Завтра начинается сегодня. Какой будет новая российская энергетика

Россия активно переходит к базовым технологиям нового энергетического уклада. Уже введены в эксплуатацию ветряные энергостанции — «Каменская», «Сулинская», «Гуковская», «Казачья» и другие; солнечные — «Заводская», «Усть-Коксинская», крупнейшая в России СЭС «Перово».

«А впереди нас ждет увеличение доли распределения генерации, развитие умных сетей и способов хранения энергии, а также Zero Carbon Buildings for All (здания с нулевым выбросом углерода)», — перечисляет тренды будущего действительный член Академии электротехнических наук, профессор Александр Хренников. А еще он рассказал, что в Петербурге уже работают криогенные кабельные линии постоянного тока на высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) длиной 2,5 км. «Это передовая технология. Кроме России, она есть лишь в нескольких странах мира: Южной Корее, Китае, США, — но длины 2,5 км нет нигде в мире!» — отмечает профессор.

По его словам, для распределенной энергетики в мире и в России наступает переломный момент, связанный с расширением добычи, переработки, хранения, транспортировки сжиженного природного газа, добываемого на Севере, где перспективы водородной энергетики неизмеримо выше, чем у традиционной энергетики.

По поручению президента РФ на рубеже 2045-2050 годов доля ядерной энергетики в выработке электроэнергии в России должна быть увеличена до 25%. И одной из ключевых задач при этом является снижение удельных выбросов СО2 на выработанный киловатт-час от электроэнергетики России.

«Без широкомасштабного развития ядерной энергетики достижение поставленных правительством страны национальных климатических целей невозможно», — говорит Евгений Адамов, научный руководитель АО «Ордена Ленина НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля», отмечая, что сегодня в России стоит задача повышения эффективности ядерных энергетических установок.

«Но большой конкурент ядерной энерготехнологии — теплоэлектростанции на природном газе и угле — продолжают доминировать в энергобалансе страны, занимая около 66% общей установленной мощности единой энергосистемы, и перед нами стоит задача по освоению новых рынков, которые заняты теплоэлектростанциями», — продолжает Андрей Каширский, начальник отдела АО «Прорыв».

Однако просто начать заменять ТЭС на атомные электростанции нецелесообразно. Ученые предложили нестандартное решение — использовать природный газ (органическое топливо) в качестве дополнительного источника тепловой энергии для увеличения эффективности работы ядерного реактора. Для этого уже разработаны энергоэффективные АЭС с использованием органического топлива. Они, по подсчетам ученых, могут быть оптимальны по цене и эффективности.

«Для многих региональных энергосистем строительство АЭС большой мощности (более 1 тыс. МВт) не является целесообразным. Оптимальным решением может быть АЭС средней мощности. Мощность паровой турбины за счет дополнительного перегрева пара в АЭС на органическом топливе может быть увеличена в 1,6-1,7 раза», — говорит Андрей Каширский.

«Решения для этого вида АЭС должны быть более детально разработаны и обоснованы. Но симбиоз малой ядерной энергетики с органикой крайне перспективен. Этот малый переход может быть более прагматичным, чем «дубовая» попытка простого замещения тепловой энергетики на атомную», — заключает Евгений Адамов.

Задач российским энергетикам придется решать множество. И параллельно придется приспосабливаться к изменению климата на планете: в России в марте 2023 года принят план адаптации к изменению климата.

Климат меняется, и при этом, как уточняет к.т.н. Михаил Дыган, куратор работ в сфере экологии и климатической повестки ФГПБУ «Российское энергетическое агентство» Минэнерго России, происходит это независимо от человеческого влияния. Он приводит примеры конкретных изменений. Так, с изменением климата увеличивается количество суток в году, когда среднесуточная температура переходит через 0 °C, с минуса на плюс и обратно. Как рассказал Михаил Дыган, на Европейской территории России и в Западной Сибири, а также в Магаданской области и на Сахалине количество таких суток в году уже увеличилось на 40-50.

«А если температура так быстро меняется в течение суток, то для этих районов есть опасность более быстрого разрушения фундаментов домов и большей деградации всех конструкций. Срок службы зданий и сооружений может быть уменьшен. Это надо учитывать и решать, что делать», — сказал эксперт.

Он вспомнил ледяные дожди, которые уже видели в Московской области и Петербурге. Эти осадки вызывают аварии, связанные с провисанием, перехлестом и обрывом проводов, а также повреждения опор и металлоконструкций. «В качестве примеров адаптации к этим процессам могут быть профилактический обогрев и плавка снега, укрепление конструкций, установка дополнительных опор, систем раннего обнаружения гололеда и прочие варианты», — пояснил он.

«Худшее, что мы можем сделать, — это не обращать на изменение климата внимание и не делать ничего», — убежден эксперт.

Сегодня страна строит единую энергетическую систему, которая, как отмечает Павел Литвинов, член секции «Информационные технологии» НП «НТС ЕЭС», должна быть единым целым, но быть самостоятельной каждой своей частью — только в этом случае она будет устойчивой и безопасной.

Стране не обойтись без цифровой трансформации. «Мы стоим на пороге изменений. Ведь умные счетчики не только подсчитывают электроэнергию, они позволяют снизить потери, быстро выявлять нештатные ситуации, управлять нагрузкой в широких пределах. А электротранспорт не только машина. Это новый потребитель и источник энергии для балансировки нагрузки и резервирования электрической сети», — сказал Павел Литвинов.

А китайский эксперт Чэнь Сюйпэн, представитель Организации по развитии и кооперации в области глобального энергообъединения в России и странах Центральной Азии, показал возможное будущее мирового масштаба, рассказав о глобальном энергообъединении (ГЭО).

Он объяснил, что чистая энергетика заменит нефтехимическую, а электричество — уголь, нефть и газ в плане потребности в электроэнергии. Для этого умная сеть, лежащая в основе ГЭО, растянется по всем странам мира, как «мост». Это будет сеть линий передач ультравысокого напряжения. Источники энергии будут возобновляемые либо поначалу комбинированные — углеводородные, газовые и другие, которые пока незаменимы.

Идея об установлении ГЭО уже включена в китайскую стратегию «Один пояс — один путь» и в рабочую программу устойчивого развития ООН до 2030 года. Поэтапный план развития ГЭО также уже разработан.

«У нас в Китае в данный момент, несмотря на пандемию, построено уже более 30 линий ультравысокого напряжения, и первый этап — внутристрановое объединение — будет завершен в 2025 году», — рассказал Чэнь Сюйпэн, объяснив, что, если китайский опыт будет одобрен, к 2035 году можно реализовать второй этап — внутриконтинентальное объединение.

«Завершить установление ГЭО в целом можно к 2050 году, удовлетворив при этом потребность в электроэнергии чистым и зеленым методом и достигнув цели преобразования и устойчивого развития мировой энергетики», — заключил он.

По материалам круглого стола «Устойчивое развитие электроэнергетики РФ: энергетическая безопасность, низкоуглеродное развитие, рынок электроэнергии, цифровизация, распределенная генерация», прошедшего в Экспофоруме в рамках XI Российского международного энергетического форума