Заметки учёного Тему ведёт заведующий лабораторией Института водных и экологических проблем СО РАН, кандидат биологических наук Владимир Кириллов
«Уровень материальной культуры человечества в первую очередь определяется созданием и использованием источников энергии»
Академик П.Л. КАПИЦА
Прошлое и настоящее электроэнергетики Сибири Взаимодействие топливно-энергетического комплекса с природными системами на примере электростанций
На современном этапе развития энергетики проблема оптимизации взаимодействия энергетических объектов и природных систем не теряет актуальности в связи с непреодолимостью тенденции роста энергопотребления при невозможности его обеспечения за счёт энергосбережения или источников, альтернативных наиболее значимым в настоящее время, – тепловым электростанциям, работающим на угле.
На современном этапе Этот тип энергообъектов имеет низкий (не более 40%) КПД получения электроэнергии из энергоносителя, даёт значительный вклад в загрязнение атмосферы и определяет изменения физических, химических и биологических характеристик водных экосистем. Но во всех регионах мира, за исключением Южной Америки, тепловые электростанции преобладают в суммарном производстве электроэнергии: около 64% в мире и 75% в СНГ, 68% в России. Доля атомных электростанций (АЭС) в производстве электроэнергии в разных странах в 1993 г., по данным Energy Statistics Yearbook (1995), изменялась от 12% в России до 78% во Франции (в мире – 18%).
Угольные электростанции В Сибири исторически основным фактором экономического развития являлись угольные электростанции. И в настоящее время продолжается эксплуатация тепловых электростанций, на которых используют главным образом уголь – до 55 млн. тонн в год. Исключение – Тюменская область, где преобладает использование природного газа – 22 млрд. м3 в год. Но в целом по Сибири (без Тюменской области) газ составляет пока только 5,9%, в то время как в Европейской части страны – 80%. При этом выработка электроэнергии тепловыми электростанциями замыкает баланс Объединённой энергосистемы Сибири, где сосредоточено 30% всей электроэнергетической мощности России. Например, в 1999 году было произведено 253,6 млрд. кВт.ч при коэффициенте использования установленных мощностей менее 50%. И только 52% произведённой энергии приходилась на ГЭС. В настоящее время, после введения в эксплуатацию Богучанской ГЭС, коэффициент использования установленной мощности ГЭС стал ещё меньше. По данным Филиала ОАО «СО ЕЭС» ОДУ Сибири, в 2015 году количество электроэнергии, произведённой на ТЭС, увеличилось по отношению к предыдущему году на 6,4% (до 112,9 млрд. кВт/ч), а на ГЭС, наоборот, уменьшилось на 6,2% (до 88,3 млрд. кВт/ч). Таким образом, доля ГЭС в покрытии энергетического баланса в Сибири снизилась за год с 47,5% до 43,9%, а участие ТЭС, наоборот увеличилось с 52,5 до 56,1%. Оперативные данные за первый квартал нынешнего года ещё ярче иллюстрируют роль тепловой энергетики. Её роль в суммарной выработке достигла 64,3%, в то время как доля ГЭС – всего 35,7%. В целом за период с 1990 по 2015 годы доля ГЭС в суммарной выработке Объединения составляла от 40,3% в 2012 г. до 58,4% в 1995 г., в том числе и в зависимости от водности рек (Континент Сибирь № 14, апрель 2016 г.).
Направление – гидростроительство Одним из важнейших направлений развития экономики Сибири и Дальнего Востока в последние десятилетия и на ближайшие годы является гидростроительство и создание крупных водохранилищ. Во второй половине прошлого столетия на реках Азиатской России построено 13 ГЭС. Это такие крупные гидроэлектростанции (по мощности и по размерам водохранилищ), как Красноярская, Братская, Саяно-Шушенская. В 1975 году построена первая ГЭС на Амуре (Зейская). В настоящее время начался новый этап гидростроительства – в 2003 г. сдана в эксплуатацию Бурейская ГЭС и начато заполнение Бурейского водохранилища (наполнение до проектного уровня завершено в 2009 г.). Завершилось строительство Богучанской ГЭС. Кроме этого, ведутся проектно-изыскательские работы для строительства Нижнебурейской, Нижнезейской, Эвенкийской и многих других ГЭС. «Гидропроект» ещё в советские времена хорошо поработал, были созданы проекты ГЭС, по которым на всех сибирских и дальневосточных реках могут быть созданы каскады водохранилищ. И когда мы сопоставляем различные планы использования водных и других природных ресурсов, России, то важно понять, что лучше: или разрабатывать в верховье Нижней Тунгуски нефтяные месторождения (и создать тем самым ещё одно место с высокой интенсивностью загрязнения окружающей среды) или построить ГЭС и продавать электрическую энергию. Этот вопрос остаётся открытым. Но гидроресурсы – это возобновляемый ресурс и его использование происходит с меньшими экологическими последствиям. Недаром академик И.П. Дружинин, сравнивая различные источники производства электроэнергии, доказал, что одним из самых экологически чистых и человечных является гидроэнергетика.
