На всех не хватит: где взять энергию для массового использования электромобилей?

Андрей Сизов, Генеральный директор ООО «Балтийский метанол»

Спрос на работающие на электричестве автомобили уверенно растет. «Автостат» сообщает, что в 2023 году в России было продано 14089 чистых электромобиля, не считая подзаряжаемых гибридов. А на рынок производители и дистрибьюторы официально вывели 16 новых моделей электромобилей, включая «Москвич 3е».

Зарядная инфраструктура не отстает. Только в Москве общее количество зарядных станций должно к 2030 году вырасти с нынешних 3500 до 14500 штук.

Электромобили меняют энергетику

Аналитики аудиторской компании Б1 (бывшая Ernst & Young) прогнозируют, что к 2030 году ежегодные продажи электромобилей достигнут 220 тыс. штук, затем ещё ускорятся, и к 2035 году будет продаваться уже 483 тыс. автомобилей в год, заняв 25% рынка новых машин.

Если допустить, что рост продаж в периоды 2024-2030 и 2030–2035 годов будет линейным, то к концу указанного периода в эксплуатации будет находиться порядка 2,8 млн электромобилей, требующих зарядки. Простой подсчёт потребляемой энергии по заявленным производителями показателям среднего расхода не подходит. Холодный январь 2024 года показал, что в даже при -10 градусах фактический расход энергии вырастает в 2-2,5 раза — до 40 кВт*ч на 100 км.

Регулярная зарядка почти 3 млн автомобилей может стать серьёзной нагрузкой на энергосистему: в 2035 году на заряд электромобилей при среднегодовом пробеге в 18200 км может уйти порядка 15,3 млрд кВт*ч энергии. Подобное потребление создаст серьёзную нагрузку на электросеть. Уже сейчас некоторые регионы сталкиваются с дефицитом энергии и авариями на сетях из-за перегруза. Для решения этой проблемы Минэнерго предложило повысить тарифы на поставку электроэнергии для майнинговых ферм в 2-5 раз. При этом максимально возможное в теории потребление промышленных майнинговых ферм — 14,9 млрд кВт*ч.

Чистая энергетика спасёт транспорт будущего

В развитых странах, где электромобили уже сейчас намного популярнее, чем в России, эту проблему решают развитием выработки электричества из возобновляемых источников энергии (ВИЭ): ветряки, солнечные станции, малые ГЭС, которые не перекрывают плотинами русла рек, и другие. Так решается задача увеличения установленных мощностей и повышения экологичности транспорта.

Самая высокая доля выработки «зелёной» энергии в I квартале 2023 года зафиксирована в Дании (61%), Литве (50,8%) и Греции (43,9%). В среднем по Европе на ВИЭ приходится 25,5% генерации. В России же альтернативная энергетика даёт лишь 0,8% генерации. К 2030 году Минэкономразвития ожидает удвоение установленных мощностей возобновляемых источников энергии до 12 ГВт. Но есть ли у ВИЭ в России реальные шансы занять значимое место в энергосистеме и стать источником энергии для электромобилей?

Развитие ВИЭ в России

Исследования Ассоциации развития возобновляемой энергетики (АРВЭ) показывают, что альтернативная энергетика в России представлена в основном ветряками (ВЭС), солнечными электростанциями (СЭС), и малыми гидроэлектростанциями (мГЭС).

Чистой энергетике требуется много солнца, ветра и быстрые реки. Так что возможность заряжать электромобили чистой энергией есть далеко не везде. Тихие русские равнины слабо подходят для этого. Совсем другое дело — юг страны (как на западе, так и на востоке) и прибрежные районы.

Наибольшей установленной мощностью СЭС обладают Оренбургская область (370 МВт), Астраханская область (285 МВт), Калмыкия (234,1 МВт), Волгоградская область и Республика Алтай, у которых по 120 МВт.

Больше всего ветряков установили Ставропольский край (730 МВт), Астраханская область (340,2 МВт), Калмыкия (216,6 МВт), Мурманская область (202,4 МВт) и Адыгея (150 МВт).

Малая гидроэнергетика сконцентрирована в Карачаево-Черкесской Республике (57,6 МВт), Ставропольском крае (21,3 МВт) и Кабардино-Балкарской Республике (10 МВт).

