Несмотря на низкие цены на ископаемое сырье, мировая возобновляемая энергетика развивается высокими темпами, ее доля в производстве электричества растет. В 2015 г. был зафиксирован рекордный прирост и солнечной, и ветровой генерации. Только в солнечной энергетике за год были введены мощности, превышающие мощность всей российской гидроэнергетики. В связи со столь интенсивным расширением ставится вопрос о возможных пределах роста. Какую долю могут занять возобновляемые источники энергии (ВИЭ) в энергетике будущего? Ответ на него важен и для оценки потенциала сектора в борьбе с климатическими изменениями, и, скажем, для анализа перспектив превращения Восточной Сибири в безуглеродную зону.
В 2015 г. международная консалтинговая компания DNV GL опросила 1600 экспертов в энергетической сфере из 71 страны о будущем ВИЭ. Один из вопросов исследования был сформулирован так: «Когда возобновляемые источники станут генерировать 70% электроэнергии на рынках, где вы работаете?» Почти половина респондентов ответила, что это произойдет через 15 лет, т. е. в 2030 г. Подавляющее большинство опрошенных, 82%, предположили, что энергетическая система будет как минимум на 70% возобновляемой к 2050 г.
Наряду с опросами делаются многочисленные попытки более точного прогнозирования – создаются модели с математическими расчетами и симуляцией энергосистем с большой долей ВИЭ, в том числе варианты 100%-ного энергообеспечения на основе возобновляемых источников.
Еще в 1975 г. в журнале Science была опубликована работа датского физика Бента Соренсена, содержащая план перехода Дании полностью на ветряное и солнечное энергоснабжение. Работа оказалось пророческой – сегодня в стране запланирован переход на 100% ВИЭ к 2050 г.
Уже в новейшее время Институтом солнечных энергетических систем (Fraunhofer ISE) опубликована модель под названием «100% возобновляемой энергетики для тепло- и электроснабжения Германии», обосновывающая технологическую возможность и экономическую оправданность перехода Германии на 100% ВИЭ, включая наземный транспорт, к 2050 г.
Здесь же под эгидой Института ветроэнергетических систем (Fraunhofer IWES) осуществляется проект Kombikraftwerk 2. В модели, доступной для любого интернет-пользователя, использованы реальные почасовые показатели потребления энергии и метеорологические данные по всей Германии, на которые наложена генерация на основе ВИЭ, в результате чего можно проследить, где, как, кем производится и потребляется энергия. В проекте использована следующая структура производства электроэнергии: 60% обеспечивается ветроэнергетикой, 20% – фотоэлектрическими установками, 10% – биоэнергетикой, а остаток – геотермальной и гидроэнергетикой. Результат моделирования: «Надежное и стабильное энергоснабжение, обеспечиваемое на 100% возобновляемыми источниками, в будущем технически возможно с соответствующими корректировками в системе».
В 2015 г. китайский государственный Energy Research Institute опубликовал исследование под названием «Китай 2050 – сценарий высокого распространения возобновляемой энергетики и дорожная карта», в котором подтверждается технологическая и экономическая возможность обеспечивать 85% потребления электроэнергии и более 60% первичной энергии за счет ВИЭ к 2050 г.
Аналогичная модель составлена и для другого мирового гиганта, США. Здесь ученые Стэнфордского университета опубликовали исследование «100%-но чистая и возобновляемая энергия ветра, воды и солнца. Дорожные карты для всех секторов 50 штатов США». В такой смоделированной энергосистеме будут доминировать представленные примерно в равных пропорциях ветряная и солнечная энергетика, дополняемые ГЭС, геотермальными и приливными электростанциями. Важно отметить, что при этой трансформации новая занятость в секторах ВИЭ существенно, примерно на 2 млн человек, превзойдет потери рабочих мест в нынешней энергетике и сырьевом секторе США.
Мода на моделирование чистого энергетического будущего не обошла и Россию. Правда, работу за нас сделали иностранные исследователи из Лаппеенрантского технологического университета в Финляндии. Модель, которой охвачена не только Россия, но и Белоруссия, а также страны Центральной Азии и Кавказа (Казахстан, Узбекистан, Туркмения, Армения, Азербайджан, Грузия, Киргизия и Таджикистан), подтверждает технологическую и экономическую возможность обеспечивать регион на 100% возобновляемым электричеством уже к 2030 г. Суммарная доля производства ветряной энергии в такой смоделированной системе составляет около 60%. Оставшуюся часть примерно в равных долях делят между собой солнечная энергия, гидроэнергия и энергия биомассы, небольшой процент занимает геотермальная энергетика. Общая установленная мощность возобновляемых источников энергии, связанных между собой евразийской суперсетью, составляет примерно 550 ГВт. Авторы модели утверждают: «Возобновляемая энергия является самым дешевым вариантом и способна превратить Россию в очень конкурентоспособный регион в плане энергетики в будущем».
Разумеется, эти разработки выглядят амбициозно или даже в российском случае невероятно. Пока трудно представить, что они станут практическим руководством к действию. В то же время нельзя не отметить, что официальная немецкая цель по достижению ВИЭ 80%-ной доли в производстве электричества к 2050 г. не столь уж сильно отстает от параметров указанных исследований. В Калифорнии законодательно установлено, что к 2030 г. половина электроэнергии будет вырабатываться из возобновляемых источников, а Китай сегодня превратился в абсолютного мирового лидера как по установленной мощности ВИЭ, так и по темпам роста ветряной и солнечной генерации. Только в ветроэнергетике здесь планируется достичь 250 ГВт установленной мощности уже к 2020 г. То есть указанные для российского плана мощности ВИЭ являются пусть и не рядовой, но и не экстраординарной для современной экономики величиной.
Как известно, большие цели воодушевляют, мобилизуют и стимулируют развитие. В истории множество примеров, когда колоссальные по трудности задачи решались за ничтожные по историческим меркам сроки. Вспомните первый полет человека в космос через 15 лет после окончания разрушительной войны. В результате таких прорывов появляются новые отрасли и меняется технологический уклад. Сегодня мы наблюдаем стремительный взлет возобновляемой энергетики. Ее развитие сопровождается триллионными вложениями в новые области экономики, созданием тысяч производств и миллионов рабочих мест по всему миру.
Сырьевые богатства России и сложившаяся структура ТЭКа крепко удерживают нас от реализации подобных инициатив. В то же время мировой тренд развития энергетики однозначно свидетельствует о сжимании сферы применения углеводородов. Поэтому нам необходимы новые инновационные точки роста, и ВИЭ (при условии приоритетной опоры на собственную научно-производственную базу) предлагают неограниченный потенциал экономического развития.
Автор – директор Института энергоэффективных технологий в строительстве