Конкурент или соратник?

Ученые давно спорят о перспективности возобновляемых источников энергии (ВИЭ), их безопасности и способности заменить углеводородное сырье. Они отвоевали часть энергетического рынка, продолжая наступление на традиционные углеводороды. Большинство технологий выработки электроэнергии за счет ветра и воды известны давно – за счет них человечество вкусило первые плоды массовой электрификации.

Возвращение к «истокам» объясняется несколькими факторами.

Во-первых, это снижение добычи нефти и газа из традиционных месторождений Европы и США, во-вторых, экологические проблемы в Китае, население которого стало задыхаться от смога. Ученые, правда, пока не уверены в том, что ветряки и солнечные батареи существенно снизят потребление нефти и газа. Еще одним направлением является интерес крупных энергокомпаний, желающих диверсифицировать производство и бизнес, загружая промышленные мощности и вводя новые генерирующие объекты.

По данным Dagblad Finansielle, большинство ветрогенераторов Нидерландов производят энергию несколько дороже традиционных источников, работая в убыток. Но, согласно взятым в рамках ЕС обязательствам, Нидерланды должны получать 14% электроэнергии из альтернативных источников уже к 2020 году (в настоящее время – около 6-8%). Вряд ли данное исследование способно очернить ветровую энергетику в стране. Напротив, принятое в ЕС законодательство приведет к новым субсидиям.

В России до недавнего времени за внедрение альтернативной генерации никто не брался. Ситуация стала меняться, поскольку существует ниша, в которой можно развивать ВИЭ, и данные проекты будут окупаемы. Речь идет о развитии ВИЭ в труднодоступных районах: в Арктике, на Дальнем Востоке и в Восточной Сибири. Правительство старается сдерживать натиск иностранных производителей оборудования для ветровых и солнечных электростанций, требуя высокого уровня локализации.

Альтернативной генерацией заинтересовались и российские концерны. «Росатом» создал дочернюю компанию «ВетроОГК». «Хевел» построил завод солнечных батарей для электростанций. Первый заместитель генерального директора «РусГидро» Джордж Рижинашвили на Владивостокском экономическом форуме сообщил, что объем программы концерна по солнечным и ветровым электростанциям только на Дальнем Востоке достигнет в краткосрочной перспективе $1 млрд.

О перспективных путях развития возобновляемых источников энергии в мире и в России «НиК» рассказал заслуженный энергетик РФ, председатель Научного совета по проблемам ВИЭ СПб Центра РАН, профессор Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Виктор Елистратов.

«НиК»: Каковы перспективы развития возобновляемой энергетики?

– Если смотреть прогнозы энергетических агентств и ведомств на развитие ВИЭ 5-7-летней давности, можно говорить о том, что они оправдались с превышением. Передовые позиции из возобновляемых источников энергии (кроме большой гидроэнергетики, дающей примерно 19% мирового производства электроэнергии) занимают ветровая и солнечная фотоэнергетика: эти два направления развиваются стремительно. Прирост ветроэнергетики за 2016 год составил около 60 ГВт, достигнув 486 ГВт. Солнечная фотоэнергетика увеличилась на 65 ГВт, ее мощность составила около 300 ГВт.

Это уже никакие не «альтернативные» источники, а абсолютно самостоятельная область, в которую вкладываются гигантские средства. В настоящее время инвестиции в «зеленую» энергетику составляют около $320 млрд в год. Это сопоставимо с инвестициями в органическую и атомную генерацию.

«НиК»: Чем привлекательна возобновляемая энергетика?

– Во-первых, энергия производится и используется в месте потребления, не требуя значительных затрат на транспортировку. В этом ее большое преимущество.

Во-вторых, возобновляемая энергетика – это распределенные объекты. Они не концентрируют энергию, что чревато возникновением катастроф и аварий. Например, АЭС требуют колоссальных затрат на удержание и безопасное использование энергии. При выходе из строя нескольких ветряков крупной аварии не будет.

«НиК»: За какими ВИЭ будущее?

– Локомотивом будет солнечная и ветряная энергетика. Кроме фотоэнергетики, активно развиваются тепловые системы преобразования солнечной энергии, так называемые солнечные термодинамические электростанции. На них происходит преобразование солнечной энергии в теплоноситель, а затем в паровой турбине и генераторе – в электроэнергию. Мощность таких электростанций уже около 12 ГВт, и она увеличивается. Развиваются геотермальные электростанции и немного экзотические виды ВИЭ, такие как волновая энергетика и энергетика течений. Это актуально для децентрализованной автономной энергетики.

«НиК»: Развивается ли направление тепловых насосов?

– Они чаще всего используются для индивидуального теплоснабжения, работая за счет перепада или теплового градиента приповерхностных слоев земли, так называемой низкопотенциальной тепловой энергии. Температура теплоносителя повышается до температуры горячего водоснабжения и отопления.

