Перспективы солнечной энергетики

Основным направлением деятельности НПП «Квант» является разработка методов прямого преобразования различных видов энергии (химической, солнечной, тепловой) в электричество и создание на их основе автономных источников электропитания, широко используемых в космосе, в различных областях наземного производства и специальной технике. Наш корреспондент беседует с генеральным директором НПП КВАНТ Плехановым С.И.

Плеханов Сергей Иванович — генеральный директор ОАО «НПП «Квант», родился 9 августа 1953 года в селе Бемыж Кизнерского района Удмуртской АССР. После окончания в 1976 году Ижевского механического института по специальности «Производство летательных аппаратов» он пришел на работу в НПО прикладной механики (г. Железногорск). Работал инженером, ведущим инженером, инженером-конструктором 1-й категории. С 1995 года находился на руководящих должностях в АООТ «Сервисаэроконтроль», ОАО «Северный воздушный мост», ОАО «НПО ПМ-Развитие», ФГУП «НПО ПМ имени академика М.Ф. Решетнёва», ГП НПО «Геофизика», ОАО «ИСС» имени академика М.Ф. Решетнёва, часто выполняя функции антикризисного управления предприятиями в сложные для космической отрасли годы. С 2010 г. генеральный директор ОАО «НПП «Квант».

AEnergy: Сергей Иванович, в мире бушуют экономические кризисы. В общественном сознании солнечная энергетика — дорогое удовольствие для богатых стран. Вы считаете своевременным разговоры о развитии солнечной энергетики?

Плеханов С.: Человечество почему-то, несмотря на кризисы, упорно возвращается к идее возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Мировые инвестиции в ВИЭ достигли уровня 260 млрд долл. в 2011 г., что почти в пять раз больше 53,6 млрд долл., которые были потрачены в 2004 г. Если исключить версию «экономического мазохизма», присущего всем финансово-политическим элитам развитых стран, то приходится признать, что мы имеем дело с длительной, осмысленной программой, своеобразным «Манхэттенским проектом», осуществляемым целой группой стран.

АЕ: И каков результат этой мировой программы?

ПС: По данным Европейской ассоциации фотовольтаической индустрии (EPIA) в 2011 г. во всем мире было подключено около 28 ГВт новых солнечных станций. Суммарная установленная мощность всех станций в мире достигла 67,4 ГВт. Существующая программа предполагает достижение 20% выработки всей эл.энергии из ВИЭ в 2020 г. в 20 странах ЕС. Германия намерена вложить 1,848 трлн долл. до 2030 г. в развитие ВИЭ, сообщает информационная служба Всемирной ядерной ассоциации (WNA). Германия запланировала в течение нескольких лет осуществить «энергетическую революцию», в результате которой в центре новой системы электроэнергетики окажутся технологии возобновляемой энергетики. К 2020 г., за два года до полного закрытия своих атомных станций, Германия хочет сократить выбросы парниковых газов на 40%, удвоить число возобновляемых источников энергии, чтобы вырабатывать 35% электричества в стране, и сократить основное потребление электроэнергии на 20%.

АЕ: но ведь солнечная энергетика действительно дорога — солнечный кВТ·ч дороже традиционного, и правительства дотируют эту разницу, тратя на это большие суммы?

ПС: Боюсь, скоро нам придется расстаться с этим устойчивым мифом. Если сегодня конечная стоимость «под ключ» 1 Вт в крупной солнечной станции составляет 2.5-2.8 €/Вт, то в 2020 г. она составит 0.9-1.5 €/Вт, а в 2030 г. — около 0.7 €/Вт. Стоимость выработанного этой станцией эл.энергии составляет 0.29-0.15 €/кВт·ч, к 2020 г. — составит 0.07-0.17 к€/Вт·ч, а к 2030 — 0.04 €/кВт·ч. 2011 г. принес революционные изменения в стоимости солнечной энергетики, Установившиеся в 2011 г. цены на 1 Вт в модуле в диапазоне 1,00 — 1,10$ означают почти 40% понижение цен по сравнению с уровнями в 1,80$ в первом квартале 2011 г. А это значит, что реальная динамика снижения стоимости солнечной энергии превзойдет приведенные прогнозы. Равенство стоимости «солнечного» киловатта и «традиционного» в некоторых районах мира будет достигнут уже в текущем году. В целом же, разными сценариями предполагается, что к 2020 г. в мире будет установлено 350-600 ГВт «солнечных» мощностей, которые будут вырабатывать 100-400 КВт·час электрической энергии, а к 2030 г. — 1080–1800 ГВт, которые будут вырабатывать 200-1400 КВт·ч электрической энергии. Это означает, что доля «солнечного» электричества в общемировой выработке эл.энергии уже к 2020 г. составит 4-7%, а в Европе 12%.

АЕ: И все же — единицы или даже несколько десятков процентов от общего количества мировой выработки... Важно ли об этом говорить именно сегодня?

