Энергетика России и экологические риски

Вид материала

Содержание

Мы проходим через беспрецедентную череду кризисов, начиная с глобального финансового кризиса, продовольственный кризис, а также
На территории России в 33 регионах в 1170 хранилищах различного типа накоплено почти половина всех радиоактивных отходов в мире
Повышение энергоэффективности – это одно из самых эффективных лекарств против кризиса в экономике, где сырье дешевеет, а цены на

Подобный материал:

Энергетика России и экологические риски

В.Ф.Меньшиков

Центр экологической политики России,

Общественный совет ГК «Росатом»

< Мы проходим через беспрецедентную череду кризисов, начиная с глобального финансового кризиса, продовольственный кризис, а также кризис изменения климата, Если начнем действовать сегодня, может оказаться еще не поздно. Но если начнем действовать завтра, мы можем об этом пожалеть, и не только мы, но и будущие поколения, и даже вся планета Земля>.

Генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун в интервью BBC-News 12.12.09

Мировой ВВП по прогнозам упадет в 2009 году почти на полпроцента, спад ВВП в США может достичь 2,6-2,7%, в Японии – до 5-5,8%. Экономика Евросоюза может сократиться на 2,1-2,5%. Практически во всех странах будут значительно снижаться доходы населения. Положительные темпы роста сохранятся в Индии и Китае, но и там они упадут почти в два раза по сравнению с предыдущими годами. В России ВВП также может упасть более чем на 2% и, соответственно, снизится энергопотребление в стране. Российское правительство из-за кризиса может уменьшить в два или три раза планы ввода в эксплуатацию строительства новых электростанций, может начаться корректировка генеральной схемы размещения объектов энергетики на территории России до 2020 года

Среди глобальных проблем, стоящих перед мировым сообществом, кроме упомянутых Генсеком ООН, надо добавить экологию, изменение климата и энергетику. Энергетика - одна из ключевых сфер не только экологической, но и всей мировой политики. Энергетическая проблема остается одной из наиболее значимых в повестке дня современных международных отношений. По прогнозным оценкам Министерства энергетики США, потребление энергоресурсов в мире будет неуклонно возрастать и к 2025 г. достигнет 23,2 млрд. т условного топлива (рост с 2000 г. более чем в полтора раза). На этом фоне еще одним из главных технологических и экономических вызовов современности и планирования будущего после кризиса становится освоение источников энергии, не связанных с углеводородами. Этот кризис, так или иначе, должен изменить жизнь всего человечества. Как и все предыдущие кризисы такого масштаба, он будет безжалостно разрушать все устаревшее, бесперспективное, оставляя эффективное и конкурентно способное. Бережное отношение к природе, к ресурсам и, связанное с этими процессами, динамика изменения климата - тоже один из главных трендов последних лет, который получит дальнейшее усиление в послекризисную эпоху.

Многочисленные события, связанные с обеспечением энергетической безопасности отдельных стран и регионов свидетельствуют лишь о нарастающей остроте проблемы обеспечения энергией, которая сегодня стала мощным, а иногда и самым главным инструментом внешней политики. По всей видимости, в ближайшие десятилетия добыча нефти и газа не будет успевать за увеличивающимся спросом. Вектор поисков альтернативных источников в разных странах достаточно разнообразен и зависит от многих факторов, зависящих как от ресурсных возможностей, так и от инновационного развития науки, технологии и политического видения стратегического развития страны.

Добавим, что цены за энергоресурсы являются одним из главных факторов развития региональной и мировой экономики. Именно энергетические проблемы оказываются пружиной принятия многих (а, может быть, и большинства) решений, меняющих облик нашей планеты и оказывающих влияние на жизнь и здоровье любого человека. Кроме того, с энергетикой, как отраслью планетарного хозяйства человека, связано, по-видимому, около 25% трудового потенциала - это сотни миллионов человек и триллионы долларов.

Большая энергетика является одной из самых инерционных отраслей мирового хозяйства – от начала планирования до ввода электростанции проходит иногда два-три десятилетия. Это значит, что решения, которые принимаются в области энергетики сегодня, в значительной степени определят состояние окружающей среды наших детей и внуков. Основная проблема российской экономики – до сих пор очень высокая зависимость от экспорта природных ресурсов.

Определяющим фактором развития энергетики (или поддержания действующей генерации), а так же выбором вида генерации является обеспечение и стоимость энергоресурсов. С начала XXI века в связи с ростом экономик всех ведущих стран мира добыча энергоресурсов в нашей стране, одним из самых крупных их поставщиком, шла по возрастающей. Начиная с 2005 г., в России практически перестали говорить об удвоении ВВП, прорыве в области высоких технологий и создании благоприятного инвестиционного климата. Взамен была выдвинута концепция "энергетической сверхдержавы". Так в 2006 г. ОАО «Газпром» добыл 556 млрд. м³ газа и поставил потребителям за рубеж 316,3 млрд. м³ газа. Но уже с 2007 г. уровень добычи стал снижаться в связи с истощением запасов на старых месторождениях. Уже к 2010 г. Россия, с учетом экспортных обязательств, может столкнуться с дефицитом газа в объеме 100 млрд. кубометров в год. Освоение новых разведанных месторождений в удаленных уголках страны и на Арктическом шельфе требуют огромных инвестиций. ОАО «Газпром» планировал до 2030 г. направить на первоочередные работы по освоению континентального шельфа $500 млрд. Похожая ситуация сложилась и в нефтяном секторе. Из 480 млн. тонн черного золота, добытого в России в 2006 г., 70 процентов идет на экспорт. И та же проблема с истощение старых запасов. По данным ВР Statistical Review, Россия обладает доказанными запасами нефти на уровне 60 миллиардов баррелей и запасами газа на уровне 280 миллиардов баррелей в нефтяном эквиваленте. По мнению аналитиков, просматривается явная тенденция к росту этих показателей, но на освоение и инфраструктуру требуются огромные вложения как в России, так и в мире. Международное Энергетическое Агентство прогнозирует, что в ближайшие 30 лет понадобятся инвестиции в размере $2.2 трлн., чтобы обеспечить потребности человечества в нефти.

