Энергетика: сделай сам

Энергетика: сделай сам

#LIKE-TOP#

Экономический спад – это всегда период борьбы за эффективность существующих активов. Все силы сосредоточены на текущем моменте, а вопрос будущего энергетических систем отходит на второй план. Разумеется, в условиях и без того огромной неопределенности – как будет вести себя еврозона, замедлится ли спрос на нефть в Китае, быть или не быть атомной энергетике в Японии и т.д. – не хочется и думать о еще больших неопределенностях, ожидающих нас в долгосрочной перспективе. 

Однако даже беглый анализ показывает, что мировым энергетическим рынкам в ближайшие два десятилетия предстоят трансформации поистине тектонического характера. Эти перемены нанесут сильный удар по крупным энергетическим компаниям, а небольшие фирмы, домохозяйства и даже владельцы электромобилей смогут стать полноправными участниками рынка энергии. Революция в энергетике приведет к глобальному перераспределению центров власти, и успешно действовать в новой реальности смогут лишь те, кто начинает к ней приспосабливаться уже сейчас.

Сам себе генератор

Новые технологии сложились в критическую массу, и структура энергетики постепенно начинает меняться. Параллельно с дальнейшей централизацией и укрупнением систем наметилась противоположная тенденция – развитие распределенной энергетики. Обычно этот термин используется в отношении производства тепловой и электрической энергии. Распределенная энергетика – это множество потребителей разного калибра, которые сами производят для себя энергию на собственных установках, расположенных вблизи конечного потребления. 

Исследование распределенной генерации, проведенное Энергетическим центром бизнес-школы «Сколково», показало, что уход многих потребителей от исключительно централизованного энергоснабжения – это общемировая тенденция. Сам потребитель выбирает мощность таких источников исходя из своих нужд. При этом он не только не отключается от централизованной системы, но и может направлять излишки произведенной энергии в общую сеть. 

В какой-то мере это возвращение к истокам: в начале XX века, на заре возникновения электро- и теплоэнергетики, практически все потребители сами обеспечивали себя освещением, теплом и механической энергией. Потом началось укрупнение, погоня за мощностью и «экономией масштаба». Использование все более высоких параметров пара требовало применения более совершенных материалов котлов и турбин, а передача электроэнергии на большие расстояния – возрастания напряжений. Все это привело к сооружению тепловых и гидроэлектростанций мощностью в сотни и тысячи мегаватт. Зачастую они располагались поближе к источникам первичной энергии, вдали от крупных городов и промышленных центров. 

Сейчас же на наших глазах начинается следующая стадия – синтез двух этих систем. По данным Министерства энергетики США 2007 года, на распределенную генерацию в этой стране уже тогда приходилось около четверти от общей установленной мощности. Некоторые из этих мощностей – аварийный резерв, который конечные потребители включают при перерыве в сетевом энергоснабжении. Но многие используются и как основной источник питания. И в перспективе их доля будет быстро расти. Например, Pike Research прогнозирует, что установленные мощности распределенной генерации в мире с 2011 по 2015 год могут вырасти на 46–85%. Это просто взрывной рост. 

Децентрализованные источники электроэнергии и тепла – это прежде всего средства альтернативной энергетики (солнечные батареи, ветровые генераторы, тепловые насосы, топливные элементы). Сюда же относятся новые когенерационные – обеспечивающие совместную выработку электрической и тепловой энергии, – установки малой и средней мощности, работающие на природном газе. Размещая эти установки прямо у себя, потребители могут добиться чрезвычайно эффективного использования топлива – до 90% от потенциальной энергии. 

И многие из этих источников доступны не только промышленным потребителям, но и рядовым домохозяйствам. Такой агрегат размером с крупный холодильник можно установить в жилом здании, подключенном к газораспределительной системе. Это позволит владельцу не только обеспечивать себя электроэнергией, горячей водой и теплом, но и продавать излишки электроэнергии в сеть, зарабатывая на этом. 

Новая энергетика «проникает в поры» действующих систем, постепенно отгрызая у них наиболее лакомые кусочки: крупных промышленных и бытовых потребителей, для которых собственная генерация – отличный способ сэкономить. Кроме того, свой источник электричества – это более надежное энергоснабжение. При авариях в сетевом хозяйстве собственная электростанция бесценна, особенно если производственный процесс не терпит даже временных отключений питания. 

Но и вся система выигрывает от срезания пикового потребления, от разгрузки общих сетей. Распределенная генерация позволяет не тратить деньги на сооружение региональных электростанций и дополнительной сетевой инфраструктуры или по крайней мере отсрочить их строительство. Она помогает поддерживать должное напряжение в сети, снижает потери в сетях и ущерб от аварий, может поддержать систему в аварийных ситуациях или вовсе предотвратить их возникновение. 

В результате в долгосрочной перспективе энергия для всех потребителей, обслуживаемых энергосистемой, может обходиться дешевле – ведь инвестиционные затраты сокращаются. А финансовые риски, связанные с объектами малой и средней генерации, намного ниже, чем для электростанций большой мощности. Неудивительно, что распределенная генерация начинает пользоваться большим спросом во всем мире – как в развитых странах, так и в развивающихся.

