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
Ульяновский ветропарк. Фото: 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».
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.
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 — 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.
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.
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 6-7 рублей, на станции ветровой генерации — от 4 до 6 рублей, на солнечной — 6-7 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.
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 тыс. до 1 млн 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».
