Чистая энергетика как геостратегия: спасут ли климат ветряки и солнечные батареи
Переход к «чистой энергетике» – спасение планеты или политический инструмент?
С развитием технологий возобновляемых источников энергии (ВИЭ) зашла речь о четвертом мировом энергетическом переходе. Первым считался переход с биомассы на уголь, второй – на нефть, третий – на природный газ, четвертый – на ВИЭ.
В мае 2021 года Международное энергетическое агентство (МЭА), основной лоббист «зеленого курса», представило мировой план по достижению углеродной нейтральности (УН) к 2050 году. МЭА предлагает свернуть все новые проекты по добыче ископаемого топлива. А инвестиции в ВИЭ нарастить до 2030 года с нынешних 2 трлн долларов до 5 трлн долларов в год. По их прогнозу, к 2050 году половину вклада в достижение УН будут давать ВИЭ-технологии, более мощные аккумуляторные батареи и водородная энергетика.
Переход на «чистую энергию» начался с Европейской «зеленой сделки» 2019 года, направленной на достижение УН, снижение выбросов СО2 до нуля к 2050 году. В ЕС планируют почти полностью отказаться от угля после 2030 года, сократить использование нефти и газа соответственно на 79 % и 67 % по сравнению с 2015 годом.
Как ни странно, на долю ЕС за 2021 приходится лишь около 7 % мировых выбросов парниковых газов, а на Китай – 32 %, поэтому эта стратегия не сможет изменить глобальный расклад улучшения климата.
Согласно оценкам Climate Action Tracker (CAT) за 2021 год, несмотря на «демонстрацию намерений», ведущие участники парижского соглашения отстают от соблюдения собственных мер сдерживания глобального потепления.
По мнению globalaffairs.ru, «зелёная энергетика» – новый геополитический курс, полная трансформация экономики, модели потребления и импорта энергоносителей ЕС, ведущая к пересмотру отношений Европы со своими партнерами. Россия, Алжир и Норвегия лишатся основного экспортного рынка. ЕС может стать зависимой от импорта сырья, редкоземельных металлов, связанных с ВИЭ, которые производит Китай.
Переход ЕС (и не только) на ВИЭ может снизить цены на рынке нефти и газа, что сократит доходы основных экспортёров. Переход на чистую энергетику приведет к росту цен на электричество в ЕС, ухудшив там социальную и экономическую ситуацию. А повышение цен на электричество уменьшит конкурентность европейских товаров (Франции и Германии). И эти тенденции реализуются.
Россия в 2021 году поставляла в ЕС 45 % импорта газа, что позволяло генерировать 100–200 млрд кВт ч ЭЭ в год. В первом квартале 2023 года поставки «Газпрома» упали до 7,5 % общего импорта газа в ЕС. Импорт российской нефти в ЕС по итогам марта 2023 года снизился на 90 %.
Bloomberg заявил о потере Европой 1 трлн долларов из-за отказа от газа РФ. Ну и что? Политика важнее экономики. Диверсия на газопроводах «Северный поток» и «Северный поток – 2» была совершена 26 сентября 2022 года – у этого события есть аналог?
Сланцевая революция в США кончилась, а в отношениях с Россией с 2014 года наметился бесповоротный переход к новой холодной войне. Запад поставил цель вытеснить нас с рынков ТЭК и отвязать от Европы, ослабив и нас, и ЕС, поскольку это сотрудничество интегрировало наши экономики, нанеся при этом сокрушительный удар по экономике самой Европы. «Чистая энергетика» – это очередной крестовый поход.
Как пишет WSJ, европейские компании стали переносить производство в США: их привлекают стабильная стоимость энергии и поддержка государства. Американская экономика извлекает наибольшую выгоду из энергетического кризиса в Европе.
При этом администрация Байдена не отказывается от атомной энергетики и даже предлагает ее ренессанс. Рекламируя себя как борца за «чистую энергетику», США активно продают нефть из своих запасов и дают зеленый свет бурению новых скважин.
Англия также проявляет невиданную гибкость. Власти Великобритании пообещали выдать множество лицензий на разведку месторождений и добычу нефти и газа в Северном море. Требования к вредным выбросам в атмосферу были смягчены. Премьер Риши Сунак считает, что, несмотря на верность курсу ВИЭ, сейчас более важно преодоление энергетического кризиса, который, по его словам, инициирован Москвой.
