Кто будет строить энергетику будущего

Когда речь заходит о будущем отрасли, я вспоминаю свою встречу с министром энергетики Руанды. Он говорил о том, что одна из задач его ведомства — помочь сохранить уникальную природную среду, учитывать ее особенности и подстраиваться под них. И в какой-то момент спросил меня: «Ты ведь Африку любишь, ты же по ней ездил? Птичек видел? Почему они прыгают с ветки на ветку?» Я задумался. «Дело в том, что одна больше трех метров пролететь не может, а другая — больше пяти. И когда ты строишь магистраль или линию электропередачи (шириной 70–100 метров) через весь континент, для них это — рассечение экосистемы. Такое, что птицы эти больше никогда друг друга на увидят».

Бережное отношение к ресурсам, распределенные системы, отказ от унификации — тренды, которые изменят энергетическую отрасль навсегда, неважно, Африка это или Россия. Хотя поклонникам традиционной модели большой энергетики это все еще неочевидно.

Долгое время энергетика двигалась по модели укрупнения. Но сейчас наши представления о будущем профессии энергетика и всей отрасли в целом начинают меняться.

Недостаток образования и, как следствие, недальновидность людей на руководящих должностях — проблема не только для энергетики, но и для политики (итальянские министры даже гордятся отсутствием дипломов), и бизнеса в целом. За последние два года в Европе обанкротилось почти 40 авиакомпаний. Причина: непродуманная бизнес-модель — компании «поднимаются» на кредитах и при этом держат демпинговые цены на билеты.

Есть простая арифметика: амортизация оборудования, расходы на топливо. Руководство компании ее игнорирует, назначает цену в условные 30–40 долларов за билет и рассказывает, что «у них все получится». В силу того, что этот бизнес социально полезен, государство его всячески поддерживает, дает кредиты. А когда через несколько лет схема окончательно разваливается, задача таких «бизнесменов» — убежать подальше.

В энергетике, особенно альтернативной, происходят похожие вещи. Если строители солнечного парка обещают создать нечто, работающее по стоимости в 4 цента за киловатт-час, значит бизнес-модель у них называется «Пять лет до банкротства с максимальной капитализацией на третьем году».

Из-за таких перекосов очевидные, казалось бы, тренды, долгое время остаются незамеченными. Лет шесть назад я участвовал в стратегической сессии Alstom. На стратегическую сессию были приглашены CEO заказчиков, а это E.ON, Shell и тому подобные компании. Пятизвездочный отель в Париже, большой конференц-холл, множество людей, презентации. Дабы держать публику в тонусе, организаторы сделали что-то вроде игры «Определите будущее энергетики». Вариантов предложили два: развитие продолжится в сторону укрупнения или пойдет новым путем — в сторону распределения.

Так вот по голосованию победило укрупнение, так называемая концепция Big and beautiful. Я тогда высказался против этого варианта, считал, что и дальше придерживаться одной глобальной модели генерации, унифицировать мир, невозможно. Курс на бесконечное укрупнение — одна из основных проблем энергетических гигантов: концепция big and beautiful, для которой не существовало альтернативы в мире «аналоговой» централизованной энергетики, создает предпосылки для кейсов типа Enron в эпоху децентрализации. Это движение по-настоящему тектоническое, и остановить разукрупнение и децентрализацию мировой энергетики невозможно.

В каждой географии есть свое понимание того, как надо жить и за счет чего обеспечивать себя энергией. В некоторых случаях решением может быть альтернативная энергетика, в других — традиционная генерация, но чего уж точно не будет, так это одного шаблона для всех.

Когда мы говорим про распределенную генерацию, в голове возникает одна картинка: солнечные панели на крышах. Но даже среди распределенных систем нет какого-то одного, подходящего всем решения — то, что будет уместно в одной экосистеме, совершенно неприемлемо для другой. Когда мы запечатываем солнечным парком клочок плодородной земли в горной долине, это такой же удар по экологии, как если бы мы поставили там угольный котел.

В каждом регионе нужно находить свои источники получения энергии. Взять, например, остров Родос в Греции. Туда съезжаются серферы со всей Европы, там всегда ветрено. За счет чего Родосу получать энергию? Для солнечных парков остров слишком маленький. Выход напрашивается сам собой — ставить ветряки.

Или, например, Бутан — единственная страна, где есть Министерство счастья, и где главная статья экспорта — экологически чистая электроэнергия. Получают ее тоже не за счет солнечных панелей — местные энергетики сделали ставку на гидроэлектростанции, причем бесплотинные: при их запуске отводится лишь часть водопадной воды, при этом русла рек не перегораживают, и рыба получает возможность ходить привычными путями. Это очень рафинированная история распределенной возобновляемой энергетики.

