Почему России важно не проиграть «гонку» за альтернативными источниками энергии, и с кем придется соперничать на этом пути
Пока все внимание на топливном рынке приковано к цене эталонной марки нефти Brent, которая еще в феврале 2014-го стоила фантастические по нынешним меркам $105 за баррель и с тех пор подешевела на 67%, другие, менее известные неспециалистам смеси в буквальном смысле нащупали «дно». А некоторые — провалились даже глубже. В январе марка North Dakota Sour рухнула в цене ниже нуля (!), то есть перерабатывающая компания согласилась принимать сырую нефть от поставщиков, только если те будут доплачивать по 50 центов за каждую бочку.
Иначе как откровенным абсурдом это не назовешь. Рынок энергоносителей очевидно утрачивает привязку к реальности, и многие видят в этом явный знак близкого окончания нефтяной эры. Конечно, полностью заменить традиционное топливо возобновляемыми источниками энергии человечество пока не готово, что бы там ни говорил известный мечтатель от экономики Герман Греф, но и обходиться нефтью единой уже не может и, пожалуй, не хочет.
Какое же место в новом «мире без нефти» уготовано России с ее нефтеориентированной экономикой?
Искусственное «черное золото»
Более серьезные, чем господин Греф, специалисты в области энергетики, как ни странно, в целом разделяют точку зрения своего неожиданного «коллеги». Кто-то просто признает скорый закат эры нефти, а кто-то непосредственно его приближает. Например, в 2013 году специалисты израильского Университета им. Бен-Гуриона сообщили об успешном синтезе «искусственной нефти» — высокоэкологичного топлива, способного заменить традиционное горючее. Удивительно, но исходным сырьем стала… вода. Ученые использовали метод выделения из воды водорода с дальнейшим его связыванием углекислотой в специальной камере с нанокатализатором. На выходе они получили легковоспламеняемые жидкость и газ.
По заверениям химиков, весь процесс получения зеленого топлива — а именно такой цвет имеет искусственная нефть — намного проще и, главное, дешевле традиционной нефтедобычи. Синтезировать его можно практически в любой точке планеты, ведь вода и углекислый газ есть везде. Соответственно, отпадет необходимость транспортировать горючее в танкерах и по трубопроводам.
При сгорании зеленой нефти не образуется твердых частиц (сажи), а значит, ее использование меньше изнашивает автомобильные двигатели. Проблема с чудо-горючим только одна: для синтеза требуется первичная энергия, причем много. Откуда ее брать и сколько она стоит, вопрос открытый, но очевидно, что от источника энергии будет зависеть и конечная цена искусственной нефти.
Со временем израильская разработка, безусловно, найдет свою нишу, хотя и не заменит традиционную нефть полностью. Топливо для общественного транспорта вполне могло бы стать зеленым уже в ближайшие 5–10 лет.
В России, если судить по данным открытых источников, серьезных работ по созданию искусственного топлива пока не ведется.
Эра чистого водорода
Другим перспективным направлением считается технология получения дешевого водорода из воды. Здесь есть чем похвастаться немецким физикам. В сентябре 2015 года исследователи из Технического университета Ильменау произвели фоторасщепление воды с невиданным доселе КПД 14%, тем самым доказав, что световая генерация вполне способна соперничать с традиционной переработкой ископаемых углеводородов. Уже при КПД 15% фотосинтез водорода станет выгоднее. При 17% ученые планируют коммерциализацию своей разработки.
Впрочем, нельзя не отметить, что предыдущий рекорд эффективности фоторасщепителей, установленный американскими физиками на отметке 12,4%, не могли побить в течение 17 лет. Сколько времени потребуется, чтобы поднять планку еще на 2%, не знает никто: может, 30 лет, а может, и 300. Ясно одно: когда этот момент настанет, российский топливно-энергетический комплекс должен будет кардинально перестроиться, чтобы не проиграть конкурентную войну как на мировом, так и на внутреннем рынке. По данным 2014 года, 15% производимых в нашей стране газов приходится на водород. Мы ежегодно синтезируем не менее 8% всего водорода, получаемого на планете, но делаем это по старинке — методом каталитической конверсии природного газа. А это старая добрая переработка углеводородов.
