Сценарный анализ мировой энергетики «Future-Designing Research Group»

Глобальная энергетическая проблема Современная энергетика находится в кризисном состоянии, не справляется со всем объемом требований потребителя и, тем более, не справится с прогнозируемым ростом этих требований. Существующая тенденция к энергосбережению является социально приемлемой формой, в которой выражается этот кризис Мировое сообщество нуждается в энергии, свободной от обременений

На 2010 год имеем разницу «индустриальной» и «постиндустриальной» кривых потребления в 7,4 раза. Расчет условен, но демонстрирует глубину отложенных проблем в мировой энергетике Политика энергосбережения не сказалась на поведении графиков – и интегральное, и удельное потребление энергии продолжает расти

Потребление энергии в мире в разы отстает от условной индустриальной нормы. Это приводит к острой нехватке энергии за пределами «золотого миллиарда». Потери самого «золото миллиарда» можно оценить примерно в 30 лет непрерывного экономического развития На сегодняшний день человечество не в силах поддерживать даже эти темпы роста производства \ потребления электроэнергии

В России нехватка электроэнергии будет нарастать на 2,2 ГВт в год. Для мира в целом можно грубо оценить рост дефицита электроэнергии в 50 ГВт за год

Международное опоздание с вводом в эксплуатацию генерирующих мощностей Неадекватное географическое положение существующих генерирующих мощностей Устаревание энергораспределительных сетей и механизмов перетока Дефицит электроэнергии уже в 2010-е годы

Локальная нехватка электроэнергии на масштабах региона, страны Первая стадия: отказ от энергоемких проектов развития Тезисы медиа: стратегии «мудрого отказа», «надлежащего самоограничения», «сохранения окружающей среды», «борьбы с глобальным потеплением»

Вторая стадия: торможение развития бизнеса в связи с трудностью подключения к электрораспределительным сетям Тезисы медиа Кампания по сокращению коммунального потребления: нормы потребления штрафные тарифы за сверхнормативное использование электроэнергии плата за киловатт установленной мощности

Торможение промышленного и коммунального потребления электроэнергии приведет к замедлению экономического роста, что в условиях индустриальной кредитной экономики эквивалентно кризису кредитования Уже на этой стадии вероятен крах пенсионной и страховой системы

Третья стадия: Попытка государства искусственно стимулировать вывод экономики из депрессии через войну или глобальный проект Кризис энергосистем Блэкауты Справиться с нехваткой электроэнергии с помощью мер экономии не удастся

Способ энергосбережения Инновационный способ энергосбережения Административный способ энергосбережения Структурный способ энергосбережения Содержание Переход к «умным сетям» и «умным домам», оптимизация технологических процессов и работы бытовых устройств по критерию энергопотребления Законодательное снижение промышленных и коммунальных энергозатрат, установление соответствующих нормативов, сверхнормативное потребление невозможно или дорого. Переход к малой и средней генерации и локальным сетям. Когенерация тепла и электроэнергии. Перспективы Экономия 5–10% потребления электроэнергии за счет удорожания соответствующих товаров и услуг на 25–50% Великобритания и Франция говорит о 13–15% потребления электроэнергии, это – предел сверху. Сокращение расходов на теплоснабжение, объединение тепло- и электроснабжения в единую систему. Экономия 10% потребления электроэнергии за счет сокращения потерь в сети. Реализуемость В указанных выше пределах (не выше 10% потребления) На страх и риск соответствующих правительств Дорогостоящий проект, предусматривающий переформатирование всей экономики и шире – всей системы природопользования. (Вторая половина столетия) Последствия Рост инфляции, нестабильность энергосистемы, возможны веерные отключения при авариях Снижение разнообразия жизни, сокращение потребления и производства во всех секторах, рост заболеваемости простудными заболеваниями, рост смертности. Социальное возмущение вплоть до эскалации насилия и гражданской войны, неизбежны веерные отключения и тяжелые аварии сетевого хозяйства. Возникновение локальных (местных) тепловых и электрических кризисов. Интенсивный рост антропопустынь I рода Энергосбережение

Классификация энергетики = тепловая + потоковая + ядерная (физика процесса) = местная + базовая + расширенная + универсальная (экономика потребления) = физически неисчерпаемая + практически неисчерпаемая + исчерпываемая (тип потребляемых ресурсов)