В России тоже есть регион с уникальной экосистемой, которая сама определяет способ получения энергии — Камчатка. Находится между морем с одной стороны и океаном — с другой, поэтому погода там обычно пасмурная, солнечные панели, опять же, не поставишь. Формат Big and beautiful тоже не подходит: все население края составляет немногим больше 300 тыс. человек. Возникает вопрос: как там генерировать энергию?

Ответ дает сама местность — полуостров богат геотермальными источниками. И чтобы задействовать их в производстве электричества, не нужны какие-то принципиально новые, прорывные решения — можно использовать хорошо знакомый органический цикл Ренкина (ОЦР). В этом случае греющей средой для ОЦР-установки становится горячая вода геотермальных месторождений — и это тоже пример возобновляемой энергетики.

Если мы хотим сохранить экологию региона, важно оценивать варианты генерации энергии не с точки зрения того, какие поставщики энергии там представлены и считаются «традиционными», а с позиции живущих там потребителей — универсальных систем, подходящих для любой местности быть не может.

Унификация невозможна не только из-за географических и климатических различий — у каждого региона своя экономика, свои социальные особенности. В Европе, особенно в Германии и Скандинавии, уже возник целый класс людей, которые думают об «экологической составляющей»: сколько они потребляют и какой при этом воздействуют на окружающую среду. Это, как правило, обеспеченные люди, для которых осознанное потребление (в том числе энергии) — это уже вопрос не социальной ответственности, а личного комфорта.

Системы отопления с использованием тепловых насосов — один из вариантов точечной генерации, которая строится «от потребителя», географического и социального ландшафта региона. Как работает система: рядом с домом бурят скважину — даже зимой температура на глубине 50 метров будет достигать 15–20 градусов тепла. Если пустить через эту скважину воду, она заберет подземное тепло. При условии, что температуру батареи в доме нужно поддерживать на уровне не ниже 40°C, домашнему котлу придется греть воду уже не с 0°C, а с 20°C. Соответственно, на нагрев потратится в два раза меньше энергии.

История эта дорогая: нужно бурить скважину, налаживать в ней теплообмен. Время окупаемости теплонасоса — 4–9 лет при сроке службы до 20 лет. Это долгосрочная инвестиция — очевидно, что в Германии она будет намного более актуальна, чем в России, достаточно взглянуть на разницу стоимости киловатт/часа. Высокая стоимость генерации делает малую энергетику более актуальной там, где пользователи могут себе позволить экономить «в долгую» на разнице между добычей и утилизацией энергии за счет новой технологии.

У нас вопрос энергосбережения в частном секторе пока не назрел — электричество обходится потребителю дешево. А вот для отечественной промышленности тема экономии энергии очень актуальна. Но и здесь решения могут сильно отличаться от тех, которые используются на Западе. Мы на своем заводе снизили потребление энергоресурсов в 4 раза: перешли на лучистое отопление, энергосберегающее освещение. Но главное — просто «заделали дырки»: построили тепловые тамбуры, обеспечили отсутствие сквозняков. В итоге не только сэкономили средства, но и работникам обеспечили совсем другие условия труда.

Климат, экономика, культурный код — в каждом регионе они определяют свой путь развития энергетики. Говорить в таких условиях об унификации и тем более — о переходе всего мира к модели Big and beautiful как минимум наивно. Однако отказ от унификации — это не единственное, что сегодня меняется в энергетической сфере.

То, как меняются модели поведения в обществе, проще всего показать на примере водителя. Это был тяжелый уважаемый мужской труд. Чтобы это прочувствовать, нужно сесть за автомобиль 60-х годов и поездить на нем неделю. Станет ясно, что быть водителем означает: знание устройства двигателя, подвески, умение настроить зажигание и так далее. Водитель имел квалификацию как минимум механика и слесаря, эти компетенции гарантировали его востребованность как специалиста.

Сегодня энергетики занимают верхние строчки по уровню зарплат среди инженерных специальностей, и это обоснованно: от них зависят и благополучие людей, и работа дорогостоящего оборудования. Долгое время ситуация развивалась по одному сценарию: эффективность электрических и тепловых машин при укрупнении увеличивалась, а высококлассных специалистов, которые могли обслуживать эти машины, было немного. Централизация отрасли — следствие технологического уклада, сложившегося в отсутствие цифровой среды для управления децентрализованными системами. В таких условиях специалисты-энергетики были (и пока остаются) «белой костью» отрасли.

