Нетрадиционная энергетика — новая реальность или старый миф?
Сергей ГОНЧАРОВ
Весьма примечательно, что в эпицентре борьбы за «зелёную энергию» оказалась именно электроэнергетика. Это обстоятельство требует некоторого пояснения. В самом деле, в электроэнергетике существует возможность замещения традиционного энергосырья альтернативным, экологически чистым. За счёт этого ресурсный баланс электрогенерации можно, пусть и не сразу, изменить. Приблизительно такой аргументации и обязана своим возникновением сформировавшаяся к концу 1970-х концепция альтернативной энергетики.
От альтернативного к нетрадиционному
Справедливости ради следует отметить, что понятия «альтернативная энергетика» и «экоэнергетика» не всегда были тождественными. Первым кандидатом на роль энергетической альтернативы была ядерная генерация, на освоение которой в 1945—1970-х гг. возлагались исключительно большие надежды. Более того, считалось, что к 1980 году лишь гидроэнергия сможет конкурировать с ядерной энергией по своей стоимости. Когда же наступил 1980-й, то прогнозы связывались уже с овладением энергией солнечного излучения, ветра и конвекционными ГЭС, генерирующими энергию за счет использования гидрологических явлений Мирового океана (волны, приливы, течения).
Днестровская ГАЭС
Согласно экспертным оценкам того времени, уже к началу ХХI века ветроэлектростанции (ВЭС) должны были обеспечивать до 10% электроэнергетического баланса развитых стран. На самом же деле установленная мощность ВЭС всего мира к 2001 году равнялась лишь 14 ГВт (1 гигаватт = 1000 мегаватт). Разумеется, в абсолютном выражении это немало (данная величина равна установленным мощностям всей украинской ядерной энергетики). Но какого-то существенного вклада новой «зелёной» энергии в мировой топливно-энергетический баланс пока констатировать не приходится (её доля лишь немногим более 1%). Хотя суммарные мощности геотермальных электро- и теплостанций и составляли к началу века ещё 25,2 ГВт, а солнечные энергостанции (электрические и тепловые) добавляли в копилку ещё 13,7 ГВт мощностей.
В целом можно утверждать: концепция альтернативной энергетики оказалась методологически ошибочной. Ни одна из новых технологий генерации, внедрённых за минувшие без малого 60 лет, не смогла отменить потребности в использовании старых способов энергетического производства и необходимости использования ранее введённых в оборот видов энергоресурсов. Дополнить (и иногда весьма существенно) — да, но заменить — ни в коем случае! Поэтому не случайно, что на протяжении 1990-х гг. термин «альтернативная энергетика» достаточно быстро уступил позиции понятию «нетрадиционные источники и способы производства энергии/моторного топлива».
Впрочем, круг нетрадиционного тоже нельзя очертить с достаточной чёткостью, но уже по причине непрерывных технологических изменений в мировом ТЭК. Так, создание гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) и «гибридных» ядерно-гидравлических энергетических комплексов (АЭС+ГАЭС) ещё не так давно вполне подпадало под категорию нетрадиционных решений. Сейчас же, напротив, в абсолютном большинстве случаев создание новых мощных речных ГЭС без придания им способности работать в аккумулирующем режиме (а если речь идёт о каскаде ГЭС — без включения в него хотя бы одной ГАЭС) уже считается экономически нерациональным.
Ветровая электростанция
Но как бы там ни было, большой теоретический потенциал нетрадиционных энергоресурсов и энергогенерирующих технологий, а также обилие новых решений, предложенных в процессе их проработки и внедрения, вызывает значительный интерес. Причём не только с точки зрения истории науки и техники.
Три стихии нетрадиционного сегмента ТЭК: возможности и препятствия
Даже при поверхностном обзоре проблем, возникающих в ходе включения нетрадиционных элементов в мировую энергетику, бросается в глаза очень большое разнообразие предлагаемых технических концепций. В частности, одних схем конвекционных ГЭС существует более десятка (включая и экзотическую идею создания плавучих электростанций, использующих эффект так называемого вечного солевого фонтана)! Примерно так же обстоит дело и с использованием солнечной энергии. Однако из опыта хорошо известно: обилие инженерных решений в сочетании с вялым внедрением их в практику означает, что задача тупиковая.
Правда, применительно к приливным ГЭС (ПЭС) столь категоричное заключение вроде бы опровергается статистикой. В 1970—2000 гг. установленные мощности ПЭС увеличились в 3,5 раза, а среднегодовой темп их наращивания (8,4%) более чем в три раза превзошёл темпы роста «классической» гидроэнергетики.
Однако, с другой стороны, можно сказать, что достигнутый рост произошёл исключительно за счёт двух факторов — окончания строительства и последующей модернизации опытно-промышленной ПЭС «Ранс» (Франция), завершённой ещё в 1970-е, и строительства также опытной Гётеборгской ПЭС (Швеция). При этом вклад приливной энергетики в мировой топливно-энергетический баланс остаётся мизерным — примерно 400 тыс. тонн нефтяного эквивалента в год. А многочисленные проекты строительства ПЭС (мощностью вплоть до 100 ГВт!), предлагавшиеся в Австралии, Великобритании, Индии, Канаде, Южной Корее, СССР, США и ряде других стран, так и остались на бумаге. Не помогла даже попытка использовать новую схему получения энергии прилива за счёт применения гидропневматических агрегатов (проект Внешне-Гебридского каскада ПЭС, Великобритания).
