Ватты и технологии: зачем России возобновляемая энергетика (Forbes)

Добавил:

Весь мир занимается возобновляемыми источниками энергии, Россия — не исключение. Но зачем ей работать в сфере «зеленой» энергетики при имеющихся запасах нефти и газа

В 2016 году суммарная мощность электростанций на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) в мире выросла на рекордные 9%, или на  161 гигаватт (ГВт), и превысила 2000 ГВт. Причем примерно две трети прироста «зеленой» энергетики приходятся всего на четыре рынка – Китая, США, ЕС и Индии.

Параллельно с ростом ввода мощностей безуглеродной энергетики продолжают формироваться новые высокотехнологичные отрасли промышленности. Аналогичный тренд наблюдается и в России. Один только рынок оборудования для ВИЭ в нашей стране оценивается Минпромторгом в 500 млрд рублей к 2030 году.

Эта сфера важна не только с энергетической и экологической точек зрения. Пока в мире ждут увеличения безработицы из-за роботизации производства, международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) прогнозирует в своем ежегодном докладе увеличение занятости в секторе ВИЭ с 9,8 млн человек в 2016 году до 24 млн человек к 2030 году.

Для промышленности развитие альтернативной энергетики в России — это в первую очередь освоение передовых технологий и компетенций. Один из главных принципов государственной политики в этой сфере можно сформулировать как «поддержка ВИЭ-генерации в обмен на локализацию». К примеру, в ветроэнергетике обязательные требования к доле российских компонентов установлены на уровне 65% к 2019 году.

В первую очередь за счет наших исторически сильных компетенций в «большой» гидроэнергетике и атомной промышленности Россия имеет довольно сбалансированный, «чистый» энергобаланс, существенную долю которого составляют безуглеродные или низкоуглеродные источники. Эффективное сочетание той же атомной генерации и других «зеленых» направлений ВИЭ потенциально даст очень серьезный синергетический эффект.

Национальные особенности ВИЭ

В отличие от европейских стран, стремящихся диверсифицировать импортируемые энергоресурсы, у нас нет острой потребности механически наращивать долю ВИЭ. Возобновляемая энергетика в нашей стране не может рассматриваться в качестве прямого конкурента традиционным углеводородам. Для России она представляет наибольший интерес как средство освоения пространства и территориального развития. Причем наиболее перспективной областью применения ВИЭ являются изолированные и удаленные энергорайоны.

С этой точки зрения важно поддерживать тренд на развитие малой генерации. К примеру, строительство малых ГЭС может способствовать решению проблемы энергоснабжения труднодоступных районов Сибири или Кавказа. Там, где невозможно или коммерчески нецелесообразно протягивать километры линии электропередач, единственным выходом становится установка локальных источников генерации.

К слову, первым проектом на территории России, поддержанным Новым банком развития БРИКС, стало строительство именно двух малых гидроэлектростанций в Карелии общей мощностью 49,8 МВт — «Белопорожской ГЭС-1» и «Белопорожской ГЭС-2». Российская компания «Норд Гидро» и китайская энергостроительная корпорация Sinonec планируют запустить их к 2019 году.

При этом уровень локализации производства должен составить не менее 65% за счет участия в проекте отечественных производителей электрогенераторов, турбин и оборудования для ГЭС. Например, Ленинградский электромашиностроительный завод уже приступил к изготовлению гидрогенераторов. Технологии, используемые при строительстве станций, в дальнейшем могут быть применены в аналогичных проектах других стран БРИКС.

Лидирующим направлением ВИЭ в России сегодня является солнечная энергетика. Только за последние два года было введено 14 крупных солнечных электростанций общей мощностью около 130 МВт. По итогам текущего года запланирован ввод еще 125 МВт новой мощности объектов возобновляемой энергетики, из которых большая часть — 90 МВт — солнечная генерация.

Основной механизм поддержки ВИЭ на оптовом рынке заключается в том, что инвесторы проходят конкурсный отбор, по итогам которого заключают с государством договор поставки мощности. Бизнес получает гарантии стабильной доходности, но обязан при этом своевременно сдать объекты в эксплуатацию и обеспечить необходимый уровень локализации. Результатом развития «солнечного» сектора ВИЭ стал запуск в России целого ряда важных проектов.

В апреле 2017 года в Новочебоксарске (Чувашия) завершилась модернизация завода компании «Хевел». Здесь, при поддержке Фонда развития промышленности, будут выпускаться по запатентованной технологии гетероструктурные солнечные модули мощностью до 160 МВт в год. Средний КПД фотоэлектрических ячеек составляет более 22%, что соответствует лучшим мировым стандартам, а значит, данный проект имеет и высокий экспортный потенциал.

