Продолжение 1.
Но даже в Европе находятся специалисты, пытающиеся на основе реальных фактов показать, во что обходится киловатт*час, измеренный в граммах углекислого газа, который образуется при генерации этого количества электроэнергии. И Кака мы показали ранеее, даже если этот показатель не является для энергетики основополагающим, тем не менее показано, что снизить выбросы углекислого газа в энергетике можно только при снижении доли выработки энергии на тепловых электростанциях до 50%, но остальные проценты не должны приходиться исключительно на ветровые и солнечные электростанции – это приведет к разбалансировке объединенной энергосистемы.
«Зеленый квадрат» – это четыре вида без углеродной генерации: солнечной, ветровой, гидроэнергетической и атомной.
И только в том случае, если на долю АЭС будет приходиться порядка 25% общего объема вырабатываемой энергии, появляется техническая возможность действительно снизить выбросы углекислого газа, поскольку только в этом случае возможно сохранение баланса объединенной энергосистемы.
С 2017 года в России началось активное внедрение ветро-энергогенерирующих мощностей. Строительство и локализация производства в стране ветроэнергетических установок поставлены под государственный контроль. Госкорпорации «Росатом» и «Роснано» активно развивают ветроэнергетику в России. Каким образом в России планируют решить главную проблему ВИЭ? Всё оказалось довольно просто. ВИЭ в России строятся исключительно как вспомогательные генерирующие мощности, и замещать ими традиционную энергетику никто не будет. Следовательно, для поднятия энергетической эффективности нужно совместить ВИЭ с самым высокоэффективным источником энергии – АЭС.
Итогом такого совмещения самого эффективного источника альтернативной энергетики (ВЭС) с самым эффективным источником традиционной энергетики (АЭС) станет общий «EROI» энергосистемы АЭС-ВЭС.
АЭС обладают «EROI» от 85 до 105, в зависимости от эффективности технологии обогащения урана, а в Росатоме – самые эффективные в мире технологии обогащения урана.
Даже учитывая буферизацию ВЭС, общей «EROI» энергосистемы будет 45–50 единиц. К 2035 году в России начнётся замыкание ядерного топливного цикла, который обещает быть завершён к 2050 году. Это дополнительно повысит «EROI» АЭС-ВЭС до 80 единиц.
Однако не стоит забывать, что развитие нашей цивилизации полностью зависит от потребления первичной энергии. И тут неважно даже, какого вида эта первичная энергия. Будь то это углеводороды, солнечная радиация или ядерная энергия – принципиально это ничего не меняет.
Страны, которые располагают большим количеством первичной энергии, будут диктовать свои условия странам, не являющимся самодостаточными в энергетическом плане.
Так что те, кто призывают Россию прекратить экспорт энергоресурсов и заняться уже другими делами, не понимают всего преимущества такого положения на энергетическом рынке.
Одно дело - снизить зависимость, и совсем другое - уменьшить экспорт. В первом случае это благо, а второе очень вредно для перспектив Российской экономики.
Три столпа энергетической экспансии "Росатома":
· Развитие атомной энергетики;
· Развитие ветроэнергетической генерации;
· Производство водорода как энергоносителя.
По всем этим трём направлениям энергетики, по заявлению представителей "Росатома", уже сегодня возможны поставки данной продукции зарубежным заказчикам. "Росатом" решил одним махом занять все три самых перспективных направления в энергетике будущего уже сегодня, с целью стать самой привлекательной с экологической и энергетической точки зрения компанией в мире.
Всё объясняется прогнозированием и аналитикой глобального энергетического сектора.
Россия в лице «Росатома» грамотно воспользовалась шумихой вокруг ядерной энергетики со стороны экоактивистов, и за 10 лет стала абсолютным лидером как в технологическом плане, так и в коммерческом, осуществив строительство 35 атомных энергоблоков из 53-х, строящихся по всему миру.
Разработаны проекты, объединяющие потенциал атомной энергетики и ветроэнергетического комплекса в энергосистему «АЭС-ВЭС».
Подобное объединение «АЭС-ВЭС» является наиболее перспективным направлением в создании мощной и эффективной без углеродной энергетики будущего.
Ну и самой прогрессивной технологией является промышленное производство водорода, которое уже сегодня "Росатом" осуществляет для нужд самой России.
Учитывая то, насколько быстро страны во всём мире принимают собственные национальные программы развития водородной энергетики, экспорт российского водорода, в экономическом плане, уже через 20–30 лет сравняется по прибыльности с экспортом всех углеводородов в 2019 году.
Сегодня "Росатом" - лидер в мире среди компаний, обладающих оптимальными возможностями в производстве водорода.
