Российский бизнес и частные потребители переходят на возобновляемые источники энергии. Новые технологии в области солнечной энергетики изменят энергетику страны. В мире ВИЭ-генерация уже демонстрирует конкурентоспособность по сравнению с традиционной энергетикой. Согласно прогнозам Международного энергетического агентства, к 2050 г. солнечные электростанции смогут производить до 25% электроэнергии в мире.
В России эта ниша пока не занята, ведь рынок альтернативной энергетики стал развиваться лишь последние два года и пока не превышает 1–2%. Однако в стране 73% солнечных электростанций общей мощностью 1 ГВт 66 МВт запущены в эксплуатацию за последние три года (январь 2017 г. — июнь 2020 гг.). Феноменальный для нашей страны рост. Развитие технологий и принимаемые в России законы все больше подталкивают развитие «зеленой» генерации. О том, как обстоят дела с отечественной солнечной энергетикой в России, рассказал «Нефтянке» Евгений Демидов, руководитель направления компании Energon.
Как развиваются альтернативные источники энергии в России
В России серьезное развитие на рынке альтернативной энергетики происходит последние два года — 2019–2020 гг. Если еще в 2018 г. доля ВИЭ (возобновляемых источников энергии) едва достигала 0,9% (от общего количества в стране), сейчас она превысила почти 2%. Одной из причин «рывка» стал потребительский опыт — успешные примеры электростанций вдохновили остальных.
В Международном агентстве по возобновляемой энергии подсчитали, что к 2030 г. доля ВИЭ в российском энергобалансе составит более 11%. Стремиться есть, куда: например, в Германии этот показатель уже достиг почти 47%. Чуть отстают Турция, Франция и Нидерланды. Но если за 2018 г. в ЕС появилось на 36% больше солнечных электростанций, чем годом ранее, то в 2019 г. произошло двукратное увеличение (16,7 ГВт против 8,2 ГВт).
Скорее всего, рост рынка усилится со следующего года. Ведь в планах государства — поднятие цен на электроэнергию. Думаю, если говорить о солнечных станциях для бизнеса, рост достигнет более 50%. Для частных потребителей решающей станет оперативность принятия второй редакции закона о микрогенерации. Если это произойдет, можно ожидать кратного роста.
Примерно так произошло у наших соседей в Украине. Благодаря закону, принятому еще в начале 2019 г., выгоды для владельцев солнечных батарей или ветряков стали более ощутимыми. Произошел всплеск — за год частные потребители установили более 4 ГВт солнечных станций (это очень большая цифра). И все это за счет «зеленого» тарифа — можно зарабатывать от 2 до 10 тыс. долларов в год на своей личной электростанции. Для сравнения: по проектам ДПМ (договор о предоставлении мощности) ВИЭ до 2024 г. должно быть установлено 1,4 ГВт. Примерно эти же перспективы открыты и для России, когда примут вторую редакцию закона о микрогенерации и рынок откроется для коммерческих компаний.
Преграды для рынка солнечной энергетики: что сдерживает развитие
В России внедрение новых технологий пока еще сталкивается с некоторыми преградами. Определенные сложности связаны, прежде всего, с государственным регулированием. Например, принятие закона о микрогенерации пришлось ждать около 7 лет. Российскому бизнесу нужны инструменты, позволяющие снизить операционные издержки на производство и затраты на электроэнергию — нужны финансовые инструменты и льготное налогообложение.
Еще одна преграда, которая сдерживала развитие технологий в области «зеленой» энергетики — недостаточная компетентность технических специалистов в России. Еще в 2007–2010 гг. для запуска производства не было научной базы, нормативного регулирования, собственных технологий и технических регламентов. На молодом рынке появилось много компаний-новичков, которые пришли из других сфер. Из-за этого некоторые результаты работы выглядели как негативный пример, дискредитируя отрасль. Могло показаться, что солнечная энергетика не способна справляться с поставленными задачами, но это не так.
Из-за некомпетентности возникали проблемы с настройкой и конфигурацией солнечных станций — к сожалению, такие истории еще случаются. Но благодаря опыту стали совершать гораздо меньше ошибок. Я считаю, что нужна сертификация специалистов в сфере альтернативной энергетики (для интеграторов и установщиков — монтажников), это во многом решит проблему. Например, в США или Европе невозможно установить самостоятельно солнечную электростанцию с продажей электроэнергии в сеть.
