CC BY
24
Тенденции развития энергетики. Что выбрать Беларуси?
Для расширенного воспроизводства в экономике любой страны развитие энергетики должно опережать энергетические нужды. По прогнозам экспертов, в скором будущем главной причиной борьбы на мировой арене будет именно прирост энергетических потребностей: он составит до 50% в ближайшие 20 лет (за предыдущие 20 лет — 34%). С учетом усилившейся прагматичности России — основного поставщика энергоресурсов Беларуси — требуется точная расстановка приоритетов развития белорусской энергетики.
В цене любого произведенного товара имеется энергетическая составляющая. В нашей стране уже реализуется программа постепенного приведения цен на отпускаемую для населения и промышленности тепловую и электроэнергию к себестоимости ее производства и транспортировки. При этом повышение энерготарифов для промышленных предприятий неизбежно ложится на себестоимость их продукции. В конечном итоге население возмещает эти расходы, покупая более дорогие товары. Это сказывается на росте уровня жизни белорусского народа. Таким образом, энергодефицит в экономике становится одним из самых злободневных вопросов в развитии нашего государства.
Каковы же основные критерии национальной безопасности развитой страны в энергетической сфере? Во-первых, это проведение эффективной энергосберегающей политики в промышленности и ЖКХ; во-вторых, обеспечение внутреннего рынка энергоресурсами в опережающих объемах для дальнейшего экономического развития, максимально задействуя местные виды топлива. В-третьих, наличие собственного конкурентоспособного энергомашиностроения; в-четвертых, введение генерирующих мощностей темпами, опережающими темпы роста экономики. И, наконец, в-пятых, существование собственной школы, способной разрабатывать новые технологии в энергетической сфере и умеющей расширенно воспроизводить квалифицированные кадры для нее.
Рассмотрим выполнение данных критериев в Республике Беларусь. Работы по энергосбережению в нашей стране начались в 1993 г. С 1995 г. обеспечен рост ВВП с минимальным увеличением потребления топливно-энергетических ресурсов. Планируется, что и дальнейший рост ВВП должен в минимальной степени сопровождаться увеличением потребления данных ресурсов. По данным Министерства промышленности, озвученным на Белорусском промышленном форуме (16—19 мая 2006 г.), энергоемкость данной
отрасли за 2000—2005 гг. уже сократилась на 15—18%. На 2006 г. запланировано снижение на 0,5% доли затрат энергоресурсов в себестоимости продукции. Должно быть сэкономлено 115 тыс. тонн условного топлива (т у.т.), что на порядок выше ежегодных показателей прошлой пятилетки. В комплексной республиканской программе энергосбережения Минпрому доведено задание за текущее пятилетие сэкономить 640—820 тыс. т у.т. с учетом роста цен на энергоносители.
У других крупнейших потребителей энергоресурсов — сельского хозяйства и ЖКХ — ситуация с энергосбережением более сложная. Энергоемкость белорусской сельхозпродукции пока намного выше, чем в развитых странах. Поэтому необходимо строго придерживаться политики энергосбережения с заданием жестких технологических коридоров и реализацией законодательных инициатив (включая налоговые и кредитные льготы). При этом в энергосбережении должно быть заинтересовано само население. Показателен опыт Украины, где жители могут получить беспроцентный кредит на установку в квартирах новых оконных стекло-пакетов, уменьшающих потери тепла, — самую дорогую статью в коммунальных платежах.
Важнейшим фактором для энергетики Беларуси является недостаток запасов собственных «традиционных» энергоносителей — нефти и газа. На него накладывается и общемировая тенденция повышения нефтегазовых цен. Кроме того, богатые нефтью и газом страны (включая Россию) начинают вести независимую и жесткую политику, все более ограничивая доступ иностранных инвесторов к энергетическим ресурсам. Обозреватели сходятся во мнении, что такое поведение государств становится нормой. Происходящие ныне перемены в мировой энергополитике долгие годы будут определять как конкуренцию, так и сотрудничество в этой области.
Не стоит обольщаться перспективами альтернативной энергетики, по крайней мере ближне- и среднесрочными. Согласно данным МЭА и ОПЕК, в настоящее время большая часть электроэнергии в мире вырабатывается из углеводородного сырья (около 33% — из угля, 25% — из газа, 37% — из нефти). Информация из других источников (независимые эксперты и МАГАТЭ) несколько занижает долю углеводородов в пользу атомной и энергетики на возобновляемых ресурсах, но в любом случае за нефтью, углем и газом в ближайшие годы останется около 2/3 нынешней мировой энергетической «корзины».
Определенную долю мирового электричества вырабатывают гидроэлектростанции. Однако вопреки расхожему мнению, с экологической точки зрения этот ресурс далеко не безупречен (запруживание рек плотинами ГЭС серьезно нарушает экосистему). Особенно это касается стран с преобладанием равнинного ландшафта, к которым можно отнести и Беларусь. Поэтому некоторый
прирост использования местного гидроресурса возможен лишь благодаря мини-ГЭС (агрегаты мощностью порядка 50—70 кВт при перепадах высот от 3,5 м).