Таблица 1

Достоверные запасы (млн. баррелей), добыча и потребление нефти (млн. баррелей/день)

Источник: Россия и мир. Ежегодный прогноз. Экономика и политика. М: ИМЭМО РАН, ТПП, ФПИИ. 2007. International Energy Outlook 2007.

	Запасы	Добыча		Потребление
	2007	2007	2008	2007	2008
Мир всего	1 317 400	85,8 \| 87,1		85,7 \| 87,0
ОПЕК	902 300	31,1 \| 30,9		6,5 \| 6,6
Саудовская Аравия	259 800	8,6 \| 8,5		1,4 \| 1,5
Иран	136 300	4,3 \| 4,4		1,2 \| 1,3
США	21 800	6,9 \| 6,9		20,7 \| 20,7
Мексика	12 400	3,7 \| 3,7		2,1 \| 2,1
Россия	60 000	9,8 \| 9,9		3,9 \| 4,0
КНР	16 000	3,8 \| 3,8		7,6 \| 7,8

При этом доля энергоресурсов в мире органического происхождения (нефть, газ, уголь) и в долгосрочной перспективе будет находиться на уровне 85-87% от общего потребления энергоресурсов. Доля АЭС и возобновляемых источников энергии из-за их недостаточной конкурентоспособности сохранится на уровне 13-15%. Изменения мирового топливного баланса – неизбежность. Это означает, что прирост добычи нефти не покроет растущий спрос мировой экономики, особенно с учетом спроса, который задают такие страны, как Китай, как Индия.

Очевидно, что в связи с глобальными кризисными явлениями мы наблюдаем в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК) и в главном его энергетическом секторе и в мире, и в России пересмотр ранее обозначенных амбиций и принятых программ развития. Резко снижается инвестиционные возможности в краткосрочном периоде, меняется баланс используемых традиционных энергетических ресурсов (газа, нефти, угля). В связи с падением реального сектора экономики уменьшается и спрос на эти ресурсы, и, в целом, на производство электроэнергии. Так, для нашей страны прогноз на 2009 год уменьшения энергопотребления оценивается в 8-10 %. В годовом разрезе 80 - 100 млрд кВт/ч., что соответствует простою 12—15 ГВт установленных мощностей. Большинство экспертов прогнозируют спад и стагнацию экономики на 2 - 3 года и, соответственно, отсутствие роста потребления электроэнергии на этот же период. Объем производства, отвечающий такому спросу, будет не более 980 млрд кВт/ч. в год.

В Российской Федерации распоряжением Правительства от 22 февраля 2008 г. N 215-(р) была принята Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года (Генеральная схема). Чтобы понять установленные ориентиры на этот среднесрочный период надо знать точку отсчета. По данным Росстата на 31 декабря 2008 год (Российский статистический сборник, 2008) производство электроэнергии в целом по России составила 1015 млрд. кВтч. электроэнергии (в 2008 г. - 1037 млрд кВт/ч.) В том числе, произведено на тепловых электростанциях – 676 млрд. кВтч, на гидроэлектростанциях – 179 млрд. кВтч, на атомных электростанциях – 160 млрд. кВтч. Установленная мощность электростанций зоны централизованного электроснабжения на тот же период составила 224 ГВт, из них мощность тепловых электростанций составляет 153,3 ГВт (68% суммарной мощности), гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих электростанций - 46,8 ГВт (21% суммарной мощности) и атомных электростанций - 23,7 ГВт (11%). В топливном балансе электростанций доминирует газ. Удельный вес газа составил 68,1%, доля угля снизилась и составила 25,3%. Уровень электропотребления составил 980 млрд. кВт.ч,

В 2020 г. уровень энергопотребления в России согласно Генеральной схеме прогнозируется в размере 1710 млрд. кВт.ч в базовом варианте (и 2000 млрд. кВт.ч в максимальном). Потребность в установленной мощности электростанций России должна составить 258 ГВт на уровне 2010 года, 302 ГВт в 2015 году и 349 ГВт в 2020 году. При обсуждении проекта Генеральной схемы Российская академия наук совместно с тогда существовавшим РАО "ЕЭС "России" составила стратегическую программу развития и план технического перевооружения отрасли. С прогнозами ученых согласились, и было объявлено о расширении уже утвержденного в правительстве базового сценария развития энергетики. Предполагалось за 5 лет ввести мощностей на 23 тысячи МВт, теперь установлен рубеж 41 тысяча МВт. Вполне пристойные цифры, если учесть, что в советское время максимальный показатель ввода достигнут в 1985 году - 8,9 тысячи МВт. Хотя, если сравнивать с Китаем, где в 2006 году было введено 103 тысячи МВт мощностей, это скромные ориентиры. Правда, мы только в 2007 году вышли на показатели энергетики на уровень благополучного 1990 года, после которого в стране начался экономический коллапс и новые мощности практически не создавались. Самый крупный из немногих введенных за 15 лет объектов энергетики - Бурейская ГЭС. Однако бурные события последнего времени будут вносить существенные коррективы, как в Генеральную схему, так и в реализацию ее положений. Если считать, что выход из кризиса начнется в 2011 г., то к 2020 г. потребуется не более 1250 млрд кВт/ч. в год — это с запасом и без учета мероприятий по энергосбережению. России придётся задуматься и о диверсификации самой энергетической системы (отход от единых крупных станций и комбинирование малых и больших источников), об использовании малых источников с высоким коэффициентом полезного действия. Наиболее вероятный сценарий — создание сети газотурбинных источников, КПД которых не менее 60%. Для сравнения: существующие варианты ТЭЦ — 40%.

