В. Арутюнов - Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики

Таблица VI

Шестерка ведущих стран мира в области гидроэнергетики и их доля в мировом производстве гидроэнергии представлены на рис. 38.

Рис. 38. Вклад 6 ведущих стран в суммарную мощность мировой гидроэнергетики по состоянию на 2013 г.

В России гидроэнергетика, так же, как и атомная энергетика, обеспечивает выработку примерно 16 % всей электроэнергии в стране. Сейчас мировая гидроэнергетика развивается быстрыми темпами, увеличивая свои мощности примерно на 2 % в год. Но, к сожалению, возможности гидроэнергетики ограничены. Зная среднюю высоту земной поверхности над уровнем моря и среднегодовое количество выпадающих осадков, легко оценить полное количество энергии, которое можно получить за счет этого источника.

По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), общий технически реализуемый потенциал мировой гидроэнергетики составляет 14 000 ТВт-ч в год. Из них около 8 000 ТВт-ч в год рассматриваются в настоящее время как экономически обоснованные. На сегодня гидроэнергетические мощности объемом около 808 ГВт либо эксплуатируются, либо находятся на стадии строительства с предполагаемым ежегодным совокупным объемом генерируемой энергии около 7 080 ТВт-ч. То есть с учетом географических факторов и неизбежных потерь в процессе преобразования энергии на Земле уже задействована основная часть реально доступного потенциала гидроэнергетики. Большая часть оставшегося потенциала гидроэнергетики расположена в Африке, Азии и Латинской Америке. Хотя в основном за счет этих континентов развитие гидроэнергетики будет продолжаться, ее доля в мировом энергобалансе уже не может существенно увеличиться.

На сегодняшнем энергетическом рынке крупные гидроэлектростанции во многих случаях являются самыми низкозатратными источниками электроэнергии. Причина этого в том, что большинство гидроэлектростанций было построено много лет назад, и их стоимость полностью амортизирована. Для новых крупных станций затраты на генерацию лежат в пределах 0,03—0,04 долл./кВтч.

Примерно 5 % мирового потенциала гидроэнергетики реализуется на ГЭС малой мощности. Технический потенциал малой гидроэнергетики в мире оценивается на уровне 150–200 ГВт. Затраты на генерацию на малых гидростанциях (<10 МВт) оцениваются на уровне 0,02—0,10 долл./кВтч, причем минимальные затраты приходятся на регионы с высоким качеством гидроресурсов. После списания высоких первоначальных затрат электростанции могут генерировать энергию с еще меньшими затратами, так как обычно они не требуют больших затрат на замещение оборудования в течение 50 и более лет.

Озабоченность состоянием окружающей среды и социальные проблемы – основные препятствия на пути использования оставшегося мирового потенциала гидроэнергетики. Увеличение потребности в воде для различных нужд может ограничить развитие гидроэнергетики и сократить объем воды, доступной для существующих электростанций. При постройке плотин неизбежно образуются водохранилища, и вода, заливая огромные площади, необратимо изменяет окружающую среду. Затапливаются поля, леса, выселяются с насиженных мест люди. Например, объем водохранилища крупнейшей в России Красноярской ГЭС мощностью 6 ГВт составляет 73,3 км 2. Подъем уровня воды перед плотиной может вызвать заболоченность местности, засоленность почвы, изменения прибрежной растительности и микроклимата. Плотины перегораживают путь рыбе, идущей на нерест.

Приливные электростанцииможно рассматривать как специфическую разновидность гидроэлектростанций. Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены турбины, которые вращают генераторы. Во время прилива вода поступает в бассейн. Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит. Возможна и работа турбин в реверсном режиме, т. е. при потоке воды как при отливе, так и приливе.

Эксплуатация приливных электростанций считается экономически целесообразной в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м, которых, к сожалению, не так уж и много. Проектная мощность приливной электростанции зависит от характера прилива в районе строительства станции и от объема и площади приливного бассейна. Главный же недостаток приливных электростанций в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, и к тому же развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. Так же, как и с ГЭС, с ними связаны серьезные экологические проблемы. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.

Единственная в России экспериментальная Кислогубская приливная электростанция, сооруженная в 1968 году, после десятилетнего простоя вновь введена в эксплуатацию. Мощность приливной электростанции в Кислой губе, где высота прилива достигает 5 м, составляет всего 400 кВт. Новые ПЭС для промышленного использования планируется построить на Белом и Охотском морях. На Мезенской ПЭС в Белом море планируется первый в России полупромышленный энергоблок мощностью 10 МВт, а полностью введенная в эксплуатацию ПЭС может достигнуть мощности до 20 ГВт. Рассматривается возможность строительства ПЭС в Пенжинской губе на Охотском море, где высота приливов доходит до 13 м, что является наивысшим для всего Тихого океана показателем. Это позволяет иметь электростанцию мощностью до 90 ГВт, которая в случае реализации стала бы крупнейшей в России и мире. Однако таких уникальных мест на Земле немного.

При обсуждении глобальных перспектив возобновляемых источников энергии в первую очередь рассматривают солнечную и ветроэнергетику. Заметные успехи, достигнутые за последние годы в развитии этих источников энергии, вызывают большой оптимизм у их поклонников. Действительно, сегодня солнечная и ветроэнергетика – быстроразвивающиеся (рис. 39) зрелые отрасли мировой индустрии с ежегодным объемом капитальных затрат свыше 15 млрд долл. Технологическое развитие солнечной энергетики уже позволяет получать в год до 200–600 кВтч энергии с 1 м 2установленных солнечных коллекторов. В 2014 г. только в Европе (в основном южной) солнечными коллекторами выработано почти 100 млн МВтч, а общемировое производство солнечной энергии достигло 186 млн МВтч.