Проблему не решит Строительство новых ГЭС не снимает сегодняшней проблемы недоиспользования потенциала уже установленных мощностей. В целом в электроэнергетике России до 20 гВт мощности не востребованы. Фактическое увеличение доли ГЭС в энергообеспечении, в том числе Сибири и Дальнего Востока, необходимо для снижения количества сжигаемого на ТЭС органического топлива, в том числе для уменьшения загрязнения атмосферы и количества золошлаковых отходов. Это соответствует и Парижскому соглашению по климату (2015 г.), которое должно заставить государства стимулировать сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу, например за счёт так называемого «углеродного сбора» – платы за выбросы СО2. Однако это может привести не только к увеличению тарифов для конечных потребителей как на электричество, так и на тепло, но скажется и на поставщиках сырья для ТЭС. На прошедшем Красноярском экономическом форуме Губернатор Кемеровской области Аман Тулеев назвал идею углеродного сбора преступлением и предсказал, что в случае её реализации «угольные ТЭЦ и ГРЭС встанут», без работы останутся 140 тыс. шахтёров и настанет кризис во всех отраслях. При всей спорности теоретических оснований Парижского соглашения, сомнительных экономических механизмах его реализации и непредсказуемости социальных последствий нельзя не согласиться с правомерностью исходной идеи – снизить отрицательное воздействие электроэнергетики на окружающую среду. Существующий потенциал Объединённой энергосистемы Сибири, включая систему перетоков энергии между регионами Сибири и Дальнего Востока, пока недостаточно используется для оптимизации эксплуатации электростанций различных типов и электроснабжения отдельных регионов. В результате возникают значительные различия в стоимости электроэнергии для регионов и вследствие этого социально-экономические проблемы обеспечения благоприятных условий проживания населения и развития экономики. Примерами таких различий являются Республика Бурятия и Иркутская, Кемеровская области и Алтайский край.
Тема для ОНФ Именно этим непростым вопросам и будет посвящён мой доклад на предстоящем Межрегиональном форуме Общероссийского народного фронта в Якутске 5-6 июля 2016 года, где предполагается обсудить многие аспекты, волнующие жителей Сибирского и Дальневосточного федеральных округов России.
Потребность в энергии растёт На протяжении всей истории человечества по мере роста численности населения Земли и возрастания потребностей каждого человека наблюдается увеличение количества используемой энергии. Не является исключением и современный этап развития цивилизации. Мировые потребности в энергии продолжают возрастать. Согласно докладу Комиссии Мирового Энергетического Совета «Энергия для завтрашнего мира: реалии, возможность выбора и программа действий» (1995) при возможном увеличении численности населения к 2020 году до 8,09 млрд. человек общее потребление энергии в мире может возрасти (в зависимости от возможного сценария) в 1,5 – 2 раза по сравнению с 1990 годом. При предполагаемом росте населения к 2100 г. до 11 млрд. человек необходимо увеличить производство энергии по крайней мере в четыре раза. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) включает все предприятия, которые осуществляют разведку, добычу, транспортировку, хранение, переработку и использование твёрдых, жидких и газообразных энергоносителей. Природные системы включают все наземные и водные экосистемы, в том числе самую большую из них – биосферу. Взаимодействие этих двух глобальных по пространственному масштабу систем осуществляется через потоки вещества, энергии и информации (негэнтропии). Одним из ключевых элементов топливно-энергетического комплекса являются электростанции, где производится электроэнергия – наиболее универсальный и удобный для транспортировки и использования продукт потребления. При некотором разнообразии конструкций электростанций наиболее востребованными являются гидравлические (ГЭС), тепловые (ТЭС) и атомные (АЭС). Воздействие всех этих типов электростанций охватывает все элементы природных систем – атмосферу, гидросферу и литосферу. Не отрицая значительных изменений в гидросфере и ландшафтах при строительстве гидроузлов, следует признать, что сжигание органического топлива (в основном – угля) на тепловых электростанциях приводит к значительному загрязнению атмосферы и литосферы продуктами неполного сгорания и атмосферы и гидросферы – тепловой энергией. Менее половины энергии, образующейся при сгорании угля или углеводородов, превращается в электроэнергию. Но источником наиболее опасных и долговременных экологических последствий работы ТЭС для окружающей среды являются золошлакоотвалы, где концентрируются все те примеси, которые были в угле, в том числе токсические и радиоактивные элементы. Площадь этих лишённых жизни территорий составляет до 10 км2 только для одной ТЭС мощностью 1200 МВт.
