Алматы 09.06.2022 13022

Возобновляемые источники энергии – панацея?

В понедельник президент США Джо Байден сделал просто обескураживающее заявление, если учитывать мощь американской экономики. Президент США объявил режим чрезвычайной ситуации в виду нехватки «достаточных мощностей по выработке электроэнергии для удовлетворения ожидаемого потребительского спроса». В этой связи Байден анонсировал приостановку на два года пошлин на импортные солнечные панели из 4-х стран Юго-Восточной Азии, и введение закона о стимуляции производства американских солнечных панелей. Однако не во всех американских штатах достаточно солнечно для питания мощных солнечных электростанций, особенно в пасмурную погоду. Данная проблема высвечивает актуальный для современного мира вопрос: являются ли возобновляемые источники энергии (ВИЭ) панацеей для покрытия спроса на электроэнергию?


Байден сообщил, что причинами развивающегося энергодефицита стали рост цен на горючее из-за войны в Украине, и «экстремальные погодные условия», которые вызвали рекордный спрос на электроэнергию (э/э). Например, в феврале прошлого года в штате Техас из-за резкого похолодания большинство тамошних электростанций не выдержали нагрузок, и на довольно длительное время вышли из строя, оставив людей без света и тепла. Байден также указал, что в 2022-2023 годах на увеличение мощностей солнечных электростанций «будет приходиться более половины новых мощностей электроэнергетического сектора».

МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:

Турция – энергетический хаб Европы?

Горюче-сказочные материалы

«Зеленый» рост Казахстана

Сейчас уже понятно, что полный запрет электростанций с вредными выбросами – это жизненная необходимость. В прошлом году ученые окончательно выяснили, что глобальное потепление обусловлено вредной деятельностью человека. Как бы то ни было, но ВИЭ не являются полностью стабильными источниками энергии, что показал, к примеру, опыт Европы в прошлом году. Этот год для большей части Европы был безветренным и облачным, что резко снизило выработку электроэнергии на ветряных и солнечных электростанциях.

В итоге дефицит генерации на ВИЭ там покрывался угольной генерацией (в частности, в Великобритании такая генерация возросла до 61%). В третьем квартале 2021 года Германия нарастила угольную электрогенерацию до 31,9%, что на 5,5% больше, чем за 3-й квартал 2020 года. В общем смещение в сторону угольной генерации в странах Европы произошло из-за галопирующего роста цен на газ, облачной и безветренной погоды. Продолжительность солнечных дней в той же Германии в 2021 году была на 4% меньше, чем в среднем в 1991–2020 годы.

Во всем мире осенью 2021 года разразился энергетический кризис – из-за роста цен на газ, преждевременного вывода из эксплуатации большинства угольных и газовых электростанций, закрытия атомных электростанций без обеспечения резервных мощностей для ВИЭ. Опыт Европы и других стран подтвердил экспертный тезис, что ВИЭ пока дают электроэнергию только лишь на 20% времени в году. Тем самым для ВИЭ нужно 100% замещение тепловыми мощностями во время их простоя. Кроме того, если учитывать полный цикл ВИЭ, когда изготавливаются солнечная панель, ветрогенератор, то суммарные выбросы углекислого газа при этом довольно значительны.

Тем не менее, Международное энергетическое агентство (МЭА) считает, что к 2030 году 80% новых энергомощностей придутся на солнечные электростанции, учитывая улучшение их технологий. В МЭА полагают, что в целом к 2030 году доля солнечной и ветряной энергетики возрастет на 30%. В прошлом году на ВИЭ впервые получили 10% всего мирового рынка электроэнергии. Больше всего в 2021 году возрос объем солнечной энергетики - на 23%, ветряных - на 14%. В этом году ожидается рекордный (8%) прирост мощностей ВИЭ по всему миру (в прошлом году - 6%). По планам Еврокомиссии, к 2030 году половина э/э в ЕС будет производиться на ВИЭ. Сегодня инвестиции в ВИЭ стали одними из самых быстрорастущих в мире. Во многом это обусловлено политическими аспектами, ибо власти большинства развитых стран мира делают исключительную ставку на ВИЭ, порой в ущерб таким источникам энергии как атом.

Как известно, в начале этого года в Евросоюзе официально признали атом и газ, как экологически чистые источники энергии на переходный период до 2050 года. При этом, согласно правилам Еврокомиссии, АЭС могут строиться только при наличии безупречного плана по утилизации и хранению отработанного ядерного топлива. В Еврокомиссии добавили, что ветер, вода и солнце пока не могут бесперебойно обеспечивать потребности экономики и людей в э/э. В Европе нет единого мнения касательно использования энергии АЭС. Так, Великобритания и Франция заявили о необходимости строительства новых АЭС и модернизации действующих ядерных реакторов. В частности, в апреле т.г. британский премьер Б. Джонсон сообщил о планах по строительству 8 новых ядерных реакторов, призванных обеспечить независимость от импорта газа и угля. Великобритания надеется довести мощности своих АЭС до 15 ГВт к 2030 году, а до 30 ГВт - к 2050 году.

