Германский энергопереход и перспективы использования ВИЭ в Европе

Цены на газ в Европе стремительно растут. Резкий рост наблюдается с конца августа 2021 года, в начале сентября стоимость газа впервые превысила $700 за 1000 м³, а в октябре перевалила за $1000. Выступления и заявления ряда российских специалистов и экспертов в сентябре и октябре 2021 года в средствах массовой информации и на разных площадках сводятся к тому, что одна из причин кризиса – нестабильность выработки возобновляемой энергии.

Так, установившийся в начале осени штиль в морях, омывающих север Европы, вызвал сокращение доли электроэнергии, поставляемой европейскими ветряными станциями. В создавшейся ситуации британским властям пришлось запустить в сентябре законсервированную ТЭЦ на угле West Burton…

Дорого и нервно

Цены на электроэнергию пошли вверх, и особенно болезненным их рост оказался для небольших энергосетевых компаний. Как пишет Bloomberg, в сентябре с рынка ушли компании PFP Energy и MoneyPlus Energy.

«Если наступит долгая холодная зима, исходя из нынешнего положения дел, у нас могут возникнуть проблемы: придется закупать СПГ почти независимо от цены, чтобы удовлетворить спрос», – подчеркнула британская Financial Times.

«Нынешняя ситуация демонстрирует болезненность перехода на возобновляемые источники энергии. Стабильность их пока невелика, и это уже приводит к всплескам спроса на газ и взлету цен на электричество и топливо», – цитируют «Ведомости» управляющего директора по корпоративным и ESG-рейтингам рейтингового агентства «Эксперт РА» Павла Митрофанова.

Старший директор группы по природным ресурсам Fitch Ratings Дмитрий Маринченко полагает, что рост цен на газ и электричество может негативно сказаться на энергоемких отраслях, в том числе сталелитейной промышленности, а также нефтехимии, в которой газ используется в качестве сырья. Кроме того, не исключено, что значительное подорожание газа подстегнет инфляцию и отрицательно повлияет на потребительский спрос и темпы экономического роста.

Немаловажно, какая будет зима и станет ли «Газпром» активнее продавать газ на спотовом рынке. Суровая зима в сочетании с задержкой ввода в эксплуатацию «Северного потока – 2» может привести к настоящему энергетическому кризису, но, если зима будет мягкой, проблема с недостатком газа в газохранилищах разрешится без серьезных последствий, по мнению Дмитрия Маринченко. А исполнительный вице-президент Еврокомиссии Франс Тиммерманс заявил, что скачок цен на газ должен активизировать в ЕС переход на возобновляемые источники энергии (ВИЭ).

ЕС и ВИЭ

Но правы ли те, кто в последнее время все чаще предупреждает, что замена ископаемых видов топлива ВИЭ нереальна, а при сжигании биомассы в атмосферу выбрасывается больше вредных веществ, чем при сжигании угля? Прежде всего надо напомнить, что сегодня аккумулирующие технологии позволяют подавать в сеть электроэнергию от ветряных турбин даже при полном штиле, когда лопасти не вращаются, а современные солнечные панели (фотовольтаика) генерируют электроэнергию и в пасмурную погоду. Ну а при сжигании в современных котлах качественных древесных пеллет и щепы удается сокращать выбросы азотных и других соединений до уровня ниже предельно допустимого в ЕС. Создается впечатление, что история повторяется: в XIX веке, когда мировой парусный флот стали переводить на паровые машины, очень сильное лобби огромной индустрии по изготовлению парусов и такелажа (полотняные и канатные фабрики) дружно выступало против замены парусов и приводило весьма серьезные аргументы. Примерно то же происходило и после замены угля мазутом на пароходах с появлением первых дизельных двигателей…

Для того чтобы понять, насколько реалистичны использование ВИЭ и замена ими ископаемых видов топлива, рассмотрим ситуацию в ЕС на примере Германии.

Энергетический переход в вопросах и ответах

Информируя население, министерство охраны окружающей среды ФРГ разместило на своем официальном сайте детальные разъяснения по всем основным вопросам, касающимся энергоперехода.

Каковы цели, пути и инструменты энергетического перехода?

В настоящее время производство и потребление энергии нельзя считать устойчивыми. Выбросы парниковых газов при генерации энергии и безмерное потребление ресурсов ставят под угрозу естественные основы жизни. Мы должны отделить уровень жизни от потребления энергии. К тому же катастрофа на «Фукусиме» еще раз показала, что ядерная энергетика таит слишком много рисков. Необходима коренная реорганизация систем энергоснабжения для достижения устойчивого производства энергии и более эффективного ее использования. Энергетический переход также предлагает прекрасную возможность для фундаментальной модернизации экономики. Германия готовится к росту цен на ископаемое топливо, созданию новых рабочих мест и намерена стать ведущим экспортером экологически чистых технологий.