При его реализации использовались технологии, разработанные Физико-техническим институтом им. А. Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге и реализованные при поддержке Фонда «Сколково» Научно-техническим центром тонкопленочных технологий в энергетике. Это первый в России центр, специализирующийся на научных исследованиях в области солнечной энергетики. Таким образом, у нас появляются и свои центры НИОКР в области ВИЭ.

Параллельно с вводом в эксплуатацию крупных СЭС наращивается производство мобильных солнечных установок. Такие фотоэлектрические станции уже работают, например, на железнодорожных вокзалах Сочи и Анапы, на острове Валаам. Объем рынка солнечных крышных установок средней и малой мощности превысил в прошлом году в России 1 млрд рублей. Ежегодно частные потребители приобретают солнечные электростанции суммарной мощностью от 6 до 10 МВт. Но дальнейший спрос со стороны домохозяйств на солнечные панели зависит от изменения цен на электроэнергию и соответствующие комплекты оборудования, а также от эффективности реализации госпрограмм стимулирования микрогенерации.

Созданная в России практически с нуля солнечная генерация и предъявляемые к ней требования по локализации дают результат. В стране функционирует уже целый ряд предприятий, выпускающих компоненты для солнечных электростанций — от кремниевых пластин, опорных конструкций и всех видов кабельно-проводниковой продукции до полного цикла производства солнечных модулей.

Освоено создание одного из ключевых компонентов — инверторов (преобразователей тока для СЭС и ветрогенераторов), наращены необходимые компетенции в проектировании, инжиниринге и строительстве солнечных электростанций. На сегодняшний день Минпромторг России подтвердил степень локализации уже по 16 объектам, функционирующим на основе использования энергии солнца, общей мощностью 165 МВт. Это солнечные электростанции в Оренбургской и Астраханской областях, в республиках Алтай и Башкортостан, на территории Хакасии.

Сейчас этот успешный опыт транслируется на другую крупную отрасль ВИЭ — ветроэнергетику. Причем 2017-й можно назвать годом ее полноценного рождения в России, хотя пилотные проекты осуществлялись и ранее. Например, холдинг «РусГидро» ввел в эксплуатацию три ветроэлектростанции в Камчатском крае и одну на Сахалине общей мощностью свыше 2 МВт. Но только в этом году начали строиться первые крупные ветропарки.

Роль самого «зеленого» региона России взяла на себя Ульяновская область. К 2021 году здесь планируется построить семь ветропарков общей мощностью 271 МВт. Местные жители исторически именуют Ульяновск «городом на семи ветрах». Логично, что именно этот регион стал пионером российской ветроэнергетики.

На российском рынке «ветра» уже сейчас присутствуют по меньшей мере три крупных игрока. Это компания «Фортум», получившая квоту в 1 ГВт по итогам соответствующего конкурса инвестпроектов на строительство генерирующих объектов, которые должны быть сданы в эксплуатацию в 2018-2022 годах. Это «ВетроОГК» (дочерняя компания госкорпорации «Росатом»), которая с учетов объемов 2016 года также имеет почти 1 ГВт объектов ветровой генерации. А также компания «Энел Россия», которая вложит свои инвестиции в строительство почти 300 МВт ветряных электростанций.

Постепенно на рынке выстраивается и международная кооперация. «Фортум» начал работу с глобальным технологическим партнером в лице датского поставщика Vestas. «Росатом» ранее заключил соглашение о партнерстве с голландским производителем ветровых турбин Lagerwey. Та структура рынка, которая сейчас выстраивается, создает все предпосылки для создания в России крупных экспортно ориентированных игроков, способных конкурировать на мировом рынке ветроэнергетики.

Размеры рынка ветроэнергетики и компонентов

Ожидается приход на наш рынок и других крупных промышленно-технологических партнеров. В кооперации они будут обеспечивать на территории России локализацию оборудования для ветровых электростанций с максимальным вовлечением в производственные цепочки российских поставщиков. Если в 2015-2016 годах целевой показатель степени локализации компонентов для ветроустановок составлял 25%, то в этом году он установлен на уровне 40%, в 2018-м вырастет до 55%, а в 2019-2024 годах — уже до 65%.

Ряд таких проектов уже реализуется. Например, в Волгодонске (Ростовская область) на мощностях предприятия «Атомэнергомаш» планируется организовать производство лопастей для ветроэнергетических систем. Кроме того, в России есть также трансформаторные и металлообрабатывающие заводы, готовые выпускать башни для ветроустановок.

