Россия не должна упускать новые возможности в энергетике
В какую сторону движется современная энергетика мира и России, на какие аспекты ученым прежде всего следует обратить внимание? На этот и другие вопросы "РГ" отвечает председатель Международного комитета по присуждению премии "Глобальная энергия", член МГЭИК, удостоенный Нобелевской премии мира 2007 года, лауреат премии "Глобальная энергия" 2012 года, технический директор NET POWER LLC Родней Джон Аллам (Великобритания).
Доктор Аллам, какие проблемы, стоящие перед человечеством, Комитет считает наиболее критичными на сегодня и, соответственно, каковы тренды в развитии современной энергетики?
Родней Джон Аллам: Самой острой проблемой в современном мире я считаю колоссальную замусоренность планеты. Это проблема не столько энергетическая, сколько экологическая, но энергетика и экология очень тесно связаны. В Мировом океане есть целые острова мусора, и новый мусор, в основном пластик, полиэтиленовые пакеты, прибивает туда течениями. То есть "острова" постоянно увеличивают площадь, по состоянию на 2010 год она превышала площадь американского штата Техас, при этом толщина поверхности составляла от 30 до 500 метров. Сейчас наверняка гораздо больше.
Вторая проблема - нехватка энергии в Африке, отдельных регионах Азии, некоторых других частях света. На Земле примерно полтора миллиарда людей находятся в состоянии энергетического голода. То есть практически живут без электричества. И эту проблему решить весьма трудно. Есть несколько теоретических проектов на этот счет. Например, создать в Сахаре поле из солнечных батарей площадью 300 квадратных километров. Этого хватит, чтобы осветить всю Африку и излишки энергии передавать в Европу. Все замечательно, только цена вопроса более 200 миллиардов евро. Даже если найдется инвестор, возникнет следующая проблема: как передать электроэнергию на огромное расстояние?
Таким образом, мы подошли к третьей проблеме: storage, или хранение энергии. Если этот вопрос решится, это будет грандиозная революция в области энергетики и экономики. Сегодня под угрозой остановки находится абсолютно любой способ генерации. Вот самый яркий пример: ветряк крутится - лампочка горит. Ветер стих - лампочка погасла. Сейчас очень много ученых пытаются решать эту проблему. Модно приводить пример Илона Маска, который поставил на электрокары аккумуляторы своей разработки, которые обеспечивают ход машины в 700 километров. Его же фирма начала в прошлом году уже продавать в США "домашние" аккумуляторы. Но тот, кто придумает, как хранить огромные объемы энергии, будет достоин Нобелевской премии.
Вот, на мой взгляд, основные проблемы, которые должны постараться решить ученые всего мира.
Приведите, пожалуйста, примеры, как разработки, отмеченные Комитетом, претворились в жизнь и принесли конкретную пользу экономике.
Родней Джон Аллам: О каждом из 35 лауреатов премии можно рассказывать долго. Только что издана книга "Глобальная энергия. Книга о людях, изменивших мир". Есть интересные, я бы даже сказал, "вкусные" разработки. Например, в 2007 году премию "Глобальная энергия" получил гениальный исландский ученый, профессор Торстейнн Инги Сигфуссон за внедрение водородной энергетики в своей стране. Как известно, главная проблема водородного топлива в том, что энергозатраты на его получение намного выше, чем результат. Экономически это топливо было невыгодно во всем мире, кроме Исландии, богатой геотермальными источниками энергии, в частности гейзерами. И Сигфуссон первым в мире разработал технологию получения водородного топлива, используя бесплатные геотермальные источники. Именно в этой схеме получение водородного топлива стало экономически оправданным. Но заслуга профессора не только в этом: он добился, чтобы правительство Исландии приняло программу развития водородной энергетики: создания кольца заправок, перевода на этот вид топлива автобусов, такси, поэтапного перевода личного автотранспорта и даже национального рыболовецкого флота. К сожалению, полностью претворить в жизнь программу не удалось из-за кризиса, но это не умаляет заслуг профессора, совершившего прорыв в этой области.
