Цена электроэнергии в граммах углекислого газа

Тема сохранения глобальной температуры на планете – одна из самых популярных в СМИ Европы, но попытки отойти от эмоций и проанализировать складывающуюся ситуацию на основании имеющейся у энергетиков статистики крайне редки.

Энергетическая отрасль в данном случае важнее прочих – в топках электростанций сгорают миллионы тонн ископаемых ресурсов, а в составе как угля, так и нефти и природного газа присутствует углерод, который в результате химической реакции горения образует углекислый газ, присутствие которого в атмосфере и является одной из основных причин глобального потепления.

В начале мая в французской газете Le Monde была опубликована статья Sylvestre Huet (Сильвестра Юэ), который сделал довольно интересный анализ того, что происходит в энергетике десяти европейских стран с точки зрения вполне искреннего защитника экологии.

В материалах Парижской конференции по климату, прошедшей в 2015 году и завершившейся подписанием соглашения, которое так и называют – «Парижским», негласно присутствуют две аксиомы – положения теории, которые не имеют доказательств, но должны приниматься на веру.

Самая простая аналогия – та, о которой всем нам рассказывали на школьных уроках математики, и которая с детства многим и многим из нас кажется совершенно незыблемой: две параллельные прямые не пересекаются. Это представляется настолько наглядным, что мы действительно так и размышляем: какие еще доказательства, ведь это же совершенно очевидно! Однако показать, что эта аксиома абсолютно ложна, не представляет никакого труда.

Мы с вами живем на планете под названием Земля, самая простая модель планеты – это глобус, который каждый из нас многократно видел на уроках географии. На равноудаленном расстоянии от Северного и Южного полюсов глобус опоясывает экватор, который пересекают меридианы. Линии меридианов пересекают линию экватора под прямым углом – такие линии школьная математика постулирует как параллельные.

Но точки полюсов – это точки пересечения тех самых параллельных прямых, про которые нас учили думать «да не могут они пересекаться». Не только могут, но и пересекаются – такова реальная геометрия планеты Земля, которая, как мы видим, в корне отличается от геометрии на плоском листе бумаги.

«Зеленые аксиомы Европы»

Мы вспомнили об этой аналогии по простой причине – не стоит забывать о ней при изучении материалов Парижского соглашения по климату. В нем две аксиомы:

1. 1. Деятельность человека, наша промышленность и сельское хозяйство настолько значимы в масштабах Земли, что могут оказать решающее воздействие на климат планеты, вызвав глобальное повышение температуры. Это, в свою очередь, неизбежно приведет к таянию материковых ледников и льдов Арктики и Антарктики, в результате поднимется уровень воды в океанах и морях, после чего тысячи прибрежных городов и сел будут затоплены;

1. 1. Основной вклад в глобальное повышение температуры вносит углекислый газ, СО2, содержащийся в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания и в еще больших количествах – в выбросах, образующихся в результате сгорания органического топлива (угля, газа, мазута, нефти и т.д.) в топках электростанций.

При этом в научном мире есть сотни, если не тысячи очень серьезных специалистов, которые отрицают оба постулата, в качестве доказательств приводя десятки статистических подборок данных.

И вот тут вступает в дело сила общественного мнения, искусно подогреваемого средствами массовой информации: нет никакого смысла вдумываться в опровержение наших незыблемых постулатов, пытаться понять, что там за цифры да графики на листочках нарисованы.

Думать некогда, нужно действовать – митинговать и призывать всеми доступными способами повышать долю «зеленой» энергетики, то есть источников генерации электрической энергии, для работы которых не используется химическая реакция горения.

К таковым относится генерация на ГЭС, АЭС, на ветровых и солнечных электростанциях, однако общественное мнение стараниями самозваных экологов получает еще более «туннельное зрение» – миллионы жителей коллективного Запада в качестве «зеленой» энергетики рассматривает только солнечные панели и ветровые установки.

Почему? Извините за резкость – но только в результате очень серьезной деградации уровня естественно-научного образования. «Атомная энергетика? Нет, она вредная – там где-то радиация в огромных количествах прячется, мы от нее обязательно умрем. Гидроэлектростанции? Нет, из-за нее мы и так уже затопили половину территории наших стран, землетрясения в любой момент могут разрушить плотины, мы от этого обязательно умрем».

