Зеленая революция в энергетике: мечта, ставшая реальностью

На данный момент возобновляемые источники энергии стали абсолютным лидером по приросту новых мощностей. Каждый четвертый мегаватт установленной мощности в мире приходится на солнце и каждый пятый — на ветер. Главной причиной взрывного роста ВИЭ является экономика. Цены на нефть, побившие в 2000-х гг. все рекорды, привлекли огромные средства в исследования возобновляемой энергии, дающие сегодня ощутимые результаты.

Несмотря на стремительное падение стоимости электроэнергии, произведенной на ВИЭ, и доминирование угля в энергетике, нефть по-прежнему остается самым востребованным источником энергии в мире. Более 60% потребления «черного золота» сегодня приходятся именно на транспорт. Как ни парадоксально, именно «зеленая революция» в транспорте может предопределить доминирующее положение зеленых технологий в энергетике.

Потребуется еще много времени и инвестиций, чтобы ВИЭ в России сравнились по себестоимости с традиционными источниками топлива. Однако это не повод отказываться от технологий, которые, как видно из зарубежного опыта, будут определять облик будущей энергетики. В противном случае, погнавшись за сиюминутной выгодой, российская экономика рискует не только пропустить новый технологический виток, но и потерять то, в чем она традиционно была сильна, — развитый энергетический сектор.

Еще совсем недавно повсеместный переход на возобновляемые источники энергии (ВИЭ) казался чем-то из области научной фантастики. В России мало кто всерьез относился и до сих пор относится к этой идее. За последние несколько лет куда больший интерес российских экспертов вызывали события на рынке углеводородов, а именно вопрос о том, когда установится новая равновесная цена на нефть и как пережить «сланцевую революцию», которая может наводнить мир американским газом.

Похоже, что за обсуждением всех этих, безусловно, важных вопросов, мы рискуем не заметить наступления поистине революционных изменений, связанных с «озеленением» мировой энергетики, сравниться с которыми по своему масштабу может, пожалуй, только переход от угля к нефти в начале XX в. Что предвещают столь эпохальные изменения в мировой энергетике и насколько Россия готова следовать общемировому тренду?

Будущее энергетики начинается сегодня

Игорь Юшков:
Санкции vs дешевая нефть: что страшнее для российского ТЭКа

Рост популярности ВИЭ (далее в статье под этим термином будет подразумеваться только солнечная и ветряная энергетика) продолжается уже не первый год. Однако способен ли он всерьез повлиять на расстановку сил в глобальном энергобалансе? Уже сегодня очевидно, что это так. Если посмотреть на то, как поменялся мировой энергетический ландшафт за последние 20 лет, то станет понятно, что термин «альтернативная энергетика», который до сих пор применяется в отношении энергии солнца и ветра, потерял свою актуальность.

Если в начале 2000-х гг. доля солнца и ветра в мировой энергетике была настолько мала, что ею можно было пренебречь (17,4 ГВт ветровых электростанций и около 2 ГВт солнечных), то к началу 2017 г. общая установленная мощность ветровых станций составила 487 ГВт, а солнечных — 306 ГВт (только фотоэлектрических — PV, без концентрационных станций — CSP). Сегодня «ветер» и «солнце» производят 4% и 2% соответственно от общего мирового объема электроэнергии.

В итоге на данный момент ВИЭ стали абсолютным лидером по приросту новых мощностей. Только в 2016 г. к сети было подключено в общей сложности 75 ГВт солнечных мощностей и 60 ГВт ветрогенераторов. Это значит, что каждый четвертый мегаватт установленной мощности в мире приходится на солнце и каждый пятый — на ветер.

За счет чего такой рост?

Возможно, популярность ВИЭ — это дань моде, и многочисленные желающие следовать примеру современных компаний готовы раскошелиться, чтобы поддержать свой «зеленый» имидж? Действительно, такие компании, как Google, Apple, Ebay, Coca-Cola, IKEA, Nike, Johnson & Johnson и еще более 100 игроков, чьи бренды стали неотъемлемой частью современного образа жизни, наперегонки объявляют о планах полностью перейти на возобновляемую энергию. Или человечество наконец задумалось об экологии, и лидеры государств действительно нацелены на выполнение климатических целей, а бизнес не прочь помочь в этом в обмен на некоторые льготы?

И то и другое отчасти справедливо. Однако главной причиной взрывного роста ВИЭ, конечно, является экономика. Цены на нефть, побившие в 2000-х гг. все рекорды, привлекли огромные средства в исследования возобновляемой энергии, дающие сегодня ощутимые результаты.

Экологично и экономично

Максимальная эффективность фотоэлектрических технологий в лабораторных условиях увеличилась с начала 2000-х гг. более чем на 50%, а налаживание массового производства солнечных панелей за тот же период снизило стоимость установки солнечных систем почти пятикратно. Столь резкое сокращение издержек привело к тому, что себестоимость производства [1] электроэнергии на крупных промышленных солнечных парках только в период с 2010 по 2015 гг. снизилась на 58% и к настоящему времени в среднем по миру установилась на уровне 0,12 долл./кВт*ч, при этом по отдельным проектам этот показатель может быть ниже 0,05 долл./кВт*ч.

