Атомная и альтернативная энергетика Франции

Содержание

Энергетика Франции

Атомная и альтернативная энергетика Франции

Франция занимает 8 место в мире по выработке электроэнергии. По данным за 2013 год страна произвела 568 300 ГВт/ч.

Если рассматривать выработку электричества с помощью АЭС, то здесь государство занимает 2 место в мире по установленной мощности, уступая лишь мировому лидеру – США.

При этом Франция удерживает пальму первенства по доле атомной электроэнергии в общей выработке электроэнергии в стране. Данный показатель достигает 74,12%.

Таких показателей государство сумело достичь за последние 50 лет, в течение которых была проведена полная модернизация энергетической отрасли.

За эти годы Франция сначала перевела свои электростанции с каменного угля на газ и нефть, а затем сосредоточила усилия на развитии ядерной энергетики и возобновляемых источников энергии.

Таким образом, сейчас государство не только обеспечивает свои потребности в электричестве, но и экспортирует электроэнергию в Германию, Великобританию, Италию, Швейцарию.

Электроэнергия во Франции производится несколькими генерирующими компаниями, однако ведущую роль среди них занимает концерн Электрисите де Франс, который контролирует 93% рынка генерирующих мощностей.

Именно эта компания повлияла на формирование структуры рынка энергетики Пятой Республики: благодаря активному лобби Электрисите де Франс страна переориентировалась на производство атомной электроэнергии.

Атомная энергетика во Франции

Как уже было сказано, сектор атомной энергетики играет ведущую роль в энергетической сфере Франции. Сейчас здесь работают 19 АЭС, на которых функционируют 58 ядерных реакторов суммарной мощностью 63 130 МВт. 3 французские АЭС входят в 10-ку крупнейших АЭС мира: «Гравелине» (полная выходная мощность – 5 460 МВт), «Палюэль» (5 320 МВт), «Каттном» (5 200 МВт).

Для атомных станций используется французское сырье, которое добывается в западной и центральной частях государства. Так как по расчетам ученых из урана-235, который применяется на французских АЭС, в настоящее время можно извлечь только 10% потенциальной энергии, отработанное сырье консервируется для того, чтобы его можно было использовать в дальнейшем в новых типах реакторов.

Сектор ядерной энергетики Пятой Республики продолжает развиваться. Так, сейчас правительством страны финансируется проект ASTRID, в рамках которого должен быть построен прототип реактора, работающего на быстрых нейронах 4 поколения с натриевым теплоносителем.

Традиционная энергетика во Франции

Доля традиционных источников энергии в структуре энергетической сферы Франции ничтожно мала. К примеру, если еще в 1958 году здесь добывалось порядка 60 млн. т каменного угля, то к 2002 г. этот показатель составил всего лишь 2,1 млн. т. В настоящее время в промышленных масштабах каменный уголь здесь не производится, а ТЭС, которые работают на импортном угле составляют менее 2%.

В середине прошлого века Франция активно использовала нефть и газ в качестве энергоносителей, однако с повышением цен на эти ресурсы Пятая Республика постепенно отказалась от их импорта. Сейчас на долю ТЭС, работающих на газе, приходится всего 4,5%.

С 1946 по 1970 год в государстве действовала специальная программа по сооружению ГЭС в районе Центральной Франции и Альп, в дельтах рек Ранс, Рейн и Рона. Однако уже в 1980-х годах строительство новых ГЭС было прекращено. Несмотря на это, в настоящее время на долю гидроэнергетики приходится 12% от всей выработки электроэнергии в стране.

Альтернативная и нетрадиционная энергетика во Франции

В последнее время во Франции начала активно развиваться и альтернативная энергетика.

Этому поспособствовал комплекс мер, принятых французским правительством, который обязал Электрисите де Франс приобретать электричество у «зеленых» генерирующих компаний по установленному тарифу, а также значительные инвестиции в отрасль. Такая политика властей должна помочь стране к 2020 г.

достичь 23-процентного рубежа по производству электричества из возобновляемых источников энергии. Именно такое соотношение альтернативных и традиционных источников энергии должно быть у стран-членов ЕС к указанному году.

