Ветром надуло. Россия вступает в новую глобальную энергетическую гонку

Ветер — на сегодня самый дешёвый из возобновляемых источников энергии и единственный, что уже способен успешно конкурировать с тепловой энергетикой даже там, где его некому субсидировать. Массовое строительство ветряков в таких странах, как КНР и Никарагуа, показывает, что ветер не назовёшь слишком дорогим источником энергии. Однако он стал привлекательным в ценовом отношении далеко не вчера. Давайте разберёмся, что такое ветроэнергетика сегодня и что заставило госкорпорацию Росатом заняться совершенно неожиданной для их названия областью энергогенерации.

Продуваемый мир

Ветровая энергетика последние десять лет испытывает рекордный рост. В 2006 году общая мощность ветряков была всего 74 гигаватта, а в 2016 году — 487 гигаватт. Рост в 6,5 раза за десять лет вывел её в категорию одной из важнейших отраслей мировой энергетики в целом. И вполне очевидно, что этот процесс продолжается. Средняя выработка на киловатт мощности у ветряков составляет примерно 2100–2200 киловатт-часов в год (в США 2900). Поэтому совокупно они дают уже больше триллиона киловатт-часов (что превосходит всю российскую энергогенерацию). Всего же в мире вырабатывается 23 триллиона киловатт-часов от всех видов электростанций.

Общая мощность всех новых ветряков, устанавливаемых за год, сейчас равна 55 ГВт. Нетрудно посчитать, что в обозримом будущем они смогут превысить мировую выработку всей атомной энергетики — так как она, в силу психологических причин и роста общественного недовольства в ряде стран (после аварии на Фукусиме), практически не растёт.

Влияние ветряков на отрасли-конкуренты заметно уже сегодня. Например, Германия в 2015 году получила от них 86 миллиардов киловатт-часов — столько же, сколько при сжигании 22 миллиардов кубометров газа. А это почти четверть потребления газа в Германии вообще. Кстати, за 2016 год ветровая энергетика в этой стране выросла на 13 процентов, так что наступление на углеводороды продолжается. Для России это не очень приятное известие, так как немцы — главный зарубежный потребитель "Газпрома". И весь этот бурный рост идёт несмотря на то, что в РАО ЕЭС ещё в 2006 году сообщали: в Германии "места для установки ветроагрегатов на земле почти не осталось". 

Бесспорно, у ВЭС есть свой потолок. Из опыта Дании или Коста-Рики известно, что если ветрогенерация достигает 40 процентов от общей выработки, то при сильном ночном ветре возникают невостребованные избытки электроэнергии. Пока их экспортируют в соседние страны. Когда ветряками обзаведутся все, экспортировать будет особо некуда. Конечно, можно снизить тарифы на ночное потребление и принять ещё какие-то меры, но более 25–30 процентов общемировой генерации ветрякам всё равно не грозит — иначе они периодически будут крутиться вхолостую, потому что их "пиковую" выработку энергии будет некому потреблять. Однако и 25–30 процентов — это очень и очень много, больше, например, чем у ГЭС или АЭС.

Война транспорта с ветряными мельницами

Текущее развитие ветровой энергетики идёт в направлении роста размаха лопастей. Если десять лет назад ставили ветряки с размахом лопастей в десятки метров, то новейшая на сегодня Vestas V-164, как видно из названия, достигла 164 метров. Как правило, чем больше размах, тем дешевле электричество на выходе. Более крупный ветряк "ловит" ветер с большей высоты, его лопасти дольше раскручиваются и дольше тормозят, а значит, работают небольшим "аккумулятором", компенсирующим порывы ветра. Если при росте размаха лопастей в два раза затраты на установку растут в два-три раза, то ометаемая площадь — и выработка энергии — уже вчетверо! Во многом за счёт такого роста в последнее десятилетие ветряные электростанции стали давать энергию дешевле тепловых. 

У бесспорно положительной тенденции есть естественный ограничитель. Вестасовские лопасти уже сейчас приходится делать на заводе, расположенном на острове. Вывезти готовое изделие в 80 метров (одна лопасть) с сухопутного завода очень сложно — дороги не рассчитаны на перевозку такой экзотики. Поставить подобного гиганта в глубину суши тоже непросто, потому что, опять-таки, его туда не на чем везти. Поскольку лопасти весят десятки тонн, то для их перевозки нужен дирижабль, а крупные дирижабли сейчас большая редкость. Поэтому хотя в теории рост размеров этих конструкций надо продолжать, на практике недостаток воздушного транспорта для перевозки негабаритов не даст этого сделать. По крайней мере, для наземных ветряков. 