«НиК»: То есть они не для промышленного применения?

– Промышленными можно называть геотермальные электростанции, у которых во втором цикле может стоять такой насос. Первый цикл – обычный геотермальный: горячая вода поступает в тепловой блок, нагревая во вторичном контуре воду, превращающуюся в пар, в результате чего производится электроэнергия. Геотермальная энергетика имеет мощность около 13 ГВт, развиваясь в основном в местах существования рифтовых разломов и в регионах активной вулканической деятельности.

«НиК»: Какие ВИЭ, исключая крупную гидроэнергетику, перспективны в России?

– Постановления Правительства РФ № 449, № 861 и ряд подзаконных актов в их развитие открывают возможность реализации проектов возобновляемой энергетики путем предоставления дотаций при выполнении определенных условий. В первую очередь это касается ветроэнергетики, солнечной фотоэнергетики, малой гидроэнергетики. По пути дотаций идет весь мир.

Важное место занимает локализация. По солнечной фотоэнергетике, например, 65% оборудования должны быть российскими. По ветру принято решение последовательно увеличивать долю российских комплектующих, поскольку у нас пока нулевой уровень развития технологий, – 25%, 45% и 65%. Это даст последовательный переход на промышленное производство.

Конкурс по выкупу мощности за счет ВИЭ проводит НП «Совет рынка». Для участия в конкурсе надо выполнить условия по локализации, по предельному КИУМу и по предельным капвложениям в один киловатт установленной мощности. Соблюдение всех условий гарантирует преференции тем, кто реализует эти проекты.

«НиК»: А что у нас уже производится?

– По малой гидроэнергетике проблем нет. Другое дело, что экономика таких объектов более прозрачна, они имеют сравнительно невысокую стоимость. Часто именно это не привлекает инвесторов, малая гидроэнергетика развивается слабо.

«НиК»: Почему «Росатом» и другие энергокомпании заинтересовались проектами по развитию ВИЭ?

– У «Росатома» есть возможность развития технологий. Завод в Волгодонске может выпускать оборудование для ВИЭ, особенно в период неполной загрузки. «Росатом» купил лицензии и пытается организовать производство ветроэнергетических установок большой мощности, до 2,5 МВт, под них концерн уже выкупил около 650 МВт. В целом в настоящее время выкуплено порядка 1700 МВт ветромощностей на три года и порядка 600 МВт солнечной фотогенерации.

С фотогенерацией проще: есть завод в Чебоксарах, производящий солнечные панели. Первоначально были закуплены австрийские тонкопленочные технологии, имевшие КПД 10%. Стоимость панелей была очень высока, они не могли конкурировать с современными кремниевыми. Сейчас на заводе идет серьезная реконструкция.

В последние 3-4 года рынок солнечной энергетики обрушился, удельная стоимость модулей кремниевых панелей упала примерно с $2,3 за пиковый ватт до $0,7-0,6 за пиковый ватт. Проекты солнечной генерации стали весьма эффективными.

А технология «Хевел» не смогла вписаться по уровню конкуренции. Сейчас с использованием серьезных научно-технических проработок, которые выполняются, в частности, в Санкт-Петербурге, внедряется новая технология каскадного использования, которая позволяет строить модули с КПД 20%.

«НиК»: Российские традиционные энергетические компании проявляют интерес?

– Имеются проекты у ЛУКОЙЛа, «Т-плюс», ТГК-1 и некоторых других. Очень перспективно внедрение систем энергоснабжения с использованием ВИЭ, в том числе для активно продвигаемых арктических проектов.

Наш центр разработал технологию комбинированных систем энергоснабжения северных территорий, включающую установки на традиционном топливе и на возобновляемых источниках. Мы предложили концепцию и провели технологические проработки создания модульной системы, объединяющей отечественный адаптированный к северным условиям ветроагрегат мощностью 50-150 кВт, дизель-генератор, систему аккумулирования и интеллектуальную систему управления. Конструкция ветроагрегата не требует специальных кранов для монтажа и сложных фундаментов для установки. Такие энергокомплексы способны существенно экономить дорогое привозное топливо.

Технология уже внедрена в Амдерме (Ненецкий автономный округ). Речь идет о ветродизельной станции, обеспечивающей замещение до 60% дизельного топлива. Окупаемость проекта составляет всего 4,5 года. К сожалению, широкому внедрению препятствует неразвитость региональной энергетической политики и нормативной документации. Велика степень перекрестного субсидирования, показать прозрачный механизм реализации возврата вложенных средств очень непросто. Но есть надежда на использование принципов энергосервисных контрактов, что, возможно, решит проблему.

«НиК»: Ожидается ли экспансия западных компаний – производителей оборудования?

