Где и как человечество будет производить электроэнергию?

К 2050 году некоторые страны полностью перейдут на возобновляемые источники энергии. Многие из них уже сегодня отказываются от углеводородов. При этом часть стран — и Россия в их числе — не торопятся менять свой энергетический ландшафт. Татьяна Ланьшина, эксперт в области экономики возобновляемых источников энергии, рассказала, в чем преимущества возобновляемой энергетики, сколько она стоит в России и за рубежом и как через 50 лет изменится энергопотребление.

«Альтернативная» или «традиционная»: какими бывают типы энергетики

Стоит сразу договориться о терминах. Вместо «альтернативной энергетики» лучше говорить «возобновляемая», потому что на самом деле альтернативы у нас никакой нет. Так что существует энергетика возобновляемая и энергетика невозобновляемая (традиционная).

К невозобновляемым источникам энергии принято относить уголь, природный газ, нефть, атомную энергию. На них приходится более 80% всего конечного потребления энергии в мире.

К возобновляемой энергетике относят гидроэнергетику, биоэнергетику, солнечную и ветряную энергетику. Существуют еще и другие, менее используемые виды возобновляемой энергетики: геотермальная, энергия волн и приливов и так далее. В мировом масштабе их доля невелика.

Гидроэнергетику нередко выделяют в отдельную группу, потому что строительство и эксплуатация ГЭС наносят серьезный ущерб окружающей среде. Вообще гидроэлектростанции принято подразделять на большие и малые; в разных странах это деление осуществляется по-разному. В России классификация выглядит следующим образом: если мощность ГЭС меньше 25 мегаватт, то ее относят к малым ГЭС, если больше 25 мегаватт — к большим. Малые ГЭС относительно безвредны для окружающей среды. Ситуация с большими ГЭС намного сложнее и хуже. Во-первых, для их строительства требуются серьезные изменения в ландшафте. Часто для строительства ГЭС затапливают города и поселки, а это само по себе влечет за собой загрязнение окружающей среды. Во-вторых, в затопленных местах меняется экосистема. В-третьих, водохранилища гидроэлектростанций выделяют метан — газ, парниковый эффект которого в 25 раз больше, чем парниковый эффект углекислого газа. В-четвертых, большие ГЭС — это препятствия для движения и размножения рыб.

Кроме того, экономика и сроки строительства и эксплуатации больших ГЭС очень сильно отличаются от условий функционирования других электростанций возобновляемых источников энергии.

Помимо этого, отдельную группу возобновляемых источников энергии представляет собой так называемая традиционная биомасса — дрова и хворост. Их использование часто оказывает негативный эффект на здоровье населения и на состояние окружающей среды. Во многих развивающихся странах до сих пор принято «топить по-черному», то есть фактически разводить «костер» дома и готовить на нем еду, что увеличивает число онкологических заболеваний. Так что и дрова, и хворост — это возобновляемые, но несовременные источники энергии, традиционная биомасса.

Как развивалась возобновляемая энергетика

Солнечная и ветровая энергетика в наши дни дают 7,9% всей мировой электроэнергии.

Первая установка для производства электроэнергии за счет энергии ветра была построена еще в конце XIX века. Однако ветроэнергетика стала находить более или менее активное применение уже ближе к середине ХХ века в зонах децентрализованного энергоснабжения, в том числе в Советском Союзе. Использование солнечных фотоэлементов для выработки электроэнергии началось лишь в 1950-е годы. Но поначалу солнечные панели были очень неэффективными и дорогими, и их применяли только в космической промышленности.

Новый виток развития ждал возобновляемую энергетику после нефтяного кризиса 1973 года, когда цены на нефть резко выросли вследствие введения ограничения поставок нефти арабскими странами-экспортерами союзникам Израиля в конфликте с Сирией и Египтом. Тогда страны Европы и США стали масштабно вкладывать средства в развитие возобновляемой энергетики — как в научные исследования и опытно-конструкторские разработки, так и в стимулирование спроса. Начиная с 2000-х годов, когда эффективность технологий возобновляемой энергетики значительно возросла, а их стоимость снизилась, к этому процессу стали активно подключаться страны с развивающимися рынками. Этому также способствовал усугубляющийся экологический кризис в развивающемся мире, обусловленный бурным развитием промышленности.

Сегодня лидер по установленным мощностям и инвестициям в возобновляемую энергетику — Китай. Это связано с очень тревожной экологической ситуацией в стране. Основным источником электроэнергии в Китае является уголь. Из-за его сжигания образуется смог, на улицах крупных городов становится невозможно дышать. Последние десять лет правительство страны пытается изменить эту ситуацию и делает ставку на возобновляемые источники энергии. Их доля в производстве электроэнергии в стране без учета гидроэнергетики составляет около 10%. Следом за Китаем идет Индия.

Сколько стоит киловатт-час возобновляемой энергии

Стоимость производства киловатт-часа электроэнергии складывается из многих факторов: нужно учитывать капитальные и операционные издержки, стоимость капитала, стоимость топлива, коэффициент использования установленной мощности (КИУМ). В разных странах стоимость производства энергии за счет возобновляемых источников варьируется. В России, например, эта отрасль только начинает развиваться, поэтому и стоимость нашего киловатт-часа выше, чем в мире.

