Экономика ветряной энергетики — предмет ожесточенных споров сторонников и противников возобновляемых источников энергии. Одни утверждают, что переход на ветряки будет стоить астрономических денег, другие — что стоимость киловатт-часа, сгенерированного ветряными турбинами, уже сопоставима с традиционными электростанциями или ниже их и будет падать в будущем.
Налетай — подешевело!
В последние годы стоимость киловатт-часа, вырабатываемого с помощью ветра, последовательно снижается. Этому способствует развитие технологий — турбины становятся эффективнее и мощнее, а затраты на их производство снижаются, — масштабирование производства, возрастающая конкуренция и накопленный за время эксплуатации опыт. Не остановила этот тренда даже пандемия коронавируса, которая негативно повлияла на многие отрасли промышленности (вспомнить хотя бы кризис с чипами, к которому косвенно привели локдауны, вызвавшие взрывной рост продаж электронных девайсов).
По данным International Renewable Energy Agency (IRENA), в 2020 году стоимость киловатт-часа введенных в строй береговых ветряных установок в среднем по миру снизилась на 13 % по сравнению с 2019-м. За десятилетие снижение цены составило 56 % для береговых установок и 48 % для офшорных.
Аналитики IRENA сравнивают стоимость электроэнергии, производимой на ветряных и угольных электростанциях. Они полагают, что 800 гигаватт электричества, вырабатываемого ТЭС, уже обходятся дороже, чем такая же мощность от СЭС или береговых ВЭС. Замена этих угольных станций на работающие на возобновляемых источниках будет экономить 32 миллиарда долларов ежегодно и уменьшит выбросы СО2 на 3 гигатонны. Это важный экологический шаг, ведь в целом сжигание ископаемого топлива (угля, нефти и газа) для производства электроэнергии являетсяосновным источником парниковых газов — 76 % выбросов, или более 37 гигатонн, по данным World Resources Institute. Из этого объема чуть больше трети приходится именно на генерацию тепла и электричества.
Мало добыть — нужно доставить
Критики ветряной энергетики указывают, что основные затраты составляет не собственно строительство и обслуживание установок, а сопутствующая инфраструктура. И здесь существенных подвижек в сторону снижения издержек в ближайшие годы не предвидится.
Проблема ВЭС в том, что их чаще всего невозможно построить в непосредственной близости от потребителя, в отличие от традиционных электростанций. Офшорные электростанции считаются более эффективным, чем прибрежные, но прокладка силовых кабелей к ним — это тот еще инженерный квест. Кроме того, места, где дуют сильные ветра, а следовательно, ВЭС наиболее производительны, обычно малонаселены.
Поэтому ветряные установки требуют строительства высоковольтных ЛЭП — а это очень дорогостоящая инфраструктура. Согласно данным International Energy Agency от 2014 года, полученным в результате масштабного исследования (pdf) энергетических систем по всему миру, доля затрат на передачу электроэнергии в себестоимости одного киловатта у ветроэнергетики останется самой высокой среди других источников и в 2020, и в 2040 году. Если для угольных, газовых и атомных станций она варьируется от 0,9 % до 1,7 %, то для ветровых составляет целых 3,2 %. И чем больше будет внедряться альтернативная энергетика, тем выше будут эти затраты. По оценкам аналитиков, к 2040 году они составят уже 4,2 % в себестоимости киловатта.
По оценкам Bloomberg New Energy Finance, по мере внедрения альтернативных источников инвестиции в укрепление инфраструктуры к 2050 году составят 14 триллионов долларов — сумма, сопоставимая с затратами на собственно строительство электростанций, использующих возобновляемые источники. Сложности добавляет еще и то, что вся инфраструктура должна быть рассчитана на максимальные мощности, чтобы обеспечить передачу энергии во время генерации.
Большие сети — это и большие затраты на их обслуживание. Отсутствие необходимой технической поддержки может привести к катастрофическим последствиям. Одной из причин ужасных лесных пожаров в Калифорнии называли повреждения высоковольтных линий компании Pacific Gas and Electirc, основного поставщика электроэнергии в штате. Компанию упрекали в плохом обслуживании и недостаточных инвестициях в обновление инфраструктуры. В результате старые линии искрили и в сочетании с засушливой погодой провоцировали возгорания. Пожары 2018 года охватили 2 % территории штата, унесли жизни более ста человек, а суммарные затраты на тушение и ликвидацию последствий составили 25 миллиардов долларов.
Перерыв на штиль
Еще одной существенной проблемой ветрогенерации является невозможность гибко регулировать ее мощность. У этой сложности есть два аспекта. Первый заключается в том, что потребление энергии неравномерно в течение суток. Вторая проблема в том, что ветряная электростанция вырабатывает энергию, когда есть ветер. При этом ветер не должен быть слишком сильным, иначе система безопасности блокирует вращение винта. Таким образом, если период штиля или урагана затянется, то ВЭС не будет вырабатывать электричество совсем. Одновременно с этим мощность конкретной турбины одинакова. Иными словами, она либо работает на полную, либо нет.
Решение у проблемы есть: электроэнергию нужно запасать. Однако строительство резервных аккумуляторов — это дополнительные затраты в инфраструктуру, которые также будут только возрастать по мере все более широкого распространения ВЭС.
Впрочем, все эти проблемы вряд ли приговор альтернативной энергетике. Китай активно продвигает проект строительства всемирной суперсети, которая позволит объединить энергетические системы отдельных стран. Возможно, дальнейшее совершенствование аккумуляторов позволит нам со временем делать значительные запасы электроэнергии, как сейчас мы запасаем нефть и газ в хранилищах. В любом случае, это вряд ли нерешаемые задачи.
Фото на превью: ветряная электростанция в Синьцзяне, Китай, Chris Lim / Wikipedia