16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/374/9335671.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 18 (374) сентябрь 2019 года

Новый этап четвертого энергетического перехода

Фото: Ассоциация «Глобальная энергия»

Сергей Алексеенко, научный руководитель Института теплофизики СО РАН, академик Российской академии наук, лауреат премии «Глобальная энергия» 2018 года В интервью «ЭПР» рассказал о том, какие из актуальных сегодня трендов окажут влияние на энергетику будущего.

– Сергей Владимирович, какими вы видите перспективы развития отрасли в горизонте десяти лет?

– Основное направление развития мировой энергетики можно описать фразой – мир входит в этап так называемого 4‑го энергетического перехода, который заключается в широком использовании возобновляемых источников энергии и вытеснении ископаемых видов топлива. Однако скорость перехода связана с высокой неопределенностью. Термин «энергетический переход» был предложен В. Смилом (Вацлав Смил – чешско-канадский исследователь и аналитик, ученый мирового уровня, энциклопедист, писатель. – Прим.авт.) и используется «для описания изменения структуры первичного энергопотребления и постепенного перехода от существующей схемы энергообеспечения к новому состоянию энергетической системы».

Выделяют следующие этапы: первый энергетический переход – от биомассы к углю (с 1840 по 1900 г.; уголь стал основным источником энергии индустриального мира); второй энергетический переход связан с распространением нефти (с 1915 по 1975 г.); третий энергетический переход привел к широкому использованию природного газа (с 1930 года по настоящее время) за счет частичного вытеснения угля и нефти. Сейчас начинается четвертый энергетический переход.

В последнее десятилетие наблюдается масштабное использование нетрадиционных энергетических ресурсов и технологий. Вклад ВИЭ (без гидроэнергии) в производство электроэнергии в мире вырос от 2 % в 2003 году до почти 10 % сейчас, то есть в 5 раз за 15 лет. А к 2040 году ожидается 21‑34 % (с гидроэнергией даже до 50 %). По всему энергопотреблению доля ВИЭ составит 19‑25 %. Это колоссальный рост. Но все же резкого снижения потребления органического топлива не ожидается. Наиболее заметно может снизиться доля угля в электрогенерации – с 39 % в 2015 году до 29 % или даже 19 % к 2040 году. А доля газа даже слегка вырастет – с 23 до 23‑26 %.

Если говорить о трендах, то главная особенность в том, что огромное влияние на развитие энергетики сегодня оказывает целый ряд факторов, а не какой‑то единственный. Помимо возобновляемых источников энергии, которые действительно преподносятся как флаг будущей энергетики, существенный вклад начинают вносить: распределенная генерация, цифровизация экономики, декарбонизация энергетики и вообще промышленности, внедрение систем хранения энергии (аккумуляторы, топливные элементы), переход на электромобили, что существенно меняет структуру энергетического рынка, и, конечно, энергосбережение и повышение энергоэффективности. Это особо актуально для России, у которой потенциал энергосбережения достигает 40 %.

Приведу пример по распределенной генерации: если в 2017 году был примерно одинаковый ввод новых мощностей распределенной и централизованной генерации, то к 2026‑му прогнозируется ввод в три раза большего объема распределенной генерирующей мощности, чем централизованной генерации. По некоторым оценкам, в Германии к 2040 году доля распределенной генерации в общей установленной мощности энергосистем может превысить 30 %, а в Австралии она достигнет 45 %. В отличие от предыдущих этапов развития энергетики, основным стимулом становится не столько экономическая эффективность новых источников энергии, сколько качественно новые факторы – декарбонизация и борьба с глобальным изменением климата.

Еще одна особенность: рост мирового первичного энергопотреб­ления существенно замедлится уже в ближайшие годы, в том числе за счет энергоэффективности. Если в период 1950‑2000 годов среднегодовой рост составлял 3,1 %, то в 2000‑2016 годах эта величина снизилась до 2 %, а к 2040‑му прогнозируется всего лишь 0,3 %, то есть стабилизация первичного энергопотребления.

Большинство прогнозов выполнено на срок к 2040 году, но если вернуться к заданному вопросу о ближайших 10 годах, то есть мнение ИНЭИ РАН, что для России имеющееся окно возможностей ограничивается буквально 7‑10 годами.

– Исследования в каких областях, по вашему мнению, будут вестись в обозримом будущем? Возможно, получат развитие какие‑то новые или невостребованные сейчас направления?

– Мой тезис заключается в следующем. Для разных стран, в зависимости от наличия энергоресурсов, географического положения и уровня экономического развития, подходы к развитию энергетики совершенного разные.

