Масова «альтернативна» енергетика в Росії – це реально?



Альтернативна енергетика в Росії (в першу чергу – вітряки і сонячні батареї) просто не працює. Точніше, ці речі поки не працюють. Причин багато, але головні — ми копаємо нафта, газ і вугілля, і міський введення у нас не просто дешевше, а дешевше на порядок навіть у самих запущених випадках далекого заводу на березі Балтійського моря, де, здавалося б, дме постійний сильний вітер. У країнах, де альтернативка реально працює, інші умови інфраструктури: компактні географічно мережі, компенсації від держави для полів вітряків, є повернення енергії в міську мережу, якщо зараз вона не споживається з батарей.

З іншого боку, у нас є неймовірне перевагу: довжина країни така, що коли де-то ніч, десь на іншому кінці країни вже день. А, значить, можна дуже добре «розмазати» піки споживання за рахунок продуманої інфраструктури. А ще у нас є гідроелектростанції, які відмінно працюють на відновлюваної енергії. І дуже-дуже дешева атомна енергетика.

Чому альтернативна, чому не відновлювана? Тому що з відновлювальної енергетики як такої справи у нас йдуть непогано. Близько 20% встановленої потужності і близько 17% вироблюваної енергії в загальному енергетичному балансі країни становить енергія гідроелектростанцій. Росія володіє другим після Китаю місцем у світі за економічно обґрунтованого гідроенергетичному потенціалу. Серйозний показник. Гідроенергетика — це джерело чистої енергії з осудними капітальними витратами і мінімальною вартістю вироблюваної енергії. Тут є свої плюси і мінуси, але мова сьогодні не про них. Мова про тих джерелах, які зараз модно називати «альтернативної» енергетикою, насамперед — про вітер і сонце. Ось з їх використанням у Росії справа йде не швидко.

Причина перша. Ми багаті викопних паливно-енергетичною сировиною. Вугілля, газ і нафта — це приблизно 2/3 вироблюваної енергії нами, атомні електростанції — ще 17%. Так, енергія з цих джерел дорожче «умовно безкоштовною» енергії сонця і вітру, але інфраструктура вже створено нашими батьками і дідами, і вона працює. У той час як для створення альтернативної енергетики потрібні капітальні витрати (витрати чималі), і це в умовах дорогого кредиту. Наприклад, вартість 1 кВт встановленої потужності сонця і вітру становить близько 1000 доларів, тобто приблизно на рівні вартості газової електростанції. Але є нюанс. Побудувати джерело на 1 кВт і гарантовано отримати від нього 1 кВт потужності, як казав улюблений сатирик, це дві великі різниці. Поясню. Газова або вугільна електростанції працюють з КВВП (коефіцієнтом використання встановленої потужності) 0,4–0,6, а у «альтернативників» цей параметр у 2-5 раз менше. Що це означає? Це означає, що сонце не завжди світить так, як опівдні в липні, і вітер не завжди під 10 м/с (це умови максимального вироблення енергії). Основну частину часу в році навіть у найкращих місцях і сонця менше (а адже ще й ніч буває), і вітер слабкіше, а буває і повний штиль. Виходить так. Побудували ми вугільну станцію на 100 МВт і отримуємо від неї в середньому 60 МВт кожен годину і вдень, і вночі 24 години 365 днів у році. Другий варіант. Побудували за ті ж гроші парк вітрогенераторів з встановленою потужністю ті ж 100 МВт, але от отримувати від нього в році будемо в середньому 20 МВт на годину, тобто ефективність вкладень на вироблений кВт отримуємо в 3 рази меншу. А це означає, що для заміщення однієї вугільної станції нам потрібно поставити вітряків в три рази більше встановленої потужності з відповідними капітальними витратами. З іншого боку, вартість вироблюваної енергії вітру теж в 3 рази нижче вартості енергії газу (у нас), т. к. вітер безкоштовний, а газ — ні. Але і ціни на паливо зараз дуже мінливі, плюс вугільні та газові станції крім електрики ще й тепло дають. Загалом, у кожному конкретному випадку потрібно розглядати окремо, але по факту, в Росії отримати економічний ефект від альтернативної енергетики на генеруючої стороні зовсім непросто. В Європі — інша справа. Свого газу мало, дорогий імпортний газ, а значить, різниця у вартості енергії більше, дешевий кредит, зими теплі, тому тепла від газових станцій не потрібно, от і виходить, що економічний ефект від альтернативників в Європі помітніше… якщо б не впали ціни на енергоносії. Адже розрахунки перспективного економічного ефекту від альтернативної енергетики найчастіше спиралися на «факт» зростання ціни на класичні енергоносії, на так звані «сходяться лінії» падаючої вартості альтернативного кВт і зростаючої вартості кВт класичного. Цікавий збіг: у квітні цього року найбільший в індустрії сонячної енергетики американський концерн SunEdison запустив процес банкрутства, пішли повідомлення про скорочення інвестицій в альтернативну енергетику в Європі, США та Китаї…

