Ветроэнергетика: стоит ли играть с природой?

I605_vetro

Недавно мыобсуждали тот факт, что ветроэнергетика, несмотря на все сложности, увереннонаращивает мощности. А значит, всё в большей степени будет сталкиваться сосвоей основной проблемой — интеграциейнеравномерно и непредсказуемо поступающей энергии в общую энергосистему.

До поры довремени отрасль могла решать эту задачу путём перепродажи лишней энергиисоседям, у которых ветряной генерации нет. Больше других в этом преуспелаДания. Тем более что этой стране повезло — Норвегия и Швеция в своёмэнергопотреблении во многом полагаются на гидроэлектростанции. Поэтомубалансировать свой спрос на электричество Дании оказалось очень просто. Ноясно, что в долгосрочном плане таким образом проблема решена быть не может.

Теоретическипотратить «лишнюю» энергию ветра можно и путём снижения выработки энергии натеплоэлектростанциях, сэкономив этим часть ископаемого топлива. Но и этотвариант скрывает в себе много проблем. В таком случае каждую единицу мощностиветряков нужно «страховать» дополнительной единицей мощности на традиционных станциях.Всё это увеличивает инвестиции в энергосистему. Причём подходят для такойподдержки только газовые теплоэлектростанции.

Угольные ТЭС«раскочегариваются» слишком долго, чтобы с их помощью можно было балансироватьмощности ветряков. АЭС выдают постоянную мощность. Остаются газовые, хотя ониуже и сейчас используются для балансировки суточных изменений нагрузки.

Тут добавляетсяещё одна проблема. Как известно, переизбыток газа в США привёл к активномупереходу американской электрогенерации с угля на газ. В результате наамериканском рынке появился избыток угля, что вылилось в рост его экспорта.Уголь в результате подешевел на мировых рынках. В свою очередь, европейскаягенерация, и без того во многом угольная, на фоне дорогого европейского газа вещё большей степени сместилась от газа к углю.

Этот фактор дополнительноусложняет балансирование энергопотребления вообще и утилизацию ветряной энергиив частности.

В общем, синтеграцией энергии ветра всё получается очень расходно. Остаётся альтернатива— запасать. Тут следует напомнить, что проблема «лишней» энергии существует и втрадиционной энергетике — все сталкивались с пониженными ночными тарифами наэлектроэнергию. Какие-то меры в этой связи принимаются, например, существуютгидроаккумулирующие электростанции,когда в ночное время «лишняя» электроэнергия крутит насосы, закачивающие воду впротивоположном направлении. Но масштабного распространения эта технология неполучила. Видимо, дорого.

С ветряками жепрактически вся энергия «лишняя» — в том смысле, что появляется тогда, когда еёникто не ждёт. А значит — те же проблемы. Но решать их можно по-другому — спомощью технологии power-to-gas (P2G).

Идея, заложеннаяв технологию P2G, проста и очевидна. Избыточная энергия направляется вэлектролизёры, где вода разлагается на водород и кислород. Таким образом,аккумулятором энергии и становится получаемый водород. Теоретически его можнопревратить в метан и запустить в газотранспортную сеть. Но можно и непревращать.

По немецким нормам смесь в газотранспортной сети может содержать до10% водорода. Казалось бы, всё просто.

Но с самогоначала были очевидны и издержки. Ветрякипри всех их недостатках предоставляют как минимум одно преимущество — на выходе«чистое электричество». Если же мы переводим его в водород или метан, а потомснова сжигаем, начинаются энергетические потери. КПД лучших ТЭС сейчас — 60%.Итого 40% и так недешёвой энергии теряются.

Но и это ещё невсё. Ведь сначала нужно получить водород — а тут новые энергопотери. КПДреакции электролиза на промышленных электролизёрах сейчас составляет около 50%.

Итого КПД всей цепочки —0,6*0,5=0,3, или 30%.

Таким образом,формально неплохую энергорентабельность ветряков (EROEI=20) нужно умножить на0,3 и получить EROEI=6,что уже на границе разумного. И этобез учёта всех сопутствующих капитальных расходов на преобразование энергии ит.д., и т.п.

Претворять вжизнь технологию P2G начали в Германии. В настоящее время в стране действуют 9опытных и промышленных установок небольшой мощности, самая большая — 6 МВт. Впланах — довести к 2022 году мощности P2G до 1 ГВт. Для сравнения, мощностисамих ветряных станций в Германии — около 30 ГВт.

Собственно, то,что технология пока экономически неоправданна, признают даже участникипроцесса. Все надежды — на прорывные разработки, которые смогут увеличить КПДреакции электролиза. Если жеэтого не случится, то «ветряки», по всей видимости, просто займут своюнебольшую нишу в мировом энергобалансе.

Так или иначе,запуск проектов Power-to-gas фактически означает, что ветряная индустрияпризнала нежизнеспособность первоначального варианта своего развития, когда всяэнергия ветра непосредственно уходит в сети.