Солнце, ветер и вода

Каково будущее возобновляемой энергии?

• Все больше стран, регионов и корпораций сообщают о планах по переходу от ископаемых источников энергии к возобновляемым.
• По некоторым экспертным прогнозам ближе к середине текущего века возобновляемые источники станут главным поставщиком электроэнергии в мире.
• Эти тренды вряд ли окажут серьезное влияние на глобальное изменение климата: в атмосфере уже накоплено достаточно парниковых газов.
• Сейчас необходимо лесоразведение и правильное лесопользование, расширение возобновляемых источников энергии, повышение энергоэффективности.

Сергей Медведев: Будущее наступает в виде оптимистичных прогнозов отдельных компаний, регионов и стран. То компания IKEA, то штат Калифорния, то Швеция обещают перейти на возобновляемые источники энергии в 2020-м, 2030-м, 2040 году. Наступает ли новая энергетическая революция? Как когда-то уголь сменил дрова, а нефть и газ сменили уголь, сменят ли их сейчас возобновляемые источники энергии: солнце, ветер и вода?

Обсудить эти проблемы к нам в студию пришли Владимир Клименко, климатолог, член-корреспондент РАН, руководитель Лаборатории глобальных проблем энергетики Московского энергетического института и, Игорь Башмаков, директор Центра энергоэффективности XXI век.

Журнал "Шпигель" бьет тревогу: все оптимистичные ожидания в отношении Германии пока не оправдываются. Фермеры протестуют: слишком много места занимают ветряки и солнечные батареи. В сущности, за последние пять лет объем выбросов не сократился. Насколько оправдан этот скепсис?

Игорь Башмаков: В Германии, как и во многих европейских странах, доля выработки электрической энергии с использованием возобновляемых источников, конечно же, растет. Понятно, что любая новая технология имеет плюсы и минусы. На первых порах скептики и особенно люди, которые производят конкурирующие энергоресурсы, уделяют больше внимания недостаткам и проблемам. Сегодня социологи, которые занимаются этой проблемой, определяют оптимальное расстояние до мест проживания, находят такие географические решения, которые позволяли бы, не мешая людям заниматься их нормальной жизнедеятельностью, вырабатывать достаточное количество возобновляемых источников энергии. Политика в этом плане учитывает негативные моменты, которые можно ликвидировать и тем самым снять ограничения на пути развития возобновляемых источников.

Сергей Медведев: В целом "революция" неизбежна, как гибель капитализма?

Владимир Клименко: "Революция" уже началась 10–15 лет назад, она развивается. Совпало несколько важнейших событий. Во-первых, сланцевая революция. Выяснилось, что масштабы доступных ресурсов газа практически удвоились в результате осуществления сланцевой революции. К тем двумстам триллионам разведанных, извлекаемых, доказанных ресурсов газа добавилось еще примерно столько же, которые сейчас интенсивно осваиваются уже тремя странами – США, Канадой и Китаем.

Сергей Медведев: Сланцевая революция как-то влияет на перспективы возобновляемой энергетики, отодвигает сроки перехода на зеленую энергию?

Была эра дров, эра угля и эра нефти, а сейчас наступила эпоха диверсификации

Владимир Клименко: Коренное отличие сегодняшней ситуации заключается в том, что была эра дров, эра угля и эра нефти, а сейчас наступила эпоха диверсификации. Сейчас есть три источника органического топлива, которые дают примерно одинаковую долю мирового энергопотребления. Но при этом с огромной скоростью, 15–17% в год, возрастает роль возобновляемых источников, что равносильно удвоению производства энергии с помощью возобновляемых источников каждые пять-шесть лет. В 2018 году возобновляемые источники, то есть солнце, ветер, геотермальные источники и биоисточники, выработали два с половиной триллиона киловатт-часов электроэнергии. Это почти столько же, сколько вырабатывают атомные станции мира. В этом году производство электроэнергии возобновляемыми источниками превысит производство энергии на атомных станциях. Если темпы, которые наблюдаются последние 20 лет, сохранятся хотя бы еще лет 10–15, то сразу после 2030 года возобновляемые источники станут главным поставщиком электроэнергии в мире.

