Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
ВЫПУСК 150.

Возобновляемая энергетика - значит неисчерпаемая

В последнее время в нашей стране ведутся дискуссии вокруг проблем так называемой «малой» и возобновляемой энергетики. Надо ли ею заниматься? Является ли она альтернативой традиционной «большой» энергетике, дополнением к ней, или это абсолютно самостоятельный вид производства энергии, который развивают только «богатые» страны и «независимые» производители? Должно ли государство поддерживать это направление энергетики и бизнеса?

В мире сегодня признано, что без существенной доли возобновляемой энергетики трудно себе представить энергетику ближайшего будущего.

Для многих стран малая и возобновляемая энергетика уже в настоящее время является важным компонентом энергообеспечения. Она играет существенную роль в энергоснабжении Дании, Исландии, Новой Зеландии, Канады, Германии, Норвегии, Испании и других стран. Государственные программы развития малой энергетики имеются в ведущих странах мира - КНР, Индии, США, Италии, Англии, Голландии и т. д.

Какой видится перспектива? По разным оценкам, а они в какой-то степени близки, сегодня в мире возобновляемая энергетика, не считая крупных гидроэлектростанций, составляет порядка двух процентов от общего производства энергоресурсов в мире.

В таблице 1 представлены варианты прогнозов вклада «новых» возобновляемых энергоисточников (ВИЭ), по данным Мирового энергетического совета в 2020 году в миллионах тонн нефтяного эквивалента (млн т н. э.).

Доля ВИЭ примерно с 2% в настоящее время должна значительно увеличиться, но даже в максимальном варианте она может составить 8 - 12%. Очевидно, что в этом случае они уже будут существенно влиять на состояние и уровень энергоснабжения.

Россия, несмотря на значительный опыт и крупный научно-технический задел практически по всем направлениям ВИЭ, в настоящее время существенно отстает от ведущих в этом направлении стран.

Доля использования возобновляемых энергоресурсов (в основном это ГЭС) оценивается в 10%.

Доля нетрадиционной возобновляемой энергетики (новые энергоисточники) составляет менее 0,1%.

Как видно из таблицы 2 (составленной по различным источникам), стоимость электроэнергии на электростанциях различного вида и на разных топливах за последние 15 лет практически сравнялась.

Можно сказать, что практически все страны сейчас в той или иной мере активно занимаются возобновляемой энергетикой.

У нас многие считают, что коль мы очень отстали от Запада в малой возобновляемой энергетике, то, значит, надо обеспечивать трансферт зарубежных технологий.

Здесь надо проявлять определенную осторожность: установки, которые достаточно освоены и хорошо работают в условиях Европы и Америки, не факт, что та кже надежно будут работать в наших климатических условиях.

Для многих регионов страны зимой у нас обычная температура минус 30-40 или даже 50-60 градусов. Это температура, при которой не каждый металл может работать надежно.

Большие проблемы возникают с пластиками, специальными маслами и т.п.

Наши установки должны учитывать не только наши климатические условия, но и условия транспортирования, монтажа и эксплуатации, которые также в значительной мере отличаются от принятых на Западе.

Надо ли нам заниматься малой и возобновляемой энергетикой в нашей великой и богатой всеми топливно-энергетическими ресурсами стране, имеющей к тому же самую мощную и совершенную в мире Единую энергетическую систему (ЕЭС) страны?

Крупные энергетические установки, конечно, по своим технико-экономическим показателям и значению для страны в целом несравнимы.

Но необходимо существование и малых энергоустановок и электростанций.

Без них проблемы энергоснабжения многих регионов страны - проблемы надежного энергообеспечения, энергобезопасности и экологии не решить.

Большое число проблем, аварий, в том числе и в ТЭКе, по-видимому, связано с тем, как сегодня страна обеспечивается топливом, оборудованием, новыми вводами мощности, теплом и электроэнергией, как финансируется капитальное строительство, ремонт, техперевооружение, как развивается наука.

Большой физический износ оборудования, его моральное старение, дефицит средств, реорганизация и реформы, продолжающиеся второе десятилетие, неясность перспективы, понижение технической и производственной дисциплины персонала - всё это усложняет ситуацию.

Материальная заинтересованность работников - важный момент, но она не решает все организационные и технические вопросы. Большую роль играет значительное сокращение ввода новых мощностей, отсутствие перспективных планов и программ, инвестиций и научно-технического задела.

ЕЭС - не панацея

Великое достижение нашей страны - Единая энергетическая система (ЕЭС). Но ее стабильная и гарантированная деятельность не может надежно обеспечиваться бесконечно долго при значительном снижении объемов инвестиций и ввода новых мощностей, технического совершенствования.

К счастью, у нас пока не было таких аварий, как в Америке.

В нашей стране такое просто недопустимо, потому что в наших климатических условиях и в нашей инфраструктуре это может означать общенациональную катастрофу, как наводнение в Индии или Бангладеш.

Вот что еще хотелось бы отметить. Европа объединяется, американцы объединяют энергосистемы регионов и штатов страны с Канадой. Они понимают, что значит единая энергосистема - они еще в 60-х годах XX века хорошо изучили наш опыт.

