Локальная энергетика в России: сегодня и завтра

В условиях постоянно растущих цен на органическое топливо (уголь, нефть, газ) ученые всего мира со все большим интересом рассматривают проблемы получения электроэнергии за счет других источников – нетрадиционных и возобновляемых.

Редакция «ЭПР» обратилась к Александру Солоницыну, начальнику научно-производственного центра «Локальная энергетика» Дальневосточного федерального университета и НПО «Гидротекс» (директор – профессор А. Т. Беккер), с просьбой рассказать, как развивается локальная энергетика в России, с какими трудностями сталкиваются разработчики при реализации своих инновационных проектов.

– Александр Геннадьевич, какова суть ваших разработок, как все начиналось?

– Начиналось все с военно-промышленного комплекса. Работая над проблемами безопасности СССР, мы все время сталкивались с необходимостью резервного энергоснабжения объектов. Это, в основном, дизель-генераторы: надежные, стабильные и недорогие. Но они «проедают» свои первоначальные капзатраты за восемь месяцев (еще недавно – за двенадцать), цена углеводородов растет быстрее, чем развивается мировое сообщество. Субвенции на топливо составляют до половины муниципальных бюджетов удаленных территорий, на инфраструктуру остается мало.

Суть разработок в области возобновляемых источников энергии в новой России сводилась к предложению новых типов турбин – «вертушек». Финансирование разработок было обрывочным, а что сделаешь на карманные деньги? Только формулы и примитивные макеты. Причем почти каждый изобретатель объявлял, что его «вертушка» имеет сверхвысокий КПД. Но закон сохранения энергии нельзя забывать, как и законы Бернулли, Жуковского – Бетца из области аэрогидродинамики. Максимум, что мы можем получить от свободного потока, – 59,2 процента. Еще на потери в передаче энергии, в генераторе. Хорошо, если КПД ветряка получится 40 процентов. Мы понимали невозможность создания «вечного двигателя».

Мы обратили внимание, что системы, где пытаются заставить работать ветроэнергетическую установку (ВЭУ) совместно с дизель-генератором, не работают. При доле энергии от ВЭУ 30 процентов и более теряется стабильность. Оказалось, никто этим серьезно не занимался. Ответ тоже оказался простым – ВИЭ не являются системными источниками, то есть не могут покрывать расчетную нагрузку самостоятельно. Исключение составляют большие плотинные гидроэлектростанции с так называемым годовым регулированием стока. Это очень маневренный источник. Данные ГЭС в значительной степени покрывают пиковые нагрузки в стране. Но такие ГЭС в удаленных районах строить нерентабельно. Плотинное хозяйство очень дорого, потребление энергии там низкое, реки на Дальнем Востоке – нерестовые, их перекрывать нельзя, ряд рек перемерзает зимой до подруслового стока, и т. д. Поэтому упор нужно делать на деривационные и наплавные ГЭС, но они работают шесть-семь месяцев в году, а то и меньше. ВЭУ вообще очень капризный источник: при скорости ветра ниже 3 м/с они, в основном, не работают, свыше 25 м/с – тоже. Это уже режим «выживания». В электротехническом плане они требуют компенсации реактивной энергии. Так что делать? Нужен системный источник. И долго мы еще от дизель-генераторов либо газопоршневых электростанций (ГПЭС) не откажемся, так как не ВИЭ, а они являются стабильными, системными.

В результате, рассматривая ВИЭ отдельно, разработчики были обречены. За основу они брали лишь фрагменты системы. Кто – ВЭУ, кто – мини-ГЭС. А фрагмент не работает. Вернее, работает, но на себя, а не на потребителя.

Мы подошли к решению этого вопроса с точки зрения конечного пользователя, а не источника. Отменили для себя контекстуальное деление на ВИЭ/«не ВИЭ», ведь потребителя не интересует, как именно для него будут вырабатывать энергию. По нашему мнению, нужна целостная система, выдающая ток в соответствии с ГОСТами и, по возможности, недорого. Мы ввели термины «энергетический остров» (это не обязательно буквально остров), «энергетическая аэрология» (в отличие от строительной и климатической) и многое другое. Так появились основы концепции локальной энергетики для удаленных территорий. И после этого все встало на свои места.

– Как ваша концепция локальных энергосистем соотносится с модным понятием smart grid? И какова суть первых проектов и сроки реализации smart grid в России: зачем это вообще нужно? Чего здесь больше – экономики или политики?

– Модный в последние несколько лет термин smart grid вообще то переводится как «умная сеть». Это очень широкий термин, прямого отношения к генерации он не имеет. Например, энергосистему Дании можно назвать этим термином. Совокупность умных сетей, генерирующих районов, где все учтено вплоть до тотальной аварии в одном из них. Думаем, это – самая умная энергосистема в мире.

