В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики

Ергин Дэниел

Углекислый газ является естественным для природы продуктом, но в очень больших концентрациях он опасен. Ученые сходятся во мнении, что углекислый газ можно хранить практически без утечек. Однако в отчете Массачусетского технологического института говорится: «На подготовку к успешному, масштабному внедрению [CCS] потребуются многие годы». Что будет, если произойдет утечка? Кто должен заниматься ликвидацией ее последствий? Кто будет нести ответственность за нее? В самом деле, кто собственник углекислого газа? Кто будет осуществлять контроль за ним и каким образом? Какой будет реакция людей, живущих над хранилищем? Кто будет заниматься разработкой необходимых законодательных и нормативных актов? И, что самое важное, достаточно

ли заручиться согласием общественности, чтобы создать огромную систему CCS и эксплуатировать ее?⁷

И, конечно же, возникает вопрос стоимости. По оценкам специалистов на основе экспериментальных проектов, в результате внедрения CCS цена электроэнергии, вырабатываемой угольными электростанциями, вырастет на 80–100 %. Для того чтобы электроэнергия, производимая угольными электростанциями с CCS, стала экономически выгодной, необходимо существенно повысить стоимость электроэнергии на традиционных угольных электростанциях путем введения квот на выбросы углекислого газа или налога на них.

На сегодняшний день нет ничего похожего на готовую систему сокращения выбросов углекислого газа. Вместе с тем уже реализуется ряд пилотных проектов по внедрению CCS на действующих угольных электростанциях. Чтобы поставить CCS на коммерческие рельсы, понадобится несколько миллиардов долларов на научно-исследовательские работы, ряд масштабных демонстрационных проектов и не менее полутора десятков лет⁸.

До того времени потребность в инновациях, которые позволят повысить экологическую чистоту угля, будет весьма высокой. Возможно, появятся какие-то другие технологии, найдутся иные решения проблемы выбросов углекислого газа, менее затратные и менее сложные. Или же будут найдены способы преобразования продуктов сжигания угля в нечто ценное, иными словами, преобразования углекислого газа из проблемы в полезный товар. Стимул для этого определенно есть.

Возвращение атомной энергии

В сегодняшнем мире, осознающем серьезность проблемы выбросов углекислого газа, важнейшими преимуществами атомной энергии являются не только традиционные диверсификация структуры источников энергии и самодостаточность. Это еще единственный доступный сегодня масштабный, общепризнанный, готовый к немедленному развертыванию источник электроэнергии, который не выделяет углекислый газ.

Атомная энергетика по-прежнему дает около 20 % электроэнергии, производимой в США, как и в 1980-х гг. Но как это стало возможным? Ведь потребление электроэнергии в США с 1980 г. практически удвоилось, а новые атомные электростанции за прошедшие три десятилетия в эксплуатацию не вводились, да и количество действующих энергоблоков по сравнению с серединой 1980-х гг. практически не изменилось. Благодаря чему доля атомной энергии осталась неизменной?

Прежде всего, благодаря кардинальному повышению эксплуатационной эффективности. В середине 1980-х гг. из-за разного рода эксплуатационных проблем АЭС часто приходилось отключать от энергосистемы, а потому в среднем в течение года они работали всего на 55 % от своей проектной мощности. Сегодня в результате накопленного за несколько десятилетий опыта и постоянного внимания к эксплуатационным качествам – в том числе в результате использования знаний и опыта бывших членов подразделения Риковера, – атомные электростанции в США дают более 90 % проектной мощности. Такое повышение эффективности настолько значительно по своему воздействию, что его можно рассматривать как новый источник электроэнергии. Это равносильно удвоению числа атомных электростанций, хотя ни одной новой АЭС в эксплуатацию введено не было.

Помимо существенного улучшения эксплуатационных и экономических показателей, атомная энергетика в США получила еще один импульс, без которого она, скорее всего, стала бы угасать.

Новая атомная электростанция должна получить лицензию на эксплуатацию. Процесс получения лицензии, включающий подачу заявки, проверку АЭС на соответствие нормам и устранение замечаний, мог растягиваться на годы. (Расходы, связанные с подачей заявки на лицензию для новой АЭС, сегодня оцениваются в полмиллиарда долларов.) Срок действия лицензий на эксплуатацию, которые выдавала Комиссия по регулированию атомной энергетики (NRC) (а также ее предшественница, Комиссия по атомной энергии), составлял 40 лет. Такой срок был установлен, согласно NRC, «исходя из экономических и антимонопольных соображений, а не технических ограничений». Ситуация в конце этого 40-летнего срока, какой бы она ни оказалась, должна была стать поворотным пунктом для атомной энергетики и определить ее будущее в США. Но есть ли шансы сделать это своевременно?⁹ Поддерживая идею продления срока лицензий, NRC развернула инициативу по обновлению системы обеспечения безопасности индустрии с использованием новых средств и возможностей.

На сегодняшний день NRC продлила срок действия лицензий на эксплуатацию почти половины из 104 коммерческих реакторов в США. Если бы лицензии не были продлены, в США сегодня уже шел бы процесс закрытия атомных электростанций. Но даже если все выданные лицензии будут продлены, вопрос сохранения доли атомной энергии в выработке электричества на 20 %-ном уровне по-прежнему остается актуальным, принимая во внимание рост потребления электроэнергии в будущем. Отчасти это позволит сделать увеличение мощности действующих электростанций. Но без новых АЭС не обойтись¹⁰.

Новый импульс

В феврале 2010 г. администрация президента Обамы предоставила государственные гарантии по кредитам компании Southern Company и ее партнером, взятым для строительства двух новых атомных электростанций в США, в штате Джорджия, первых за последние десятилетия. «Мы придадим новый импульс развитию атомной индустрии в стране», – пообещал советник президента США по вопросам энергетики. Первые шесть проектов также могут получить несколько сотен миллионов долларов из федерального бюджета в качестве компенсации за «проблемы в процессе получения разрешений» или судебные разбирательства. Это новшество должно свести к минимуму расходы компаний, обусловленные затягиванием на десятилетия процесса согласования и судебных разбирательств. По сути, федеральное правительство таким образом страхует разработчиков от действий государственных органов, которые приводят к чрезмерным и дорогостоящим задержкам¹¹.

Эта политика открыла перспективы для атомной энергетики в США. Поступили предложения о строительстве в общей сложности 30 реакторов, причем в 20 случаях были указаны конкретное место и тип реактора. Впрочем, большинство из предложений так и остались на бумаге из-за по-прежнему непростой регуляторной среды и высоких затрат.

Важным отличием новых проектов является включение в конструкцию большего количества пассивных элементов безопасности. Другим отличием является стандартизация конструкций реакторов, позволяющая снизить стоимость и обеспечить соблюдение требований регулирования.

Одним из решений этой проблемы может быть новый ряд малых и средних реакторов (SMR). Благодаря небольшим размерам их проще устанавливать, а использование модульных элементов уменьшает затраты и время строительства. Идея заключается в получении экономии от масштаба, а не от размеров, как раньше, т. е. в серийном производстве модульных SMR. SMR должны снизить финансовые риски и сложность разработки и строительства характерные для крупных реакторов¹². Однако для технической реализации SMR и обеспечения их экономической жизнеспособности, скорее всего, понадобятся годы.