Тренды, проблемы и возможности в мировой энергетике. Путь России

В предыдущей статье на сайте i-Russia речь шла о механизмах энергоэффективности в жилищно-коммунальном хозяйстве — отрасли, внутри которой, по ряду оценок, сосредоточено от 25% до 50% общего потенциала экономии энергии в нашей стране. Но эффективен ли сам процесс выработки энергии? А механизм её передачи и распределения? По данным специалистов международной консалтинговой компании McKinsey, одних только потерь в сфере российской энергетики хватило бы для обеспечения такой страны, как Польша. При этом 80% всей энергии в России вырабатывается за счёт ископаемого топлива, что влечёт за собой выбросы парниковых газов и загрязнение окружающей среды.

Разумеется, с различными вызовами в сфере энергетики сталкиваются и другие страны мира. Для Западной Европы это, в первую очередь, зависимость от сырьевых поставок, с которой ведётся активная борьба. К примеру, за последние 25 лет Дании удалось полностью отказаться от поставок ближневосточной нефти, ранее составлявшей 94% потребляемого топлива. Ещё одна значимая проблема — потери электроэнергии на её пути к потребителю, которые достигают 4–9% в странах Европы, 7–10% — в США и Канаде и 13–14% – в России. Наконец, нельзя не принимать во внимание проблему загрязнения воздуха при сжигании ископаемого топлива. Сегодня во многих крупных городах мира действуют комплексные экологические программы, включающие в себя модернизацию энергетики. Так, уже более 4/5 городов США используют возобновляемые источники энергии, а в «десятке» крупнейших американских мегаполисов доля ВИЭ составляет от 3 до 17%. В каждой стране проблемы энергетики имеют свою уникальную специфику, что приводит к появлению различных по своей сути энергетических программ. Рассмотрим только некоторые из них.

Германия: программа развития ветроэнергетики

время составлявшая основу энергетики Германии, находится в состоянии глубокого структурного кризиса. Дорогой немецкий уголь не выдержал конкуренции со стороны угля из Колумбии, Польши, ЮАР. Да и сами немцы явно предпочли другие занятия вдыханию угольной пыли и прочим опасностям работы в шахте. К 2002 г. число действующих шахт сократилось до 12: из крупного экспортёра угля страна превратилась в импортёра, на 70% зависящего от ввозимого сырья.

Однако уже к началу XXI века сектор альтернативной энергетики в Германии возрос до 6% в общем энергобалансе. Во многом это стало возможно благодаря энергетическому закону 1991 года (Stromeinspeisungsgesetz), создавшему первые финансовые стимулы для развития ветряной энергетики. Преимущества StromEinspG развил Закон о возобновляемой энергии 2000 г., утвердивший приоритет ВИЭ на внутреннем энергетическом рынке страны и поставивший задачу за 10 лет удвоить объёмы производства альтернативной энергии. На энергоснабжающие компании была возложена обязанность подавать альтернативную энергию в полном объёме и по гарантированным ценам. Таким образом, ветропарки и другие альтернативные генерирующие установки получили приоритетное право подключения к ближайшей электросети и гарантию закупки всего полученного тока по ценам не ниже установленных законом. В результате к 2009 году в сектор возобновляемой энергетики было инвестировано около 20 млрд евро, создано более 300 тысяч рабочих мест. Аналогичные законы были приняты не только в Германии, но и в Испании и Дании. Сегодня именно эти три страны вырабатывают 75% всей ветровой энергии в Европе.

В 2010 году ветрогенераторы произвели уже 7% всей энергии в Германии, а в целом возобновляемая энергия составила более 10% от общего энергобаланса. В некоторых федеральных землях, таких как Саксония-Анхальт, Мекленбург-Форпоммерн и Шлезвиг-Голштейн, доля ветровой энергетики уже превышает 40%. Конечно, роль традиционной энергетики по-прежнему велика: в основном, это уголь и атом. После долгих дискуссий было решено, что именно атомная энергия будет использоваться в качестве «переходной» технологии на пути к полному CO2-нейтралитету. По словам министра окружающей среды ФРГ Норберта Рёттгена: «Ядерная энергетика и в коалиционном договоре, и в правительственной философии рассматривается как переходный этап, а не как долгосрочная энергетическая перспектива». К 2020 году все страны Евросоюза обязаны на 20% обеспечить себя возобновляемой энергией.

Бразилия: программа по использованию биотоплива

На материке и континентальном шельфе Бразилии немало месторождений нефти и природного газа. А ещё в тропическом климате этой страны прекрасно растёт сахарный тростник — сырьё для получения биоэтанола. Традиционное для Бразилии производство сахара уходит корнями в колониальную эпоху: в XVI веке весь европейский спрос на сахар покрывали несколько десятков примитивных заводиков в американских владениях Португалии. Побочный продукт производства сахара — этанол — долгое время использовали для получения спиртных напитков, промышленного и медицинского спирта. Первый двигатель на этаноле запустил в 1908 г. Генри Форд. Но попытка знаменитого бизнесмена противостоять нефтяному лобби не увенчалась успехом: кое-как проработав до 1940 года, этаноловое производство Форда закрылось, не получив развития.

