Что такое ВИЭ и с чем их «едят»?
К возобновляемым источникам энергии относятся солнце, вода, ветер, тепло, биомасса. Как они работают? Солнечные технологии позволяют преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических панелей или зеркал, концентрирующих солнечное излучение. Ветроэнергетика использует кинетическую энергию движущегося воздуха при помощи больших ветряных турбин на суше или в воде.
Энергию воды получают с помощью водохранилищ и рек: нужно, чтобы вода перемещалась с большей высоты на меньшую. Геотермальная энергетика использует доступную тепловую энергию недр Земли: тепло получают из геотермальных резервуаров путем, например, бурения скважин. Биоэнергию – как правило, путем сжигания таких органических материалов, как древесина, древесный уголь и навоз.
В чем главная «прелесть» ВИЭ? Они практически не выделяют парниковых газов, легкодоступны и в большинстве своем дешевле таких невозобновляемых ресурсов, как уголь, нефть и газ, на формирование которых уходят сотни миллионов лет.
По информации Международного агентства по возобновляемым источникам энергии IRENA, 72% всех введенных в эксплуатацию в 2019 году источников энергии были возобновляемыми. Согласно наиболее благоприятному сценарию экспертов Международного энергетического агентства IEA, к 2050 году из климатически безопасных возобновляемых источников может быть получено до 60% всей электроэнергии в мире.
Инновации в области ВИЭ
Учитывая высокий спрос, в последние годы наблюдается значительный прогресс в технологиях ВИЭ. Так, обычные солнечные панели были усовершенствованы и стали более эффективными и дешевыми за счет использования перовскитных материалов (редкий металл титанат кальция). Разработка плавучих солнечных панелей позволяет устанавливать их на водоемах, что освобождает земельные ресурсы и повышает эффективность за счет охлаждения воды. А студенты Каталонского института прогрессивной архитектуры собрали солнечную батарею, работающую с мхом и бактериями.
Новые возможности для прибрежных регионов открывает разработка технологий, преобразующих в электричество энергию морских волн. В апреле 2021 года британская компания Mocean Energy представила прототип такой установки под названием Blue X.
Еще одно ноу-хау последних лет – использование биологических материалов для создания лопастей ветрогенераторов, результат – снижение стоимости и экологического следа. Испанская компания пошла дальше – изобрела совершенно новые, вихревые ветряки без лопастей. По информации портала Building tech, их производство обойдется дешевле обычных, к тому же такая конструкция решает проблему столкновения с птицами.
В 2021 году швейцарские ученые смогли даже древесину превратить в мини-генератор: если ее раздавить, а затем вернуть в исходное состояние, она генерирует небольшое электрическое напряжение.
Среди перспективных инноваций в области энергетики – беспроводная передача электроэнергии, системы отопления на сжиженном углеводородном газе, а также магнитомеханический усилитель мощности, позволяющий использовать магнитное поле Земли для ускорения работы электродвигателя.
Использование энергии атмосферы – ноу-хау для стран с влажным климатом. Так, ученые из Бразилии обнаружили, что влажный воздух содержит частицы с небольшим зарядом, а плата, в которой используются металлы, может собирать и генерировать электричество.
Изобретатель из Германии Хайнц Кнупске закрепил небольшую солнечную батарею на защитную маску, превратив респиратор в устройство, вырабатывающее электричество. Китай несколько лет назад уже приступил к их серийному производству.
Председатель Казахстанской Ассоциации энергоснабжающих организаций Сергей Агафонов считает, что ключевые изобретения в области ВИЭ уже созданы, и настал период их совершенствования.
– Эффективность любой генерации измеряется коэффициентом использования установленной мощности – это отношение того, сколько производит установка, к тому, сколько бы она могла потенциально произвести. К сожалению, у ВИЭ КИУМы невысокие, по сравнению с нынешней традиционной генерацией. Например, если у солнца – это 21%-22% максимум, у ветра – 30-40%, то у угольной генерации это 60-70%, у АЭС и того более – 90%. Поэтому сейчас идет борьба за увеличение КИУМов различными способами, – объяснил эксперт.
При этом еще одна цель в сфере солнечной генерации – сделать ее частью нашей архитектуры. Многие уже не только устанавливают солнечные панели на крышу, но и изготавливают из панелей саму крышу, а также облицовку зданий.
– В Китае, например, работают над тем, чтобы сделать солнечную панель как можно тоньше. Вплоть до того, что она станет пленкой, которую можно будет наклеить на внешнюю сторону дома и таким образом вырабатывать электроэнергию, – рассказал Сергей Агафонов.