Умные сети

Однако децентрализованные источники электричества – в первую очередь на базе возобновляемых источников энергии – нужно научиться интегрировать с большими энергетическими системами. Так появилась концепция «умных» сетей. Они намного сложнее традиционных и требуют совершенно новых технологических решений: по сути, потребители и производители электроэнергии сосуществуют в единой системе. 

Такая система должна уметь точно учитывать и оптимизировать расход энергии в разное время суток. Она должна уметь сама ставить себе диагноз и самостоятельно восстанавливаться – в автоматическом режиме обнаруживать самые слабые участки сети и менять ее работу, избегая нарушений. «Умные» электрические сети должны резервировать мощности на случай нештатных ситуаций, а также накапливать избыток электроэнергии, чтобы использовать его в часы пиковых нагрузок. За рубежом развитие этих сетей – уже мейнстрим. 

Одной из первых коммерческое внедрение «умных» сетей начала компания Enel в 2005 году в Италии. Проект стоимостью 2,1 млрд евро принес ежегодную экономию в полмиллиарда. Активнее всего эту концепцию продвигают в США – в Калифорнии, Техасе, Колорадо, на Гавайях. Там на ее поддержку выдаются государственные гранты. По оценкам института EPRI, установка таких систем в США поможет потреблять на 1–4% меньше электричества. Не отстают и другие развитые страны: Канада, где к 2010 году такая система обслуживала 1,3 млн потребителей в провинции Онтарио, Германия, Португалия, Австралия и другие. Готовятся к внедрению «умных» сетей в Китае. Тема все активнее обсуждается и в России, хотя с учетом самой архитектуры и качества наших сетей эти рассуждения пока выглядят скорее умозрительными. 

Итак, какой же в результате окажется энергосистема будущего? В ней, по всей видимости, крупные объекты, без которых проблематично электроснабжение крупных потребителей и мегаполисов, будут сочетаться с распределенной генерацией. К этому добавятся «умные» сети и большие прорывы в аккумуляции и хранении энергии – например, аккумулирование энергии сжатого воздуха, проточные, свинцовые и натриевые аккумуляторные батареи, маховиковые накопители энергии. Это картина совсем другой, непривычной для нас энергетики. 

Потребители впервые станут реально независимы от энергосистемы. Возможность эффективного хранения электроэнергии радикально повысит привлекательность электромобилей. Монополия нефтепродуктов в транспортной сфере будет уничтожена. Более того, электромобили будущего смогут сами выдавать электроэнергию в сеть, когда это необходимо – то есть любой владелец такого авто станет полноправным участником энергосистемы и может торговать электричеством.

Волатильность цен, вызванная сезонными и дневными пиками потребления, сильно упадет – потребители смогут сами сглаживать эти пики. Снимаются основные проблемы, связанные с возобновляемыми источниками энергии: теперь, когда «солнце не светит и ветер не дует», можно будет воспользоваться аккумуляторами. 

Перемены в энергетике сравнимы с прорывами на рынке телекоммуникационных услуг, который за последние двадцать лет изменился до неузнаваемости. Чем вы чаще пользуетесь – мобильным или стационарным телефоном? Одно не исключает другого, а свобода и удобство, которые получили потребители, – это настоящая революция.

Добыть нефть своими руками

Идея децентрализации началась с электроэнергетики, а еще точнее – с возобновляемых источников. Но теперь она неожиданно получила поддержку и в самом традиционном секторе «большой энергетики» – нефтегазовом. Последние прорывы в добыче нетрадиционной нефти и природного газа все больше приближают и эти сектора к идее распределенной, сетевой организации. 

До последнего времени неравномерное распределение запасов углеводородов по странам и регионам делали нефть и газ важнейшими объектами международной торговли. Огромные капвложения, необходимые для разработки новых месторождений и транспортировки углеводородов, ставили значительные барьеры для входа в отрасль. На рынке оставались лишь крупные национальные и транснациональные нефтегазовые компании. 

Новые технологические решения разрушают эти ограничения. Нефть и газ превращаются из глобальных ресурсов в местные. Зачем наращивать международные перевозки, если многие страны могут разрабатывать нетрадиционные запасы прямо на своей территории? Здесь не обошлось без казусов: крупные запасы нетрадиционных углеводородов обнаружены в долгое время считавшихся энергодефицитными США, Израиле, Иордании, Китае и т.д. 

Ставший уже хрестоматийным пример, за пару лет превративший газодефицитные Соединенные Штаты в страну, готовящуюся к экспорту сжиженного природного газа (СПГ) – развитие сланцевой газодобычи. Ее и добычей в обычном понимании сложно назвать: речь идет скорее о производстве газа в результате непрерывного горизонтального бурения и гидроразрыва пласта. При желании оператор проекта может ограничиться и одной скважиной. А значит, капитальные затраты, необходимые для вхождения в этот бизнес, намного ниже, чем при добыче традиционных углеводородов.

