В настоящее время Россия не входит в число стран-лидеров по развитию альтернативной энергетики, однако определенный опыт в реализации подобных проектов у нас есть. На территории России немало примечательных объектов, на которых энергия ветра, солнца и воды преобразуется в электричество.
Что реализовано в последнее десятилетие?
Введены в эксплуатацию и действуют ветропарки в Калининградской, Ульяновской и Ростовской областях, а также в Республике Адыгея. Развитие ветроэнергетики ведётся на российских побережьях Тихого и Северного Ледовитого океанов. Специалисты рассматривают возможность возведения крупных ветропарков на побережьях Каспийского и Азовского морей, на юге Камчатки и Кольском полуострове. Мощнейшие действующие ветропарки локализуются в Крыму, республике Башкортостан, на Камчатке. Наряду с большими ветровыми площадками, сооружаются малые, предназначенные для обеспечения энергией близлежащих сёл и деревень. Кроме обычных наземных ветрогенераторов, не так давно стали применять зонды, заполненные гелием. Эти приспособления поднимаются на 1,2–3 км над уровнем земли и генерируют энергию, находясь в воздухе. Преимущество таких зондов состоит в большей производимой мощности, так как порывы ветра на высоте значительно сильнее.
Кроме того, в России активно развивается производство оборудования и его компонентов для нужд солнечной энергетики. Огромные площадки, «усеянные» солнечными батареями, расположены в Крыму, республике Башкортостан, в Алтайском крае. Именно в этих районах гелиоэнергетика даёт самые большие доходы.
Гидроэлектростанции остаются одним из главных поставщиков энергии на российский оптовый рынок электроэнергии и мощности (ОРЭМ). Геотермальные станции, действующие на полуострове Камчатка и Курильских островах, а также на Кавказе, используются для теплоснабжения и обогрева населенных пунктов. Энергия горячих подземных вод развивается динамично. По общим данным, на территории России имеется 56 месторождений термальных вод, 20 из которых используются в промышленных целях.
Малые водные потоки также хранят в себе возобновляемую энергию. Во многих частях России на горных реках возведены небольшие ГЭС. Такие установки требуют лишь периодического техосмотра. Обслуживать действующее оборудование круглосуточно не требуется. Жители поселений, что расположены в таких местностях, получают доступ к сравнительно дешёвой электрической энергии.
Основные игроки рынка
Из российских компаний, которые занимаются возобновляемой энергетикой, можно отметить следующие:
- «Русгидро» (HYDR). Крупная российская энергетическая компания, 80% активов сосредоточено в области гидроэнергетики. Общие генерирующие мощности составляют 38 ГВт, из которых 30,8 ГВт обеспечивают гидроэлектростанции. У «Русгидро» хорошая территориальная диверсификация, с 2015 года EBITDA выросла с 73 до 97,5 млрд рублей, дивиденды выросли более чем в два раза, а отношение чистого долга к EBITDA снизилось с 2,4 до 1,48;
- «Энел Россия» (ENRU). Компания «Энел Россия» продала все угольные мощности в 2019 году и сейчас строит ветряные электростанции с суммарной мощностью 362 МВт. Старт эксплуатации планируют в 2021-2024 годах. В 2019 году «Энел Россия» приступил к строительству Кольской ВЭС мощностью 201 МВт, крупнейшего ветропарка за полярным кругом. По прогнозам компании, к 2022 году ВИЭ должны составлять более 40% всей генерации «Энела».
Знаковые объекты
Сулинская ВЭС
Ветроэлектростанция в Красносулинском районе Ростовской области на юге России – самый новый в стране проект в сфере возобновляемых источников энергии и первый, реализованный инвестиционным Фондом развития ветроэнергетики, созданным на паритетной основе Группой РОСНАНО и компанией «Фортум». Поставки энергии Сулинская ВЭС, установленная мощность которой составляет 100 МВт, начала 1 марта 2020 года. Станция включает в себя 26 ветроэнергетических установок мощностью 3,8 МВт каждая. Их лопасти, башни, гондолы и другие элементы были произведены на отечественном оборудовании, что обусловило высокую степень локализации производства — 65%. Ростовская область стремится к лидерству в «зеленой» энергетике. Для локализации на территории Ростовской области производства по изготовлению оборудования для строительства ветроэнергетических установок подписано три специнвестконтракта с Минпромторгом России.
На разных стадиях реализации на донской земле находятся еще три ветропарка общей мощностью 250 МВт. Завершаются пусконаладочные работы и ведется подготовка к комплексным испытаниям оборудования на Каменской ВЭС. Близок к завершению монтаж ветроэнергетических установок на Гуковской ВЭС. На Казачьей ВЭС идет подготовка к началу строительства. Интересно отметить, что два первых ветропарка из числа трех названных также располагаются в Красносулинском районе.
