Атомная «Гармония» поможет Парижскому соглашению по климату

Российская энергетическая неделя — международный форум, основанный по инициативе министерства энергетики России в прошлом, 2017-м году. Форум, по замыслу инициаторов, должен был стать площадкой для обсуждения сложившейся ситуации в следующих отраслях: газовая, нефтяная и угольная энергетика, нефтехимия, электроэнергетика, энергосбережение и повышение энергоэффективности. Первая РЭН стала местом встречи специалистов, ведущих менеджеров, руководителей компаний, действующих именно в этих отраслях, но прошел всего год — и «жизнь взяла свое». Целью РЭН была заявлена демонстрация и обсуждение перспектив российского топливно-энергетического комплекса, содействие реализации международного сотрудничества в энергетических отраслях, но энергетика уже давно вышла за рамки исключительно углеводородных энергетических источников. Очевидно, что обсуждение международного сотрудничества России в энергетических отраслях без обсуждения атомной энергетики, без перспектив энергетики, основанной на возобновляемых источниках, не даст полной картины ни того, что происходит в мировой энергетике, ни понимания полного потенциала России в том самом международном сотрудничестве.

«Вслух» о том, что РЭН вышла за рамки, изначально задуманные ее инициаторами, никто не сообщал, атомщики и компании, занимающиеся развитием ВИЭ-энергетики, на площадке появились «сами по себе». Их участие оказалось весьма полезным по очевидной причине — хотя Россия и не ратифицировала Парижское соглашение по климату, наша страна выполняет все обязательства, которые в нем содержатся. Соглашение одобрили 195 стран, в рамках документа каждая страна взяла на себя обязательства содействовать сокращению выбросов СО2. Главная цель Парижского соглашения по климату — удержать до 2050 года повышение средней температуры на планете на уровне не более 2,0 градусов, а в идеале — зафиксировать на уровне 1,5 градуса (стартовая отметка — показатели температуры на Земле в доиндустриальную эпоху XIX века). Большинство ученых полагают, что такой уровень позволит избежать развития на планете неконтролируемых природных катаклизмов, которые приведут к гибели значительной части человечества.

Топливный баланс мировой энергетики

По данным Международного энергетического агентства за 2014 год объем установленной мощности энергогенерации в мире составляет более 6 тыс. ГВт. Долю конкретных энергоресурсов принято оценивать в процентах от общей выработки. Текущий топливный баланс производства электроэнергии выглядит следующим образом:

Ископаемое топливо по-прежнему обеспечивает основные потребности в энергоресурсах во всех секторах промышленности, это следствие промышленной революции, случившейся в ХХ веке. Но сжигание углеводородов увеличивает выбросы парниковых газов и, соответственно, ускоряет изменения климата, повышая общую температуру на планете. Из всех перечисленных видов генерации только у двух из них выбросы парниковых газов равны нулю — у ВИЭ и у атомной энергетики. Кстати, именно по этой причине Китай вообще не разделяет два этих сектора энергетики, в его статистике о развитии электрогенерации ВИЭ и атомная энергетика находятся в одной графе.

Солнечные электростанции Якутии

ВИЭ (за исключением гидроэнергетики), что называется, «в тренде» — несмотря на то, что до сих пор так и не решена проблема создания новых технологий аккумулирования электроэнергии, во многих странах развивается солнечная и ветровая энергетика. Конечно, каждая страна имеет полное право проводить в отношении ВИЭ ту политику, которую считает оптимальной, но аналитическому онлайн-журналу Геоэнергетика.ru хочется верить, что руководители министерства энергетики России услышали и поняли, что сказал по этому поводу на РЭН-2018 Владимир Путин. «Перспективное направление для России — развитие возобновляемой энергетики, прежде всего в отдаленных районах Арктики и Дальнего Востока». Выступление президента было кратким, оно было предназначено для профессионалов энергетической отрасли, поэтому необходимо небольшое пояснение. Отдаленные районы Арктики и Дальнего Востока не соединены с Единой Энергетической Системой — и вот там ВИЭ и стоит развивать в первую очередь.