И дело было даже не в том, что для создания больших генерирующих мощностей при том относительно малом напоре, который дают даже очень высокоамплитудные приливно-отливные циклы, требовалась «ещё одна революция в гидромашиностроении» (выражение известного советского теоретика и практика приливной энергетики Льва Бернштейна). С самого начала было не вполне ясно, зачем эту революцию проводить. Ибо другие формы капитальных вложений в энергетику выглядели экономически предпочтительнее. Что же касается чисто волновых ГЭС, то работы по их созданию вообще остались на уровне единичных экспериментальных установок.
Более перспективными кажутся усилия, направленные на развитие ветровых электростанций. Только на территории Украины пригодными для их строительства считаются площади до 7000 км2. Это позволяет разместить на них ВЭС с установленными мощностями до 65 ГВт. Но и здесь возникает вопрос об экономической целесообразности. В настоящее время считается, что капиталовложения в ветроэнергетику (на единицу мощности) составляют только 85% капиталовложений в тепловую энергетику и примерно 50% — вложений в энергетику ядерную.
Это позволяет многим делать вывод, что перед ВЭС открылись, наконец, большие перспективы. Но при внимательном изучении сделанные расчёты оказываются некорректными.
Плотина ПЭС
Дело в том, что обычно не учитывается ряд факторов, серьёзно удорожающих ветровое электричество (когда речь идёт именно о ВЭС). Во-первых, из-за малой единичной мощности ветроагрегатов (до 2,5 МВт для лучших образцов) расходы на функционирование ВЭС намного выше, чем простая сумма стоимости ветрогенераторов. Во-вторых, из-за невозможности размещать ВЭС там, где это наиболее желательно с экономической точки зрения (ветроэлектростанции полностью зависят от погодно-климатических условий), резко возрастают затраты на инфраструктуру электропередачи и потери энергии при транспортировке. В-третьих (и это главное), не учитываются прямые и косвенные издержки от вывода из хозяйственного и биосферного оборота земельных площадей, отводимых под ВЭС.
Кроме того, сейчас ветроэнергетика большинства стран функционирует практически в неконкурентной среде, пользуясь льготным налоговым режимом, тарифными преференциями, а иногда и прямыми государственными субсидиями. Естественно, вечно такая ситуация сохраняться не будет.
Что же касается солнечной электроэнергии, то она очень дорога. Из расчётов, проводившихся в ходе разработки Энергетической стратегии Украины, следует, что средняя себестоимость создания 1 кВт мощностей гелиоэлектрогенерации составит у нас не менее $9000 (в ценах 2000 г.) — в 4 раза выше, чем на АЭС, и в 5,5 раза больше, чем на ТЭС. У самых лучших солнечных электростанций полная стоимость производства электричества пока не опускалась ниже 250% по сравнению с ценой обычной генерации. Собственно, указанным обстоятельством и объясняется тот факт, что подавляющее большинство (95%) мощностей гелиоэнергетики мира в настоящее время сконцентрировано в масштабах тепловых коллекторов.
Вообще можно легко заметить, что в ветро- и гелиоэнергетике чрезвычайно сильно проявляется эффект больших количеств. Более того, падение экономической (а в некоторых аспектах — и экологической) эффективности таких установок при увеличении их агрегатных мощностей (в гелиоэнергетике) или чрезмерной концентрации генерирующих устройств (для ВЭС) является основной проблемой, делающей невозможной их широкое применение. Так, если производство индивидуальных, коллективных и даже промышленных ветроэлектрогенераторов, используемых как одиночные вспомогательные агрегаты, является вполне конкурентоспособным вложением капитала, строительство ВЭС представляет собой в буквальном смысле слова выбрасывание миллионов на ветер.
Интересно, что в случае с приливными электростанциями наблюдается такая же картина, но с обратным знаком. Рентабельность ПЭС начинает отслеживаться с настолько больших мощностей, что развёртывание работ по их созданию требует принятия долгосрочного политического решения, действие которого распространится на энергосистему региона, охватывающего несколько европейских государств средней величины...
Разумеется, это не означает априорной бесперспективности всех энергетических альтернатив: вспомним хотя бы то же биотопливо. Но в целом мировая энергетика в ближайшие десятилетия будет решать свои задачи за счёт более эффективного использования традиционных ресурсов и механизмов для получения электрической и тепловой энергии. Видимо, и Украине тоже стоит пойти по консервативному пути. На ближайшие 40—50 лет именно он может оказаться наиболее разумным алгоритмом для национальной энергетической политики.
Источник
Источник: forum.polismi.org.
Рейтинг публикации:
|