В целом юг России, пожалуй, наиболее благоприятный регион для развития ветроэнергетики в стране. Несколько ВЭС суммарной мощностью 200 МВт в настоящее время создаются в соседней с Ростовской областью Республике Калмыкия.
Нижне-Бурейская ГЭС
Первые опыты российских инженеров, направленные на то, чтобы превратить силу речного течения в электроэнергию, относятся к концу XIX века. Первая ГЭС, обеспечивавшая электричеством несколько небольших населенных пунктов на Кавказе, была построена на реке Подкумок в 1903 году и носила символичное название «Белый уголь».
За прошедшее с тех пор время российская гидроэнергетика проделала колоссальный путь. Новейшая Нижне-Бурейская ГЭС, запуск агрегатов которой состоялся в 2017 году, имеет проектную мощность 320 МВт и пропускную способность 1380 кубометров в секунду. Гидроэлектростанция относится к категории средненапорных русловых и является ярким примером использования возобновляемых природных ресурсов. В течение года Нижне-Бурейская ГЭС вырабатывает 1,67 миллиарда кВт/ч.
Электроэнергия, вырабатываемая Нижне-Бурейской ГЭС, с четырех силовых трансформаторов, находящихся со стороны нижнего бьефа, подается на комплектное распределительное устройство, которое расположено на станционной площадке. Оттуда выдача электроэнергии осуществляется по линии электропередач 220 кВ на подстанции Райчихинск и Архара. Энергия, вырабатываемая ежегодно одной Нижне-Бурейской ГЭС, эквивалентна той, что получается при сжигании 700 000 тонн условного топлива. На сегодняшний день эта гидроэлектростанция является крупнейшей в России среди тех, строительство которых было начато на рубеже 21 века.
Кислогубская приливная электростанция
Действующих электростанций, использующих энергию приливов и отливов, в мире единицы и одна из них находится в России. Это Кислогубская ПЭС в губе Кислая на побережье Баренцева моря. Губа — это узкий, глубоко вдающийся в сушу залив, который легко перекрыть плотиной; уровень прилива в ней довольно высокий — около 5 метров. Станция имеет статус экспериментальной, однако вполне способна вырабатывать столько электроэнергии, чтобы обеспечивать жизнь поселка с населением в полтысячи человек. Мощность станции — 1,7 МВт.
Генерирующее, гидромеханическое и вспомогательное оборудование для нее на заводе смонтировали в одном железобетонном блоке, который затем отбуксировали в губу Кислая и установили на дно. По бокам от него отсыпали плотины, перекрыв таким образом губу. Вода, поднимаясь в прилив, проходит в верхний бассейн и крутит турбину, а затем во время отлива уходит обратно, и турбина снова работает.
В самом начале 21 века здесь провели реконструкцию. Старый гидроагрегат заменили новым, ортогональной конструкции — создан он был на заводе, специализирующемся на строительстве подводных лодок. К станции была подведена линия электропередач мощностью 35 кВт.
Кислогубская ПЭС используется как полигон для создания более мощных приливных электростанций. Одна из них, которую планируется создать между Камчатским краем и Магаданской областью, Пенжинская ГЭС в заливе Шелихова, где высота приливов составляет 9-13 метров. Это самый высокий показатель для Тихого океана, что в перспективе позволит создать здесь крупнейшую в мире приливную электростанцию. В зависимости от того, какой из двух проектов будет выбран, ее мощность составит 87,1 или 21,4 ГВт. Срок реализации проекта Пенжинской ПЭС — 2021-2035-й годы.
Волновая электростанция в Приморье
Россия имеет протяженную береговую линию и, соответственно, огромный гидроэнергетический потенциал. Его реализация связана с использованием не только энергии приливов и отливов, но и кинетической энергии морских волн. Такие электростанции работают у побережья Испании и Великобритании, в течение последнего десятилетия были проведены их испытания и в России.
В Хасанском районе Приморского края, в бухте Витязь располагается Морская экспериментальная станция Мыс Шульца Тихоокеанского океанологического института имени В.И. Ильичева ДВО РАН. Начиная с 2014 года, ее специалистами были проведены испытания первых в России волновых генераторов, установленных на плавучую конструкцию.
