Энергетика как система будущего - 2

Окончание. Начало материала можно прочитать здесь.

Департамент энергетики формирует все программы развития энергетики. В нём существует подразделение APRA-E (Advanced Projects Research Agency), аналог советского Госкомитета по науке и технике в плане развития оборудования и энерготехнологий, стратегическая цель которого – добиться прорывов в энергетической отрасли, улучшающих благосостояние государства и экологическую обстановку в стране.

Обычно частные инвесторы отказываются от финансирования идей, рассчитанных на долгосрочные перспективы из-за высоких рисков нерезультативных исследований и непредсказуемых сроков возврата инвестиций. Как раз в таких случаях включается APRA-E с бюджетным финансированием на ведение НИОКР и создание опытных образцов техники, снижающих энергозависимость от ископаемых источников за счёт увеличения эффективности большой энергетики, с одной стороны, и доли возобновляемых источников энергии – с другой. После создания проекта НИОКР, инициированного самим DOE, университетами или частными компаниями, к поисковой работе (то, чем занимаются у нас академические институты) привлекаются профильные подразделения университетов и исследовательские центры, такие как, например, Массачусетский технологический.

В подчинении департамента находятся два отраслевых государственных исследовательских института: EPRI (Electric Power Research Institute), который занимается вопросами по тепловой энергетике, и NETL (Национальная лаборатория энерготехнологий), где отрабатывают технологии в тесном взаимодействии с мощными R&D-подразделениями компаний, а те в свою очередь работают с сотнями смежных инжиниринговых и производственных компаний. Что касается авторских прав, то государство в эту собственность не входит и не пытается ею торговать (как это практикуется в России).

В рамках такой деятельности, к примеру, DOE за первое десятилетие XXI века профинансировал создание технологий современных газовых турбин в General Electric, Solar Turbines и Westinghouse на сумму почти 600 млн долларов. Эти деньги давно отбились – уже налажен серийный выпуск ГТУ и их реализация, а доходы компаний и государства превышают миллиарды долларов. На создание головного образца угольного энергоблока с параметрами A-USC по проекту UPPC DOE выделяет сейчас около 800 млн долларов.

К подобным программам подтягиваются международные государственные проекты, также с участием энергетических компаний. Одна из таких межгосударственных кооперационных схем – FutureGen, проект строительства экспериментальной чистой угольной электростанции, затеянной правительством США ещё в 2003 году. Для реализации проекта был создан индустриальный альянс FutureGen, куда вошли крупнейшие энергетические, энергомашиностроительные компании и организации нескольких стран, работающих с углём, такие как американские American Electric Power, Consol Energy Inc., Kennecott Energy, Peabody Energy, Foundation Coal и ряд других, австралийская BHP Billiton Energy Coal, Inc, китайская China Huaneng Group, предприятия Южной Кореи и Индии.

Общепризнано, однако, что зависимость человечества от угля далеко не исчерпывается рамками текущего десятилетия. Сегодня из угля производят около 40% общемировой электроэнергии, но из-за роста мировой экономики и населения его доля к 2030 году, как полагают в Международном энергетическом агентстве, достигнет 44%. Многие эксперты считают, что сейчас не время отказываться от использования угля, а нужно искать более чистые технологии его применения. Поэтому университеты, НИИ, корпорации и правительства разных стран прилагают совместные усилия для решения проблемы углеродных выбросов и разработки более эффективных угольных электростанций. В авангарде этих многонациональных усилий находятся Китай и США – крупнейшие потребители угля, крупнейшие и по выбросам парниковых газов в мире, но они же – ключевые игроки новой растущей индустрии чистой энергии.

К примеру, для Китая, где спрос на электроэнергию в отличие от развитых стран продолжает расти, а уровень выбросов CO₂ выше, чем в тех же США (Китай лидирует в мире по объёму углекислых выбросов в целом), более эффективные и экологичные угольные ТЭС – необходимый шаг к выполнению им взятых на себя обязательств по Киотскому протоколу, да и для собственной экологической безопасности. В настоящее время основой энергоресурсов в Китае является уголь, объём выработки электроэнергии на тепловых электростанциях составляет приблизительно 82% от общего объёма выработки электричества в стране.