В Генеральной схеме основой формирования рациональной структуры генерирующих мощностей являются следующие основные принципы:

- сокращение доли мощности всех тепловых электростанций (конденсационные электростанции, т.е. работающие за счет сжигания топлива), использующих газообразное и жидкое органическое топливо (нефть, природный газ);

- ориентирование практически всего прогнозируемого роста мощности конденсационных электростанций в период 2013 - 2020 годов на развитие конденсационных электростанций, использующих уголь;

- предельно возможное развитие доли не использующих органическое топливо источников электрической энергии - атомных и гидравлических электростанций.

Для экологической безопасности страны такое развитие энергетики представляет несомненную опасность. Современное производство электроэнергии и тепла, преимущественно основанное на использовании огневых (сжигание) и атомных технологиях, обладает целым рядом негативных особенностей. Уже указывалось, что наряду с истощением запасов полезных ископаемых и неравномерно распределенными на планете (и ограниченными) ресурсами невозобновляемая энергетика имеет отрицательные экологические последствия, основными из которых можно отметить:

- загрязнение окружающей среды вредными выбросами;

- тепловое загрязнение атмосферы, которое способствует парниковому эффекту;

- изменением экосистем и облика целых регионов добычи нефти, газа, угля, урана:

- повышенный расход атмосферного кислорода транспортом и энергоустановками;

- опасность возникновения техногенных катастроф, другие нерешенные проблемы, связанные с использованием ядерной энергии;

- развитие конденсационных электростанций, использующих уголь;

Сегодняшние антропогенные изменения климата в огромной степени связанны с экологически грязным сжиганием угля и нефтепродуктов. Энергетика является основой современной народнохозяйственной системы, но она же – и главный загрязнитель, более того – разрушитель окружающей среды

Обратим теперь внимание на следующий принцип в Генеральной Схеме: «предельно возможное развитие доли не использующих органическое топливо источников электрической энергии - атомных и гидравлических электростанций». В настоящий момент в атомной энергетики России работают 10 АЭС с 32 энергоблоком. Текущее состояние и режимы работы АЭС отличается от полной загрузки всех энергоблоков. Так в мае 2009 года в работе находится 21 энергоблок, 1 – в резерве и 9 энергоблоков в плановом ремонте, из них: 1 – в капитальном и 8 – в среднем. На стадии строительства и проектирования находятся 7 энергоблоков в России и 5 за рубежом. В 2008 год выработка электроэнергии на АЭС составила 162,3 млрд. кВт.ч.- максимальный показатель за все время развития атомной энергетики в России. Доля атомной генерации в России составляет 16 процентов.

В настоящее время в Российской Федерации действует комплекс объектов использования атомной энергии:

- 10 АЭС с 32 реакторами, установленная мощность которых на 31 декабря 2007 г. составила 23,7 ГВт (11% суммарной установленной мощности всей энергетики страны), на которых к настоящему времени накоплены и продолжают накапливаться РАО различного вида;

- 32 объекта ядерно-топливного цикла, где работало 15 промышленных реакторов;

- 75 исследовательских реакторов;

- 30 ядерных установок по переработке ядерных материалов;

- 6397 радиационно-опасных объектов;

- 16475 источников ионизирующего излучения

На территории России в 33 регионах в 1170 хранилищах различного типа накоплено почти половина всех радиоактивных отходов в мире: жидких радиоактивных отходов (ЖРО) - около 480 млн. м³, твердых радиоактивных отходов (ТРО) - более 75 млн. тонн. Ежегодно добавляется около 10 млн. м³ ЖРО и около 1 млн. тонн ТРО. Общий объем накопленных в России РАО составляет около 2 млрд. Кюри суммарной активности, 99% из которых - на предприятиях ОАО «Атомэнергопрома» и ядерно-оружейного комплекса. На базе оборонных объектов был создан ядерный топливный цикл, и в результате Российская Федерация является одной из немногих стран в мире, обладающих всеми элементами ядерного топливного цикла, включающего добычу и обогащение урановых руд, изготовление ядерного топлива, изготовление изотопной продукции, переработку отработавшего ядерного топлива и обращение с РАО. Подавляющая часть накопленных в России РАО и обширные территории, загрязненные радиоактивными веществами, образовалось при становлении атомной промышленности, причем основное количество РАО накоплено в процессе создания ядерного оружия. Специалисты института ИБРАЭ сделали интегральную оценку накопленных РАО, подсчитывая совместно жидкие и твердые отходы в тоннах. По их оценкам в России накоплено 540 млн. тонн РАО, причем на оборонном предприятии ПО «Маяк» в Челябинской области депонировано 360 млн. тонн жидких радиоактивных отходов, не изолированные от окружающей среды. Ежегодно дополнительно образуется на всех ядерных объектах около 10 млн. тонн РАО [2]. Обеспечение ядерной и радиационной безопасности всех перечисленных объектов требует не только системы технологического мониторинга и контроля, но и больших финансовых затрат. Добавим к этому серьезную проблему реабилитации загрязненных радионуклидами огромных территорий России.

