Инновации 30 января 2024

На солнце и ветер можно рассчитывать

Россия планирует вдвое увеличить мощности возобновляемой энергетики к 2030 году. В принципе это возможно: у нас хороший задел по солнечной энергетике, а по ветроэнергетике нужно подтянуть локализацию производства необходимых комплектующих
На солнце и ветер можно рассчитывать
Ульяновский ветропарк
Денис Белозеров

Интерес к возобновляемой энергетике в России проявился уже в 30-е годы прошлого века. В нашей стране была сильная инженерная школа, занимавшаяся созданием ветровых установок. Она позволила стране выйти в мировые лидеры в ветроэнергетике. В Крыму, например, в то время соорудили ветростанцию мощностью 100 кВт — одну из самых мощных в мире.

Впрочем, вполне естественно, что Россия, обладающая огромными запасами углеводородов, предпочла пойти по пути максимизации их добычи и переработки. Возрождение интереса к возобновляемым источникам энергии началось в 2010-е годы, еще больше он усилился с проникновением в экономику принципов устойчивого развития. Их принято «упаковывать» в аббревиатуру ESG (англ. Environmental, Social, Governance): ответственность по отношению к экологии, социальная ответственность и высокое качество корпоративного управления. Один из главных императивов ESG-повестки — необходимость беречь природные ресурсы. 

Пока отстаем

В России последние два десятилетия активнее развивались три сферы возобновляемой энергетики — ветроэнергетика, солнечная и гидроэнергетика (малые гидроэлектростанции). В арьергарде всегда оставались узкие направления ВИЭ — получение энергии от переработки отходов, биогазовая энергетика, энергия геотермальных подземных источников. Биогаз возможно перерабатывать в электроэнергию, бытовые и промышленные отходы — сжигать на заводах и использовать образующуюся тепловую энергию для возврата в экономический оборот. Существуют также геотермальные электростанции, которые используют для выработки электричества либо горячие источники (вулканы, гейзеры), либо сухой пар от термальных подземных вод. Однако все эти источники ВИЭ остаются нишевыми и не могут в ближайшее время получить большого развития. Слишком много ограничений: климатических, географических, технологических и экономических. 

Особое место занимает гидроэнергетика: здесь Россия — один из мировых лидеров. Если говорить о «большой» гидроэнергетике, то она занимает третье место в энергосистеме России после тепловой и атомной. Основная проблема, мешающая России максимально использовать потенциал гидроэнергетики, — высокая стоимость строительства ГЭС и долгий срок окупаемости проектов. Экологические сложности при создании плотин и водохранилищ, а также то, что участки, подходящие для крупных ГЭС, обычно находятся в районах с плохой транспортной доступностью и неразвитой инфраструктурой, — еще два препятствия для развития этой сферы ВИЭ. Учитывая, что строительство больших водохранилищ для ГЭС приносит непоправимый ущерб локальной экосистеме, крупные ГЭС не относят к ВИЭ. 

Проще с малыми станциями. «У малой гидроэнергетики есть потенциал, особенно в районах Кавказа, Карелии и Дальнего Востока», — отмечает Дмитрий Степанов, заведующий базовой кафедрой «Технологии ветроэнергетики» Ульяновского государственного технического университета, генеральный директор ООО «Альтрэн». 


СТЕПАНОВ.jpg
Дмитрий Степанов, заведующий базовой кафедрой «Технологии ветроэнергетики» Ульяновского государственного технического университета, генеральный директор ООО «Альтрэн»
Фото предоставлено Д. Степановым

Сегодня ветровая энергетика занимает 56% в общем объеме возобновляемой энергии в энергосистеме России, солнечная — 42%, малая гидроэнергетика — 2% (эти расчеты учитывают только мощности, построенные в рамках программ ДПМ-1). 

Последние события на мировой политической арене и кризисы в экономике, в том числе энергетические, наталкивают многих на мысль, что возобновляемая энергетика не в тренде. Быстрого роста мощностей ВИЭ в нашей стране в последнее время не было. Так, в 2022 году было введено 412 МВт, в то время как в 2021-м только по ДПМ ввели 1212 МВт мощностей ВИЭ —за последние годы это рекордный показатель для российской зеленой энергетики. Помимо объективного торможения экономики спад был связан с уходом с российского рынка ряда производителей и поставщиков оборудования для объектов альтернативной энергетики. Сложности с доступом к необходимому оборудованию сильно затянули сроки введения в эксплуатацию новых объектов.