Если солнечные электростанции установлены на крышах в частных домах, то в среднем по миру они работают 13–19% календарного времени, а если на солнечных электростанциях, то 21–32%. Это связано с тем, что при установке солнечных панелей в частном секторе, как правило, нет возможности выбрать оптимальное расположение солнечных панелей, поскольку такой выбор ограничен конструкцией крыши; кроме того, иногда рядом с домом есть источники тени: другие здания или деревья. На промышленных солнечных электростанциях ситуация иная: при установке панелей есть возможность и выбрать место, и рассчитать оптимальный угол наклона. Кроме того, на электростанциях действует эффект масштаба: чем больше единиц продукции вы производите, тем дешевле вам обходится производство каждой единицы. Поэтому в среднем в мире стоимость производства одного киловатт-часа электроэнергии в частном секторе составляет 10–15 рублей, а на солнечной электростанции — всего 2,5–3 рубля. Стоимость производства одного киловатт-часа электроэнергии на ветропарке в среднем в мире сейчас составляет 2–4 рубля, и ветер считается самым дешевым источником энергии.

Возобновляемая энергетика в России

В России ситуация пока складывается не в пользу перехода на возобновляемые источники энергии.

На территории нашей страны несколько лет функционирует программа господдержки, благодаря которой на оптовом рынке электроэнергии и мощности уже функционируют несколько десятков очередей солнечных электростанций и ветропарки в Ульяновской, Калининградской и Ростовской областях, а также в Республике Адыгея. Но стоимость электроэнергии, которая была произведена на этих объектах, очень высока — по оценкам «Совета рынка» (регулятор рынка электроэнергии) в рамках программы поддержки возобновляемой энергетики производство киловатт-часа солнечной энергии обходится более чем в 20 рублей, ветряной энергии — более чем в 10 рублей.

Для сравнения: одноставочный тариф на электроэнергию для населения в Москве сейчас составляет 4,65–5,47 рубля. Но в тарифе, помимо стоимости производства электроэнергии, также учитывается стоимость услуг по ее передаче, сбытовая надбавка и инфраструктурные платежи. При этом, правда, имеет место и перекрестное субсидирование, которое делает тарифы для населения ниже, чем для остальных категорий конечных потребителей.

Впрочем, высокие затраты на возобновляемую электроэнергию «от государства» не означают, что наша страна не сможет осуществить переход с углеводородов на возобновляемые источники. Все будет зависеть от скорости глобального энергетического перехода. Но пока около 50% доходов в бюджете нашей страны дает нефтегазовая промышленность, государство будет воспринимать новые технологии скорее как угрозу, чем благо. Так что пока развитие возобновляемой энергетики в России — это скорее перестраховка на будущее, а не намерение продвигать современные технологии и не попытка найти свою нишу на новых, перспективных рынках.

Формально в нашей стране существовала цель увеличить долю электроэнергии из возобновляемых источников к 2020 году до 4,5% (без учета больших гидроэлектростанций). Но мы этот показатель уже не выполнили. Согласно всем имеющимся оценкам, доля возобновляемой энергетики в производстве электроэнергии в России без учета больших гидроэлектростанций в настоящий момент не превышает 1%. Такие скромные результаты в первую очередь связаны с отсутствием политической воли к переменам в энергетическом секторе. В рамках частных инициатив изменить положение вещей кардинальным образом пока невозможно: электроэнергетика представляет собой очень сложную и зарегулированную отрасль.

На юге России люди устанавливают солнечные панели на крышах своих домов. Собственной генерацией на возобновляемых источниках энергии обзаводятся и некоторые производства, когда, например, киловатт-час из сети стоит 8–9 рублей, а от собственный солнечных панелей — 5–6 рублей. Домохозяйства, переходящие на возобновляемые источники энергии, как правило, вынуждены становиться автономными с точки зрения снабжения электроэнергией. То есть они обычно приобретают солнечно-ветровой комплекс, накопители энергии и отключаются от сети (или не подключаются к ней). В любом случае полная автономия не очень удобна: в какой-то момент собственной электроэнергии все же может не хватить. Но в конце 2019 года в России был принят закон о микрогенерации, который позволит подключать собственные генерирующие установки мощностью не более 15 кВт к сети.

Будущее возобновляемой энергетики

Глобальная популярность возобновляемой энергетики будет только расти. В 2019 году доля возобновляемых источников энергии в производстве всей электроэнергии в Германии составила 46%. К 2050 году некоторые страны Европы и отдельные штаты США (включая Калифорнию, в которой проживает около 40 млн человек) полностью перейдут на возобновляемую энергетику. Их примеру последуют и другие страны и регионы мира.

Человечество будет использовать углеводороды еще долгое время, но доля возобновляемой энергетики будет неуклонно расти. Время окончания нефтегазовой эры прогнозировать трудно: могут быть обнаружены ранее неизвестные месторождения, усовершенствованы технологии добычи, цены на углеводороды могут упасть (что мы, например, наблюдаем сейчас). Но все эти события, которые могут продлить срок использования ископаемого топлива, станут лишь временными остановками на пути к эре возобновляемой энергетики.