От любых, сколь угодно основательно обоснованных возражений относительно солнечных и ветровых электростанций адепты ВИЭ просто отмахиваются – раз наше правительство немалую часть наших налогов использует для субсидирования установки все новых солнечных панелей и «ветряков», то все ваши возражения глупость несусветная, ведь не могут же руководители нашей передовой страны ошибаться.

Самое занимательное – в предыдущем абзаце практически нет утрирования, гипербол, преувеличений, во многом система взглядов на энергетику у жителей Европы вот так и выглядит. Все сказанное необходимо иметь в виду, когда мы читаем статью Сильвестра Юэ, которого Le Monde называет «научным журналистом» – французский специалист по европейским меркам действует на грани фола, поскольку в его работе отсутствует жесткая критика атомной энергетики и гидроэнергетики.

Даже для этого в современной Европе требуется немалая научная добросовестность и гражданское мужество – Юэ наверняка понимает, какую волну критики в свой адрес он может получить от адептов ВИЭ. Анализируя сделанные им выводы, нужно помнить, что он ведет себя для жителя Европы отчаянно дерзко.

График Юэ

Используя данные Ассоциации операторов энергетических систем Европы ENTSO-E, Юэ создал график, который наглядно показывает, во что обходится киловатт*час, измеренный в граммах углекислого газа, который образуется при генерации этого количества электроэнергии. По вертикали – именно этот показатель, по горизонтали – годовой объем генерации по всем десяти странам.

График 1: Относительный выброс по сравнению с выработкой электроэнергии (2018 год)

Здесь использованы следующие обозначения европейских государств: BE – Бельгия, DE – Германия, ES – Испания, FR – Франция, GB – Англия, IT – Италия, NO – Норвегия, PL – Польша, PT -Португалия, SE – Швеция.

Соответственно – чем ниже на графике находятся данные по той или иной стране, тем меньше углекислого газа образуется при генерации электроэнергии, тем более «зеленой» является страна с точки зрения постулатов Парижского соглашения по климату. Лучшие результаты из всех представленных государств с их энергетическими системами – у Норвегии и Швеции.

Розовое пятнышко в левом нижнем углу – это Норвегия с ее сотнями небольших ГЭС на горных речках, которые являются основой энергетической системы этой страны.

В Швеции ГЭС несколько меньше, но на территории этой страны имеется несколько АЭС, которые тоже не производят ни одного не то что грамма – миллиграмма углекислого газа. Антирекорд принадлежит Польше – серое пятно, расположенное на графике выше всех, что объясняется тем, что 80% генерации электроэнергии в этой стране приходится на долю угольных электростанций.

Энергетика Норвегии и Швеции на одном «полюсе», энергетика Польши – на другом, такие вот два антипода.

Но куда интереснее выглядят данные Португалии – они «размазаны по вертикали» настолько сильно, что не сразу удается понять, как у нее выбросы углекислого газа могут одновременно приближаться к результатам Норвегии и соревноваться с Польшей.

По данным Международного энергетического агентства, в 2018 году доля ВИЭ в Португалии в общем объеме выработки составила 52%. И именно это является причиной такого разброса данных по выбросам углекислого газа.

Нижняя часть данных по Португалии – это солнечные дни с ветром умеренной силы, когда эта страна может позволить себе отключение электростанций, работающих на ископаемом топливе.

А верхняя – это тучи на небе и штиль/ураган, не позволяющие эксплуатировать панели и ветряки, когда энергетики Португалии вынуждены выводить топливные электростанции на все 100% установленной мощности.

В итоге средняя величина выбросов углекислого газа составляет более 300 грамм на киловатт*час – это, повторимся, при том, что доля ВИЭ в генерации в прошлом году составила 52%. График, составленный Юэ, весьма нагляден – большая доля ВИЭ не спасает от выбросов углекислого газа. Может быть иначе? Да, конечно – в самой нижней части графика мы видим данные Франции (красное облако), и вот на них мы остановимся подробнее.

Экологическая приемлемость энергетики Франции

Разброс по вертикали практически отсутствует – количество углекислого газа при генерации электроэнергии практически одинаково и немногим выше результатов Норвегии и Швеции. «Все ясно – во Франции на ВИЭ приходится еще большее количество генерации электроэнергии, чем в Португалии!» – так звучит неправильный ответ, поскольку реальный топливный баланс энергетики Франции выглядят совершенно иначе, Юэ дает и их, тоже в наглядной форме.