Однако правительство РФ вовсе не намерено оставлять отрасль ВИЭ в «свободном полете». В декабре 2023 года первый заместитель министра экономического развития РФ Илья Торосов на Конференции ООН по изменению климата заявил, что Россия намерена к 2030 году увеличить мощности ВИЭ в два раза. Сейчас они составляют приблизительно 6 ГВт, включая объекты в изолированных энергосистемах и собственную генерацию предприятий (данные Ассоциации развития возобновляемой энергетики). Реалистичность этих планов подтверждается тем, что сегодня на стадии реализации 110 проектов мощностью 4 ГВт.

Поиск новых поставщиков оборудования для объектов ВИЭ и оперативная локализация всех компонентов ветряных и солнечных станций — задача, от решения которой зависит, удастся ли в ближайшие пять лет увеличить темпы ввода новых мощностей ВИЭ.

magnifier.png Поиск новых поставщиков оборудования для объектов ВИЭ и оперативная локализация всех компонентов ветряных и солнечных станций — задача, от решения которой зависит, удастся ли в ближайшие пять лет увеличить темпы ввода новых мощностей ВИЭ

Пока Россия сильно отстает от мировых лидеров в развитии ВИЭ, среди которых выделяется Китай. В 2022 году там было более 600 ГВт установленной мощности ветровой и солнечной энергетики и 25 ГВт — биоэнергетики. На возобновляемые источники энергии приходится уже 49,9% в структуре установленной мощности в стране. Впрочем, не стоит спешить с выводами: пока ВИЭ в КНР не стали серьезной альтернативой угольной генерации. Причина в их относительно низком показателе полезной нагрузки (коэффициент использования установленной мощности, КИУМ). Косвенное подтверждение этому — динамика ввода мощностей угольной генерации. В 2022 году в Китае ввели 50 ГВт новых угольных ТЭС, в 2023-м — 106. Но технологически, особенно в солнечной энергетике, мы находимся в лидерах. Результаты исследований Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН позволили разработать солнечные панели высокой эффективности. В Саранске строится первый в России завод по производству гибких солнечных панелей компании «Солартек», с уникальной технологией и КПД панелей выше среднестатистических китайских решений.

У нашей страны особое положение: мы обладаем огромными запасами угля и других ископаемых, но в то же время у нас большие возможности для развития зеленой энергетики. Обширная территория, масса открытых пространств, разнообразная роза ветров, наличие побережий и в целом разнообразие климатических условий. Все это делает Россию прекрасным плацдармом и для экспериментов в области ВИЭ, и для их плотного внедрения в экономический уклад. Причем развивать в нашей стране можно практически все разновидности зеленой энергетики — именно благодаря перечисленным особенностям местности. 


СОЛНЕЧН БАТ.jpg
Кош-Агачская солнечная электростанция (Республика Алтай)
Денис Белозеров

Ветер и солнце спешат на помощь

Большие территории располагают к строительству ветряков. Энергия ветра может стать основой для создания большого коммерческого рынка. По данным Российской ассоциации ветроиндустрии (РАВИ), современный ветропарк способен производить энергию по цене 4 рубля за киловатт-час. Это выше среднерыночной цены на электроэнергию для промышленных потребителей, которая на оптовом рынке составляет 1,5‒2,5 рубля за киловатт-час. Но если учесть рост цен на энергоносители, стоимость транспортировки электроэнергии от крупных генераций до потребителя и тот факт, что стоимость ветровой энергии можно зафиксировать на 15 лет, использование энергии от ВИЭ видится экономически целесообразным. Как подсчитали в РАВИ, инвестиции в строительство ветропарка окупаются за 7‒8 лет, а через 12‒13 лет наступает ощутимый экономический эффект для предприятий от снижения стоимости энергии.

magnifier.png Сегодня ветровая энергетика занимает 56% в общем объеме возобновляемой энергии в энергосистеме России, солнечная — 42%, малая гидроэнергетика — 2%

