В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики - Дэниел Ергин

В конце 1990-х гг. ветроэнергетика мало кого интересовала. Всех привлекали электростанции, работающие на природном газе, и NextEra, хотя и с запозданием, тоже включилась в это движение.

Вскоре «газовый пузырь» лопнул, и ряд компаний электроэнергетической индустрии обанкротились. NextEra очень повезло, что она вошла в эту сферу позже других. Компания почти не пострадала, за исключением одного: на ней висел заказ на изготовление 30 газовых турбин для General Electric. Но тут ей снова улыбнулась удача: General Electric приобрела ветроэнергетическое подразделение Enron и теперь искала клиентов для него. Лью Хей III из NextEra сумел убедить GE заменить заказ на изготовление газовых турбин заказом на изготовление ветрогенераторов. Выиграла от этого и GE, поскольку получила в результате первые заказы на поставку ветрогенераторов.

NextEra стала приверженцем ветроэнергетики, а также крупнейшим собственником и оператором ветропарков в США. Помимо отсутствия выбросов углекислого газа и других загрязнений ветер привлекателен и экономически. Как сказал Хей, «это топливо бесплатно». Его слова поразительно перекликаются со словами Херберта, вышеупомянутого английского священника, одного из первых сторонников использования бесплатного ветра27.

Насколько велика

Но насколько большой может стать доля ветроэнергетики? Цель 20 % к 2030 г. – это столько же, сколько сегодня дает атомная энергетика.

Важное значение имеют размеры. Разработчики постоянно наращивают габариты ветровых установок. Чем больше, тем лучше, поскольку размеры трансформируются в повышение выработки электроэнергии.

В связи с этим возникает ряд проблем. Первая – как доставить крупный ветрогенератор на место установки. Еще одна проблема – как поднять его и закрепить на месте установки. Также специалистов беспокоят нагрузки на лопасти и другие компоненты. На сегодня мощность стандартного ветрогенератора составляет 2,5 МВт. Многие считают, что из-за транспортировки эксплуатация ветрогенераторов мощностью существенно больше 3 МВт невозможна, по крайней мере на суше. Сегодня основные усилия сосредоточены на усовершенствовании конструкций лопастей и силовой электроники и повышении общей эффективности, а также на разработке и использовании более легких и прочных материалов.

Еще одно ограничение – стоимость. Чтобы можно было использовать ветровые ресурсы менее высокого качества, необходимо либо снизить стоимость эксплуатации ветрогенераторов, либо найти технологию, которая позволит улавливать больше энергии ветра. Если сам ветер бесплатен, то ветроэнергетическая система – нет. Доставка вырабатываемой электроэнергии конечным потребителям может быть дорогостоящей. Если же в расчеты включить стоимость резервной установки для выработки электроэнергии, ветровая энергия может стать более дорогой, чем конкурирующие источники энергии.

Проблема прерывности

Одна из проблем связана с характером потребления электроэнергии и характером ветра. Потребление электроэнергии постоянно колеблется – люди включают и выключают свет в помещениях и компьютеры, на заводах включаются и выключаются электродвигатели, а при повышении температуры воздуха летом в домах и на предприятиях включают кондиционеры. Чтобы реагировать на такие колебания практически мгновенно, энергосистеме нужна электроэнергия, которая, как говорят энергетики, является передаваемой, т. е. такие источники, электроэнергию которых можно передать по системе в течение нескольких секунд. Большинство генерирующих мощностей дают электроэнергию, являющуюся передаваемой с 95 %-ной вероятностью.

Но электроэнергию, вырабатываемую ветрогенераторами, нельзя считать передаваемой. Это усложняет задачу сравнения ветровой энергии с другими источниками. Как и в случае с солнечными батареями, мегаватт установленной ветрогенерирующей мощности дает не то же количество электроэнергии, что и мегаватт угольной электростанции. Из-за прерывности ветра фактическая выработка электроэнергии ветрогенератором – его полезная мощность – составляет лишь треть от номинальной мощности. Даже в районах с очень хорошими ветровыми ресурсами ветрогенераторы обычно вырабатывают электричество только 30–40 % времени (в отдельных районах – до 50 %). К тому же характер ветров и характер потребления электроэнергии необязательно совпадают. Во многих местах наибольшую силу ветер имеет ночью, а также весной и осенью. А пиковое потребление электроэнергии наблюдается днем, а также летом и зимой28.

Вот что сказал на этот счет топ-менеджер одной калифорнийской энергокомпании: «Ветер дует, как правило, когда мы в нем не нуждаемся, – ночью. А когда становится жарко, он не дует». Ветровую генерирующую систему должна дополнять газовая генерирующая система, что существенно увеличивает расходы. С ростом индустрии ветроэнергетики прерывность ветра будет становиться все более серьезной проблемой и в Китае. Лю Чжэнья, глава Государственной электросетевой корпорации Китая, в связи с этим заметил, что многочисленные ветровые «Три ущелья», которые планируется построить, придется дополнять мощностями, работающими на природном газе, угле и атомной энергии29.

Вторая составляющая затрат – это так называемые расходы на интеграцию. Ветропарки по своей природе рассредоточены и зачастую находятся в отдаленных районах. В результате, чтобы ввести ветровую электроэнергию в энергосистему и доставить ее потребителям, необходимы значительные дополнительные инвестиции в линии электропередачи. Это требует сотен миллиардов долларов и регулирования, а также ведет к ожесточенной борьбе за полосы отчуждения и к спорам между собственниками линий электропередачи30.

Приоритетом номер один при управлении энергосистемой является обеспечение стабильности ее функционирования. Если не будет стабильности, энергосистема выйдет из строя, и целые регионы останутся без электричества. Это вызывает сильную обеспокоенность, особенно на фоне продолжающегося роста доли возобновляемых источников энергии.

Однако ряд специалистов утверждают, что такие препятствия, как прерывный характер и интеграция, можно устранить путем расширения и усовершенствования системы передачи электроэнергии и формирования более гибкой энергосистемы, которая может использовать рассредоточенные качественные ветровые ресурсы. «При географической рассредоточенности ветровых ресурсов их надежность выше», – сказал Джеймс Дельсен. Джон Веллингхофф, глава Федеральной комиссии по регулированию энергетики (FERC), отметил, что «многообразие ветров на побережье» означает, что США «могут получать ветровую энергию практически на постоянной основе»31.