Причина друга. Низький КВВП — це тільки половина біди. Друга половина — це відсутність гарантії отримання енергії від альтернативних джерел. Може набігти хмара, раптово стихне вітер, і ось вже де-небудь постане прокатний стан, зупиниться метрополітен або станеться ще щось гірше, аж до масштабних блекаутів. Як боротися? Маневрувати потужностями «класичних» джерел — вугільних, газових, мазутних. Але це означає, що ці джерела, по-перше, повинні фізично бути в наявності і, по-друге, повинні постійно стояти «під парами» з мінімальним навантаженням і чекати строкової заявки на поповнення вибуває потужності сонця або вітру. Це вкрай неефективний режим їх роботи. Хто оплатить витрати? По справедливості їх треба б віднести на альтернативників, але за фактом відносять на «класиків». Не чесно. Ще можна побудувати буферні гідроакумулюючі електростанції за типом Загорській ГАЕС. При надлишку електроенергії в мережі насоси перекачують воду з нижнього водоймища у верхнє, а при недоліку потужності в мережі вода з верхнього водоймища самопливом стікає в нижній, обертаючи турбіну і виробляючи електроенергію. Свого роду імпульсна гідроелектростанція із замкнутим по воді циклом. Хороше рішення, але дороге, і не скрізь побудувати можна. І знову питання: куди віднести витрати на її спорудження? Тобто виходить, що енергія вітру і сонця як би безкоштовно, але за фактом цілком собі має ціну, якщо справедливо розрахувати виникають при її використанні витрати. Що це означає? Це означає, що не можна необмежено збільшувати відсоток альтернативної енергетики в загальному балансі генерації без ризику суттєвого скорочення і без того спірного економічного ефекту. Внесок в розмірі 10-15% від загального виробітку відносно безпечний, але внесок у розмірі 20-25% вже починає істотно ускладнювати завдання балансування потужності з відповідним зростанням витрат.

Причина третя. Погодні умови. Перефразовуючи слова відомого мультяшного персонажа про погоду в Росії, можна сказати наступне: не те, щоб підходящої погоди зовсім ні, вона є, але не зовсім там, де хотілося б.

Вітер. У нас прекрасний вітровий потенціал по північному узбережжю і на Далекому Сході:


Вітроенергетичні ресурси Росії

І якщо на Далекому Сході (Камчатка, Сахалін, Владивосток) вітрогенерація дійсно має реальні перспективи, так як в цих місцях є і вітер, і електричні мережі, і споживачі енергії, в Заполяр'я все дуже сумно. Вітер є, а ні споживачів, ні електромереж, ні навіть доріг там немає. Ще й низькі температури, а вологість повітря на узбережжі висока. А це означає, високий ризик обмерзання машин. Порівняйте з Європою, США або Китаєм. Там куди не плюнь — суцільне тепле узбережжі. Ще й люди живуть поруч. Є різниця з нами? Взагалі, узбережжя будь-яких великих водойм — це практично гарантований вітер. Тут у нас є нерозкритий потенціал Каспійського і Азовського морів, по дельті річки Волги та ін. Питання тільки в економічній доцільності (див. вище).

Сонце. З сонцем ситуація не краще. КВВП вище 0,1 отримати складно практично на всій площі країни. Це вам не Чилійська пустеля з 350 ясними днями в році — там реально відпрацювати з КВВП 0,25. Але знову ж Далекий Схід, Якутськ, південь Росії володіють певним потенціалом, який можна пробувати використовувати при сприятливих умовах.