Масштабы развития атомной энергетики и задачи по вводу новых мощностей в РФ до 2020 года определены, исходя из Генеральной схемы и Программы развития атомной отрасли Российской Федерации, утвержденной Президентом Российской Федерации 8 июня 2006 года. Была поставлена задача: сохранить существующую долю атомной энергетики в производстве электроэнергии, а в дальнейшем подготовить программу ее увеличения до 25% в энергобалансе страны к 2030 году. В этих целях необходимо построить 26 новых энергоблоков. На атомных станциях предусмотрено использование новых типовых серийных энергоблоков с реакторной установкой типа ВВЭР-1000 электрической мощностью 1150 МВт. Кроме этих блоков в период до 2020 года предусматривается возможность сооружения энергоблоков единичной мощностью 300 МВт, а также плавучих атомных электростанций мощностью 70 МВт. В период до 2015 года предусмотрено увеличение мощности на действующем оборудовании атомных электростанций за счет мероприятий по модернизации, обеспечивающих прирост мощности действующих атомных блоков на 1,5 млн. кВт. Предусматривается нарастание темпов ввода блоков от одного блока в год с 2009 г. до 3-х блоков в год с 2015 г. Дополнительно планируется ввод блоков малой мощности с 2017 г. В базовом варианте планируется ввести в эксплуатацию 32,3 ГВт установленной мощности АЭС. На атомных электростанциях предусмотрено использование новых типовых серийных энергоблоков с реакторной установкой типа ВВЭР-I000 электрической мощностью 1150 МВт. Кроме этих блоков в период до 2020 года предусматривается возможность сооружения энергоблоков единичной мощностью 300 МВт, а также плавучих атомных электростанций мощностью 70 МВт. В период до 2015 года предусмотрено увеличение мощности на действующем оборудовании атомных электростанций за счет мероприятий по модернизации, обеспечивающих прирост мощности действующих атомных блоков на 1,5 млн. кВт.

Объем финансирования программы до 2015 года составляет почти 1,5 трлн. рублей, из которых 660,4 млрд. рублей - средства федерального бюджета, остальные - собственные и привлеченные средства концерна «Атомэнергоатом». В 2008 году из федерального бюджета выделено - 51 млрд. рублей. В 2009 году, с учетом корректировок в бюджете, запланировано финансирование в объеме 73,3 млрд. рублей. Кроме того, в апреле 2008 года принято решении о том, что государство готово выделить корпорации Росатом на дополнительную капитализацию компании 50 млрд. рублей для финансирования проектов строительства АЭС. «Атомэнергопром» планирует израсходовать на закупку оборудования для семи строящихся АЭС страны из бюджетных средств в 2008 году: 28 млрд рублей – на закупки оборудования длительного цикла, и 50 млрд. – на обычное оборудование. Первым объектом, сдаваемым в рамках программы, станет 2-й блок Волгодонской АЭС (физический пуск намечен на конец 2009 года). 4-й энергоблок Калининской АЭС призван стать вторым объектом, реализуемым по ФЦП «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России» (пуск запланирован в 2011 году). Далее есть, так называемая, «Дорожная карта строительства новых блоков АЭС», согласно которой надо будет вводить в строй по два энергоблока ежегодно. Реальность таких темпов и масштабов вызывает немало вопросов, в том числе и по машиностроительным возможностям страны. Как отметил бывший министр атомной энергии Б.Нигматулин: «Завышенные планы строительства — это не безобидные вещи, они неизбежно трансформируются в увеличение тарифов на электроэнергию. Применительно к атомной энергетике — инвестиционные надбавки к тарифу выросли с 34,2 млрд руб. до 51,7 млрд руб., т. е. в полтора раза. Это дополнительно к многомиллиардным средствам из федерального бюджета, предусмотренным на инвестпрограмму Росатома. Таким образом, с 1 января 2009 года тариф отпуска электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, повысился на 23 % при общей инфляции 13 %. Причем преференции получили только две государственные компании — Росатом и РосГидро, для тепловой генерации этого нет. Это тем более повышает ответственность руководителей за эффективное использование средств». [3]

Вместе с тем, остаются нерешенными такие важнейшие проблемы атомной индустрии, как безопасность атомных реакторов; накопление радиоактивных отходов (РАО) и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), их безопасное хранение и захоронение (включая РАО, образующиеся при выводе из эксплуатации реакторов, отслуживших проектный срок, и от переработки ОЯТ на радиохимических предприятиях); безопасность выбросов радиоактивных и химических веществ от предприятий ядерно-топливного цикла. В этот перечень необходимо добавить задачи охраны ядерных объектов и сохранность опасных материалов, а также отработавшие свой ресурс реакторы первого поколения, которые необходимо выводить из строя.

Перечисляя масштабные проблемы атомного энергетического комплекса, сопряженного в России с ядерно-оружейным комплексом, необходимо отметить сложность и затратность решения этих задач. Освобождение от этого «наследства» будет перераспределять финансовые средства от развития самой атомной энергетики. Требуется существенная модернизация действующих хранилищ, переход к окончательной изоляции РАО как наиболее безопасному способу конечного обращения с ними, на порядки снижающему риски для населения и окружающей среды, и создание для этого соответствующих объектов. К настоящему времени накоплено около 20 000 тонн отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) от всех атомных электростанций страны. Отсутствует даже концепция обращения с ОЯТ. Переход к окончательной изоляции РАО требует законодательного закрепления. В отличие от большинства стран, использующих атомную энергетику, в России до сих пор не принят пакет чрезвычайно важных федеральных законов: "Об обращении с радиоактивными отходами"; «Об обращении с отработавшим ядерным топливом»; «О выводе из эксплуатации ядерных установок, радиационных источников, пунктов хранения ядерных материалов и радиоактивных веществ»; "О гражданской ответственности за ядерный ущерб и ее финансовом обеспечении". Есть надежда, что первый из этих законов о РАО будет, наконец, принята Государственной Думой в 2009 году.