Если говорить о государственном регулировании, то приятные изменения уже происходят — отрасль ВИЭ в России планируют активно развивать. Особенно это касается регионов на Севере и Дальнем Востоке, где использование «зеленой» энергии позволит сильно сократить расходы на энергоснабжение (благодаря выработке электроэнергии прямо на местах). Тенденция схожа с общемировой, просто немного отстает во времени. В мире инвестиции в «зеленые» источники энергии превысили вложения в традиционную еще в 2017 г. В России тоже инвестируют в этом направлении — в строительство солнечных электростанций за период с 2010 г. по 2020 г. в это направление вложили 160 млрд рублей.
Кроме того, в 2019 г. приняли долгожданный закон о микрогенерации. Это позволяет продавать излишнюю электроэнергию в сеть. Например, если у потребителя установлена солнечная станция до 15 кВт — можно продавать излишки. Гарантирующий поставщик, в свою очередь, обязан их приобретать по цене оптового рынка. Это большое подспорье для развития солнечной электроэнергетики в России, поскольку сокращает сроки окупаемости объектов микрогенерации. Дополнительный плюс — для физлиц доходы от продажи электроэнергии до 2029 г. не будут облагаться налогом. Кроме того, в скором времени мы ожидаем вторую редакцию закона, где изменятся принципы взаимозачета (в киловатт-часах).
В мире массовое внедрение домашних солнечных систем продолжается уже примерно два десятилетия. В России тема обсуждается последние три года. Количество домашних солнечных систем достигает около десятков тысяч, а ежегодный оборот — не менее 1 млрд рублей. Принятие закона о микрогенерации — лишь начало для развития малой ВИЭ в России. Нужны дополнительные стимулирующие меры: доступные кредиты на энергооборудование, лизинговые программы и прочее.
Самые востребованные источники энергии
Не только отдельные компании, но и целые страны ищут новые подходы в сфере «зеленой» энергетики. Речь не только о том, что это выгодно. Это еще и возможность не оставлять свой углеродный след на планете. Это одна из причин, почему в мировых масштабах производство солнечных панелей удваивается каждые три года — в итоге падает себестоимость производства, что приводит к снижению цены.
Российский бизнес и частные потребители постепенно переходят на альтернативные источники энергии — собственную генерацию. Ранее речь шла, в основном, о крупных проектах в формате ДПМ, в которых были задействованы крупные компании. Сегодня вектор изменился: появились примеры коммерческих объектов, которые позволяют осознать, что собственная генерация — это уже не чудо, а обыденность.
В России развитие возобновляемых источников энергии поддерживается государством. Для первой программы поддержки, рассчитанной с 2013 г. до 2024 г., капиталовложения составляют 700 млрд рублей, для второй — 400 млрд рублей за счет потребителей ОРЭМ (оптовый рынок электроэнергии и мощности). Еще одним успешным примером субсидирования являются дотации в размере 95%. Дотации действуют на мероприятия по развитию использования альтернативных источников энергообеспечения в сельской местности Бурятии. Об этом нашей торговой сети стало известно после того, как фермер получил субсидию в размере 10 млн рублей на создание мараловодческой фермы. Предприниматель стал делиться успешным опытом и ему последовал еще один фермер из удаленного объекта в улусе Харгана, Селенгинского района, в 80 км от Улан-Удэ. Число фермеров, устанавливающих солнечные станции в регионе стало расти.
К примеру, в нашу торговую сеть обращаются не только ради комплектации солнечных станций под ключ, но и ради отдельного оборудования — сейчас распространены оба варианта. Для конкретной задачи подходящие элементы подбирает интегратор. Но заинтересованы и в комплекте готовых решений — для дачи или дома. Наибольшей популярностью сейчас пользуются солнечные модули Delta. В основном, конечно, установки для солнечной энергетики заказывает бизнес — около 65%.
Появляются и необычные решения. Например, гибкие солнечные модули — их необязательно устанавливать на фасад или крышу здания. Теперь подобную «крышу» можно просто свернуть в рулон и взять с собой, что решает, например, вопрос снабжения энергией палаточных городков. Так же получили распространение двусторонние бескаркасные солнечные модули BST 300-24 M DUO. Эти модули отличаются толщиной — всего 6 мм. Их можно красиво вписать в архитектурную концепцию здания или ландшафта, или, например, удобно использовать на фермах. С помощью этих модулей можно сооружать по-настоящему красивые солнечные установки: навесы или зимние сады, теплицы или окна и подобные сооружения. В любом случае это не только полезно — но и красиво.
В связи с режимом самоизоляции стали популярны путешествия в домах на колесах с автономными электрическими станциями. В мире есть масса решений, интегрирующих солнечные панели в элементы здания. Это разноцветные фасады и кровли, которые генерируют электроэнергию. Пример — кампус международной школы в Копенгагене, выстроенный именно из таких материалов (общая площадь — 6 тыс. кв. м).
