«Чистая» генерация требует жертв?

Мы уже неоднократно обращали внимание на то, что в структурах российской власти и в руководстве некоторых госкомпаний до сих пор гуляет нарратив о неизбежности «зеленого» энергоперехода. Дескать, технический прогресс закономерно ведет к тому, что генерация на ископаемом топливе начнет сокращаться за счет возобновляемых источников энергии (солнца и ветра). Сегодня это уже не какие-то дежурные фразы, учитывая, что в последние годы в отдельных регионах нашей страны стала увеличиваться площадь ветропарков. Стоят ли за этим делом строгие экономические расчеты, или так происходит исключительно из-за слепого подражания западным странам (по принципу: «все побежали, и я побежал»)?

В настоящее время мы имеем возможность объективно оценить опыт западных стран, существенно нарастивших долю ВИЭ в своем энергобалансе. Появилось уже достаточное количество исследований на данную тему, где детально разобраны первые опыты «зеленого» энергоперехода. В целом, выводы далеко не оптимистичные. Главный вывод: увеличение доли ВИЭ неизбежно ведет к многократному удорожанию электроэнергии для конечных потребителей. По этой причине необходимо определиться с приоритетами: что для нас важнее – экономическое процветание или борьба за климатические цели любой ценой?

Отметим, что указанная дилемма стала вырисовываться не сразу. Первоначально, когда только-только поднимались разговоры о необходимости тотальной декарбонизации, была уверенность в том, что такие даровые ресурсы, как солнце и ветер, дадут человечеству массу дешевой электроэнергии. С ископаемым топливом на этот счет дела обстояли сложнее: его необходимо разведать, добыть и доставить к месту использования. С ветром и солнцем всё намного проще. Однако, как выясняется, простота использования этих даровых источников никак не стыкуется с налаживанием нормального функционирования электрической сети.

Еще раз напомним, что главный изъян солнечных и ветряных электростанций – прерывистость их работы. Если бы мы точно так же – от случая к случаю – использовали электрическую энергию, тогда, возможно, никаких особых проблем не было бы. Но дело в том, что в нормальных условиях электросеть должна быть нагружена постоянно и работать со стопроцентной надежностью. Для такой надежной работы сети необходимо ежесекундное соответствие между потребляемой мощностью и подаваемой мощностью. Прерывистые источники энергии, как мы понимаем, данному условию не соответствует.

Столь простые истины почему-то не принимались во внимание, когда строились планы массового перехода на ВИЭ. Технические специалисты раскрывают на это глаза, поясняя, почему даже частичная замена традиционной генерации солнечными и ветряными электростанциями порождает целый клубок проблем, из-за чего растет цена на электричество, а декарбонизация имеет место только на бумаге.

Поскольку «чистая» генерация на солнце и ветре испытывает постоянные колебания мощности, то эти колебания необходимо как-то нивелировать для нормальной работы сети. Спрашивается, за счет чего устраняется проблема? Ответ очевиден – за счет тепловых электростанций, находящихся в резерве! То есть на практике вы имеете две параллельные генерации («чистую» и «грязную»), дополняющие друг друга и работающие попеременно. Скажем, если стихает ветер и снижается выработка электричества от ветряков, вам придется «поддать жару» на газовых или угольных ТЭС. Если же ветер дует сильно, то работу ТЭС необходимо снижать, а то и вовсе останавливать.

Что из этого вытекает на практике? Допустим, у вас происходит постепенное наращивание количества ветряков. Вначале установленная мощность составляла 100 МВт, потом вы увеличили ее вдвое, потом – втрое. Значит ли это, что теперь вы можете спокойно выводить из строя тепловые электростанции на означенную величину? Разумеется, нет, отмечают эксперты. Ведь если случится так, что ветра не будет вовсе, то на ветряках прекратится вся выработка электроэнергии, независимо от того, какие мощности вы установили – хоть 100 МВт, хоть тысячу. Всё остановится разом. Как тогда будет работать сеть? Понятно, без резервных мощностей никак не обойтись.