Из перечисленных проблемных вопросов специалисты-атомщики практически не допускают дискуссий на тему безопасности атомных реакторов. Обобщенная их точка зрения следующая: «После аварии на Чернобыльской АЭС в атомной энергетике за прошедшие 23 года очень многое было сделано для того, чтобы она стала безопасной. Были осуществлены масштабные мероприятия, которые исключили возможность подобной катастрофы на АЭС. На каждом из реакторов чернобыльского типа введены три независимые схемы обеспечения безопасности. В результате взаимодействие человека и реактора, как было на Чернобыльской АЭС, исключено. Атомная энергетика стала самой безопасной из всех источников энергетики в мире, а усовершенствованные российские реакторы ВВЭР-1000 (В-428) четвертого поколения наиболее безопасными среди действующих в КНР реакторов. Да, на 100% быть уверенным в ее безопасности нельзя, так же, как и при управлении автомобилем, нельзя гарантировать отсутствие аварий, но мы будем и дальше повышать требования к ее безопасности, насколько это возможно, т.к. обеспечить устойчивое безопасное снабжение мира электроэнергией без масштабного развития атомной энергетики, по крайней мере, в ближайшие 30-40 лет невозможно».

Масштабное развитие атомной энергетики в России, согласно утвержденным планам, должно базироваться в основном на водо-водяных энергетических реакторах (ВВЭР) четвертого поколения. Все типы этих реакторов, по сути, представляют огромные тепловые аккумуляторы, с огромной радиоактивностью внутри. Давление внутри корпуса реактора составляет 160-165 атмосфер (порядка 5,9 МПа), температура внутри циркониевых оболочек тепловыделящих сборок, где находится ядерное горючее, составляет 2225 ^оС. Понятно, что это экстремальные параметры, которые должны быть под очень надежным контролем. Как будут «чувствовать» себя различные механизмы, устройства аварийной защиты и т.п. при длительной работе и при таких экстремальных нагрузках (сейчас прогнозируют время эксплуатации реактора в 60 лет) посчитать теоретически возможно, однако это не дает абсолютных гарантий по безопасности. Крупнейшая техногенная авария в мае 2009 года в Москве произошла на газопроводе с давлением 12 атмосфер. Регулирующие стержни аварийной защиты реактора могут покинуть активную зону реактора в результате ошибочных или направленных (терроризм, суицид) действий персонала, а также и в случаях направленного или случайного разрушения механизмов, удерживающих стержни внутри реактора. Невозможно предусмотреть и предупредить все случаи, в результате которых регулирующие стержни могут покинуть активную зону, и возникнет неконтролируемая цепная реакция. Кроме того, по режиму работы в реактор загружается 60-80 т свежего топлива, что больше, чем требуется для его номинальной мощности, т.е. возникает, так называемая, сверхкритичность. Именно поэтому крупнейший физик, академик Л.Н.Феоктистов опасался реактивностных аварий этих типов реакторов, а самые авторитетные физики мира, А.Д.Сахаров и Эдвард Теллер, настаивали на сооружении АЭС под землей. Еще одно уязвимое звено АЭС – необходимость постоянного источника внешней энергии на 30-40 МВт для работы большинства устройств АЭС, в том числе и систем аварийной защиты. Если при прекращении подачи этой электроэнергии не будут запущены существующие резервные дизель-генераторы на самой атомной станции в течение короткого времени (20-60 минут), то неминуемо произойдет тяжелая авария. Такая критическая ситуация на АЭС АЭС Форсмарк в Швеции привела к аварийной остановке реактора. Из 4-х дизель-генераторов автоматически включились только 2. Бывший директор АЭС Ларс-Олов Хеглунд заявил: «Чистое везение, что активная зона не расплавилась. Из-за того, что в сети не было электроэнергии, все могло закончиться катастрофой».

Есть ли другие пути развития атомной энергетики без перечисленных выше рисков? В США выделены 200 млрд долларов на исследования по развитию ториевой энергетики, аналогичные работы ведет Индия. Есть запатентованное изобретение физика Л.Н.Максимова по аморфизированному ядерному топливу, исключающему целый комплекс рисков в цикле работы реактора. Есть теоретические разработки по разработке глубоко подкритичных активных зон и т.д. Россия богата научными талантами, но необходимо их реально поддерживать и помогать.

Какие действия и инновации можно использовать, чтобы развитие российской энергетики в среднесрочном плане было более эффективно, и минимизировать уже перечисленные риски? Основой посткризисного восстановления и последующего развития должно стать ослабление зависимости экономического роста от внешних факторов, максимально эффективное привлечение внутренних ресурсов. Согласно прогнозным оценкам Министерства экономического развития (МЭР) повышение энергоэффективности экономики должно стать основным энергетическим ресурсом экономического роста России до 2020 года, важнейшим инновационным процессом. Для России проблемы окружающей среды и энергосбережения взаимосвязаны, что объясняется техническими характеристиками и степенью изношенности основных производственных фондов отечественного ТЭКа. Если бы рост продолжался при сохранении энергоемкости ВВП на уровне 2007 года, то к 2020 году России потребовалось бы на 1018 млн. т у.т. (условного топлива) больше энергии, чем заложено в прогнозе МЭР. Проведенная ЦЭНЭФ оценка технического потенциала повышения энергоэффективности в России показала, что он составляет 45% уровня потребления энергии в 2005 году, или 403 млн. т у.т. Эти потери производимой энергии сравнимы с объемом всей экспортируемой из России нефти или выработкой 100 крупных ТЭЦ. Треть этих потерь - 110 миллионов т у.т. - приходится на жилищно-коммунальный сектор. Ни одна отрасль ТЭКа, даже такая мощная, как нефтегазовая промышленность, не может обеспечить масштабного энергетического ресурса для поддержания экономического роста. Вопрос в том, может ли обеспечить такую экономию новое направление по повышению эффективности использования энергии без серьезной государственной поддержки?