Тем не менее с общемировой точки зрения для наиболее крупных энергетических держав они такие. В ближайшей перспективе (годы, десятилетия) ожидается развитие экологически чистых и эффективных технологий переработки органического топлива, в частности на базе парогазовых установок и методов глубокой переработки угля.

Кроме того, развитие методов секвестирования углекислого газа. Более дальняя перспектива – освоение возобновляемых источников энергии и разработка эффективных методов преобразования и хранения энергии, включая топливные элементы.

Наиболее перспективные виды ВИЭ: солнечная энергия, что не вызывает особых сомнений, и геотермальная энергия с постепенным переходом на использование глубинного тепла Земли. Кроме того, необходимо дальнейшее развитие атомной энергетики с упором на безопасность, в частности использование реакторов на быстрых нейтронах.

Здесь нет ничего принципиально нового, то есть технологических революций не ожидается. Но должны происходить прорывы по указанным направлениям.

– Какие новые виды топлива могут появиться в ближайшем будущем?

– В принципе, все возможные нетрадиционные виды топлива известны, возможности их использования определяются себестоимостью производства получаемой энергии и экологическими ограничениями. Какие‑то виды топлива уже используются частично, а что‑то возможно лишь в дальней перспективе.

Рассмотрим сначала первичные энергоресурсы, то есть природные ресурсы. Наибольшими запасами обладают газогидраты (твердый раствор метана, этана и других газов в воде) – около 23 тысяч миллиардов тонн условного топлива. При нынешнем мировом энергопотреблении их хватило бы на 1,5 тысячи лет. В силу чрезвычайно высоких затрат на производство энергии они пока не рассматриваются вообще в будущих энергобалансах. Кроме того, есть опасность для экологии (это парниковые газы).

Сланцевый газ и сланцевая нефть представляют большой интерес для энергетики вследствие наличия их запасов, сравнимых с традиционными видами: 200 триллионов кубометров сланцевого газа против такого же количества природного газа и 2,8‑3,3 триллиона баррелей извлекаемой сланцевой нефти против 1,7 триллиона баррелей традиционной нефти. Они начинают играть заметную роль в энергобалансе со следующей перспективой к 2040 году: 19 % сланцевого газа в общей добыче газа и 10‑13 % сланцевой нефти в общей добыче нефти. Но эти виды газа и нефти относятся к трудноизвлекаемым с сопутствующими экологическими проблемами.

В атомной энергетике используется преимущественно изотоп урана U235 (в реакторах на тепловых нейтронах), но его очень мало. В то время как запасов U238 при использовании в быстрых реакторах хватит на тысячу лет при нынешнем мировом энергопотреблении. Пока в мире эксплуатируются только два быстрых реактора, расположенные в России, БН600 и БН800, но это будущее ядерной энергетики.

Остальные новые виды топлива являются вторичными. Их также называют промежуточными энергоносителями, поскольку они получаются из первичных топлив либо из других источников.

Множество новых типов топлива можно получить на основе угля – водоугольное топливо (ВУТ), бездымное брикетированное топливо, генераторный газ (или синтез-газ) в процессах глубокой переработки угля, синтетическое моторное топливо, а также водород. Большей частью такие искусственные топлива играют вспомогательную роль или побочную (в случае, если есть базовая технология со множеством видов продукции на выходе). Особого внимания заслуживает водород как наиболее емкий и экологически чистый энергоноситель из всех существующих. Появилось даже понятие водородная экономика. Пока вклад водорода в энергетику и экономику невелик, но исследования и разработки в этом направлении крайне актуальны и перспективны.

В топливных элементах могут использоваться разнообразные энергоносители, даже уголь, но недавно продемонстрировано очень эффективное применение аммиака, промышленное производство которого существует давно и в глобальных масштабах.

Наконец, заслуживают внимания твердые коммунальные отходы (ТКО) в качестве источника энергии.

– А что будет с зеленой энергетикой?

– Есть разные определения «зеленой» энергетики. В узком смысле подразумевается возобновляемая энергетика, основанная на возобновляемых источниках энергии (ветер, солнце, биомасса, гидроресурсы, геотермальные ресурсы). Но главная идея зеленой энергетики состоит в минимизации воздействия человека на природу, прежде всего на климат. Поэтому в более широком смысле под зеленой энергетикой подразумевается безуглеродная и малоуглеродная энергетика.

Тогда сюда будут входить и атомная энергетика, и любая другая отрасль энергетики на органическом топливе, где предпринимаются меры по минимизации выбросов СО2. Среди них: повышение эффективности, переход на энергоносители с меньшим выходом СО2, на новые технологии типа глубокой переработки.
Одно из главных ключевых слов зеленой энергетики – «декарбонизация», что является базисом развития современной энергетики и экономики.

Возобновляемая энергетика

Похожие Свежие Популярные