Как дорого обойдется энергетический переход?

В краткосрочной перспективе расширение использования ВИЭ сопряжено с дополнительными расходами, поскольку необходимо вкладывать средства в строительство новых электростанций или модернизацию действующих и в инфраструктуру. В долгосрочной перспективе производство электроэнергии из ВИЭ финансово значительно выгоднее традиционного производства на основе ископаемого топлива. По некоторым оценкам, к 2050 году средняя стоимость производства электроэнергии из возобновляемых источников энергии снизится до 6–7,7 евроцентов/кВт·ч, тогда как затраты на производство электроэнергии из ископаемого топлива резко вырастут – до 15 евроцентов/кВт·ч. Развитие использования возобновляемых источников энергии выгодно и для экономики в целом.

Как энергоэффективность способствует энергетическому переходу?

Энергия слишком дорогой ресурс, чтобы тратить ее зря. Энергоэффективность стала основой для расширения использования ВИЭ. Есть связь и с воздействием на окружающую среду. К 2020 году выбросы парниковых газов снизились до 130 млн т за счет повышения энергоэффективности. Энергетический переход, ввиду повышения энергоэффективности, способствует, в частности, снижению энергозатрат на освещение и обогрев помещений.

Где наибольший потенциал для экономии?

Энергия может быть сэкономлена во всех секторах потребления, от отопления до электроснабжения и транспорта. Наибольший потенциал в строительном секторе и ЖКХ: около 40% конечной энергии в Германии расходуется на отопление и горячее водоснабжение зданий. В ремонте (утеплении, замене котельного оборудования) нуждаются 24 миллиона жилых помещений. Программы финансирования государственного банка Kreditanstalt für Wiederaufbau (80% акций принадлежат федеральному правительству), который кредитует проекты альтернативной энергетики, создают возможности для дальнейшего обновления существующего фонда зданий, а значит, для прямого и устойчивого снижения энергопотребления.

Как энергетический переход повлияет на окружающую среду?

Энергоснабжение должно соответствовать основным критериям устойчивости. При использовании ВИЭ значительно сокращаются выбросы вредных веществ, отсутствуют риски аварий или загрязнений, как при захоронении ядерных отходов. Однако при переходе на ВИЭ необходимо минимизировать воздействие на окружающую среду. Также должно быть обратимым вмешательство в экосистемы, то есть косвенный ущерб.

А что с использованием энергии биомассы?

При энергетическом использовании биомассы в аграрном секторе возможно негативное воздействие на окружающую среду. Более интенсивное использование посевных площадей может привести к чрезмерному использованию удобрений и подкислению почвы и воды, а также к увеличению выбросов парниковых газов (особенно закиси азота). Уменьшение биоразнообразия и плодородия почв, а также ослабление естественной фильтрующей функции почв и функции депонирования углерода в почвах и лесах расцениваются как дополнительные экологические последствия. Производство биомассы исключительно для получения энергии также может конкурировать с производством продуктов питания и кормов для животных.

В использовании культивируемой биомассы следует всегда отдавать предпочтение выращиванию продуктов питания в сельском хозяйстве и производству готовой продукции (пиломатериалов, мебели, плитной продукции и др.), а не энергетике. В любом случае необходимо избегать расчисток лесных площадей для получения биомассы. А биотопливо производить только из отходов лесопиления и деревообработки по передовым экологически чистым технологиям.

Когда будет прекращено производство ядерной энергии?

В соответствии с поправкой к закону об атомной энергии 2011 года, оставшимся в сети Германии атомным электростанциям установили предельный объем производства электроэнергии и точную дату окончания действия лицензии на эксплуатацию. Последние три АЭС – Isar2, Emsland и Neckarwestheim будут остановлены в конце 2022 года.

Сможет ли Германия достичь поставленных климатических целей, отказавшись от ядерной энергетики?

Федеральное агентство по окружающей среде регулярно разрабатывает сценарии изменения объема выбросов парниковых газов в Германии при определенных рамочных условиях. Эти прогнозы показывают, что климатические цели могут быть достигнуты, несмотря на отказ от ядерной энергетики. К 2020 году выбросы парниковых газов удалось сократить примерно на 35%, а не на 40%, как планировалось. Способов сокращения выбросов много: введение более строгих ограничений выбросов в европейской системе торговли единицами сокращения выбросов, дополнительных стимулов эффективного использования электроэнергии или высоких стандартов потребления энергии в зданиях.

Увеличатся ли выбросы CO₂ в результате энергетического перехода?

Ключевыми составляющими энергетического перехода являются расширение использования ВИЭ и повышение энергоэффективности. В результате обеих мер доля ВИЭ в энергоснабжении планомерно увеличивается, в то время как рост энергопотребления ограничен, что приводит к снижению выбросов парниковых газов. Энергетический переход преследует цель сокращения пагубных для климата выбросов на 80–95% в долгосрочной перспективе.

