Убивая естественные монополии: есть ли перспективы у малой генерации?
Не так давно электричество и тепло поступало к розеткам и батареям жилых домов только от электростанций, пока малая энергетика не начала ломать этот тренд. У такой генерации большие перспективы, уверены эксперты. Почему она может стать революцией для энергетики и ЖКХ, навсегда изменить привычный уклад жизни и насколько подходит для России — в материале «Моей энергии».
Под малой распределенной энергетикой подразумевается производство энергии при помощи компактных автономных и в основном экологичных источников мощностью до 25 МВт (и это, как правило, автономные электростанции, работающие на газе и расположенные рядом с потребителем). Микрогенерация — объекты, производящие не более 15 кВт мощности, выдаваемой в сеть одномоментно. Это могут быть дизельные электростанции, солнечные и ветроустановки. Малая генерация рассчитана на локальные территории. Микроэнергетика — это то, что может производиться даже силами частных домохозяйств, а владелец источника энергии выступает как в роли потребителя, так и в роли поставщика энергии, продавая ее излишки через общую сеть.
Плюсов у обоих отраслей множество: больший КПД по сравнению с традиционными генераторами энергии, экологичность, компактность, надежность, доступность и экономичность. Уже сейчас произведенная микроэнергетикой энергия может конкурировать с самой дешевой, полученной на ГЭС или АЭС, и есть вероятность, что этот разрыв продолжит расти. Кроме того, микроэнергетика позволяет пользователю почувствовать себя независимым от работы и сбоев на централизованных электрических и тепловых сетях. Наконец, поскольку нет необходимости передачи энергии на большие расстояния, она куда эффективнее решает вопрос с энергопотерями, чем традиционная «большая» энергетика.
Среди альтернативных источников энергии особенно активно развивается ветроэнергетика. Ее собственный прирост составляет 24% в год. Сейчас это наиболее быстро растущий сектор энергетической промышленности в мире. По данным британской научно-исследовательской компании Rethink Energy, к 2030 году на ее долю будет приходиться две трети мировой генерации электроэнергии, и привычные для Европы пейзажи с ветрогенераторами станут технологическими достопримечательностями почти в каждом уголке мира.
Восходящая энергетика солнца
Мировые энергетические концерны и некоторые страны уже начали перестраиваться на новую модель. Не отстает от зеленых трендов и Китай. Поднебесная инвестирует миллиарды долларов в строительство новых заводов по производству поликремния — материала, необходимого для изготовления фотоэлементов для солнечных панелей. После расширения мощностей по производству поликремния предложение солнечных панелей на рынке заметно вырастет, что, по словам экспертов, повлечет за собой снижение цен и станет стимулом для продвижения возобновляемых источников.
В Южной Калифорнии тестируют локальные «микросети» постоянного тока, работающие с высокой эффективностью. В одном из жилых комплексов Гамбурга на солнечной энергии работают в том числе лифты. Любопытно, что лишняя энергия солнца расходуется на зарядку батарей в подвале дома. Таким образом, накопленной энергии хватает на 400 перемещений на лифте, в том числе ночью и при отсутствии электричества. Интересно, что даже развивающиеся страны переняли «солнечный» тренд — более того, для них он стал каналом для привлечения инвестиций и роста экономики. В Кении тысячи домов получают энергию от солнечных батарей — так при помощи зарубежных инвесторов решается проблема нестабильности энергосистемы. В Индии солнечная энергия стала конкурировать по цене с той, что производится путем сжигания угля.
Микрогенераторы для микроэнергетики
Развитию малой генерации, помимо капризов погоды и других факторов, пока препятствует отсутствие технологий накопления энергии на перспективу. Однако мир не стоит на месте, и с каждым днем ученые делают новые шаги к эффективному хранению и распределению электричества. Например, активно разрабатываются новые схемы релейной защиты и управления сетями, которые позволят включать «микрогенераторы» в основную сеть. Разработаны устройства под названием FACTS (Flexible AC Transmission System — гибкие системы передачи переменного тока), которые транспортируют нужное количество электричества в нужное место и делают это оперативно. В будущем это позволит избежать колебания рыночных цен на электроэнергию за счет сглаживания спроса. Их минус — высокая стоимость. Но есть вероятность, что новые полупроводниковые технологии на основе карбида кремния, нитрида галлия и алмазных пленок позволят снизить их цену.
Водородное тепло
Если солнечные батареи и ветроэнергетика пока остаются самыми популярными направлениями малой генерации, то в теплоснабжении будущее — за водородными элементами. Суть технологии в том, что на специальных мембранах электрон отделяется от ядра атома водорода, в результате чего получается электрический ток, а в отходах — вода и тепло. Пять таких водородных элементов мощностью по 200 киловатт работают на Аляске, освещая и обогревая здание почты в городе Анкоредже. Мировые технологические лидеры уже вовсю инвестируют в производство топливных водородных элементов. Так, Panasonic планирует наладить массовый выпуск бытовых когерационных установок на водороде, переоборудовав под эти цели завод в Японии.
К перспективным объектам микроэнергетики можно отнести тепловые насосы, энергетические системы на базе мини- и микрогидрогенераторов электрической энергии, вплоть до генерирующих электричество окон, энергии от которых будет достаточно для подзарядки смартфона.