О водороде в качестве источника чистой и дешевой энергии рассуждали еще герои «Таинственного острова» Жюля Верна, жившие в эпоху угля. Но с тех пор водородная энергетика так и не стала реальностью. «Всплеск интереса к водороду пришелся на ранние двухтысячные, но сейчас большинство водородных проектов в мире фактически заморожено, — говорит глава Российской биотопливной ассоциации Алексей Аблаев. — Водород — очень неудобное и попросту опасное топливо, и проблемы с его хранением решить пока не удается. Несмотря на хорошие энергетические характеристики и экологичность, в ближайшей перспективе у водорода почти нет шансов закрепиться в качестве альтернативного источника энергии. Здесь намного больше шансов у этанола, который, кстати, уже используется наряду с бензином».
СПРАВКА: Попытка внедрить новые технологи получения водорода в России была предпринята в 2006 году, когда «Норильский никель» приобрел контрольный пакет акций американской инновационной компании Plug Power. На тот момент она являлась одним из лидеров развития водородной энергии в мире. Первоначальные вложения «Норникеля» в развитие направления составили $40 млн, а к 2007 году доросли до $70 млн. Однако кризис 2008–2009 годов похоронил первый российский «водородный проект». «Норникель» был вынужден свернуть финансирование исследований, а затем обанкротить свою «дочку» ООО «НИК НЭП», занимавшуюся разработками в сфере синтеза водорода.
Термоядерный синтез
Еще одна голубая мечта тех, кто жаждет жить в мире будущего, — термоядерные реакторы. Перспектива их создания похожа на линию горизонта, неизменно удаляющуюся по мере приближения к ней. За десятилетия упорного труда физикам не удалось получить управляемую реакцию, дающую на выходе больше энергии, чем требуется для удержания плазмы.
Впрочем, и на этом направлении в последнее время обозначились подвижки. В конце 2014 года американский промышленный гигант Lockheed Martin, обязанный своим безбедным существованием заказам от Пентагона, заявил о разработке компактного термоядерного реактора. Представители отдела революционных технологий сообщили, что инженерам удалось подобрать конфигурацию сверхпроводящих катушек, позволяющую заменить огромные камеры для термоядерного синтеза, так называемые ТОКАМАКи. По заверениям Lockheed Martin, принципиально новая геометрия магнитного поля позволит удерживать плазму с гораздо меньшими затратами, чем сейчас. Работающий прототип генератора компания обещает создать к 2019 году. Устройство будет помещаться в кузове грузовика и сможет обеспечивать энергией небольшой городок — до 80 тысяч домов.
Впрочем, многие физики скептически оценивают перспективы освоения термоядерной энергии. «Есть популярный в среде физиков анекдот: "Легко сказать, когда будет построена первый термоядерный генератор. Через двадцать лет от момента, когда задается вопрос", — рассказывает предприниматель, кандидат физико-математических наук Алексей Мордвинов. — Другими словами, до этого радостного времени всегда 20 лет. Так было в 80-е годы ХХ века, и в двухтысячные, так это и сейчас. "Прорыв", который якобы совершили в Lockheed Martin, — обычная рекламная акция. Недаром компания держит подробности в секрете. Вы представьте, что целые страны вкладывают миллиарды в разработку надежных и экономичных ТОКАМАКов, и у них десятилетиями ничего не получается. Лично мне это напоминает другую рекламную акцию: в 1990 году исследователям IBM удалось выложить из отдельных атомов логотип компании, радостно заявив, что они открыли эру сборки устройств на атомарном уровне. И вот прошло уже более четверти века, а человечество до сих пор не знает никаких быстрых, дешевых и надежных способов атомарной сборки».
Энергия солнца
Однако активнее всего на пятки углеводородной энергетике наступают ветряные электростанции, солнечные батареи и технологии производства биотоплива.
Мировое лидерство в выпуске солнечных панелей сейчас принадлежит КНР: 7 из 10 крупнейших производителей, в том числе гигант Yingli Green Energy, известный также как Yingli Solar, родом из Поднебесной. Конкуренцию им составляют японские Sharp и Kyocera. На долю китайцев приходится 58–59% глобального рынка фотоэлементов, при этом сам же Китай является и их крупнейшим потребителем.
Что касается передовых разработок, то здесь лидерство держит американская First Solar. В июне 2015 года ее директор Джим Хьюс сообщил, что к 2017-му компания добьется снижения стоимости ватта номинальной мощности солнечной панели до одного доллара. Для потребителей это будет означать получение электричества по цене 5–6 центов (3,8–4 рубля по текущему курсу) за кВт/ч. В плане стоимости солнечная энергия составит уверенную конкуренцию традиционным источникам.
