Зеленая альтернатива красным

Связанное с событиями на Украине обострение отношений Москвы и Запада снова активизировало поиски альтернативы российскому газу в качестве топлива для европейских электростанций. Одним из логичных направлений этого поиска стала «зеленая» энергетика. Пик инвестиций в нее прошел два года назад, но вводы по-прежнему растут, и пусть локально, в тестовом режиме, но кое-где странам ЕС уже удалось обеспечить стабильную работу энергосистемы на одних «зеленых» станциях, пишет «Коммерсантъ».

В начале апреля Еврокомиссия приняла комплекс рекомендаций для государств—членов ЕС по изменению методики господдержки для проектов возобновляемой энергетики (ВИЭ). Странам следует перейти от прямых субсидий к их конкурсному распределению и ориентироваться на достижение к 2030 году доли «зеленых» источников в общей выработке на уровне 27%. По итогам 2012 года, по данным ENTSO-E, в Европе эта доля составила 14,1%.

Возобновляемая энергетика — отрасль, в которую в мире привлекается огромное количество инвестиций, по объему они уже сблизились с инвестициями на развитие традиционной углеводородной энергетики (см. график). Однако пик вложений пришелся на 2010 год, когда в отрасль было направлено $279 млрд, сообщается в докладе UNEP-Bloomberg New Energy Finance. Уже второй год объем инвестиций снижается.

Причин спада вложений две. Первая — это сокращение или переформатирование госсубсидий, к чему и призывают рекомендации Еврокомиссии, пытающейся бороться с высокими конечными ценами для потребителей. По данным Еврокомиссии, цены на электроэнергию в ЕС в 2008-2012 годах росли в среднем на 4% в год. В Дании они достигли $0,41 за 1 кВт ч, в Германии — $0,36, тогда как, например, в США составляют всего $0,13. В некоторых странах, таких как Болгария и Испания, снижение субсидий фактически прекратило инвестиционную активность в «зеленой» энергетике, в других — заметно снизило.

Другая причина — снижение стоимости оборудования, в первую очередь для солнечных станций, которое привело к уменьшению инвестиций в этот вид источников на 23% ($104 млрд) при росте вводов на 25,8% до 39 ГВт. Общий объем вводов «зеленых» станций тоже растет: на ВИЭ, сообщается в докладе, в 2013 году пришлось 43,6% всех новых вводов в мире, а доля в общем объеме генерации увеличилась с 7,8% в 2012 году до 8,5%.

Есть ли жизнь без газа

Таким образом, сокращение субсидий и инвестиций не означает торможения развития «зеленой» энергетики. Более того, оно становится особенно актуальным на фоне обострения отношений между Европой и Россией в связи с событиями на Украине. 17 апреля Европарламент принял резолюцию, заявив о «срочной необходимости в общей политике энергобезопасности с целью сократить зависимость ЕС от российских нефти и газа, включая диверсификацию энергопоставок, полное применение третьего энергопакета и возможность приостановить импорт газа в случае необходимости».

Впрочем, реальной серьезной альтернативы российскому газу у Европы пока нет, как нет и возможности радикально снизить потребление газа энергетикой в целом. Даже если в Европе будет построено столько «зеленых» мощностей, что формально они смогут полностью заменить по объемам выработки газовые, отказаться от последних технологически невозможно. Выработку «зеленых» станций нужно балансировать. Сама природа возобновляемых источников диктует нестабильность их работы. Тепловые станции вынуждены обеспечивать резерв и работать, когда не хватает выработки на ВИЭ. Но это не окупает их существование: электроэнергии они производят мало, выручка от ее продажи не покрывает затрат. По оценкам Smith School of Enterprise and the Environment Оксфордского университета, сейчас 110 ГВт ТЭЦ в Европе (около 60% от общей установленной мощности газовых станций) не покрывают условно-постоянные затраты и могут закрыться в течение трех лет.