Но мы чаще используем свой термин. Наш термин «ЛоЭС» (локальная энергосистема с максимальным использованием бестопливных, возобновляемых источников) подразумевает полностью комплектные энергосистемы, в которых нет разницы между генерирующими источниками. Термин появился давно, примерно в 2002 году. ЛоЭС – это «союз энергоисточников». Сетевому хозяйству, включая современные группы учета электроэнергии, нами уделяется не меньшее внимание. Тем более, сети стоят в несколько раз дороже самих генерирующих мощностей.

Мы принимаем термин smart grid, но не в качестве описания того, чем мы занимаемся. Популярность термина smart grid в России возникла недавно. Думаю, что это попытка сделать энергосистему страны «умнее», эффективнее. Но возьмите поселок Максимовка Тернейского района Приморского края. Какая там умная сеть? Два довольно сомнительных дизеля по 100 кВт, ржавые емкости под топливо, помещение 1970 х годов постройки и будка для персонала с дымящей печью. Там нужно просто строить все заново. В этом разница между системой энергетики Дании и нашими поселками.

Определив концептуальный подход, мы исполнили ряд пилотных для России проектов: Программу использования ВИЭ в Сахалинской области; обоснование инвестиций в Дальневосточную ВЭС мощностью 36 МВт для нужд саммита АТЭС-2012 на острове Русский; проект ветродизельной ЛоЭС «Головнино» установленной мощностью 1 МВт на острове Кунашир (Курилы). Сейчас мы исполняем и ряд других разработок. Следует отметить большие усилия разработчиков и инвесторов по запуску Ейской и Саратовской ВЭС, других инициаторов в России.

Но ничего не идет в систему, в тираж. А вышеперечисленные объекты так и не построены. Экономика – хорошая, но политика ее «не видит».

– Александр Геннадьевич, но есть ли реальная потребность в этих проектах у потребителей? Может, их хотят «осчастливить» без их ведома?

– Да, нельзя осчастливить человека без его согласия. Но люди на удаленных территориях (а побывать пришлось во многих поселках) живут иногда в условиях позапрошлого века. Если сравнить с советскими временами, тогда было намного лучше. Это понимаешь, когда видишь заросшие поля, пустые разваленные коровники и сельхозпредприятия, которые были рентабельными до начала девяностых. Полное отсутствие производства. Вы только вдумайтесь – 85 процентов электроэнергии потребляется частными домохозяйствами. Выработка электроэнергии на душу населения иногда ниже 2700 кВт-ч в год. А для развития региона нужно пять тысяч, не менее. Как к этому относятся простые люди? По-разному… Поворотливые предприниматели, дай им хорошую энергию, горы перевернут. Кто то, наоборот, жаждет уединения, ведет натуральное хозяйство, ловит рыбу, бьет зверя и не терпит цивилизации. Но в основном население – за развитие региона, которое немыслимо без современной энергетики.

Главная потребность и цель – жизнь в поселках и деревнях ничем не должна отличаться по качеству от городской. Только это удержит местное население на месте. И они начнут производить продукцию. Иначе мы открываем границы, и соседние государства задают справедливый вопрос: зачем вам эти территории?

– Насколько экономически выгодно внедрение проектов локального энергоснабжения (ЛоЭС) и каковы сроки их окупаемости?

– Очень выгодно. Если в поселке сейчас себестоимость энергии 30 рублей за кВт-ч (а это не редкость), то при мощных ветрах на побережье Приморского края и наличии гидропотенциала она снижается вдвое. Срок окупаемости систем локального энергоснабжения, рассчитанных на двадцать лет эксплуатации, – три-пять лет. Кроме того, после этого срока остается до 30 процентов основных фондов: башни ВЭУ, фундаменты под дизель-генераторы, плотины, сети.

Другое дело, что первоначальные затраты высоки: 3000 долларов США и выше на 1 кВт установленной мощности. И «тянет» не само генерирующее оборудование (это только треть), а системы топливообеспечения, пожаротушения и другие. В России приняты и действуют нормативы порой чисто перестраховочные. Так что ВИЭ здесь ни при чем. Для одного из наших проектов затраты на ветро­энергоустановку – всего 10 процентов от сметной стоимости. На вопросы по капзатратам мы отвечаем: вы работаете на куче металлолома, это в любом случае нужно рушить. Попробуйте построить с нуля обычную дизель-электростанцию по российским нормативам. То на то и выйдет, только по затратам на топливо она потом вас разденет.

Но эти капзатраты неподъемны для собственника. Только федеральные деньги позволят реконструировать существующие энергосистемы. Без разницы – дизель это, ГЭС или что то еще. Пример – «Курильская программа». Не будь ее, на островах энергетика развалилась бы. Потом пусть частники берут эту ЛоЭС в концессию, полную собственность.