Генерация Местная Базовая Расширенная Универсальная Тепловая генерация Генерация тепла Генерация электроэнергии Когенерация Атомная генерация Потоковая генерация Нефть и газ Каменный уголь Низкокалорий- ные топлива Водородная энергетика Уран Торий Гидрогене- рация Приливная генерация Геотермальная генерация Ветрогене- рация Солнечная генерация Бурые угли, горючие сланцы и сланцевый газ, торф, древесина, биотопливо (биоэтанол и биодизель), сжигание мусора

Сценарные версии

Нефть сохранит свое значение ключевого ресурса. Абсолютное потребление нефти будет расти, относительное – снизится Привязка цены газа к цене нефти сохраниться Потребление угля будет расти быстрее, нежели потребление нефти и газа Расширится практика подземной переработки угля Потребление низко углеродных топлив снизится, хотя этот тип генерации сохранится в местном секторе энергетики Потоковая энергетика будет развиваться, но ее вклад в общий топливный и энергетический баланс останется небольшим

Развитие тепловой атомной энергетики будет сдерживаться высокой ценой генерации, в которую будут включены затраты на утилизацию РАО и ОЯТ. СЛЕДОВАТЕЛЬНО: Атомная энергетика разделяется на традиционную (медленные нейтроны) и инновационную (быстрые нейтроны, ЗЯТЦ)

Ничего не делать Делать что-то Условия обычны или неблагоприятны Ничего не делаем, ничего хорошего и не получается. В конце концов, все заканчивается катастрофой. «Энергосбережение и рапс» Делаем то, что умеем. Что-то получается, но ситуация все время ухудшается, хотя до катастрофы дело не доходит. «Ужас без конца» вместо «ужасного конца». «Угольный Ренессанс» Условия обычны или благоприятны Ничего не делаем, но Господь милостив, и все получается прекрасно. «Уповаем на Господа» Делаем все, что в наших силах (все, что можно, и все, что нельзя по Л.Кэрроллу) и выстраиваем новую мировую энергетическую систему. Результат удовлетворительный, есть надежда перейти фазовый барьер. «Атомный прорыв» Простейшее бизнес-сценирование

Сценарий 1.«Энергосберегающее будущее» Базовый выбор – возобновляемые источники энергии и потоковая энергетика –Инерционный сценарий –Реальное Будущее совпадает с Неизбежным –Политическая воля отсутствует –Политика энергосбережения продолжается до кризиса социальной системы –Атомная энергетика развивается экстенсивно –Обращение с ОЯТ осуществляется через водное хранение, объем ОЯТ возрастает

Базовые элементы сценария –Энергосбережение –Экологически чистая энергетика –Уменьшение выбросов парниковых газов, прежде всего СО 2 –Снижение зависимости от импорта углеводородов Граничное условие – отказ от ядерной энергетики –Проектанты – политики, а не ученые и не бизнесмены –Энергетическая проблема не решается, а игнорируется. Энергосбережение позволяет снизить ее остроту, может быть, избежать блэкаутов, но оно никак не повлияет на экономическую рецессию, вызванную недостатком свободной электроэнергии. Причем не имеет значения, приведет ли энергетический дефицит к росту тарифов или к появлению административных ограничений на подключение к сети. Просто, в первом случае будет работать инфляционный механизм стагнации, а во втором – дефляционный

Сценарий 1. «Энергосберегающее будущее» –Реализация данного сценария предусматривает использование механизмов международного права для навязывания всему мировому сообществу своих жестких экологических норм –Частью этой стратегии является продажа квот на парниковые газы –Позиционной основой сценария являются постиндустриальные высокие технологии, позволяющие «бесплатно» и существенно снизить потребление электроэнергии и тепла. Считается, что такие технологии или уже есть, или вот-вот будут созданы. Адепты энергосбережения не знают о существовании принципиальных физических запретов на этом пути, поскольку физической картиной мира не владеют –Позитивной стороной сценария можно считать упор на развитие современного городского сетевого хозяйства – развитие смарт- технологий: «умные сети» и «умные» энергосберегающие дома.

