Пять технологий, которые заменят уголь

В последние 30 лет Великобритания закрыла все свои угольные электростанции и стала развивать энергетику ветра и солнца. В результате воздух в стране стал чище, что предотвратило тысячи преждевременных смертей от рака, болезней сердца, легких и дыхательных путей. При росте ВВП на 78% выбросы СО₂ сократились на 43%. К 2050 году Британия намерена достичь углеродной нейтральности, чтобы минимизировать вред для здоровья людей, свести нагрузку на климат к нулю, создать «зеленую» экономику. Побывав в Летней энергетической школе «Сколково», корреспондентка Plus-one.ru Дарья Вайнцеттель рассказывает о низкоуглеродных технологиях, которые позволяют это сделать, и объясняет, что тормозит их развитие в России.

По словам генерального директора АНО «Центр экологических инвестиций» Михаила Юлкина, инвестиции в «зеленую» энергетику в мире с 2006-го по 2019 год составили порядка $4 трлн, причем около половины пришлось на последние пять лет. Отставание России от мирового тренда составляет около десяти лет. Объемы выработки энергии на основе «зеленых» мощностей стали заметны в стране только в последние 2–3 года.

Одно из основных направлений декарбонизации, то есть снижения выбросов CO₂ на единицу ВВП или выработанной энергии, — отказ от угольной энергетики. Так, Япония приняла решение закрыть 110 из 140 электростанций, работающих на угле, Китай обязался не увеличивать мощность угольной генерации сверх 1,1 ТВт. В нашей стране доля угля в электрогенерации невелика — менее 20%, но она снижается очень медленно: всего на 5% за последние пять лет. «Без конца кивать на то, что у нас и так низкие цифры, довольно опасно. Ничего не делая, мы все больше отстаем от глобальных трендов», — дал свою оценку Михаил Юлкин.

Скорость декарбонизации в стране близка к нулю. По оценке Минэкономразвития, при таких темпах к 2035 году российская электроэнергетика станет в 3,5 раза более углеродоемкой, чем мировая. Следовательно, российская экспортная продукция (нефть, газ, металлы и др.) окажется неконкурентоспособной на глобальном рынке, поскольку для ее производства потребуется огромное количество электроэнергии и других ресурсов.

Многие официальные документы — Доктрина энергетической безопасности, Энергетическая стратегия РФ, Стратегия экономической безопасности — ставят задачу удержания позиций России на мировых рынках углеводородов и рассматривают энергоэффективность, энергосбережение и рост доли ВИЭ в мировом энергобалансе как угрозу безопасности. «Мы воспринимаем это как помеху, а не как основу для нашего инновационного развития и уверенного движения вперед», — подвел итог Юлкин.

Гидроэнергетика

В 2020 году отмечается 100-летие плана ГОЭЛРО (государственный план электрификации Советской России. — Прим. Plus-one.ru). Электрификация способствовала развитию промышленности. Мы до сих пор пользуемся результатами реализации ГОЭЛРО, в частности — гидроэлектростанциями (ГЭС). Сегодня они обеспечивают около 17% всего электропотребления в России, или 98% возобновляемой энергии.

Роман Бердников, заместитель генерального директора по стратегии, инновациям и перспективному развитию ПАО «РусГидро», отметил, что все страны, имеющие гидропотенциал, активно его используют. «Это эффективно и не наносит вред окружающей среде выбросами парникового газа. 1 ГВт ГЭС предотвращает сжигание трех миллионов тонн угля в год», — рассказал эксперт. К тому же гидроэлектростанции долговечны, проектный срок их эксплуатации — более 50 лет.

Компания «Русгидро» предлагает инновационные решения с использованием альтернативных источников энергии для изолированных поселков на Дальнем Востоке. В республике Саха, например, таковых 143. Энергия там обеспечивается за счет дизельного топлива. Но компания создает гибридные установки, которые используют энергию солнца, накопители, дизель для зимнего периода. Оптимальный режим работы установок обеспечивают автоматические системы управления. «Это своего рода smart grid („умная“ сеть электроснабжения. — Прим. Plus-one.ru)», — объясняет Роман Бердников.