В перспективе для России будет намного выгоднее заменить экспорт газа и нефти на экспорт водорода и технологий его получения. При этом будет построено ещё больше АЭС, интегрированных с энергетикой на основе возобновляемых источников.
В итоге мы получим экспорт высоко маржинальной, высокотехнологической и энергоресурсной продукции.
- Применение ядерных реакторов в производстве водорода – единственный метод сравнять стоимость получения водорода и стоимость производства электроэнергии со стоимостью природного газа
- Ядерная энергетика - единственный на сегодня гарантированный метод сделать альтернативную энергетику энергетически выгодной и конкурентоспособной по сравнению даже с угольным и газовыми электростанциями.
Но! Новые технологии актуальны при рассмотрении нового строительства. А что делать там, где уже присутствуют глобальные инфраструктурные сети? Заменять их объектами ВИЭ?
Вспомним одну истину, которые эксперты от энергетики регулярно вспоминают на протяжении десятилетий, но в наших мозгах как-то это не откладывается. Вложения в энергосбережение в 3–5 раз эффективней чем строительство новых мощностей. Другими словами, за не критические деньги мы можем снизить выбросы в атмосферу и, что самое интересное, эти деньги возвращаются очень быстро и потребители начинают платить за энергию значительно меньше. По заявлению Минэкономразвития, экономика Российской Федерации обладает существенным потенциалом энергосбережения. Энергоемкость российского ВВП выше мирового уровня на 46% - цифра, озвученная нашим правительством. Реализация накопленного потенциала позволит высвободить значительные дополнительные объемы ископаемого топлива для экспорта, «озеленить» баланс потребляемой энергии, сократить выбросы в атмосферу, повысить качество жизни. Указанные цифры, наверное, верны, но это если рассматривать процессы энергоснабжения сверху, со стороны производителей энергии. Ну, а если применить системный подход и начинать рассматривать проблему со стороны потребителей, итог может быть намного выше. Элементарное непонимание физических основ производства, транспорта и потребления энергии, отсутствие системного подхода, приводит правительства большинства стран к энергетическому банкротству. Наша страна демонстрирует более здравые подходы, но и у нас есть о чем поговорить. К примеру, слова «энергоэффективность, энергосбережение» регулярно вспоминаются, делаются какие-то судорожные движения по передаче руководства этими процессом от одного ведомства к другому, результат практически нулевой на протяжении десятков лет.
Основная проблема производства, транспорта и потребления энергии - приток энергии должен постоянно равняться оттоку». Система работает как ресторан быстрого питания: сколько заказано блюд, столько и приготовлено, лишнее приходится выбрасывать. Между тем потребление электроэнергии меняется постоянно и довольно ощутимо.
Сравнение потребления и генерации электроэнергии различными источниками на примере декабря 2012 года (по данным BM Reports).
Если бы тепловые электростанции не приходилось бы регулировать, они могли работать всегда в оптимальном режиме, их ресурс был бы выше, а стоимость и потребление топлива – ниже. Но для этого сеть должна иметь запас энергии, который накапливался бы в периоды избыточного производства и отдавался на пиках потребления. Ну а если уж мы хотим вовсе отказаться от углеводородов и использовать только чистое электричество возобновляемых источников, то без средств для накопления энергии и стабилизации ее подачи в сеть, на первый взгляд, никак не обойтись.
Электросети начали проектировать больше века назад с учетом технологий того времени, и сегодня даже в самых развитых странах они нуждаются в модернизации, в том числе во введении «амортизирующего» компонента, накопителей соответствующей мощности. Пока что такими проектами не могут похвастаться даже США: по данным за 2017 год, все имевшиеся в стране промышленные накопители имели мощность лишь около 24,2 ГВт, тогда как генерирующие мощности составили 1081 ГВт. Текущие возможности России в области накопления – чуть больше 2 ГВт, а всего мира – 175,8 ГВт. Почти весь этот объем приходится на гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Самая большая в России Загорская ГАЭС имеет мощность 1,2 ГВт, а самая мощная в мире работает в Вирджинии. Станция Bath County мощностью 3 ГВт и высотой 380 м способна накачивать воду в верхний резервуар и спускать в нижний со скоростью около 50 тыс. т в минуту. Такие накопители превращают электричество в потенциальную энергию воды и вырабатывают его обратно с потерями лишь 30%. Однако их недостатки вполне очевидны: водохранилища требуют сложного рельефа, обширной и часто нужной площади и связаны с неизбежными потерями на испарение.
