Солнцепоклонничество без фанатизма

Опубликовано: 28 Февраля 2018 г. Автор: Андрей ЖДАНОВ | г. Алматы
Солнцепоклонничество без фанатизма
ЭК
просмотров 2656

Концепция перехода Казахстана к «зеленой» экономике требует довести вклад возобновляемых источников в энергопроизводство страны в 2020 году до 3%. О большой проблематичности решения этой задачи мы рассказывали в публикации «Солнце, ветер и аврал».

Появление в стране 55 действующих объектов ВИЭ заняло без малого полтора десятилетия. А на строительство еще 51 станции для достижения трехпроцентного индикатора остается менее трех лет. Но как ни сложна эта тактическая задача, она уступает проблемам, поджидающим республику в стратегии освоения ВИЭ.

Катастрофа как стимул

Как шутят специалисты отрасли, любая дискуссия о возобновляемых источниках будет ущербной, если в ней не фигурирует опыт Германии, добившейся в этой сфере самых впечатляющих в мире успехов. Ее первая правительственная программа по внедрению ВИЭ была принята в далеком 1989 году и называлась «100 МВт ветра», хотя затрагивала также гелио-, гидро- (в том числе морские), био- и геотермальные источники. Однако бум ВИЭ начался в ФРГ лишь через 20 лет, в 2009-м, когда доля возобновляемых источников впервые превысила в стране 10%.

Через два года освоение возобновляемых источников жестко подстегнула катастрофа на японской АЭС «Фукусима-1». Вскоре после нее Германия объявила, что к 2022 году закроет все свои 17 ядерных энергореакторов. И не убоится потратить триллионы евро (!) для поэтапного доведения доли ВИЭ в 2020 году до трети, в 2025 – до 45%, в 2030 – до 60%, а в 2050 году – до 80% всей выработки электроэнергии в стране. Первого из этих рубежей Германия достигла с четырехлетним опережением. В 2016 году вклад ВИЭ в энергобаланс ФРГ составил 33%, в первом полугодии 2017-го – рекордные 35%.

Но вот что удивительно. Закрывая АЭС и всячески стимулируя ВИЭ, Германия вдруг начала форсировать и «грязную» угольную энергетику. Среди сторонников возврата к угольным ТЭС и ТЭЦ был не кто-нибудь, а даже министр окружающей среды, охраны природы и ядерной безопасности ФРГ Петер Альтмайер.

Петер Альтмайер.jpg Если доля возобновляемых источников в производстве электроэнергии составляет 35%, то остальные 65% необходимо получать откуда-то еще, – отмечал Альтмайер в интервью еженедельнику Die Zeit. – И, на мой взгляд, имеет смысл заменить экологически вредные электростанции, работающие на буром и каменном угле, современными и эффективными газовыми и угольными электростанциями.

Со стороны экологов и парламентской оппозиции это заявление вызвало шквал критики и возмущения, которые, однако, не поколебали скорректированный энергокурс правительства Германии. В 2014 году в стране уже строилось и проектировалось более 20 новых угольных станций суммарной мощностью 24 тысячи МВт с ежегодным выбросом в атмосферу 150 млн тонн углекислоты. И в том же году ФРГ закупила за рубежом для энергонужд 46 млн тонн угля – самый большой объем его немецкого импорта за предшествующие 10 лет.

Если учесть, что после избрания президентом США Дональда Трампа акцент на уголь последовал и за океаном, где озабоченность повышением чистоты экономики не меньше европейской, то поляризация тенденций в энергетике налицо.

Этот парадокс вызван двумя группами тесно переплетенных причин, которые можно условно разделить на финансово-экономические и научно-технические. Первые, как бы это странно ни выглядело, – результат стимулирования освоения ВИЭ государством, вторые – более объективные, обусловленные спецификой добычи возобновляемой энергии и текущим уровнем технологий.

Солнце, ветер и аврал
читайте далее

Пятнадцать тысяч тарифов

Во всех странах, добившихся зримых результатов в использовании возобновляемых источников, это достигнуто в первую очередь за счет гарантированной оптовой закупки по твердым тарифам всей электроэнергии, произведенной от ветра, солнца и других ВИЭ. И тарифы эти значительно выше, чем рыночная цена киловатта вне зависимости от его происхождения.

