Атом vs енергія вітру: хто переможе і якою буде енергетика України у 2050 році

Атом vs вітер. Яке майбутнє чекає енергетику Україні?

Аналітики компанії Wartsila продемонстрували українським енергетикам, як потрібно моделювати розвиток об'єднаної енергосистеми (ОЕС) країни на довгострокову перспективу.

Фіни запропонували до розгляду математичну модель двох сценаріїв розвитку нашої енергетики до 2050 року. Перший з них, оптимальний, базувався на міркуваннях максимально дешевої та конкурентоспроможної енергосистеми. Другий сценарій – безвуглецевий – мав на меті досягнення нульових викидів і перехід до 100%-ї відновлюваної енергетики протягом 30 років.

Обидва сценарії не претендують на остаточну істину і є, радше, базисним проектом для подальшої дискусії та доопрацювання. «Це не вирок і не рекомендація. Це запрошення до діалогу, щоб ефективно використовувати ті ресурси, які є», – сказав директор з розвитку ринків у Східній Європі компанії Wartsila Energy Ігор Петрик.

Діалог уже розпочато. За підсумками дискусії з українськими колегами, представники компанії вирішили скоригувати низку ключових показників у запропонованих сценаріях.

Звісно, спрогнозувати з високою ймовірністю, що буде з енергетикою до 2050 року, неможливо. Однак довгострокове високоточне моделювання енергосистеми дозволяє чіткіше зрозуміти тенденції та перспективи світового енергетичного мейнстріму, а також математично розрахувати найоптимальніші варіанти розвитку в коротко- і середньостроковому періодах. 

Як проводиться моделювання?

Wartsila розробляє математичну модель ОЕС України на основі програмного комплексу PLEXOS. Цей інструмент дозволяє спланувати найбільш оптимальний і найдешевший розвиток енергосистеми з урахуванням заданих критеріїв. Наприклад, досягнення мінімальної ціни кіловат-години в системі, або перехід до 100%-ї відновлюваної енергетики, або реалізація будь-яких інших стратегічних рішень.

Як вхідні дані для аналізу в програму закладається інформація про види палива, прогнозний попит, потреби в резервах, параметри електростанцій, диспетчерські обмеження. Також враховуються потенційні технології для можливого спорудження нових об'єктів.

Програма отримує відомості про наявні та бажані показники – і «видає» ціну питання й алгоритм досягнення поставленого завдання. Зокрема, підсумкову інформацію про чисту дисконтовану вартість системи, вартість електроенергії за весь життєвий цикл, потребу в нових і резервних потужностях, обсяги викидів і споживання палива, рівень надійності енергосистеми, графіки погодинної диспетчеризації, а також показники капітальних, змінних і умовно постійних витрат.

Таким чином, на підставі аналізу економічних і технічних параметрів усіх наявних і перспективних технологій, а також обраних сценаріїв, PLEXOS розраховує найоптимальнішу структуру енергосистеми. Розрахунок здійснюється на кожні дві години її роботи протягом 30-річного горизонту планування.

У чому проявилися «національні особливості» української енергосистеми?

Природно, що достовірність прогнозу буде тим вище, чим більш точні й досконалі параметри закладені в програму. У цьому сенсі аналітикам Wartsila, у випадку з Україною, ще є чого прагнути. Зокрема, фінські розробники під час презентації початкового проекту взяли до уваги зауваження і побажання українських колег, як підвищити достовірність прогнозних даних.

«Якщо ми чогось іще не врахували, це абсолютно не означає, що ми проти цього. Ми не є заангажованими щодо будь-якої технології», – сказав Ігор Петрик.

При цьому програма, самостійно підбираючи з-поміж технологій-кандидатів оптимальний склад обладнання, для жодного зі сценаріїв не обрала традиційну негнучку генерацію, зокрема атомну. Фінські експерти пояснюють це неконкурентоспроможністю нового будівництва АЕС. Не знайшлося місця в представленій моделі й малим модульним ядерним реакторам, перспективи використання яких у широких промислових масштабах поки незрозумілі. Незважаючи на активне лобіювання ММР з боку атомників, існують припущення, що малі реактори слідом за великими АЕС теж виявляться неконкурентоспроможними, навіть попри свою маневреність.

Що стосується вугільних ТЕС, вони програють сучасним високоманевреним газопоршневим станціям і в CAPEX, і в експлуатаційних витратах, і, що найважливіше, в параметрах маневрених режимів роботи.