Но поскольку они не могут полностью занять нишу, которую до сих пор занимали органические топлива, то в ближайшее десятилетие будет снижаться (и уже очень заметно снижается буквально с каждым годом) относительная роль угля в мировом энергобалансе, а относительная роль нефти в меньшей степени, но тоже снижается. Будет значительно возрастать роль газа. Вообще, в энергетическое светлое будущее на относительно непродолжительном историческом масштабе в два-три десятилетия ведет газовый мост, а после 2030 года в производстве электроэнергии доминирующую роль должны занять возобновляемые источники, в общемировом же энергобалансе они станут главными только к концу нынешнего столетия. В этот переходный период вырастет роль газа.

Игорь Башмаков: По этому поводу есть разные мнения. Прежде доминировала такая точка зрения, что 100% электроэнергии вырабатывать на возобновляемых источниках невозможно по целому ряду причин, в том числе из-за того, что это переменные источники с неустойчивой выработкой. А сегодня есть уже несколько исследований, которые доказывают, что технически можно к 2050 году перейти на 100% выработку электрической энергии с помощью возобновляемых источников.

Сергей Медведев: За счет новых технологий аккумулирования?

Игорь Башмаков: За счет того, что будет происходить более грамотное управление источниками, будут развиваться сети, и из тех мест, где избыток выработки, энергия будет передаваться туда, где ее можно потреблять. Будут развиваться технологии аккумулирования, будут батарейные системы. И очень перспективное направление, которое сейчас начинает фантастически быстро развиваться, – это водород. То есть если у вас какой-то возобновляемый источник энергии работает в режиме, когда в системе есть избыток мощности, а система ее не требует, то вы на основе этой энергии при помощи гидролиза или какой-то другой технологии можете вырабатывать водород. Если вы таким образом создаете буферное топливо, водород вы потом можете использовать в очень разных целях, не только в энергетике, но и в автомобильном транспорте, а главное – в промышленности. Прежде считалось, что очень трудно декарбонизировать именно промышленность, черную металлургию, цементную промышленность, производство пластика, удобрений. Считалось, что там только одна технология спасет нас от глобального потепления – это захват и захоронение углерода. Сейчас уже существуют технологии (пока они в два раза дороже традиционных), когда во многих случаях водород будет заменять углеродные источники. Будет возможность вырабатывать большие объемы водорода, и на него будет большой спрос.

Сергей Медведев: Грубо говоря, водород – это новая нефть?

Игорь Башмаков: Водород – это новая нефть, газ и много чего еще. Возможно, мы переходим к энергетике, где во второй половине этого века будут доминировать или, по крайней мере, играть очень большую роль возобновляемые источники электроэнергии и водород. Понятно, что все будет происходить не так быстро, и к середине этого века вряд ли мы перейдем на стопроцентное производство возобновляемых источников энергии. Но в большинстве прогнозов доля возобновляемых источников энергии в выработке электроэнергии в середине века будет где-то в диапазоне 50–86%, то есть это уже будет основной источник выработки энергии.

Если говорить об ископаемом топливе, то ситуация, скорее всего, будет выглядеть примерно так, как показывают наши прогнозы: пик добычи угля мы пройдем где-то до 2030 года. Может быть, в начале 2020-х годов мы достигнем максимального объема потребления угля, а потом оно будет снижаться. Пик нефти, скорее всего, будет пройден в районе 2040-х годов. Здесь очень большую роль играет развитие электромобилей: если они будут быстро развиваться, то пик окажется ниже, если медленнее, то несколько выше. Пик газа возможен в районе 2050 года. Потребление газа будет расти до середины века, а вот потом, скорее всего, спрос на газ будет именно снижаться. Основные источники дохода нашей экономики от экспорта, которые мы сегодня имеем, – это источники на сравнительно краткосрочный период времени, лет на 30–35. Причем эти источники не будут расти, они, скорее всего, будут давать доход примерно такого же уровня, который давали последние годы.

Сергей Медведев: Вот все эти тренды, о которых мы сейчас говорим, декарбонизация, например, насколько быстро она может оказать влияние на глобальный климат?

Владимир Клименко: То, что произойдет с климатом в ближайшие 30 лет, предопределено уже накопленной концентрацией диоксида углерода и других парниковых газов в атмосфере. И какие бы сценарии развития энергетики ни рассматривались в ближайшие 20 лет, масштаб повышения температуры один и тот же, различие составляет 1,2 градуса.

Я говорю о более-менее реальных сценариях, а не о тех фантастических, которые довольно часто гуляют по страницам не просто мировых СМИ, а даже, что особенно тревожно, научных изданий. Масштабы 90% тех гипотетических катастроф, которые предсказываются, нужно снижать в два или три раза: повышения температуры и, соответственно, последствий.