Действительно ли при использовании ядерной энергетики отсутствуют выбросы CO₂?

При эксплуатации атомных электростанций выбросы CO₂ отсутствуют. Но если рассмотреть полный цикл работы АЭС, от добычи урана, производства топливных элементов, строительства и демонтажа электростанции до хранения радиоактивных отходов, то отдельные этапы иногда требуют больших энергозатрат, сопряженных с выбросами парниковых газов. Согласно исследованиям Экологического научно-исследовательского института (Oeko-Institut), атомная энергетика продуцирует значительно меньше выбросов CO₂, чем угольные электростанции, но больше, чем использование ВИЭ.

Импортирует ли сейчас Германия ядерную энергию?

Германия остается экспортером электроэнергии. После закрытия восьми атомных электростанций принципиально в этом плане ничего не изменилось, но объемы экспорта снизились. Конечно, иногда страна импортирует электроэнергию, и в этом нет ничего необычного для либерализованного энергетического рынка ЕС. Приобретает самую дешевую в данный момент – иногда у поставщиков энергии ветра и солнца, иногда атомных или угольных электростанций.

Германия по-прежнему продает электроэнергии больше, чем ей нужно покупать. А несколько лет назад даже экспортировала электроэнергию во Францию, признанную ядерной державой.

Германия отказывается от ядерной энергии, тогда как в других странах будут строить новые АЭС?

Отношение к атомной энергетике в мире разное. В Италии, Дании, Швеции, Ирландии и Польше нет действующих атомных электростанций. В Австрии строительство и ввод в эксплуатацию АЭС запрещены с 1978 года. Помимо Германии, отказаться от использования ядерной энергии решили Бельгия и Швейцария. Расхождения во мнениях есть даже в странах, выступающих за ядерную энергию: например, в то время как британское правительство продвигает строительство новых атомных электростанций, правительство Шотландии запретило его на управляемой территории.

В течение нескольких десятилетий число реакторов во всем мире будет уменьшаться. В эксплуатацию будет вводиться меньше новых АЭС, чем устаревших – отключаться. Большинство заявленных проектов нового строительства, вероятно, никогда не будут реализованы, в основном по финансовым причинам.

Будет ли гарантировано энерго­снабжение при отказе от ядерной энергетики?

Электроснабжение в Германии останется надежным. До моратория немецкий парк электростанций на ископаемом топливе имел большой резерв мощности. Резервные мощности около 10 ГВт, чтобы все потребители могли быть обеспечены в аварийной ситуации. В настоящее время в Германии достаточно мощностей для обеспечения страны электроэнергией. АЭС постепенно заменяются за счет развития ВИЭ, более эффективного использования электроэнергии и иногда новых, более эффективных ископаемых видов топлива. В связи с крупной реструктуризацией производства электроэнергии необходимо расширение сети для обеспечения среднесрочной и долгосрочной безопасности поставок.

Федеральное сетевое агентство также организовало несколько резервов на случай перебоев в электроснабжении (например, при экстремально холодной зиме), которые можно быстро активировать при необходимости.

Каким должен быть вклад офшорных ветряных электростанций?

Ветряные турбины у берегов Северного и Балтийского морей могут и должны сыграть большую роль в развитии будущей энергетической системы. Согласно планам федерального правительства, к 2030 году морские ветряные турбины должны вырабатывать около 25 тыс. МВт электроэнергии. Это соответствует мощности примерно 17 атомных электростанций.

Насколько велик потенциал геотермальной энергии?

Управление по оценке технологий Бундестага прогнозирует годовой потенциал технических поставок для производства геотермальной электроэнергии в Германии в размере 312 ТВт·ч в год в течение расчетного периода использования 1000 лет. В настоящее время эксплуатируются 18 глубинных геотермальных систем общей электрической мощностью около 7,3 МВт и тепловой мощностью около 188 МВт. Дальнейшее расширение зависит от уровня техники, ее экономической эффективности и экологичности. Геотермальная энергия по-прежнему очень дорогая. Есть и экологические барьеры.

Как можно хранить электроэнергию, полученную из ВИЭ?

Электроэнергию от солнечных панелей или ветряных турбин можно хранить в гидроаккумулирующих установках. В долгосрочной перспективе химическое хранение в виде водорода или метана, полученных из ВИЭ, будет приобретать все большее значение.

Возможно ли снабжение электроэнергией только из ВИЭ?

Федеральное агентство по окружающей среде изучило этот вопрос в своем исследовании «Энергетическая цель до 2050 года: на 100% возобновляемые источники энергии». Согласно ему проблема неравномерной доступности электроэнергии из ВИЭ, ветра и солнца, может быть решена. Различные типы генерации из возобновляемых источников энергии, хранения и управления нагрузкой дополняют друг друга, так что потребность можно удовлетворить в любое время.

