В будущем самыми «энергетически богатыми» станут солнечные страны

О проблемах топливно-энергетического комплекса и возможностях возобновляемых энергоресурсов рассказала доцент Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ Лилиана Проскурякова в рамках проекта «Университет, открытый городу: лекции молодых ученых Вышки в Культурном центре ЗИЛ».

Что сегодня происходит в топливно-энергетическом комплексе?

Одна из основных проблем, стоящая сегодня перед энергетиками и потребителями энергии,  — это разработка и распространение энергетических технологий с низким негативным воздействием на окружающую среду и климат. Говоря конкретно о России, Лилиана Проскурякова отметила жалобы жителей крупных городов на смог, а также высокую смертность населения в первую очередь от легочных заболеваний. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объясняет повышенную смертность жителей крупных мегаполисов загрязнением воздуха от сжигания ископаемых видов топлива — газа, угля, нефти. Загрязняющие вещества выбрасываются в воздух и при переработке нефти в бензин. В Москве, как отметила лектор, иногда случаются выбросы сероводорода и других вредных веществ, в 50 раз превышающие нормы. Кроме этого, серьезный урон окружающей среде наносится тем районам, где непосредственно ведется добыча газа, нефти и угля. Территории, через которые проходят нефтяные и газовые трубопроводы, также находятся в зоне риска, там периодически происходят утечки, часто по причине сильной изношенности самих трубопроводов.

Не менее важная проблема, которая сегодня наблюдается не только в России, но и во всем мире, — это исчерпание традиционных ископаемых энергоресурсов. Несмотря на то что, по словам лектора, добыча нефти в России сейчас находится на своем пике, в дальнейшем, на всех основных месторождениях ожидается заметное падение объемов добычи. Технологии и оборудование, которое сегодня используют на крупных месторождениях, совершенно не подходят для добычи нефти и газа в более труднодоступных районах. Речь идет о сланцевой нефти, битуминозных (нефтяных) песках и других видах (нетрадиционной) нефти. Как следствие, затраты на добычу нефти будут возрастать.

Еще одна проблема, вызывающая опасения всего мирового сообщества, — повышение энергетической безопасности. Под этим главным образом подразумевают стабильные поставки энергоресурсов по доступной цене. Причем, как заметила Проскурякова, для различных стран понятие «доступная цена» будет разным. Несмотря на то, что Россия по части энергоресурсов страна самодостаточная, более того — крупный экспортер, для нас цена также играет важную роль, так как напрямую влияет на пополнение бюджета. По прогнозу Института энергетических исследований РАН и Аналитического центра при Правительстве РФ до 2040 года вклад ТЭК в консолидированный бюджет страны снизится вдвое, даже при высокой цене (100 долларов за баррель): с 30% сегодня до 14-18% к 2040 году.

Солнечные панели уже не стоят баснословных денег, как это было раньше

И это, как подчеркнула лектор, самый оптимистичный прогноз. Однако мировые цены на традиционные полезные ископаемые сегодня очень волатильны (изменчивы), поэтому со 100% точностью рассчитать доход страны от экспорта энергоресурсов Россия не может даже на ближайшие три года. И это проблема не только РФ, но и других стран.

Как рассказала Лилиана Проскурякова, среди самых распространенных прогнозов использования энергоресурсов период их исчерпания в мире составляет  от 50 до 100 лет. основные предположения таких прогнозов — существующий  уровень технологического развития, а также рентабельность извлечения нефти, газа и уголя из труднодоступных месторождений. 

К понятию «энергетическая безопасность» относится также охрана непосредственно самих энергетических объектов. В связи с возросшими террористическими угрозами все объекты, и в первую очередь атомные электростанции, должны охраняться особенно тщательно. Как следствие — расходы на безопасность увеличиваются в разы.

В России есть проблемы, связанные с неравномерным доступом к энергоресурсам. Порядка 30 процентов населенных пунктов на территории РФ не имеют доступа к централизованным линиям снабжения (нет ни труб, ни сетей), так как их прокладка нерентабельна либо  затруднена климатическими условиями (к примеру, территории, находящиеся за чертой полярного круга). В такие районы завозят дизельное топливо, а это на сегодняшний день самый дорогой способ генерации энергии. В мировом масштабе понятие «энергетическая бедность» применима и ко многим странам с развивающейся экономикой, в которых люди живут без подключения к централизованным линиям электропередач и теплоснабжения. Для таких регионов, убеждена лектор, возобновляемые ресурсы (такие как солнце и ветер) — хорошее решение проблемы.

«Зеленая» энергетика как альтернатива традиционным видам энергоресурсов

Пионером в области «зеленой энергетики» можно считать Германию, которая поставила амбициозную  задачу к 2050 году 80% энергии получать из возобновляемых источников, прежде всего используя энергию солнца и ветра. На сегодняшний день доля энергии из возобновляемых источников составляет в Германии около 30%. Кроме этого, страна планирует радикально снизить энергопотребление за счет повышения энергоэффективности. Однако и от российского природного газа Германия не отказывается, так как это хорошее дополняющее топливо на случай, если солнца и ветра будет не хватать. Природный газ относительно более чистый вид топлива, если сравнивать его с нефтью и углем, и стоит дешевле.