В 2017 году, согласно законодательно утвержденному расчету на 20 лет вперед, Германия установила закупочную цену солнечной энергии в размере 12,7, ветряной – 15,4, геотермальной – 25 евроцентов за кВт/ч. А на бирже его стоимость колебалась вокруг 4 евроцентов, то есть примерно в 3–6 раз дешевле. Возникает резонный вопрос: с какой стати немецкие энергоснабжающие компании покупают чистую энергию намного дороже? Все дело в ценах для конечного потребителя, которые дифференцированы так, как нам и не снилось.

Германия покрывает издержки производства энергии от ВИЭ главным образом за счет граждан и малого бизнеса.

В прошлом году около 1 200 (!) энергопровайдеров Германии предлагали немецким гражданам 15 тысяч (!) тарифов, каждый из которых складывался из 11 (!) составляющих. Усредненное значение цены также при среднем годовом потреблении 3 500 кВт/ч достигло исторического максимума – 29,16 евроцента за кВт/ч. Это второе место по дороговизне электроэнергии для населения в Европе после Дании (где, кстати, доля ВИЭ тоже значительна – больше четверти).

При этом на производство и доставку электроэнергии приходилось всего 19,3% тарифа – 5,63 евроцента, наименьшая доля с 2007 года. А его самую внушительную 55-процентную часть составили налоги и специальный целевой взнос для освоения возобновляемых ресурсов. В деньгах это 16,05, в том числе для ВИЭ – 6,88 евроцента.

Совсем другое дело цены для больших предприятий. Тарифов для них гораздо меньше, они значительно ниже и в 2015–2017 годах уменьшались. Скажем, для потребителей 70–150 млн кВт/ч в год тарифы понизились с 8 до 3,5–4 евроцентов, в которых субсидирование отрасли ВИЭ составляло евроцент и меньше.

Иначе говоря, Германия покрывает издержки производства энергии от возобновляемых источников главным образом за счет граждан и малого бизнеса. Что все больше не нравится населению в целом и среднему классу в частности. И это – одна из главных причин реинкарнации немецкой угольной энергетики с целью ослабить бремя платежей народа и широкого в Германии слоя мелких собственников даже в ущерб экологии.

Вторая причина не менее серьезна.

Погоде не прикажешь

С 2003 года Германия является неизменным экспортером электроэнергии. Выручка от ее продажи за рубеж превысила в 2015 году 3,5 млрд евро, но торговое сальдо меньше – плюс 2 млрд. Откуда разница в полтора миллиарда? Оказывается, периодически и нередко ФРГ вынуждена в срочном порядке закупать электроэнергию у Чехии, Франции и других соседних стран.

Виной тому не что иное, как погода, которой не прикажешь. А конкретно – пасмурные и безветренные дни, стопорящие работу станций на ВИЭ. С учетом их значительного удельного веса в немецкой энергосистеме она сразу начинает испытывать дефицит, который и приходится покрывать импортом.

Драматично складывается ситуация и тогда, когда солнце светит ярко, ветер дует исправно, но происходит падение потребления – в выходные и праздничные дни, а также ночью. Наступает перепроизводство, и Германии приходится буквально втюхивать избыток опять же соседям, у которых и своей электроэнергии в такие моменты хоть отбавляй.

В связи с этим на первый план вышла необходимость накопления и хранения базового ресурса экономики, а это – чрезвычайно сложная научно-техническая проблема. Она состоит в том, как быстро и безболезненно выравнивать подачу энергии, получаемой от солнца и ветра.

Клаудиа Кунц.jpg Универсального решения нет и наверняка не будет, – считает Клаудия Кунц, эксперт немецкого Агентства по возобновляемой энергии. – Хотя бы потому, что одни типы накопителей предназначены для краткосрочного, другие – для долгосрочного хранения электроэнергии. В одних случаях речь идет о секундах, минутах, самое большее – о часах. В других – о днях, неделях и даже месяцах.

Поиск решений идет в самых разных направлениях. Например, ряд стран и компаний уже обладает опытом в области гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), сооружаемых, как правило, в горной или хотя бы холмистой местности. Они, казалось бы, вполне подходят для ВИЭ. Если ветер или солнце дают избыток энергии, ее используют для закачки воды из нижнего резервуара в верхний. А в моменты, когда потребление растет, воду сбрасывают вниз, и она приводит в движении турбины, вырабатывающие электричество.

Большой минус этой технологии – низкий КПД. Закачка воды наверх отнимает минимум треть энергии. К тому же в густонаселенной Европе почти нет подходящих мест для сооружения новых ГАЭС. А построенные станции суммарной мощностью 7 500 мегаватт даже теоретически способны поддерживать энергоснабжение европейской страны в зависимости от ее территории, населения и экономического потенциала от силы 4–8 часов. Плюс вероятные беды, характерные в целом для гидроэнергетики: затопление земель, нарушение природного водного баланса и т. д.