На мировом рынке доминируют крупные корпорации. А мы у себя все производства, опять же и энергетику много лет все делим на части, по видам бизнеса и т.д. и делаем мельче и мельче.

Людям, которые интересуются состоянием нашего ТЭКа, энергетики, становится все более очевидным, что запасы органического топлива, на котором зиждется сегодняшняя наша энергетика, не бесконечны. Можно это оспаривать, но, например, по оценкам Бритиш Петролеум запасов нефти в России при теперешнем уровне добычи осталось на 18 - 20 лет. Фигурируют и другие цифры: 40 - 50, даже до 100 лет. Газа, говорят, хватит на 50 - 80 лет. Ситуация очень беспокойная, потому что о новых разведанных месторождениях не слышно.

Экологический аспект возобновляемой энергетики

Возобновляемая энергетика (наверное, ее неправильно называют малой и нетрадиционной) - это то, с чего начиналось фактическое существование человека, и вся большая энергетика - с маленьких водяных и ветряных мельниц. Деление же на большую и малую энергетику также представляется достаточно условным, потому что в принципе это вопрос масштаба, значения и влияния того или иного энергетического объекта. Причем в энергетике, как и везде в технике, все начинается с малого - первого шага.

Можно отметить еще один важный момент. Большие мощности крупных электростанций на ограниченном пространстве могут способствовать возникновению определенных экологических проблем. Подобные проблемы существуют на Урале, побережьях Черного и Азовского морей, на Байкале и в мегаполисах и т.д. Тогда как возобновляемая энергетика, при правильно выбранных технологиях и оборудовании, экологически более безопасна.

И с точки зрения энергобезопасности также целесообразно иметь распределенные энергоисточники. К сожалению, у нас пока существует недопонимание очевидной выгоды от этого. А ведь страна наша раньше других стала заниматься малой энергетикой - еще в тридцатые годы ушедшего XX века, на 40 лет раньше, чем страны Европы и США. Там возобновляемая энергетика получила развитие только в средине 70-х годов прошлого века, во время нефтяного кризиса.

В нашей стране в 1930-50-х годах были тысячи малых ГЭС во всех республиках страны. Производились тысячи ветроустановок в год, и освоение Северного морского пути даже трудно было представить без использования ветроустановок.

Однако с конца 1950-х годов мы начали строить только крупнейшие гидроэлектростанции на Волге, Ангаре, Енисее и других сибирских реках, на Днепре; крупнейшие ГРЭС на вновь открытых нефтяных, газовых и угольных месторождениях, мощные АЭС, а про маленькие станции, использующие в основном местные и возобновляемые энергоресурсы, стали просто забывать. Сейчас нам предстоит заниматься этим фактически заново.

В нашей стране есть для этого все - соответствующие энергоресурсы, научно-технический и производственный потенциал.

Россия располагает значительными возобновляемыми ресурсами, которые в достаточном количестве имеются в большинстве регионов, и в первую очередь в проблемных с точки зрения энергоснабжения (таблица 3).

Возобновляемые источники энергии в год могут заменить до 300 млн. тонн условного топлива. Это примерно столько же, сколько сегодня органического топлива в год сжигают все электростанции России. И речь здесь идет только о той части ресурсов, которые могут быть освоены и пущены в эксплуатацию при современном уровне технологий.

По выполненным оценкам только за счет использования энергии ветра может быть получено минимально более 40 млрд. кВт/ч в год. И это в первую очередь в регионах Крайнего Севера и других регионах, в которых сегодня существуют трудности с энергоснабжением.

Но тут существуют проблемы, с которыми надо технически разбираться. Потому что, если говорить про те же ветроустановки, значит, надо учитывать непостоянный характер энергоресурса (он все время меняется по направлению, скорости) и необходимостьдублирующей мощности.

Сегодня на Западе большинство, например, ветроустановок сетевые, и их частота и напряжение регулируются сетью. У нас таких мощных сетей в тех регионах, где эта возобновляемая электроэнергетика более всего нужна, нет. Там есть дизельные станции и другие установки небольшой мощности, и это малонаселенные регионы. Но это более половины территории страны, и там проживают миллионы людей. Поэтому необходимо создание отечественных ветроустановок, которые могли бы являться источниками гарантированного энергоснабжения и работать параллельно с энергоисточниками малой или сравнимой мощности. Такие наработки в стране есть, но нет средств для их реализации.

В свое время в Минэнерго СССР, энергосистемах и институтах были подразделения, которые занимались малой гидроэнергетикой, геотермальной, солнечной и ветровой энергетикой. Организация таких подразделений и служб вновь стоит на повестке дня.

Первая мегаваттная ветроустановка была собрана на площадке Калмыцкой ВЭС только в 1994 году. С 1995 года началось ее освоение. Средств выделялось мало. Установка эта, конечно, не должна была быть промышленной, а только опытной, на которой шла бы отработка технологии и доводка оборудования.

Потом, с учетом устранения всех замечаний и недоработок, их производство и внедрение было бы поставлено на коммерческую основу. К сожалению, у нас так не получилось. Работы на Калмыцкой ВЭС с 2000 года прекращены вообще.

