Наука. Год 2016-й. Десять главных событий мировой энергетики

1. Солнечные электростанции по цене строительства сравнялись с тепловыми 

Осенью этого года в Индии введена в строй солнечная электростанция (СЭС) Камутхи мощностью в 648 мегаватт, стоившая всего 680 миллионов долларов. Это 1050 долларов за киловатт мощности, то есть столько же, сколько в России стоит новая тепловая электростанция. Вырабатывать Камутхи будет 1,4 гигаватт-часа в год. К тому же СЭС не имеют подвижных частей и поэтому деградируют намного медленней турбин ТЭС: солнечные батареи безо всякого ремонта работают, теряя лишь по 0,5 процента мощности в год, в то время как для тепловой электростанции это в принципе нереально.

С учётом того, что ТЭС тратится на топливо, а СЭС получает солнечный свет бесплатно, несложно понять, что солнечные установки наконец оказались в положении более дешёвого источника энергии. Достигнуто это было за счёт резкого падения цен на солнечные батареи по всему миру (до 300 долларов на киловатт мощности) и относительно дешёвой установки солнечных батарей в Индии (за счёт низких зарплат).

Однако дело не только в индийской зарплате. Так, КНР, где средний размер заработной платы в 2013-м стал больше российского, построила в 2016 году больше солнечных мощностей, чем любых других. Долю тепловой генерации там, напротив, снижают: Китай запретил импорт угля из России и уже начал массовое закрытие угольных шахт. Всего за 2016 год добыча угля там сократится на четверть миллиарда тонн.

Вопреки распространённому заблуждению, солнечные электростанции сами по себе, как правило, не нуждаются в аккумуляторах или накапливающих мощностях. Крупнейшая солнечная электростанция мира — китайская Лунъянся — работает за счёт подмены работающей ГЭС, на территории которой она находится. Когда солнце светит, электричество от такой ГЭС/СЭС — "солнечного" происхождения, а ночью или зимой сэкономленная днём вода расходуется для получения гидроэлектричества. В западных странах ГЭС меньше в силу идеологических ограничений. Поэтому там СЭС используются для экономии топлива ТЭС, уменьшающих выработку в солнечные периоды.

2. Ветровая энергетика приблизилась к историческому рубежу мощности

Хотя СЭС по всему миру сейчас растут быстрее, чем мощности ветряков, те начали массово строиться на несколько лет раньше, поэтому их общая мощность выше. Ожидается, что к концу 2016 года она достигнет около 490 гигаватт — примерно вдвое больше, чем мощность всей российской электроэнергетики (точное значение мощности будет подсчитано приблизительно через год). Больше и количество вырабатываемого ими электричества — за триллион киловатт-часов, что пока намного выше, чем у солнечной энергетики.

Если в 2015 году солнце и ветер сэкономили в планетарном масштабе энергетический эквивалент четверти миллиарда тонн нефти, то в 2016 году цифра эта впервые перевалит за этот психологически важный рубеж. Для понимания масштабов можно указать, что это более пяти процентов от общемировой добычи нефти и почти половина от её добычи в России. В ближайшие 10 лет выработка ветряной и солнечной энергетики, по самым скромным оценкам, как минимум удвоится. Это окажет ещё более серьёзное давление на цены традиционных энергоносителей. 

3. Доля неуглеродной энергии в Великобритании впервые достигла 50 процентов

В третьем квартале 2016 года неуглеродные источники энергии в Британии выдали 50,0 процентов генерации. Половина от этого количества пришла от давно построенных АЭС, а половина — от введённых за прошлые десять лет возобновляемых источников. Шотландия из-за быстрого развития возобновляемой энергетики оказалась в странном положении: она просто не могла потребить всё, что производила. 77 процентов всего её электричества было неуглеродным, а 29 процентов произведённого пришлось экспортировать в Англию. Перелом произошёл потому, что ввод новых ветряков позволил закрыть почти все угольные электростанции в один год. В третьем квартале 2015 года уголь давал 16,3 процента всего британского электричества, а в том же квартале 2016-го — лишь 3,6 процента. Что интересно, остановка угольных ТЭС совпала с падением средних расходов домохозяйств на энергию на 4,6 процента. 

4. Строится электростанция из самых больших и мощных ветряков в истории 

В сентябре 2016 года на офшорной ветроэлектростанции в Ирландском море установлена первая серийная турбина Vestas V164. Это огромный по размаху ветряк, высотой в 195 метров, диаметром лопастей в 164 метра и ометаемой площадью больше двух гектаров. Мощность его — 8 мегаватт. Предполагается, что такие большие ветряки будут экономичнее более распространённых 2–3-мегаваттных. Впрочем, использовать их пока реально только в морских водах. На суше перемещать детали ветряков выше пирамиды Хеопса пока просто нечем. 

5. Переломный год для солнечной энергетики в России

Увы, пока всё вышесказанное слабо относится к России. Дело в том, что в стоимости электростанции важную долю составляют кредиты, выплачиваемые банкам, ссудившим деньги на строительство. В нашей стране проценты по кредитам слишком высоки, чтобы можно было строить электростанции. Даже когда Внешэкономбанк кредитует строительство российской АЭС в Белоруссии, он делает это по искусственно сниженной (относительно внутрироссийской) процентной ставке, иначе электричество от АЭС получится слишком дорогим. Конечно, внутри России Внешэкономбанк дать кредит под низкий процент не может, поэтому доступа к дешёвым кредитам у местной солнечной индустрии нет и не будет. Соответственно, ожидать её развития на уровне китайского, американского или индийского не приходится. К тому же во всех упомянутых странах ожидается быстрый рост экономики, в то время как у нас он не предполагается, а значит, и смысла в массовом строительстве электростанций нет.

