Основные направления развития альтернативной энергетики в Арктическом регионе

Основной тенденцией развития энергетики в течение последних нескольких лет стало резкое увеличение доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировом топливно-энергетическом балансе. В 2019 году электростанции, работающие на возобновляемых источниках, впервые в мировой истории обогнали атомные электростанции по объему производства энергии. Лидером по развитию альтернативной энергетики является Китай, за четыре последних года вложивший в этот сектор 343 млрд. евро, затем идут США с ежегодными инвестициями около 35 млрд. евро и Япония, инвестиции в развитие альтернативной энергетики в которой оцениваются от 8 до 12 млрд. евро в год. В странах Европы доля ВИЭ в Швеции составляет 55%, в Финляндии – 41%, в Дании — 36%, в Германии – 43,7%. Россия также старается не отставать: уже известно, что до 2024 года в развитие альтернативной энергетики государство собирается вложить 110 млрд. рублей. При этом, по словам председателя Комитета Государственной Думы РФ по энергетике Павла Завального, уже  «сформирована нормативная база по поддержке ВИЭ, включая законы и нормативно-правовые акты Правительства, направленные на привлечение инвестиций и выделение средств субсидирования производства энергии на возобновляемых источниках энергии».

По ряду причин использование ВИЭ актуально и для Арктики. В первую очередь, из-за их дешевизны по сравнению с традиционными видами энергетики. Сейчас стоимость электроэнергии в регионах Крайнего Севера находится в районе 22–237 рублей кВт/ч, что в 5–55 раз выше, чем в остальной России. Тепловая энергия обходится потребителям здесь в 3-20 тысяч рублей за 1 Гкал, что в 3-17 раз выше среднего по стране. Такая высокая себестоимость производства электроэнергии вынуждает государство выделять сотни миллиардов рублей бюджетных субсидий для предотвращения роста тарифов. В то же время, стоимость производства электроэнергии на солнечных электростанциях составляет в среднем 9,5 рубля кВт/ч, ветряных – 6,3 рублей кВт/ч, новых парогазовых установках – 3,6 рублей кВт/ч.

Применение возобновляемых источников энергии поможет резко сократить затраты на строительство и содержание коммунальной инфраструктуры. Из-за очень холодного климата, низкой плотности населения и удаленности населенных пунктов друг от друга, строить новые энергетические объекты очень дорого, в ряде территорий это вообще невозможно. К тому же они нуждаются в постоянных капиталовложениях: в Якутии износ дизельных генераторов составляет от 43% в Анабарском до 85% в Момском районах. Исчерпали свой ресурс и здания: степень их износа составляет от 20% в Эвено-Бытантайском до 76% в Среднеколымском.

Благодаря использованию ВИЭ, можно будет резко улучшить экологическую обстановку в регионе: ведь вся энергосистема Арктики работает на привозных угле, мазуте, дизельном топливе, вредные выбросы от которых загрязняют окружающую среду.

Основными направлениями развития альтернативной энергетики в арктических регионах могут стать проекты в области ветровой, солнечной энергии, биотоплива и энергии моря. Известно, что в прибрежных районах Белого и Баренцева морей, а также на территории архипелагов Новая Земля и Земля Франца Иосифа скорость ветра достигает 5-8 м/с и, по прогнозам климатологов, по мере потепления в регионе будет наблюдаться многократное усиление его частоты и силы. К тому же, холодный воздух обладает большей плотностью, чем горячий, следовательно, энергоэффективность такой установки при одной и той же скорости ветра будет выше. В совокупности все это создает крайне благоприятные условия для развития ветровой энергетики.

Сейчас в Арктике уже работает целый ряд ветроэлектростанций: экспериментальная ветроэнергетическая станция в Лабытнанги и проект «Полярис» с 4-мя ветроэлектрическими установками в ЯНАО, Анадырская ветряная электростанция на мысе Обсервации Анадырского района с 10 ветрогенераторами в Чукотском автономном округе. Ветропарк в поселке Тикси с 3 ветроустановками, экспериментальная ветроэнергетическая станция «Быков мыс» там же.

После 2021 года в Кольском районе под Мурманском начитает работать первая на Севере ветроэлектростанция мощностью 201 МВт, она будет крупнейшей ветроэлектростанцией в России. Суммарная мощность всех Российских Арктических ветроэнергостанций составляет 210 МВт. Обычно установки используются либо отдельно, либо вместе с солнечными батареями и дизельными генераторами.

