Энергия воды: набирают силу малые станции
Гидроэнергетика в ХХ веке была, пожалуй, самой быстро растущей из всех видов возобновляемой энергетики — солнечной, ветровой, геотермальной. Затем её развитие замедлилось (в «Науке и жизни» см. статью: Дегтярёв К., Соловьёв А. Вода зажигает свет — № 2, 2015 г.), и к середине второй декады нынешнего века гидроэнергетический потенциал в мире полностью не был использован. Однако в планах оставалось строительство новых гигантов и малых гидроэлектростанций — в мире и у нас. Как в действительности развивалась гидроэнергетика последние десять лет, какие возможны пути её дальнейшего роста?
Вода — один из возобновляемых источников энергии, поэтому в связи с переходом к низкоуглеродной экономике рассматривается вместе с ветровой, солнечной, геотермальной и биоэнергетикой. Но если в прошедшее десятилетие ветровая и солнечная энергетика активно развивались, то геотермальная и гидроэнергетика были не столь динамичными.
Мировое производство электроэнергии на солнечных электростанциях с 2013 по 2022 год выросло почти в десять раз — со 140 до 1300 ТВт·ч/год, на ветровых электростанциях — более чем в три раза, с 650 до 2100 ТВт·ч/год, а годовое производство электроэнергии на гидростанциях за это время увеличилось всего на 13% (то есть росло лишь на 1% с небольшим в год) — с 3800 до 4300 ТВт·ч1. Речь в данном случае только о гидроэлектростанциях (ГЭС) на реках, тогда как доля станций, использующих энергию приливных (ПЭС) и ветровых волн, остаётся исчезающе малой — за последние десять лет список ПЭС пополнился всего несколькими станциями небольшой, до нескольких мегаватт, мощности у берегов Великобритании и Канады. Как следствие, вклад всех возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировое производство электроэнергии за прошедшее десятилетие вырос с 20 до 30%, при том что доля ГЭС даже несколько снизилась — с 18% до 16%2.
1 www.iea.org/energy-system/renewables.
2 www.worldenergydata.org/world-electricity-generation.
С чем связаны столь низкие темпы роста, несмотря на заявленный во всех крупных странах мира курс на энергетический переход к низкоуглеродным источникам энергии? Прежде всего, сокращается количество мест, где можно размещать новые ГЭС. Для их строительства в густонаселённых районах уже нет площадей, тем более что значительную часть территорий приходится отводить под водохранилища. А возведение новых станций в отдалённых зонах, например, в полярных широтах или горах, может быть слишком дорогим и даже не всегда возможным технически. Наиболее показательна в этом плане Западная Европа, где пик производства гидроэлектроэнергии был пройден как раз примерно десять лет назад, и с тех пор оно вообще не растёт3. Такая же ситуация в Японии, США и Канаде. Гидроэнергетический потенциал наиболее экономически развитой части мира уже исчерпан или близок к исчерпанию.
3 BP Statistical Review of World Energy — 2022.
Однако в некоторых странах ситуация иная. Пример — Китай, ныне известный мировой лидер по производству электроэнергии, и в том числе гидроэнергии, который за прошедшие десять лет построил множество новых электростанций. В 2021—2022 годах примерно 80% всех возведённых мировых гидроэнергетических мощностей пришлось на эту страну. А с 2013 по 2022 год выработка электроэнергии на ГЭС в КНР выросла в полтора раза, и на сегодняшний день она даёт треть мирового производства гидроэлектроэнергии.
Всего же на десятку лидеров, в число которых входит и Россия, приходится 70% мирового производства гидроэлектроэнергии (см. карту). В числе ведущих производителей не только такие крупные государства, как Китай, США, Россия, Канада, Бразилия, но и страны с относительно небольшой площадью — Норвегия, Япония, Вьетнам, Швеция. Гидроэнергетические ресурсы в этих странах сосредоточены на горных территориях, где выпадает много осадков и, соответственно, много полноводных рек, текущих под большим уклоном.
В некоторых странах-лидерах — Норвегии, Канаде, Бразилии — основная часть электроэнергии производится именно на гидроэлектростанциях. И всего на две страны — Норвегию и Швецию — приходится более 40% всей выработки гидроэлектроэнергии в странах Европы.
Десятка лидеров последние 10—15 лет практически не менялась, за это время в ней появился лишь быстро развивающийся Вьетнам и исчезла Венесуэла — последняя, вероятно, отчасти из-за больших экономических проблем, но и в силу природных факторов — страна переживала засушливые периоды, из-за чего падал уровень речного стока.
Крупнейшие электростанции мира также большей частью построены в странах-лидерах — особенно выделяются Китай и государства Южной Америки (см. табл.). Тройка крупнейших ГЭС России — Саяно-Шушенская (6400 МВт), Красноярская (6000 МВт) и Братская (4515 МВт) — занимают, соответственно, 12-е, 13-е и 19-е места в мировом списке.
Тем не менее даже в Китае темпы роста гидроэнергетики на порядок отстают от темпов роста солнечных и ветровых электростанций. Одна из причин: в последние годы резко упала стоимость последних. В то время как инвестиционные затраты на строительство ГЭС — сложных и массивных инженерных сооружений, особенно возводимых в горных районах, где есть конфогромные риски опасных природных явлений, — стали намного выше затрат на строительство солнечных и ветровых электростанций. По оценкам IRENA (International Renewable Energy Agency)