Отсюда следует, что все ранее существовавшие мощности на ископаемом топливе необходимо сохранять, даже если некоторые из них будут периодически простаивать. Получается, что оператор должен оплачивать капитальные затраты на две перекрывающие друг друга дублирующие мощности. Как указывают специалисты, каждые 10 новых единиц ветроэнергетических установок должны подкрепляться восемью единицами энергоустановок на ископаемом топливе. Нетрудно догадаться, что дополнительные «грязные» мощности, которые необходимо внезапно включать и потом так же внезапно выключать, никогда не будут рентабельными. И правительству, проводящему политику декарбонизации, не останется ничего другого, как субсидировать работу нерентабельных энергетических объектов. Вот вам еще одна статья расходов.

По факту получается, что ради эффективного использования «чистой» генерации нам необходимо параллельно поддерживать неэффективную работу «грязной» генерации. Экономического выигрыша здесь нет никакого. Единственное, чем мы можем похвастаться, так это тем, что нам удалось реже сжигать ископаемое топливо на ТЭС. Подобная «гибридная» схема оправдывает себя только в особых условиях, где нет развитых сетей, и где существует проблема с подвозом ископаемого топлива.

Например, для Крайнего Севера разработаны варианты энергоснабжения, когда дизельный генератор дополняется установкой ветряка и солнечных панелей. Здесь «чистая» генерация вполне уместна, поскольку позволяет экономить на достаточно дорогом дизеле. Однако технически нелепым выглядит вариант, когда «чистую» генерацию присовокупляют к ТЭС в тех местах, где давно существует прекрасно развитая инфраструктура бесперебойного снабжения углем и природным газом. Здесь намерение сэкономить на ископаемом топливе диктуется уже не экономическими, а сугубо идеологическими мотивами, причем, в ущерб экономике.

Тем не менее, в рамках «зеленой» стратегии намечается практически стопроцентный переход на возобновляемые источники энергии (за что, например, открыто ратует Международное энергетическое агентство – один из главных проводников идеологии «зеленого» энергоперехода). Можно ли, в таком случае, на сто процентов продублировать «чистую» генерацию за счет «грязных» резервных мощностей? Как мы понимаем, такой вариант выглядел бы совершенно нелепо. Как отмечают технические эксперты, если выработка за счет ветра и солнца превысит 30% от всей установленной мощности, возникнет острая необходимость накопления электроэнергии, для чего потребуются массивные хранилища с использованием литий-ионных аккумуляторов.

Учитывая сезонный характер работы «чистых» мощностей, емкости таких аккумуляторов должно хватать не менее чем на месяц. И это – в лучшем случае. Чем резче выражена сезонность климата, тем выше должна быть емкость. Например, в штате Калифорния для отлаженной работы «чистой» генерации с резервным питанием от батарей вам необходимо сделать так, чтобы батареи сохраняли энергию с апреля по октябрь и разряжались с ноября по март. Общий объем необходимого хранилища составит примерно 25 000 ГВт*час в год, а его стоимость, по предварительным расчетам, составит пять триллионов долларов (!), что превышает полный годовой ВВП Калифорнии. Причем, периодически батареи придется менять.

Если исходить из того, что указанные затраты будут переложены на плечи конечных потребителей, то это ведет к неизбежному росту цен на электроэнергию. Для условий Германии, где сезонность выражена не очень резко, цены вырастут как минимум в 14 раз, в Калифорнии (с более выраженной сезонностью) – в 22 раза! Германия и Калифорния здесь фигурируют не случайно, поскольку данные юрисдикции отличились своей особой, почти фанатичной приверженностью к «зеленой» идеологии. Идя по «зеленому» пути, они уже добились того, что троекратно увеличили цену на электроэнергию в сравнении с теми юрисдикциями, которые от них «отстали» в вопросах энергоперехода. Если говорить о Германии, то исследователи отмечают, что в этой стране в «довесок» к расширяющимся ветряным мощностям создавались угольные электростанции – как раз для того, чтобы скорректировать работу электросети в спокойные дни без ветра. Зато, когда ветер дует в полную силу, избыток энергии приходится куда-то девать, что также создает проблему.

В общем, куда ни кинь, всюду – клин. Специалистам это было понятно давно, однако, как признался один из членов Бундестага, в комиссии по реформированию энергетики нет ни одного физика! Надеемся, что в нашей стране такие реформы будут проводиться с привлечением профильных технических специалистов, а не только экспертов в области «гендерного разнообразия».

Андрей Колосов