Но технологический уклад меняется, появляются новые способы генерации, совершенствуются старые, формируется цифровая инфраструктура, которая позволяет формировать совершенно новые отношения между игроками. Раньше преимущество было на стороне традиционной генерации: небольшие системы создавались для узких специалистов вроде геологов, были дорогими и — в сравнении с гигантскими турбинами — малоэффективными. Но они беспрерывно совершенствовались, и в конце концов стали привлекать к себе внимание потребителей. По мере роста эффективности этих систем повышается их надежность, а значит уменьшается необходимость их обслуживать.

«Малая генерация» не просто становится надежнее — КПД таких систем уже сопоставим с большими установками. КПД современной электростанции — около 44%. В комбинированном цикле — 50%. Потери в сетях по разным оценкам составляют от 7–8 до 30%. При этом каждое звено в цепочке передачи энергии увеличивает ее стоимость — заработать денег должны и те, кто добыл газ, нефть или уголь, и те, кто доставил топливо до станции, и сама электростанция, и сети.

Представим теперь, что у нас есть небольшая система под названием «генератор на твердооксидных топливных элементах». Он преобразовывает энергию газа в электрическую и имеет КПД 65%, при этом позволяет исключить из цепочки посредников электростанцию и сети. Как следствие — мы избавляемся от потерь, счет за электричество сокращается вдвое. И, что немаловажно, за счет роста КПД в два раза уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу. В Западной Европе работают уже тысячи таких систем, их установка субсидируется по аналогии с солнечными батареями. По мере роста производства их стоимость уже начинает снижаться.

Распространение малой генерации меняет поведение потребителя: он сам становится энергетиком. Параллельно идет цифровизация сетевого комплекса: потребитель получает возможность просчитывать, сколько энергии ему необходимо генерировать для себя — остальное он может продавать в общую сеть. А дальше происходит следующее: если потребитель научился генерировать энергию и получил возможность продать излишек в сеть, значит, у него появляется бизнес-модель производства и сбыта.

К процессу подключается банковский сектор: понимая гарантированный производителем срок службы энергоустановки, объем выработки и стоимость энергии банк легко дает кредит на такую покупку «потребителю-производителю». Круг замкнулся, появилась новая парадигма.

Разумеется, это небыстрый процесс, поскольку речь идет о формировании новой отрасли: необходимо произвести достаточное количество таких малых систем, подготовить техников, которые будут их обслуживать, обучить банки работать с этой бизнес-моделью. И все же перемены в отрасли неизбежны.

По мере развития технологий растет надежность небольших генераторов — но это еще не все. Распределенная генерация повышает общую устойчивость всей энергосистемы.

Масштабные блэкауты на традиционных электростанциях (вроде аварии в Огайо в довольно редкие, но это не значит, что все остальное время системы работают в штатном режиме. Потребитель не всегда знает, что произошел сбой: при аварийной остановке подключаются избыточные мощности соседних станций либо возрастают сетевые перетоки. И все же каждая авария, которая не привела к блэкауту — это подвиги энергетиков и сильное изменение штатной работы сетей.

В распределенной системе все иначе: если на каком-то участке изменятся параметры потребления, выйдут из строя один или несколько генераторов, система просто перераспределит нагрузку и продолжит работу в штатном режиме. Чем меньше единичный элемент, тем больше шансов, что система будет самобалансирующейся.

«Большая» генерация не исчезнет: она будет востребована в городах-миллионниках и промышленных центрах, где от традиционной централизованной модели уйти невозможно, слишком велики объемы потребления энергии. Однако потребность в подобных решениях будет постепенно снижаться: нет никакой необходимости строить такие же электростанции где-нибудь в Руанде.

Помимо самих генераторов активно развиваться будут и системы хранения — это еще одна составляющая новой парадигмы в энергетике. Сейчас ведутся работы над созданием таких решений. Их появление, в свою очередь позволит безопасно транспортировать энергию на большие расстояния. И этот этап вряд ли придется по вкусу тем, кто сейчас «командует проводами».

Сегодня передача энергии — огромная статья доходов некоторых компаний: на транспортировку энергии, содержание ЛЭП, работу бригад уходят несчетные средства. Не говоря уже о том, что часть энергии «идет на сторону»: например, на Северном Кавказе долги нелегально существующих предприятий приписывают населению, в результате задолженность в некоторых республиках доходит до 60–80%.

В условиях новой энергетической парадигмы такие ситуации должны уйти в прошлое. Рано или поздно «контейнеры с энергией» можно будет быстро доставлять в любую точку мира — точно так же, как раньше возили баллонный газ. Это не только высвободит средства, которые затрачивались на поддержание сетей и «утечки энергии», но и поможет восстановить экосистемы, которые сейчас «разрезают» многочисленные ЛЭП.

И в этой реальности для маленьких птичек снова найдется место.

Источник: Forbes