Сейчас мощность ветрогенераторов во Франции достигает 4 850 МВт. На их долю приходится всего 1,5% от общего производства электроэнергии в Пятой Республике. Мощность солнечных установок составляет всего 850 МВт. Развитие этого сектора производится за счет госдотаций, а стоимость 1 кВт, произведенного с помощью солнечных батарей, является наиболее дорогой среди всех источников энергии.

Атомная энергетика Франции

Атомная и альтернативная энергетика Франции

В настоящее время основным источником производства электроэнергии во Франции являются атомные электростанции.

Вопрос о сокращение ядерной энергии в энергетическом балансе и развитии возобновляемых источников является актуальным уже на протяжении ряда лет.

Ускоренному отказу от ядерной энергетики способствует возрастание рисков крупных аварий, т.к. многие атомные станции уже практически выработали свой срок эксплуатации.

В настоящее время ядерная энергия является основным источником электроэнергии во Франции и составляет 77% её производства [1]. По степени зависимости производства электроэнергии от ядерных источников Франция занимает первое место, а по количеству реакторов — второе, с 58-ю действующими и одним строящимся реактором [1], уступив только США с имеющимися у них 100 реакторам [2].

Динамичное развитие ядерной энергии началось в 70–х годах ХХ-го столетия в ходе нефтяного кризиса. Французская ядерная электроэнергетическая программа была введена для того, чтобы справиться с зависимостью поставок и цен от зарубежных нефтяных производителей.

В тот период главная задача французского Правительства состояла не в сокращении эмиссии парниковых газов, а существенном повышении энергетической независимости страны. По этой причине, ядерная энергия была представлена как дешевый изобильный источник электроэнергии и как самое хорошее средство для решения этой задачи.

В настоящее время срок эксплуатации французских ядерных электростанций достиг 40 лет. Они были построены по лицензии корпорации Westing House (Вестингауз), затем Франция получила лицензию, и проект был переименован в FRAMATOME (Франция-Америка-Атом), а администрация США увеличила срок эксплуатации станций с 40 до 60 лет, и даже до 80 лет [3, 8].

Следует отметить, ядерные реакторы во Франции проработали безаварийно почти две трети нормативного срока службы и в связи с чем, Решением Министерства Энергии и Устойчивого Развития от 28 февраля 2016 года срок эксплуатации станций был продлен на 10 лет [4].

Это свидетельствует о том, что в краткосрочном периоде Франция не предполагает проводить политику сокращения доли ядерной энергии в энергетическом балансе. Такой вывод можно подтвердить следующим примером.

Советом директоров EDF, крупнейшей государственной электроэнергетической компании, принято решение о закрытии реактора в городе Fessenheim (Фессенхайм). Это решение обусловлено предполагаемым в 2018/2019 годах вводом в эксплуатацию нового реактора города Flamanville (Фламанвилл).

При этом, предусматривается, что в случае нарушения сроков ввода нового реактора, президент EDF, Jean Bernard Lévy, может продлить срок эксплуатации действующего реактора в Fessenheim.

«Реальная» стоимость ядерной энергии

Приверженность ряда стран к ядерной энергетики связана с достаточно низкой ценой одного МВт/ч такой электроэнергии по сравнению с другими источниками ее получения. Однако таково было положение несколько десятилетий тому назад.

В настоящее время рассматривать вопрос об экономичности получения электроэнергии на основе ядерной следует, учитывая все аспекты.

Речь идет о необходимости затрат для обеспечения безопасности ядерного производства, а также о необходимости учитывать затраты на демонтаж реакторов по окончании срока эксплуатации.

Что касается ситуации во Франции, то даже если французские ядерные электростанции работоспособные в долгосрочном периоде, то неизбежно наступит период, когда практически одновременно нужно будет решать вопрос о демонтаже существенной части действующих атомных реакторов. А на это потребуются значительные финансовые средства, что создаст т.н. «ядерный долг» и неизбежно повысит цены на электроэнергию [5].

Принимая решение о закрытии реактора Fessenheim, EDF уже создает резерв на закрытие и демонтаж в будущем реакторов, хотя стоимость демонтажа пока не определена.

Таким образом, после первого этапа развития ядерной энергетики с искусственно заниженной ценой на электроэнергию, во Франции наступил второй этап, в котором срок эксплуатации ядерных электростанций будет продлеваться как можно дольше, и цена на электроэнергию будет повышаться для того, чтобы финансировать будущие демонтажи [5].

