О перспективах солнечной энергетики
Наш мир развивается очень быстро, и мы с осторожностью относимся к попыткам заглянуть в будущее хотя бы на 30 лет. Нам это кажется рискованной футурологией, недостойной ученого. При этом большинство из нас помнит, что было 30 лет тому назад.
Можно выделить некоторые закономерности, основываясь лишь на собственном опыте. Что будет, например, через 30 лет в энергетике, если исходить из сегодняшних реалий?
Человечество, несмотря на кризисы, упорно тратит деньги на развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Мировые инвестиции в ВИЭ достигли $260 млрд. в 2011 г., что почти в пять раз больше $53,6 млрд. в 2004 г. Результат – из 55 ГВт новых мощностей, которые были введены в ЕС в 2010 г., 22,7 ГВт приходятся на ВИЭ. По данным Европейской ассоциации фотовольтаической индустрии (EPIA), в 2011 г. в мире было подключено 27,7 ГВт новых солнечных станций. Суммарная установленная мощность всех станций в мире достигла 67,4 ГВт.
Германия намерена вложить $1,848 трлн. до 2030 г. в развитие ВИЭ, сообщает Всемирная ядерная ассоциация (WNA). Германия запланировала осуществить «энергетическую революцию», в результате которой в центре новой системы электроэнергетики окажутся технологии ВИЭ. К 2020 г., за два года до закрытия своих АЭС, Германия хочет сократить выбросы парниковых газов на 40%, удвоить число ВИЭ, чтобы вырабатывать 35% электричества в стране, и сократить основное потребление электроэнергии на 20%.
Правительство Бельгии заявило в 2011 г., что к 2025 г. страна откажется от ядерной энергетики. Япония, после аварии на АЭС «Фукусима», установила целью достижение 28 ГВт совокупных солнечных мощностей к 2020 г. Парламент Японии в 2011 г. принял закон, обязывающий энергетические компании закупать электричество у «зеленых» производителей в течение 20 лет. Китай провозгласил целью достижение 10 ГВт солнечных инсталлированных мощностей к 2015 г. и 40-50 ГВт к 2020 г.
Если сегодня конечная стоимость «под ключ» 1 Вт крупной солнечной станции составляет 2,5-2,8 €/Вт, то в 2020 г. она составит 0,9-1,5 €/Вт, а в 2030 г. – около 0,7 €/Вт. Сейчас стоимость выработанной электроэнергии составляет 0,29-0,15 €/кВт•ч, к 2020 г. – составит 0,07-0,17 €/кВт•ч, а к 2030 – 0,04 €/кВт•ч.
2011-й принес революционные изменения в стоимости солнечной энергетики. Установившиеся цены на 1 Вт в модуле в диапазоне $1,00-1,10
означают резкое снижение цен по сравнению с уровнем в $1,80 в первом квартале 2011 г. А это значит, что реальная динамика снижения стоимости солнечной энергии превзойдет приведенные прогнозы. Равенство стоимости «солнечного» киловатта и «традиционного» в некоторых районах мира будет достигнуто уже в текущем году.
В целом же, разными сценариями предполагается, что к 2020 г. в мире будет установлено 350-600 ГВт «солнечных» мощностей, которые будут вырабатывать 100-400 кВт•час электроэнергии, а к 2030 г. – 1080-1800 ГВт, которые будут вырабатывать 200-1400 кВт•час электроэнергии. Важно понять, что все эти прогнозы базируются на вещах, которые сегодня реально существуют. Это освоенные промышленностью солнечные элементы на базе кремния, CdTe, CIGS, GaAs/Ge, существующие аккумуляторы, инверторы и проч. Конечно, технический прогресс будет также стремительно продолжаться, но нет необходимости ждать появления новых, невиданных сегодня технических решений. Известные уже сегодня вещи формируют завтрашнюю энергетику и открывают сегодня «окна возможностей».
