Вместо нефти и газа  — солнце, ветер и водоросли

Недавно в Якутии запустили четыре новые солнечные электростанции (СЭС). Самые северные в стране СЭС обещают быть довольно эффективными, ведь климат в республике континентальный: летом здесь жарко, да и зимой часто бывают солнечные дни. Если раньше 60% себестоимости энергии, вырабатываемой в отдаленных районах республики, приходилось на топливную составляющую, то установка солнечных электростанций позволит существенно сократить эти затраты.

Специалисты «Сахаэнерго» (дочернее предприятие ПАО «Якутскэнерго») рассчитывают, что в 2016 году планируемая выработка всех СЭС (сегодня компания эксплуатирует 11 таких объектов) составит около 300 тыс. кВт ч. Экономия дизельного топлива, которое в Якутию завозят с «большой земли», составит более 100 т. Кроме того, использование альтернативных источников энергии приведет к сокращению выбросов в атмосферу вредных веществ и как следствие — к улучшению экологической ситуации в регионе.

Приоритетное направление

Альтернативными, или возобновляемыми, источниками энергии (ВИЭ) являются в основном солнце, ветер, вода. Уж, казалось бы, чего-чего, а этого добра в нашей стране хватает. Однако доля ВИЭ, к которым относятся солнечные электростанции, ветряные энергостанции и небольшие по объему гидростанции, в отечественной энергетике составляет менее 1%. Для сравнения: в западных странах эта доля составляет до 20%. Во многих странах, как Германия, США, Дания и Япония, развитие ВИЭ — одно из приоритетных направлений в экономике. Кроме борьбы с климатическими изменениями эти государства преследуют и еще одну, не менее важную для них цель — избавление от энергетической зависимости от стран — поставщиков углеводородов.

Да и сами поставщики нефти и газа, к которым относится Россия, давно уже задумываются о том, что запасы ископаемого топлива не бесконечны, а экологическая обстановка при увеличивающихся с каждым годом мощностях оставляет желать лучшего. Вот почему еще два года назад правительство РФ определило одной из важнейших задач повышение удельного веса ВИЭ в энергобалансе страны с текущего 1% до 4,5% к 2020 году.

Однако до сих пор развитию ВИЭ в нашей стране уделяется недостаточно внимания. «Традиционная энергетика дешевле», — объясняет Владимир Чупров, руководитель энергетического отдела «Гринпис России». И это существенно усложняет задачу по внедрению ВИЭ на территории России. «Если мы хотим развивать солнечную энергетику или устанавливать ветряки, нам следует быть готовыми к росту тарифов, — предупреждает Александр Перов, руководитель специальных проектов фонда Национальной энергетической безопасности. — Эта отрасль требует больших вложений, и в конечном итоге все эти проекты будет оплачивать потребитель».

Но едва ли кто-нибудь из потребителей в здравом уме согласится вместо привычных 4 рублей за киловатт платить по 10–12 рублей, пусть даже и за эргономичный вид энергии. Очевидно, что для развития альтернативной энергетики необходима поддержка на государственном уровне или отмена субсидирования нефтегазового сектора, что сегодня едва ли возможно.

Есть и еще один фактор, который препятствует развитию ВИЭ в нашей стране. «У нас действует большой парк советской электроэнергетики, — отметил Владимир Чупров. — Его убывающие мощности замещают новые программы атомного строительства и газовая генерация. В таких условиях у ВИЭ просто нет собственной ниши».

Единичные и очень дорогие

Сегодня ВИЭ существуют как единичные проекты в труднодоступных районах, где неразвитая инфраструктура и сложная логистика ведут к удорожанию тарифов на традиционную энергетику. До недавнего времени солнечные электростанции — наиболее популярный вид ВИЭ в РФ — работали только на Крайнем Севере и в Республике Алтай.

После присоединения к России Республики Крым наша страна стала одним из передовых государств по развитию солнечной энергетики. Ведь на полуострове расположена одна из крупнейших в мире Перовская СЭС мощностью 105,6 МВт. Суммарная мощность всех крымских СЭС — около 500 МВт. Но столь почетный статус предполагает и немалые расходы.

