«Малая» энергетика — альтернатива проектам-«монстрам»

В декабре 1997 года в японском городе Киото на заседании высшего органа рамочной Конвенции ООН об изменении климата представители большинства стран мира приняли протокол, содержащий перечень обязательных мероприятий, которые страны — участницы Конвенции должны проводить для сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу планеты. В статье 2 этого документа говорится, что каждая из сторон при выполнении своих обязательств о количественных ограничениях и сокращениях выбросов с целью поддержания постоянного и рационального развития разрабатывает и осуществляет в соответствии со своими национальными условиями такие мероприятия, как «проведение исследований, разработка, широкое использование и внедрение новых и возобновляемых видов энергии…» Конечно, концепция Киотского протокола далека от совершенства. Однако это уже определенный шаг вперед.

Согласно Киотскому протоколу Всемирной конференции по изменению климата, промышленно развитые страны к 2008—2012 годам должны сократить выбросы парниковых газов своих предприятий не менее чем на 5% по сравнению с уровнем 1990 года, чем будет положен конец начавшейся 150 лет назад тенденции увеличения антропогенной миссии углекислого газа в атмосферу. Важнейшее требование этого документа — ограничение использования ископаемых углеводородов для производства тепла и электроэнергии.

Киотский протокол одобрило 181 государство, в том числе Украина. Поэтому использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в настоящее время — одно из приоритетных направлений развития отечественной и мировой энергетики.

Логичен вопрос: за счет чего человечество собирается покрывать возрастающие с каждым годом затраты энергии? Из трех превалирующих в мире направлений преодоления возможного энергетического кризиса — повышение безопасности действующих атомных блоков и строительство новых, строительство сверхмощных энергокомплексов, развитие так называемых нетрадиционных или возобновляемых (бестопливных) способов получения энергии. Согласно прогнозам Международного энергетического агентства, суммарная мощность АЭС в мире к 2020 году останется на уровне 2000-го (350 ГВт). Мировое же использование возобновляемых источников энергии, основная доля которых приходится на гидроэнергию, может возрасти к 2020 году по сравнению с 2000-м в 1,5 раза. О сути и перспективах возобновляемых источников энергии рассказывает председатель правления государственного акционерного общества «Укргидроэнерго», Герой Украины, профессор, заслуженный энергетик Украины, лауреат Государственной премии Украины Семен Израйлевич Поташник.

Главным преимуществом возобновляемых источников энергии, считает главный гидроэнергетик Украины Семен Поташник, является их неисчерпаемость и экологическая чистота, что способствует улучшению экологического состояния планеты и не изменяет ее энергетический баланс. Эти качества обусловили бурное развитие так называемой возобновляемой энергетики в развитых государствах и являются веским основанием для оптимистических прогнозов относительно объемов освоения упомянутых источников в перспективе. В настоящее время затраты ряда развитых стран на предотвращение или ликвидацию негативных экологических последствий, в значительной мере связанных с ростом производства и потребления энергии, достигли 3% общего объема ВВП (примерно столько же ведущие западные страны тратят на образование). Поэтому в последние годы энергетики отдельных стран и регионов мира стали более внимательно учитывать экологические аспекты функционирования систем энергоснабжения и сферы энергопотребления.

Но сначала, отмечает С.Поташник, необходимо сказать несколько слов о месте Украины в мире в контексте нынешнего состояния энергетики и перспектив развития возобновляемой энергетики.

Независимость государства не может реализовываться в условиях его полной энергетической зависимости от других стран. Объемы собственной добычи нефти обеспечивают потребности нашей страны всего на 10—12%, газа — на 18—20%. Это говорит о том, что украинские тепловые электростанции, работая на газе и мазуте, практически полностью зависимы от импортного снабжения. Несмотря на наличие залежей урановых руд, в стране отсутствует замкнутый цикл производства ядерного топлива. Значит, свыше 70% энергоносителей относятся к критическому импорту, что недопустимо ни в политическом, ни в экономическом отношении.