График 2: Топливный баланс энергетики Франции, установленная мощность в мегаваттах (Март 2019)

Для еще большей наглядности Аналитический онлайн-журнал Геоэнергетика.ru пересчитала долю ВИЭ в процентах – 17,96%, то есть значительно меньше, чем в Португалии.

Панелей и ветряков – в разы меньше, но и выбросов углекислого газа меньше, и тоже в разы, и это отличный, лучший результат для энергосистемы страны, объем которой является вторым по величине в Евросоюзе после Германии.

За счет чего и как это оказалось возможным, «рассказывает» коричневый сектор диаграммы – доля атомных энергоблоков в общем балансе энергетической системы Франции по установленной мощности составляет 47,39%, в то время как такой же показатель в Португалии равен нулю. Нет в стране атомной энергетики – есть выбросы углекислого газа даже при большой доле ВИЭ. Есть в стране атомная энергетика – выбросы углекислого газа кратно меньше даже при небольшой доле ВИЭ.

Парадоксальным такой результат кажется только при поверхностном взгляде, при попытке забыть о том, что основное, неотъемлемое качество ВИЭ-энергетики – ее полная зависимость от погодных и климатических условий, от продолжительности солнечного дня в разные времена года. Юэ приводит и еще один инфографик – тоже в абсолютных числах, без перехода на проценты.

Причина – эти числа являются прямой и очень наглядной критикой европейской увлеченности ВИЭ. Давайте еще раз зафиксируем: установленная мощность АЭС Франции составляет 47,39% от всей установленной мощности энергосистемы страны, установленная мощность солнечных панелей и ветровых установок составляет 17,96%. А вот данные по выработке электроэнергии, приведенные господином ЮЭ:

График 3: Топливный баланс энергетики Франции, выработка электроэнергии (Март 2019)

Посчитаем проценты и в этом случае. АЭС Франции в марте 2019 года выработали 70,15% от общего объема генерации электроэнергии, ВИЭ – 11,04%. То же самое другими словами: установленная мощность АЭС Франции больше установленной мощности ВИЭ в 2,7 раза, при этом количество энергии выработанной АЭС Франции больше количества энергии, выработанной ВИЭ в 6,35 раз.

Следовательно, в марте 2019 года АЭС Франции работали в 2,35 раза эффективнее, чем солнечные и ветровые электростанции. Именно таковы объективные данные, собранные отнюдь не работниками атомной отрасли, господин Юэ взял их из официального источника.

Энергетика Франции обеспечивает «самую дешевую» электроэнергию, если в качестве единицы измерения стоимости брать углекислый газ. Доля ВИЭ и ГЭС в общем балансе установленной мощности – в пределах 25%, тепловые электростанции, которые сосредоточены в северных регионах страны, где они востребованы в силу климатических условий – 14% по установленной мощности и 7% по выработанной в марте 2019 года энергии.

Результат – цена энергии в граммах углекислого газа на киловатт во Франции совершенно стабильна, на графике разброс по вертикали минимален, а все значения не сильно превышают результаты Норвегии.

Середина графика Юэ – от Норвегии до Польши отличия невелики

На графике Юэ отмечены данные и Бельгии, Великобритании, Испании, Италии и Германии – как видите, данные всех этих стран по вертикали «размазаны» значительно больше, чем у Франции, но меньше, чем у Португалии.

Энергетические системы каждой из этих стран – нечто среднее между энергосистемами Португалии и Франции: доля ВИЭ меньше, чем в Португалии, доля атомной энергетики меньше, чем во Франции. Вывод напрашивается сам собой – если есть желание уменьшить и стабилизировать количество углекислого газа, вырабатываемого энергетическим сектором, необходимо наращивать долю атомной энергетики, а долю ВИЭ удерживать в пределах 25%.

Поскольку Юэ, как и многие в Европе, крайне обеспокоен выбросами углекислого газа, обойтись без анализа ситуации, сложившейся в Германии, он не может – ведь по объему вырабатываемой энергии именно эта страна является европейским лидером. 800 грамм углекислого газа на 1 киловатт энергии в Польше – это грустно, но польская энергетика вырабатывает в разы меньше электроэнергии, чем Германия.

Среднее количество углекислого газа в энергетике Германии – 420 грамм на киловатт вырабатываемой энергии, в два раза меньше, чем в Польше, но киловаттов в Германии производится почти в четыре раза больше, то есть в абсоютных значениях углекислого газа энергетика Германии производит углекислого газа куда как большие количества, чем энергетика Польши.