Відносно ціни кіловат-години ВДЕ, фахівці Wartsila закладали в програму реальну собівартість нових СЕС і ВЕС на основі аналогових аукціонних цін, починаючи з 1 січня 2020 року. Українська енергосистема також моделювалася в ізольованому режимі роботи через відсутність у фінських колег прогнозних даних експортно-імпортних потоків із загальноєвропейською енергосистемою. А ще, як помітили українські експерти, у моделі не завадило б урахувати кліматичні та географічні характеристики України.

Сумнівною ланкою в моделі є також дуже скромний показник збільшення енергоспоживання в Україні протягом 30 років. Розрахунки базувалися на передбачуваному зростанні виробництва електрики до 2050 року з нинішніх 140 до більш ніж 180 млрд кіловат-годин.

Як виглядає «оптимістичний зелений» сценарій?

З презентації видно, що обидва сценарії – «Оптимізованої собівартості» та «100% ВДЕ» – вельми схожі. Другий, що передбачає вуглецево-нейтральну систему до 2050 року, звичайно, дорожчий від першого, оптимізованого, але не кардинально.

Загальна встановлена ​​потужність енергосистеми, в разі переходу до 100%-ї відновлюваної енергетики, повинна скласти 162 ГВт проти 131 ГВт в оптимізованому сценарії, який передбачає частку ВДЕ на рівні 88%. Витрати енергосистеми в разі запровадження «100% ВДЕ» зростуть на 9%. При цьому доведеться побудувати додатково 17 ГВт сонячних і вітрових станцій.

Обидва прогнозних сценарії мають фактично ідентичну динаміку розвитку. Зокрема, і та й інша моделі передбачають спорудження 2 ГВт високоманевреної газової генерації і 0,7 ГВт батарей потужності вже зараз. Масштабне спорудження СЕС намічено після 2026 року, коли «сонце» і системи накопичення істотно подешевшають.

Активне нарощування «вітру» і пікових газових станцій має розпочатися після 2030 року – в цей період маневрена газова генерація витіснятиме вугільну найбільш активно. У випадку зі сценарієм «100% ВДЕ» повну декарбонізацію забезпечує використання синтетичних вуглецево-нейтральних палив.

«Енергетичний перехід стає стратегічною метою для багатьох країн, і в останні два роки це є стійким трендом. Наша компанія була, напевно, першою, яка офіційно вписала бачення переходу до безвуглецевих енергосистем майбутнього у свою місію. Сьогодні ми переконуємося, що енергетичний перехід в Україні можливий уже до 2050 року. Звичайно, досягнення такої мети має свою ціну. Але доброю новиною є те, що економічна доцільність приведе оптимальну енергосистему до рівня 88% ВДЕ у 2050 році», – сказав директор зі зростання та розвитку Wartsila Energy Юссі Хейккінен (Jussi Heikkinen).

Як прокоментував підсумкові дані обох сценаріїв Ігор Петрик, «ви хочете побудувати оптимальну модель – отримуєте відновлювану».

Згідно з найбільш дешевим оптимізованим сценарієм, вартість виробництва електрики досягне своїх максимальних значень у 2038–2039 роки на рівні 7 центів за 1 кіловат-годину. Надалі ціна енергії планомірно знижуватиметься і досягне до 2050 року приблизно свого сьогоднішнього рівня. Але це станеться в разі заданого в моделі мінімального зростання енергоспоживання в Україні.

Як буде насправді – не знає ніхто. Однак є шанс, що енергетичний перехід не закінчиться катастрофою для споживачів.

Чому традиційна енергетика проти?

Аж ніяк не всі представники енергетичного співтовариства в Україні сприймуть оптимістичні «зелені» прогнози Wartsila Energy із захопленням. У першу чергу, йдеться про представників енергомонополії в традиційній енергетиці. За кожним видом генерації, будь то атомна чи вугільна, стоять великі науково-технологічні, виробничі та машинобудівні комплекси з багатотисячними колективами, самодостатньою національною ресурсною базою і величезним потенціалом для розвитку.

В Україні, як і в усьому іншому світі, не вщухають суперечки про те, в якому напрямку розвиватиметься планета – енергетичного міксу або повністю відновлюваної енергетики. Умовно опонентів можна розділити на два протилежних лобістських табори – «за» 100%-й енергетичний перехід і «проти».