В 2011 году многие с удивлением восприняли награду, присужденную американскому ученому Артуру Розенфельду. Он всю жизнь занимался фундаментальной физикой, а премию получил за идеи на уровне элементарной науки. Когда в США разразился энергетический кризис, он посоветовал губернатору Калифорнии смешную, с точки зрения великих ученых, идею: покрасить крыши домов в белый цвет. То, что белый цвет отражает солнечные лучи, знает любой школьник. Розенфельд уговорил власти потратить на это 3 миллиарда долларов. Ученого чуть не обвинили в экономическом преступлении. А через год штат сэкономил электричества на 10 миллиардов долларов. И все дальнейшие разработки профессора Розенфельда были близки к парадоксам. Однажды он заметил, что на электроприборах постоянно горят лампочки stand by. Каждая из них потребляет 6 ватт. На следующий день он поставил задачу перед своими сотрудниками разработать лампочки на 3 ватта. Сделали. Через год в штате Калифорния была запрещена продажа оборудования, имеющая лампочки stand by мощностью более 3 ватт. Суммарный эффект от разработок Розенфельда для США превысил 150 миллиардов долларов.
А разработки российских ученых можете вспомнить?
Родней Джон Аллам: Конечно. Их много, надо только выбрать. Очень яркий пример - технология профессора из Санкт-Петербурга Филиппа Рутберга, специалиста по плазменной физике. Он занялся тем вопросом, с которого мы начали разговор - утилизацией мусора. В том числе и медицинских отходов, это отдельная проблема, поскольку не все вирусы и бактерии погибают при сжигании в обычной печи. И создал "Низкоплазменную технологию уничтожения всех видов отходов, включая медицинские", проще говоря, плазменную пушку, которая уже не оставляет вирусам ни единого шанса выжить. Он нашел нужную дельту разогрева плазмы - 1300-1500 градусов. И посчитал, что населенный пункт на 30 тысяч жителей благодаря сжиганию отходов по этой технологии может обеспечить себя полностью всеми видами энергии, не потребляя ничего извне. Сухой же остаток используется как удобрение для почвы.
А дальше для России все грустно. Вашей стране эта технология оказалась не нужна. Зато несколько заводов по технологии Рутберга работают в США и Европе. Премию "Глобальная энергия" он получил в 2011 году.
Если посмотреть на список тем, удостоенных премии, можно заметить, что большинство из них - из области "высоких материй" или возобновляемой энергетики. А как вы считаете, у углеводородной энергетики есть шансы на получение прорывных технологий, которые повысят эффективность и экологичность генерации?
Родней Джон Аллам: Процесс образования угля, нефти, газа идет постоянно. И хотя их принято считать невозобновляемыми источниками, уже существуют теории, доказывающие обратное. Сегодня ученые пока это не могут проверить. Но это не главное. Главное в том, что массовое использование углеводородов в качестве источников энергии наносит вред окружающей среде.
Понятно, что из этих трех источников самый экологичный - газ. Но и в угольной, и в нефтяной, и, конечно, в газовой промышленности по всему миру активно внедряются новые технологии, минимизирующие ущерб природе. Например, угольная ТЭЦ "Нойрат" мощностью 4 ГВт (Германия, Северный Рейн-Вестфалия) даже не имеет труб - там полностью утилизируются и пар, и углекислый газ. По сравнению с тем, что было еще 20 лет назад, углеводородная генерация стала намного экологичнее. Но она по-прежнему не идеальна, и для ученых всего мира, как говорят русские, здесь поле непаханое.
Какие возобновляемые источники в ближайшем будущем могут составить конкуренцию наиболее популярным солнцу и ветру?
Родней Джон Аллам: Есть очень интересные разработки, связанные с морями и океанами. Это и приливные станции, и станции - у них еще даже своего названия нет, - которые используют морские течения. В этом направлении активно работают японцы, используя течение Куросио, его скорость около 9 километров в час. Уже получена энергия Куросио. Подобные экспериментальные установки есть и в Шотландии, и в США.