Помимо энергии, которую можно выработать с помощью солнца и ветра, к возобновляемым источникам относится также волновая  энергия, энергия приливов и другие технологии использования энергии океанов. Кроме того, существуют тепловые насосы, которые используют энергию земли (тепло) для обогрева помещений. Существуют технологии использования тепла сухих горных пород, на большой глубине (5-10 км) для нагрева воды и последующей генерации электроэнергии и тепла. Подобные технологии в России носят название петротермальная энергетика. Такие станции уже существуют в Европе.    

Комбинированные солнечно-ветровые установки (включают в себя солнечную панель и ветрогенераторы) уже активно предлагаются на российском рынке для домохозяйств, например для использования в частных загородных домах. Есть и такие новшества как, например, рюкзак с солнечными панелями, которые вырабатывают электричество, что позволяет на ходу заряжать телефон, слушать в плеере музыку и так далее. Раньше солнечные панели представляли собой массивные конструкции, которые возможно было разместить только на крыше дома или в поле. Современные солнечные панели могут иметь вид рулона - гибкие  и не занимают много места. Как отметила лектор, один из трендов в области возобновляемой энергетики — это постоянное снижение стоимости технологий и оборудования, а также постепенная адаптация технологических решений для бизнеса и населения. Иными словами, солнечные панели уже не стоят баснословных денег, как это было раньше.

В некоторых регионах и городах США и Европы активно развивается экодизайн городского пространства. Там используют солнечную энергию для освещения домов, дождевую воду — для канализации, тепловые насосы для отопления помещений. Таким образом, природные источники энергии позволяют свести потребление электроэнергии и тепла из централизованных сетей  к минимуму, либо не использовать их вообще.

Порядка 4 рублей 15 копеек необходимо было бы заплатить за заправку, которой хватит, чтобы доехать  от Москвы до Санкт-Петербурга

Переход на возобновляемые источники энергии, как ожидается, снизит напряженность (локальные конфликты за ресурсы и ценовые войны) в тех регионах, где сегодня добывают нефть и газ, а также изменит понятия «энергетически бедные страны» и «энергетически богатые страны». Вероятно, в будущем страны, где солнце светит круглый год, станут энергетически богатыми. На сегодняшний день доля возобновляемых источников во всем мире составляет 15%, для сравнения доля атомной энергетики — всего 5% (и ее дальнейший рост не планируется).

Как рассказала лектор, многое в будущем ископаемых энергоресурсов, и прежде всего нефти, зависит от того, насколько быстро в мире будет развиваться рынок электромобилей и автомобилей на водородном топливе. Сегодня они все еще очень дороги для простого потребителя, однако многие государства, пока рынок находится в стадии становления, субсидируют эту отрасль и даже готовы компенсировать покупателям часть затрат на подобные машины. Многие нефтяные компании всерьез говорят, что в зависимости от того, как быстро в Китае будет расти рынок электромобилей, зависит их будущее. Основное преимущество автомобиля с водородным двигателем — дешевое топливо, порядка 4 рублей 15 копеек необходимо было бы заплатить за заправку, которой хватит, чтобы доехать  от Москвы до Санкт-Петербурга. Сегодня уже две компании в Японии приступили к промышленному производству таких автомобилей. Основные проблемы для рынка этих машин сегодня связаны с неразвитой инфраструктурой.

Преимущества использования возобновляемых источников

1. Создание новых сегментов в топливно-энергетическом комплексе, как следствие  — новые рабочие места и новые высокотехнологичные производства, что выгодно экономике любой страны.

2. Сокращение потребления традиционных ресурсов (нефть, газ) и расходов на их покупку (добычу). Для этого необходима разработка и внедрение новых эффективных энергетических технологий при условии постоянного повышения эффективности использования возобновляемых источников энергии. .

3. Сокращение выбросов углекислого и других парниковых газов, оказывающих негативное влияние на окружающую  среду и климат, а также сокращение негативного воздействия на климат. На сегодняшний день выбросы в атмосферу главным образом происходят из-за машин, работающих на бензине и дизеле, а также от сжигания ископаемых видов топлива для производства электроэнергии и тепла.

4. Для стран-импортеров использование возобновляемых источников существенно сокращает расходы и зависимость от покупки энергоресурсов.

5. Ослабление зависимости от мировой конъюнктуры и волатильности (изменчивости) цен на мировых энергетических рынках, что актуально  как для  стран-экспортеров, так и для импортеров традиционных видов сырья.

Недостатки возобновляемых источников

1. Сравнительно низкий (на сегодняшний день) коэффициент полезного действия.

2. Зависимость от погодных условий (солнце, ветер, осадки, температура воздуха). Однако это справедливо только для некоторых видов возобновляемой энергии. К примеру, энергия океана может использоваться всегда: энергия приливов, волновая энергия, энергия, генерируемая на разнице температур.

3. Отсутствие дешевых систем хранения. Системы хранения необходимы для дополнения установок на ВИЭ, не подключенных к центральной сети.

4. Дороговизна материалов. К примеру, в основе солнечной панели лежит дорогой кремний. Сегодня проводятся исследования с целью замены кремния на синтетические материалы, чтобы снизить стоимость и не потерять при этом технологической эффективности. В качестве альтернативного материала, к примеру, рассматривается кристаллы перовскита.

5. Не до конца проработан вопрос утилизации оборудования возобновляемой энергетики. Единственный экспериментальный завод по утилизации находится в Германии. Впрочем, как отметила лектор, та же самая проблема существует и в области традиционных ресурсов (нефть, газ и так далее).