То, что этот вопрос государственного масштаба и поддержки, говорит следующее.В 2000–2007 годах даже снижение энергоемкости ВВП России в среднем на 4% в год не позволило существенно сократить дистанцию по уровню энергоемкости с передовыми странами. Энергоемкость ВВП России в 2006 году в три раза превышала энергоемкость ВВП европейских стран, входящих в Организацию экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), Японии или Индии и более чем в два раза – энергоемкость ВВП мира в целом, США или Китая. Разрыв с Канадой составил 1,7 раза, или как раз те самые 40%, на которые нацелен Указ президента № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» и Концепция долгосрочного развития до 2020 года.

Снижать энергоемкость в масштабах страны возможно только при проведении специальной структурной политики, требующей ограничения развития энергоемких отраслей, которые сегодня являются становым хребтом экономики России. Частично эту функцию начал выполнять развивающийся в экономике кризис за счет более динамичного падения выпуска в наиболее энергоемких отраслях. Во многих из них – металлургии, химии, цементной, целлюлозно-бумажной промышленности – в 2009 году энергоемкость продукции вырастет. По оценкам экспертов из-за резкого падения производства в этих отраслях энергоемкость ВВП в целом в 2009 году может упасть на 4,8%, а в 2010–2011 годах – на 3,8–3,9% в год. Но по мере выхода из кризиса в 2012–2020 годах и постепенного возвращения выпуска энергоемкой продукции к докризисным уровням снижение энергоемкости ВВП может замедлиться до, примерно, 1% в год. Чтобы достичь ориентир в 40% к 2020 году (снижение энергоемкости в среднем на 4% в год) необходимо использовать комбинацию рыночных сил и активную государственную политику повышения эффективности использования энергии, которой сегодня в России нет [4].

Повышение энергоэффективности – это одно из самых эффективных лекарств против кризиса в экономике, где сырье дешевеет, а цены на энергию продолжают расти. В условиях кризиса все большее число компаний (более 52%) заявляют о планах снижения издержек, не связанных с расходами на заработную плату. Реализация проектов по повышению энергоэффективности дает возможность существенной экономии на энергетических издержках, доля которых за последние три месяца резко выросла. Поэтому когда правительство выделяет средства на поддержку промышленных предприятий, их выделение должно, помимо прочего, быть обусловлено требованием реализации комплекса мер по повышению уровня эффективности использования энергии.

В бюджетной сфере необходимо ввести систему целевых показателей повышения эффективности энергопотребления для всех субъектов бюджетного планирования. Государство, являясь собственником подавляющей части объектов бюджетной сферы, может здесь давать прямые задания по повышению энергоэффективности и самостоятельно планировать процесс их реализации. Также государство должно объявить императивное требование, чтобы все программы комплексного развития систем коммунальной инфраструктуры муниципального образования и соответствующие инвестиционные программы, составляемые муниципальными образованиями, содержали раздел «План энергосбережения и повышения энергетической эффективности муниципального образования», в котором должны быть определены целевые показатели энергоэффективности. Без таких разделов программы и тарифы просто не должны утверждаться. В электроэнергетике в связи со спадом спроса необходимо сдвинуть сроки ввода мощностей, но при этом активизировать деятельность по модернизации и замене имеющегося оборудования.

Масштабы внимания и ресурсы, выделяемые правительством на повышение энергоэффективности, должны быть резко увеличены для повышения конкурентоспособности российской промышленности, для снижения нагрузки на семейные бюджеты, для экономии бюджетных средств и для достижения цели снижения энергоемкости ВВП на 40% к 2020 году. Они должны существенно превышать масштабы внимания, уделяемого нефтяной, газовой отраслям или электроэнергетике, включая атомную электроэнергетику. Успешная реализация потенциала повышения энергоэффективности позволит сэкономить первичные энергетические ресурсы в объемах нескольких сотен млн. т. Очевидно, что часть сэкономленных ресурсов можно было бы дополнительно направить на экспорт без увеличения их добычи. В первую очередь это касается природного газа. Кроме того, это позволило бы России повысить конкурентоспособность некоторых видов своей продукции на мировых рынках. О необходимости повышения энергоэффективности говорят все больше. Пора все же от риторики переходить к действиям.

В качестве инновационной составляющей снижения экологических и климатических, рисков в области энергетики можно выделить развитие возобновляемой энергетики. Использование ресурсов возобновляемой энергетики исключительно важно для России, где, благодаря прямому и косвенному лоббированию со стороны традиционной энергетики, распространено неоправданно скептическое отношение к развитию возобновляемых источников энергии. В общественном мнении они часто представляются как очень отдаленное будущее. Но это далеко не так и технически Россия, как и другие страны, давно готова к масштабному замещению в ближайшие 5 – 10 лет традиционных источников энергии.

Энергоресурсы (источники энергии), которыми располагает человечество, делятся на два основных вида: возобновляемые и невозобновляемые (истощаемые). Невозобновляемые энергоресурсы - это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства электрической, тепловой или механической энергии (уголь, нефть, газ, сланцы, уран, и др.). Энергия в этих источниках находится в связанном виде и высвобождается в результате целенаправленной деятельности человека. Уголь, нефть и газ могут использоваться как составляющие топливно-энергетического баланса (ТЭБ), так и в качестве местных видов топлива, которые в ТЭБ России не учитываются.

Понятие возобновляемых источников энергии (ВИЭ) определены в федеральном законе «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с осуществлением мер по реформированию Единой энергетической системы России» от 18 октября 2007 г. «Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих процессов в природе, а также жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества. ВИЭ – это энергия солнца, энергия ветра, энергия вод…, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов, геотермальная энергия…, низко потенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных теплоносителей, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления…, биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках».