Быть или не быть

Насколько все-таки серьезен тренд использования древесной биомассы в энергетике ФРГ? Рассмотрим несколько федеральных земель юга страны, где сосредоточена основная часть лесов страны.

В Баден – Вюртенберге в лесной и деревообрабатывающей промышленности работают 16 тыс. компаний с годовым оборотом €31 млрд. В прошлом году конечное потребление энергии в регионе выросло на 1,3%, с 289 до 292 ТВт·ч, при этом доля ВИЭ в конечном потреблении энергии показала значительно более высокий рост – на 5,1%.

В целом доля ВИЭ в валовой выработке электроэнергии выросла в 2019 году до 31,5%, (в 2018 году 27,2%). Такой результат объясняется не только ростом производства электроэнергии из ВИЭ, но и значительным сокращением производства электроэнергии на электростанциях, работающих на каменном угле, и связанном с этим общем снижением валового производства электроэнергии в Баден – Вюртемберге в 2019 году (-7,4%).

В сфере производства тепла доля ВИЭ достигла 15,9%. Наибольший вклад по-прежнему обеспечивают твердые виды топлива из биомассы.

В 2020 году в земле Баден – Вюртемберг за счет использования ВИЭ удалось избежать около 17,4 млн т выбросов в эквиваленте CO₂.

«Энергетический переход в стране продолжается. Доля ВИЭ в конечном потреблении энергии увеличилась и сейчас составляет 15,2%», – отметил министр окружающей среды региона Франц Унтерстеллер.

Биомасса – самый важный и универсальный возобновляемый источник энергии в Германии. Она используется в твердой, жидкой и газообразной форме для выработки электроэнергии и тепла, а также для производства биотоплива. В производстве общей конечной энергии (электричество, тепло, топливо) из ВИЭ доля биомассы в Баден – Вюртемберге составляет более 60%. Потенциал местной топливной древесины ограничен, но использован еще не полностью. Регион богат лесами, которые занимают 13,9 тыс. км². В настоящее время для получения энергии используется около 4 млн м³ древесины в год. Потенциал устойчивого использования лесов здесь уже почти полностью исчерпан.

Территория земли Рейнланд – Пфальц почти наполовину покрыта лесом, древесина как наиболее важное возобновляемое сырье в регионе применяется для децентрализованного производства энергии. Одним из примеров являются лесопилки, на которых побочные продукты распиловки используются для выработки электроэнергии и тепла для дальнейших производственных этапов или перерабатываются в гранулы для отопления.

«В сочетании с современными индивидуальными системами сжигания высокой эффективности применение гранул для отопления является ресурсосберегающим и экологически безопасным решением. Также это создает добавленную стоимость в сельской местности», – сказала министр окружающей среды региона Ульрике Хёфкен.

«Использование древесных гранул местного производства из побочных продуктов распиловки не только обеспечивает населению работу и средства для существования, но и активно способствует защите климата, – поясняет управляющий директор компаний Westerwälder Holzpellets и MANN Naturenergie Маркус Манн. – Производство пеллет прямо на лесопилке исключает длинные транспортные маршруты и связанные с ними выбросы. Также в этом случае мы точно знаем, откуда берется сырье, и можем гарантировать, что для производства пеллет будет использоваться древесина только из устойчиво управляемых лесов».

Для успешного перевода отопления в этой федеральной земле на ВИЭ пеллеты незаменимы.

Подведем итоги

«Получение энергии при сжигании древесного биотоплива – только часть перехода к "зеленой" энергетике, даже если она обеспечивает львиную долю ВИЭ в секторе отопления, который пока недооценен. Не следует забывать, что это современная технология, которая, в отличие от различных фантомных решений, обсуждаемых каждый день, широко доступна, испытана и может активно использоваться, – считает Беата Шмидт-Мениг, председатель Немецкой ассоциации энергетической древесины и пеллет (DEPV). – Ряд политиков и экспертов относятся к ней критически, но при этом сознательно избегают дифференциации и ставят в один ряд сжигание дров в примитивных печах в странах третьего мира и использование вместо угля на электростанциях энергоэффективной технологии с низким уровнем выбросов, применяемой в Европе».

Данные энергобаланса Германии, крупнейшей экономики ЕС, за несколько предыдущих лет убедительно свидетельствуют о том, что без российского газа в Европе никто не погибнет даже при холодных зимах, а вся приведенная выше информация указывает на то, что энергетический переход неотвратим. А вот в энергобалансе России доля ВИЭ всего 1–1,3%. И в ближайшие несколько десятилетий страна с привычной ставкой на ископаемые виды топлива и нефтепродукты может оказаться на задворках мирового тренда.

Текст Сергей Передерий, s.perederi@ eko-pellethandel.de