Происходящее сейчас с газом напоминает то, что в 70–80-е годы наблюдалось после конца эры «дешевой нефти». Тогда котировки нефти обрушили для банкротства СССР – сейчас просто «закрыли кран».
Сейчас цены на газ в ЕС пришли в норму. По мнению эксперта ИРТТЭК Кирилла Родионова, это вызвано «целенаправленной экономией газа, которую страны ЕС осуществляют с августа прошлого года, в т. ч. выработка ЭЭ из газа в ЕС во II квартале 2023 года снизилась на 16 % в годовом выражении, а доля газовых ТЭС в структуре электрогенерации ЕС сократилась с 19 до 17 %». Комментарии излишни.
А мы пойдем на Восток. Товарооборот между Россией и Китаем на период с января по июль 2023 года вырос на 36,5 % и составил 134,104 миллиарда долларов.
«Чистая энергия»: что хорошо, а что плохо?
Гидроэнергетика вполне дешева и эффективна, однако многие страны не имеют необходимых водных ресурсов.
Основные риски ВИЭ (энергии ветра и солнца):
– непостоянство генерации;
– дороговизна инвестиций;
– наличие большого пространства для локации, и не только.
При поставке солнечной батареи (СБ) на крыше частного дома нужен аккумулятор для снабжения ночью. Но зимой и осенью, когда много пасмурных дней, придется включать обычную сеть. У панелей происходит падение эффективности на 1 % в год, а их утилизация связана с вредными для атмосферы выбросами. Но вы не увидите крыши наших домов «укутанными» СБ – это дорого. Их не так много даже в Израиле, где на каждом доме стоят «черные бочки» для нагревания воды от солнца. Но, возможно, в будущем будет лучше. Технологии развиваются.
Непостоянство мощности – огромный недостаток энергии солнца и ветра. Например, в США годовая выработка ветряка составляет только 0,33 года, остальное – простой: ветер не дует. Для солнечных батарей годовая выработка равна пиковой на протяжении 0,22 года: в остальное время либо ночь, либо облачность мешают работе.
Хранение солнечной энергии совсем не дешево. Промежуточное хранилище с емкостью 6 кВт ч стоит около 7 000–9 000 долларов. Аккумулировать энергию ВИЭ в масштабе сети – серьезная проблема, большие аккумуляторы стоят огромные деньги. Мощные аккумуляторы призваны сохранять невостребованную выработку солнечных и ветровых станций. Но пока в мире не создано коммерчески привлекательных технических решений необходимой мощности. Поэтому для расчета реальной стоимости ВИЭ нужно учесть необходимость буферизации и непостоянства.
В итоге без ТЭС и АЭС по-прежнему не обойтись! Диспетчеры сети будут давать указание обычным ТЭС днем уменьшать генерацию. Как считают Naked Science (и не только), в ответ у владельцев ТЭС будут ухудшаться экономические показатели, в результате они будут поднимать стоимость своей энергии.
Поэтому стоимость электричества для потребителя, несмотря на «солнечно-ветровую халяву», будет расти. Например, Германия, Ирландия, Дания и Испания имеют и развитые ВИЭ, и довольно высокие цены на электричество для граждан, которые дают еще и тенденции к росту.
Есть планы построить сети ветряков и СБ по всему миру, соединив их глобальными линиями передач. Такие проекты требуют колоссальных вложений. Но и тогда сеть не сможет вести постоянную генерацию, даже если ток ночью будет идти с той стороны земли, где солнце. Из-за погоды разрывы будут всегда.
Исследование, проведённое МЭА в 2014 году, показывает, что затраты на передачу для ветра примерно в три раза превышают затраты на передачу ЭЭ от угля или ядерной энергии. При передаче ЭЭ на большие расстояния возрастают расходы на обслуживание линий электропередач. С помощью ВИЭ нельзя производить сталь, цемент и пластик, требующие источников большей мощности.
ТЭС или АЭС не требуют аккумуляции энергии – их выполняют склады угля, газопроводы или сборки ТВЭЛ атомных станций, которые аккумулируют «запасенную» энергию в огромном масштабе.
Еще одна проблема.
В обзоре stockinfocus.ru говорится об огромном объеме металлов и редкоземельных элементов, которые будут необходимы для производства солнечных батарей и ветряных турбин.
Для эффективной работы ветряки должны быть достаточно большими. В последнее время были случаи поломок и обрушения ветряных турбин. Осенью 2021 года в Германии рухнул массивный ветрогенератор высотой около 240 м, в марте 2022 года в Литве упала недавно установленная большая турбина.