Поскольку сегодня строительство мощных гидроэнергетических комплексов в Украине по многим причинам затруднено, наиболее перспективным представляется создание малых комплексов бестопливных электростанций. Эти компании, объединенные в единую информационную сеть, развиваются на стыке трех научных направлений: бестопливной энергетики, радиотехники и информатики. Речь идет, в частности, о возобновляемых источниках энергии, которые становятся одним из важнейших элементов энергетического баланса в европейских странах и играют существенную роль в снижении выбросов парниковых газов, повышении энергетической безопасности и поддержании социально-экономического развития во многих странах ЕС. Последние 30 лет использование возобновляемых источников энергии в них ежегодно возрастало в среднем на 2,1%. Сроки окупаемости капитальных вложений в энергетике составляют 8—10 лет, при этом на строительство ТЭС уходят 6—8 лет, крупных ГЭС и АЭС — 10—12 лет. Малая же ГЭС в Европе сооружается за 8—10 месяцев, начиная с даты подписания контракта, срок ее окупаемости — 3—4 года.

Примечательно, что доля гидроэнергетики в большинстве стран невелика — порядка 15—20% (в Украине — всего 6%), а во всем мире лишь несколько стран Американского континента ориентируются на гидроэнергетику. Не будет преувеличением утверждение, что планета «проедает» запасы полезных ископаемых. Ученые мира подсчитали, что запасов угля в мире хватит лишь на 250 лет, газа — на 60, а нефть будет выкачана из недр через 40 лет — уже при жизни нынешнего молодого поколения. Учитывая же ежегодное увеличение потребления электроэнергии, запасы углеводородного сырья истощатся уже в обозримом будущем.

Но развитие возобновляемой энергетики в Украине сдерживают ряд факторов, главным из которых является несовершенство нормативного и правового обеспечения всех направлений освоения возобновляемых источников элетроэнергии. Энергетика — дело государственное. Либерализация отношений в электроэнергетике во всех странах происходит эволюционно, без резкой ломки отношений собственности. Приватизация не считается приоритетом в процессе реформирования отрасли. Партнерство государственного и частного секторов в реализации крупных современных энергетических программ и проектов — одна из главных тенденций структурных реформ в мировой энергетике. Во многих странах в этой отрасли сохранены те формы собственности (государственная, частная, смешанная), которые существовали до реформирования, в развитии доминирует не приватизация электроэнергетики, а ее корпоратизация и концессии.

Поэтому в Украине в развитии возобновляемой энергетики главную роль сыграют, по мнению С.Поташника как ученого и энергетика, стимулирующая политика государства, активное финансирование научно-исследовательских и конструкторских разработок, глубокая информированность производителей и потребителей электроэнергии о преимуществах ВИЭ.

На первом этапе, по расчетам украинских ученых-энергетиков, можно было бы поставить задачу создания сети из трех тысяч «малых» электростанций различных ВИЭ суммарной мощностью 3 ГВт, что составило бы около 50% современного энергетического потенциала страны. Только таким путем мы могли бы начать разворачивать наш энергетический «корабль» в нужном направлении — внедряя экологически чистые технологии получения электроэнергии и удешевляя ее, сберегая сырьевые ресурсы, постепенно снижая потенциал тепловых станций, наиболее вредных в экологическом отношении, к этому, собственно, и идет весь цивилизованный мир.

Осуществление этого проекта вдохнуло бы жизнь в оборонную, электронную и радиотехническую промышленности. С.Поташник уверен: начинать придется не на пустом месте. Стартовые условия для подобного проекта существуют: разработана техническая документация по малым энергетическим станциям различного типа, созданы и эксплуатируются их опытные экземпляры.

Чего не хватает? Кроме законодательства, регламентирующего строительство и эксплуатацию объектов «малой» энергетики, необходимо еще желание и умение частного капитала инвестировать деньги в долгосрочные проекты, прибыль от которых будет получена через 3—5 лет. Реализация проектов «малой» энергетики позволила бы Украине существенно пополнить свою энергетическую базу и за ее счет даже увеличить экспорт.