Для поисков решения в этой области на базе FutureGen был инициирован совместный американо-китайский проект GreenGen, поддержанный китайским правительством и профинансированный крупнейшими угольными компаниями и инвестиционными группами страны. Было заключено межправительственное соглашение между США и Китаем о совместных исследованиях в области энергосберегающих технологий и очистки воздушной среды.

На сегодняшний день разрабатываются три основные системы, работающие по технологии чистого сжигания угля (CCT). Две основаны на традиционном способе сжигания угольной пыли для образования пара в паровых турбинах, генерирующих электричество. Первая из них – кислородно-топливная, когда уголь сжигают в кислороде для получения концентрированного потока CO₂ без примеси азота. Вторая – улавливание после сжигания, когда газ, образующийся после сжигания, подвергают химической обработке для удаления CO₂. Третья, и наименее продвинутая (и технологически, и, соответственно, коммерчески), – это IGCC (комбинированный цикл с внутрицикловой газификацией угля).

Безвыбросная технология IGCC – во многом продукт подобного партнёрства. Два года назад в Тяньцзине как результат этой кооперации была пущена первая в Китае и шестая по счёту в мире опытно-промышленная IGCC-электростанция комбинированного цикла с внутренней газификацией угля. Причём Китай имеет полное право интеллектуальной собственности на все технологии, созданные в рамках этого совместного проекта.

Это самая экологически чистая в мире угольная электростанция – объём загрязняющих выбросов, осуществляемых этой станцией, составляет лишь около 10% от объёма вредных веществ, выбрасываемых обычными угольными ТЭС. В будущем ставится цель достичь нулевых выбросов углекислого газа IGCC-электростанциями. Необходимо отметить, что создатели станции подчёркивали, что не относились к этому проекту как к чистой коммерции, веря, что за похожими – будущее, причём основные затраты пришлись на крупнейшую в Китае государственную электроэнергетическую компанию China Huaneng Group, поддержанную госсубсидиями.

Подобная станция по технологии IGCC мощностью 630 МВт (это самая крупная и современная коммерческая ТЭС по технологии IGCC в мире) пущена американской Duke Energy в Эдвардспорте, штат Индиана. В рамках FutureGen реализуется ещё несколько похожих проектов: в 2013–2020 годах – RWE Goldenbergwerk IGCC 450 МВт с удалением 90% CO₂ (Германия,) в 2009–2017 годах – австралийская Wandoan IGCC 400 МВт, также с удалением 90% CO₂ и ряд других.

В России при обсуждении проблем развития энергетики зачастую упускают тот факт, что в развитых странах (а теперь и в Китае, Индии, Бразилии) при разработке и создании головных образцов оборудования для станций, подобных вышеописанным, большую часть расходов (70–80%) зачастую берёт на себя государство. Надо отметить, что эти страны не гоняются при этом за технологическими рекордами, а преследуют сугубо экономические интересы: например, в США от реализации подобных программ ожидается получение существенного эффекта благодаря снижению себестоимости выработки электроэнергии, что повышает конкурентоспособность американских производителей и экономики страны в целом.

Из международного, да и советского опыта абсолютно очевидно, что управление энергетикой в нашей стране не может двигаться как стохастический процесс. Из опыта других стран мы видим, что отрасль довольно жёстко регулируется и управляется, и нет каких-то рыночных механизмов, которые случайным образом организуют её развитие. «Такие программы, как Vision XXI, – утверждает один из наших собеседников, – это абсолютно другая философия управления инновациями, в отличие от той, которую предпочитают наши государственники. Во многом она использует подходы, развивающие опыт руководства технологическими проектами, существовавший в нашей стране 30 и более лет назад, и которые требуют всех усилий с привлечением компетенций академических и отраслевых институтов, вузовской науки, объединённых с потенциалом производственных компаний, с вовлечением новых кадров, поиском выдающихся управленцев-технократов. Необходимо и у нас начать формулировать подобный проект с условным названием «Энергетика России как система будущего», к которому должна быть жёстко привязана программа разработки перспективного отечественного энергооборудования.