Диверсификация источников электроэнергии и уменьшение парниковых газов

В настоящее время актуальным для большинства стран, использующих ядерную энергетику для производства электроэнергии, является сокращение ее доли и диверсификация энергетических источников.

Франция обязалась сократить эмиссии диоксида углерода. Действительно, надо признать, что благодаря использованию ядерной энергии Франция выбрасывает в два раза меньше диоксида углерода, чем Германия.

Германия решила отказаться от ядерной энергии и усиленно развивать возобновляемые энергии.

В то же время она использует уголь и, в частности лигнит, для производства электроэнергии, применение которого сопровождается загрязнением воздуха и окружающей среды.

Должна ли Франция следовать немецкой стратегией? Начальные ситуации двух стран неодинаковые. По сравнению с Францией, на моменте решения отказа от ядерной энергетики Германия существенно меньше завесила от неё.

Поэтому, Франции должна приложить больше усилий при отказе от ядерной энергетики, тем более, учитывая меньший объем выбросов парниковых газов при использовании ядерной энергии. В частности, при переходе на другие источники электроэнергии, можно рассматривать получение электроэнергии на гидроэлектростанциях.

Для Германии главной задачей является отказ от использования угля для производства электроэнергии, а для Франции — демонтаж атомных электростанций, которые будут выработать свой срок эксплуатации.

Таким образом, на ближайшие 2-3 десятилетия для Франции речь идет не о заметном сокращении доли ядерной энергии, а о темпе этого сокращения [9]. Надо постепенно сокращать долю ядерной энергии, с учетом экономических условий и с оптимизацией срока эксплуатации электростанций.

Изменить быстро энергетический баланс достаточно сложно. Для Франции существуют два пути: либо по политическим причинам закрыть электростанции, которые могут еще успешно работать, либо оптимизировать срок эксплуатации атомных электростанций. Первый путь представляется экономически нецелесообразным.

Второй путь — более рациональный и экономически выгоднее.

На международном уровне все энергетические сценарии показывают, что доля ископаемых энергетических источников, хотя и медленно, но будет сокращаться. По сценариям нефтяной компании BP такое сокращение составит 10% около 2035 г. [6].

Следует отметить, что некоторые возобновляемые источники энергии стали более рентабельными. Однако существуют проблемы, связанные с перерывами в работе солнечных или ветровых электростанций. Время работы этих электростанций составляет от 30 до 35% общего времени [7].

Имеются проблемы, связанные с хранением электроэнергии, технологии которого еще недостаточно разработаны.

В настоящее время технический прогресс этого направления стремительно развивается, и можно ожидать улучшения в области хранения и возобновляемых энергий хоть и не в ближайшее время, но в долгосрочном периоде.

Бесспорно, что государство фиксирует основные энергетические направления, в качестве акционера или простого регулятора.

В случае EDF и Areva (крупная государственная компания атомной промышленности), французское государство обладает большей частью капитала этих двух компаний, хотя они конкурируют против частных компаний на рынке электроэнергии.

Таким образом, надо постоянно искать компромиссы, даже если они и не являются неоптимальными и контрпродуктивными, но важны для поддержания стабильного энергетического будущего.

Действительно, государство-акционер часто состоит вне согласии с государством-регулятором. Так, французское государство обладая чуть более 85% капитала EDF, в рамках либерализации энергетического рынка решило создать для компании конкурентную ситуацию.

При этом государство получило по 20 миллиардов евро дивидендов, даже если для этого компания EDF была должна влезать в тяжелые долги.

Одновременно по политическим причинам, цена на электроэнергию оставалась на уровне равновесной цены в течение двух десятилетий, что не позволяло EDF полностью реализовывать возможности получения прибылей.

Кроме того, для компании появились и технические сложности. Во-первых, за десятилетие постоянно росли как сроки строительства, так и строительные издержки. Во-вторых, появились проблемы захоронения радиоактивных отходов и демонтажа станций. Все эти проблемы приводят к постоянному повышению мировой стоимости ядерной энергии.

