Сообщения о новых рекордных прорывах в альтернативной энергетике появляются в прессе едва ли не каждый день. Но впечатляющие темпы роста объясняются во многом низкой базой, с которой стартуют отрасли, а интерес к теме подогревается тем, что «зеленая революция» в энергетике и промышленности давно стала глобальным мейнстримом. В то же время, говоря о реальных перспективах возобновляемой энергетики, всегда приходится учитывать определенные ограничения.
Ограничения для «зеленой» генерации
Известен, например, так называемый «германский парадокс». Добиваясь рекордных показателей по наращиванию доли ВИЭ в своем энергобалансе, Германия на протяжении многих лет остается лидером среди стран ЕС по выбросам в атмосферу CO2. Последовательно закрывая атомные электростанции, немцы стали наращивать импорт угля из России, чтобы восполнить недостающую электроэнергию. Возникла парадоксальная ситуация: в стремлении максимально «озеленить» свою энергетику, страна, напротив, увеличивала «грязную» угольную генерацию.
Даже в Дании, которая планирует полностью перейти на возобновляемую энергетику к 2050 году, все равно идут споры об экономической эффективности ВИЭ в долгосрочной перспективе. И скептиков можно понять. В последние годы слишком много было громких примеров так и не реализовавшихся проектов, связанных с возобновляемой энергией.
Например, «солнечный гигант» SunEdison (США) был крупнейшей компанией в сфере солнечной энергетики с капитализацией $10 млрд, но не справился с долговыми обязательствами и объявил о банкротстве. Другая американская компания Aquion Energy, которая разрабатывала аккумуляторные батареи для хранения «зеленой» энергии, сейчас распродается по частям и сократила практически весь свой R&D-персонал.
Один из главных минусов ВИЭ — нестабильность выработки электроэнергии и зависимость от экстернальных факторов (наличия непосредственно ветра, солнечных излучений и т. д.). Компенсировать возникающие перепады приходится опять же за счет базовой генерации. Решить эту фундаментальную проблему позволят технологии, связанные с хранением и накоплением энергии ВИЭ. Именно создание промышленных накопителей, способных аккумулировать огромные объемы энергии, позволит осуществить тотальный и окончательный переход на «зеленую» энергетику.
Накопители энергии
Пока настоящего прорыва в этом направлении еще не произошло. Хотя соответствующие разработки, преимущественно на уровне стартапов, активно ведутся уже не первый год.
Например, резидент «Сколково» компания Watts Battery создала промышленный образец модульной системы для накопления электроэнергии. По данным разработчиков, это мощная батарейка, которая может заряжаться от солнца, ветра или сети и снабжать электроэнергией частные домовладения и коммерческие здания. Причем портативная система уже готова к серийным продажам. Персональная электростанция Watts была успешно опробована в этом году во время рекордного полета Федора Конюхова на воздушном шаре. На 55 часов полета хватило всего одной батарейки, которая бесперебойно подавала электричество даже при температуре минус 25 градусов.
Первое же в России производство высокоэффективных накопителей энергии было запущено в этом году в подмосковных Химках. Если современные литий-ионные аккумуляторы отдают лишь около 60% электроэнергии, затраченной на их зарядку, то у суперконденсаторов этот показатель превышает 90%. Компания «ТЭЭМП» планирует выпускать до 200 тысяч суперконденсаторных ячеек в год. Данные модули уже прошли успешные пилотные испытания на железной дороге, общественном транспорте и в авиации.
В новосибирском Академгородке компания «Энергозапас» реализует проект по созданию твердотельной аккумулирующей электростанции (ТАЭС), разрабатывая гравитационные накопители энергии на твердых грузах. Причем в качестве груза используется упакованный грунт. Строительство первой опытно-промышленной электростанции запланировано в 2019 году.
Не отстают от глобальных технологических трендов и наши крупные компании и корпорации, которые ведут свои исследования в области разработок уникальных моделей накопителей энергии. Созданием супераккумулятора, способного работать в промышленных масштабах, занимается, например, Росатом. А «Камаз» и МОЭСК подписали этим летом соглашение о создании передвижного мобильного накопителя на базе грузового электромобиля. На мировом рынке подобного рода решения еще не представлены. Реализация этого проекта позволит не только предложить эффективную замену дизель-генераторным установкам, но и поможет развитию в России зарядной инфраструктуры для электромобильного транспорта.
По данным отчетов аналитической компании Navigant Research, годовой объем мирового рынка накопителей электроэнергии составит в 2025 году примерно 83 млрд долларов (ежегодные темпы роста — до 60%). Причем около трети от этого объема будет приходиться на промышленные и коммерческие предприятия, домохозяйства и промышленное оборудование.
Размер российского рынка накопителей, по разным оценкам, может составить от $3 млрд до $8 млрд долларов в год. Именно поэтому поддержка формирования в России новой высокотехнологичной отрасли, связанной с системами хранения энергии и их компонентов, является сегодня крайне важной задачей. При этом одним из главных драйверов роста спроса на системы хранения энергии станет увеличение числа «цифровых» производств с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.