В восточных приарктических районах Якутии могут быть задействованы установки по выработке солнечной энергии. В холодном климате увеличивается потенциал производства солнечной энергии. Чем ниже окружающая температура, тем эффективнее работают солнечные фотоэлементы: при 0°C солнечный элемент будет иметь на 10% более высокий КПД, чем при 20°C. В итоге, среднегодовое поступление солнечной энергии в Арктике в дневное время может доходить до 2-5 кВт/ч, а в отдельных районах до 5-6 кВт/ч. Солнечные электростанции работают в Ямало-Ненецком автономном округе, в поселках Батагай, Бетенкес Батамай, Джаргалах, селах Дулгалах, Куду-Кюэль, Улуу, Юнкюр, Верхняя Амга, Столбы, Иннях Тойон-Ары, Куберганя, Эйик, Дельгей. Суммарная мощность вырабатываемой ими энергии составляет около 1,4 мВт.

Помимо солнца и ветра, есть еще и гидроэнергетика. В одной только Мурманской области насчитывается 17 гидроэлектростанций, в Якутии 2, в Архангельской области 1. Вблизи поселка Ура-Губа в Мурманской области работает Кислогубская приливная электростанция (ПЭС) мощностью 1,7 МВт. В губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове скоро начнется строительство Северной ПЭС, мощностью уже в 12 МВт при годовой выработке энергии 23,8 млн. кВт/ч. Это будет первая приливная электростанция в России, которая выйдет на промышленный уровень генерации энергии. В Мезенском заливе  Белого моря планируется строительство еще одной приливной электростанции, мощностью 8 ГВт. Ожидается, что её годовая выработка составит 38,9 млрд. кВт/ч — столько же, сколько у всего Волжско-Камского каскада ГЭС.

Архангельская область, Республика Коми  и другие регионы Арктики, которые имеют доступ к отходам деревообработки вроде стружки, брикета или дров, могут производить из них биотопливо. Классическое сырье может выйти на новый уровень эффективности благодаря новым технологиям — мощные печи с минимальной потерей тепла способны согревать небольшие поселки, используя отходы лесной промышленности, тем самым обеспечивая дешевую энергию и безотходное производство дерева. На сегодняшний день на территории Архангельской области на биотопливо уже переведено свыше пятидесяти котельных.

Очень перспективной считается геотермальная энергетика. По словам заведующего лабораторией гидрогеологии осадочных бассейнов Сибири ИНГГ СО РАН Дмитрия Новикова, ориентировочно запасы тепла в артезианском бассейне Западной Сибири составляют 200 млн. Гкал в год. Для сравнения, в России за год производится в целом около 500 млн. Гкал.

«В Арктических регионах запасы тепла огромны, их даже пока еще не считали отдельно. Наиболее перспективны для теплоэнергетических целей термальные воды, которые залегают на глубине от 1 км. Геотермальные станции целесообразно строить в удаленных населенных пунктах, особенно если там пробурены скважины под добычу нефти и газа: энергетические установки можно ставить без больших капитальных затрат. Сейчас топливо завозится на Север по зимним дорогам, и это дорого», – говорит Новиков.

Если говорить о будущем энергетики в Арктике, то пока представляется, что она будет функционировать на основе сочетания традиционных и возобновляемых источников энергии. С одной стороны, ВИЭ пока не могут полностью заменить обычные уголь, мазут и дизельное топливо. По официальным данным, суммарная мощность всех ветряных и солнечных электростанций Крайнего Севера сейчас не позволяет обеспечить электроэнергией даже одно из 1000 поселений с населением более 1000 человек. С другой, использование ВИЭ ограничено техническими и климатическими условиями. Так, чтобы ветроэлектростанции постоянно работали в нужном режиме, требуются дорогостоящие специальные материалы, вроде хладостойкой стали, синтетической низкотемпературной смазки для подшипников, специальных жидкостей для гидравлических систем. А также их нужно правильно эксплуатировать — подогревать редуктор, лопасти и метеорологические датчики для предотвращения оледенения и отложения изморози. Касаемо солнечной энергетики, то возможности ее выработки ограничены временными рамками: долгая Полярная ночь сильно сокращает получение необходимого солнечного света. Поэтому сейчас реализация проектов на основе ВИЭ идет, можно сказать, в качестве эксперимента. Но, несмотря на все проблемы, Правительством РФ уже принято решение об  увеличении доли альтернативной энергетики в экономике страны с 1% до 2,5% – до 6 ГВт, а, следовательно, тема ВИЭ в Арктике получит дальнейшее развитие.

А. В. Митько, вице-президент Арктической общественной академии наук, доцент ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, доцент СПб ГМТУ, кандидат технических наук, доцент