Эксперты предсказывают, что к 2100 году очень серьезную долю - 11 процентов - в мировом топливно-энергетическом балансе займет термоядерная энергия, в основе которой водород. В отличие от атомной генерации термоядерная абсолютно безопасна. Упрощенно говоря, это создание искусственного солнца на Земле. У нее только один минус: температура плазмы для получения реакции должна составлять примерно 30 миллионов градусов. Соответственно, все вокруг необходимо охлаждать, что требует опять-таки огромных затрат энергии. Сейчас на юге Франции, в Кадараше, строится Международный экспериментальный термоядерный центр. В проекте стоимостью 22 миллиарда евро участвуют 8 стран, в том числе Россия. И если все срастется, то термояд на сто процентов решит проблемы энергетического голода, о которых мы говорили вначале.
Есть еще фантастический источник - космическая энергия "черных дыр". Исследования в этой области проводятся, но подробно об этом еще рано говорить.
Лоббистами "зеленой" энергетики, как известно, выступают страны, не имеющие достаточных залежей углеводородного сырья. Как вы считаете, богатой недрами России следует двигаться по такому же пути, или все же развивать ВИЭ, скорее, как вспомогательные?
Родней Джон Аллам: В России действительно полно газа, нефти и угля. Но я считаю, что сейчас основное внимание вашей стране следует обратить на развитие атомной генерации как наиболее экологически чистого вида энергетики. Предвижу ваше возражение и сразу скажу: при соблюдении всех мер безопасности, разумеется. Те крупные аварии, современниками которых мы являемся - Чернобыль и Фукусима, - это чисто человеческий фактор. У вас есть и запасы урана, и прекрасные наработки. Компанию "Росатом" я вообще считаю эталоном в своей области. И пусть АЭС закрываются в Германии, Финляндии, Франции. России нельзя отказываться от перспективного вида генерации.
То же касается и углеводородных источников: российские компании работают по очень жестким экологическим стандартам. Сказать: мы сейчас закрываем все ТЭЦ и АЭС и будем питаться только от солнца, было бы величайшей глупостью. Поэтому в этом плане мне нравится позиция России. Она трезвая.
В науке лет десять назад появился термин Energy Mix. Принцип его в том, что нужно думать, где и какой источник энергии использовать. И Россия этот принцип должна взять на вооружение. Нерационально тянуть провода от магистральной ЛЭП или газовую трубу за тысячу километров в отдаленный населенный пункт. Надо искать местные источники тепла и света. Скажу честно, для меня было открытием, что в России самое большое количество солнечных дней в году не в Сочи, а в Якутии. Там логичнее создавать солнечные электростанции, чем тянуть через всю страну трубы и кабели. В прибрежных районах выгоднее строить ветропарки. На Камчатке - создавать геотермальные станции. Привожу примеры навскидку, а вообще необходимо все детально просчитывать, анализировать.
За рубежом принцип Energy Mix используется?
Родней Джон Аллам: Есть хороший пример в Англии. В городе Кентербери на 55 тысяч жителей две ТЭЦ. Одна старая, на традиционном топливе. А вторая, произведенная в Австрии, - на отходах деревопроизводства с соседнего лесокомбината. Станция необслуживаемая. Раз в неделю грузовичок привозит туда опилки. И полгорода освещено и согрето. Вопрос: откуда муниципалитет нашел деньги на дорогую установку? Оказывается, по условиям договора станция досталась Кентербери бесплатно. Но муниципалитет регулярно перечисляет австрийской фирме роялти из средств, уплаченных населением за свет и тепло. Невероятно? А на самом деле ничего сверхъестественного. Просто внешнеэкономическая сделка двух хозяйствующих субъектов. Кто мешает в России заключать подобные сделки? Никто. Хотя, на мой взгляд, здесь принцип Energy Mix важен как нигде.