Тестовая работа волновой электростанции (ВЭС) позволила ученым сделать вывод о большой перспективности таких устройств. При этом был отмечен и ряд недостатков собранной для эксперимента конструкции. В частности, ее механические части продемонстрировали недостаточно высокую прочность, получив изгибы от ударов волн. Российские ученые отметили как ряд преимуществ волновых электростанций, так и потенциально проблемные моменты, связанные с их использованием. К числу последних, согласно их мнению, нужно отнести вопросы обеспечения безопасного движения судов в районах работы ВЭС — особенно в темное время суток и в плохих погодных условиях. К числу достоинств таких конструкций была отнесена их способность служить своего рода волнорезами, а также их востребованность на прилегающих к морскому побережью малозаселенных территориях.
Солнечная электростанция «Перово» в Крыму
В нескольких километрах к западу от столицы Республики Крым, Симферополя, расположена крупнейшая в России солнечная электростанция «Перово». В основу ее создания компанией Activ Solar была положена поликристаллическая технология. СЭС «Перово» представляет собой более 440 тысяч солнечных фотоэлектрических модулей, соединенных 1500 километрами кабеля на площади более 200 гектаров (примерно как 259 футбольных полей).
Общая мощность электричества, которую генерирует Крымская солнечная электростанция, составляет 105 мегаватт. Например, энергии, вырабатываемой СЭС «Перово», хватит для покрытия всех потребностей Симферополя — достаточно крупного города с населением более 340 тысяч жителей. Производимые этой солнечной электростанцией 132,5 миллиона кВт/ч возобновляемой энергии в год позволяют сократить выбросы углекислого газа в атмосферу на 107 тысяч тонн ежегодно.
«Перово» — не единственная солнечная электростанция в Республике Крым. В том, что касается альтернативной энергетики, полуостров — один из лидирующих регионов в России. Общая мощность всех солнечных электростанций Крыма составляет 215 МВт. Правда, практически вся она расходуется на нужды полуострова.
Мутновская геотермальная электростанция на Камчатке
Геотермальная энергетика, занятая преобразованием тепла земных недр в электроэнергию, — перспективное направление для таких районов России, как Камчатка и Курильские острова.
ГеоЭС, в работе которых используется пар, поступающий в турбину генератора из земных недр, называют станциями прямого типа. Однако более широкое распространение в мире получили геотермальные станции непрямого типа, на которых поступающая из-под земли горячая вода под давлением подается в генераторные установки, находящиеся на поверхности. С точки зрения безопасности для окружающей среды оптимальными являются ГеоЭС смешанного типа: кроме подземной воды в них используется дополнительная жидкость или газ с более низкой точкой кипения. Теплообменник превращает дополнительную жидкость в пар, который затем приводит в действие турбины. Именно ГеоЭС смешанного типа способны работать с подземными водами, имеющими сравнительно низкую температуру: +100… +190 °С, характерную для большинства геотермальных источников России.
Геотермальные станции — довольно шумные объекты, а их проектирование и строительство являются делом весьма затратным. Однако достоинств у этих станций много больше, чем недостатков. Для их работы не требуется привозного топлива, эксплуатационные расходы при этом крайне низкие. ГеоЭС не загрязняют атмосферу продуктами сгорания топлива. Кроме того, расположенные вблизи от моря, такие станции помимо решения своих основных задач способны производить пресную воду из соленой.
Самой крупной в России геотермальной электростанцией является Мутновская ГеоЭС, расположенная у подножия вулкана Мутновский. Станция установленной мощностью 50 МВт (и планируемой 80 МВт) была введена в эксплуатацию весной 2003 года. Мутновская ГеоЭС работает синхронно с другой геотермальной электростанцией — Верхне-Мутновской. Выработка Мутновской ГеоЭС составляет около 350 миллионов кВт/ч в год и покрывает 20% потребления электроэнергии в Центральном энергоузле Камчатского края, на территории которого сосредоточена большая часть населения региона.
Важно отметить, что, хотя работы в сфере геотермальной энергетики в нашей стране ведутся уже более 80 лет, именно с запуском Мутновской ГеоЭС Россия вошла в число ведущих стран мира, способных собственными силами создавать оборудование для подобных объектов, обеспечить их строительство, ввод в эксплуатацию и бесперебойное функционирование.
Снижение цен на жидкие углеводороды способно лишь на непродолжительное время замедлить развитие энергетики, основанной на возобновляемых источниках. Экологическое сознание жителей разных континентов неуклонно растет, а производство ветрогенераторов, солнечных панелей, оборудования для приливных, волновых и геотермальных станций стало значимой частью экономики страны. Специалисты в данной области хорошо понимают, что именно за использованием ВИЭ стоит перспективное будущее России. Поэтому весь научный потенциал государства направлен на решение проблем, связанных с ВИЭ, и устранение основных недостатков альтернативной энергетики.