«Даже в Крыму тарифы на солнечную энергетику были и остаются довольно высокими, — обращает внимание Александр Перов. — К тому же во время недавнего блэкаута, в чем мы могли убедиться, ВИЭ не спасли ситуацию».

«Солнечные батареи — далеко не самый эффективный способ получения электроэнергии, — считает и Никита Крупенский, старший научный сотрудник Центра исследований транспортных проблем мегаполисов Высшей школы экономики. — У таких батарей ограниченный ресурс, после чего они разрушаются. А их переработка — дело довольно затратное».

Намного более перспективны, по мнению экспертов, электрогенераторы, которые работают от воздушных потоков. Но в отличие от солнечных батарей, их можно установить не везде, а только там, где достаточно ветра. Ветряные электростанции (ВЭС) сегодня массово устанавливают во многих европейских странах. В России самые крупные объекты ветроэнергетики расположены в Краснодарском крае, Мурманской и Ростовской областях.

Считается, что этот вид генерации наименее затратный. Но, к сожалению, не в нашей стране, где все составляющие для производства ветровых турбин приходится покупать за рубежом, а при запуске каждого объекта возникают сложности с согласованием и землеотводом площадки, присоединением его к сетям и так далее. В конечном итоге строительство ВЭС оказывается слишком дорогим и не вписывается в контрольные цифры дотаций.

Еще одна причина непопулярности ВЭС — относительно малая мощность этих объектов. «Принято считать, что по установленной мощности ВЭС равняется газовой генерации, — приводит пример Александр Перов. — Но на практике ветряк даже в хороших условиях будет работать всего на 15–25%, а обычная ТЭЦ — на 80%».

В хозяйстве все пригодится?

Еще один вид альтернативной энергии набирает популярность в последнее время — это биотопливо. Дрова — один из самых распространенных видов биотоплива, однако на современном этапе развития отрасли к подобным источникам энергии причисляют и более высокотехнологичные продукты, полученные в результате переработки различных сельскохозяйственных культур, отходов растительного или животного сырья. Таким сырьем может быть сахарный тростник, кукурузные, рапсовые, соевые семена и другие сельскохозяйственные культуры. Кроме того, данный вида топлива можно получить путем переработки целлюлозы или различных органических отходов. Биотопливо можно разделить на несколько видов: жидкое (его используют двигатели внутреннего сгорания) — метанол, этанол, биодизель, твердое топливо — дрова и их производные или солома, газообразное — биогаз, водород.

Нельзя сказать, что большинство стран мира начало организованный переход на биотопливо. Но некоторые государства уже сегодня активно прорабатывают проекты в этом направлении. Бесспорными лидерами здесь признают Бразилию и США. Первая как источник энергии с размахом использует сахарный тростник, американцы успели присмотреться к кукурузе. В общей сложности отдельными проектами по производству биологической энергии занимаются 50 государств, в том числе Япония, Китай, Индия, Канада, страны ЕС.

Пристальное внимание ученые уделяют анализу возможностей использования отходов сельскохозяйственного производства как реального биотоплива. Продукты жизнедеятельности тяглового скота плюс помещенные в них бактерии, ответственные за процесс брожения, создают предпосылки для освобождения энергии, которая может быть использована впоследствии точно так же, как и та, что получена из углеводородных энергоносителей. Однако Россия следовать «модному тренду» не торопится. «Наша страна находится скорее на первой ступени формирования отрасли биоэнергетики», — признала Ольга Башмачникова, заместитель директора Ассоциации крестьянских (фермерских) хозяйств и сельскохозяйственных кооперативов России. По мнению эксперта, на законодательном уровне нет стимулов для крупных агропромышленных предприятий утилизировать отходы, а ведь усовершенствованные законы могли бы способствовать внедрению технологий переработки отходов в виде биомассы. «Не готов к появлению новых видов топлива и отечественный потребительский рынок», — отметила Ольга Башмачникова. Кроме того, инвестиции такого рода окупаются медленно, и в условиях низкой доходности сельского хозяйства проекты, связанные с производством биотоплива, не являются предметом первой необходимости.