Кроме того, идет борьба за удешевление электрохимических накопителей. Сейчас бытовой накопитель емкостью 1 кВт/ч размером с кирпич, совмещенный с инвертором, стоит целых 2 тысячи долларов. Пока это дорого. Но, считает эксперт, когда в накопителях, особенно в бытовых, будет совершен «ценовой» прорыв, это сильно ускорит развитие ВИЭ.
Развитие ВИЭ в Казахстане
Наша страна не отстает от трендов и продолжает демонстрировать лидерство в Центральной Азии по темпам развития ВИЭ. Так, в планах было увеличить долю ВИЭ до 6% к 2025 году, но уже к концу 2024 года эта цифра приблизилась к 7%. Такими темпами, уверен Сергей Агафонов, у нас есть все шансы «обогнать» прогнозные 15% к 2030 году и достичь 50% к 2050 году.
– Нам выпала возможность жить в то время, когда ВИЭ становятся традиционной энергетикой, т.е. не нуждающейся в дотациях или поддержке. Думаю, что ВИЭ перейдут эту границу через 10 лет, когда их доля в балансе достигнет 25%, – отмечает эксперт. – Окончание этой «десятилетки» будет сопровождать еще одно важное для страны событие: ввод в эксплуатацию АЭС, который повлечет начало изменения всей «энергетической парадигмы». С учетом того, что к 2050 году у нас вполне может быть уже три АЭС, безуглеродная генерация займет всю ту нишу в 70%, которую сегодня занимает угольная генерация. Поэтому перспективы и у ВИЭ, и у АЭС очень хорошие. Это то, на чем будет основываться наша энергетика, «при прочих равных», через 25 лет: 50% – ВИЭ, 15-17% – АЭС. Я уверен, что это достижимо.
В Казахстане «соревнуются» между собой ветер и солнце – два «кита», на которых будет опираться наша ВИЭ-энергетика. Но ветровой потенциал, считает эксперт, все же выше: примерно 1,8 трлн кВт/ч в год в противовес солнечному — в 1 трлн кВт/ч в год. К тому же мощность установленных ветровых станций в РК сейчас выше, чем солнечных. По КИУМам «ветер» также впереди. Но по солнцу тоже очень хорошие перспективы. У нас есть целый «солнечный пояс», который охватывает регионы с высоким солнечным потенциалом от Жетысу до Мангистау. Там солнечная генерация развивается достаточно интенсивно.
На сегодняшний день, по данным Министерства энергетики РК, в стране действуют 153 объекта ВИЭ установленной мощностью 3032,12 МВт, из них 62 – ВЭС мощностью 1 520,05 МВт, 46 СЭС мощностью 1 222,61 МВт; 42 ГЭС мощностью 287,685 МВт и 3 объекта биогазовых электростанций мощностью 1,77 МВт. Они играют ключевую роль в сокращении углеродного следа и обеспечивают энергосистему страны экологически чистой и устойчивой энергией. Для сравнения: в 2020 году функционировало всего 104 объекта ВИЭ с суммарной мощностью 1500 МВт.
Наиболее крупными можно выделить такие объекты, как ВЭС ЦАТЭК Green Energy на 50 МВт в Акмолинской области, СЭС на 100 МВт – Сарань в Карагандинской, СЭС ENEVERSE KUNKUAT в Алматинской, M-KAT GREEN в Жамбылской и KB ENTERPRISES в Акмолинской областях. Всего же по итогам 2024 года электроэнергия от 153 объектов ВИЭ составила 6,43% из общего объема производства.
– Самое главное позитивное достижение, которое как раз обеспечило такой значительный прирост доли ВИЭ в балансе – это абсолютно конкурентные ежегодные аукционы ВИЭ. Действенный рыночный механизм в отрасли дал хороший толчок развитию, привлекает множество интересантов, обеспечивает конкурентную цену, которая в отдельных случаях даже ниже текущей цены Единого закупщика, – считает Сергей Агафонов.
Согласно последнему отчету Министерства энергетики РК, 2024 год был насыщенным важными событиями и значительными достижениями в сфере ВИЭ. Позиции Казахстана в международной энергетической повестке укрепляют успешная реализация проектов и заключение стратегических соглашений.
Так, только в прошлом году в эксплуатацию были введены 8 новых объектов ВИЭ общей мощностью 163,35 МВт. Ключевым событием года стало подписание инвестиционного соглашения с компанией «Masdar» на строительство крупной ветровой электростанции мощностью 1 ГВт в Жамбылской области. Проект включает современные системы накопления энергии, что станет важным шагом в повышении надежности и стабильности энергосистемы Казахстана.