«Привлекают» и искусственный интеллект, технологии становятся «умнее». ИИ уже изменил привычный подход во многих областях, и энергетика не исключение: роботы собирают и анализируют данные, отслеживают тенденции в потреблении энергии. Появились умные счетчики и системы управления энергопотреблением. Искусственный интеллект позволяет уменьшить вероятность поломок и простоев — он дает подсказки, когда нужен упреждающий ремонт.
К примеру, в Канаде разработали алгоритм, который позволит сэкономить 138,9 кВт*ч в год (при использовании комплекта из 12 солнечных модулей по 335 Вт) — разница заметна в масштабе солнечных ферм. К примеру, крупнейшая канадская солнечная станция Sarnia благодаря новой технологии могла бы за год дополнительно обеспечить электроэнергией сотни домов. Если бы такой же объем выработала угольная ТЭС, выбросы в атмосферу достигли бы 312 т углекислого газа. Роботы помогают также оценить состояние рынка. В США, например, искусственный интеллект создает карту солнечных панелей — это поможет понять, почему оборудование устанавливают не все жители. Кроме того, компании-поставщики смогут проанализировать спрос ради большей эффективности. Среди других тенденций, заметных на рынке — повышение кибербезопасности. Для этого проводятся варгеймы (имитированные атаки), затем для поиска технологий «подключают» искусственный интеллект.
Использование солнечных батарей в инфраструктуре
Сегодня в России опробовано несколько типов солнечных электростанций, они уже работают в большинстве регионов. Это объекты дорожной инфраструктуры (автономные светофоры, светильники и прочее), гибридные и сетевые солнечные электростанции (особенно востребованы бизнесом). Лидер среди регионов — Южный Федеральный округ, где за 10 лет ввели солнечные электростанции мощностью 642 МВт. За ним следует Приволжский федеральный округ (464 МВт), Сибирский (128 МВт), Дальний Восток (115 МВт) и Северо-Кавказский (101 МВт).
Если сетевое электричество дороже 5,5–6 рублей, то установка собственной солнечной электростанции может окупиться через 5–7 лет. Поэтому сетевые СЭС становятся все популярнее. За рубежом, например, именно высокая стоимость электроэнергии и стремление сократить операционные расходы подталкивают спрос на ВИЭ. Например, в Германии киловатт-час обходится в 30 центов (19,8 руб.), в США — 9–30 центов (от 5,9 до 19,8 руб.). В итоге установка солнечных панелей окупается еще быстрее, чем в России — за 2–3 года. Устанавливают также гибридные электростанции. Они обычно применяются частными лицами для возможности резервирования и использования «зеленой» электроэнергии дома.
Выгода от ВИЭ неоспорима, поэтому «зеленую» энергию стараются использовать и в городской инфраструктуре. Ведь снабжение «умных» городов будущего — это, прежде всего, энергия солнца и ветра. Россия нацелена на развитие в этом направлении. Создание «умных» городов стало частью программы «Цифровая экономика», принятой в 2018 г.
По мнению специалистов, на альтернативную энергию можно перевести городские парки, скверы, детские площадки и другие локации. Например, солнечные батареи установлены в нескольких столичных парках. Федеральная дистрибьюторская сеть Energon успешно решила подобную задачу в Омске. В 2018 г. правительству нужно было обеспечить освещение дворовых территорий, не навредив экологии, и при этом сэкономив на электропотреблении. Решили установить 162 автономных уличных фонаря, которые вырабатывают электроэнергию благодаря солнцу. Использована новейшая разработка инженеров Energon, аккумуляторная батарея с возможностью контроля состояния и восстановления емкости.
Например, на Воробьевых горах установлены островки из модулей — каждый из них способен обеспечить энергией до 50 фонарей. Подобные системы также «питают» московские светофоры, в планах — светящиеся табло с расписанием транспорта, камеры видеонаблюдения, метеорологические датчики. В Измайлово, кстати, за счет солнечных батарей работает Wi-Fi-роутер — это бесплатный интернет для посетителей. Летом питания достаточно на весь день, зимой — на несколько часов.
В отдельных отраслях тоже заинтересованы в солнечной электроэнергии. Например, альтернативные источники используются в туристической отрасли. В гостинице на курорте Хорватии нагрев воды осуществляется благодаря гелиопанелям, а в Дании работает Crowne Plaza Copenhagen Towers, где фасады сделаны из солнечных батарей. На краснодарском побережье уже огромное количество частных гостиниц перешли на собственную генерацию, так как это прямая выгода для них.