Более перспективными эксперты считают химические накопители – горючие газы, которые можно получать за счет использования избытков «зеленой» электроэнергии. Например, добывая за счет простой химической реакции метан из водорода.

Юрген Шмидт.jpg

«Преимущество полученного таким образом метана в том, что его, как и добываемый из недр природный газ, можно закачивать в трубопроводные системы и накапливать в обычных подземных хранилищах, – считает Юрген Шмидт, научный сотрудник Института ветроэнергетики Общества имени Фраунгофера (IWES). – А затем использовать метан для производства электроэнергии на традиционных газовых станциях».

Но и тут «засада» в КПД, который пока менее 40%, что делает эту технологию непривлекательной для бизнеса. Поэтому она отрабатывается только на опытных образцах. Кроме того, высказываются и сомнения в конечной экологичности способа, метан хотя и считается достаточно чистым ресурсом.

Гюнтер Эттингер.jpg Основная проблема возобновляемых источников – в больших потерях при преобразовании из одного вида энергии в другой, а также в том, что большую часть произведенной таким образом энергии невозможно сохранить, – отмечал на очередных слушаниях в Европарламенте в 2016 году комиссар ЕС по энергетике Гюнтер Эттингер. – В ближайшие 10 лет ситуация не изменится. Будущее будет принадлежать возобновляемым источникам только тогда, когда мы сможем сохранять полученную энергию. До тех пор они являются лишь хорошим дополнением, но не могут стать основой энергоснабжения.

Мало кто педалирует

В 1991 году большая группа экспертов ООН на основе принятой организацией десятилетием раньше «Мировой программы действий по использованию новых и возобновляемых источников энергии» проанализировала состояние дел в отрасли. Общий вывод исследования на основе большого количества материалов десятков стран: представление о станциях на ВИЭ как полностью экологически чистых ошибочно.

Экспертиза показала актуальность изучения взаимодействия установок ВИЭ с окружающей средой еще на стадии замысла. Это необходимо, чтобы не повторять ошибок, допущенных при проектировании и эксплуатации традиционных энергообъектов. То есть когда сначала были разработаны и внедрены технологии, а уж потом начинались поиски путей снижения неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

Скажем, давно установлено, что ветроэнергостанции (ВЭС) грешат интенсивным акустическим излучением. Шум, зачастую вынуждающий отключать ВЭС по ночам, еще полбеды. Акустика превращается в более серьезную проблему, когда мощность ВЭС достигает и превышает 250 КВт. С этого порога скорость на конце лопаток ветроколес большого диаметра соизмерима со сверхзвуковой. При этом возникает инфразвук, крайне отрицательно воздействующий на все живые существа вокруг.

Преимущества использования ВИЭ сопровождаются целым рядом технических, экологических и экономических неудобств.

Замечено также негативное влияние работающих ВЭС на прием теле- и радиопередач. Возникают и помехи для воздушного сообщения, изменяются показания навигационных приборов. ВЭС травмируют и отпугивают птиц, особенно на перелетных трассах. Мощные ветроэнергостанции ухудшают условия жизни наземных животных, а также морской фауны при размещении их в акваториях.

Большое количество ВЭС ослабевает или меняет направление воздушных потоков, что может привести к нарушению теплового баланса и отрицательно сказаться на микроклимате, ухудшить проветривание близлежащих промышленных районов. Мощные ветроустановки нуждаются в больших площадях и могут изменять свойства почвы.

Аварии на крупных ВЭС оборачиваются разлетом обломков поврежденных деталей в радиусе до километра. В Дании в 2015 году на 2 тысячи ВЭС приходилось 630 вынужденных остановок и 20 случаев разрушения элементов конструкций в квартал.

Преимущества использования энергии солнца тоже сопровождаются целым рядом технических, экологических и экономических неудобств. Технические сложности на солнечных электростанциях (СЭС): низкая плотность солнечной радиации у земной поверхности, не превышающая в наиболее благоприятных районах 1 кВт на квадратный метр, неустойчивый режим излучения, низкий КПД его преобразования в тепловую энергию и другие. Все это требует больших отражающих и поглощающих поверхностей, а также дорогой аппаратуры для ориентирования аккумуляторов и дублирующих систем по солнцу.