В Украине, как и в большинстве стран постсоветского пространства, доминируют энергетические системы, основанные на использовании генерирующих источников средней и большой мощности (свыше 100 МВт) и развитого сетевого хозяйства. Недостатки такого подхода особенно ярко проявились при переходе к рыночному способу хозяйствования. Региональные власти в таком случае почти не имеют возможности влиять на образование тарифов для конечных потребителей электроэнергии. Себестоимость электроэнергии, производимой ТЭС, использующими привозное твердое топливо, на сегодня не может быть снижена более чем на 2—2,5 цента за 1 кВт.ч, а значит, такие генерирующие мощности не могут серьезно повлиять на тарифообразование в регионе, снижая расценки до уровня, приемлемого для большинства отраслей экономики. Поэтому регионы становятся «заложниками» высоких энергетических тарифов. Единственный способ снизить такую зависимость — увеличить долю собственных генерирующих мощностей в общем энергопотреблении региона.

Потенциальные гидроэнергетические ресурсы Украины составляют 44,7 млрд. кВт, из них технически доступна для использования только половина. Целесообразный экономический потенциал «малой» гидроэнергетики составляет почти 30% всей гидроэнергетики, или 3,75 ГВт в год. Небольшие ГЭС могут стать мощным основанием энергообеспечения для регионов Западной Украины, а для некоторых районов Закарпатской и Черновицкой областей — источником полного энергосамообеспечения.

Но освоение гидроэнергетических ресурсов малых рек в нашем государстве, как утверждает главный гидроэнергетик Украины, незначительно. В начале 20-х годов прошлого века в Украине функционировали 84 ГЭС мощностью 4 тыс. кВт. После Великой Отечественной войны работало уже 150 таких станций общей мощностью 8,4 тыс. кВт; в 50-е годы их количество увеличилось до 956 общей мощностью 30 тыс. кВт. Малые ГЭС (мощность которых не превышает 10 МВт) активно строились в Украине и в 50-е годы, они предназначались для электроснабжения агропромышленных комплексов и небольших поселков. Небольшие ГЭС возводились на малых реках по плотинно-русловой схеме без строительства водохранилищ.

Однако в 60—80-х годах прошлого столетия развернулось крупномасштабное строительство больших гидро-, тепловых и атомных электростанций, поэтому малые ГЭС утратили свое значение. Работа большинства таких станций была остановлена. Некоторые из них законсервированы и сегодня находятся в запущенном состоянии либо совсем уничтожены.

В 1984—1988 годах было обследовано техническое состояние сооружений и оборудования малых ГЭС. На тот момент оставалось лишь 150 станций, работающих же — 49. В последующие годы «малая» гидроэнергетика продолжала деградировать.

К настоящему времени в Сумской области на речке Псел сохранились в рабочем состоянии три малых ГЭС: Низовская, Мало-Ворожбянская и Михайловская. Они вырабатывают небольшое количество электроэнергии, но их экономические показатели свидетельствуют о высокой эффективности и рентабельности. В 50-х годах такие станции обслуживали 25—35 человек, нынче же на Низовской ГЭС работают только четыре дежурных.

Карпатский регион обладает наибольшим гидроэнергетическим потенциалом малых рек (около 30% ресурсов). По оценкам специалистов «Укргидропроекта», его мощность составляет 2 млн. кВт. Только в Закарпатской области, площадь которой составляет 2% территории Украины, сосредоточено около 16,5% гидропотенциала страны. В девяти областях Украины (даже в таких перспективных в отношении гидроэнергетики, как Львовская, Ивано-Франковская и Черновицкая) не работает ни одна малая гидроэлектростанция. Правда, в Тернопольской области, где нет значительных гидроресурсов, эксплуатируются семь малых ГЭС и еще три восстанавливаются. Примером рационального использования гидроэнергетических ресурсов служит равнинная Винницкая область, где действуют восемь гидроэлектростанций из 26 общей мощностью 25 МВт.

Что мешает возродить отечественную «малую» энергетику? По мнению С.Поташника, проблема реконструкции этих станций с заменой изношенного оборудования и строительством новых плотин обсуждалась не однажды на правительственном уровне, но все попытки ее решить не принесли практических результатов. Разработанная в 1997 году государственная Программа развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, малой гидро- и теплоэнергетики не была подкреплена нормативно-правовой базой, системой льгот и источниками финансирования. Реализация намеченной программы реконструкции больших и малых ГЭС и строительства новых к 2005 году позволила бы повысить потенциал гидроэнергетики на 1245 МВт, увеличив гидроэнергетические мощности в энергосистеме Украины до 11%.

