В. Арутюнов - Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики
Экологическая безопасность и себестоимость производимой энергии являются важнейшими факторами, влияющими на относительное развитие различных первичных источников энергии. По этим показателям атомная энергетика в настоящее время опережает все остальные невозобновляемые источники энергии. Себестоимость производства электроэнергии на АЭС сейчас на уровне 1 цент за кВтч, что в три-четыре раза дешевле, чем на теплоэлектростанциях с углеродным топливом. Даже самые современные газовые электростанции с комбинированным циклом производят в три раза более дорогую энергию. Снижение стоимости единицы установленной мощности на АЭС до 1,1 долл. за кВт позволит снизить стоимость стандартного 1000 МВт блока до 1,1 млрд долларов. Даже уровень радиоактивного загрязнения от обычной тепловой электростанции на угле в 1000 раз выше, чем от АЭС аналогичной мощности. Однако даже очевидная необходимость развития отрасли и ее явные экономические преимущества не снимают негативного отношения к ней в ряде стран. Например, в Швеции, где ее доля в производстве электроэнергии превышает 40 %, продолжаются настойчивые призывы к полному запрету атомной энергетики.
Несмотря на неоднозначное отношение к этому общественности богатых европейских стран, требующих абсолютной гарантии своей безопасности, развитие атомной энергетики продолжается и будет продолжаться. По некоторым прогнозам, за период с 2000 по 2050 год ожидается увеличение производства энергии этой отраслью в 14 раз. Переход к реакторам III поколения, а со временем и к разрабатываемым реакторам IV поколения позволит повысить их надежность, увеличить срок эксплуатации и снизить удельный расход топлива. Наиболее амбициозные планы в области атомной энергетики имеют Китай, Россия и Индия. Но до сих пор реальные темпы развития атомной энергетики значительно уступали прогнозам.
Но так же, как и энергетика на углеродном топливе, атомная энергетика использует ископаемый природный ресурс – изотоп урана с массой 235 (U235). Его содержание в природном уране составляет всего 0,6–0,7 %, и при существующем уровне развития атомной энергетики время истощения его запасов с экономически приемлемой стоимостью производства до 80 долл./кг U2O3 оценивается всего примерно в 50 лет. Даже переход на крайне дорогостоящие и сложные реакторы-размножители (бридеры), повышающие степень использования природного урана в 60–80 раз за счет превращения в ядерное топливо и основного изотопа урана U238, не позволяет рассчитывать на атомную энергетику как долговременный источник энергии для человечества.
3.3. Скромные масштабы возобновляемой энергетики
Уже более полувека активно обсуждается возможность более широкого использования в энергетике так называемых «возобновляемых» источников энергии. Под возобновляемыми источниками обычно понимают большую группу природных и биосферных источников энергии, не связанных с необратимым использованием минерального энергетического сырья. Наиболее важные из них – это гидроэнергетика, солнечное излучение, энергия ветра, морских приливов, геотермальная энергия, биотопливо (сельскохозяйственные продукты, бытовые отходы, дрова) и некоторые менее значимые источники. Хотя возобновляемые источники энергии часто отождествляются с «новой эпохой», на самом деле большинство из них – это старые и достаточно хорошо отработанные методы генерации энергии.
Если исключить из этого списка гидроэнергетику, которую, безусловно, нужно рассматривать отдельно как один из старейших и наиболее развитых промышленных источников энергии, то в последние годы наблюдался бурный прогресс в использовании возобновляемых источников. Темпы роста производства энергии возобновляемыми источниками значительно превышали темпы роста производства энергии на базе традиционных источников, что неудивительно, учитывая небольшой объем производимой ими до сих пор энергии и небольшие мощности отдельных установок. Это позволяет на начальном этапе внедрения новой техники относительно легко и быстро наращивать объем производства. Сейчас возобновляемые источники уже прочно завоевали определенную нишу в секторе источников энергии небольшой мощности, локальных источников и как основа небольших распределенных энергосетей.