Остальные возобновляемые источники энергии (солнце, ветер, биомасса) дают пока менее 5% мировой энергии, хотя в Западной Европе и ряде стран Восточной Азии этот показатель приближается к 10%. Основная причина в том, что по мере роста стоимости обычных энергоносителей увеличивается и цена получения пока менее эффективной альтернативной энергии. Однако белорусской энергетике еще рано списывать возобновляемые источники со счетов. Хотя производительность ветро- и гелиостанций в несколько раз уступает зарубежным ввиду особенностей белорусского климата, зато имеются перспективы у энергетических установок комбинированного типа. Например, у ветровых циклонных электростанций, где нагретый воздух, поднимаясь в специальной башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным потоком, формирует искусственный «циклон», вращающий турбину. Создание образца подобной установки в Беларуси находилось на завершающей стадии, но приостановлено из-за недостатка финансирования.
Среди энергосберегающих направлений можно упомянуть также замену дорожающего традиционного топлива более дешевым. Уже принята республиканская программа, делающая акцент на собственные запасы топлива — торфа, древесных отходов и «возобновляемой» древесины. При этом использование последней планируется увеличить в 1,5—3 раза до 1,6—3 млн т у.т. Это один из основных перспективных топливных ресурсов республики. В стране начаты посадки быстрорастущих культур, в частности шведской ивы и сахалинского тростника. Прорабатываются и масштабные проекты получения экологичных топливных гранул (пелеций) из древесины и древесных отходов. При этом Беларусь ориентируется в энергосбережении на сравнительно быстро окупаемые мероприятия, которые дадут экономический эффект в течение нескольких лет.
Необходимо учитывать и то, что производство энергии — один из главных источников загрязнения окружающей среды. Более эффективное использование первичного топлива снижает выбросы вредных веществ (оксида азота, двуокиси серы и летучих органических соединений) в 2—3 раза. В настоящее время именно электростанции ответственны за 2/3 суммарных выбросов двуокиси серы, 1/4 окиси азота, 1/3 ртути и 1/3 двуокиси углерода. Эти эмиссии чреваты усугублением экологических проблем и ростом числа специфических заболеваний (хронический бронхит, астма и др.).
В этой связи следует отметить перспективы традиционных ТЭС и ТЭЦ. Объявленный перевод на торф, сланцы и уголь ТЭС и ТЭЦ, использующих сегодня жидкое и газообразное топливо, не даст весомого эффекта без серьезной реконструкции генерирующих мощностей (необходимы комбинированные камеры сгорания больших объемов, системы подачи твердого топлива и утилизации значительного количества золы с вредными выбросами).
Поэтому представляется целесообразным массовый переход в Беларуси на парогазовые установки, КПД которых достигает 58% (в отличие от 37% по обычному циклу). Причем вводить их можно довольно быстро: на разработанных площадках — тех же ТЭС и
ТЭЦ — сроки ввода составят от года до трех, в зависимости от мощности и финансирования. При этом можно сэкономить около 40% традиционного топлива. По информации директора Всероссийского теплотехнического института, члена-корреспондента РАН Г. Ольховского, именно на парогазовые станции приходится до 70% ныне вводимых в мире генерирующих мощностей. Только в США парогазовых установок строится ежегодно на 40—50 млн кВт. Большое внимание этому направлению уделяют Китай, Индия, Германия, Англия. У нас же, как и в России, на долю парогазовых агрегатов пока приходятся считанные проценты от общего числа установок. Эти факторы необходимо учесть в связи с запланированной реконструкцией ряда крупных объектов энергосистемы.
В общетехнологическом плане тепловой энергетике нужны более эффективные способы сжигания углеводородов на базе уже известных технологий — газотурбинных, парогазовых, газовых, в твердотопливных котлах кипящего слоя, в классических топках пылеугольных станций, в том числе работающих на так называемых сверхкритических параметрах. Необходимо внедрение новых технологий сжигания угля и торфа — за счет предварительного обогащения «тощих» пород, использования низкосортных углей и угольных шламов в виде водоэмульсионных смесей, вихревых способов сжигания. Нужны и изыскания для развития новых технологий с расширенным использованием продуктов угольной и древесной газогенерации.
Вообще рост эффективности и тепловой, и ядерной энергетики немыслим без развития фундаментальной и отраслевой науки. Системная господдержка в области создания новых технологий и материалов практикуется во всем мире. Так, в США работает программа отработки перспективных газотурбинных технологий
Запас дров у здания сельской школы. Борисовский район, июнь 2004 г.