Грубо говоря, в Штатах любой предприниматель, любой фермер может нанять бригаду и начать бурение у себя во дворе. В других регионах мира это осложняется более жестким земельным законодательством. Но в любом случае, сланцевая газо- и нефтедобыча – это прежде всего бизнес мелких, очень мобильных и инновационных компаний.

Аналогичный процесс начался и в добыче сланцевой нефти. Северная Дакота – штат, никогда не блиставший нефтедобычей, – за пару лет перегнал по объему добычи нефти двух мелких членов ОПЕК – Эквадор и Катар. США в 2007–2012 годах нарастили добычу нефти на 2,6 млн баррелей в сутки и снизили при этом импорт на 4,3 млн баррелей в сутки. Это больше, чем добывается нефти в Канаде, Венесуэле, Кувейте, Ираке, Иране и некоторых других странах. Несложно представить последствия дальнейшего роста добычи сланцевой нефти в США для всего мирового нефтяного рынка, где Штаты традиционно – основной участник.

Сланцевая газо- и нефтедобыча изменит и структуру самой отрасли. Возвращаясь к аналогии с телекоммуникационными компаниями, это напоминает процесс, происходивший в начале 2000-х: огромные неповоротливые монополисты вынуждены были радикально менять свои методы либо просто уходить с рынка под напором независимых гибких и клиентоориентированных операторов мобильной связи. Вероятно, и мейджорам, и крупным национальным энергокомпаниям придется подвинуться, уступая место пока неизвестным игрокам. 

Правила игры

Когда любое домохозяйство может стать полноправным участником рынка электроэнергии, а любой фермер – производителем газа и нефти, меняются институциональные и качественные характеристики самих рынков. Сейчас в энергосистемах доминирует государство. Оно администрирует их, принимает многие операционные решения. Но с учетом прорывов в технологической базе такая модель просто неработоспособна. В новой системе государство в первую очередь должно задавать рамки и правила игры, устраняясь от роли активного участника рынка.

Изменится и соотношение сил между крупным и мелким бизнесом, да и сам крупный бизнес станет куда более диверсифицированным и разнородным. Конкуренция будет усиливаться по всем направлениям. Весьма вероятен пересмотр моделей ценообразования и правовой базы торговли энергоресурсами.

Особенно важно, что усилится конкуренция между разными топливными технологиями. Нетрадиционные энергоресурсы и новые технологии могут существенно увеличить как экономически приемлемые запасы углеводородов, диапазоны их взаимозаменяемости (замещение нефти газом), так и, главное, пределы конкурентоспособности остальных энергоресурсов. 

В последнюю сотню лет все участники мирового энергорынка действовали исходя из постоянно и бурно растущего спроса. Однако теперь на многих региональных рынках об этой парадигме лучше забыть, причем не только на годы экономического спада, но и на более отдаленную перспективу. Начиная с 2010 года потребление энергии на душу населения в развитых странах снижается – впервые за новейшую историю. В ближайшие 25 лет энергопотребление в развитых странах практически стабилизируется, а в отдельных странах ОЭСР даже сократится.

Установка развитых стран на энергосбережение в сочетании с изменением возрастной структуры населения постепенно начинают давать плоды. Конечно, революционных скачков здесь ожидать не стоит: речь идет о постепенном изменении самого стиля жизни, который начинается со смены лампочки или установки новых окон. 

Но и это имеет колоссальный эффект: расчеты Энергетического центра бизнес-школы «Сколково» показывают, что даже частичное выполнение задач, поставленных в рамках энергетического плана Барака Обамы и европейской программы «20–20–20», приведет к стагнации спроса на нефть и газ в США и Европе. В странах Азии, входящих в ОЭСР (в первую очередь в Японии и Южной Корее), наблюдается та же тенденция. Спрос сокращается благодаря снижению доли энергоемких производств, повышению стандартов энергоэффективности, да и продолжительной экономической стагнации. В Японии и до кризиса потребление нефтепродуктов падало уже несколько лет подряд.

Конечно, развивающиеся страны с лихвой компенсируют это падение энергопотребления. Но поскольку на самых платежеспособных и зрелых рынках спрос перестанет расти, это не только изменит направления поставок энергоносителей, но и ускорит пересмотр самих правил и форм международной торговли: вряд ли, например, Индия сможет покупать на тех же условиях, что и Германия.

Мировая энергетика вошла в зону больших трансформаций. Новый, чрезвычайно конкурентный энергетический порядок предъявит своим участникам куда более жесткие требования. И, учитывая зависимость российской экономики от экспорта энергоносителей, понятно, насколько важно адаптировать нашу энергетическую политику к происходящим переменам. 

Известная поговорка, что генералы всегда готовятся к прошедшей войне, хорошо применима к российскому ТЭК. Он сейчас в основном ориентирован на строительство объектов крупной централизованной генерации и сетевых активов, разработку крупных месторождений большими игроками и вообще всяческую централизацию (включая усиление роли государства в текущем управлении отраслью). Тренд, прямо противоположный общемировому. «Адаптируйся или умри», – эта грубоватая, но весьма дельная американская интерпретация теории эволюции Дарвина в нашем случае как нельзя верна.

#LIKE-BOTTOM#