Ложка меду. З іншого боку, у нас є неймовірне перевагу: протяжність країни така, що коли де-то ніч, десь на іншому кінці країни вже день. А значить, можна краще, ніж де б то не було, «розмазати» піки споживання і генерації за рахунок побудованої предками гігантської енергетичної інфраструктури.


Прихід сонячної радіації в Росії.

Перспективи. Так що, виходить, що у Росії немає перспектив у розвитку альтернативної енергетики? Ні, не так. Перспективи є. Але не в форматі «не відстати, наздогнати або перегнати лідерів». Це неможливо з об'єктивних причин, описаних вище. Ми не повинні наздоганяти, нам потрібно робити те, що має комерційний потенціал у наших конкретних умовах. Що саме?

Крім зазначених вище перспективних районів з освоєння промислового вітру і сонця (насамперед наш Далекий Схід, південь Росії і Східна Сибір) нам варто звернути увагу на малу альтернативну енергетику. Енергетику, прив'язану до конкретного об'єкта, до конкретного споживача. В чому суть? Суть в тому, що на генеруючої стороні енергія продається за ціною до 1 крб. за 1 кВт*год, а ось споживач платить за неї вже не менше 4 крб. за 1 кВт*год. Виходить, що економічний ефект від впровадження альтернативної енергетики на стороні споживача буде мінімум у 4 рази більше, ніж на боці генератора. А це вже цікавіше! В наших умовах мова перш за все повинна йти про енергію сонця для потреб приватних будинків. Чому? Тому що власники приватних будинків досить забезпечені і мотивовані для установки сонячних систем без зовнішньої фінансової допомоги. Ці системи досить надійні і прості в монтажі і обслуговуванні. Які плюси цього рішення для громадян і держави? Громадяни економлять на оплаті електроенергії з горизонтом окупності вкладених засобів у межах 10 років, а також отримують моральне задоволення від причетності до великої справи — турботи про природу. Держава, не вкладаючи ні копійки, забезпечує зростання частки альтернативної енергетики в загальному балансі, покращує свій міжнародний імідж, стимулює виробництво сонячних панелей і відповідної електроніки, збільшує ВВП, покращує ставлення до влади з боку суспільства і т. п. Очевидно, раз хтось економить на енергії, тобто і ті, хто буде втрачати дохід. Хто в цій схемі втрачає? Електропостачальної організації, безумовно, втратять частину доходу, але на загальному тлі їх оборотів, чесно кажучи, це мізер. В якості певної компенсації мережевики отримують згладжування денного піку навантаження, т. к. зазвичай пік вироблення енергії сонячними панелями збігається з денним піком споживання. Чи обсяг вироблення енергії такими системами перевищить 5% в найближчі 10 років. А це значить, що ніяких принципових складнощів для прийому цієї потужності у мереж не буде. Це буде беззатратный, але дуже важливий крок до справді масового впровадження альтернативної енергетики в життя суспільства.