– Есть предложения по децентрализованным автономным системам энергоснабжения. На Дальнем Востоке активно продвигает технологии Япония, уже построено несколько ветродизельных систем. Но хочется надеяться, что в России все-таки проявится интерес к созданию оборудования, адаптированного к нашим природно-климатическим условиям, дорогам, логистике. Принятые правительством меры предполагают, что к 2020 году в системной генерации 2,5% производства электроэнергии в России должно быть за счет возобновляемых источников энергии. Сейчас доля не превышает 0,5%. Также высоки возможности для развития ВИЭ в автономной генерации.

«НиК»: Кто лидирует в мире по вводу возобновляемых источников энергии?

– Китай. 15 лет назад в Поднебесной было порядка 60 млн кВт на гидроэнергетике, сейчас китайские ГЭС имеют мощность 300 млн кВт. Такая же ситуация в ветроэнергетике и солнечной фотоэнергетике. Они лидеры по всем направлениям.

«НиК»: Кто сейчас производит оборудование для европейских и американских ВИЭ?

– В ЕС и США есть свои компании. Китай активно поставляет свое оборудование в страны Латинской Америки, Африки и Юго-Восточной Азии.

«НиК»: В США и Европу их не пускают?

– Китайцы проникают путем создания совместных предприятий. На рынки многих стран они сначала заходят с деньгами, а потом – с технологиями.

«НиК»: Как в России обстоят дела с гидроэнергетикой, мы лидеры?

– Россия на пятом месте по гидроэнергетике. Установленная мощность гидрогенерации порядка 48-49 ГВт. В процентном отношении – примерно 17% среди других видов генерации. Первое место у Китая, следом идет Бразилия, США, Канада, а уже потом мы.

«НиК»: Есть ли у России потенциал развития гидроэнергетики?

– В нашей стране используется всего 25% экономически эффективного потенциала. Правда, основная часть сосредоточена в Сибири и на Дальнем Востоке. В Европейской части страны около 65% экономического потенциала гидроэнергетики использовано и все основные створы построены. Достраиваются гидростанции на Кавказе; в Карелии – Белопорожская ГЭС. В свое время была принята программа развития большой гидроэнергетики в Сибири и на Дальнем Востоке, но она, к сожалению, сворачивается.

«НиК»: Анатолий Чубайс заявил, что развитие промышленного хранения электроэнергии технологически перевернет электроэнергетику в ближайшие десять лет. Как вы относитесь к этому заявлению?

– Технологии систем накопления энергии очень активно развиваются в плане увеличения удельной емкости аккумулирования и снижения их стоимости. Буквально за два-три года можно наблюдать колоссальный рост удельной энергоемкости аккумуляторов. Появляются новые виды хранилищ, не только литиевые, но и других типов. Существенно снижается и стоимость литиевых аккумуляторов. Я не исключаю, что через десять лет, а может быть и раньше, наступит эра создания серьезных, крупных систем аккумулирования энергии, которые смогут перераспределять энергию от ВИЭ и выдавать ее в сеть в требуемые промежутки времени. Tesla и Vestas уже ведут работы по созданию ветроагрегата с внутренней системой накопления энергии.

Я давно предлагаю технологии создания энергокомплексов, объединяющих ГЭС и ВЭС, где водохранилище могло бы выступать в качестве аккумулятора энергии, получаемой от ВЭС. Мы выполнили расчеты в рамках предТЭО проекта ветропарка «Нижняя Волга» мощностью до 1 млн кВт, который мог бы работать параллельно с Волгоградской ГЭС. Полезной емкости водохранилища достаточно для гарантированной выдачи мощности ВЭС в энергосистему на требуемые промежутки времени «вперед».

«НиК»: Могут ли ВИЭ вытеснить традиционные углеводороды?

– ВИЭ и углеводороды могут сосуществовать, но доля органической энергетики будет снижаться. Это соответствует принципам устойчивого развития по снижению выбросов парниковых газов и замедлению повышения температуры на планете, провозглашенным ООН. Прогнозы на 2050 год показывают, что возможная доля электроэнергии, вырабатываемой за счет ВИЭ, может составить 50%.

Виктор Васильевич Елистратов. Биографическая справка

Виктор Васильевич Елистратов - председатель научного совета по проблемам ВИЭ СПб Центра РАН. Доктор технических наук, профессор, заслуженный энергетик Российской Федерации, директор Научно-образовательного центра «Возобновляемые виды энергии и установки на их основе» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Член Международной ветроэнергетической ассоциации (WWEA), сопредседатель Совета ТП «Перспективные технологии возобновляемой энергетики», зампредседателя НТС РАВИ.

Автор более 250 публикаций, в том числе шести монографий, 13 авторских свидетельств и патентов РФ, более 20 учебников и учебных пособий.

Лауреат премии Правительства Санкт-Петербурга в области науки и техники.

Интервью подготовила Екатерина Дейнего