– Есть ли в России нормативная база для подобных проектов? Если нет, то на каком этапе разработки она находится? Кто, на ваш взгляд, должен участвовать в ее создании?

– Здесь нужно разделять ВИЭ и локальную энергетику. Что касается нормативной базы по ВИЭ, то существует только Федеральный закон № 250 от 2007 года как новая редакция ФЗ № 35 «Об электроэнергетике». Но подзаконные акты к нему не приняты до сих пор! Хотя «РусГидро» и ряд ученых (например, профессор П. П. Безруких) их разработали. Существует распоряжение правительства РФ № 1 р от 8 января 2009 года, где декларативно определена доля ВИЭ в стране – 4,5 процента к 2020 году. Думаем, оно не будет исполнено из за отсутствия нормативной базы. Главное, отсутствуют четкие гарантии возврата инвестиций.

Что касается создания под­отрасли «Локальная энергетика», где граждане самостоятельно определяют, какого качества и цены энергия им нужна, вопрос о нормативной базе остается открытым. Никто не хочет заниматься этим вопросом. Сейчас в России созданы так называемые «Технологические платформы». Две из них инициируют разработку «Концепции локальной энергетики РФ». Посмотрим, что будет дальше! Принять участие в исполнении этой концепции мы готовы.

Вызывает удивление: неужели президента Путина и премьера Медведева не раздражает тот факт, что подписанные ими в разные годы документы по ВИЭ, например Положение о бесплатном присоединении объектов возобновляемой энергетики к электросетям, безнаказанно игнорируются Минэнерго, ФСК? Это – многолетняя пощечина власти.

Надежды мы связываем со специ­фикой России в ином контексте. Если в Индии, тоже не такой уж демократичной стране, создано специальное министерство, которое противостоит министерству энергетики, то у нас необходимо эти конкурентные функции отдать кому то из существующих административных структур, которых в избытке.

Только вот кому? Министерству регионального развития? Так они шарахаются от самого слова «энергетика», хотя неоднородность в уровне развития различных регионов, муниципальные вопросы и ЖКХ – это всецело их вопросы. На местном уровне электроэнергетика и обеспечение теплом настолько тесно связаны, что их просто нельзя разрывать. Для чего тогда создано это министерство? Как звено в «этажерке» из министерств или для реальной деятельности, обеспечения нужд граждан РФ? Непонятно!

Или наше гордое Минэнерго будет заниматься «энергетическими блохами»? Мне трудно себе это представить, чиновникам Минэнерго, думаю, тоже. Но покомандовать им хочется. А командовать и управлять – вещи разные. Поэтому командуют, но не управляют. В генеральной схеме размещения генерирующих мощностей России «блохам» места не нашлось. Деревни в том же состоянии, как и двадцать лет назад.

– Александр Геннадьевич, каким образом в рамках таких проектов будет (если будет) осуществляться интеграция с большой энергетикой? Присоединение к сетям определено действующим законодательством или это остается на усмотрение собственников ЛоЭС и региональных властей?

– Мы делим ЛоЭС на изолированные и распределенные. Первые не имеют отношения к сетям ФСК и МРСК: это, скорее, сфера ЖКХ, муниципальных образований.

В распределенных же сетях – большие технологические потери в конечной точке. Что делать? Можно увеличить напряжение либо сечение провода и тянуть дальше, еще на тысячу километров в тайгу. Многие считают панацеей газ, но никто не считает стоимость газопроводов: их по советски дарят из федерального бюджета. Примером может служить газопровод Сахалин – Хабаровск – Владивосток протяженностью около 1000 километров. Если посчитать его реальную стоимость, разделить ее на всех потребителей, то электроэнергия на острове Русский от газовой ТЭС будет в несколько раз дороже, чем декларируется сейчас. Это отметил глава Счетной палаты Сергей Степашин во время проверки объектов саммита в ноябре 2012 года.

Но можно в конечной точке сети создать генерацию ВИЭ для разгрузки. Распределенную, так как создаваемые системы будут небольшими, 20 100 МВт, но их будет много. Системной роли они играть не будут (ими управляет сеть), но потери и себестоимость электроэнергии снизят значительно. Для этих целей и проектировалась Дальневосточная ВЭС (инвесторы – «РусГидро» и японская компания Mitsui), которая давала бы всего 7 процентов энергии для Владивостока, однако на 100 процентов «подпирала» бы остров Русский. Но какой шум поднялся со стороны «большой» энергетики! Основной довод – мы и так мало зарабатываем, а тут вы еще. Но это же конкуренция, просто к ней надо привыкнуть, а не использовать административный ресурс.

Поэтому иностранцы и сторонятся нашей энергетики: у нас получается какой то командный гибрид рынка (можно иметь бешеный доход, а не советскую зарплату в 200 рублей) и времен Сталина (позвонили – убрали неугодных). В результате существенные расходы инвесторов на подготовку и проектирование объекта, включенного в программу подготовки к саммиту на самом высоком уровне, пропали. Объект запретили. И если они обратятся в арбитражные суды России, то данные расходы, думаю, не вернут.

