Впрочем, и на бытовом уровне системы power-to-gas могут быть востребованы. Еще в 2006 г. в США был реализован пилотный проект независимого от централизованного электроснабжения индивидуального жилого дома, в котором избытки летней солнечной электроэнергии преобразовывались в водород, закачиваемый в газгольдер и используемый в холодное время года для производства тепла и электроэнергии посредством топливного элемента[196]. В настоящее время активные исследования в области домашнего использования водородных систем хранения ведутся и в других странах.
Поскольку водород является довольно сложным с точки зрения хранения и применения веществом, рассматриваются иные способы преобразования солнечного электричества в жидкое топливо посредством химических реакций. Например, ученые Гарварда разрабатывают технологию, которая дополняет процесс электролиза путем использования бактерий, в результате чего получается более удобное для хранения жидкое топливо[197].
Изыскания в области усовершенствования систем хранения энергии идут рука об руку с развитием так называемых умных электрических сетей (smart grids), о которых подробнее будет рассказано в главе об энергетической системе будущего. Основной характеристикой smart grid является точная («умная») настройка процессов производства и потребления энергии для минимизации как сетевых потерь, так и объемов мощностей для хранения энергии. Другими словами, в идеале сама конфигурация сетей будет обеспечивать соответствие объемов генерации и потребления, что сократит потребность в промежуточных звеньях в виде емкостей для хранения энергии.
По мере развития умных сетей одним из важных элементов систем хранения энергии в течение ближайших 15–20 лет может стать электромобиль, точнее вся совокупность электромобилей. По статистике, средний автомобиль простаивает 95 % времени. Для зарядки электромобиля на современной станции требуется менее получаса. Все остальное, свободное от зарядки и передвижения время он может служить накопителем энергии для нужд локальной, городской и национальной электросети, накапливая и отдавая энергию. Концепция, называющаяся по-английски vehicle-to-grid (V2G), или «транспортное средство – сеть», уже активно тестируется в рамках пилотных проектов, осуществляемых в США, Дании и Германии.
Подведем итоги. Современный уровень развития систем накопления и хранения энергии не создает значимых препятствий для дальнейшего развития возобновляемой энергетики. Да, имеющиеся на рынке системы не идеальны. Тем не менее, даже без учета вероятного будущего технологического прогресса, уже сейчас допустимо функционирование энергетических систем с большей долей ВИЭ. Колоссальные финансовые вложения в разработку и совершенствование систем хранения энергии позволяют предположить повышение эффективности и доступности данных технологий в ближайшем будущем.
Экономика возобновляемой энергетики: «дороговизна» и субсидии
Сужденья черпают из забытых газет…
А. Грибоедов «Горе от ума»
В Российской Федерации широко распространено убеждение в чрезвычайной дороговизне возобновляемой энергетики и ее нежизнеспособности без массированной государственной поддержки. Например, В. Путин на Экономическом форуме в Петербурге в 2013 г. заявил: «Сегодня эффективность альтернативных видов энергии такова, что абсолютно не является конкурентоспособной по сравнению с ядерной энергетикой и с углеводородной. Она, прямо надо сказать, неконкурентоспособна. Она живет только потому, что ее субсидируют…»
Для человека естественно встречать новое с недоверием. Литература полна высказываний известных исторических персонажей, выражавших непонимание перспектив воздухоплавания, телефона, радио или компьютера. Такое непонимание часто маскируется изложением «рациональных» аргументов, призванных объяснить ненужность или несвоевременность тех или иных новшеств. В случае ВИЭ основным аргументом является высокая стоимость, «дороговизна» в сравнении с традиционной энергетикой.
Это заблуждение простительно, поскольку возобновляемая энергетика была дорогой в совсем недавнем прошлом, мы уже видели графики, демонстрирующие, сколь высоки были цены на солнечные модули еще несколько лет назад. При этом темпы изменений в возобновляемой энергетике таковы, что многие эксперты не успевают на них реагировать. Утверждения, справедливые еще пять лет назад, сегодня оказываются ложными.