№11(45)_2006 НАУКА И ИННОВАЦИИ
15
Структура мирового энергопотребления в 1970—2020 гг., %*
Первичный энергоноситель 1970 1980 1990 2000 2015—2020 (прогноз)
Уголь 32,9 30,5 32,0 32,8 20—25
Нефть 45,3 44,6 39,4 37,1 35—38
Природный газ 19,5 21,4 23,7 24,9 28,1—28,8
Гидроэнергия+возоб-новляемые источники 2,2 2,3 2,6 3,0 3,2—12,9
Атомная энергия 0,1 1,2 2,3 2,2 4—5
Всего 100 100 100 100 100
* Данные ОПЕК приведены без учета так называемых некоммерческих источников энергии — дров, сельскохозяйственных и промышленных отходов, мускульной силы рабочего скота и человека. В экономически развитых странах доля некоммерческих энергоресурсов не превышает 1%, в развивающихся достигает 20—40% (в Тропической Африке — до 2/3)
ATS (Advanced Turbine Systems), обеспечивающих достижение в парогазовых установках КПД до 60% с минимальными выбросами. Кроме того, там же осуществляется программа «Горение-2000», предусматривающая создание пылеугольных энергоблоков с КПД около 47% и низким уровнем выброса загрязняющих веществ. Страны ЕС с 1997 г. выполняют программу THEPMlE, которая работает на создание пылеугольных энергоблоков на сверхвысоких параметрах пара мощностью до 1000 МВт и с КПД более 55%. Сейчас в рамках программы идет разработка подобного энергоблока с максимальной температурой пара выше 700 °C и с давлением 37,5 МПа. Выйти на эти показатели намечено к 2015 г. Для этого жизненно необходимы новые материалы, и их разработка финансируется в полном объеме. Беларуси, чтобы не отстать в перспективных разработках, также следует обратить особое внимание на создание новых материалов и оборудования для энергомашиностроения.
Можно напомнить и про водородную энергетику, управляемый термоядерный синтез и перспективное производство соответствующих энергоустановок. Но чтобы прожить ближайшие годы без замерзших городов и остановившихся производств, придется работать с традиционными углеводородными и атомными схемами.
При этом в среднесрочной перспективе при переходе от традиционных углеводородов к принципиально новым способам получения энергии стабилизирующую роль может играть именно атомная энергетика. «Я — оптимист, — заявляет академик Е. Велихов (президент Российского научного центра «Курчатовский институт»), — и не считаю, что природные энергетические ресурсы скоро закончатся. Во всяком случае, до середины XXI в. основным источником энергии будет не атомная энергия, а по-прежнему нефть и газ. Не надо забывать и про уголь. Роль же атомной энергетики в этот период — стабилизировать энергетическую ситуацию в мире, которая очень сложна».
Планы строительства к 2015 г. белорусской АЭС необходимо рассматривать сбалансированно — с оценкой энергопотребностей
Беларуси после системной реконструкции традиционных энергообъектов установками с большим КПД и комплексными системами энергосбережения. Дело не только в настороженном отношении белорусского населения к АЭС после Чернобыля, но и в том, что озвучиваемая себестоимость атомной энергии 1,6—1,7 цента за кВтчас не учитывает затраты по полному циклу от добычи уранового сырья до утилизации радиоактивных отходов, и особенно отработавших 20—30 лет АЭС.
Таким образом, можно сформулировать основные тенденции развития современной энергетики, учитывать которые должна и Республика Беларусь. Важны следующие показатели:
• модульное комплексирование—объединение в рамках одной энергоустановки нескольких модулей, генерирующих электрическую и тепловую энергию на различных принципах (ветросолнечных установок, комбинированных ТЭЦ, парогазовых агрегатов и др.);
• оптимизированная децентрализация генерирующих энергомощностей в целях снижения стоимости прокладки энергокоммуникаций и удобства удаленных потребителей;
• развитие атомной энергетики с переходом на более распространенное в природе сырье (и-238 и в дальней перспективе — «лунный» изотоп НеЗ);
• разработка и использование новейших материалов и достижений электроники для увеличения КПД традиционных и альтернативных энергоустановок и снижения вредных выбросов;
• активная работа по созданию аккумуляторов энергии нового поколения (включая конденсаторы сверхбольшой емкости);
• эффективная ресурсо- и энергосберегающая политика (в том числе переработка отходов и тепловых выбросов) в промышленности и ЖКХ на основе комбинации последних достижений науки и технологий;
• расширение использования считавшихся ранее сравнительно низкоэффективными энергоносителей и продуктов их переработки — угля (включая низкосортный), сланцев, торфа, «возобновляемой» древесины, синтез-газа из них и т.п.;
• перевод транспорта (особенно «транспорта последней мили» — автомобильного) на новые виды топлива с меньшим загрязнением окружающей среды — водородные и комбинированные силовые установки и топливные элементы.
Для обеспечения важнейшей составляющей национальной безопасности — энергетической — перспективным представляется приобретение уже в ближайшие годы статуса страны-испытателя передовых технологий. Речь идет об использовании нашей республики как «вынесенной площадки» постиндустриальных производств. Аналогичным образом Китай, Индия и государства Юго-Восточной Азии выступали в качестве «индустриальных площадок». Такая политика привела к быстрому экономическому подъему и превратила их в наиболее динамично развивающиеся страны.
В этом случае Беларусь извлечет двойную прибыль: во-первых, займет определенное место на формирующемся мировом рынке новейших постиндустриальных технологий; во-вторых, технологии, которые окажутся успешными, будут в первую очередь развернуты на нашей территории и начнут приносить немедленную экономическую отдачу.
Юрий КРАВЦОВ,
специалист Института социально-политических исследований
