По данным Института мировых ресурсов (WRI), в 2021 году энергетический сектор стал причиной 76% выбросов парниковых газов. При этом основная часть электричества была получена путем сжигания угля, загрязняющего атмосферу тяжелыми металлами, диоксидом серы и другими токсичными веществами. Но, по прогнозам экспертов, уже через 20–30 лет все изменится — традиционная энергетика станет более «зеленой».
Развитие возобновляемой энергетики
Согласно расчетам глобального финансового института ING Group, к 2040 году доля энергии, получаемой из возобновляемых источников (ВИЭ), достигнет 70%, что позволит на 80% сократить объем выбросов диоксида углерода, ускоряющего глобальное потепление. Россия не остается в стороне от этой тенденции: из 2,9 ГВт новой генерации, которая будет введена в единой энергетической системе РФ в 2022 году, 30% придется на ВИЭ.
Солнечная энергия
Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2040 году доля мощностей солнечной энергетики достигнет 24%. Одна из самых актуальных проблем, связанных с ней, — отсутствие способов хранения. Но решение уже найдено: группа ученых из Сингапура и Швеции разработала систему, позволяющую сохранять термальную солнечную энергию в течение 18 лет. Ее основной компонент — молекула из атомов водорода, углерода и азота, обладающая особыми свойствами: при контакте с солнечным светом она меняет структуру и становится жидкостью. По мере необходимости можно высвобождать тепло с помощью специального катализатора, а затем повторно использовать молекулы, вернувшиеся к первоначальной структуре.
Кроме того, солнечная энергия быстро дешевеет: по прогнозу аналитиков международной консалтинговой компании Wood Mackenzie, в странах Азии она уже к 2030 году будет на 17% дешевле угля, а в Индии — на 50%. Уже сейчас каждый житель Земли может разместить солнечную панель на крыше дома и продавать излишки электричества сбытовым компаниям. В среднем устройство окупается за пять лет, но, несмотря на очевидную выгоду, жители городов не спешат переходить на альтернативную энергию. Так, власти ЕС решили не дожидаться, пока граждане проявят инициативу, и с 2029 года начнут устанавливать солнечные панели на всех новых жилых домах.
В 2021 году лидером по объему выработки солнечной энергии стал Китай. Но страна не намерена останавливаться на достигнутом: на ее территории, в пустыне Тэнгэр, строят крупнейшую в мире солнечную электростанцию. Использование электричества, сгенерированного с ее помощью, позволит сократить потребление угля на 1,92 миллиона тонн.
Фото: АО «НоваВинд»
Ветроэлектростанции
По прогнозам Международного агентства возобновляемой энергетики, к 2050 году ветрогенераторы будут обеспечивать более трети мировых потребностей в электричестве. Темпы развития отрасли действительно вдохновляют. Согласно отчету Всемирного совета по ветроэнергетике (WEC) за 2021 год, мощность этого сектора увеличилась на 93,6 ГВт и теперь составляет 837 ГВт. В России объем выработки ветрогенераторов тоже растет быстрыми темпами: в марте 2022 года он составил 532,3 миллиона кВт·ч, что на 53,8% больше, чем год назад.
Крупнейшая ветротурбина в мире GE Haliade-X установлена в роттердамском порту Маасвлакте в Нидерландах. Ее высота составляет 260 метров, а мощность — 14 МВт. Вскоре рекорд GE Haliade-X будет побит: датская компания Vestas анонсировала запуск морского ветрогенератора V236-15MW (мощностью 15 МВт). Он способен обеспечить электричеством 20 тысяч домов и предотвратить выбросы 38 тысяч тонн углекислого газа — аналогичного эффекта можно достичь, если на год запереть без возможности работы 25 тысяч автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Строительство V236-15MW планируется завершить в 2026 году, а прототип модели будет готов во второй половине 2022-го.
Кроме того, Vestas намерена запустить производство безотходных ветрогенераторов. Сейчас основная проблема, тормозящая развитие сектора, связана с утилизацией лопастей устройств — их жизненный путь практически всегда заканчивается на полигоне. Vestas планирует организовать переработку лопастей к 2040 году, став первым производителем ветротурбин, взявшим на себя подобные обязательства.
Фото: Aranga87 / iStock
Водородная энергетика
Совет по водородной энергетике прогнозирует, что к 2050 году 18% глобального потребления электроэнергии будет обеспечено за счет водорода. Этот химический элемент выделяет почти в три раза больше тепла, чем нефть, и в два раза больше, чем уголь и природный газ. В секторе «зеленой» энергетики его получают с помощью электролиза: под действием тока H2O распадается на водород и кислород.