Великобритания, как и Франция, решила делать ставку на малые ядерные реакторы. Недавно Rolls-Royce Small Modular Reactors объявила, что компания создает малый реактор мощностью 470 МВт, который планируется начать возводить в Британии в середине 2024 года. Позицию Лондона и Парижа по АЭС с оговорками разделяет ряд европейских стран. Германия и Австрия, напротив, ориентированы на полный отказ от АЭС в пользу ВИЭ. Их поддерживают по этому вопросу Люксембург, Испания, Дания и Португалия. В этом году в Европе, слава богу, не было неблагоприятной для ВИЭ погоды. Но ведь нельзя полагаться на милость природы, не обеспечив достаточных маневренных (бесперебойно стабильных) энергомощностей, не правда ли? Впрочем, в Германии некоторые политики говорят, что нет необходимости к концу текущего года закрывать последние 3 работающие АЭС, переключившись с российского ядерного топлива на обогащенный уран другой страны.

Дело в том, что в Германии, как и во многих других западных странах, призывы к отключению всех АЭС во многом продиктованы стремлением отказаться от российского урана. Сегодня Россия является одним из лидеров на рынке ядерного топлива. Не случайно Джо Байден два дня назад призвал Конгресс поддержать план по приобретению обогащенного урана на сумму 4,3 миллиарда долларов у американских производителей, чтобы снизить зависимость от России. К слову, сейчас многие мировые политики выступают в пользу того, чтобы э/э, вырабатываемая на ядерных реакторах, была признана экологически чистой. Сегодня АЭС в мире занимают второе место по объему генерации низкоуглеродной энергии. На этом фоне у Казахстана появляется шанс стать одним из поставщиков обогащенного урана для Запада, запустив соответствующие мощности. Но всего этого лучше добиться при параллельном запуске проекта по строительству в нашей стране АЭС.

Тем более что наша энергосистема нуждается в обновлении, ведь сегодня одна из причин развивающегося дефицита электроэнергии – это высокая изношенность наших электрических сетей (в целом около 60% по стране). Уже сейчас следует увеличивать энергомощности, чтобы компенсировать изношенность энергосистемы. Многие казахстанцы являются свидетелями веерных отключений в Казахстане, причинами которых выступают сверхпотребление и аварии на электростанциях. Словом, ряд электростанций в силу изношенности их оборудования уже не выдерживают больших нагрузок. В настоящий момент изношенность энергоблоков наших электростанций превышает 53%. Решение проблемы развивающегося энергодефицита возможно только посредством повышения стабильных мощностей электрогенерации, таких как АЭС.

Вокруг возведения в Казахстане много разных фобий, в большинстве своем обусловленных негативным прошлым. Среди всего прочего указывается, что для запуска АЭС необходим высокий уровень подготовки наших кадров, отсутствие коррупционных схем вокруг этого проекта. Но, как это не парадоксально звучит для некоторых, АЭС – это экологически чистая энергетика в условиях соблюдения всех режимов безопасности. Тот же М. Джакишев высказался в пользу постройки в Казахстане АЭС, готовности нашей страны осилить данный проект. А его сложно обвинить в циничном отношении к интересам общества. Но необходимо выбирать надёжные и эффективные модели ядерных реакторов. Представляется, что вслед за рядом стран мира мы могли бы сделать ставку на маломодульные ядерные реакторы.

Благо мощности таких АЭС легче будет резервировать в Казахстане маневренными электростанциями во время их остановки на загрузку топлива. Между прочим, перезагрузка малых модульных реакторов производится один раз в 3-7 лет (на больших АЭС каждые 1-2 года). В этом плане представляют интерес американские ядерные мини-реакторы NuScale Power (мощностью до 77 МВт). Эти малые модульные легководные реакторы также создают 250 МВт тепла для централизованного теплоснабжения, опресняют воду. Один ядерный мини-реактор NuScale Power 77 МВТ может вырабатывать из воды почти 50 тонн экологически чистого водородного топлива в день. Эти мини-реакторы можно объединять в массивы – для обеспечения необходимой пиковой мощности. И самое главное - мини-реакторы NuScale Power на порядок дешевле и безопаснее всех сегодняшних больших АЭС.

Ядерная энергетика может обеспечить качественное развитие нашей экономики и науки. Ведь энергия ядра используется в ядерной медицине, в сельском хозяйстве и т.д. Ядерная энергетика относится к хайтеку, высоким технологиям, посредством которых могут параллельно развиваться новейшие технологии в области создания бытовых приборов, автомашин. Сейчас человечество находится на пороге эры магнетизма на базе сверхпроводимости при комнатной температуре, которая сменит эру электричества. И, вот, в эре магнетизма большую роль будут играть специалисты по квантовой, ядерной физике. Тогда ВИЭ и термоядерные реакторы станут надежными стабильными источниками энергии для населения…

Фото из открытых источников



Талгат Мамырайымов