Согласно классическим представлениям о возобновляемой энергетике первичных возобновляемых источников (ВИ) энергии всего три: энергия Солнца, энергия Земли и энергия орбитального движения нашей планеты в солнечной системе (энергия гравитации, вызывающая приливы). Всего Земля располагает 1,2 х10¹⁷Вт энергии ВИ.

Приведем качественные оценки возобновляемых энергетических ресурсов (солнце, ветер, биомасса, бесплотинные ГЭС, низкопотенциальное тепло):

Преимущества:

- неистощаемость;

- отсутствие дополнительной эмиссии углекислого газа и вредных выбросов;

- сохранение теплового баланса планеты;

- доступность использования (солнце, ветер);

- возможность использования территорий для хозяйственных и энергетических целей (ветростанции, тепловые насосы, бесплотинные ГЭС);

- возможность использования территорий, не пригодных для хозяйственных целей (солнечные, ветровые установки и станции);

- незначительная потребность в воде (солнечные, ветровые электростанции).

Недостатки:

- низкая плотность энергии;

- необходимость использования концентраторов для увеличения плотности солнечной энергии;

- непостоянный, вероятностный характер поступления энергии (солнце, ветер, в меньшей степени ГЭС);

- необходимость аккумулирования и резервирования (солнечная, ветровая).

- неразвитость промышленности и отсутствие инфраструктуры (для России);

- затопление плодородных земель (большие ГЭС);

- локальное изменение климата (большие ГЭС);

- сложность работы и подключения к большим сетям из-за нестабильной мощности.

За два последних десятилетия ученые и инженеры в разных странах решили многие технические задачи из этого перечня. Особенно крупные достижения в практическом использовании ВЭ произошли в солнечной (фотоэлектрической), ветровой, геотермальной энергетике, биотопливе, использовании биогаза.

Один пример. Сегодня главный альтернативный источник энергии - солнечные батареи, точнее, фотоэлектрические установки (ФЭУ). У немецкого «солнечного плана» к 2020 г. удвоить сегодняшние показатели и довести мощность ФЭУ до 30 ГВт - это полное энергопотребление 10 млн. семей! Сейчас себестоимость фотокиловатта в 2-3 раза выше стоимости традиционной энергетики, но еще совсем недавно это соотношение было в 10 раз больше. Солнечная энергетика (СЭ) была долгое время совершенно нерентабельна и развивалась только в зонах большой солнечной инсталляции. В настоящее время быстрое развитие СЭ происходит не только в Израиле, Испании, Мексике и т.д., но и в Центральной и Северной Европе. И даже славящаяся поисками своего особого пути Калифорния выделила в итоге огромные средства на программу «миллион солнечных крыш», в соответствии с которой развитие СЭ становится одним из основных приоритетов модернизации энергетики этого штата, совсем недавно бывшей в кризисе. В 90-х годах прошлого века во многих развитых странах начали осуществляться крупномасштабные программы финансовой поддержки, цель которых состояла в совершенствовании альтернативных энерготехнологий и доведения их до рыночной зрелости. В большинстве стран Европейского союза приняты законы о ВИЭ. Благодаря этим законам определены льготы и дотации тем, кто производит и применяет ВИЭ. Плюс справедливый учет интересов общества (экология, снижение выбросов парниковых газов, безопасность при терактах) существенно изменит параметры экономических уравнений в пользу ФЭУ. Это, без преувеличения, поможет в будущем выжить человечеству.

В производстве электроэнергии в мире за последний 30-летний период произошло следующее изменение доли энергоресурсов: доля угля практически не изменилась – около 40%, нефти- с 21% снизилась до 6,7%, природного газа – 12,2% увеличилась до 19,2%, ГЭС с 23% уменьшилась до 16,1%, атомной энергии с 2,1% увеличилась до 15,7%, возобновляемой энергетики увеличилась с 0,68% до 2,2%. Причем, темпы увеличения ВИЭ в производстве первичной и электрической энергии существенно выросли за последние 5 лет. В планах Евросоюза - достичь доли ВИЭ в 20% в производстве первичной энергии к 2020 г. Европейский совет по возобновляемой энергетике разработал прогноз развития ВИЭ (с учетом крупных ГЭС) - довести ее долюдо 47,7% в 2040 году.

В 2005 году к странам, в которых доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии, включая ГЭС, превышает десять процентов относятся: Исландия (100%), Норвегия (95,5%), Новая Зеландия (65,4%), Австрия (63,4%), Канада (60,3%), Швейцария (55,8%), Швеция (50,9%), Финляндия (32,8%), Дания (24,8%), Турция (24,6%), Италия (15,2%), Португалия (17,9%), Мексика (16,0%), Словацкая Республика (15,4%), Испания (17,0%), Германия (10,1 %), Греция (10,0%). Для сведения: США - 8,4%, Великобритания - 3,8%.

Темпы роста мощности в год различных видов ВЭ колеблются: 2-3% - для биомассы, 10-16% - солнечные нагревательные установки, 35-50% - фотоэлектрические установки, свыше 50% - ветроэнергетика (в тринадцати странах в 2006 г. установленная мощность ветроустановок превысила 1000 МВт).

Показателем использования ВИЭ является доля в производстве электрической энергии без учета гидростанций. В 2005 г. она составила: Дания (24,2% - в основном, ветровая энергия и биомасса), Исландия (17,2%- в основном, геотермальная энергия), Финляндия (12,3%), Новая Зеландия (8,7%), Испания (7,9% - в основном, ветровая энергия), Германия (5,8%), Португалия (5,5%), Швеция (5,3%), Нидерланды (5,2%), Австрия (4,6%), Великобритания (2,3%), США (2,1 %). [5].