К этой работе было бы целесообразно вернуться, тем более что в МКБ «Радуга» и на Тушинском заводе еще есть люди и сохранился задел. Кроме того, в производстве этой установки были заняты лучшие КБ и предприятия России («Атоммаш», «Электросила» и многие другие предприятия), которые могут сделать современную и достаточно надежную и эффективно работающую установку с учетом накопленного опыта.

Перспективные направления

Если говорить о других направлениях возобновляемой электроэнергетики, то прежде всего надо, наверное, сказать про геотермальную гидроэнергетику.

Запасы геотермального тепла, которые могут быть использованы экономически эффективно, у нас имеются в Дагестане, Краснодарском, Ставропольском краях, в Прибайкалье, на Камчатке, на Чукотке, на Курильских островах и на Сахалине.

В первую очередь наибольший интерес представляет это направление для Камчатки, Сахалинской области, где могут быть сооружены геотермальные электростанции мощностью более 1000 МВт, решены вопросы теплоснабжения. На Камчатке эксплуатируется первая в стране, построенная еще в 1967 году Паужетская ГеоТЭС. Ее мощность равняется 11,5 МВт. Станция, несмотря на то что она была фактически экспериментальной, эксплуатируется около сорока лет и зарекомендовала себя с положительной стороны. Выдаваемая ею электроэнергия является самой дешевой, производимой в ОАО «Камчатскэнерго».

В последние годы на Камчатке построена Верхне-Мутновская ГеоТЭС на базе турбин Калужского турбинного завода. Там смонтировано три блока мощностью по 4 МВт. Но, поскольку она была построена на кредиты Европейского банка развития и реконструкции, там частично применено и западное оборудование. Такая же ситуация и на Мутновской ГеоТЭС, строительство которой было начато в 1989 году. Сейчас на ней действуют 2 энергоблока суммарной мощностью 50 МВт.

Незаслуженно забыты малые гидроэлектростанции. Из нескольких тысяч их осталось около пятисот.

Заброшенные станции могут быть восстановлены, и такая работа начинается на Северном Кавказе, в Карелии, Калининградской, Кировской областях. В свое время программой развития малой гидроэнергетики предполагалось в течение 10 -15 лет восстановить и построить мощностей малых ГЭС около одного миллиона кВт.

Имеется значительный задел по приливным электростанциям (ПЭС), но это, по-видимому, - далекая перспектива.

Большой интерес представляют новые высокотехнологичные виды и оборудование малой возобновляемой энергетики, такие как фотоэлектричество, топливные элементы, волновые, прибойные, градиентные и другие энергоустановки.

Но это пока дорогие и в основном экспериментальные и демонстрационные технологии и установки небольшой мощности на перспективу. Потребуется дополнительное время и значительные средства на их освоение, хотя бесспорно многие из них уже широко применяются. Прежде всего - это топливные элементы, к.п.д. которых может превышать 90%.

Особого внимания заслуживают тепловые насосы, которые очень широко распространены в мире, у нас же пока речь идет об экспериментальных образцах, так как это все высокие технологии, требующие соответствующей квалификации и отношения.

Возобновляемой энергетике нужна законодательная база

Одна из проблем состоит еще и в том, что у нас в стране до сих пор нет соответствующего закона, стимулирующего разработку и использование упомянутых нового оборудования и технологий. Это может быть осуществлено в разных формах - организационной поддержки, налоговых льгот, путем стоимостной компенсации. Без государственной поддержки и стимулирования эти вопросы не решить. Это показывает и отечественный опыт и практика всех стран, которые добились успехов и о которых речь шла выше.

После возврата бывшим президентом в 1999 году одобренного Федеральным собранием проекта Закона «О государственной политике в сфере развития малой возобновляемой энергетики», к сожалению, правительственные органы пока больше не проявляют инициативы в продвижении такого закона.
Но решать проблемы развития малой и возобновляемой энергетики нам все равно придется. Как положительный пример пригодился бы опыт законодательного регулирования подобных вопросов в Германии, Дании, Испании, Франции, Италии, США, где приняты прогрессивные и лояльные законы.

Надо, чтобы у нас на федеральном уровне был создан орган, ответственный за это многопрофильное и сложное направление бизнеса, так как это вопросы науки, проектирования, производства специфического оборудования, его монтажа и эксплуатации. Без этого нам не решить проблемы надежного и эффективного энергоснабжения многих регионов, производства современного оборудования и не выйти на мировой рынок важного и быстро прогрессирующего его сегмента.

Необходимость в возобновляемой энергетике продиктована не равнением на модные западные веяния, а необходимостью максимально сохранить для потомков возможность жить не в бесплодной холодной пустыне, а в процветающей, экологически благоприятной и имеющей природные ресурсы богатой стране.

Генеральный директор ЗАО НПО «Нетрадиционная электроэнергетика», исполнительный директор Международной энергетической академии, к.т.н. Э. М. ПЕРМИНОВ

В 151 выпуске читайте: Гигаватты - от морских волн и ветра