ПС: А если говорить о новых построенных мощностях — то из 55 ГВт новых мощностей, которые были введены в действие в ЕС в 2010 г., то мы обнаружим, что более 40% — 22.7 ГВт приходятся на ВИЭ. Это уже серьезно. Это четкое определение вектора развития и опасно не замечать нового. Вспомните школьный учебник с лягушкой в воде, которая начинает нагреваться... Она плохо кончила.

АЕ: А разве для широкого внедрения не следует подождать развития новых, более совершенных технологий преобразования солнечного света в электричество? Это еще одно распространенное мнение...

ПС: Важно понять, что все эти прогнозы базируются на вещах, которые сегодня реально существуют, Это освоенные промышленностью солнечные элементы на базе кремния, CdTe, CIGS, GaAs/Ge, существующие аккумуляторы, инверторы и прочее. Конечно, технический прогресс будет стремительно продолжаться также, как и предыдущие 30 лет, но нет необходимости ждать появления новых, невиданных сегодня технических решений. Существующие сегодня решения уже формируют завтрашнюю энергетику и открывают сегодня «окна возможностей». Например, сегодня ученые в разных частях мира проводят моделирование параметров глобальной солнечной энергетической системы. Предлагается создать глобальную энергосистему из солнечных станций, равномерно расположенных в экваториальном поясе Земли таким образом, чтобы часть станций всегда находилась на дневной стороне Земли. Все электростанции должны быть соединены линией электропередачи с малыми потерями. При моделировании КПД солнечных станций принимался равным вполне реалистичным сегодня 25%. Такая глобальная солнечная энергетическая система генерирует электрическую энергию круглосуточно и равномерно в течение года в объеме 17300 ТВт·ч/г., превышающем современное мировое потребление электрической энергии. Начало функционирования глобальной солнечной возможно 2050 г. В результате реализации проекта доля солнечной энергетики в мировом потреблении электроэнергии может составить 60-70%, а выбросы парниковых газов будут снижены в 10 раз.

АЕ: Не стало ли это наивными мечтаниями после череды революций «арабской весны»? «Sunbelt» — самые солнечные районы мира — они же и самые политически нестабильные...

ПС: Возможно, сегодня, да. А через 30 лет? Опасно сегодняшние реалии распространять в будущее. Профессор Eicke Weber (глава Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, во Фрайбурге) напоминает, что в 1850 г. треть ВВП США обеспечивалось производством китового жира. Он был тогда единственным жидким горючим материалом и играл, например, огромную роль при освещении помещений. Спустя всего десять лет эта отрасль экономики была буквально стерта с лица земли, поскольку появились другие решения.

В качестве прообраза упомянутой системы уже в середине 2012 г. в Марокко планируется завершение первого этапа строительства солнечного проекта под названием Desertec Initiative, в ходе которого предполагалось использовать солнечную энергию пустыни Сахара. Электростанция в Марокко — сооружение стоимостью 822 млн долл., занимающее площадь в 19,24 км², и вырабатывающее 150 МВт электроэнергии в год. Общая установленная мощность всех этапов стоимостью 2,8 млрд. долл. составит 500 кВт. Полностью электростанцию планируется построить к 2050 г. Кроме того, есть не менее солнечные, но стабильные Австралия, Калифорния.

АЕ: Зачем еще надо развивать солнечную энергетику?

ПС: Это целый «пазл» взаимозависимых и взаимодополняющих соображений. Элиты развитых стран понимают, что солнечная промышленность — сильный мотор для технической, технологической, экономической модернизации. Государство, развивающее солнечную промышленность, получает в качестве «бесплатного бонуса» лидерство в электронике, военной технике и др. жизненно важных для интересов государства областях. Министерство обороны США существенно увеличивает расходы на альтернативные источники энергии — к 2030 г. они превысят 10 млрд долл. в год. Ежегодные военные расходы на экологически чистую энергетику с 2006 по 2009 г. уже выросли на 300%, с 400 млн долл. до 1,2 млрд долл.

В 2010 г. Пентагон потратил на энергию, в т.ч. на обеспечение военных баз,15,2 млрд долл. Согласно данным Pew Charitable Trusts, американская армия потребляет более 47 млн л нефти в сутки, что выше ежедневного потребления энергии Грецией. Но уже к 2025 г. планируется 25% этого количества получать из возобновляемых источников.

Второе соображение — солнечная энергетика — крупный работодатель. Благодаря развитию альтернативной энергетики, в последние годы в Германии создано более 300 тысяч новых рабочих мест. Солнечная энергетика может обеспечить работу, как высококвалифицированных кадров (планирование, менеджмент, научные разработки), так и просто квалифицированных рабочих (установка, серийное производство). К 2030 г. в мире возможно создание 2.6 — 3.5 млн рабочих мест/год в фотоэнергетике.

АЕ: А есть какие-либо еще «земные» сегодняшние причины, по которым надо развивать солнечную энергетику?

