Почему в России не развивается возобновляемая энергетика?
11 августа 2010 года |
Темы: электроэнергетика |
В нашей стране очень много, в том числе и на самом высоком государственном уровне, говорится о так называемых возобновляемых источниках энергии (ВИЭ), но вот уже много лет далее разговоров дело не движется. Почему? Попробуем разобраться.
Базисом современной энергосистемы России являются тепловые и атомные электростанции, использующие ископаемое топливо (уголь, нефть, газ, уран), запасы которых не безграничны, кроме того, в процессе производства электроэнергии образуется различное количество выбросов и отходов, небезопасных для окружающей среды. Возобновляемая энергетика, как следует из её названия, использует энергию, запасы которой постоянно пополняются:
- солнечная энергетика
- гидроэнергетика (классическая, "большая" гидроэнергетика обычно, хотя и несправедливо, в ВИЭ не включается, как правило речь идёт о т.н. малой и бесплотинной гидроэнергетика)
- ветроэнергетика
- приливная энергетика (строго говоря, приливная энергетика не является возобновляемой, поскольку использует невосстановимый ресурс – энергию вращения земли, и работа приливных электростанций приводит к постепенному замедлению вращения нашей планеты. Однако, по сравнению с естественным замедлением вращения Земли данный эффект столь ничтожен, что мы можем смело им пренебречь)
- волновая энергетика
- геотермальная энергетика
- биотопливная энергетика
Проблема 1. Высокие удельные затраты на киловатт мощности
Главный экономический показатель, на который опирается инвестор при рассмотрении вопроса о целесообразности строительства той или иной электростанции, это стоимость создания единицы установленной мощности станции – одного киловатта (кВт). Вычисляется просто – общая стоимость создания электростанции делится на её мощность в кВт. Так вот, электростанции на ВИЭ имеют стоимость кВт значительно (зачастую, в несколько раз) выше, чем традиционные электростанции. Причины следующие:
1. Низкий потенциал ВИЭ-энергии
В большинстве случаев ВИЭ-энергия не сконцентрирована в одной точке, её плотность на единицу пространства низка. Т.е. энергии вроде бы много, но она размазана по большой площади или расстоянию. А чем менее концентрирована энергия, тем больше будут удельные (на один кВт мощности) затраты на установку, которая будет эту энергию собирать. Это общее правило для всей энергетики, в том числе и для традиционной – в частности, тепловая энергетика эволюционировала в сторону использования высокотемпературного (т.е. имеющего большую плотность энергии) пара, что позволяет снизить размеры и массу оборудования, а соответственно и его стоимость. Очень показательна в этом отношении гидроэнергетика, а именно, габариты гидроагрегатов. Например, на Саратовской ГЭС турбина мощностью 59 Мвт имеет огромные размеры – её диаметр составляет 10,3 м, а турбина Зеленчукской ГЭС при мощности 82 МВт имеет диаметр 2,2 м. А почему? А потому, что энергия водного потока, поступающего на турбины Зеленчукской ГЭС, намного более концентрирована, чем энергия водного потока Саратовской ГЭС, ибо Зеленчукская ГЭС по сравнению с саратовской имеет намного больший напор – 234 м против 10 м. Соответственно, каждый кубометр воды, поступающий на лопасти турбины Зеленчукской ГЭС, несёт намного больше энергии, чем кубометр воды, поступающей на лопасти турбины Саратовской ГЭС. Имеются некоторые исключения, когда возобновляемая энергия имеет высокий потенциал – это гейзеры, узкие заливы с высокими приливами, небольшие горные речки с большим падениям, но таких мест не так много, и именно они в первую очередь и идут в дело.
2. Эффект масштаба
ВИЭ-электростанции, как правило, имеют небольшие мощности и габариты. Однако, чем меньше электростанция, тем выше затраты на единицу её мощности. Причина в том, что каждая электростанция, большая или маленькая, при её сооружении (и эксплуатации, кстати) требует выполнения определённых действий. Стоимость этих действий при снижении размера электростанции снижается, но как правило нелинейно. Поясню на примере сооружения малой ГЭС, мощностью скажем 1 МВт. Чтобы создать такую станцию, нужно заказать проект и провести инженерные изыскания. Например, проектирование с инженерными изысканиями Канкунской ГЭС мощностью 1300 МВт стоит 2,4 млрд рублей. Соответственно, на 1 МВт это будет стоить 1,8 млн рублей. Ни одна организация за 1,8 млн рублей качественный проект малой ГЭС сделать не возьмется. Причина в том, что чем меньше проект, тем больше в нем доля разного рода накладных расходов, не связанных непосредственно с оплатой труда – например, командировочных расходов, заказа материалов, оформления разного рода экспертиз и согласований и т.п. Чтобы сохранить прибыльность, организация будет поднимать стоимость работ.
Далее, в стоимости малой установки все большую долю начинает занимать разного рода инфраструктура – хоть электростанция и малая, но к ней все равно нужна дорога, её нужно обеспечить охраной (забор, видеонаблюдение, охранник…) и связью, решить вопросы противопожарной безопасности, может появиться необходимость смонтировать систему оповещения и т.д. и т.п. В проекте большой электростанции эти затраты не очень заметны, но для малой энергоустановки они могут быть весьма существенны.