– Почему на Дальнем Востоке внедрение ЛоЭС стало более актуальным, чем в центральной части России?

– Первая причина: вопиющая неоднородность энергосистемы нашей страны. Только вдумайтесь – две трети территории России не имеет сетей!
Второе: ветропотенциал на побережье Евразии, как самого большого континента, намного выше, чем во внутренних территориях. Рек достаточно. Поэтому внедрение ЛоЭС более актуально для северных и восточных регионов.

– Вы уверены, что проекты ЛоЭС будут востребованы в России?

– Объекты локальной энергетики не появились только что, они существуют десятилетиями, и это порядка 10 процентов энергетики России. Сюда еще нужно добавить корпоративные электростанции, объем которых посчитать весьма сложно. Так вот, перевод их на современные технологии, конечно, будет востребован. Но для этого необходима государственная концепция локальной энергетики.

– Готовы ли отечественные разработчики технологий и производители оборудования поучаствовать в такой программе, предложить решения, конкурентоспособные в мировом масштабе?

– Если ЛоЭС надо будет внедрять массированно, то не готовы. Нет ни соответствующих технологических решений, ни программного обеспечения. У нас не производятся промышленные ветроэнергетические установки, выпускаемые агрегаты для мини-ГЭС – устаревшие, здесь лидирует Китай. Есть экспериментальные разработки, но их нельзя применять в поселках, не имеющих другого энергоснабжения: там живые люди, им нужно гарантированно обеспечить свет и тепло, а не проводить над ними эксперименты. Выход один – применять готовые технологии, адаптировать уже имеющиеся. Вот сколько времени пытались выпустить качественные легковые автомобили на ВАЗе? И чем это закончилось?

К тому же пока мы не готовим специалистов в области ветроэнергетики и мини-ГЭС. Нужно создавать новые направления подготовки в профильных вузах.

– Пользуются ли проекты локальной энергетики поддержкой во властных структурах регионального и федерального уровня?

– Раз нет федеральной структуры, заинтересованной в создании подотрасли, многое зависит от конкретных региональных руководителей. Например, в Саха-Якутии разработано уже несколько программ развития локальной энергетики. Имеются разработки в Сахалинской области (там большую поддержку оказывает исполнение «Курильской программы»). В Приморском и Хабаровском краях, к сожалению, региональные разработки отсутствуют, инициировать некому. В Приморье следует отметить инициативу КГУП «Примтеплоэнерго» по созданию ЛоЭС. В настоящее время мы разрабатываем такую программу для них. Но другие поселки края вне зоны КГУП ею не охвачены.

– И в заключение: каков ваш прогноз относительно развития локальной энергетики в России в условиях наших огромных запасов нефти, газа, угля?

– У нас всегда какие то крайности: одни специалисты полностью отвергают идею локальной энергетики на базе ВИЭ, другие – преувеличивают ее роль. Одни до сих пор пытаются убедить необразованных граждан, что ВЭУ что то там излучают, а ГЭС строить вообще нельзя – рыбку жалко. Другие говорят о необходимости получения 50 процентов энергии с использованием ВИЭ.

Основой у нас, по крайней мере при нашей жизни, будет топливо. Господь не обделил нас им. Выкачаем нефть, но уголь останется на века. Зачем в Подмосковье ВЭУ? Ветра нет, проблем с энергией – тоже.

Мы рассматриваем территории, где даже доставка сырьевых ресурсов является серьезной проблемой. В Якутии есть понятие «депонированный завоз топлива». Его завозят за два сезона! Поэтому, говоря о конечных точках сетей, требующих подпора, и об энергоизолированных территориях, мы можем говорить о подотрасли «локальная энергетика», которая будет составлять не более 20 процентов энергетики России в далекой перспективе. Сейчас она составляет примерно 10 процентов. Доля возобновляемых энерго­источников (в основном, ветроэлектростанций и мини-ГЭС) – до 10 процентов, но, скорее, 6 7 процентов от установленной мощности энергосистемы страны к 2030 году, преимущественно в удаленных районах Севера и Востока. При этом солнечные энергоустановки не получат большого развития, кроме южных районов. Мы – не солнечная Туркмения, да и есть в этой области иные проблемы, ценовые, в частности. На Дальнем Востоке можно говорить о замене трех четвертей дизелей на гибридные ветро-гидро-дизельные ЛоЭС. Ощутимым подспорьем станут и сетевые ветропарки.

С другой стороны, даже при обуздании термоядерного синтеза для нужд энергетики энергию нужно будет транспортировать. Так что без локальной энергетики Россия с ее просторами не обойдется и в этом случае.