Тем не менее, даже по самым оптимистичным оценкам их вклад (без гидроэнергетики) в глобальное производство первичной энергии не превышает 3 %. И появляющиеся в последние годы в средствах массовой информации разнообразные материалы о том, что альтернативные и возобновляемые источники энергии «в ближайшем будущем заменят истощающиеся ископаемые источники» и «позволят решить экологические проблемы энергетики», к сожалению, основаны на элементарной безграмотности и непонимании глобальных геосферных процессов. Велика среди этих публикаций и доля намеренной дезинформации, связанной с лоббированием интересов определенных промышленных, сельскохозяйственных и научных групп, а также различных экологических движений. Учитывая определяющую роль энергетики в мировой экономике, огромный объем затрат, необходимых для создания новых энергетических технологий, и колоссальную стоимость энергетической инфраструктуры, очень важно ясно представлять реальные возможности различных источников энергии, их технологические ниши и практические перспективы.
3.3.1. Гидроэнергетика и энергия приливов
Гидроэнергетика, на долю которой сейчас приходится почти 7 % мирового производства энергии, относится к старейшим источникам энергии, стоит только вспомнить о водяных мельницах и водяных приводах на первых промышленных мануфактурах. Современная гидроэнергетика обеспечивает производство 73,5 % возобновляемой и около 20 % всей электроэнергии в мире, что эквивалентно использованию почти 900 млн т нефти. Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения является Исландия. Высок также вклад гидроэнергетики в Норвегии, где доля ГЭС в выработке электроэнергии достигает 98 %, Канаде и Швеции. А в Парагвае на гидроэлектростанциях вырабатывается 100 % производимой в стране электроэнергии.
Наиболее активное гидростроительство с 2000-х годов ведет Китай, для которого гидроэнергия является одним из важнейших источников электроэнергии. В этой стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира, а также крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья» на реке Янцзы и строящийся, крупнейший по мощности каскад ГЭС. Еще более крупная ГЭС «Гранд Инга» мощностью 39 ГВт планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир). Крупнейшими на 2008 год производителями гидроэнергии являлись следующие страны (табл. VI, рис. 38):
Таблица VI
Шестерка ведущих стран мира в области гидроэнергетики и их доля в мировом производстве гидроэнергии представлены на рис. 38.
Рис. 38. Вклад 6 ведущих стран в суммарную мощность мировой гидроэнергетики по состоянию на 2013 г.
В России гидроэнергетика, так же, как и атомная энергетика, обеспечивает выработку примерно 16 % всей электроэнергии в стране. Сейчас мировая гидроэнергетика развивается быстрыми темпами, увеличивая свои мощности примерно на 2 % в год. Но, к сожалению, возможности гидроэнергетики ограничены. Зная среднюю высоту земной поверхности над уровнем моря и среднегодовое количество выпадающих осадков, легко оценить полное количество энергии, которое можно получить за счет этого источника.
По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), общий технически реализуемый потенциал мировой гидроэнергетики составляет 14 000 ТВт-ч в год. Из них около 8 000 ТВт-ч в год рассматриваются в настоящее время как экономически обоснованные. На сегодня гидроэнергетические мощности объемом около 808 ГВт либо эксплуатируются, либо находятся на стадии строительства с предполагаемым ежегодным совокупным объемом генерируемой энергии около 7 080 ТВт-ч. То есть с учетом географических факторов и неизбежных потерь в процессе преобразования энергии на Земле уже задействована основная часть реально доступного потенциала гидроэнергетики. Большая часть оставшегося потенциала гидроэнергетики расположена в Африке, Азии и Латинской Америке. Хотя в основном за счет этих континентов развитие гидроэнергетики будет продолжаться, ее доля в мировом энергобалансе уже не может существенно увеличиться.
На сегодняшнем энергетическом рынке крупные гидроэлектростанции во многих случаях являются самыми низкозатратными источниками электроэнергии. Причина этого в том, что большинство гидроэлектростанций было построено много лет назад, и их стоимость полностью амортизирована. Для новых крупных станций затраты на генерацию лежат в пределах 0,03—0,04 долл./кВтч.