В своей предвыборной программе Байден обещал: «мы установим 500 миллионов солнечных панелей, в том числе восемь миллионов солнечных крыш и общественных систем солнечной энергии, а также 60 000 наземных и морских ветряных турбин американского производства». Ну и где все это?
Пространственное ограничение накладывает большое лимит на расположение блока (например ветряков), там, где земля дорогая (например, в ЕС или США) или может быть использована с большей коммерческой отдачей.
Но в разумном использовании ВИЭ есть свои плюсы. Это снабжение энергодефицитных и удаленных районов, развитие технологий и появление новых рабочих мест. ВИЭ стимулирует создание одной из самых высокотехнологичных отраслей промышленности в мире. В данном секторе (без гидро) в мире занято более 8 млн чел.
Ветряки и солнечные батареи – вполне могут занять свою нишу. Там, где много солнца (юг, безоблачные пустыни – идеальное место) или дуют постоянные сильные ветра.
«В России ветрогенераторные установки могут быть востребованы в регионах с децентрализованным энергоснабжением: в Бурятии, на Чукотке, на Сахалине, на Курильских островах… Пока в этих регионах в основном используются дизельные электростанции…»
Иначе опять (!) в связке: ветер дует – есть энергия, нет – включаем дизель.
Дискуссия о стоимости разных видов энергии
Часто пишут, что, по данным Минэнерго США, стоимость энергии ветряков упала до 4–5 центов за киловатт-час. Но эти данные не включают все расходы. Корректнее смотреть показатель LCOE (Levelized Costs – приведенная стоимость ЭЭ, включая капитальные затраты плюс эксплуатационные расходы) в течение срока службы. На самом деле в разных публикациях часто можно видеть совершенно противоположные показатели, что говорит о политизированности ряда оценок.
В 2019 году Институт энергетических исследований опубликовал новое исследование, оценивающее нормированную стоимость ЭЭ (LCOE), в долл/Мвт*ч в таких пределах: традиционные источники – уголь (41 доллар), газ (36 долларов), ядерная энергия (33 доллара) и гидроэнергия (38 долларов) – составляют менее половины стоимости энергии из новых ресурсов – ветра (90 долларов) и солнца (88,7 доллара) – с учетом дополнительных издержек.
Как видно по этому анализу, энергия ветра и солнца является самой дорогой, уголь, газ атомная намного дешевле, но, например, в России и КНР атомная генерация дешевле указанных значений.
Согласно оценкам компании Lazard за 2023, сейчас расклад по видам генерации (без учета субсидий) по приведенной (реальной) стоимости энергии – LCOE, выглядит так, долл./кв. час.
Источник lazard.com
Из диаграммы видно, что солнечная энергия самая дорогая, атомная вполне доступна, ветряная – условно дешевая, угольная и газовая – самая дешевая, что соответствует реальности.
Интересный показатель – EROI (energy returned on energy invested) – отношения полученной энергии из источника к количеству энергии, затраченной на её получение. Оценка с учетом буферезированного EROI учитывает расходы на выравнивание прерывистой генерации. Например, EROI 84:1 для гидростанции значит, что с каждого затраченного кВт•ч можно выработать 84 кВт•ч.
Сводные средние оценки разных EROI на 2020–2021 гг.:
Гидроэнергетика и атомная энергетика выходят на первое место с EROI 84 и 60 соответственно, уголь – 35. Солнечная энергия 8 делает ее чуть выше экономического порога. Показатели ветра не так плохи – 18–22.
Том Пайл, президент Института энергетических исследований, заявил:
«…исследование показывает, почему глупая политика, такая как «Новый зеленый курс» (Green New Deal) и 100 % переход на ВИЭ, может нанести ущерб нашей экономике и значительно поднять стоимость ЭЭ для американских домохозяйств. Переход от производства ЭЭ на имеющихся доступных и надежных электростанциях к дорогостоящим и нестабильным ветровым и солнечным энергоресурсам существенно увеличит затраты на электроэнергию для предприятий и семей. Это исследование дает возможность свериться с реальностью тем, кто принимает решения относительно энергетической политики Америки».
Кризис в Техасе: звонок для Green New Deal
Для подтверждения тезиса Пайла, помимо энергетических проблем в ЕС, вспомним и кризис в Техасе в 2021 году.