Если переход на ВИЭ в перспективе неизбежен, то возникает вопрос: «А способно ли ВИЭ удовлетворить потребность человечества?». Ученые Сибирского отделения РАН [6] определили экономический потенциал ВИЭ в мире в объёме 19,5 млрд. тонн условного топлива (т у.т.) в год.

Годовое потребление первичной энергии в мире в 2004 году составило 16 млрд. т у.т. Как видим экономический потенциал ВИЭ превышает годовое потребление первичной энергии. При этом следует помнить, что нефть, уголь, газ сжигаются безвозвратно и отравляют жизнь на планете, а возобновляемыми, экологически чистыми, источниками энергии в объеме 19,5 млрд. т у.т. человечество располагает ежегодно, и эта величина будет неуклонно возрастать с увеличением стоимости ископаемого органического топлива и совершенствованием технологий возобновляемой энергии.

В России пока ВИЭ не входит даже в государственные статистические отчеты по производству электроэнергии (доля возобновляемых источников энергии меньше 1%), хотя работы по использованию солнечной и ветровой энергии начались в СССР в 30-е годы прошлого века. Достигнутый к 1989 г. уровень развития ВИЭ оценивался как эквивалентный использованию более 1,2 млн. т у.т. Планы по существенному развитию ВИЭ в 90-е годы не были осуществлены в связи с распадом государства и только в новом веке наметились позитивные шаги. Можно отметить пущенные в эксплуатацию и успешно работающие 2 геотермальные электростанции на Камчатке общей мощностью 54 МВт [7], 7 ветроэнергетических станций в различных регионах страны общей мощностью 12,3 МВт, динамичное развитие малой гидроэнергетики, ряд эксплуатирующихся биогазовых установок и комплексов.

Несомненно, стоит отметить определенный прорыв в создании базы для солнечной энергетики. Осенью 2008 г. был введен в эксплуатацию первый пусковой комплекс завода полупроводникового кремния мощностью 200 тонн в год на ФГУП «Горно-химический комбинат» (г. Железногорск, Красноярского края). Высокотехнологичный производственный комплекс создается на базе предприятий компании НИТОЛ — ООО «Усолье-Сибирский силикон» и ООО «Усольехимпром», расположенных в г. Усолье-Сибирское Иркутской области. В декабре 2008 года в тестовом режиме запущена первая очередь производства поликремния мощностью 300 тонн в год. Старт основного производства мощностью 3500 тонн в год намечен на конец 2009 года. Новые производства создадут сырьевую базу для дальнейшего развития российской микроэлектроники, а также станет существенным шагом на пути формирования новой отрасли российской промышленности – солнечной энергетики.

«Россия должна иметь диверсифицированную энергетику - электроэнергетику, основанную на газовой генерации, биоэнергетику, альтернативную энергетику» - такие заявления делали наши официальные представители в 2007 году перед саммитом «большой восьмерки», одним из вопросов которого была энергобезопасность. В январе 2009 года правительство России утвердило «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года», разработанные Минэнерго России. Ответственным за координацию деятельности федеральных органов исполнительной власти по реализации этих направлений определено Минэнерго России.

В топливно-энергетическом балансе регионов необходимо использовать потенциал местных, нетрадиционных и возобновляемых видов топливно-энергетических ресурсов. Для России такими ресурсами в первую очередь являются солнечная и ветровая энергия, энергия малых рек и морских приливов, торф, геотермальные воды.

Важнейшими необходимыми условиями интенсивного развития российской солнечной и ветроэнергетики являются подготовка нормативно-правовой базы развития возобновляемой энергетики в целом и каждого направления в частности, а также запуск собственного производства энергоагрегатов. Кроме того, необходимо принять уже подготовленный федеральный закон «О возобновляемой энергетике», преодолеть несколько серьезных барьеров: экономических, технических, информационных, психологических, организационно-управленческих.

Экспертные оценки показывают, что добавка к тарифу на электроэнергию 8 копеек за кВтч позволяет вводить в Российской Федерации по 2 ГВт мощностей ВИЭ в год и к 2020 году получить установленные мощности в 20 ГВт, что позволит увеличить долю ВИЭ до 5,7% в общем балансе. Однако предварительные официальные прогнозы отводят возобновляемой энергетике не более двух процентов в выработке электроэнергии даже в 2020 году. Такой подход не соответствует возможностям и потребностям России.

Литература:

Меньшиков В.Ф. Энергетическая безопасность и экологическая устойчивость России. Труды IX Международной конференции /Проблемы управления и моделирования в сложных системах / Под ред.: акад. Е.А.Федосова, акад. Н.А.Кузнецова, проф. В.А.Виттиха. – Самара: Самарский научный центр РАН, 2007. с. 89-98
Меньшиков В.Ф. О безопасном обращении с РАО и ОЯТ. Соответствие политики и практики в России. Атомная стратегия. № 37, Санкт-Петербург: ЗАО «ОВИЗО», 2008, с.12-14.
Нигматулин Булат. Интервью. om.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=1759
Башмаков И. Рост в условиях кризиса. /energy/2009-03-17/9_rost.php
Безруких П.П. Возобновляемая энергетика: сегодня – реальность, завтра – необходимость. - М.: Лесная страна, 2007. 120 с.
Беляев Л.С., Марченко О.В., Филиппов С.П., Соломин С.В., Степанова Т.Б., Котерин А.Л. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Новосибирск, 2000. – 368 с.
Меньшиков В.Ф. «Геотермальная энергетика – прорыв в экологическое будущее» // Материалы III Межд. научно-практ. конф. /Под ред. В.И.Сусляева. – Томск: изд-во Том. ун-та, 2004.– С.124-130.

Blog

Энергетика России и экологические риски

Содержание