Отдельную нишу занимают устройства генерации энергии, работающие на традиционных видах топлива. Это газогенераторы и моторгенераторы. На базе последних научились создавать так называемые тригенераторные установки, вырабатывающие одновременно электричество, тепло и холод. Если на больших ТЭС побочный продукт — тепло — попросту рассеивается в атмосфере, то в локальных генераторах тепло расходуется для обогрева жилищ и нагрева воды. Технология распространена в Европе, Австралии, Азии и США. В Массачусетском технологическом институте 21-киловаттный газовый когенератор обеспечивает весь университетский кампус электричеством и теплом.
А что в России?
В нашей стране рынок малой энергетики и микрогенерации пока не так развит, но экономически такой подход привлекателен прежде всего в труднодоступных регионах. Там, где перспективы строительства крупных объектов и национальной энергосети омрачает отсутствие инвестиций и длительные сроки реализации проектов. На фоне того, что в Сибири, на Дальнем Востоке и Крайнем Севере актуальной остается проблема энергодефицита, и только 30% территории страны покрыто едиными энергетическими сетями, малые мощности могут быть очень востребованы. В 2021 году в России отрасль малой распределенной энергетики демонстрировала стабильный рост. По данным Ассоциации малой генерации, спрос бизнеса на объекты малой собственной генерации в период с 2020 по 2021 годы вырос в 2 раза. При этом среднегодовой рост выработки автономных электростанций промышленных предприятий на фоне стагнации потребления в ЕЭС составил 2,8%.
«Стремительное развитие отрасли распределенной генерации в последние два года можно объяснить наложением экономического кризиса на рост сетевых тарифов и запросом бизнеса на экономию (снижение затрат на энергоресурсы). Как мы знаем, оптовая цена электроэнергии в Европейской части России превысила затраты на ее производство на собственных энергоисточниках, и данная тенденция сохранится в ближайшее время. Большая энергетика сегодня — это постоянный рост тарифов, отсутствие гибкости в тарифообразовании, изношенная инфраструктура и, как следствие, повышенный риск локальных аварий на сетях. Малая распределенная генерация позволяет удерживать низкие тарифы (от 1,5 до 3 рубля за киловатт-час), это высокое качество электроэнергии и надежность работы собственной мини-ТЭС», — рассказал порталу «Моя энергия» президент Ассоциации малой энергетики, директор Группы компаний «МКС» Максим Загорнов.
По его словам, рынок малой распределенной энергетики развивается самостоятельно и считается высокорентабельным (например, автономные мини-ТЭС окупаются за 3-4 года), а то время как солнечная и ветрогенерация без финансового стимулирования со стороны государства развиваться не может.
«На наш взгляд, сегодня в России все же нет серьезных экономических стимулов для массового развития этого сегмента рынка. Все-таки в России политика государства зиждется на стремлении использовать в первую очередь то, чем богата страна — нефть и газ. Да и стоимость электроэнергии в этом случае будет значительно ниже, чем в альтернативной энергетике, если не брать в расчет удаленные или автономные объекты. До сих пор приходится рядом с ветровой электростанцией ставить тепловую — либо дизельную, либо газовую. Потому что альтернативная энергетика, по крайней мере, в нашем непростом климате, — прерывистая из-за того, что полностью зависит от солнечного света и силы ветра. Поэтому, думаю, в ближайшие 30 лет энергетика с точки зрения экономической эффективности останется углеводородной, газовой. Стоимость природного газа невысока, разведано и разрабатывается большое число месторождений, и даже пока еще до шельфовых месторождений не дошла очередь в полной мере, а есть еще гидратированный газ на дне океана. А в перспективе, возможно, появятся и новые виды топлива», — считает Максим Загорнов.
Гибрид для Дальнего Востока
Потенциалом в области малой генерации обладает Дальний Восток. Регион уже в ближайшее время может стать ключевой площадкой для реализации новаторских энергетических проектов. Это могут быть гибридные автономные энергокомплексы, на которых использование местных видов топлива, в частности, сжиженного природного газа, удастся эффективно совместить с ВИЭ и системами хранения энергии, которые позволят сглаживать суточные пики потребления электроэнергии потребителями.
«Опыт компании „Хевел“ показывает, что автономные гибридные энергокомплексы в изолированных районах уже не являются пилотными проектами, это хорошие бизнес-кейсы, хотя и с высокой степенью риска», — добавил эксперт.
Кто подвинет монополию?
Для масштабного перехода есть свои трудности. Энергетический кризис в Европе показал, к чему может привести стремительный отказ от традиционных источников: к неотрегулированной системе стандартов и протекционизму в отношении производителей и поставщиков энергии, к невыгодным нормам амортизации по тепловыделяющим элементам и т.д.
В то же время с распространением микроисточников энергии мир перестанет зависеть от капризов инфраструктуры и технологических сбоев. Поэтому бурное развитие малой генерации и микроэнергетики фактически означает, что представляющая собой систему энергостанций, линий электропередач и теплотрасс естественная монополия в скором будущем перестанет быть таковой.
Так как в России долгое время главное внимание уделялось централизованному энергоснабжению, вероятность того, что в больших городах получится отказаться от центрального отопления в обозримом будущем — почти равна нулю. Так или иначе, по мнению экспертов, децентрализованная энергетика становится одним из драйверов экономики XXI века, и с этим приходится считаться. Более того, энергетические корпорации будут вынуждены конкурировать с более компактными и «чистыми» источниками энергии.