И всё же, вопреки этим очевидным соображениям, солнечная энергетика в нашей стране в 2016 году испытала резкий рост. Первой причиной здесь была государственная поддержка строительства солнечных электростанций — своего рода компенсация высоких процентов. Кстати, такая же поддержка (в виде платы за предоставленную мощность) даётся и новым ТЭС, иначе сделать их прибыльными с учётом дорогих кредитов не было бы никакой возможности.

Второй стимулирующий СЭС фактор — нехватка мощностей в слабо заселённых регионах, например на Алтае, в Башкортостане и на Дальнем Востоке. Строить там большие тепловые станции не для кого, а дизельные нужно снабжать топливом, которое везут по два года, отчего энергия, полученная из него, стоит до 50 рублей за киловатт-час. Это в несколько раз дороже, чем солнечная энергия, получаемая в той же Якутии.

Вопреки распространённым представлениям, основная часть территории России довольно солнечная. В той же Якутии солнечных дней больше, чем в тех зонах, где находится большинство СЭС Китая. В республику уже начат завоз солнечных батарей, чтобы они закрывали часть потребления солярки. Сейчас в Якутии всего 15 солнечных электростанций, однако в ближайшее время эта цифра будет значительно увеличена. Сходные тенденции отмечаются в других районах страны.

Материал по теме: Солнечная энергетика: смерть российской нефти или глобальная афера?

6. Начало серийного производства отечественных солнечных батарей

В России появилось собственное производство солнечных батарей. С учётом девальвации рубля это особенно важно. Осенью была закончена Бурибаевская СЭС на 20 мегаватт мощности — первая, оснащённая только "местными" панелями. Её производитель, компания "Хевел", до конца года закончит строительство электростанций на 100 мегаватт. Для сравнения: на 1 января 2016 года общая мощность солнечных электростанций в России составляла всего 60 мегаватт. С весны 2017 года "Хевел" планирует перейти на более эффективные двухслойные кремниевые фотоэлементы (HIT). На этом пути компанию могут ждать трудности: сегодня в мире существует всего три завода, выпускающих солнечные батареи по этой довольно сложной технологии. Если российский производитель сможет перейти на неё, то окажется на переднем крае фотоэлементных технологий.

7. Самый эффективный в мире реактор на быстрых нейтронах

В ноябре 2016 года в России начата промышленная эксплуатация БН-800 на 880 мегаватт электрической мощности. Это не просто самый мощный реактор на быстрых нейтронах в мире, но ещё и один из наиболее технически продвинутых. В отличие от "обычных" реакторов на медленных нейтронах он способен нарабатывать больше ядерного топлива, чем расходует, и на нём планируется отработать технологию замкнутого топливного цикла. В теории она позволит не только решить проблему с ограниченностью запасов урана, но и проблему ядерных отходов, которые будут перерабатываться на таких же реакторах. Чтобы понять сложность создания такой системы, напомним: Япония только что объявила о невозможности запуска своего реактора на быстрых нейтронах.

8. Первая российская плавучая АЭС 

В этом году в нашей стране закончено строительство первой плавучей атомной электростанции. Это не просто АЭС на барже, но и источник тепла от второго контура охлаждения реактора. Её планируется использовать на Крайнем Севере для тепло- и электроснабжения городов, ранее обслуживавшихся наземными электростанциями. С учётом огромной стоимости тепловой энергии в местах северного завоза ПАТЭС позволит экономить там огромные деньги.

В теории у неё есть и перспективы экспорта: например, в Кабо-Верде и островных государствах мира, где 70 мегаватт ПАТЭС хватит, а вот строить крупную ТЭС потребности нет. Сейчас такие государства пользуются малыми тепловыми электростанциями, отчего стоимость энергии там зашкаливает. В то же время пока не ясно, будут ли покупать ПАТЭС. Да, атомная энергетика безопаснее даже солнечной, но в Кабо-Верде об этом неоткуда узнать. К тому же вопрос покупки крупных электростанций всегда политический. А влияние США на большинство островных государств мира куда как больше, чем у России. Вряд ли Штаты, использующие политическое давление даже для остановки поставок российского ядерного топлива на Украину, разрешат малым мира сего ввозить из нашей страны целые АЭС.

9. Возобновляемая энергия стала дешевле тепловой в 30 странах мира

Падение цен на солнечную энергию впятеро за последние пять лет вместе с удешевлением энергии ветра привело к тому, что цена электричества из этих источников стала ниже цены электричества от ТЭС уже в 30 странах мира. Среди них Бразилия, Чили и целый ряд других. Ситуация в этих странах часто доходит до смешного: новые ВЭС и СЭС строятся так быстро, что за ними не поспевает ввод ЛЭП. Поэтому возникают временные локальные избытки возобновляемой энергии. В Чили из-за этого даже пришлось отдавать электричество, полученное за 94 процента времени работы станций от солнечных батарей, бесплатно. Во второй половине года после достройки магистральных ЛЭП эту странную ситуацию удалось исправить.

10. В США в 2016 году вводили по 1 мегаватту мощностей каждые полчаса 

Новая ценовая реальность, в которой СЭС в десятках стран мира стали дешевле ТЭС, привела к рекордным темпам ввода новых солнечных электростанций. В третьем квартале 2016 года в США вводился один мегаватт солнечных электростанций каждые полчаса (более 4,1 гигаватта в квартал). В Калифорнии доля солнечной энергии в общем потреблении штата превысила 10 процентов. Если на начало 2016 года по всему миру в строю было 230 гигаватт солнечных батарей, то к концу года этот показатель достигнет 290 гигаватт и по выработке превысит всю российскую атомную или гидроэнергетику.