Сейчас массовое использование «зеленого» водорода невозможно из-за высокой стоимости, примерно в три раза превышающей цену его «серого» аналога, получаемого из ископаемого топлива. Но эксперты считают, что к 2050 году водород подешевеет с нынешних $3,70 за кг до $0,75 за кг благодаря наращиванию объемов производства и снижению стоимости ВИЭ, необходимых для его генерации. Такой прогноз приводится в докладе аналитического агентства Rethink Energy «Водородная очистка энергетической отрасли стоимостью $10 триллионов».
Руководитель отдела энергетики ING Group Михиль де Хаан отметил, что для таких секторов, как авиация, тяжелый транспорт (используется для перевозки и строительства станций) и судоходство, где пока не найдено альтернативы ископаемому топливу, водородная энергетика может стать панацеей.
Ставка на газ
Опыт Евросоюза продемонстрировал, что поспешный переход на ВИЭ приводит к росту стоимости электроэнергии и снижению качества жизни населения. Одна из причин — нестабильная продуктивность возобновляемой энергетики. Например, когда в морях, омывающих север Европы, установился штиль, доля вклада ветряных станций Великобритании в выработку электроэнергии составила 4,9% вместо ожидаемых 18%.
Природный газ может стать своеобразным мостом для перехода к ВИЭ и уменьшить нагрузку на экономику в этот непростой для нее период. Эксперты независимой консалтинговой компании по энергетическим исследованиям Rystad Energy прогнозируют, что к 2040 году объемы добычи газа вырастут на 24%.
Как отметил главный исполнительный директор «Роснефти» Игорь Сечин, природный газ станет экологичной альтернативой не только угля, но и атомной энергетики, которую некоторые страны, в том числе Германия, считают небезопасной. Поэтому доля этого вида топлива в энергобалансе вырастет с 22% до 25% к 2040 году.
В России переход с угля на газ уже начался. Так, в рамках программы соцгазификации, которая завершится к 2030 году, почти 3 миллиона частных домов нашей страны смогут отказаться от сжигания твердого топлива. Теплоэлектростанции тоже становятся экологичнее. Например, от угля отказались Владивостокская и Анадырская ТЭЦ, Воркутинские ТЭЦ, Ивановская ТЭЦ-2. Согласно расчетам энергетиков, это позволит сократить количество выбросов вредных веществ в атмосферу на 47%, а объем сточных вод — на 50%. Кроме того, ТЭЦ перестанут загрязнять воздух диоксидом серы и золой.
Экомодернизация ТЭЦ
Как отметила Председатель комиссии Общественной палаты РФ по экологии и охране окружающей среды Елена Шаройкина, полностью отказаться от использования нефти и газа в качестве источников энергии пока невозможно. Но современные технологии способны значительно снизить нагрузку на экологию, связанную с их потреблением.
25 января Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев утвердил программу модернизации 41 ГВт ТЭЦ (около 25% всех мощностей) в период с 2022-го по 2031 год. Пример экомодернизации теплоэлектростанций — снос трех старых дымовых труб высотой 105–120 метров на Красноярской ТЭЦ-1 и строительство одной новой, длиной 275 метров (из них 25 метров под землей, для устойчивости). По словам директора ТЭЦ-1 Сергея Бородулина, на качество воздуха региона в основном влияют выбросы, выпущенные на высоте около 100 метров. Остальное поднимается выше вместе с потоками воздуха и почти не вредит людям. А еще оптимизация количества труб позволила освободить место для установки современных электрофильтров — устройств, удаляющих из выбросов более 99% твердых частиц и дыма. Раньше на станции работали батарейные циклонные уловители, их эффективность составляла 95%.
Еще одна экомера — система автоматического контроля выбросов. Она непрерывно анализирует состав дыма, выходящего из трубы, и каждые 20 минут передает собранные данные в Минприроды. Кроме того, статистика по содержанию твердых частиц, углекислого газа, диоксида азота и других веществ публикуется на официальном сайте Сибирской генерирующей компании (СГК).
Результат экомодернизации — уменьшение объема выбросов на 25% и снижение концентрации пыли в них на 80%. Технический директор СГК Олег Петров отметил, что итоговый уровень очистки даже выше, чем требует законодательство. Так, в России дым от электростанций может содержать 150 мг пыли на кубометр, в Европе — 50 мг, в то время как ТЭЦ СГК выбрасывает не более 20 мг.
Автор: Вера Жихарева
Фото на обложке: yangna / iStock
Читайте также
Комментарии