По оценкам «Росатома», рынок российской ветроэнергетики к 2024 году может составить 3,6 ГВт с примерным оборотом 200 млрд рублей в год.

В этой отрасли широко применяются композитные материалы и технологии. Энергетика, включая «ветер», является основным потребителем этой продукции наряду со строительной индустрией и транспортным машиностроением. Мировой рынок одних только композитов для ветровых турбин оценивался в 2015 году в 3,9 млрд долларов, а к 2020 году он может вырасти до 5,5 млрд долларов.

Объем российского рынка композиционных материалов в целом составляет порядка 53 млрд рублей и показывает ежегодный прирост в 20%. Накопленный в последние годы научно-технологический потенциал отечественных производителей найдет свое применение и в ветроэнергетике. Например, инжиниринговый центр «Композиты России» при МГТУ им. Н. Э. Баумана рассматривает возможность локализации элементов ветрогенераторов из полимерных композиционных материалов. А на территории особой экономической зоны «Алабуга» в Татарстане к 2020 году будет налаженопроизводство сырья (ПАН-прекурсора) для материалов из углеволокна, широко применяемых в ветроэнергетике. Мощность завода составит 5 тысяч тонн в год с перспективой увеличения до 25 тысяч тонн.

 

Накопители энергии

Пока настоящего прорыва в этом направлении еще не произошло. Хотя соответствующие разработки, преимущественно на уровне стартапов, активно ведутся уже не первый год.

Например, резидент «Сколково» компания Watts Battery создала промышленный образец модульной системы для накопления электроэнергии. По данным разработчиков, это мощная батарейка, которая может заряжаться от солнца, ветра или сети и снабжать электроэнергией частные домовладения и коммерческие здания. Причем портативная система уже готова к серийным продажам. Персональная электростанция Watts была успешно опробована в этом году во время рекордного полета Федора Конюхова на воздушном шаре. На 55 часов полета хватило всего одной батарейки, которая бесперебойно подавала электричество даже при температуре минус 25 градусов.

Первое же в России производство высокоэффективных накопителей энергии было запущено в этом году в подмосковных Химках. Если современные литий-ионные аккумуляторы отдают лишь около 60% электроэнергии, затраченной на их зарядку, то у суперконденсаторов этот показатель превышает 90%. Компания «ТЭЭМП» планирует выпускать до 200 тысяч суперконденсаторных ячеек в год. Данные модули уже прошли успешные пилотные испытания на железной дороге, общественном транспорте и в авиации.

В новосибирском Академгородке компания «Энергозапас» реализует проект по созданию твердотельной аккумулирующей электростанции (ТАЭС), разрабатывая гравитационные накопители энергии на твердых грузах. Причем в качестве груза используется упакованный грунт. Строительство первой опытно-промышленной электростанции запланировано в 2019 году.

Не отстают от глобальных технологических трендов и наши крупные компании и корпорации, которые ведут свои исследования в области разработок уникальных моделей накопителей энергии. Созданием супераккумулятора, способного работать в промышленных масштабах, занимается, например, Росатом. А «Камаз» и МОЭСК подписали этим летом соглашение о создании передвижного мобильного накопителя на базе грузового электромобиля. На мировом рынке подобного рода решения еще не представлены. Реализация этого проекта позволит не только предложить эффективную замену дизель-генераторным установкам, но и поможет развитию в России зарядной инфраструктуры для электромобильного транспорта.

По данным отчетов аналитической компании Navigant Research, годовой объем мирового рынка накопителей электроэнергии составит в 2025 году примерно 83 млрд долларов (ежегодные темпы роста — до 60%). Причем около трети от этого объема будет приходиться на промышленные и коммерческие предприятия, домохозяйства и промышленное оборудование.

Размер российского рынка накопителей, по разным оценкам, может составить от $3 млрд до $8 млрд долларов в год. Именно поэтому поддержка формирования в России новой высокотехнологичной отрасли, связанной с системами хранения энергии и их компонентов, является сегодня крайне важной задачей.  При этом одним из главных драйверов роста спроса на системы хранения энергии станет увеличение числа «цифровых» производств с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.

В России уже имеется определенный научно-технический задел по таким направлениям, как гидроаккумулирующие электростанции, суперконденсаторы, литий-ионные аккумуляторы, маховики, лифты твердых грузов. Вместе с этим необходимо последовательно повышать уровень локализации и наращивать инжиниринговые компетенции и по другим компонентам, представленным пока на рынке только в зарубежном исполнении (термические накопители, пневматические системы, воздушно-цинковые аккумуляторы и т. д.).