Є подібний досвід за кордоном? Звичайно. Подивимося, як це організовано в Нідерландах. Вартість електроенергії для фізичних осіб становить приблизно 30 євроцентів. З них вартість власне енергії — 7 євроцентів, решта — податки, мита і т. п. виплати. Після погодження з місцевими енергопостачальними організаціями власник встановлює у себе двонаправлений лічильник електроенергії і сонячні панелі, що працюють на мережевий інвертор (інвертор, працює паралельно з мережею). У темний час доби будинок веде себе зазвичай споживає енергію від мережі, лічильник вважає її кількість. Після сходу сонця енергія від сонячних панелей через мережевий інвертор починає підмішувати в домову електромережу за лічильником, тим самим знижуючи споживання від мережі. Відповідно, лічильник продовжує вважати енергію, але вже меншим темпом. Після того як вироблення електроенергії сонячними панелями досягає рівня повної споживання вдома, споживання від міської мережі припиняється, лічильник зупиняється, а всі потреби будинку повністю забезпечуються сонячними панелями. При подальшому зростанні вироблення енергії сонячними панелями (або при зниженні споживання будинком) надлишкова електроенергія починає завантажуватися в міську мережу, при цьому лічильник починає віднімати цю енергію зі своїх попередніх свідчень. На кінець звітного періоду (у нас це 1 календарний місяць) можливі три варіанти по балансу спожитої і виробленої енергії:
  • вироблення енергії сонячними панелями за період не перевищила споживання вдома, в цьому випадку ви сплачуєте за тарифом 30 центів різниці між споживанням від мережі і виробленням від сонця;
  • вироблення енергії сонячними панелями за період дорівнює споживанню будинку, в цьому випадку вам взагалі не потрібно платити за електроенергію;
  • вироблення енергії сонячними панелями за місяць перевищила споживання вдома, в цьому випадку збутова компанія заплатить вам за «зайву енергію, але лише за тарифом 7 євроцентів за кВт*год.
Таким чином, автоматично стимулюється установка панелей такої потужності, щоб баланс спожитої і виробленої потужностей наближався до нуля. Виробляти більше просто невигідно, оскільки тариф у 7 центів не дозволить окупити вкладені в установку зайвих панелей засоби протягом всього строку їх служби (в принципі можна взагалі не платити за «зайву» енергію). Ця схема в комплексі з контрольованою видачею дозволів позбавляє мережеві компанії від проблем з надлишком потужності на дільницях мережі на останніх милях (між споживачами і найближчими трансформаторами). Тобто ніяких робіт по адаптації мережі до прийому потужності з боку мережевих компаній практично не потрібно. Для юридичних осіб схема розрахунку дещо інша, більш жорстка. Ця система добре працює і дає відчутний внесок у загальний енергобаланс країни. Зверніть увагу, в цьому рішенні немає акумуляторних батарей — це принципово важливо! Існуюча у нас система не допускає вивантаження надлишків електроенергії в мережу фізичними особами. Відповідно, для накопичення надлишків потрібні акумулятори, які повністю вбивають всю ідею, повністю позбавляючи її економічного сенсу. Що заважає нам будувати системи, як у Нідерландах? Технічно — ніщо. Мережі міняти не потрібно, багато із застосовуваних у Росії електронних лічильників спочатку здатні вважати енергію в дві сторони, зараз ця функція відключена програмно. Що реально заважає — це відсутність державної волі та відповідної нормативно-правової бази. У цій схемі найпрекрасніше те, що держава не витрачає жодної копійки. Приватники самі купують сонячні батареї, контролери та інвертори — хто з економії, хто з ідейних екологічних міркувань — і користуються ними. Дорогі акумулятори в такій схемі просто не потрібні. Все, що практично буде потрібно від енергетиків, — перепрограмувати лічильники. Ось приблизна схема такої інсталяції:



Є ще актуальні застосування для малої альтернативної енергетики? Є. Це системи енергопостачання для віддалених автономних об'єктів. З цієї теми ми писали раніше про Чилі.

Ще варіант, близький нашому профілю роботи, — зниження пікового споживання енергоємних об'єктів, наприклад, обчислювальних центрів. В даний час ми працюємо над подібним проектом за кордоном. На даху ЦОД з піковою потужністю 7,5 МВт будуть встановлені сонячні панелі, які надають в літній полудень до 250 кВт електричної потужності. Що найприємніше, пік вироблюваної панелями потужності точно співпадає з піком енергоспоживання Цод (сонячна погода). Отриманий виграш PUE (своєрідний ККД використання енергії ЦОДом) складе не менше 5% при повному завантаженні ЦОД і не менше 20% на першому етапі експлуатації.

Резюме
  1. Масова альтернативна енергетика в Росії дійсно можлива при контрольованому допуск фізичних осіб до можливості відвантажувати «зайву» енергію в мережі за умови вирахування відвантаженої енергії з раніше спожитої. По цій темі є успішний досвід за кордоном. Витрати держави на розвиток цієї технології близькі до нуля — потрібна відповідна законодавча ініціатива. Мабуть, є сенс подумати і про юридичних осіб, не є генераторами в загальноприйнятих термінах.
  2. За умови розумної державної підтримки можливе успішне розвиток альтернативної енергетики в перспективних районах Росії (насамперед це наш Далекий Схід).
  3. Застосування альтернативної енергетики для електропостачання автономних важкодоступних об'єктів як і раніше актуально.


Посилання
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.