Посудите сами, падение цены на фотоэлектрические панели более чем в 100 раз за последние 40 лет в сочетании со среднегодовыми темпами роста солнечной энергетики 49 % в последние десять лет – действительно сумасшедшая динамика. Еще вчера возобновляемая энергетика была дорогой игрушкой любителей экологии, а сегодня стала доступной для каждого.
«Лошади будут всегда, а автомобили всего лишь новинка, временная причуда», – говорили в начале прошлого века. Однако повышение производительности труда, усовершенствование индустриальной системы производства в сочетании с развитием и внедрением широкого спектра новых технологий привели к снижению себестоимости и цены, день ото дня повышая доступность «временной причуды» для потребителей. С 1909 по 1916 г. Генри Форд снизил цену на свою Ford Model Т с $950 до $360. Каждый год продажи удваивались. Если в 1908 г. было продано менее 6000 автомобилей, то в 1917 г. – уже 800 000. То же самое произошло и происходит на наших глазах с новыми технологиями в энергетике.
Разбираясь с вопросами стоимости возобновляемой энергетики, часто натыкаешься на весьма курьезные примеры. Так, немецкий Институт экономических исследований пишет, что Европейская комиссия регулярно недооценивала расходы на атомную энергетику и при этом столь же последовательно переоценивала затраты на энергию возобновляемую. «Это особенно касается фотоэлектрики, капитальные затраты в которой сегодня лежат ниже прогнозных значений, установленных Комиссией на 2050 г.»[198]
Итак, постараемся разобраться с «затратной частью». Простите за банальную истину: утверждения о «дороговизне» (или, напротив, дешевизне) чего-либо, в том числе ВИЭ, должны подкрепляться соответствующими расчетами и анализом. Когда мы произносим словосочетание «дорогая вещь», подразумевается сравнение с некими другими, «дешевыми» объектами. Так же и в случае энергетики. Необходимо сопоставление разных видов электрической генерации.
Академик и нобелевский лауреат Ж. Алферов выразился по поводу «затратной части» возобновляемой энергетики однозначно: если бы на развитие альтернативной энергетики было потрачено хотя бы 15 % из тех средств, что мы вложили в энергетику атомную, то АЭС нам сейчас вообще были бы не нужны[199]. Действительно, мы покажем это ниже, в традиционные способы генерации вкладывалось и вкладывается значительно больше ресурсов, чем в возобновляемую энергетику. Но в первую очередь посмотрим на цифры и показатели, которые расскажут нам о стоимостных параметрах возобновляемой энергетики в сравнении. Модели и методики расчетов, позволяющие сравнивать разные виды энергетики, широко представлены во множестве источников.
Капитальные затраты
Первое, что приходит на ум: сопоставить удельные инвестиции, т. е. капитальные вложения в электрическую генерацию на киловатт установленной мощности.
В мировом масштабе наблюдаются существенные различия в стоимости строительства энергетических объектов, обусловленные разницей в оплате труда, используемыми технологиями, разными требованиями к безопасности электростанций и т. п. Поэтому для сравнения целесообразно использовать широкие массивы данных из разных источников.
Обратим внимание на исследование немецкого института Fraunhofer ISE под названием «Стоимость производства электроэнергии»[200], опубликованное в ноябре 2013 г., содержащее следующие данные по инвестиционным затратам на новое строительство разных видов генерации (€/кВт):
Как мы видим, удельные инвестиции в ВИЭ не поражают своим размером и вполне сопоставимы с капитальными затратами на строительство традиционных генерирующих мощностей. Да, установленные в море (offshore) ветряные электростанции дороже по понятным причинам, но они и вырабатывают примерно в два раза больше энергии на единицу установленной мощности, чем береговые. Биогазовая генерация является особым случаем. Удельные капитальные затраты здесь (в немецком варианте) относительно высоки, но необходимо учитывать, что биоэнергетика в большинстве случаев работает в режиме когенерации, т. е. производит не только электроэнергию, но и тепло, а также целесообразность ее использования в качестве дополнения сельскохозяйственной деятельности – для решения не только энергетических, но и экологических задач.