Генерация ВИЭ в системе штата доходила до 20 %. В феврале 2021 года было несколько сильных зимних штормов, приведших к оледенению генераторов ВИЭ. Энергосистема не выдержала, начались отключения, вызвавшие дефицит воды, продуктов и теплоснабжения. Более 75 % территории штата и 4,5 миллионов домов и предприятий остались без электричества, некоторые из них на несколько дней. Оптовые цены доходили до 9 000 долларов за МВт-ч, по сравнению с 50 долларами в обычных условиях.
Техас изолировал свою энергосистему от основных национальных сетей, чтобы де-регулировать свой энергетический сектор. Ряд «интерпретаторов» говорят о том, что кризис был вызван сопутствующими причинами. Но основная – банальная нехватка «надежной энергии», что еще раз показывает «рамки» применения чистой.
А до этого 12 августа 2019 года во время сильной жары при слабом ветре энергосистема штата Техас не справилась с резко выросшей из-за массового включения кондиционеров нагрузкой, и произошли массовые отключения потребителей от энергоснабжения, а цена одного киловатта превысила 6 долларов США!
Производители турбин для ветряков несут убытки.
Производители ветряных турбин, крупнейшие поставщики оборудования Америки и Европы для возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – GE Renewable Energy (США), Vestas (Дания), Siemens Gamesа и Nordex (Германия) – в прошлом году понесли суммарные убытки в 5 млрд евро. Причины – агрессивная стратегия, проблемы с качеством, вылившиеся в покрытие расходов по гарантийному обслуживанию.
Перспективы и недостатки водородной энергетики
Отрасль пока находится в зачаточном состоянии. Сегодня водород используется в основном в промышленности. В зависимости от способа производства и углеродного следа этот газ маркируется как «серый», «голубой» и «зеленый». «Серый» водород производится из природного газа или угля, «зеленый» – электролизом воды с помощью солнечной или ветровой ЭЭ. В настоящий момент такой водород очень дорогой – около 10 долл./кг. Водород крайне сложно транспортировать.
Немецкие компании OGE и RWE объявили о запуске масштабного проекта H2ercules стоимостью 3,5 млрд евро путем строительства в Северном море завода по зеленому электролизу воды мощностью до 1 ГВт. Планируется строительство двух «водородных» электростанций мощностью не менее 2 ГВт.
В июле 2020 года Минэнерго подготовило план развития в РФ водородной энергетики на период 2020–2024 гг. Производить водород собираются «Росатом», «Газпром» и «Новатэк».
Что вызвало энергический кризис в Европе?
Те страны, в первую очередь в ЕС, которые прекратили свои атомные программы и сконцентрировались на развитии «чистой энергетики», сделали колоссальные ошибки, ограничивая свое развитие и попав в энергетический кризис, усилившийся за счет ограничения импорта российского газа.
В 2022 году швейцарцам было запрещено зимой поддерживать в домах температуру выше 19 градусов (!), нарушая тем самым правительственные директивы из-за нехватки газа, за что грозил штраф и не только. Аналогичные меры были приняты в ФРГ и Испании.
Реальная мощность ветряков в ФРГ составляет лишь не более 17 % от установленной мощности.
В 2021 году из-за менее ветреной погоды, выработка возобновляемой энергетики в Германии была меньше. чем ожидалось. В итоге доля возобновляемой энергетики в энергобалансе Германии в 2021 году снизилась до 45 %, хотя в 2020 она превышала 50 %. Этот провал был закрыт приростом выработки угольных станций, нарастивших выработку по сравнению с предыдущим годом на 27 ТВч, что соответствует трем блокам АЭС. Потребление в ФРГ по сравнению с 2020 годом каменного угля выросло на 30 %, а бурого – на 20 %.
Как заявил министр экономики ФРГ Роберт Хабек, экологические цели на 2022 и 2023 год, сформулированные в законе по защите климата, вряд ли буду достигнуты. Германия и Австрия временно вернут к работе угольные ТЭЦ, закрытые в рамках экологической повестки из-за проблем с поставками газа из России.
Расширение ветроэнергетики в ФРГ затормозилось, в 2022 году по всей Германии было установлено лишь 200 ветряных турбин – намного меньше, чем планировалось.
И вот свежие новости: несмотря на строительство новых ВИЭ-станций, объём ВИЭ-электричества, сгенерированного в ФРГ, уменьшился в первом полугодии 2023 года. В 2022 году электростанции страны произвели 509 млрд кВт•ч (на 1,9 % меньше, чем в 2021 году, и это связано с развитием ВИЭ и отказом от АЭС).