На вопрос, является ли гидроэнергетика устойчивой, Артур Алибеков, руководитель АО «Корпорация развития Дагестана», отвечает: «Однозначно — да. Но вопрос: какая? Если та, что была основана на принципе гигантизма: строительство плотины — чем больше, тем лучше, чем выше мощность, тем правильнее, — то это устаревший подход. Сейчас в мире вопрос о мощности ГЭС решается в зависимости от возможности ее гармоничного сосуществования с окружающей средой, от возможности избежать затоплений сельскохозяйственных земель».

Сегодня и в мире, и в России развивается малая гидроэнергетика: станции мощностью от 1 до 25 МВт. Они воздействуют на окружающую среду более щадяще: например, затопление происходит по имеющемуся руслу. В Норвегии подобные станции иногда сложно отличить от отеля или гостевого дома.

Атомная энергетика

Сегодня около 10% электроэнергии и третья часть безуглеродной энергии в мире вырабатываются из «мирного атома», благодаря чему за последние 50 лет предотвращены выбросы 55 гигатонн СО₂. Заместитель генерального директора по ядерной инфраструктуре АО «Русатом Сервис» Юлия Черняховская убеждена: чтобы достичь соответствующей Цели устойчивого развития, нужно увеличить долю атомной энергии в мировом энергетическом балансе в два раза.

Полина Лион, руководитель проектного офиса программ устойчивого развития госкорпорации «Росатом», согласна с тем, что атомная отрасль вносит вклад в достижение углеродной нейтральности, то есть напрямую способствует достижению ЦУР 7 «Недорогостоящая и чистая энергия» и ЦУР 13 «Борьба с изменением климата». Атомная отрасль создает десятки тысяч рабочих мест, способствует развитию местной промышленности, развивает инфраструктуру — дороги, порты и даже целые города. Все это сопряжено с реализацией ЦУР 8, 9, 12, 17.

Энергоэффективность

Сергей Семенов, директор бизнеса Schneider Electric «Энергоэффективность и устойчивое развитие» в России, СНГ и Польше, объяснил, почему каждое крупное предприятие должно озаботиться энергоэффективностью. «У одного из ритейлеров стояла задача сэкономить 25% в счете за электроэнергию. Schneider Electric внедрили систему учета энергопотребления и оптимизировали условия закупки энергоресурсов. Стоимость электроэнергии снизилась на 30%», — делится итогами проекта Сергей Семенов.

Хранение энергии

Хранить энергию можно разными способами. Топливо в баках автомобилей, портативные зарядки и даже дрова — это все источники энергии.

Сегодня перед человечеством стоит новая задача: как сохранить энергию, произведенную с минимальными выбросами парниковых газов. Например, энергию солнца и ветра. Сложность заключается в том, что предложение электроэнергии в любой момент времени должно быть равно спросу, а у новых ВИЭ очень велики колебания в генерации.

Юрий Мельников, старший аналитик Центра энергетики Московской школы управления «СКОЛКОВО», напомнил, что сегодня в мире создано 170 тыс. МВт мощностей хранения, 98% из которых — гидроаккумулирующие. Технология предполагает наличие двух водохранилищ на разной высоте и перегонку объемов воды между ними. «Такое хранилище не поставить в чистом поле, нужны особые геологические условия, — отмечает Юрий Мельников. — В России есть лишь одна такая установка, но она важна только для Московской энергосистемы». Оставшиеся 2% мощностей хранения приходятся на литий-ионные аккумуляторы, сжатый воздух, водород и др. Технологии литий-ионных аккумуляторов стремительно дешевеют: в четыре раза за последние пять лет. Сегодняшняя цена в $150 за МВт·ч уже сопоставима с величиной себестоимости энергии от электростанций на основе газовых турбин. «Если система энергии на основе батарей будет дешевле, чем сооружение таких электростанций, то цена упадет еще ниже. В отличие от электростанций на основе газовых турбин, системы по накоплению электроэнергии не генерируют СО₂», — так объяснил важность развития систем накопления эксперт.