К тому же, на мировом рынке появились новые «игроки»: Китай, Япония, Россия, которые составляют существенную конкуренцию.

Таким образом, компания EDF испытывает угрозы как внешние, так и внутренние.

Британская модель долгосрочной стратегии энергетики

В настоящее время для Евросоюза образцом энергетической политики является британская модель. Энергетическую политику Великобритании можно концентрировано выразить в формулировки следующих целей:

  • установка долгосрочных целей и сохранение социальной политики (от Правительства под руководством Тони Блэра до Терезы Мэй);
  • для стабильности главные цели устанавливаются на 35 лет и такая долгосрочная перспектива устанавливается и для частных и для государственных инвесторов [8].

Великобритания при поставке реактора Inkley Point для EDF установила гарантированные цены, которые не были привязаны к рыночной цене. Парадоксально, что именно Великобритания инициировала либерализацию и открытую конкуренцию на энергетическом рынке, а сейчас является первой страной выходящей из этой системы.

Цены на рынке больше не влияют при определении долгосрочной отечественной энергетической политики. Теперь контракты являются долгосрочными для возобновляемой и ядерной энергий.

Первой целью англичан в области энергетического перехода является сокращение выбросов диоксида углерода: в качестве ориентира принимается цена СО2, а не стоимость кВт [8].

Политика в области энергетики на перспективу

Учитывая все эти проблемы (неопределенная стоимость демонтажа станций, растущие затраты для безопасности, диверсификация энергетических ресурсов, снижение выбросов парниковых газов), для Франции было бы предпочтительно, как и в Великобритании, принять энергетический переход, и устанавливать конкретные цели энергетической политики на срок не менее 30 лет или даже 35 лет (до 2050 года) [8].

Тем не менее, если мы хотим сохранить ядерную энергетику в качестве источника электроэнергии, необходимо обязательно продлить срок службы французских атомных электростанций до 2030 года. Зная, что срок строительства реактора варьирует между 7 и 8 годами, строительные площадки должны быть запущены к 2022 году, то есть до конца следующего президентского срока [9].

Одновременно необходимо отремонтировать некоторые реакторы, и строить новые, учитывая, что они передадут долю в размере 50% ядерной энергетики к 2050 году [9].

Таковы траектории будущего энергетики Франции в условиях неопределенности изменения цен на энергию и электричество.

Кроме того, Франция очень отстает в развитии возобновляемых источников энергии по сравнению с Германией.

Также необходимо проводить жесткую политику в отношении будущих инвестиций и сделать выбор в пользу долгосрочного стратегического видения, способного дать видимые перспективы для всех заинтересованных сторон.

В современных условиях часть возобновляемых источников постепенно стал рентабельным для частного сектора. Наоборот, оффшорной ветроэнергетики-это невыгодно: с одной стороны, затраты очень высоки, а с другой стороны, соленая вода заставляет ржаветь ветровых турбин.

В настоящее время EDF и Areva работает над новым видом реактора, который дешевле, чем существующий. Он разработан после терактов 11 сентября 2001 года, имеет двойную защиту, чтобы выдержать крушение самолетов [9]. Сегодня вид угрозы для электростанций коренным образом отличается от того, что составляло угрозу раньше. Сегодняшний основный риск для энергетики — это кибератаки.

Таким образом, на основе компьютерной технологии EDF хочет развивать реакторы более безопасные, но разного вида и с более дешевой стоимостью строительства.

В частности, эти новые реакторы обязательно должны быть дешевле, чем реактор Flamanville, который стоил 20 млрд евро, то есть 10 млрд больше предполагаемой ожидаемой стоимости [9].

Создаваемый реактор EDF « 2.0 » должен быть представлен до 2019 года.

В области создания реакторов « low cost » EDF уже имеет много конкурентов: китайские, японские и русские.

Действительно, российский проект по созданию плавучей атомной электростанции малой мощности (АСММ) «Академик Ломоносов» реализуется государственной корпорацией «Росатом».

АСММ состоит из судна с двумя реакторами, которое могло бы доставлять электроэнергии потребителям в различные места в зависимости от потребности.

Можно только сожалеть об отсутствие проекта европейского реактора, как это было сделано в случае строительства самолетов “Эрбас”.