Проблема 2. Подключение к сетям
Среди затрат на инфраструктуру, самыми большими могут оказаться затраты на подключение к сетям, ибо мало построить электростанцию, нужно ещё подключить её к энергосистеме. Даже если повезло и рядом проходит подходящая ЛЭП, затраты все равно будут значительными, а уж если ЛЭП вблизи нет и её придется тянуть за несколько километров, то затраты на эту ЛЭП могут легко превысить стоимость самой станции, да и стоимостью ЛЭП стоимость подключения не ограничивается. Вот к примеру, за подключение к сетям малой ГЭС Ляскеля мощностью 4,8 МВт в Карелии было запрошено порядка 60 млн рублей, при том что подстанция рядом с ГЭС.
Проблема 3. Качество ВИЭ как поставщика электроэнергии
Электроэнергия очень своеобразный товар, её нельзя положить на склад, она должна быть потреблена в момент производства в полном объёме. Проблема состоит в том, что потребление электроэнергии весьма непостоянно и существенно меняется с течением времени. Например ночью, когда все спят, энергопотребление сильно падает, аналогичная ситуация происходит в выходные дни, наступление сильной жары и или холодов увеличивает энергопотребление и т.п. А поскольку у нас капитализм и клиент всегда прав (да и в социализме затруднительно заставить людей по ночам жечь свет и соответственно платить за него), то электростанции должны выдавать электроэнергию не столько, сколько они захотят и когда захотят, а столько, сколько нужно в данный конкретный момент. На практике все несколько интереснее – есть электростанции, менять мощность которых очень неэкономично, а то и просто опасно – это в первую очередь АЭС и ряд тепловых станций, особенно работающих на угле. Эти станции стараются использовать так, чтобы они работали постоянно, т.е. помещают в т.н. базовую часть графика энергопотребления (ниже определённого минимума нагрузки в энергосистеме в обычных условиях не падают, и вот эту неизменяемую часть электроэнергии они и вырабатывают). А вот в переменной части графика работают станции, имеющие техническую возможность быстро и гибко реагировать на изменения нагрузки – это ГЭС, ГАЭС, газотурбинные электростанции, парогазовые установки. Но особенность ВИЭ состоит в том, что они как правило не только не могут менять нагрузку в зависимости от потребностей энергосистемы, но их работа зачастую вообще зависит от неких внешних факторов и может меняться малопредсказуемым образом! Наступил вечер – солнечная электростанция резко снижает выработку (как раз тогда, когда в энергосистеме наступает пик потребления), то же самое происходит просто в пасмурную погоду; малые ГЭС сильно зависят от прошедших дождей, а в зимнюю межень могут вообще отключаться, приливные станции зависят от графика приливов и т.д. и т.п. Соответственно, работа ВИЭ-электростанций добавляет энергосистеме головной боли – все эти закидоны с колебаниями выработки какая-то другая электростанция должна сглаживать, меняя режимы работы своего оборудования, и по хорошему ей нужно за это платить. За счёт кого? По справедливости, за счёт тех, кто создает энергосистеме проблемы.
Проблема 4. Сбыт электроэнергии ВИЭ
Мало построить и запустить электростанцию – надо еще продать её электроэнергию. У нас капитализм, поставщики электроэнергию продают, потребители покупают. Чтобы участвовать в этом увлекательном процессе, нужно иметь доступ на оптовый рынок электроэнергии и мощности, а чтобы получить на него доступ, организация должна иметь генерирующих мощностей минимум на 25 мегаватт (МВт). Во многих случаях, проекты ВИЭ – весьма маломощные установки, и если для крупной энергокомпании, уже имеющей доступ на ОРЭМ, это не проблема, то для некрупного бизнеса, не готового выложить очень неслабые деньги за 25-мегаватную ВИЭ-электростанцию, это серьёзный ограничитель. В принципе, выходить на ОРЭМ не обязательно, можно выходить напрямую на потребителя. Но потребителю в любом случае нужна стабильность поставок, и покупать электроэнергию, которая может перестать поступать просто потому, что изменилась погода, желающих не так много – ну или вам придется сделать очень хорошую скидку к рыночной цене, что опять же ухудшает экономику проекта.
Да, ВИЭ-энергетика не имеет топливных затрат и потенциально дешевле в эксплуатации. Однако, на практике эксплуатационные затраты ВИЭ (ремонты, охрана, разного рода накладные расходы) могут быть весьма значительны. В любом случае, высокая стоимость киловатта приводит к большим срокам окупаемости проекта, существенно большим, чем для традиционных электростанций. Высокая (хотя и меньшая, по сравнению с ВИЭ) стоимость киловатта является проблемой и для классической, "большой" гидроэнергетики, и для атомной энергетики, в результате чего они зачастую не очень привлекательны для частного бизнеса и возводятся с участием государства.