Зокрема, прихильники розвитку атомної та вугільної енергетики як основні контраргументи озвучують такі тези:

• революційні технологічні стрибки розвитку людської цивілізації передбачити з високою точністю на 30 років вперед неможливо, тому заявляти про безальтернативність ВДЕ нескромно;
• істотний вплив на роботу ВДЕ можуть надавати непередбачувані кліматичні зміни, наприклад, у плані зниження активності вітру;
• вплив на навколишнє середовище вітропарків або сонячних ферм на екосистему в зонах своєї присутності не вивчено;
• відсутній досвід утилізації сонячних панелей у промислових масштабах;
• після подолання 70–80%-ї частки ВДЕ в енергобалансі поведінка енергосистеми може виявитися непередбачуваною і вона втратить свою стійкість;
• досягти 100%-ї відновлювальної енергетики в окремо взятій країні вкрай складно технічно і економічно.

Якими є принципи енергетичного переходу?

Проте, позиція прихильників традиційної енергетики все частіше виявляється «проти течії» у вигляді загальноєвропейського руху за повну декарбонізацію і енергетичний перехід.

Зокрема, 4 березня Європейська комісія офіційно представила проект Європейського закону про клімат (European Climate Law). Документ передбачає досягнення країнами Євросоюзу 100%-ї вуглецевої нейтральності до 2050 року, а його основні положення були представлені в Європейській «зеленій угоді» в грудні 2019 року. Законопроект містить юридично обов'язкові цілі щодо досягнення нульових викидів парникових газів до 2050 року.

Що стосується можливості переходу України повністю на ВДЕ, то така ідея у аналітиків Wartsila виникла теж не випадково. І вона цілком співзвучна відповідному заявленому курсу численних суверенних урядів і корпорацій.

Слід зазначити, що Фінляндія є світовим науково-технологічним лідером у сфері моделювання енергосистем, а також спорудження високоманеврених газових електростанцій. Ще у 2016 році вчені фінського Лаппеенрантського технологічного університету (LUT) розробили модель світової енергосистеми на основі 100% ВДЕ. Модель розраховувалася на кожну годину календарного року на основі оптимального і найдешевшого поєднання генерації, систем зберігання енергії і електропостачальної інфраструктури. Прогнозна ціна кіловат-години в основних регіонах світу склала приблизно 5,5–7 євроцентів.

Як стверджували тоді дослідники LUT, модель розвінчала деякі міфи щодо відновлюваної енергетики. Зокрема, твердження, що енергосистема зі 100%-ю часткою ВДЕ і без базових потужностей у вигляді АЕС або ТЕС не може працювати стабільно і надійно. Таким чином, вчені завдали удар по одному з найпоширеніших постулатів представників традиційної енергетики.

Так чи інакше, презентація Wartsila Energy допомогла позначити низку ключових тенденцій сучасної глобальної енергетики, які не можна ігнорувати при укладанні державних енергостратегій.

1. З формуванням конкурентних енергоринків і здешевленням ВДЕ вибір інвесторів на користь тієї чи іншої технології все частіше обумовлюватиметься виключно факторами конкурентоспроможності. Вплив урядів, у вигляді створення преференцій на користь тих чи інших видів генерації, все більше обмежуватиметься.
2. Світова енергетична галузь увійшла у фазу активних технологічних змін, коли непорушні ще вчора істини перетворюються на застарілі стереотипи. Якщо ще кілька років тому повністю відновлювана енергетика здавалася плодом бурхливих фантазій екологів, то сьогодні подібний сценарій обговорюється професійними енергетиками як цілком імовірний. З цієї причини інвесторам слід розглядати привабливі напрямки сучасного енергосектору виключно крізь призму його динамічного розвитку і менше слухати чиновників.
3. Державна енергетична політика сьогодні повинна базуватися на комплексному математичному моделюванні, основною метою якого є пошук найдешевших сценаріїв розвитку енергосистеми. В основу такого підходу має бути закладено правило «енергетика для споживача, а не споживач для енергетики», що убезпечить економіку від надання державних преференцій тим чи іншим технологіям через політичні або корупційні чинники.
4. Усе, що відбувається сьогодні в українській енергетиці – зелено-вугільний парадокс чи фінансові перекоси в неповноцінному і куцому енергоринку – не має нічого спільного з сучасною динамікою найбільш розвинених світових енергоринків. І в ході прийняття довгострокових рішень поточну ситуацію в Україні не можна проектувати на майбутнє, яке має базуватися на критеріях конкурентних переваг і економічно оптимального вибору.

Отже, не буває «гарних» або «поганих» технологій. Є погана енергетична політика, яка не здатна використовувати будь-яку технологію ефективно та у відповідності з реаліями сьогодення.

Читайте також Критична точка "зеленої" генерації. Хто змушує відключати вітрові та сонячні станції