Как это делать, с 2016 года показывает государственная компания РусГидро — именно тогда в Якутии в удаленных от городов и даже дорог поселках стали появляться первые солнечные электростанции (СЭС). Единственными источниками электроэнергии для них с советских времен были дизельные электростанции, доставка топлива для которых осуществляется при помощи зимнего завоза. Зимний завоз — два-три летних месяца, в течение которых топливо нужно успеть доставить по Севморпути до речных портов, а потом какими-то способами доставить в поселки. По рекам, по зимникам, порой даже вертолетами. Если во времена СССР все расходы на зимний завоз полностью брало на себя государство, сейчас они покрываются из бюджета РусГидро — наверное, это и стало главным стимулом для того, чтобы искать разумные способы эти расходы уменьшить. Каждый киловатт, выработанный СЭС, — это «бочка дизельного топлива», которую не надо доставлять зимним завозом. В Заполярье солнечных дней не много, поэтому СЭС работают в едином комплексе с теми же дизельными установками. Есть солнце — работает СЭС, исчезло — панели закрываются защитными щитами и начинает «тарахтеть» дизель. РусГидро не требует от государства дотаций — ее якутские СЭС окупаются за счет экономии на зимнем завозе. На острове Врангеля в таком же режиме работает ветровая электростанция — ее тоже установила компания РусГидро. В изолированных районах это разумно, потому что рентабельно и не причиняет никаких неудобств ЕЭС России. Для профессионалов-энергетиков возобновляемая энергетика на солнце и ветре даже называется иначе, для них это прерывистая альтернативная генерация, причем слово «прерывистая» в этом определении — главное. В отличие от всех прочих видов энергетики ветровая и солнечная генерация прерывается не тогда, когда это необходимо диспетчеру энергетической системы, а тогда, когда меняются погодные условия: на небе собираются тучи или стихает ветер. Предсказать, когда альтернативная генерация прервется, невозможно, поэтому все ВИЭ-источники приходится перестраховывать дополнительными традиционными источниками. Именно по этой причине в странах, где доля ВИЭ в объединенной энергосистеме превышает 10−15%, неизбежно начинается рост стоимости электроэнергии — энергетические компании компенсируют расходы на строительство дополнительных традиционных источников. В энергетической отрасли и в ЕЭС России и без ВИЭ огромное количество проблем, поэтому давайте-ка слушать Путина: место для ВИЭ — в отдаленных районах Арктики и Дальнего Востока.

«Экономика» безуглеродной энергетики

Атомная энергетика, как и ВИЭ, производит электроэнергию без тепловых выбросов и углекислого газа, но, в отличие от ВИЭ, атомные энергоблоки диспетчеризуемы — их работой можно управлять так, чтобы объединенная энергосистема была полностью сбалансирована. Если совсем коротко — вредных выбросов нет и нет никакой зависимости от погоды. Даже ГЭС не могут похвастаться такой стабильностью — уровень воды в водохранилищах кардинально зависит от времени года. Один из основных параметров, характеризующих экономику электрогенерации, — коэффициент установленной мощности, КИУМ. Аналогия предельно простая: если вы приобрели станок-автомат, вы заинтересованы в том, чтобы он как можно дольше работал и как можно меньше стоял выключенным. КИУМ возобновляемой энергетики колеблется вокруг 20% — 4−5 часов в сутки генерация идет, все остальное время «протираем панели тряпочкой». КИУМ гидроагрегатов ГЭС — от 30 до 40 процентов, именно из-за сезонных колебаний уровня воды, зависимости от количества осадков. КИУМ современных АЭС — 90%, если усреднить с АЭС первых поколений, то — 81%. «Детский» вопрос: какие электростанции надо строить в первую очередь? Ответ очевиден, но он «детским» оставаться не может, потому что сразу возникает куда как более серьезный вопрос: а сколько и в какие сроки необходимо ввести в строй новых атомных энергетических мощностей, чтобы цель Парижского соглашения была достигнута? Ведь при составлении такого «плана работы» обязательно нужно учесть еще несколько факторов. Часть ныне действующих АЭС в ближайшие годы нужно будет выводить из эксплуатации. По состоянию на начало 2016 года, когда вступило в силу Парижское соглашение, на планете 1,2 миллиарда человек не имело доступа к электроэнергии, стремительно растет население и экономика развивающихся стран, спрос на электроэнергию к 2050 году, по оценкам специалистов, увеличится не меньше, чем в два раза.

Переменных в этом «уравнении» немало, но при этом задача вполне «инженерная», нужны были просто специалисты, которые бы взялись ее решить. Решение найдено, однако о том, кто именно его нашел, каким оказался алгоритм решения, до сих пор говорят мало, редко и, в основном, на узкоспециализированных информационных ресурсах. Поэтому прежде чем вернуться к рассказу о РЭН-2018 и о пленарном заседании «Атомная энергетика — основа глобального партнерства и сотрудничества», придется сделать своеобразное «предисловие», без которого понять, что именно обсуждали специалисты атомной отрасли, на наш взгляд, невозможно.