Следует отметить, что в США действует национальная программа по развитию солнечной энергетики. Для России это направление не так перспективно: Сибирь, Дальний Восток, север европейской части РФ не назовешь особо солнечными регионами. Однако кое-что в этом направлении все же делается. Так, в 2015 году было введено в строй семь новых больших солнечных электростанций мощностью от 1 до 25 мегаватт.
«Солнечная энергия — это вполне реальное решение, но только не промышленного масштаба, а, так сказать, домашнего, — говорит Алексей Мордвинов. — На Дальнем Востоке многие жители отдельных домов покупают солнечные батареи и ставят их прямо на крышу. Это позволяет экономить на электроэнергии. Но крупных промышленных проектов пока нет. Да и для регионов, где недостаток солнца (для Москвы и тем более Петербурга), решение заведомо не подходит. А потом, поймите: получение энергии — это меньше половины проблемы. Гораздо сложнее придумать, как эту энергию распределять в сетях и хранить».
Ветряные электростанции. Фото: Hinrich Bдsemann/DPA/TASS
Проигранное сражение с ветряными мельницами
Намного радужнее перспективы России в плане развития ветроэнергетики. Годовой ветроэнергетический потенциал РФ оценивается в 40 млрд кВт/ч: Обская губа, Кольский полуостров, большая часть прибрежной полосы Дальнего Востока относятся к самым ветреным регионам мира.
Однако реальные успехи в этом направлении пока мизерны. Доля вырабатываемой ветрогенераторами энергии составляет у нас не более 0,8% от общего объема генерации. А между тем мир в последние десять лет переживает настоящий бум ветроэнергетики. В Дании ветряки обеспечивают выработку 40% энергии, в Испании, Ирландии и Португалии — по 20%, Германия получает от ветра 8,6%, Великобритания — 9% энергии. В целом с 2004-го по 2014-й страны ЕС в 6 раз увеличили объем ветрогенерирующих мощностей, нарастив его до 116,76 ГВт. Ставку на ветер делают и коллеги России по БРИКС: в Китае ветряные станции уже производят больше энергии, чем мирный атом. Ударными темпами развивают ветроэнергетику Бразилия (2,5 ГВт мощностей в 2014 году), Индия (2,3 ГВт) и ЮАР, увеличившая генерацию с 10 до 570 МВт.
Ветряки не требуют прорывных исследований в фундаментальной физике, интеллектуальных игр с магнитными полями и плазмой; все задачи решаются в рамках механики, электротехники и материаловедения. Именно поэтому ветрогенерация — самый дешевый и эффективный из альтернативных источников энергии. Согласно отчету инвестиционного банка Lazard от сентября 2014 года, стоимость электричества, вырабатываемого материковыми ветроэлектростанциями, колеблется от $37 до 81 за МВт/ч, тогда как аналогичное количество энергии, полученное от сжигания природного газа, обходится в $61–87.
Россия на обочине
Успехи России в развитии альтернативной энергетики пока более чем скромны. В 2015 году в стране действовало 124 крупных энергопредприятия, которые использовали возобновляемые источники. Их суммарная мощность — 2,3 гигаватта, не больше 1% от всей генерируемой энергии.
Свыше половины российского энергобаланса держится на газе, еще 20% — на нефти. Примерно по 15% приходится на долю угля и мирного атома. По подсчетам Международного энергетического агентства, лишь к 2040 году РФ удастся сократить долю нефти и газа в энергобалансе до 17 и 49% соответственно. При этом доля угля практически не изменится, а удельный вес гидро- и биоэнергетики вырастет примерно по 3% в каждой области.
Российские власти, разумеется, более оптимистично смотрят на перспективы отечественного ТЭКа. Первый замминистра энергетики Алексей Текслер заявляет ни много ни мало о 10-кратном увеличении генерации энергии от возобновляемых источников уже к 2035 году. Однако все мы хорошо знаем, что за 20 лет слишком многое может поменяться как в мире, так и в стране. Что уж говорить о планах правительства…
* * *
Мир меняется, углеводородное сырье на планете постепенно исчерпывается, и нефтяная эра, пусть еще и не завтра, но неизбежно завершится. Для России крайне важно не проиграть гонку за модернизацию энергетики. Ведь наши геополитические противники включились в нее еще 10 лет назад, и успехи любого из них моментально снизят спрос на углеводороды, которые пока что остаются главным источником доходов для отечественного бюджета.
источник