В действительности климат оказывается гораздо устойчивее, чем мы думали 10, 20 и 30 лет назад. Основным поставщиком всевозможных прогнозов, в том числе и тревожных, является известная организация – Межправительственная группа экспертов по изменению климата. Вот эта группа в течение всех 30 лет своего существования снабжает мировую общественность ложными прогнозами о масштабах будущего потепления. Каждые 5–10 лет она обновляет свои представления о будущем, снабжает заинтересованную общественность спектром всевозможных сценариев. Сейчас действуют четыре сценария, заработавшие в 2010 году. Прошло десять лет, и сейчас уже можно сказать, что реальный климат теплеет медленнее, чем в самом мягком из сценариев. По этому поводу пишутся статьи, но их не пускают в самые главные научные издания.

Сергей Медведев: Потому что есть некий глобальный запрос на алармизм в отношении потепления?

Владимир Клименко: Он есть у человечества. Известно, что единственное и самое надежное средство заставить человека двигаться в каком-то направлении – это страх. Поэтому в известной мере этот избыточный алармизм оправдан. По нашим моделям до конца века, если даже вы хотите осуществить цели Парижского соглашения и удержать потепление в пределах двух градусов, тотальная декарбонизация вообще не нужна, она избыточна.

Сергей Медведев: В любом случае алармистские прогнозы так или иначе повлияли на рост возобновляемых источников энергии, на правительственные программы.

Владимир Клименко: То радужное будущее, которое десять минут назад нарисовал Игорь Алексеевич, неосуществимо хотя бы по одной причине. Сейчас в мире около двух тысяч гигаватт угольных станций, около половины которых имеют возраст меньше 15 лет: в Китае и в Индии. Они должны проработать (и проработают) по крайней мере 40–60 лет.

Сергей Медведев: Насколько быстро падает себестоимость альтернативной энергетики, в том числе солнечной?

Игорь Башмаков: Если говорить про солнечную энергетику, то удельные капиталовложения и приведенные затраты снизились за десять лет примерно в семь раз. В ветровой энергетике снижение несколько медленнее, потому что оно было более значительным в предыдущие годы. Здесь происходит очень динамичное снижение удельных расходов на выработку электроэнергии. В некоторых странах, где солнечная компонента очень существенна, уже проведены аукционы по стоимости два цента за киловатт-час. Мы все больше и больше приходим к ситуации, которая противоречит прежнему мнению, что возобновляемые источники энергии всегда дороже. Сегодня может оказаться правильным другое мнение: те, кто воздерживался от развития возобновляемых источников энергии и широкомасштабного их применения, в последующие десятилетия будут платить за электроэнергию гораздо больше по сравнению с теми, кто существенно инвестировал в эти технологии.

Во многих странах мира возобновляемые источники энергии в ближайшие десятилетия выйдут на паритет с угольными станциями

Согласно экспертным оценкам, во многих странах мира: и в Китае, и в Индии, и в Европе, и в США – возобновляемые источники энергии в ближайшие десятилетия выйдут на паритет с угольными станциями. Тот отказ от угольной генерации, который сегодня начался в основном по экологическим соображениям, будет продолжаться уже по соображениям экономическим. Причем очень значительные импульсы даст именно экономическое соревнование между генерацией на угле и генерацией на возобновляемых источниках энергии. Если говорить о системе аккумулирования, то тут стоимость за последние 70 лет снизилась примерно в 5 раз, и в ближайшие годы ожидается еще трехкратное ее снижение.

Сергей Медведев: Вы разделяете технологический оптимизм относительно того, что чисто экономически все побьют возобновляемые источники?

Владимир Клименко: В целом, безусловно, да. Когда мы говорим о ценах угольной, газовой или возобновляемой генерации, нужно понимать, что речь идет об очень широких диапазонах. Если говорить о лучших местах расположения, о лучших технологиях, то уже сейчас возобновляемая, в первую очередь ветровая энергетика имеет показатели лучше мазутной, лучше угольной и на уровне газовой.

Сергей Медведев: Где самые эффективные ветряки?

Владимир Клименко: В Дании, Португалии, Германии. Но есть пределы совершенствования возобновляемой энергетики. Главная организация в мире по возобновляемой энергетике, публикует ежегодные обзоры, из которых можно понять, что потенциал совершенствования ветровой энергетики почти исчерпан, в ближайшие 10 лет возможно снижение себестоимости на 5–10%. Потенциал солнечной энергетики не исчерпан, поэтому в ближайшее десятилетие прогнозируется гораздо более быстрое развитие именно солнечной энергетики, в то время как в современном мире почти 60% возобновляемой генерации – это ветровая энергетика.