Именно поэтому сильнейшие игроки рынка рассчитывают на ветряки оффшорные, вынесенные в море на глубину до 32 метров. Считается, что при одинаковых размерах они дороже обычных, потому что строительство фундамента в море недёшево, да и плавучий кран для постановки башни выше высочайшей из египетских пирамид довольно дорог. Зато в море можно возить лопасти в 80 метров и более, в то время как на суше это непросто. К тому же над морем ветер устойчивее. В США коэффициент использования установленной мощности наземных ветряков 0,33, то есть за год на киловатт их мощности приходится около 2900 киловатт-часов выработки. А для морских аналогов коэффициент равен 0,4 и более (от 3500 киловатт-часов выработки на киловатт мощности в год). Это не только компенсирует затраты на подводный фундамент, но и даёт бóльшую стабильность энергосистеме и снижает необходимость в подстраховке ветряков ТЭС.

Так что хотя в ближайшее время оффшорные ветряки всё ещё будут дороже сухопутных, к 2020-м годам ситуация изменится и цена их генерации может сравняться. Процесс удешевления уже идёт: в 2016 году одна оффшорная ВЭС в Дании обязалась продавать электричество в сеть по 5 евроцентов за киловатт-час. По российским меркам (после девальвации) это всё ещё дорого, но в Европе по сходным ценам торгуют электричеством даже ГЭС и АЭС. К тому же процесс падения цен в этом секторе далёк от завершения. Хотя пока лишь 14,4 гигаватта мощностей ветряков работает в море, в будущем эта цифра будет расти намного быстрее, чем у их наземных "коллег". 

Тем временем в параллельной реальности

В России всё это долгие годы расценивали как "зелёную блажь". Первый замминистра энергетики всего пару лет назад говорил: "Если отойти в сторону и спросить по-честному, нужна ли нам альтернативная энергетика прямо сейчас, то правильный ответ — нет". Аргументы приводятся разные. В наиболее населённых частях низкая скорость ветра, а при ней электричество от ветряков слишком дорого (наиболее смелые и незнакомые с цифрами говорят — оно вообще всегда слишком дорого). Минэнерго такими суждениями подставляться не спешит, но резонно отмечает: с 2009 года в стране из-за экономической стагнации не растёт энергопотребление. И куда в таком случае можно пристроить электричество от ветра — вообще непонятно.

Пройдёмся по пунктам. Выработка ветряка растёт пропорционально кубу скорости ветра, поэтому там, где она 8 метров в секунду, генерация будет в 8 раз выше, чем там, где она 4 метра в секунду. В Москве среднегодовая скорость ветра у земли трагически низка — менее 3 метров в секунду. Не факт, что эта проблема непреодолима. Но уже на 500 метрах над землей она в разы выше. Сейчас средняя высота размещения лопастей для некоторых агрегатов достигла 160 метров над землей. Раздаются голоса в пользу её повышения до 300 метров и более — подобные решения дадут более дешёвую энергию. Пока до появления мегаветряков ещё далеко, и на сегодня центр страны действительно не очень подходит для ВЭС.

Однако в России есть немало мест, где эолова энергетика имеет смысл. На одном Кольском полуострове можно вырабатывать до 350 миллиардов киловатт-часов в год. Несмотря на кажущуюся удалённость, потенциальные потери при масштабной переброске энергии оттуда в ту же Москву — порядка 10 процентов. То есть строить ветряки там всё равно больше смысла, чем ближе к центру, где ветра слабее.

В связи со стагнацией экономики новые электростанции действительно не нужны, а их ввод лишь повысит затраты потребителей, которым эти станции и придётся оплачивать. Это, конечно, факт. Но сомнительно, что такая ситуация сохранится вечно, что бы ни прогнозировало на эту тему Минэкономразвития. К тому же производство ветряков со временем может оказаться и выгодной статьёй экспорта. Есть и ещё один фактор, психологический. В современном мире отношение к ветрякам весьма позитивно. Ту же атомную энергетику продвигать на экспорт намного сложнее, хотя она и даёт меньше смертей на единицу вырабатываемой энергии. 