Если смотреть на перспективу, то по стоимости энергии альтернативные источники действительно оказываются сравнимыми с традиционными. «В интервале планирования 15 лет на атомных станциях стоимость одного киловатт-часа составляет порядка шести-семи рублей, на станции ветровой генерации — от четырех до шести рублей, на солнечной — шесть-семь рублей за киловатт-час, — комментирует Дмитрий Степанов. Если тот же самый параметр пересчитать за 30 лет, стоимость киловатт-часа в солнечной генерации уже составит в среднем три-четыре рубля. Оборудование на этих станциях может легко проработать этот срок»

Вопрос только с самим оборудованием станций. Перспективы развития ветроэнергетики в России прямо связаны с возможностями локализации производства ветроустановок. И они есть: в ежегодном обзоре российского ветроэнергетического рынка, который выпускает РАВИ, отмечается, что в нашей стране можно выпускать все компоненты ветрогенераторов мультимегаваттного класса, то есть генераторов высокой мощности, без которых невозможен современный промышленный ветропарк. Но прежде необходимо провести НИОКР и разработать полномасштабный проект перехода к серийному выпуску независимой от иностранных вендоров национальной ветроэнергетической установки. И тянуть с этим не стоит. Из-за остановки сотрудничества с иностранными вендорами в России в 2022 году было заморожено 286,1 МВт ветровых мощностей. Для сравнения: 230 МВт было введено в эксплуатацию. 

Один из самых важных факторов, свидетельствующих в пользу развития ВИЭ в России, — то досадное обстоятельство, что в нашей стране, богатой углеводородами, немалая часть территории не подключена к единой энергосистеме. Северный завоз и выработка энергии в изолированных системах в отдаленных регионах, таких как Дальний Восток, Камчатка, Чукотка, Сахалин, очень затратны. Альтернативная энергетика в этих регионах могла бы составить более выгодную «партию» и промышленности, и домохозяйствам, и фермерам, и малым предприятиям. 

Для развития солнечной энергетики, естественно, лучше всего подходят южные регионы страны. Но почти весь Урал, Сибирь и Дальний Восток — это тоже благоприятные территории для установки солнечных батарей и станций. Одно из главных отличий солнечной энергетики от ветровой в том, что солнечные станции можно сооружать в непосредственной близости от населенных пунктов и даже на крышах и стенах домов, использовать как элемент экстерьера зданий. Солнечная энергетика позволяет восполнять локальный дефицит энергии в малонаселенных районах в сельской местности. Но солнце — это и источник энергии, достаточной для работы крупных предприятий. Универсальность и доступность солнечной энергии даже для домохозяйств — одно из ее неоспоримых преимуществ. 

magnifier.png Один из самых важных факторов, свидетельствующих в пользу развития ВИЭ в России, — то досадное обстоятельство, что в нашей стране, богатой углеводородами, немалая часть территории не подключена к единой энергосистеме

Наконец, рынок солнечной энергетики в России не так сильно зависит от иностранных вендоров и комплектующих, как, например, ветровой. Более десяти лет назад компания «Хевел» осуществила трансфер технологий производства солнечных батарей, причем не самых передовых на тот момент, на российский рынок. Ученые ФТИ им. Иоффе в Санкт-Петербурге существенно доработали эти технологии, сделав российские солнечные панели обладателями одного из самых высоких КПД в мире. 

«Единственный минус солнечной энергетики — высокие первоначальные затраты, — отмечает Дмитрий Степанов. — Небольшая станция потребует вложений от 500 тысяч до миллиона рублей. Да, она будет работать 20‒30 лет и помогать сокращать затраты на энергию как домохозяйству, так и небольшому предприятию. Но все-таки сумма достаточно велика. Впрочем, развитие отечественного производства компонентов солнечных станций со временем решит эту проблему».

Темы: Инновации

Еще по теме:
27.02.2024
В «Росатоме» создали баллоны сверхвысокого давления (на 700 атмосфер) для хранения и транспортировки водорода. С...
20.02.2024
Ученые из ИТМО разработали усовершенствованную систему сканирования пространства. Она формирует тепловизионную панораму ...
19.02.2024
Ученые Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова развернули научный поиск подходящих со...
16.02.2024
В новом докладе авторитетной американской компании CB Insights «2024 Tech Trends» обозначены наиболее значимые, по мнени...
Наверх