Еще один способ хранения безуглеродной энергии — водород. Сегодня он уже используется в нефтеперерабатывающей и химической промышленности как ракетное топливо, а также в качестве технического газа. Водород можно производить везде, где есть вода, при его сжигании образуется только водяной пар, автомобили на водородных топливных элементах могут решить проблему чистого воздуха в городах.

Юрий Мельников отметил, что Россия обладает огромным потенциалом для развития водородной энергетики: в стране есть мощности по производству безуглеродной электроэнергии (ГЭС, АЭС, а в перспективе — значимые объемы выработки ВИЭ), богатые водные ресурсы, инфраструктура, опыт по транспортировке газа, близость к европейскому и японскому рынкам, развитые промышленность и наука.

Транспорт

Транспортный сектор — основной потребитель нефти. Его доля в конечном потреблении топлива составляет почти 30%. На транспорт приходится около 20% глобальной эмиссии парниковых газов. В 2017 году только 6% энергопотребления автомобилей приходилось на низкоуглеродные источники (электричество, биотопливо, природный газ).

У нас большой потенциал для декарбонизации отрасли, комментирует статистику Екатерина Грушевенко, эксперт Центра энергетики Московской школы управления «СКОЛКОВО». В России весь автомобильный парк оценивается в 50 млн единиц, более 43 млн из них — это легковые машины. Только 4–5% от этого количества составляет низкоуглеродный транспорт. А доля электромобилей в нем совсем низкая: 0,01%. Екатерина Грушевенко объясняет: «В России электромобили никак не субсидируются. Нулевая импортная пошлина была отменена в сентябре 2017 года, и только с 15 апреля 2020 года ее ввели обратно».

Тем не менее приняты некоторые точечные льготы: например, бесплатная парковка в Москве или отмененный транспортный налог в Московской области. Но электромобили в России имеют солидного конкурента — транспорт на газомоторном топливе. «Этот автопарк насчитывает более 200 тыс. единиц, и метан имеет более серьезную поддержку со стороны государства», — продолжает эксперт. Однако и здесь есть проблемы: нет развитой сети заправок, мало транспортных средств, работающих на газе, непрозрачны механизмы ценообразования компримированного (сжатого) природного газа (КПГ).

Москва на пути к декарбонизации

О том, как сокращает свой углеродный след Москва, рассказала Евгения Семутникова, заместитель руководителя столичного Департамента природопользования и охраны окружающей среды.

С 1990 года Москва снизила выбросы парниковых газов более чем на 25%: с 77 млн тонн СО₂ до 57 млн. Такое значительное снижение эмиссии стало возможно благодаря модернизации энергетических систем.

Сегодня 100% энергоресурсов столицы обеспечивается за счет природного газа, чей углеродный след ниже, чем у угля или нефти, проводится модернизация ТЭЦ, благодаря цифровизации снижаются потери в электросетях. «Мы отличаемся от других стран тем, что у нас в структуре топлива есть газ. Это очень надежное и экологичное решение. Тем не менее возобновляемая энергетика там, где возможно, применяться должна. Эта энергия более чистая», — пояснила эксперт.

Доля ВИЭ в энергосистеме Москвы небольшая. Но есть знаковые проекты, где они используются: на 21-й и 23-й московских ТЭЦ электроэнергия вырабатывается за счет редуцирования газа, на Ульяновских и Люберецких очистных сооружениях Москвы утилизируется биогаз и производится энергия от плавления снега. Выбросы транспортного сектора снижены благодаря обновлению парка, переходу на более экологичное топливо и совершенствованию улично-дорожной сети.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.