Планы Росатома

Эти и ряд других соображений уже заставили корпорацию Росатом с помощью дочерней структуры вступить в партнёрство с голландской компанией — производителем ветряков Lagerwey. Цель альянса проста — строительство ветроэлектростанций в России с постепенной локализацией производства ветряков в стране. До 2020 года предполагается построить 26 небольших ВЭС общей мощностью на 0,61 гигаватт. Это меньше одной сотой от ежегодного мирового ввода. Однако здесь Росатом можно понять. Во-первых, в условиях стагнации больше пока и не нужно. Во-вторых, локализация производства потребует времени, а пока основная часть компонентов не будет производиться в России — цена ветряков будет слишком высока.

Пока компания планирует довести локализацию ветряков до 65 процентов по стоимости. Чтобы уложиться в эти цифры, до конца десятилетия в стране придётся хотя бы частично освоить производство генераторов и лопастей. В создание этих 610 мегаватт предполагается вложить 83 миллиарда рублей. Организация такого производства в России потребует значительных начальных капиталовложений, хотя и должна быстро окупиться.

Реальную стоимость электроэнергии, которую удастся получить на ветроэлектростанциях, заранее оценить сложно. Известно, что, по оценкам Минэнерго США, новые наземные ветряки в Америке дают электричество по 6,45 цента за киловатт-час, а угольные ТЭС — по 9,5 цента за киловатт-час. Однако в случае достижения высокой локализации российские ВЭС могут показать и более низкие цифры (в силу сегодняшнего курса рубля). В теории, как и в США, цены должны быть сопоставимы с киловатт-часом тепловых электростанций. 

Риски для российского ветра

Первая проблема в отношении перспектив любой отрасли российской энергетики — стабильность господдержки. На данный момент электростанции в нашей стране продают электричество в сети по очень низким ценам. Вернуть вложения в новую электростанцию при таких ценах (и одновременно высоких процентах по кредитам) невозможно. Поэтому государство субсидирует все новые электростанции любых типов при помощи механизма платы за мощность. Такое электричество ориентировочно на 2/3 дороже, чем от построенных при СССР станций, однако без него не обойтись. Старые станции не вечны, и замена им всё равно нужна. Все новые ТЭС, ВЭС и прочие электростанции строятся в России до тех пор, пока государство готово их поддерживать. Сокращение субсидирования — пожалуй, самый серьёзный риск, стоящий перед ветряками в России.

Второй крупный риск — технологический. Хотя КПД ветряков меняется довольно слабо, стоимость выработанной ими энергии постоянно снижается. По оценкам Минэнерго США, за 2011–2016 год она упала в полтора раза. Причины происходящего мы уже упомянули — рост высоты ветряка, размаха его лопастей, накопление опыта в эксплуатации. Так, дистанции между ветряками и их взаимное расположение были скорректированы, что снизило их негативное влияние друг на друга (замедление ветра, дующего на "соседа"). Не факт, что процесс удешевления остановится в будущем. А значит, нельзя исключать сценарий, при котором, локализовав производство сегодняшних ветряков, Росатом столкнётся с тем, что на Западе за это время будут разработаны новые модели с меньшей стоимостью выработки энергии.

Впрочем, оба риска не следует расценивать как непреодолимые. Государству так или иначе придётся обновлять электростанции. Обязательства, взятые на себя Россией в рамках Парижского соглашения, значат, что большая часть этих электростанций должна быть нетепловой. А ко второй половине XXI века у нас ТЭС не должно быть вовсе. Наконец, ветровая энергия довольно дёшева, что повышает заинтересованность именно в ней. 

Как отметил в комментарии Лайфу представитель Росатома Андрей Иванов, в силу значительных компетенций корпорации в энергетической отрасли для неё решение вопросов НИОКР в новой области не составит большого труда. Кроме того, развитие именно ветровой энергетики хорошо укладывается в и общую стратегию Росатома — продвижения неуглеродной энергогенерации. Компания давно является одним из крупнейших мировых игроков в этой сфере, поскольку АЭС при работе не выбрасывают углекислый газ. В этом смысле ветряки — логичное продолжение данной линии, особенно востребованной в связи с участием России в известных международных договорённостях по борьбе с выбросами диоксида углерода.

МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ: 

Прилив энергии. Как Россия может заработать на Луне

Разводка на потеплении: сколько миллиардов Россия потратит на расширение Сахары?

Наука. Год 2016-й. Десять главных событий мировой энергетики

Солнечная энергетика: смерть российской нефти или глобальная афера?