Сценарий 2. «Угольный Ренессанс» –Традиционный сценарий. Контролируемое отступление цивилизации –Расширение «золотого миллиарда» с сокращением его привилегий. Отказ от пенсионной системы и системы социального страхования –Требует политической воли –Нефть и газ остаются топливными ресурсами, вытесняются из базовой генерации –Растет роль потоковой энергетики (ветер + солнце) –Атомная энергетика растет, радиофобия утрачивает социальную значимость –Развивается «мокрая» и «сухая» переработка ОЯТ

Сценарий 3. «Атомный прорыв» –Прорывной сценарий –Требует политической воли –Современная технологическая платформа, как системный интегратор энергетики: тепловые и быстрые реакторы –Замкнутый топливный цикл: внешний и пристанционный. «Сухая» переработка. Жидкосолевые дожигатели –Проблема ОЯТ решена

Сценарий 4. «Обыкновенное чудо» Любой предыдущий сценарий с «дикой картой» в форме личной гениальности. Появление принципиально новых энергетических технологий, имеющих явное преимущество перед существующими. Непреклонная политическая воля использовать эти технологии любой ценой и во что бы то ни стало

Новая атомная гонка –ОЯТ и РАО – «хроническая болезнь» ядерной энергетики –Объем – 200 тысяч тонн, к 2015 – 300 тысяч тонн, нарастание около тонн в год, переработка – около 35% –В рамках традиционного подхода проблема решена быть не может –Захоронение организационно и технологически невозможно, коммерчески несостоятельно

По различным оценкам общие запасы ОЯТ в мире превышают 200 тысяч тонн, в России – 15 тысяч тонн, в США – 50 тысяч тонн. По оценкам МАГАТЭ (заниженным) к 2015 году эта величина возрастет до 300 тысяч тонн. На сегодняшний день нарастание объемов ОЯТ составляет в мире около 11 тысяч тонн, в России – около тысячи тонн. Скорость переработки заметно меньше. На сегодня Россия имеет один завод мощностью в 400 тонн, Франция и Великобритания вместе перерабатывают около 3 тысяч тонн, в т.ч. 800 тонн «чужого» топлива, остальные страны развитой промышленности по переработке ОЯТ не имеют. Таким образом, сегодня перерабатывается не более 35% производимого ОЯТ, и их общее количество продолжает накапливаться и в мире, и в РФ.

Современная Технологическая Платформа –Генерирующие мощности в необходимом объеме + утилизация ОЯТ –Экспансия ядерной энергетики с изменением структуры потребления первичных ресурсов

Проблема выбора Сконцентрировать ресурсы на реакторах поколения 3+ или бросить их на создание нового поколения энергоблоков? Современные экономические расчеты занижают рентабельность «быстрых реакторов» с замкнутым циклом

Первая же созданная в мире ядерная технологическая платформа с рециклингом и минимальным обременением ОЯТ станет стандартом «де факто»: Появление современной технологической платформы сделает традиционные реакторы устаревшими и коммерчески не привлекательными

Если никто не начинает работать над «быстрыми реакторами» и ЗЯТЦ, пролонгируется текущая ситуация Если кто-то создает современную технологическую платформу, а остальные – нет, происходит перераспределение рынка в пользу инноватора Если в создании новых энергоблоков преуспевают все, атомная энергетика получает ряд бонусов за счет тепловой, но в самой атомной энергетике начинается жесткая конкурентная борьба Как только «дилемма заключенного» будет осознана, развернется «гонка дизайнов» энергетической системы нового поколения

Стратегические приоритеты –Время единственный критический параметр –Современная технологическая платформа = натриевые реакторы БН + свинцовые реакторы БРЕСТ + свинцово-висмутовые реакторы СВБР –Одновременно с «современной» необходимо конструировать «перспективную технологическую платформу», основой которой станут солевые реакторы

Стратегический маневр –отказ от исследований в области «медленных» реакторов –сосредоточение НИОКРов на задачах современной технологической платформы (ЗЯТЦ, металлический теплоноситель) –сосредоточение НИРов на задачах перспективной технологической платформы –опережающее создание экспериментальной базы, математических моделей и расчетных кодов

Стратегическое решение –Создание в краткосрочной перспективе современной технологической платформы при одновременном конструировании перспективной технологической платформы –Перспективная технологическая платформа должна развертываться с отставанием на 6–7 лет от современной