В Европе киловатт электроэнергии на основе ВИЭ безумно дорог даже с учетом уровня доходов населения. При этом там взят курс на отказ от дешевых российских энергоносителей. Как вы считаете, не превалирует ли здесь забота об окружающей среде над здравым смыслом и элементарной экономикой?
Родней Джон Аллам: В моем понимании политики здесь намного больше, чем энергетики, экономики и экологии. Но каждый политик - будь то депутат, мэр, губернатор или президент - особенно с учетом европейской ментальности должен говорить людям чего-то красивое, думать о достойном уровне жизни следующих поколений. И сегодня самое красивое "знамя" - это экология. Поэтому возобновляемая энергетика - это беспроигрышный тренд. Хотя на нынешнем этапе довольно дорогой.
По вашему мнению, должна ли субсидироваться альтернативная энергетика? Или, допустим, производство и покупка электромобилей? Ведь при их массовом внедрении мы улучшим экологическую обстановку в местах их эксплуатации и ухудшим там, где электричество будут получать из того же угля или мазута.
Родней Джон Аллам: Как говорят в России: любая палка имеет два конца? Все в этом мире связано. И к великому сожалению, люди не всегда думают глобально. АЭС производит дешевую безопасную энергию, но в определенный момент отработанное ядерное топливо необходимо захоронить. Сегодня есть страны, которые на этом зарабатывают. А что будет завтра?
Выпускаются экологически чистые электромобили, в которых установлены токсичные аккумуляторы, которые по истечении 3-5 лет надо утилизировать. Это, конечно, не ОЯТ, но вещества, содержащиеся внутри батареи, природную среду не облагораживают. Поэтому отнести на помойку аккумулятор нельзя. Даже обычную батарейку мы не имеем право выбросить, а люди их выкидывают, наверное, миллионами штук в день.
Надо искать разумный баланс. В мегаполисах электромобиль действительно улучшит экологическую обстановку. А на огромных малозаселенных территориях не принесет большого вреда и автомобиль с двигателем внутреннего сгорания.
Давайте вернемся к премии "Глобальная энергия". Один из ее проектов - премия "Энергия молодости", поощряющая ученых до 35 лет. Но современное молодое поколение прагматично. Как вы считаете, что здесь первично: любовь к энергетике или все-таки меркантильность?
Родней Джон Аллам: Меркантильного интереса здесь не видим, да его не и может быть. В отличие от премии "Энергия прорыва", где денежное поощрение лауреат может использовать по своему усмотрению, грант в рамках "Энергии молодости" подотчетен. Автор может использовать его строго на развитие своей технологии: покупку приборов и оборудования, усиление ИТ-части и т.д.
За 14 лет существования проекта молодым ученым выплачено 47,5 миллиона рублей в виде грантов. И сколько я видел молодых лауреатов, деньги для них не являются приоритетом. С каждым из них заключается договор. Уточню: именно с физическим лицом, а не с организацией, где он работает, или университетом, где учится. Это принципиальная позиция "Глобальной энергии", потому что в противном случае автор разработки получит не все деньги. И он головой отвечает за грант перед "Глобальной энергией".
Выбор лауреата абсолютно объективен, потому что эксперты не видят ни имени, ни фамилии, ни названия учебного или научного заведения. Только ID, который присваивается после регистрации на сайте. Более того, мы запрещаем в пакете документов, которые они представляют, использовать рекомендации. То есть оценивается именно разработка, а не то, что вокруг нее. В случае победы в договоре детально прописывается, как лауреат намерен действовать дальше, на что необходимы средства. Гранты, кстати, им поступают в несколько траншей, и после каждого мы получаем короткий отчет о тратах и проделанной работе.
В какие сегменты ТЭК молодым лучше направлять свои усилия? И в каких областях молодежь может "утереть нос" маститым ученым?
Родней Джон Аллам: Сегодня в России, благодаря в том числе западным санкциям, создалась уникальная обстановка для молодых ученых. Практически ежедневно проходит множество мероприятий: олимпиад, слетов, конференций, семинаров и т.д., где можно почерпнуть много нового. Практически каждая крупная коммерческая структура имеет свои фонды, поощряет стартапы, ищет вундеркиндов. И молодые должны этим пользоваться. А неактуальных тем сейчас в энергетике нет.