Получается, что идеальный кандидат на развитие электротранспорта за счёт ВИЭ — это Ставропольский край. С установленными мощностями ВИЭ на 851,3 МВт он является абсолютным лидером России по «зелёной» генерации. Следующие кандидаты — Астраханская и Ростовская области, с установленными мощностями на 625,2 МВт и 607,3 МВт соответственно.

Неплохим потенциалом обладают восточные регионы — Алтай, Бурятия, Забайкальский край. Они уже сейчас благодаря большому количеству солнечных дней уверенно находятся в середняках по объёму установленных мощностей.

Печальный опыт Китая

Стоит учитывать, что ВИЭ не могут длительное время выдавать установленную мощность. Облака прикроют солнце, ночью оно вообще не светит, у морского побережья может быть штиль, горные реки могут обмелеть.

Достаточно посмотреть на Китай, который является лидером по объёму установленных мощностей ВИЭ. На «чистые» электростанции (китайцы к этой категории относят большие ГЭС) в КНР приходится 49,9% всех установленных мощностей (1,4 ТВт). Но коэффициент использования установленных мощностей (КИУМ) в Китае не превышает 25%.

В России из-за географического расположения (высокие широты негативно сказываются на эффективности солнечных панелей) и климата КИУМ ещё ниже, чем в Китае. Для солнечных станций он составляет в среднем 19%, для ветряных — 21,6%, для малой гидроэнергетики — 66%. То есть одну тепловую электростанцию заменят пять солнечных станций аналогичной мощности, которым потребуется ещё и уникальная система накопления и хранения энергии.

Теоретически потенциал у ВИЭ есть: уже в 2020 году себестоимость электроэнергии с ветряных станций в России была ниже, чем на современных сложных ТЭС и некоторых АЭС: 5,6 рубля за 1 кВт*ч против 6-8 рублей. Но нынешняя география выработки, обусловленная преобладанием солнечной и ветрогенерации, плохо сочетается с электромобильными центрами потребления. Лучшие условия для альтернативной энергетики складываются там, где нет мегаполисов, остро нуждающихся в снижении выбросов, а плотность населения невысокая.

Эффективные ВИЭ в условиях России

В то же время Россия обладает богатым опытом разработки компактных атомных реакторов, которые могут применяться в атомных электростанциях малой мощности (АСММ). Они не генерируют вредные выбросы в атмосферу, их можно располагать вблизи потребителей энергии — нет потерь на передачу энергии на большие расстояния, как в случае с традиционными большими АЭС, выработка энергии никак не зависит от погодных и климатических условий.

Но пока это технологии будущего: на данным этапе имеются лишь 5 отобранных «Росатомом» площадок в Красноярском крае, Якутии и Чукотке для строительства АСММ. Им ещё только предстоит доказать свою эффективность и безопасность: первая АСММ с реакторной установкой «Ритм-200» будет построена в Якутии в 2028 году.

Есть ещё один вид ВИЭ — генерация энергии из органических отходов. Пока такой подход не популярен. В Московской области установленная мощность БиоЭС составляет 11 МВт, в Вологодской области 6 МВт, в Белгородской области — 4,1 МВт и в Ленинградской — 2,4 МВт. Они с помощью бактерий сбраживают органические отходы, в том числе из супермаркетов, и получают метан. Этот газ уже можно преобразовывать в энергию традиционным способом.

Выбросы углекислого газа ненулевые, но такой вариант наносит меньше вреда, чем складирование органики на полигонах. БиоЭС помогут их освободить, они не зависят от времени суток и погоды на улице, могут располагаться вблизи крупных городов. Критичный недостаток такой схемы: для обеспечения топливом требуется тотальная сортировка бытовых отходов.

ВИЭ в России имеют все предпосылки к развитию. Но на данном этапе развития технологий и культуры обращения с отходами, ВИЭ носят исключительно локальный характер и сконцентрированы в регионах, где вопрос электромобилизации остро не стоит. Развитие традиционной тепловой генерации ещё рано списывать со счетов. Повышение установленных мощностей и экологичности традиционных газовых и угольных ТЭС — вот актуальная задача ближайшего времени.