За этот же период максимальная установленная мощность одного ветряка увеличилась с 2 до 9 МВт. Ветряки стали выше, а их лопасти — больше и легче, что позволило значительно увеличить производство электроэнергии с одной установки. В итоге к 2017 г. себестоимость производства электроэнергии с наземных ветрогенераторов зафиксировалась на уровне от 0,05 до 0,12 долл./кВт*ч в зависимости от региона. С помощью оффшорных ветропарков также удалось снизить затраты на производство электроэнергии до 0,17 долл./кВт*ч. Это произошло благодаря увеличению мощности ветрогенераторов и их размещению дальше от береговой линии, где сила ветра сильнее, чем на суше. Уже сегодня солнце и ветер стали самыми дешевыми источниками электроэнергии в США, Индии, Бразилии, ОАЭ и некоторых европейских странах.

Отступит ли ископаемое топливо?

В мировой энергетике по-прежнему доминирует уголь. Если промышленность с конца XIX в. даже в развивающихся странах ушла далеко вперед, отказавшись от паровых машин, то уголь, приводивший эти машины в движение, с тех пор прочно обосновался в энергетике. Его доля в энергетическом балансе к началу 2017 г. превысила 40%.

Рост ВИЭ происходит не только за счет необходимости покрывать неудовлетворенный спрос на электроэнергию в странах с динамично развивающейся экономикой, но и благодаря замещению наиболее экологически грязных угольных мощностей. В развитых странах, в которых давно завершилась электрификация и активно внедряются энергосберегающие технологии, ВИЭ развиваются во многом благодаря закрытию старых ТЭС. Однако, несмотря на стремительное падение стоимости электроэнергии, произведенной на ВИЭ, и доминирование угля в энергетике, нефть по-прежнему остается самым востребованным источником энергии в мире [2].

Николай Кавешников:
Возобновляемая энергетика в ЕС: смена приоритетов

Почему так происходит? XX в. стал нефтяным не стараниями энергетиков (жечь нефтепродукты для производства электроэнергии достаточно дорого), а благодаря изобретению двигателя внутреннего сгорания. Более 60% потребления «черного золота» сегодня приходятся именно на транспорт. Однако отголоски «зеленой революции» докатились и до автомобилестроения.

Зеленая революция в транспорте

Как ни парадоксально, именно «зеленая революция» в транспорте может предопределить доминирующее положение зеленых технологий в энергетике. Какая связь между этими двумя отраслями? Транспорт является не только главным потребителем нефти, но и главным источником выбросов вредных веществ в атмосферу. Чтобы достичь глобальных климатических целей по ограничению таких выбросов или хотя бы не сильно от них отклониться, искать решение надо именно в транспортном секторе. Поэтому основательно забытая к началу XX в. идея массового электромобиля к началу XXI в. обрела второе дыхание.

За создание универсального электрокара, ни в чем не уступающего бензиновым автомобилям, взялась не только «раскрученная» Илоном Маском компания Tesla, но и практически все традиционные массовые производители бензиновых автомобилей. Среди компаний, уже вступивших в гонку за создание лучшего электрического автомобиля, такие монстры автомобилестроения, как Nissan, Toyota, General Motors, Ford, Volvo, VolksWagen, Daimler и другие. Однако завоевать сердца потребителей электрокары смогут, только если ни в чем не будут уступать по уровню практичности и комфорта машинам с двигателем внутреннего сгорания. Ключевым элементом электрокара с этой точки зрения является аккумулятор. Он должен быть емким, чтобы автомобиль мог перемещать своего владельца на большие расстояния, мощным, чтобы скорость перемещения была такой же высокой, а зарядка должна быть такой же быстрой и простой, как заправка обычного автомобиля бензином.

Внедрение современных литиево-ионных аккумуляторов в массовое автомобильное производство создаст достаточно дешевый и эффективный способ накапливания электроэнергии. Это значит, что будет найден ключ к главной проблеме, которая препятствует распространению возобновляемых источников энергии: удастся сделать так, чтобы они работали, когда не светит солнце и не дует ветер. Сейчас для достижения этой цели ветропарк или солнечный парк резервируется дизельным генератором, который включается в безветренную погоду и темное время суток.

Помимо этого, переход автомобильного транспорта с нефтепродуктов на электричество создаст огромный дополнительный спрос на электроэнергию, который, очевидно, также придется покрывать за счет экологически чистых источников, а иначе основная нагрузка на окружающую среду просто сместится от транспорта в энергетику.

