Основные тенденции развития атомной энергетики в интересах Арктической зоны Российской Федерации

В Арктике находится приблизительно 30 % мировых запасов газа и 13 % запасов нефти. Неразведанными остаются примерно 90 % шельфа и около 50 % суши. Начальные извлекаемые суммарные ресурсы Арктической зоны составляют 258 млрд. тонн условного топлива. В Арктической зоне работают две самые северные в мире атомные электростанции: Билибинская и Кольская АЭС. До 2030 г. в Арктической зоне РФ планируется ввести 2091 МВт установленной мощности, в т. ч. АЭС — 600 МВт.

В настоящее время энергетическая система Арктики характеризуется наличием множества обособленных энергоузлов, разрозненностью потребителей энергоресурсов и «Северным завозом» органического топлива, ставшим одной из основных проблем населения и администраций Арктических регионов. При доле населения арктических регионов менее 2 % от общей численности населения России, доля их суммарного потребления электроэнергии составляет 3,6 %. В то же время энергоемкость ВВП Арктических территорий, рассчитанная как отношение потребленной электроэнергии к объему валового регионального продукта, ниже среднероссийского уровня: 0,028 против 0,032 кВт∙ч/руб.

Немаловажной проблемой является изношенность энергетической инфраструктуры. Степень износа основных средств генерирующего энергетического комплекса Арктики превышает 60 %. При заявленных темпах роста потребления электроэнергии почти в 2 раза до 2020 г. по отношению к 2007 г. , учитывая то, что в среднем эксплуатационный цикл электростанции составляет 20–30 лет, до 2020 г. генерирующие мощности Арктического региона должны были полностью обновлены.

Россия является одним из мировых лидеров в области ядерной энергетики и обладает современными ядерными технологиями, в том числе такими технологиями, как реакторы на быстрых нейтронах. Кроме нашей страны, реакторные установки малой мощности разрабатывают в Аргентине, Китае, США, Франции, Японии. По мнению специалистов, из реакторных установок малой мощности в настоящее время выделился особый класс малых модульных реакторов. Не меньшее значение имеет так называемая транспортабельная атомная энергетика. Именно такие реакторы могут стать основой энергетики локальных труднодоступных территорий Арктического региона. Одним из важнейших по значению видов морской хозяйственной деятельности в Арктическом регионе является перевозка грузов транспортными судами, эксплуатацию которых обеспечивают ледоколы. Российские специалисты в области ледоколостроения и атомной энергетики стали проектировать и строить линейные ледоколы с атомными энергетическими установками, поскольку ледоколы должны длительное время находиться вдали от топливных баз. Это требует строительства как обычных транспортных судов, так и судов повышенного ледового класса, а также расширение состава ледоколов. Что касается ледоколов, то в их технологическом виде обозначились две важные тенденции. Первая — расширение функциональных возможностей ледоколов за счёт установки дополнительного оборудования, вторая — строительство крупнотоннажных ледоколов. Созданием коммерческих атомных судов занимались в своё время учёные Германии, США и Японии, но лишь в Советском Союзе был создан и успешно внедрён ледокольный атомный флот, предназначенный для удовлетворения морских целей перевозки в Арктике на основе применения передовых ядерных технологий, и который до сих пор остаётся единственным в мире. Атомный ледокольный флот России состоит из двух больших судов — «Ямал» и «50 лет Победы», а также с ледоколов для мелководья «Вайгач» и «Таймыр». В резерве состоит ледокол «Советский Союз». Из трёх спроектированных универсальных ледоколов нового типа один их них («Арктика» проекта 22220) был спущен на воду в июне 2016 года. От предыдущего поколения ледоколов новый атомоход отличается специальной балластной системой, которая позволит ему менять осадку. Это позволит судну работать не только на трассах Северного морского пути, но и на сибирских реках. Ледокол сможет обеспечить проход кораблей с полезной нагрузкой до 100 000 тонн. В проекте на верфи «Балтийского завода» находятся ещё два атомных ледокола лидерского класса, отличающиеся более мощными энергетическими установками, которые смогут беспрепятственно работать в течение года. Необходимо отметить, что на основе Российского опыта применения атомной энергии в Арктике, можно констатировать, что освоение Арктической зоны не представляется возможным без атомных ледоколов и малых атомных электростанций, но в то же время следует учитывать и экологические последствия такого метода энергообеспечения. К сожалению, большинство компаний проявляют крайнюю безответственность в отношении охраны окружающей среды, которая приводит к колоссальному экологическому ущербу, нанесённому вследствие безалаберной эксплуатации всего атомно-промышленного комплекса в Арктическом регионе. Поэтому энергообеспечение Арктических технологий должно соответствовать высокому уровню экологической и промышленной безопасности.

Можно привести следующие факторы, которые оказывают влияние на выбор пути развития энергетики в Арктике:

1) экстремальные природно-климатические условия, включая низкие температуры воздуха, сильные ветры и наличие ледяного покрова на акватории Арктических морей;

2) низкая плотность населения;

3) очаговый характер промышленно-хозяйственного освоения территорий и большие территориальные разрывы между потребителями энергии;

4) удаленность от основных промышленных центров страны и высокая зависимость производителей энергии от поставок топлива из сырьевых регионов России.