Сегодня больше 98% мировых мощностей накопителей приходится на ГАЭС, а из оставшегося количества около трети используется в химических аккумуляторах. Прежде всего, это обычные литий-ионные батареи: крошечные размеры ионов лития делают их отличными носителями заряда, позволяя добиться высокой плотности энергии. По экспертным оценкам литий-ионным аккумуляторам для широкого применения необходимо стать как минимум впятеро более емкими и на столько же более дешевыми. Но даже в этом случае они останутся токсичными и взрывоопасными. Некоторых недостатков лишены альтернативные проекты: сегодня создан целый ряд вариантов электрохимических элементов. Например, аккумуляторы профессора Дональда Садоуэя на основе жидких металлических электродов и расплава соли требуют для работы высоких температур, зато они безопасны и намного дешевле литий-ионных. Однако любые батареи со временем неизбежно деградируют и уже лет через десять потребуют серьезных и регулярных вложений в обновление...
Накопители энергии, работающие на разных принципах, имеют свои преимущества и недостатки, и могут подходить для различных задач. Одни оптимальны в поддержке электростанций, другие - на этапе передачи и распределения энергии, третьи - для крупных потребителей, четвертые - для конечных пользователей, в их домах и мобильных гаджетах. Потери энергии при накоплении составляют минимум 30 %.
Но эти проценты на различных этапах применения совершенно по-разному влияют на главную цель – повышение коэффициента полезного использования топлива (КПИТ), и, соответственно, снижение выбросов.
Таким образом очевидно, что процессы, связанные как с энергосбережением, так и с «выравниванием» графика энергопотребления должны быть максимально приближены к процессу потребления. Более того, сегодня сами потребители имеют огромные возможности не только влиять, но и управлять этими процессами.
Давайте посмотрим на фактический суточный график потребления тепловой энергии в районе «Академический».
. Пиковое потребление в конкретной местности – это когда в воскресенье заканчивается программа «Время» и народ бежит в ванные. 3 часа! И эти 3 часа в неделю определяют какую мощность должен обеспечить и генератор тепла, и водоканал и электросетевая компания.
Каждый, у кого в собственном индивидуальном доме есть более-менее приличный газовый котел, знает, что, когда кто-то идет в душ, котел отключает подогрев системы отопления, сохраняя при этом циркуляцию теплоносителя. Это и называется «приоритет ГВС». При этом котел покупается из расчета только пика по теплоснабжению, без учета пика по горячему водоснабжению (про пик по водоснабжению мы уже поговорили), что экономит хозяину приличные деньги. У нас же в нормах на проектирование новых домов эти пики складываются, в среднем по России они примерно равны. Другими словами, мы создаем мощности системы теплоснабжения в 2 раза больше, чем реально нужно. Посмотрим на суточный график потребления тепла на нагрев горячей воды. На нем отчетливо видно, что этот график в абсолютной точности отражает пики по водопотреблению. Но если посмотреть на график по электропотреблению в среднем по городу или региону, то и там эти пики в те же самые часы. То есть если мы сгладим водопотребления в доме, энергетики получат то, о чем они всю жизнь мечтают – спокойный, ровный режим генерации и транспорта энергии. Более того, у них высвободится огромное количество мощности, и мы с вами перестанем оплачивать в тарифах строительство новых мощностей!
В первую очередь нужно разделить этот водяной поток с точки зрения потребителей на потребление холодной воды и горячей воды. Потребление холодной воды можно усреднять разного рода накопительными емкостями. В подавляющем количестве многоквартирных домов присутствуют разного рода подвалы, где это легко, и достаточно дешево, можно разместить. Но, в основном, по понятным причинам, пики водопотребления определяет горячая вода, так как она, именно в часы пик, потребляется значительно больше холодной.
Приготовление горячей воды (поставка тепловой энергии на нагрев холодной воды) разделяется на 2 технологии – открытая схема теплоснабжения и закрытая. Технологию «приоритет ГВС» можно реализовывать только на полностью закрытой схеме. Открытую схему не будем рассматривать, так как в соответствии существующему законодательству до конца 2022г. мы все должны перейти на закрытую схему теплоснабжения. Не будем пока анализировать логику законодателя, который поставил крайне затратное мероприятие впереди мероприятия, которое приносит реальную экономию, и за счет выполнения которого можно было сэкономить те средства, которые сейчас все ищут, чтобы выполнить закон (по Екатеринбургу – не менее 50 миллиардов рублей). То - есть выполнить погодное регулирование, которое экономит, по экспертным оценкам, не менее 30% тепла, и за счет чего можно окупить, через энергосервисные контракты, необходимые мероприятия с последующим снижением тарифов. Но исполнение этого мероприятия можно произвести по зависимой или независимой схеме. Независимая схема дороже, и раньше она применялась только для высоких домов, теплоснабжение которых энергоснабжающая организация не может обеспечить своим гидравлическим режимом. Но если систему теплоснабжения каждого дома, квартала, района выполнить по независимой схеме (пример – район «Академический»), удорожание на отдельных домах окупается в общей системе теплоснабжения за несколько дней!