ПС: — как только фотоэнергетика стала пробивать себе дорогу в мир «большой» электроэнергетики, вскрылись проблемы, присущие традиционной электроэнергетике. Огромная проблема традиционной электроэнергетики заключена в неравномерном графике нагрузки, как суточном, так и годовом. Мощность электросети должна рассчитываться на часы «пик», а в остальное время энергия остается невостребованной. Современная «турбинная» электроэнергетика не обладает гибкостью. Турбины нельзя включать и останавливать когда угодно. Это приводит к необходимости существенного завышения общих мощностей. В фотоэнергетике проблема усугубляется еще и 100%-ной (ночь-день) вариацией мощности. Но сложение двух «минусов» при использовании в единой энергосистеме дает неожиданный «плюс». В крупных странах уже сегодня возможно использование комбинированной электросети, в которой потребители электроэнергии распределены по часовым поясам, в результате чего энергия передается в те районы, где наступает пик потребления из тех районов, где светит яркое солнце. Контуры такой единой «умной» энергосистемы, созданной без избыточных мощностей, сегодня только прорабатываются, но они видны.

АЕ: Солнечная энергетика в массовом сознании ассоциируется с жаркими странами. Россия — пасмурная страна...

ПС: Давайте попробуем отказаться от взгляда жителя Москвы или Санкт-Петербурга. Во-первых, в России есть свой «sun-belt» — цепочка районов, перспективных с точки зрения солнечной инсоляции (Северный Кавказ, Сибирь, Дальний Восток). Заметим, что эти же районы крайне важны для государства по целому ряду других причин. Для их развития просто напрашивается отдельная программа... Во-вторых, солнечная энергия может быть востребована в достаточно неожиданных проявлениях. Так, американские ученые из Университета Арканзаса предложили в 2011 г. использовать солнечную энергию для защиты взлетно-посадочных полос от замерзания — крайне актуальный вопрос для аэропортов Сибири. В настоящее время система представлена в виде образца двухслойного участка взлетно-посадочной полосы. Нижний слой представляет собой монолитную плиту размером 6,1 на 7,3 м из непроводящего тепло бетона. Верхний слой состоит из двенадцати панелей, каждая из которых имеет размеры 1,2 на 3 м. Расположенная рядом установка с фотоэлектрическими элементами преобразует солнечный свет в энергию, сохраняет ее в аккумуляторах, а затем подает питание на электроды, встроенные в теплопроводящие панели. Результаты первых испытаний системы показали, что теплопроводящие бетонные панели во много раз быстрее растапливают лед, чем это можно сделать с помощью существующих сегодня методов.

АЕ: Что все это означает для России, в которой доля солнечной энергетики сегодня составляет доли процента?

ПС: Представляется, что сегодня окружающая нас действительность создала «окно возможностей», которого не было еще 5 лет назад. Это означает, что подходы к развитию энергетики (и экономики в целом) надо пересматривать сегодня. В будущем мире не нужно будет столько стали для газо-и нефтепроводов, а также турбин. Но нужны будут кремний, германий, стекло, индий. Это определяет изменения и в структуре экономики и в рынке труда. Нужны будут физики, технологи, специалисты-монтажники. Когда мы говорим о 25 млн. рабочих мест, которые нужны завтрашней России, мы должны понять, что эти рабочие места нужны для завтрашней структуры энергетики и экономики. И еще один важный вывод. В 2009 г. распоряжением Правительства РФ были утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года», в которых устанавливаются что объем производства электрической энергии с использованием ВИЭ в 2020 г. должен достичь 4,5% . В свете вышесказанного, представляется, что это не ориентир развития, а скорее дезориентация. Создаваемый рынок альтернативной энергетики — огромный мировой рынок. Это новые десятки и сотни миллионов рабочих мест. Неучастие в этом процессе России лишает ее необходимых рабочих мест. Мы остаемся вне гонки за энергоэффективностью. Мы становимся все более неконкурентными. Хотя в России формируется понимание, что потенциал сырьевой экономики иссякает, на уровне государственной политики нет пока конкретных шагов по формированию необходимых механизмов. Для примера — в феврале с.г. Минэнерго разослало по правительству проект комплекса мер стимулирования электрогенерации на основе ВИЭ. Основное предложение Минэнерго в том, что предлагается осуществлять поддержку генерирующих объектов, работающих на ВИЭ, через рынок мощности, а не через «зеленый тариф», как в большинстве стран, в.т.ч. у наших не самых богатых соседей — Украины, Казахстана. Подобный подход, по мнению Минэнерго, «позволит снизить социальную нагрузку и инвестиционные риски». Думается, что ВИЭ с колеблющимися показателями производства (солнечные станции) вряд ли получат хоть какое-либо преимущество. Это означает, что создания по-настоящему эффективного механизма развития солнечной энергетики даже не планируется. Ближайшие 10-15 лет в этом смысле станут важнейшими. Если мы останемся с 4.5% ВИЭ к 2020 г. — мы безнадежно отстанем.