Одной из основных задач энергетической стратегии является развитие малой энергетики в зоне децентрализованного энергоснабжения за счет повышения эффективности использования местных энергоресурсов.

Стратегия развития малой энергетики должна разрабатываться на основе многофакторного анализа, учитывать социально-экономические и природно-климатические условия рассматриваемых регионов при определении текущей и перспективной потребности региона в энергоустановках.

Для разведки и освоения месторождений углеводородного сырья, которые обнаружены в Арктическом регионе, необходимо иметь наиболее подходящие к местным условиям надежные источники энергии, которыми, согласно исследованиям, являются атомные установки небольшой мощности (до 300 МВт). Благодаря высокой энергоемкости ядерного топлива и его экологической чистоте, применение атомной энергетики в отдаленных и труднодоступных регионах Арктики представляется очень выгодным и высокоэффективным мероприятием.

Существующие виды энергоустановок малой мощности, которые могут

рассматриваться для решения энергетических проблем и удовлетворения потребностям развития промышленности Арктического региона, можно условно  поделить на три группы: малые станции на органическим топливе (конденсационные электростанции (КЭС), теплоэлектростанции (ТЭЦ), дизельные электростанции), атомные станции малой мощности (АСММ), возобновляемые источники энергии (ветряные электростанции, солнечные электростанции, малые гидроэлектростанции и гибридные энергетические комплексы).

АСММ по критериям надежности, независимости составляющей и влиянию на экологию являются наиболее привлекательными энергетическими альтернативами. Существующие характеризуются высокой степенью адаптивности их технико-экономических и эксплуатационных характеристик для решения проблем развития малой энергетики, из которых стоить выделить возможность подземного и надводного размещения, а также широкий спектр мощностей существующих проектов АСММ: от нескольких единиц до сотен МВт. Не меньшее значение имеет так называемая транспортабельная атомная

энергетика. Именно такие реакторы могут стать основой энергетики локальных труднодоступных территорий Арктического региона. Одним из важнейших по значению видов морской хозяйственной деятельности в Арктическом регионе является перевозка грузов транспортными судами, эксплуатацию которых обеспечивают ледоколы. В обеспечении энергией Арктики немаловажную роль будет играть плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС). Плавучая станция может использоваться для получения электрической и тепловой энергии, а также для опреснения морской воды. Арктика обладает большим потенциалом для использования возобновляемых источников энергии. При этом эксперты считают, что наиболее перспективным альтернативным источником энергии в Арктике является ветер. Однако ветроустановки в Арктике требуют специального низкотемпературного изготовления, это требование к материалам делает арктические ветроагрегаты существенно дороже обычных. Более дешевым и простым в обслуживании и эксплуатации возобновляемым источником являются солнечные установки, однако для полноценной работы таких станций не хватает солнечной энергии. Учитывая все эти факторы, можно констатировать, что «наиболее перспективными возобновляемыми источниками энергии Арктике являются энергетические комплексы с разным набором технологий: ветер, солнце и дизель-генерация».

Для освоения большого количества трудноизвлекаемых ресурсов потребуются не только соответствующее энергоснабжение, но и населенные

пункты со своей инфраструктурой.  Предложена модель Арктического города «Ньют». «Ньют» по-чукотски означает «земля». Новый город как новая земля, которую нужно исследовать и развивать. Город представляет собой единую сеть зданий разного назначения, соединенных между собой переходами. Было отдано предпочтение именно такой концепции вместо микроклимата и города под куполом по нескольким причинам. Во-первых, для постройки такого города требуется меньше экономических и финансовых ресурсов как на начальном этапе, так и в долгосрочной перспективе. Для постройки купола необходимы огромные финансовые затраты, а также его последующее обслуживание требует привлечения дополнительных ресурсов (для поддержания металлоконструкций, очищения купола и т. д.). Во-вторых, время, которое необходимо затратить на строительство города под куполом и создание микроклимата существенно превышает временные ресурсы нашей страны в стремительно меняющихся современных экономических, политических и экологических условиях. В-третьих, это более безопасно. Если в куполе появятся трещины, произойдет сбой всех систем и микроклимата, нужно будет проводить срочную эвакуацию и дорогостоящий ремонт. В-четвертых, предполагается дальнейшее активное развитие Арктики и урбанизация города. Технология сетевого города позволит достроить не только необходимое количество жилых зданий, но и объектов инфраструктуры (школ, больниц и т. д.), тогда как город под куполом будет существенно ограничен в размерах самим куполом. Тем не менее, для комфортного проживания и отдыха в сетевом городе будет также присутствовать микроклимат под куполом в одном из объектов – это центральная площадь города. Там будет расположен парк с зелеными насаждениями для прогулок и отдыха, своеобразный «кусочек лета» в суровых арктических условиях. Предусмотрен раздельный сбор мусора, единый пункт сбора мусора от населения, отправка его на специализированные заводы по переработке. Город снабжает энергией плавучая АЭС. Энергообеспечение Арктических технологий должно соответствовать высокому уровню экологической и промышленной безопасности.

А.В. Митько, Вице-президент Арктической общественной академии наук, член Совета по Арктике и Антарктике СФ ФС РФ,  кандидат технических наук