Компания IDTechEx Research опубликовала отчет об устройстве «умных» городов. Эксперты указывают не только на использование солнечных панелей, которые монтируют на крышах здания, но и описывают новшества. Среди них — окна со стеклами, которые способны аккумулировать солнечную энергию. Тенденция общемировая. К примеру, в Париже около 18% вырабатываемого электричества — это ВИЭ (4,2% — солнечная и ветровая энергетика), в Лондоне — 24% (10% соответственно), в Гамбурге — 29% (почти 15%). Некоторые города перешли полностью на альтернативные источники энергии. Правда, в основном, это небольшие населенные пункты — например, Джорджтаун в Техасе (70 тыс. жителей). Такие города притягательны для инновационного бизнеса. Пример — мексиканская Пенья или южноафриканский Нельсон Мандела Бэй, где созданы научные кластеры и бизнес-инкубаторы.
Еще один пример — экопоселение Фуджисава, в 50 км от Токио. Около 30% электричества производят благодаря ВИЭ, а выбросы углекислого газа снижены на 70%. Энергосистема способна вырабатывать и сохранять достаточно электричества для работы городских служб для трехдневной работы, даже если они будут полностью отключены от внешних источников. Для резерва была создана крупная солнечная электростанция, где установлены дополнительные панели вдоль 400-метрового отрезка автострады. Ведь особенность использования солнечной энергии — в том, что электричество вырабатывается лишь в ясную погоду. И чтобы полностью перейти на «зеленые» технологии (отказаться от ископаемого топлива), требуется найти недорогие способы хранения энергии.
Эффективное хранение энергии: почему производители и компании выбирают литий
Сегодня самыми эффективными считаются литиевые накопители — их стоимость выше, чем у свинцовых аналогов, но в перспективе этот вариант выгоднее. У таких аккумуляторов большая цикличность (срок службы) и при этом относительно низкая цена за ампер-час. Циклический ресурс Li-ion аккумуляторов для солнечных электростанции — 7 тыс. циклов (при условиях максимального разряда до 80%), свинцовых — лишь 700-800 циклов (при максимальном разряде не более 60%).
Если система устанавливается на свинцово-кислотных аккумуляторах, за ней нужен больший уход (например, нужно чаще проверять аккумуляторы). Многие частные потребители просто не умеют обслуживать подобные электростанции. Характеристики литий-ионных батарей позволяют не заботиться о ежесезонном обслуживании накопителя. Li-ion аккумуляторы существенно легче — объем в 5 раз ниже, а масса в 4 раза меньше.
В качестве альтернативы последние пять лет первопроходцы пытались использовать автомобильные аккумуляторы (по типу тех, которые устанавливались в КАМАЗ). Причина проста — попытки снизить стоимость обслуживания электростанции. Но эти системы накопления энергии крайне негативно влияют на солнечную станцию — особенно, если устройство установлено дома. Есть примеры, как люди устанавливали подобные аккумуляторы в жилых комнатах, и в результате возникали проблемы: со здоровьем, пожарной безопасностью или в принципе неработающей солнечной электростанцией. Ведь автомобильные аккумуляторы не могут долго работать в циклическом режиме: в подобном режиме устройство прослужит пару месяцев, затем емкость очень быстро снизится, повысится риск закипания и внезапного выхода из строя.
Поэтому пока литий-ионные батареи — лучший вариант, хотя и продолжается поиск и других технологических решений. Один из самых очевидных способов, как справиться с решением задачи накопления — создание огромных аккумуляторов. Любопытный пример: в 2017 г. Tesla за пару месяцев на спор построила в Австралии гигантский литий-ионный аккумулятор Hornsdale Power Reserve, известный как «Большая батарея Тесла». Если устройство полностью заряжено, оно способно обеспечивать электричеством до 30 тыс. домов на протяжении часа. В дальнейшем мощность планируют увеличить — со 100 до 150 МВт.
Но в мире есть масса решений, интегрирующих солнечные панели в элементы здания. Это разноцветные фасады и кровли, которые генерируют электроэнергию. На работу электростанции, конечно, влияет качество оборудования. При выборе подрядчика нужно обратить внимание на его опыт и то, как он относится к выбору оборудования (и какое предлагает). Если акцент делается исключительно на стоимость, я думаю, что лучше отказаться от таких услуг. Любой интегратор должен уметь обосновать свой выбор оборудования (почему именно это оборудование подходит для конкретной задачи). Стоимость устройств зависит от того, с накопителем или без будет станция. Если это сетевая станция, то цены колеблются от 60 до 69 тыс. за кВт установленной мощности.
Евгений Демидов,
руководитель направления «Солнечная энергетика»,
Федеральной дистрибьюторской сети Energon