Всемирная ядерная ассоциация

Всемирная ядерная ассоциация, World Nuclear Association, WNA, как она сама себя определяет, — международная организация по продвижению атомной энергетики и поддержке компаний атомной энергетической отрасли. Миссия, которую WNA взяла на себя с момента основания в 2001 году, — всемерное содействие пониманию значения атомной энергетики как среди общественности, так и среди ключевых международных организаций за счет распространения максимально профессиональной, точной информации о современном уровне развития и перспективах отрасли. В состав WNA входят:

WNA изначально задумывалась как своеобразный «всемирный ядерно-энергетический профсоюз», и сейчас проще сказать, какие атомные энергетические компании в нее не входят. Взаимопомощь и сотрудничество, отстаивание общих интересов в международных организациях и перед национальными правительствами, работа по увеличению привлекательности атомной энергетики и, разумеется, максимально возможный обмен информацией о полезных наработках и о возникающих трудностях и проблемах. В ассоциацию входят только и исключительно профессионалы, ее руководителем по определению не мог стать какой-нибудь чиновник, знакомый с отраслью только со стороны. В 2013 году генеральным директором стала Агнета Ризинг (Agneta Rising), специалист по радиологической защите, начавшая профессиональную работу в государственной шведской энергетической компании Vattenafall AB в 1980 году и постепенно поднявшаяся до поста ее вице-президента. Избрание госпожи Ризинг на пост генерального директора было еще и признанием ее заслуг в создании WNA, одним из инициаторов которого она была. Именно по инициативе Агнеты Ризинг эксперты WNA уже в 2016 году взялись просчитать, каким именно образом мировая атомная энергетика способна помочь достижению основной цели Парижского соглашения. Результатом их работы стала программа «Гармония», к выполнению которой Агнета Ризинг и старается привлечь все организации, входящие в состав WNA и все международные организации, способные влиять на развитие мирового атомного проекта.

Программа «Гармония»

С инженерной точки зрения программа «Гармония» выглядит просто. С 2016 по 2020 годы нужно ежегодно вводить по 10 ГВт атомной генерации, с 2021 по 2025 — по 25 ГВт в год, с 2025 по 2050 годы — по 33 ГВт ежегодно. В таком случае к 2050 году в строй встанут 1 000 ГВт новых атомных мощностей, доля атомной генерации (с учетом вывода из эксплуатации старых АЭС) в общемировом балансе увеличится с 11 до 25%. Это и обеспечит достижение главной цели Парижского соглашения: повышение глобальной температуры останется в пределах 1,5 градусов. Мало того — при этом будет решена и проблема обеспечения электроэнергией всех, у кого его сейчас просто нет, будет обеспечен и рост мировой экономики. Цифры сходятся, все в порядке.

(на таблице: по горизонтали — годы, по вертикали — количество ввода атомных энергоблоков в МВт установленной мощности)

Как можно добиться таких результатов? Напомним, как звучала тема юбилейной, десятой выставки Атомэкспо-2018: «Глобальное партнерство — общий успех».

Партнерство важнее конкуренции

Росатом предлагает всем организациям, входящим в состав WNA, присоединиться к реализации программы «Гармония», сведя конкуренцию до разумного минимума и объединив усилия для того, чтобы добиться расчетного темпа возведения атомных энергоблоков. Возвести за 32 года новых АЭС общей мощностью в 1000 ГВт — огромная работа, которую можно выполнить только в том случае, если будут объединены лучшие компетенции всех компаний атомной отрасли, а потенциал атомного машиностроения и приборостроения всех стран, заинтересованных в реализации программы «Гармония» будет использоваться согласованно.

Для сторонних наблюдателей «вывинтить из головы» уверенность в том, что Росатом должен сражаться с компаниями-конкурентами, достаточно сложно. Но — нужно. Нужно потому, что атомные технологии являются одним из высших достижений развития науки и инженерной мысли, их развитие гарантирует продолжение научно-технического прогресса, глобальное партнерство в развитии атомной энергетике способно стать драйвером снижения сложившейся напряженности в международных отношениях. Нужно давать себе отчет в том, что достигнутый нашей цивилизацией уровень научно-технического развития настолько высок, что поднимать планку еще выше возможно только общими усилиями, а не в пылу борьбы друг с другом. Атомные технологии служат драйвером развития материаловедения, ядерной медицины, аддитивных технологий, способны обеспечить развитие агропромышленности — список можно продолжать и продолжать. Не конкуренция, а глобальное партнерство — вот то, что обеспечит общий успех. Представить себе, что в мире может найтись атомная энергетическая компания, которая в одиночку «вытянет» программу «Гармония», невозможно: для того чтобы выдержать необходимый темп, не хватит и ресурсов какого-то одного государства.