В России уже имеется определенный научно-технический задел по таким направлениям, как гидроаккумулирующие электростанции, суперконденсаторы, литий-ионные аккумуляторы, маховики, лифты твердых грузов. Вместе с этим необходимо последовательно повышать уровень локализации и наращивать инжиниринговые компетенции и по другим компонентам, представленным пока на рынке только в зарубежном исполнении (термические накопители, пневматические системы, воздушно-цинковые аккумуляторы и т. д.).
Основные эффекты от применения накопителей энергии в промышленности очевидны — это снижение потерь от остановки производственной деятельности при перебоях с энергоснабжением, уменьшение стоимости техприсоединения и самой электроэнергии, экономия на расходе топлива и обслуживании дизель-генераторов, развитие соответствующих смежных отраслей. Эффект от создания новой высокотехнологичной отрасли промышленности, обеспечивающей импортозамещение, оценивается в 7-8 млрд рублей выручки в год при уровне локализации в 50%.
ВИЭ в удаленных регионах
В глобальном масштабе объемы ввода генерации на основе возобновляемых источников энергии в России пока скромные. Совокупная мощность ВИЭ в стране составляет примерно 53,5 ГВт, а без учета гидроэнергетики этот показатель не превышает 2,5 ГВт. Но у каждой технологии своя страновая специфика. И в плане развития альтернативной энергетики Россия обладает одним неоспоримым преимуществом — своей территорией.
Наиболее логичным является использование ВИЭ именно в удаленных или энергодефицитных районах, испытывающих зависимость от малоэффективных дизельных генераторов. В стране насчитывается около 100 тысяч изолированных поселений, организовать в которых централизованное энергоснабжение либо практически невозможно, либо слишком дорого.
Так, в селе Менза Забайкальского края была запущена в этом году первая автономная гибридная энергоустановка, состоящая из солнечных модулей, дизельных генераторов и накопителя энергии. Только в Забайкалье более 20 населенных пунктов нуждаются сегодня в стабильном энергоснабжении. Именно в такие районы и должны внедряться лучшие технологии и решения в области альтернативной энергетики.
Аналогичным образом решаются и проблемы энергообеспечения в Арктике. Отечественная промышленность разрабатывает высокотехнологичные решения для развития ВИЭ в труднодоступных регионах. Например, компания «ЭлеСи» и специалисты Томского политехнического университета создают «умный» энергокомплекс, способный получать энергию сразу из нескольких источников — солнца, ветра, дизель-генераторов, микро-ГЭС. Установка оснащена солнечной панелью и ветрогенераторами различных видов, которые можно использовать как по отдельности, так и в комплексе. Технология адаптирована для работы в экстремальных условиях и окажется полезной для любых мест, где требуются автономные источники энергии — от крайнего севера до южных пустынь.
В России могут эффективно использоваться и другие перспективные направления альтернативной энергетики. Разумеется, исходя из экономической целесообразности и с учетом региональной специфики.
Например, в Мурманской области по-прежнему действует сооруженная еще в 1960-х годах Кислогубская приливная электростанция мощностью 1,7 МВт. Проекты такого рода выгодно развивать, например, на берегах Охотского моря, где наблюдаются самые высокие приливы в стране. А Камчатка теоретически может стать «российской Исландией» ввиду того, что высочайшая активность термальных вод позволит развивать там строительство геотермальных станций. Главный вопрос тут в решении технологических барьеров.
Еще одним направлением альтернативной энергетики является производство пеллет — топливных гранул из отходов лесной промышленности (в Минпромторге их относят к возобновляемым источникам энергии. — Forbes). Например, в перечень комплексных инвестиционных проектов, получивших государственную поддержку, вошел проект компании «Бионет». В Архангельской области был построен завод по созданию промышленных пеллет мощностью 150 тысяч тонн в год. В феврале 2017 года состоялась первая отгрузка топливных пеллет в Европу для их последующего сжигания в ТЭЦ Парижа.
Роль России на мировом рынке ВИЭ
Мировыми лидерами в области энергетического машиностроения в целом по-прежнему остаются США, Германия, Япония, Франция, Италия. Очевидно, что конкурировать с ними на глобальном рынке Россия в обозримой перспективе не может, как и полностью импортозаместить зарубежные решения и технологии. Рынок уже поделен, и основную долю в его структуре в ближайшие годы будут по-прежнему занимать крупнейшие зарубежные компании.
Поэтому главная на сегодня цель — это встраивание российских компаний в глобальные цепочки, сотрудничество с мировыми лидерами, трансфер технологий и дальнейшая локализация производства отсутствующего в России оборудования, в том числе для проектов в сфере альтернативной энергетики.
Активное развитие в последние годы секторов ВИЭ позволило подключить к развитию возобновляемой энергетики большое количество отечественных машиностроительных, металлообрабатывающих и электротехнических предприятий. И с каждым годом уровень локализации ключевого оборудования для возобновляемой энергетики будет расти, формируя таким образом новые высокотехнологичные отрасли отечественной промышленности.