Особенности французского атомного рынка

Атомная и альтернативная энергетика Франции

Атомная энергетика Франции — одна из мощнейших в мире. В 2020 году Франция планирует выработать на атомных станциях порядка 395 ТВт-ч электроэнергии, столько же, сколько планировала в 2019 г. (т. е. не снижает пока доли АЭС в энергобалансе). Но в прошлом году планы были сорваны из-за затянувшихся остановов ряда блоков, и общая выработка французских АЭС составила всего 379,5 ТВт-ч.

Франция занимается собственными исследованиями и разработками в области ядерной энергетики, располагает технологиями производства реакторов, фабрикации ядерного топлива и утилизации радиоактивных отходов. В этом плане Францию можно сравнивать с Россией. И Международный экспериментальный термоядерный реактор заслуженно строится именно во Франции.

Сейчас атомная энергия составляет 75% в энергобалансе страны (первое место в мире по доле). Президент Франсуа Олланд в свое время пообещал сократить эту долю до 50% к 2025 году, однако это было чисто популистское решение.

Новое правительство заявило, что провозглашенный Олландом срок нереалистичен. Кроме того, резкое сворачивание ядерной энергетики увеличит выбросы в атмосферу и поставит под удар энергоснабжение и рабочие места.

Сейчас эта цель сдвинута на 2035 год.

Благодаря ядерной энергетике Франция является экспортером электроэнергии, снабжая, например, соседние Германию и Испанию. То есть выходит, что «антиядерный» курс немецкого и испанского правительств держится на французских АЭС. Экспорт электроэнергии приносит Франции около 3 млрд евро в год и составляет одну из главных строчек экспорта.

EDF — крупнейший оператор АЭС

В центре ядерной энергетики Франции (как и России) находится крупная энергокомпания, находящаяся в государственной собственности. 85% компании «Électricité de France» (EDF) принадлежит государству.

EDF — крупнейшая в мире эксплуатирующая организация АЭС.

Впрочем, то, что она находится в госсобственности, вовсе не означает, что она действует по каким-то иным, нерыночным, законам: она также ориентирована на прибыль и ставит перед собой чисто коммерческие цели.

EDF активно предлагает на экспорт услуги в области вывода из эксплуатации ядерных объектов и обращения с ОЯТ и РАО. EDF и компания «Veolia» создали СП «Graphitech» по выводу из эксплуатации графитовых реакторов. «Graphitech» будет искать контракты для участия в демонтаже таких реакторов во Франции, других странах ЕС и Японии.

К государству EDF прибегает, как правило, когда влезает в долги и убытки. Тогда финансовые дыры латаются при помощи бюджетных средств. Французская ядерная энергетика неоднократно обвинялась в значительном перерасходе средств и неспособности покрыть общие расходы на эксплуатацию, включая утилизацию отходов и демонтаж ядерных объектов.

Проблемы французских атомщиков

Впрочем, думается, проблема заключается не в ядерной энергетике как таковой, а в ошибках менеджмента и общей разболтанности европейского финансового механизма, так и не оправившегося от кризиса 2008 года.

Промышленный капитал в наше время подчинен финансовому, так что банковский кризис втянул индустрию в свою воронку.

После 2008 года прибыльность EDF сильно снизилась, компания не справляется с выплатой банковских долгов и прошла через ряд существенных реструктуризаций, сопровождавшихся массовыми увольнениями.

В адрес EDF раздаются и обвинения в падении качества выполнения работ, нарушении норм, в том числе при расширении АЭС “Фламанвиль”.

Так что в декабре 2019 года был принят план мер по повышению уровня качества на ядерных объектах EDF.

Президент и генеральный директор EDF Жан-Бернар Леви заявил, что данный план позволит исправить выявленные нарушения и вернуть EDF прежний престиж и доверие государства.

Крупнейшим партнером EDF является Оrano SA (до 2018 года Areva), на 45% принадлежащая государству. Но и у этой промышленной компании имеются большие проблемы. Orano никак не может достроить третий энергоблок АЭС Олкилуото в Финляндии. Строительство ведется с 2005 года, а стоимость реактора уже выросла с первоначальных 3 млрд евро до 8,5 млрд.