Сергей Медведев: Солнечная энергетика сильно зависит от региона? Показывали: на Чукотке у яранги стоит солнечная батарея.

Игорь Башмаков: Там есть полярная ночь, но в полярный день солнце светит круглосуточно, и летом там можно постоянно использовать эти источники энергии. У нас сегодня есть солнечные электростанции в Якутии, там достаточно хорошие коэффициенты выработки электроэнергии на единицу установленной мощности. По территории России достаточно много мест, где солнечная энергетика имеет достаточно большой потенциал. Это очень интересно для северных территорий. Дизельная генерация работает на изолированных энергосистемах, а у нас 70% территории страны не присоединено к системе централизованного энергоснабжения – это удаленные места, где живет не так много людей, но все же они там есть, и дизельная генерация обходится в диапазоне от 22 до 240 рублей за киловатт-час. Мы делали такую программу для пяти колымских поселков и для одного якутского. Притом что у нас накоплено мало опыта и не очень развиты технологии, сегодня там у нас генерация на солнце и ветре дешевле дизельной генерации.

При этом важно понимать: когда мы говорим о развитии возобновляемых источников энергии, мы не должны их развивать при существующем низком уровне эффективности использования электроэнергии. В перспективе очень большое внимание во всех странах, в том числе и в России должно уделяться повышению энергоэффективности. Если бы мы сегодня в России все энергопотребляющие технологии, которыми располагаем, за одну ночь заменили на самые энергоэффективные имеющиеся в мире установки, мы снизили бы потребление энергии ровно в два раза. Но этот процесс требует инвестиций и времени.

Сергей Медведев: Как будет организована новая энергетика? Больше энергии будет производиться по месту ее потребления?

Владимир Клименко: Мы начали нашу беседу со слов "энергетическая революция" – она триедина. Это газовая революция: она уже совершилась. Это революция в области возобновляемых источников, и это распределенная энергетика, то есть энергетика будущего в значительной степени будет определяться распределенными источниками. Это уже сейчас реализовано не только в странах Европейского союза, но и в Южной Африке, где рядом с каждым жильем стоит шест, на котором расположено несколько солнечных панелей – этого достаточно для того, чтобы удовлетворить минимальные потребности проживающих в данном небольшом доме. В Англии уже принят закон, согласно которому 10 или 20% энергетических потребностей вновь вводимое жилье должно удовлетворять за счет собственных автономных источников.

Сергей Медведев: А разве здесь централизованно производимая энергия не будет дешевле, чем если ставить генерацию в каждый дом? Или энергопотери на передачу энергии получаются больше?

Игорь Башмаков: Конечно, потери, которые сегодня в России составляют 10% от выработанной электроэнергии, – это важный компонент (в мире это 5–6%). В децентрализованно распределенной энергетике этого не будет. Если мы говорим о перспективе, то здесь появляются два компонента. У нас возобновляемые источники до счетчика – это те, которые вырабатывают централизованную энергию и поставляют ее, и возобновляемые источники после счетчика – те, что вы можете вырабатывать локально на промышленных предприятиях и у себя в домохозяйстве. При этом часть этих источников может агрегироваться в виртуальные электростанции. Понятие электростанции в том смысле, в каком мы сегодня себе привыкли ее представлять (некоторая площадка, на которой расположен некоторый комплекс оборудования), здесь меняется. Есть распределенная система генерации – это много мелких производителей и некоторые агрегаторы, которые управляют всей этой системой. Электростанция становится распределенной по достаточно большой территории. Появляются люди, которые одновременно потребляют и производят электроэнергию. Существенно меняется структура самого рынка электроэнергии. Появляются новые функции хранения электроэнергии, зарядные инфраструктуры, электромобили, которые нужно заряжать, системы хранения энергии, новые услуги. Из-за того, что растет доля возобновляемых источников энергии с переменной выработкой, в отличие от гидроэлектростанций, где можно хорошо регулировать выработку электроэнергии, здесь ее сложно регулировать, и растет доля системных услуг генерации, которые позволяют сохранять частоту, регулировать работу энергосистемы таким образом, чтобы надежность и все другие параметры соблюдались.