Чтобы газовые ТЭС могли выжить, в Европе активно обсуждается введение рынка мощности — то есть оплаты факта существования станций. В России он предусмотрен, по тому же пути идут или хотят пойти уже 14 из 28 стран ЕС. Но параллельно серьезные усилия направляются на то, чтобы найти альтернативу тепловой энергетике как балансирующим мощностям.

Как поймать баланс

Одна из возможностей — сглаживание пиков. Ведь с точки зрения энергосистемы важен лишь баланс производства и потребления в заданный момент, а поэтому при соблюдении критериев надежности отсутствие потребления равнозначно наличию генерации. Можно заставлять потребителя в целом уменьшить спрос, но значимые предприятия уже его сократили до предела экономической целесообразности. Чтобы подтолкнуть их к более радикальным шагам, придуман механизм управления потреблением (demand response, DR) — упрощенно система оплаты непотребления. Потребитель берет на себя обязательство перед системой не потреблять определенный объем электроэнергии в определенные часы и получает за это плату.

Этот механизм уже работает в рамках рынка PJM, охватывающего 13 восточных штатов США. Потребитель торгует возможностью непотребления в часы аварии или высоких цен: заключает контракт с фиксированным сроком, в течение которого он готов отключиться или снизить потребление до некоего уровня по команде на фиксированное количество часов. Он может, например, снизить мощность кондиционеров, замедлить или остановить производство, приглушить освещение и т. д. Эффект от этого может быть очень значительным: так, в день пика спроса в июле 2010 года PJM, потребовав исполнения контрактов DR, получил 2,5 ГВт высвобожденной мощности на три часа.

В России «Системный оператор» давно выступает за введение DR. Но, как отмечает глава набсовета НП «Сообщество потребителей энергии» Александр Старченко, для выстраивания системы demand response необходимо введение почасовой торговли мощностью и торговли ею на сутки вперед, в то время как в России проводятся торги только на год вперед, причем законодательством предусмотрен переход на более долгосрочные, четырехлетние отборы. Плюс к тому, отмечает он, в России и так наблюдается профицит мощности, и неясно, куда употребить высвобожденную.

Другой способ установки баланса — это управление несколькими станциями на возобновляемых источниках так, чтобы они балансировали друг друга. Вкупе с «отрицательными» генерирующими мощностями распределенные возобновляемые источники объединяются в так называемую «виртуальную электростанцию». Это программно-диспетчерские комплексы, которые с точки зрения энергосистемы полностью имитируют работающую электростанцию.

В Германии семь лет назад ученые Кассельского университета задались вопросом, может ли страна выжить только за счет возобновляемых источников. Причем речь шла не только о прекращении импорта газа, но и полном прекращении добычи угля одновременно с остановкой атомных станций. В 2009 году на основе нескольких станций на различных «зеленых» источниках в разных частях Германии они построили тестовую виртуальную электростанцию в масштабе 1:10 000 потребностей страны. В ее рамках основную выработку обеспечивают солнечные и ветряные электростанции, избыточную выработку ветропарков, которая может перегружать сеть, накапливают гидроаккумулирующие мощности, а при слабом ветре включаются биогазовые станции. Станция успешно отработала. В рамках проекта Kombikraftwerk 2 коллектив доказал, что эта виртуальная электростанция может исполнять функцию регулирования частоты, то есть порой она способна быстрее реагировать на ситуацию, чем традиционные станции. Участники исследования полагают, что при соблюдении целевых показателей по доле ВИЭ в энергобалансе техническая возможность 100-процентной выработки из них будет достигнута в Германии к 2050 году.

Копить и наживать

Но во всех моделях одним из ключевых вопросов остается необходимость в развитии технологий накопления энергии. По данным МЭА, в 2013 году мощность накопителей, присоединенных к сети, составила 140,98 ГВт, из которых подавляющее большинство — более 99% — приходилось на гидроаккумулирующие мощности (ГАЭС). Остальное — это, например, пневматические накопители (440 МВт), химические натриево-серные (304 МВт), литиево-ионные (100 МВт) и ряд других.

