Способны ли приливные ПЭС перевернуть энергетику?
Президент России Владимир Путин поручил Правительству РФ рассмотреть целесообразность создания центров по производству водорода и аммиака на базе приливных электростанций (ПЭС). Одним из первых и самых крупных проектов в этой сфере может стать Пенжинская ПЭС на Камчатке. Каковы перспективы реализации столь масштабного проекта и как изменят энергетику малые ПЭС?
Оптимисты говорят о проекте Пенжинской ПЭС как об энергетическом чуде, гиганте в Охотском море, который станет драйвером дальневосточной экономики. Скептики называют его утопичным и дорогим.
Проект анонсирован в 1972 году Институтом Гидропроект и Московским НИИ энергетических сооружений. Советские энергетики предлагали взять на вооружение зарубежный опыт. Во Франции впервые была запущена в работу приливная электростанция, преобразующая в электричество кинетическую энергию вращения Земли. Работает электростанция так: в море устанавливается дамба, в нее монтируются гидроагрегаты из турбин и генератора. Во время прилива или отлива поток воды вращает гидротурбину, вырабатывая ток.
Выбор локации для самой мощной ПЭС в России обусловлен минимальным расстоянием между побережьем Магадана и Чукотки — 130 км, а также высотой прилива — рекордные 13 м. Это позволяет использовать энергию воды с максимальной отдачей. Благодаря уникальному расположению Пенжинской губе требуется всего лишь 24 часа, чтобы переместить 500 куб. км воды. Самая полноводная в мире река Амазонка осилит такую нагрузку только за 25 дней. Планировалось, что станция будет производить до 240 млрд кВт*ч /год.
Принцип работы ПЭС на Пенжинской губе основан на принципиально новом инженерном решении — проходе больших объемов воды в напорном потоке поперечно-струйной (ортогональной) турбины ПЭС в период приливов и отливов. Благодаря отказу от осевой турбины КПД удалось повысить до 60-70%.
Реализация проекта еще во времена СССР оценивалась в 60-200 млрд долларов в зависимости от створа — Северного или Южного. Первый, «дешевый», предполагал, что длина створа будет равна 32 км, глубина — до 26 м, а мощность такой станции составит 21 ГВт. Второй проект подразумевал, что габариты составят 72 и 67 м соответственно, мощность — 87,4 ГВт. Однако в те годы финансирования на реализацию проекта не нашли, а потенциальные покупатели — Япония, Китай и Корея — не поддержали планы СССР по строительству приливного энергогиганта. Концепция самой мощной приливной станции оказалась под сукном.
Реанимация проекта
В июле 2021 года СМИ сообщили о ренессансе советского мегапроекта. ООО «Н2 Чистая энергетика» подписала соглашение с Корпорацией развития Камчатского края о разработке проекта Пенжинской ПЭС мощностью 100 гигаватт, сопоставимую с 40% общей установленной мощности электростанций ЕЭС России и 25 современных АЭС. Для сравнения: крупнейшая в России ГЭС — Саяно-Шушенская — вырабатывает 4,6 ГВ*ч.
Разработчики нового проекта учли минусы советского прототипа, поэтому основной целью будущей ПЭС на Пенжинской губе станет не экспорт электричества азиатским соседям, а производство чистого, «зеленого» водорода методом электролиза морской воды с использованием электричества, вырабатываемого ПЭС.
Подобные планы отвечают утвержденной правительством в августе 2021 года концепции развития водородной энергетики, согласно которой Россия к 2050 году должна стать одним из крупнейших поставщиков водорода на внешние рынки с объемом экспорта до 50 млн тонн водорода в год. Ответственность за разработку и финансирование проекта, а также за привлечение возможных партнеров для реализации взяла на себя компания «Н2 Чистая энергетика».
Корпорация развития Камчатского края будет отвечать за поддержку проекта, содействие в выделении необходимых земельных участков, водных акваторий, проведение экспертиз.
Перспективы приливных станций
ПЭС не используют углеводородный ресурс, не создают разрушительных последствий для прилегающих районов в случае аварии или природной катастрофы в сравнении с традиционными источниками — ТЭС, АЭС, ГЭС. Они независимы от погоды, как источники зеленой генерации. ПЭС наносит минимальный урон окружающей среде. Однако несмотря на массу плюсов, приливные источники генерации за полвека так и не получили широкого распространения.
«Приливные электростанции имеют право на существование, но это — небольшая ниша и сегодня, и завтра. Для их размещения нужны подходящие природные условия. Капительные затраты очень высоки. В настоящее время в мире реализованы лишь единичные проекты приливных станций, поэтому трудно судить об экономике сектора и потенциале снижения стоимости единицы вырабатываемой электроэнергии. В настоящее время, насколько позволяют судить данные проектов и научные исследования, эта стоимость высока, в несколько раз выше, чем у солнечной и ветровой генерации», — поделился экспертным мнением с «Моей энергией» Директор информационно-аналитического центра «Новая энергетика» (RenEn.ru) Владимир Сидорович.
Реализация столь большого проекта, как Пенжинская ПЭС, также выглядит маловероятной, полагает эксперт.
«Ее строительство потребует, по последним оценкам, порядка 300 млрд долларов инвестиций. Мобилизовать такие ресурсы вряд ли получится. Риски, связанные со сбытом электроэнергии и водорода в заявляемых объемах, чрезвычайно высоки. Большие вопросы вызывает и стоимость электроэнергии», — полагает Владимир Сидорович.
С ним согласен эксперт Фонда национальной энергетической безопасности и Финансового университета при Правительстве РФ Станислав Митрахович. По его мнению, в отличие от малых ПЭС мощностью до 200 МВт*ч, которые работают в разных уголках мира, проект Пенжинской ПЭС и другие мегапроекты такого рода настолько колоссальны по своему масштабу, что их можно сопоставить с проектами по термоядерного синтеза, от которого человечество очень далеко.
Потенциальная мощность Пенжинской ПЭС почти в 4 раза превосходит мощность крупнейшей китайской ГЭС «Три ущелья», которая выдает в сеть 22,5 ГВт*ч.
«Это астрономические цифры, поэтому сомневаюсь в реализации столь масштабных начинаний. На сегодня не существует линий электропередач, которые позволили бы передавать без больших потерь электроэнергию на большие расстояния. И в ближайшие десятки лет, пока не случится технологического скачка, вряд ли это станет возможным. Я больше верю в перспективы малых приливных электростанций, которые могут быть источником для электролиза воды с целью получения «зеленого» водорода. Полагаю, что грядет водородная революция в энергетике, но какими темпами она грядет — это вопрос. Водород, получаемый путем электролиза, — дорогой способ. Илон Маск, например, считает, что он и вовсе энергетически неэффективен», — считает Станислав Митрахович.
По его мнению, многие страны приняли водородные программы, и упор делается в том числе на «зеленый», экологически чистый водород. «Вместе с тем рынок водорода пока не сформирован, обкатанных и надежных технологий его транспортировки нет. Более реальным мне представляется проект Росатома по производству желтого водорода от Кольской АЭС», — резюмирует Станислав Митрахович.
Действительно, ПЭС сегодня вызывают немало споров прежде всего с точки зрения экономической эффективности. Будет ли у этих источников генерации будущее, останется ли Пенженская ПЭС мифом или станет драйвером развития целых регионов — покажет время.