Не менее важным достижением в Минэнерго назвали подписание межправительственного соглашения с КНР о строительстве объектов ВИЭ общей установленной мощностью 1,8 ГВт. Этот проект усиливает международное сотрудничество, привлекает новые инвестиции и технологии в Казахстан.
Климат для инвесторов отрасли ВИЭ в РК достаточно благоприятный. К примеру, Законом о поддержке использования ВИЭ предусмотрены хорошие меры поддержки. В частности, инвесторам гарантируется покупка всего объема энергии ВИЭ по аукционным ценам в течение 15 лет при заключении договора покупки с Расчетно-финансовым центром по поддержке ВИЭ, аукционные цены подлежат ежегодной индексации, производители ВИЭ освобождаются от оплаты услуг за передачу электроэнергии от ВИЭ, также им предоставляется приоритетная диспетчеризация при передаче электроэнергии.
К слову, буквально вчера на бирже Astana International Exchange начались торги сертификатами возобновляемых источников энергии I-REC. Первая сделка по покупке 1000 сертификатов заключена между казахстанским производителем возобновляемой электроэнергии ТОО «Samruk-Green Energy» и лондонской трейдинговой фирмой Valor Carbon.
Над чем еще нужно поработать?
Главный минус ВИЭ – нестабильность выработки электроэнергии. Солнечная генерация зависит от солнца, ветровая – от наличия или отсутствия ветра, и несмотря на ветронасыщенность нашей республики, полностью полагаться на ВИЭ нельзя. То есть в момент, когда нет выработки энергии ВИЭ, ее нужно чем-то замещать.
– Мировой тренд – это развитие систем накопления электроэнергии, но нам важно не обременять ими наш сектор ВИЭ, так как это приведет к стагнации рынка и серьезному удорожанию инвестиций в ВИЭ. Было бы правильным интегрировать в нашу отрасль отдельный рынок систем накопления электроэнергии. Субъекты этого рынка смогут, при помощи современных технологий, накапливать электроэнергию в ночное время, когда она наиболее дешевая, и продавать в момент, когда она наиболее дорогая. Решаем сразу несколько задач: «запускаем» новый рынок для инвестиций, не «тормозим» сектор ВИЭ, выравниваем график энергосистемы – объяснил Сергей Агафонов.
Эксперт обозначил еще одну проблему отрасли: заключенные межправительственные соглашения на строительство крупных объектов ВИЭ не предусматривают четких обязательств иностранных инвесторов использовать оборудование, произведенное в Казахстане. Так, с иностранными инвесторами заключаются PPA-контракты на выкуп электроэнергии, то есть они инвестируют в строительство станции, а Казахстан в лице Единого закупщика выкупает произведенную этой станцией электроэнергию.
– Мы предложили такие РРА-контракты сделать типовыми для всех иностранцев, которые хотят инвестировать в нашу отрасль, и прописать обязательным условием определенную долю оборудования отечественного производства. Мы ведь уже и солнечные панели производим, «солнечный» кабель, почти все виды металлоконструкций, гондолы для ВИЭ, сможем и башни для ветроустановок изготавливать. Если будет спрос, то наши ОТП очень быстро адаптируются к этой ситуации и наладят выпуск необходимого оборудования, – отмечает Сергей Агафонов.
Кроме того, в прошлом году принят Закон, направленный на стимулирование развития маломасштабных объектов ВИЭ среди МСБ и населения. То есть любое домохозяйство или юрлицо может быть оснащено небольшой солнечной или ветровой станцией мощностью до 200 кВт и, производя электроэнергию для собственных нужд, при наличии излишков, продавать их местной энергоснабжающей организации. Однако это направление необходимо стимулировать.
– Здесь заложен огромнейший потенциал для развития. В той же Европе сектор маломасштабных объектов в среднем занимает 10% в энергобалансе.
Если спроецировать эту долю на нас, то у нас уже должны быть нетто-потребители суммарным объемом в 2 ГВт. Пока мы исчисляем их десятками оснащенных потребителей – 80-100 объектов в год, это мизер. Основная проблема — в отсутствии капитала у домохозяйств и МСБ на оснащение, – подчеркивает энергетик.
В целом важность развития ВИЭ трудно переоценить. Самый главный здесь, конечно же, экологический аспект. Человечество видит, что происходит с климатом, в этом контексте ВИЭ и атомная энергетика станут спасением – нашим и экологии. Органическое топливо и углеродный след неминуемо останутся в прошлом.
Кстати, помимо ВИЭ у Казахстана большая нацеленность на развитие альтернативных источников энергии. Есть прямое поручение Президента уже в этом году разработать соответствующий закон об альтернативной энергетике. Эту тему аналитики тоже вскоре изучат.