ГАЭС используют дешевую ночную электроэнергию, чтобы закачать воду в верхний бассейн, а в момент дефицита пускают ее через гидроагрегаты вниз, выдавая электроэнергию в сеть. В России построена одна ГАЭС, Загорская, идет строительство Загорской ГАЭС-2. В России первоначально ГАЭС строились как спутники атомных станций. Когда в СССР создавался план развития ядерной энергетики, рассказывает глава «Системного оператора» Борис Аюев, было принято решение проектировать АЭС по более дешевой технологии, но одновременно с ними должны были быть построены ГАЭС, выполняющие регулирующие функции. «В СССР было построено три ГАЭС: в Литве, в Подмосковье и на Украине, а теперь осталась только одна,— говорит он.— В результате у нас с низким коэффициентом использования мощности работают тепловые станции, потому что им приходится активно участвовать в регулировании».

В строительстве ГАЭС должна быть объективная потребность. Наиболее высока она в энергосистемах с большой долей либо маломаневренной, либо нерегулируемой генерации, а также в крупных изолированных энергосистемах (например, много ГАЭС построено в Японии), говорит советник председателя правления «РусГидро», к. т. н. Семен Лащенов. По мнению господина Аюева, в России развитие ГАЭС необходимо специально поддерживать за счет повышенных цен на оптовом рынке.

Электромобили — это не только средство передвижения

Развитие электромобилей может привести к созданию альтернативной системы энергоснабжения: запаркованные машины могут отдавать в сеть часть запасенной энергии. «Батарейки на колесах» должны кардинально изменить энергетику, но для коммерческого применения технологии даже в развитых странах пока нет достаточного количества электромобилей.

Еще один вид накопления и балансирования связан с рынком электромобилей. Эта технология по идеологии близка к torrent в IT: пока электромобили стоят на парковке, подключенные к зарядным устройствам, 10-20% их аккумуляторной мощности используется, чтобы забирать электроэнергию из сети или отдавать ее в сеть. Получается один очень маневренный накопитель, который позволяет выравнивать пики энергетических нагрузок. По словам замдиректора департамента стандартизации бизнес-процессов Московской объединенной электросетевой компании (МОЭСК) Дениса Цыпулева, уже сегодня использование 1000 тыс. автомобилей может обеспечить энергосистеме 3 МВт высокоманевренной мощности. Причем адаптация автомобиля к такому использованию обходится очень недорого, подчеркивает эксперт; машине такое использование никак не вредит. Пока широкому применению механизма мешает дороговизна самих электромобилей и их малая распространенность.

У нас

В России с 2013 года заработала система поддержки возобновляемой энергетики за счет оптового рынка, когда по каждому виду «зеленой» энергии проводится конкурс на право заключения договора на поставку мощности, который окупает затраты на строительство с гарантированным возвратом на инвестиции. Всего к 2020 году планируется построить около 6 ГВт возобновляемых мощностей. Также развивается система поддержки «зеленых» станций на розничном рынке — сети обязаны закупать выработанную ими электроэнергию для компенсации своих потерь.

Но в целом отношение к ВИЭ в России скептическое. «Завязываться на солнце и ветер я бы не стал: есть физические ограничения, и для промышленной энергетики они неперспективны,— говорит председатель комитета Госдумы по энергетике Иван Грачев.— Они никогда дешевыми не будут. Локальное их использование мы поддерживаем, например, на Камчатке для замены дизтоплива». По мнению депутата, оптимальное количество ВИЭ в мире — 5% от всех генерирующих мощностей, а России из них нужно развивать маленькие гидростанции, биотопливо, приливные электростанции. Борис Аюев полагает, что в России, в отличие от Европы, стремящейся снизить зависимость от энергоресурсов, которыми она не располагает, основания для субсидирования ВИЭ дискуссионны. «Возможно, целесообразно их субсидировать как инновационные технологии в рамках создания среды для исследования новых типов оборудования»,— говорит он. Но и господин Аюев, и господин Грачев настаивают на том, что в России следует развивать технологии накопления электроэнергии и мощности, в том числе в промышленных объемах.