Поставщики и кадры

Одной из важнейших проблем EDF и Orano является качество закупаемого оборудования. Это говорит о том, что не в порядке вся цепочка поставщиков французской атомной индустрии.

Агентство ядерной безопасности Франции (ASN) недавно сообщило об инциденте второго уровня на энергоблоке №2 АЭС «Пенли».

Сбой возник по вине электрооборудования, поставленного французской энергомашиностроительной компанией «Schneider Electric». Все поставленные детали подлежат замене.

То есть проблемы EDF — это лишь вершина айсберга, поскольку в кризисе находятся ее французские партнеры и поставщики. И это важный урок для отечественных игроков: без поддержки российских подрядчиков и поставщиков «Росатом» и сам может повиснуть в воздухе. Поэтому важно удержать их тандем. 

Также EDF работает с зарубежными поставщиками, включая «Westinghouse» и «MHI».

Еще одной серьезной проблемой EDF и всей французской ядерной энергетики является проблема кадров. В управленцах недостатка нет, а вот инженерных и научных кадров ощущается нехватка. Имеется дефицит и квалифицированных рабочих. Ветераны атомной индустрии бьют тревогу: старые работники скоро уйдут на пенсию, и их будет некем заменить. В чьих же руках окажется атомный парк страны?

Порог входа на французский рынок

На фоне собственных проблем французская атомная отрасль становится более открытой для сотрудничества с «Росатомом».

В июле минувшего года «Росатом» и Комиссариат по атомной энергии и альтернативным источникам энергии Франции согласовали план сотрудничества в области мирного использования атомной энергии.

Стороны будут сотрудничать в области возобновляемых источников энергии, строительства и эксплуатации АЭС, цифровизации и в иных сферах.

Кроме того «Росатом» является давним поставщиком низкообогащенного урана во Францию.

Безусловно, «Росатом» привлечет к предстоящим российско-французским проектам своих проверенных подрядчиков. Так что при посредстве госкорпорации отечественные игроки смогут выйти на французский рынок. С другой стороны, «Росатом» становится дополнительным посредником, дополнительной инстанцией, процедуры которой нужно будет преодолеть.

Если же российские компании пожелают самостоятельно проникнуть на атомный рынок Франции, им придется пройти все ступени европейской сертификации, а это процесс долгий, трудный и затратный.

Но зато получение сертификатов от европейских надзорных органов открывает путь не только на французский и не только на европейский рынок.

Евросертификация ценится на многих внешних рынках, и без нее единственным «окном в Европу» являются тендеры «Росатома».

Сотрудничество превыше противоречий

Сегодня на фоне обострившихся политических и экономических противоречий страны «первого мира», к которым, безусловно, принадлежит и Франция, занимают протекционистскую позицию — стремятся поменьше ввозить и побольше экспортировать. Франция поставляет свои ядерные технологии в Китай, Финляндию, ЮАР, Южную Корею и Великобританию, желает строить АЭС во Вьетнаме.

Европейские обыватели, яростно протестующие против атомных электростанций и хранилищ РАО у себя под боком, не возражают против строительства ядерных мощностей в «нецивилизованных» странах. Психология «not in my back yard» подталкивает экспорт ядерных технологий.

Французские подрядчики поставляют оборудование и в Россию. Orano подписала с Электрохимическим заводом контракт стоимостью 40 млн евро на строительство второй установки для дефторирования обедненного урана.

Как бы ни складывались отношения между политиками разных стран, и как бы ни относились к мирному атому неистовствующие экоактивисты, ядерные объекты существуют и должны обслуживаться и эксплуатироваться должным образом: несмотря ни на что им нужны качественные комплектующие и квалифицированный персонал. Поэтому сотрудничество в сфере ядерной энергетики должно стоять превыше политики и идеологии.

Дмитрий Косяков, специальный корреспондент портала “Атомная энергия 2.0”

Как альтернативные источники энергии помогают получать тепло и электричество

Атомная и альтернативная энергетика Франции

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

  • Солнечный свет
  • Водные потоки
  • Ветер
  • Приливы
  • Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
  • Геотермальная теплота (недра Земли)

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

  • Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
  • Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
  • Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

  • Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам.

    Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.

  • Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
  • Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

  • Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.

  • Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
  • Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
  • Влияние на климат.

     Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Солнечная энергия

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.