Солнечными батареями и ветряками уже никого не удивишь, но инновации в энергетике не стоят на месте. Какими будут технологии ближайшего будущего в этой сфере, обсудили ученые и бизнесмены на XI Российском международном энергетическом форуме.
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.
Симбиоз малой энергетики с органикой
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.
Изменение климата
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.
Глобальное энергообъединение
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