Что касается второй части вопроса, то "соревнования" между молодыми и маститыми учеными не возникает. Мы периодически сводим их вместе на научно-практическом симпозиуме "Энергия мысли", где лауреаты "Глобальной энергии" читают лекции. И в этой же аудитории делают доклады лауреаты "Энергии молодости", отчитываясь, как они использовали гранты. И между представителями поколений часто возникают добрые дискуссии. Такие коммуникации важны и великим ученым, и тем, кто только делает первые шаги в большой науке. Получается симбиоз мудрости и, если хотите, дерзости. Возникают совместные бизнес-идеи. Мы это можем только приветствовать.
Пусть расцветают все цветы
Александр Шохин, президент Российского союза промышленников и предпринимателей, председатель Наблюдательного совета Ассоциации "Глобальная энергия":
В последнее время многие эксперты предрекают скорый закат углеводородной эпохи. Однако практика показывает, что чем больше развиваются новые виды альтернативной энергетики, тем больше стимулов к повышению эффективности энергетики традиционной. Она в состоянии конкурировать с новыми видами генерации, и эта конкуренция стимулирует многие процессы, от которых зависит не только экономика, но и жизнь общества.
В нашей стране при должном уровне обеспечения безопасности большие перспективы у атомной энергетики. Гидрогенерация также должна наращивать свою долю в топливно-энергетическом балансе. В будущем, возможно, как источник энергии будет использоваться гелий. Альтернативная энергетика, на мой взгляд, развиваться должна, это мировой тренд, однако при наличии хорошо отлаженной системы традиционной генерации России не логично делать основную ставку на возобновляемые источники.
Развивая углеводородную энергетику, необходимо думать в первую очередь об эффективном использовании ресурсов, применении самых передовых технологий добычи и переработки, соблюдении жестких экологических требований. Например, на Арктическом шельфе могут использоваться только наилучшие доступные технологии, чтобы не допустить негативного воздействия на климат, на Мировой океан и т. д.
Хотелось бы, чтобы энергетика будущего была эффективной и безопасной. Считаю, что это главный критерий. Думаю, что в мировой энергетике необходимо сохранять и развивать все ее сегменты. Как говорят китайцы: пусть расцветают все цветы.
Электросетевой комплекс повышает эффективность
Андрей Муров, председатель правления "ФСК ЕЭС", член Наблюдательного совета Ассоциации "Глобальная энергия":
Российский магистральный электросетевой комплекс по основным параметрам является одним из передовых в мире, главный из которых - надежность.
Единая национальная электрическая сеть - крупнейший потребитель современной и инновационной электротехнической продукции на напряжении 220 кВ и выше. Доля российских производителей в поставках в целом уже достигает 70-75 процентов, к 2030 году она должна быть доведена до 95 процентов.
Это свидетельствует о том, что наши производители способны почти полностью закрыть потребности сетевых компаний, а по основной группе - трансформаторам и кабельной продукции - уже практически на 100 процентов исключена необходимость импорта.
Практика свидетельствует, что отечественное оборудование полностью конкурентоспособно не только по цене, но и по производственным характеристикам, включая надежность, эффективность, эксплуатационные расходы.
В рамках инновационного развития в магистральных сетях разрабатываются собственные решения, направленные на повышение энергоэффективности. Они позволяют до 80 процентов снизить расходы на собственные нужды подстанций. Комплекс технологий в этом направлении получил статус национального проекта. Это позволит распространить внедрение разработок и на стадии производства оборудования, тем самым повысить конкурентоспособность отечественной продукции.
Также наши производственные центры преуспевают в разработке решений "цифровой подстанции". На сегодня темпы практического внедрения отдельных технологий в российском магистральном электросетевом комплексе выше, чем в Европе и Северной Америке.