Стоит отметить, что WNA считает, что строить необходимо только АЭС поколений III+ и IV, к поколению IV ассоциация относит реакторы на быстрых нейтронах, позволяющие на экономически целесообразной основе замкнуть ядерный топливный цикл, тем самым надолго решив проблему обеспечения ядерным топливом. На сегодняшний день только Росатом имеет в своем распоряжении референтные блоки обоих поколений — энергоблоки Нововоронежской АЭС-2 на базе ВВЭР-1200 и Белоярской АЭС на базе БН-800 работают в промышленном режиме, их работу, уровень соответствия их систем безопасности постфукусимским требованиям МАГАТЭ можно оценить не по проектной документации, а «вживую». Это дает российской атомной корпорации надежду на то, именно ее технологии могут быть признаны базовыми для всей WNA. Рациональнее работать с единой базовой технологией — это способ перейти к промышленному, «конвейерному» производству. Это обеспечит снижение себестоимости, это ускорит процесс возведения, это поможет потенциальным заказчикам быстрее принимать решение о строительстве новых АЭС. Крайний левый столбик на приведенной диаграмме фиксирует максимальный на сегодняшний день результат — в 1984 году во всем мире приняли в эксплуатацию атомные энергетические блоки совокупной мощностью 31 ГВт. Для выполнения программы «Гармония» необходимо не только чуточку превзойти этот рекорд, но и выдерживать такой темп строительства на протяжении 25 лет. Добиться этого можно только в том случае, если строительство новых АЭС станет не «штучным», а «конвейерным», большой ассортимент используемых технологий способствовать этому не будет.

«Гармония» — это не только строительство АЭС

Разумеется, WNA и ее руководство понимают, что предстоит решать не только производственные проблемы членов «атомного энергетического профсоюза». В программе «Гармония» строительство атомных энергоблоков — одна из четырех ключевых задач, которые необходимо решать одновременно для получения конечного результата. Энергетической отрасли необходимо изменить правила оценки технологий — нужно делать это не только по издержкам на создание конкретных генерирующих мощностей, но и оценивать издержки на всем жизненном цикле, включая воздействие на окружающую среду. Для атомной энергетики чрезвычайно важна гармонизация, стандартизация процесса лицензирования строительства АЭС. Сейчас государственные регуляторы в каждой стране работают по собственным правилам, в результате генеральные подрядчики и заказчики на получение лицензии вынуждены тратить порой столько же времени, сколько на разработку проекта и строительства энергоблоков. Атомной отрасли нужны единые стандарты, единые алгоритмы получения требований от регуляторов, единые «правила игры». Не менее важная часть программы «Гармония» — сделать все необходимое, чтобы атомная энергетика стала общественно приемлема. И это не только проблема борьбы с радиофобией, усиленно раздуваемой псевдоэкологическими организациями и разъяснение того, какие перспективы дает развитие атомных технологий для любой страны. Необходимо разъяснять цели и задачи «Гармонии» во всех международных организациях, имеющих отношение не только к энергетической отрасли, но и к развитию экономики, повышению уровня жизни, защите экологии — WNA нужны союзники и на этом уровне, здесь тоже требуется глобальное партнерство.

Программа «Гармония», на наш взгляд, выстроена совершенно логично — конечная цель понятна, алгоритмы необходимых действий прозрачны, никаких «закулисных интриг» в ней не наблюдается. Реализация программы топливного баланса мировой энергетики. В настоящее время две трети баланса — энергетика на углеводородных источниках, одна треть — ГЭС, АЭС и ВИЭ, выполнение программы «перевернет» соотношение, две трети генерации электроэнергии станут безуглеродными. Парижское соглашение по климату подписано 195 странами, задача удержания глобальной температуры в заданных параметрах стала всеобщей, и пока никто, кроме профессионалов атомной отрасли, не способен предложить более продуманной, инженерно просчитанной программы действий.

К сожалению, о целях и задачах программы «Гармония», да и о самом ее существовании, пока мало известно. Данная статья — попытка аналитического онлайн-журнала Геоэнергетика.ru хотя бы немного исправить эту ситуацию. Кроме того, без этой статьи было бы сложно понять, как изменились тенденции внутри самой мировой атомной отрасли, что именно обсуждают между собой профессионалы-атомщики на своих международных встречах, в том числе и на той, которая состоялась в рамках РЭН-2018. Над задачей снижения тепловых выбросов работают экспертные группы и других отраслей энергетики, предлагаются и реализуются разные варианты. Замещение угольных электростанций газовыми, совершенствование технологии использования и угля, и газа, замещение бензина и дизельного топлива для автомобилей топливом из природного газа. Но именно атомная энергетика — технология, которой не нужно бороться за уменьшение тепловых выбросов, поскольку у АЭС их вообще нет. Рекомбинации угля и газа, нефтепродуктов и газового топлива способны уменьшить выбросы на значимые величины, атомная энергетика дает возможность исключить эти выбросы полностью. В последнее время почти все международные встречи и форумы руководителей атомных энергетических компаний посвящены именно реализации программы «Гармония», обсуждению того, что уже удалось для этого сделать и тех проблем, которые препятствует программе. Не стала исключением и пленарная сессия «Атомная энергетика — основа глобального партнерства и современного развития».