Как только фотоэнергетика стала участником «большой» энергетики, вскрылись проблемы, присущие традиционной электроэнергетике. Большие проблемы заключены в неравномерном графике нагрузки, как суточном, так и годовом. Мощность электросети должна рассчитываться на «часы пик», а в остальное время энергия остается невостребованной. Современная «турбинная» электроэнергетика не обладает гибкостью. Турбины нельзя включать и останавливать когда угодно. Такое обстоятельство приводит к необходимости существенного завышения общих мощностей. В фотоэнергетике проблема усугубляется еще и 100%-й (ночь-день) вариацией мощности. Но сложение двух «минусов» при использовании в единой энергосистеме дает «плюс». В крупных странах уже сегодня возможно использование комбинированной электросети, в которой потребители электроэнергии распределены по часовым поясам, в результате чего энергия передается в те районы, где наступает пик потребления, из тех районов, где светит яркое солнце. Контуры такой единой «умной» энергосистемы, созданной без избыточных мощностей, сегодня только прорабатываются, но они видны. Такая энергетическая сеть с распределенной генерацией (Smart Grid) способна в автоматическом режиме управлять процессами производства электроэнергии, аккумулировать, перераспределять, передавать электрическую энергию потребителю, а также вести учет её потребления. В США, Японии, странах Европейского Союза ведутся изыскания по теме распределенной генерации электроэнергии. На практике испытываются как отдельные компоненты интеллектуальных энергетических сетей, так и полноценные сети с распределенной генерацией в границах определенного региона.
Представляется, что сегодня окружающая нас действительность создала для России «окно возможностей», которого не было еще пять лет назад. Подходы к развитию энергетики (и экономики в целом) надо пересматривать. В будущем не нужно будет столько стали для турбин, газо- и нефтепроводов. Но нужны будут кремний, германий, индий. Также изменится рынок труда. Нужны будут физики, технологи, монтажники. Когда мы говорим о 25 млн рабочих мест, которые нужны завтрашней России, мы должны понять, что эти рабочие места нужны для завтрашней структуры энергетики и экономики.
И еще один важный вывод. В 2009 г. Правительством РФ были утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года», в которых устанавливается объем производства электрической энергии с использованием ВИЭ в 2020 г. – 4,5%. В свете вышесказанного представляется, что это не ориентир развития, а скорее дезориентация.
Создаваемый рынок альтернативной энергетики – огромный мировой рынок. Это новые десятки и сотни миллионов рабочих мест. Неучастие в этом процессе России лишает ее необходимых рабочих мест. Мы остаемся вне гонки за энергоэффективностью и рискуем потерять компетенции в области, где традиционно сильны – создание больших оптимизированных сетей. Мы становимся все более неконкурентными. Хотя в России формируется понимание, что потенциал сырьевой экономики иссякает, на уровне государственной политики нет пока конкретных шагов по формированию необходимых механизмов. Для примера - в феврале с.г. Минэнерго разослало по правительству проект комплекса мер стимулирования электрогенерации на основе ВИЭ. Основное предложение Минэнерго - поддержать генерирующие объекты на ВИЭ через рынок мощности, а не через «зеленый тариф», как в большинстве стран, в.т.ч. у наших не самых богатых соседей – Украины, Казахстана. Подобный подход, по мнению Минэнерго, «позволит снизить социальную нагрузку и инвестиционные риски». Думается, что ВИЭ с колеблющимися показателями производства (солнечные станции) вряд ли получат хоть какое-либо преимущество. Это означает, что создание по-настоящему эффективного механизма развития солнечной энергетики даже не планируется. Ближайшие 10-15 лет в этом смысле станут важнейшими. Если мы останемся с 4,5% ВИЭ к 2020 г. – мы безнадежно отстанем.
Сергей Плеханов, генеральный директор ОАО «НПП «Квант»
На первой фотографии - наземная солнечная батарея на арсениде галлия
Фото ОАО «НПП «Квант»