Для получения солнечной энергии, равной выработке теплостанций и гидростанций, принимающие устройства крупных СЭС должны покрывать значительные площади. Это ведет к снижению температуры почвы, нижнего слоя воздуха и при массовом строительстве таких станций может вызвать также нарушение теплового баланса, изменение направления ветра, характера почвы и растительности. В то же время тепловой сброс в биосферу от СЭС в два раза превышает количество тепла от ТЭС на органическом топливе.

Юрий Раптанов.jpg Мы же понимаем, что солнечная генерация требует значительных площадей, но наращивать их для получения максимальной мощности неразумно и вредно для природы, – комментировал в 2017 году сообщения СМИ об очередных успехах Германии на пути к чистой экономике Юрий Раптанов, глава общероссийской общественной экологической организации «Подорожник». – То же самое касается и ветровой генерации, потому что негативное воздействие ультразвука и инфразвука на все живые организмы от насекомых до человека рядом с ветряками никуда не делось, так как устранить его нынешними технологиями невозможно. А если всерьез заняться обеспечением безопасности и защитой здоровья от неблагоприятных факторов возобновляемой энергетики, то расходы на ВИЭ возрастут неизмеримо. Поэтому тему негативных факторов, возникающих из-за них, мало кто педалирует.

Риск безразличия

Означает ли сказанное, что Казахстан вправе пересмотреть свое отношение к возобновляемым источникам не в лучшую для них сторону? Конечно, нет. Смысл в другом. Какими бы привлекательными ни казались результаты лидеров освоения ВИЭ, они тоже нуждаются в осмыслении без фанатизма и трезвом анализе.

Причем это касается не только наших государства и бизнеса, но и общественности в лице экологических движений. Их голоса тонут в хоре всеобщего одобрямса возобновляемых источников, массовое внедрение которых, как мы убедились, чревато новыми проблемами. Атомная энергетика тоже долго казалась самой перспективной и чистой, а что в итоге?

Как ни крути, но и установки ВИЭ так или иначе воздействуют на окружающую среду. Сегодня их влияние на экономику и экологию Казахстана в силу своей суммарной мизерности (максимум 1% отечественного энергопроизводства) незаметно. Не будет оно особо ощутимо и с трехпроцентной долей, намеченной на 2020 год Концепцией перехода республики к «зеленой» экономике.

Вы готовы добровольно платить за электричество больше лишь на основе декларации, что оно чистое? То-то и оно. А немцы – платят!

Но это не должно убаюкивать. Все может кардинально измениться в десятилетие между 2020 и 2030 годами, к которому объем чистой энергии должен составить в Казахстане не менее 30% всей ее выработки. С учетом сегодняшнего уровня это крутой взлет. Какие подвохи возможны при наборе высоты и в дальнейшем полете?

Речь в первую очередь о цене киловатта. Если механически скопировать показанный в этих заметках опыт Германии, то бузы в народе не миновать. Ну по крайней мере ни малейшей народной поддержки правительство Казахстана не получит, как, впрочем, не имеет ее исполнительная власть уже много лет в течение непрерывного роста энерготарифов.

Как ни удивительно, но у правительства Германии такая поддержка есть. Об этом можно судить по немыслимому в Казахстане, но реальному в Германии обстоятельству. Дело в том, что там все больше граждан осознанно выбирают не самую низкую плату именно за чистую электроэнергию – есть среди 15 тысяч тарифов на нее и такие. Их выбирают даже при том, что не факт, что впоследствии свет в доме немца горит действительно благодаря энергии от возобновляемого источника.

Вы готовы, читатель, добровольно платить за электричество больше лишь на основе декларации, что оно чистое? То-то и оно. А немцы – платят! Можно сколько угодно иронизировать над тем, что иному бюргеру кусок в горло не полезет, если эта еда хранилась в холодильнике, работающем на дешевой «грязной» энергии, но кому от этого легче?

Изменение психологии немецкого общества на мировоззрение «после нас не потоп» – заслуга отнюдь не правительства, а самого мощного в Европе экологического движения Германии, включая партию «зеленых» с ее влиятельной фракцией в бундестаге. В чем только не пытаются их обвинить – от популизма до подкупа с целью пролоббировать, например, свой проект закона! Не обвиняют лишь в одном – в пассивности.

Нам же пока совершенно безразлично, каким там мы электричеством пользуемся: от угля, газа или ветра с солнцем. В этом безразличии риск прохлопать своевременное разрешение завтрашних проблем освоения ВИЭ, которые потом придется одолевать «героическими усилиями» за счет нашего же кошелька.