Основные эффекты от применения накопителей энергии в промышленности очевидны — это снижение потерь от остановки производственной деятельности при перебоях с энергоснабжением, уменьшение стоимости техприсоединения и самой электроэнергии, экономия на расходе топлива и обслуживании дизель-генераторов, развитие соответствующих смежных отраслей. Эффект от создания новой высокотехнологичной отрасли промышленности, обеспечивающей импортозамещение, оценивается в 7-8 млрд рублей выручки в год при уровне локализации в 50%.

ВИЭ в удаленных регионах

В глобальном масштабе объемы ввода генерации на основе возобновляемых источников энергии в России пока скромные. Совокупная мощность ВИЭ в стране составляет примерно 53,5 ГВт, а без учета гидроэнергетики этот показатель не превышает 2,5 ГВт. Но у каждой технологии своя страновая специфика. И в плане развития альтернативной энергетики Россия обладает одним неоспоримым преимуществом — своей территорией.

Наиболее логичным является использование ВИЭ именно в удаленных или энергодефицитных районах, испытывающих зависимость от малоэффективных дизельных генераторов. В стране насчитывается около 100 тысяч изолированных поселений, организовать в которых централизованное энергоснабжение либо практически невозможно, либо слишком дорого.

Так, в селе Менза Забайкальского края была запущена в этом году первая автономная гибридная энергоустановка, состоящая из солнечных модулей, дизельных генераторов и накопителя энергии. Только в Забайкалье более 20 населенных пунктов нуждаются сегодня в стабильном энергоснабжении. Именно в такие районы и должны внедряться лучшие технологии и решения в области альтернативной энергетики.

Аналогичным образом решаются и проблемы энергообеспечения в Арктике. Отечественная промышленность разрабатывает высокотехнологичные решения для развития ВИЭ в труднодоступных регионах. Например, компания «ЭлеСи» и специалисты Томского политехнического университета создают «умный» энергокомплекс, способный получать энергию сразу из нескольких источников — солнца, ветра, дизель-генераторов, микро-ГЭС. Установка оснащена солнечной панелью и ветрогенераторами различных видов, которые можно использовать как по отдельности, так и в комплексе. Технология адаптирована для работы в экстремальных условиях и окажется полезной для любых мест, где требуются автономные источники энергии — от крайнего севера до южных пустынь.

В России могут эффективно использоваться и другие перспективные направления альтернативной энергетики. Разумеется, исходя из экономической целесообразности и с учетом региональной специфики.

Например, в Мурманской области по-прежнему действует сооруженная еще в 1960-х годах Кислогубская приливная электростанция мощностью 1,7 МВт. Проекты такого рода выгодно развивать, например, на берегах Охотского моря, где наблюдаются самые высокие приливы в стране. А Камчатка теоретически может стать «российской Исландией» ввиду того, что высочайшая активность термальных вод позволит развивать там строительство геотермальных станций. Главный вопрос тут в решении технологических барьеров.

Еще одним направлением альтернативной энергетики является производство пеллет — топливных гранул из отходов лесной промышленности (в Минпромторге их относят к возобновляемым источникам энергии. — Forbes). Например, в перечень комплексных инвестиционных проектов, получивших государственную поддержку, вошел проект компании «Бионет». В Архангельской области был построен завод по созданию промышленных пеллет мощностью 150 тысяч тонн в год. В феврале 2017 года состоялась первая отгрузка топливных пеллет в Европу для их последующего сжигания в ТЭЦ Парижа.

Роль России на мировом рынке ВИЭ

Мировыми лидерами в области энергетического машиностроения в целом по-прежнему остаются США, Германия, Япония, Франция, Италия. Очевидно, что конкурировать с ними на глобальном рынке Россия в обозримой перспективе не может, как и полностью импортозаместить зарубежные решения и технологии. Рынок уже поделен, и основную долю в его структуре в ближайшие годы будут по-прежнему занимать крупнейшие зарубежные компании.

Поэтому главная на сегодня цель — это встраивание российских компаний в глобальные цепочки, сотрудничество с мировыми лидерами, трансфер технологий и дальнейшая локализация производства отсутствующего в России оборудования, в том числе для проектов в сфере альтернативной энергетики.

Активное развитие в последние годы секторов ВИЭ позволило подключить к развитию возобновляемой энергетики большое количество отечественных машиностроительных, металлообрабатывающих и электротехнических предприятий. И с каждым годом уровень локализации ключевого оборудования для возобновляемой энергетики будет расти, формируя таким образом новые высокотехнологичные отрасли отечественной промышленности.

Источник: FORBES (Василий Осьмаков Forbes Contributor)

0