Тем временем в России…

Постепенно отголоски зеленой революции в энергетике доходят и до России. Минэнерго объявило о планах довести уровень ВИЭ в стране до 4,9 ГВт к 2024 г. Для достижения этой цели в период 2013–2015 гг. российское правительство утвердило пакет стимулирующих мер по развитию этой отрасли на оптовом рынке. Цель достигнуть доли ВИЭ без учета гидроэнергетики на уровне 2,5% к 2024 г. весьма скромна, особенно на фоне лидеров рынка, однако от этого не менее амбициозна, так как по состоянию на начало 2016 г. общая установленная мощность солнечных электростанций в России составила всего 460 МВт, а ветряных — 111 МВт.

Меры государственной поддержки состоят в том, что инвесторам, развивающим проекты ВИЭ, гарантируется возврат инвестиций и минимальная доходность на уровне 14% через механизм договора о поставки мощности (ДПМ), который заключается только с генерирующими объектами, прошедшими специальный конкурс. Основной критерий отбора — наименьшие капитальные затраты на реализацию проекта. При этом платежи по ДПМ выплачиваются только в случае, если поставщик мощности ввел генерирующий объект в эксплуатацию в четко установленные сроки и обеспечил установленный законодательством уровень локализации. К 2019 г. данный показатель увеличится до 65%. Это значит, что правительство ставит задачу не просто поощрить производство экологически чистой электроэнергии (чего можно было бы достичь за счет импорта зарубежного оборудования), а создать производственную базу для развития практически с нуля принципиально новой для отечественной энергетики отрасли. Это беспрецедентная задача, сопоставимая разве что с созданием атомной отрасли в 1950-1960-х гг.

Политика стимулирующих мер уже дала первые результаты. В рамках конкурсов с 2013 по 2017 гг. различные поставщики отобрали около 2,3 ГВт солнечных мощностей и более 2,4 ГВт ветряных.

Виктор Катона:
Год экологии: вся надежда на нефтегазовые компании

Компания «Хевел» развернула в России первый завод полного цикла по производству фотоэлектрических модулей и с 2014 г. успешно реализует проекты промышленных электростанций. В частности, были введены в эксплуатацию мощности на территории республик Алтай и Башкортостан, Оренбургской и Саратовской областей, а также в Забайкальском крае.

В сфере ветроэнергетики над локализацией производства в России уже ведут работу компании «Фортум» и «Роснано», планирующие развернуть в 2019 г. совместное производство компонентов ветроустановок на базе технологии датской компании Vestas на территории Ульяновской области. Над аналогичной задачей работает также «Росатом» со своим зарубежным партнером — голландской компанией Lagerwey. Обязательства по сооружению ветропарков взяла на себя и давно работающая на российском рынке итальянская Enel, которая выбрала в качестве технологического партнера альянс Siemens Gamesa.

Нужны ли России ВИЭ?

Инициативы по развитию ВИЭ в России постоянно сталкиваются с критикой, причем довольно обоснованной. Один из ярких примеров — заявление главы Сбербанка Германа Грефа, известного своей любовью к инновациям. На Гайдаровском форуме в январе 2017 г. он сказал, что при текущей дешевизне ресурсов развитие ВИЭ в России в ближайшие 10 лет не имеет каких-либо шансов.

С одной стороны, стоимость ВИЭ в стране еще далека от ценовых рекордов, установленных в США, Германии и других государствах с более амбициозными программами. Себестоимость электроэнергии, получаемой с ветряных и солнечных электростанций, во много раз выше по сравнению с такими традиционными источниками, как газ и уголь. При этом государственное субсидирование через ДПМ ложится в итоге на плечи конечного потребителя.

С другой стороны, не стоит забывать, что это справедливо для регионов европейской части России, Урала и Западной Сибири, которые обладают хорошо развитой централизованной энергосистемой. В то же время около 20 млн россиян, проживающих на территории Восточной Сибири и Дальнего Востока, присоединены к малым изолированным энергосетям или вообще не имеют к ним доступа. В большинстве случаев энергоснабжение таких регионов осуществляется с помощью автономных дизель-генераторов, стоимость работы которых еще выше, а круглогодичная доставка топлива не всегда возможна из-за погодных условий. Для таких изолированных территорий ВИЭ являются рациональным решением и возможностью значительно поднять качество жизни.

Безусловно, потребуется еще много времени и инвестиций, чтобы ВИЭ в России сравнились по себестоимости с традиционными источниками топлива. Однако это не повод отказываться от технологий, которые, как видно из зарубежного опыта, будут определять облик будущей энергетики. В противном случае, погнавшись за сиюминутной выгодой, российская экономика рискует не только пропустить новый технологический виток, но и потерять то, в чем она традиционно была сильна, — развитый энергетический сектор.

1. Здесь и далее под «себестоимостью» подразумевается показатель полной приведенной стоимости электроэнергии (Levelized Cost of Electricity — LCOE).

2. Первичной энергией называют энергию, которую можно затем преобразовать в другие виды энергии. Например, энергию, получаемую от сжигания нефти, можно преобразовать в более пригодную для использования механическую или электрическую энергию.