И снова уголь?
Парижское соглашение по борьбе с изменением климата теснится экономическими интересами. В середине 2021 года прошла информация, что такие азиатские страны, как Китай, Индия, Индонезия, Япония и Вьетнам планируют построить более 600 новых блоков угольных электростанций общей мощностью более 300 ГВт (!), не внимая призывам Генерального секретаря ООН Антониу Гутерриша о заморозке строительства новых угольных электростанций.
На самом деле все значительно проще, как мы видели выше – уголь и генерация из него дешевая. Например, в Индии на середину 2022 года на уголь приходилось 70 % выработки ЭЭ, в то время как на возобновляемые источники – около 12 %. Как считает правительство Индии, для энергетической безопасности необходимо воспользоваться собственными огромными внутренними запасами угля, которые являются четвертыми по величине в мире. По планам премьера Моди, Индия планирует увеличить внутреннюю добычу угля до 1 миллиарда тонн в год.
«Чистая энергетика» – откуда ветер дует?
ВИЭ – это в том числе смысл инвестирования. Капитализм периодически сталкивается с кризисом перепроизводства. Для чего ФРС создала пузырь на рынке недвижимости в 2000-х, который кончился кризисом 2008 года? ФРС использовала ипотеку как генератор роста экономики, а постоянный рост рынка акций создавал иллюзию роста богатства. Для чего Китай без устали строит дома, дороги, аэродромы, развивает все и вся? Чтобы поддержать рост экономики, поскольку в условиях процентной системы остановка роста – это крах.
Пер Виммер, бывший сотрудник инвестиционного банка Goldman Sachs, считает, что ВИЭ – это «зеленый пузырь», аналогичный пузырю доткомов 2000 года и ипотечному кризису в США 2007–2008 гг.
А вот что писали об этом в 2021 году. Генеральный директор Total назвал «безумными» коэффициенты стоимости компаний в секторе возобновляемой энергетики.
«Думаю, мы уже на 100 % в зеленом пузыре, – говорит Гордон Джонсон, гендиректор GLJ Research. – Едва ли не у каждой компании солнечной энергетики, которую я анализирую, финансовые показатели ухудшились, а акции выросли… раза в три. Это ненормально».
А вот график Индекс S&P Global Clean Energy – в который входят акции 30 компаний сектора чистой энергетики. Пузырь был – и он сдулся.
Согласно отчету Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) (май 2023), для достижения цели по изменению климата на 1,5 °C доля ВИЭ должна возрасти примерно до ¾ – 75 % (!), что потребует ежегодных инвестиций в среднем более 5 трлн долларов до 2030 года.
И вот уже Норвежский нефтяной фонд, под управлением которого находится 1 триллион долларов (это самый большой суверенный фонд в мире) планирует вложить миллиарды долларов в проекты развития солнечной и ветроэнергетики.
Программы для мирового правительства – поиск смысла бытия
Еще одно значение похода «за чистой энергетикой» – создание «эманации» экзистенциальности, т. е. поиска смысла. Мировая система капитализма в глубоком кризисе. Другой идеи, которую нес уничтоженный СССР, сейчас в мире нет.
Для разрешения социальных проблем в мире ООН были предложены 17 целей устойчивого развития (ЦУР), одобренные в 2015 году. Среди них экология, неравенство, здравоохранение, борьба с нищетой, образование и пр. Но одна их главных причин всего этого – сам капитализм. И система стала генерить какие-то программы поиска справедливости. Все это создает диалог и взаимодействие, на котором когда-нибудь будет создано мировое правительство. И поскольку экономические интересы для многих стран и планы по развитию ВИЭ часто имеют противоречия, для их решения и нужна будет централизованная мировая власть.
Незападный мир, например Россия, не будет идти по пути тотального перехода к доминированию генерации только от СЭС и ВЭС. Россия, Китай и Индия хорошо знают физику. Они пойдут путем рациональности, развивая их там, где ВИЭ эффективны. И Азия будет идти своим путем, продолжая использование угля, что вряд ли позволит достичь глобального успеха в борьбе с мировым потеплением.
Ну что же, как писал мудрый Екклезиаст: «время разбрасывать камни, и время собирать камни». Или на русский манер: что посеешь, то и пожнешь.
В следующем материале будет рассмотрен прогноз по мировой энергетике на период до 2040, а далее – обзор и дискуссия по состоянию атомной энергетики.
Информация