Биоэтанол обладает нулевым балансом парниковых газов: при его производстве и сжигании выделяется столько же CO2, сколько сам тростник связывает из атмосферы в процессе жизнедеятельности. Всего 10% биоэтанола, добавленных в традиционное топливо, позволяют до 50% снизить выбросы серы и сажи, аэрозольных частиц, и на 30% сократить «углеродный след». Неудивительно, что биотопливные программы уже приняты в США, Германии, Франции и ряде других стран.

Бразилия стала первой в мире страной, начавшей использовать негидрированный спирт в качестве добавки к топливу. Ещё в 1931 году правительство обязало граждан добавлять по меньшей мере 5% отечественного этанола в любое импортированное топливо. Этот шаг оказался настолько удачным, что в 1970-е годы, в период первого нефтяного кризиса, решено было запустить масштабную энергетическую программу ProalCool (Pró-Álcool). Государство предложило частному бизнесу — производителям биотоплива — налоговые льготы и преференции, а также гарантированные закупки их продукции государственной компанией Petrobras. Госсубсидии обеспечили конкурентоспособные цены на биоэтанол. При этом обязательное содержание этанола в бензине составило 10–22% и выросло до 20–25% в 2003 году.

Бразилия не только обеспечила себя биотопливом, но и стала его крупнейшим в мире экспортёром. Сегодня более 75% автомобилей в стране являются «Flex-Fuel», т.е. могут работать на любой смеси бензина и биоэтанола. В общей сложности, около 44% всей произведённой в Бразилии энергии является возобновляемой. Существует у биоэтанола и «обратная сторона»: для его производства необходимы большие площади, нередко производители вынуждены сокращать посевы продовольственных культур в пользу топливных. А экспансия сельского хозяйства создаёт угрозу экосистемам развивающихся стран, подхвативших биотопливные инициативы. Нередко звучат обвинения в том, что под биотопливо вырубаются тропические леса Амазонки. По словам президента Бразилии Хосе Инасио Лула да Силва, «нападки на биотопливо исходят от нефтяных компаний». Насколько справедливо это утверждение — тема для отдельного исследования.

Россия: модернизация мощностей

Россия является третьим крупнейшим в мире потребителем первичных энергоресурсов и пока не испытывает в них недостатка. Вместе с тем, загрязнение окружающей среды, рост цен на топливо и другие проблемы традиционной энергетики отнюдь не обошли нас стороной. Первый серьёзный «альтернативный» тренд был задан в 2009 году: согласно Распоряжению Правительства РФ, производство возобновляемой электроэнергии возрастёт с менее чем 1% до 4,5% к 2020 года. По оценкам экспертов, реальный экономически доступный потенциал ВИЭ достигает 30%-й доли в энергобалансе. Вместе с тем, исследования выявляют огромный потенциал модернизации российской энергетики даже без резкого уменьшения доли ископаемого топлива в ней.

Энергетика России основана на принципе когенерации, т.е. совместного производства тепловой и электроэнергии. Принцип этот позволяет до максимума повысить КПД теплоэлектростанций и потому гораздо более энергоэффективен, чем раздельное производство тепла и электричества. Но после экономического спада 1990-х годов предложение энергии превысило спрос, что вызвало отток инвестиций из сферы электроэнергетики. По оценкам специалистов McKinsey, возраст 40% мощностей российской энергетики превышает 40 лет, а четверть объёма всех наших первичных энергоресурсов (120 млн тонн условного топлива) потребляется самими электростанциями либо теряется на пути к потребителю.

Согласно базовому сценарию развития, к 2030 году в России будут введены 173 ГВт новых генерирующих мощностей. А значит, большая часть мощностей, необходимых к 2030 году, ещё не построены. Устаревшее оборудование будет выводиться из эксплуатации, а на смену ему придут современные, более энергоэффективные образцы. К рентабельным мерам по сокращению выбросов также относятся внедрение технологий улавливания CO2 на этих новых мощностях, снижение потерь в электросетях и улучшение изоляции теплосетей. Важным инструментом повышения энергоэффективности отрасли также называют создаваемый в стране рынок электроэнергии, хотя с этой темой всё ещё связано множество открытых вопросов.

Изменится в ближайшем будущем и структура топливного баланса страны. Правительство объявило о масштабной программе развития мирного атома: к 2030 году мощности АЭС могут возрасти с 24 ГВт до 52–62 ГВт. Другая программа коснётся развития ГЭС, совокупные мощности которых предполагается увеличить на 40 ГВт.

Сфера энергетики обладает огромным потенциалом повышения энергоэффективности и сокращения выбросов CO2. Вот почему в XXI веке инновации в энергетике превращаются во всеобщий, мировой тренд. Сегодня каждому государству приходится искать наиболее рентабельные и эффективные пути развития, зачастую — идти на компромисс между энергоэффективностью и экономической целесообразностью. Каждый случай имеет свою специфику, зависящую от множества факторов. Несомненно одно: в ближайшие десятилетия энергетика множества стран, в том числе и России, изменится до неузнаваемости.