Со дна реки

Однако «Кулибины» не дремлют! Недавно в Тольятти была проведена любопытная презентация, в ходе которой выяснилось: ценным источником сырья для производства биотоплива ученые планируют сделать сине-зеленую водоросль. Решением этой задачи занимается компания «Параллель 53» — один из резидентов бизнес-инкубатора Тольятти. Как сообщил Евгений Кутузов, главный конструктор предприятия, компания изобрела установку, которая способна осуществлять механический сбор сине-зеленых микроводорослей из Волги. «Сине-зеленые одноклеточные водоросли могут стать источником биотоплива — биомасла и метана, которые заменят нефть и газ, — рассказал ученый. — Сегодня биотопливо добывают, как правило, из растительности, которую выращивают на полях. Предложенный нами метод позволит освободить огромные площади земли для земледелия и одновременно очистить водоемы». Уникальная возможность добывать сине-зеленые микроводоросли в огромных количествах из акватории и использовать их затем в промышленных целях есть лишь у нескольких стран в мире, и одна из них — Россия, на территории которой находятся такие большие реки, как Волга и Дон.

В свое время присмотреться к водорослям успели и американцы, однако в конце 1990-х годов технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости нефти. Тем не менее департамент энергетики США с 1978 по 1996 год исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе Aquatic Species Program. Исследователи пришли к выводу, что заняться промышленным производством водорослей в открытых прудах смогут Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико. В течение шести лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 м². Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 г водорослей с 1 м² в день. Другими словами, 200 тыс. га прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5% автомобилей США. 200 тыс. га — это менее 0,1% земель США, пригодных для выращивания водорослей. Впрочем, американцы признали, что с использованием технологии есть и проблемы. В частности, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, обеспечить который на внушительных площадях не так уж и просто.

Дорогое удовольствие

Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. По расчетам экономистов из Университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастет до 1,2 млрд человек. Так что России вряд ли стоит чрезмерно увлекаться его производством. «Стоимость традиционных видов топлива в России одна из самых низких в мире, — признал Павел Завальный, председатель комитета Госдумы РФ по энергетике. — И производство биотоплива для нас в любом случае будет обходиться дороже».

С парламентарием согласен Роберт Новак, руководитель аналитического отдела MFX Capital. По мнению эксперта, «само по себе» биотопливо является крайне дорогим удовольствием — себестоимость его производства достигает 15 рублей за литр. «Что еще хуже — ставка акциза по этому виду топлива составляет порядка 90% от его себестоимости. В итоге, без учета прочих издержек, чтобы только произвести биотопливо, потребуется потратить до 27 рублей с каждого литра. Как следствие — общее потребление этого вида топлива непосредственно в качестве сырья для транспортного средства или для выработки электроэнергии на электростанциях в России сегодня не превышает и полумиллиона тонн», — сказал Роберт Новак.

Курс на зеленую энергетику

И тем не менее уходящий год можно назвать прорывным в области развития альтернативной энергетики. Так, в январе 2015 года было подписано постановление правительства РФ, в соответствии с которым объектам, функционирующим на основе использования возобновляемых источников энергии, оказывается поддержка. Документ также определяет порядок долгосрочного тарифного регулирования и предельные (минимальные и максимальные) цены на электрическую энергию, произведенную на основе возобновляемых источников. В апреле 2015 года при правительственной комиссии по электроэнергетике создана рабочая группа по развитию ВИЭ с участием представителей Минэкономразвития, Минпромторга, Минэнерго, генерирующих компаний, возможных девелоперов и производителей оборудования. В числе вопросов, которые обсуждаются в составе рабочей группы, — привлечение инвесторов в зеленую энергетику, пересмотр условий по капитальным затратам для проектов ВИЭ и др. В ситуации, когда централизованной энергией обеспечено только 40% территории России, установка ВИЭ может быть выгодной с социальной, экономической и экологической точек зрения.