Приведенные С.Поташником цифры и факты о состоянии «малой» энергетики Украины познаются в сравнении. Например, во Франции действуют 1700 малых ГЭС мощностью 1000 МВт, похожая ситуация в Австрии, Германии, Швейцарии, США, Дании. По данным американского журнала «Гидро Ревью», в США работают около 2000 малых ГЭС и более 1000 мини-ГЭС суммарной мощностью 4,5 ГВт. Особый интерес представляет то, что в США согласно законодательству регламентация строительства и эксплуатация подобных ГЭС, работающих в общей энергосети, отнесена к компетенции частного капитала.

Лидер строительства «малой» гидроэнергетики — Китай, увеличивший за последние 40 лет общую мощность небольших ГЭС в 3000 раз.

Что же касается возможностей создания мощных ГЭС в условиях равнинного рельефа Украины, то они практически исчерпаны. Поэтому, по мнению С.Поташника, Украина может воспользоваться альтернативой проектам-«монстрам» советских времен — малыми ГЭС. Возведение таких небольших мощностей возможно на многих реках Украины, а стоимость капитальных вложений на 1 кВт.ч установленной мощности на таких станциях за счет применения каменно-набросных и земляных плотин почти вдвое меньше, чем на гидроэлектростанциях большой и средней мощности с плотинами из железобетона. При этом определение «малая» никого не должно смущать — к категории гидроэлектростанций такой мощности относятся станции с установленной мощностью от 1 до 30 МВт. Подобных мощностей вполне достаточно для полного энергообеспечения широкого круга потребителей, учитывая, что для среднего аграрного района хватит электростанции мощностью 5—10 тыс. кВт с годовой выработкой электроэнергии 25—30 млн. кВт.ч.

Как свидетельствует мировая практика, сбалансированность энергетической системы достигается в том случае, когда в ней присутствуют станции с широким диапазоном мощностей. Например, сегодня Швейцария располагает 2000, Австрия — почти 600, Германия — 36000 малых ГЭС мощностью, не превышающей 35 МВт. Подавляющее большинство из них принадлежит частным лицам, отдельным хозсубъектам или муниципалитетам.

Примечательно, что в Украине основная часть гидроресурсов (кроме частично Карпатского региона) сосредоточена в легкодоступной населенной местности и в силу этого может быть задействована для обеспечения электроэнергией местных потребителей. Наличие на территории многих районов источников дешевой электроэнергии может дать мощный импульс развитию некоторых отраслей сельского хозяйства — молочнотоварному производству и разведению прудовых рыб. Реализовать такой проект можно в течение 10—12 лет за счет постепенного привлечения средств как из бюджетов разных уровней, так и от местных инвесторов.

Украинские ученые, работающие в «малой» энергетике, неустанно твердят, что обновление существующих малых ГЭС — рентабельное дело не только в Карпатском регионе, но и в низинных областях Украины. Его успеху будет способствовать и солидный опыт работы наших гидроэнергетиков. Обновленные малые ГЭС способны вырабатывать до 250 тыс. МВт.ч электроэнергии в год. На их обновление и реконструкцию нужно 38 млн. долл. Реализация программы развития малых ГЭС до 2010 года стоила бы немногим более 235 млн. долл.

Из четырех энергогенерирующих составляющих — тепловых электростанций, атомных, гидроэлектростанций и ветровых электростанций только две последние относятся к числу возобновляемых источников и не создают особых экологических проблем для окружающей среды.

Конечно, говорит С.Поташник, многие ученые и производственники в Украине, несмотря на такие веские аргументы в пользу возобновляемых источников энергии, придерживаются мнения о том, что отечественная энергетика и в будущем будет базироваться на сжигании угля. Обосновывая это тем, что уголь — в основном местное топливо, для его добычи создаются рабочие места, не нужна валюта для его закупки за рубежом.

Но можно привести и контраргументы: в цене электроэнергии, произведенной на угле, не учитывается «внешняя» составляющая, обусловленная экологической. В Европейском Союзе, в состав которого рано или поздно войдет Украина, введена «внешняя» составляющая цены, величина которой равна внутренней энергетической составляющей. Малые ГЭС — достойная составляющая общей энергетики Украины, которая позволит добиться большей энергонезависимости страны. Только их развитием нужно планомерно заниматься.