Таким образом, если на первых стадиях трансформации рынка электроэнергетики разделялись генерирующие компании, сбытовые компании и сетевые компании, то сегодня идет еще и другой водораздел: выделяются компании, которые вырабатывают электроэнергию с помощью возобновляемых источников. Меняется структура рынка, его функции. Сегодня не найдено идеальной модели нового рынка, идут поиски. Появляются периоды с отрицательной ценой за электроэнергию, потому что в этот период возобновляемые источники в локальных системах вырабатывают так много электричества, что оно никому не нужно, а хранить его негде, и сетевые системы недостаточно развиты, чтобы кому-то его передать.

Сергей Медведев: Получается, что здесь совершенно другие принципы. Если классическая энергетика была основана на иерархическом принципе, особенно нефтяная и газовая: централизованная добыча, распределение и так далее, то новая образована по принципу интернета, и это ведет к своего рода политическим изменениям.

Децентрализованная энергетика может больше развиваться в более демократической системе координат

Игорь Башмаков: Это очень серьезные изменения. Централизованная энергетика всегда является основой централизованного общества. Децентрализованная энергетика может больше развиваться в более демократической системе координат.

Сергей Медведев: Насколько изменяют этот баланс электромобили?

Владимир Клименко: История электромобилей пока еще покоится в колыбели, хотя и есть такие страны-пионеры, как Норвегия, где уже около 20% парка – это либо электромобили, либо гибриды.

Сергей Медведев: Это потому, что Норвегия вся зеленая и возобновляемая?

Владимир Клименко: Норвегия уже сто лет зеленая и возобновляемая, потому что 97% электроэнергии там вырабатывается на ГЭС. Норвегия чудовищно богатая страна, потому что там очень мощное природоохранное законодательство. Вообще, наличие политической воли, политических решений в этой области в современном мире имеет решающее значение.

В ближайшие 30 лет электромобили не спасут климат, не будут являться одним из пяти главнейших факторов, которые способны реально сократить эмиссию парниковых газов. Они где-то в десятке, но ближе к концу. Номер один – это возобновляемые источники. А в первой пятерке такие аспекты, как судьба лесов, например. В лесах планеты содержится больше углерода, чем во всех разведанных и извлекаемых источниках нефти и газа вместе взятых, то есть от того, какова динамика лесного и тем более почвенного резервуара углерода, зависит очень многое.

Сергей Медведев: Задача в том, чтобы сократить поставку углерода?

Игорь Башмаков: Это не леса, а сведение лесов поставляет.

Владимир Клименко: Сведение лесов поставляет более миллиарда тонн углерода в год. Леса являются не только источником, но и важнейшим стоком углерода, то есть в настоящее время нетто-поток между биосферой и атмосферой отрицательный. Биосфера является стоком углерода. Леса в тропической зоне вырубаются больше, чем высаживаются, но в умеренных и высоких широтах северного полушария уже много лет идет интенсивное лесовосстановление, где-то по воле человека, как в Китае и Индии, Канаде, Америке или Европе, а где-то как у нас, когда просто зарастают брошенные земли.

Биосфера, по сути, единственный шанс когда-то в будущем осуществить выведение избыточного и уже запасенного в атмосфере углерода. Сейчас в атмосфере 410 частей на миллион – это значит 850 миллиардов тонн углерода, и это практически в полтора раза больше, чем 250 лет назад. Из-за этого происходят многие несимпатичные нам вещи. Наша глобальная задача – лесоразведение и лесопользование, правильный менеджмент лесов наряду с расширением возобновляемых источников.

Игорь Башмаков: На первом месте, конечно, повышение энергоэффективности.

Сергей Медведев: Что еще мы можем вставить в этот топ-лист?

Владимир Клименко: Неэффективное использование еды. В мире выбрасывается огромное количество еды, для производства которой потребовалось энное количество энергии.

Игорь Башмаков: Сейчас интенсивно развивается новое направление, которое пытается выяснить возможности повышения эффективности материалов. Недавно в Европейском союзе было проведено исследование, которое показывает, что использование цемента при возведении строительных конструкций можно сократить почти в два раза.

Второй момент – это циркуляционная экономика. У нас есть некоторые материалы, например, сталь, при производстве которой 70-80% – это лом. Металлолом используется в некоторых странах, но не во всех. Эту долю можно по крайней мере троекратно повысить.

Сергей Медведев: Я делаю вывод, что речь идет не только о возобновляемых источниках энергии, но гораздо шире – о возобновляемой земле, о возобновляемой природе, об устойчивом развитии, к которому мы либо придем, либо человеческая цивилизация прекратит свое существование.