Смена энергетической парадигмы

20 Окт

Мир меняется, но не в том направлении, о котором грезили фантасты прошлого и которое прогнозировали серьезные эксперты лет 30–40 назад. Одной из отраслей, чувствующих изменения уже сейчас, стала энергетика. Возобновляемые источники, потребители, переходящие в разряд поставщиков электричества, новые технологии, отрицающие каноны классических физики и химии, — такова реальность сегодняшнего дня.

Возобновляемые источники энергии в 2015 году установили очередной рекорд: ввод новых мощностей, которые их используют, составил 148 ГВт. Таковы данные экспертного сообщества REN-21 (Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, «Сеть по изучению политики в области возобновляемой энергии в XXI веке»). Это больше не только прошлогоднего показателя (133,6 ГВт), но и уровня 2013 года, когда альтернативная энергетика впервые обогнала традиционную по темпам прироста мощностей: 143 ГВт против 141 ГВт.

Локомотивом, как и в случае с мировой экономикой в целом, выступил Китай. Как сообщает Международное агентство по возобновляемым источникам энергии, только с 2006 по 2014 годы (такие данные содержатся в наиболее актуальном статистическом сборнике организации) в КНР мощность электростанций на основе ВИЭ (возобновляемых источников энергии) с учетом переработки отходов, биотоплива и биогаза возросла с 82,1 ГВт до 314,6 ГВт. В Европе за то же время она увеличилась со 169,24 ГВт до 402,24 ГВт, из которых 37,7 ГВт до 108,3 ГВт соответственно приходятся на долю ФРГ.

Новые рекорды возобновляемой энергетики

Прошлый год ознаменовался для возобновляемой энергетики новыми достижениями: в Северном море начато строительство крупнейшего в мире оффшорного ветропарка мощностью 2,4 ГВт, в акватории японского порта Онахам установлен ветрогенератор на 7 МВт, а датские ветряки 9 июля на 40% перекрыли потребности страны в электричестве.

Однако есть такие рекорды, которые известны в среде узких специалистов, но способны совершить революцию во многих отраслях. В энергетике в том числе. «Сейчас отходим от той парадигмы, что новые материалы получаются экспериментальным путем либо случайно, либо методом проб и ошибок», — пояснил кристаллограф и материаловед Артем Оганов, профессор Сколковского Института Науки и Технологий и Университета штата Нью-Йорк, заведующий лабораторией в Московском Физико-Техническом Институте.

Алгоритм USPEX, разработанный ученым и получивший распространение по всему миру (им пользуются около 3,5 тыс. специалистов из разных стран), позволил китайским химикам в 2014 году получить соединения серы и водорода, обладающего сверхпроводимостью при температурах в районе 70 градусов Цельсия ниже нуля. Для этого, правда, понадобилось давление в полтора миллиона атмосфер, недостижимое в обычных условиях, но важен сам факт: прежний рекорд температуры сверхпроводимости перекрыт в два раза. «Сейчас вышел целый шквал работ, посвященных изучению этого соединения, — добавил Оганов. — Уже есть предсказание, что если вы заместите примерно 10% атомов серы на фосфор, то температура сверхпроводимости будет 280 кельвинов (6,85 градуса Цельсия. — Ред.). Все хорошо, но как сделать такую сверхпроводимость при атмосферном давлении, не знает никто. Мое предсказание таково: открытие опять придет с неожиданной стороны».

Не менее ценно и другое: квантовая механика делает возможным то, что в классической химии казалось немыслимым. Это касается материалов для сверхсильных постоянных магнитов, ионных проводников, микропористых материалов. Точно так же ученые под руководством Оганова предсказали новую форму кремния, которая поглощает солнечные лучи на порядки эффективнее используемого в современной фотовольтаике сырья. Ее даже получили экспериментально, но о промышленной технологии речи пока не идет.

Экономика экологии

Возобновляемая энергетика завоевывает все более и более существенные позиции. Это меняет весь облик отрасли, в общих чертах сложившийся в конце XIX века. Трансформациям, которые уже происходят и будут происходить в ближайшие годы, была посвящена первая сессия образовательного проекта «Энергия будущего», организованного холдингом En+ Group. Его идея, согласно официальному сайту, заключается в том, чтобы дать возможность ознакомиться с лекциями передовых ученых и специалистов-практиков в самых разных отраслях, от энергетики и «зеленой экономики» до цифровых технологий и климатической политики. Все это — не отходя от компьютерного монитора. Такова, в двух предложениях, суть нового образовательного проекта «Энергия будущего», за реализацию которого взялся холдинг En+ Group. Суть его сводится к организации четырех лекториев в течение 2016–2017 учебного года на площадках Иркутского нацио­нального исследовательского технического университета и Сибирского федерального университета, по итогам которых видеозаписи и другие материалы будут размещены на отдельном интернет-сайте. В первую очередь выступления экспертов адресованы студентам. «Мы рады создавать инструменты для дальнейшего развития предприимчивых, молодых и энергичных, — говорит директор по персоналу En+ Group Екатерина Никитина. — Для этого мы создаем площадку для взаимодействия лучших умов страны». Потенциальную аудиторию «Энергии будущего», впрочем, никто не ограничивает — пополнить ее может любой, кто хочет расширить кругозор и узнать о современных тенденциях науки и техники. «Энергетика — это одна из тех отраслей, которые определяют самочувствие всего общества, как экономики, так населения и окружающей среды, — объясняет Никитина выбор темы для первой сессии.

Пока внедрение ВИЭ опережающими темпами вызывает экологические дисбалансы. «В один из дней 2013 года ситуация в Германии сложилась так, что электричество стоило минус 100 евро за мегаватт/час, — рассказал эксперт по возобновляемым источникам энергии и инновациям в энергетике Михаил Козлов. — То есть генераторы доплачивали за то, чтобы кто-нибудь купил у них энергию. Потому что стоял солнечный ветреный воскресный день, и возобновляемая энергетика выдала столько электричества, что сети были не в состоянии его корректно распределить, а традиционные электростанции оказались лишними». За весь 2013 год в Австрии, Германии, Франции и Швейцарии такая ситуация складывалась на протяжении 30 дней, то же происходило и в последующие годы. Законы местного энергетического рынка, по которым установлен приоритет ВИЭ над традиционной генерацией, в 2011 году привели к тому, что немецкая компания RWE была вынуждена закрыть построенную двумя годами ранее по последнему слову техники тепловую электростанцию на угле.

Энергетика многих полюсов

Какой бы ни была техническая революция ближайших лет или десятилетий, с точки зрения структуры энергосистема особых изменений в будущем не претерпит. В ней по-прежнему будет три основных элемента — крупные электростанции, сети и потребители. «Но в каждом из трех направлений есть новые тенденции, которые, как ни странно, одинаковы для всех, — заключил Козлов. — Это распределенная генерация, «умные» сети и возобновляемые источники энергии». Но есть и особенности. В частности, в сетевом комплексе получают распространение сверхдлинные ЛЭП — их активно строят в Китае, возможность занять свою нишу есть у России. Что касается потребителей, то некоторые из них переходят в разряд генераторов, способных конкурировать с крупными электростанциями. Так что энергосистема будущего хоть и останется прежней в своей основе, но будет содержать в себе множество элементов, которые в значительной степени поменяют ее вид и принципы существования.

По материалам: expert.ru