Энергетика Германии – отдельный и непростой случай

Сильвестр Юэ в своей статье использует данные отчета за 2018 год AG Energiebilanzen (AGEB 2019a), в скобках на этой диаграмме – данные 2017 года.

График 4: Топливный баланс энергетики Германии, выработка электроэнергии (2017)

На диаграмме присутствует еще и «хитрость», но несколько наивная – отдельно приведены данные по углю (carbon) и по лигниту (lignite). Однако лигнит – всего лишь еще одно название бурых углей энергетического класса, самых зольных и самых «грязных» по содержанию углекислого газа и прочих вредных веществ в выбросах.

Поэтому, если называть вещи своими именами, то на долю угольной генерации в Германии приходится 35,4%, кое-где все еще идет в ход топочный мазут – 0,8%, доля ВИЭ составляет 35%, на газовых электростанциях производится 12,9%, доля атомной энергетики – 11,8%. Разброс по углекислому газу от 200 грамм до 600 грамм на киловатт, среднее значение – 420 грамм.

Разброс в три раза – следствие малой доли атомной энергетики и излишне большой доли ВИЭ. Если внимательно всмотреться в цифры на диаграмме, то становится заметно, что в Германии очень неторопливо снижается доля угольной генерации и так же неспешно растет доля генерации газовой, но это уже хоть что-то – углекислого газа при сжигании природного газа образуется в разы меньше, чем при сжигании углей и, тем более, низкосортных бурых углей.

Возможно, такую ситуацию в энергетике Германии можно было бы считать относительно удовлетворительной, если бы не «проблема 2022 года». Партия «зеленых» в Германии уже много лет входит в состав правящей коалиции, и это ее стараниями Германия на законодательном уровне отказалась от атомной энергетики.

Все АЭС, которые пока продолжают здесь работать, в 2022 году должны быть окончательно остановлены, и в результате Германия лишится порядка 10% установленной мощностей генерации, причем генерации безуглеродной. Каким будет результат, предсказать несложно – вертикальный разброс на графике Юэ станет еще более значительным, среднее количество углекислого газа на киловатт выработанной электроэнергии – еще больше.

Четыре угла «зеленого квадрата»

Вывод кажется несколько неожиданным, но только для тех, кто по разным причинам испытывает неприязнь, боязнь перед атомной энергетикой – без ее развития борьба с выбросами углекислого газа будет проиграна. Причина – в самой физической основе ветровой и солнечной энергетики, которую профессионалы отрасли называют «прерывистой альтернативной энергетикой».

Прерывистость – это полная, стопроцентная зависимость от погодных условий, никакие технические изобретения не способны регулировать облачность и ветровую обстановку.

В любой момент, вне зависимости от потребностей объединенной энергосистемы (ОЭС), генерация на ветровых и солнечных электростанциях может быть прервана, в любой момент диспетчеры ОЭС должны быть готовы к резкому изменению условий работы, когда придется в крайне сжатые сроки выводить на полную мощность традиционные генерирующие мощности.

Результаты такого вынужденного маневрирования мощностями мы и видим на графике Юэ на примерах Германии и Португалии – при неблагоприятной погодной обстановке ОЭС начинает стремительно увеличивать объемы выбросов углекислого газа.

Запланированный полный отказ Германии от атомной энергетики неизбежно обернется повышением нагрузки на экологию, не приблизит, а отдалит цели, поставленные в Парижском соглашении по климату.

АЭС

Данные французского аналитика – это еще одно, в этот раз совсем уж независимое, доказательство обоснованности предложенной Росатомом в 2017 году концепции «зеленого квадрата».

Снизить выбросы углекислого газа в энергетике можно только при снижении доли выработки энергии на тепловых электростанциях до 50%, но остальные проценты не должны приходиться исключительно на ветровые и солнечные электростанции – это приведет к разбалансировке объединенной энергосистемы.

«Зеленый квадрат» – это четыре вида безуглеродной генерации: солнечной, ветровой, гидроэнергетической и атомной.

И только в том случае, если на долю АЭС будет приходиться порядка 25% общего объема вырабатываемой энергии, появляется техническая возможность действительно снизить выбросы углекислого газа, поскольку только в этом случае возможно сохранение баланса объединенной энергосистемы.

Понимают ли это энергетики Германии или же они находятся под тотальным влиянием собственных политиков, предпринимают ли они какие-то действия, чтобы хоть как-то нивелировать «проблему 2022» – тема для отдельной статьи.

Б. Марцинкевич