Казахстан сегодня испытывает дефицит электроэнергии: потребление растет, как и генерация, однако пиковые нагрузки приходится покрывать за счет импорта. При этом большинство электростанций устарели и нуждаются в обновлении.
Республика стоит на пороге глубокой трансформации энергосистемы. В конце прошлого года принят Национальный проект «Модернизация энергетического и коммунального секторов», в рамках которого в течение 2025-2029 годов планируется на 20% снизить аварийность системы и до 40% – уровень износа энергетической и коммунальной инфраструктуры.
Вместе с тем, Казахстану необходимо выбрать, какой должна быть устойчивая энергосистема будущего, какие первичные источники использовать для выработки электроэнергии. На протяжении многих десятков лет преобладающим ресурсом был уголь. Однако он вносит большой вклад в увеличение выбросов парниковых газов, что не соответствует планам страны по сокращению эмиссии СО2. Придется либо сокращать сжигание угля, либо внедрять технологию улавливания углекислого газа, которая пока не имеет широкого применения.
Дальнейшее расширение использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) также не вызывает энтузиазма у энергетиков, в основном из-за нестабильности солнечной и ветровой генерации.
Одним из альтернативных вариантов развития может стать строительство атомных электростанций (АЭС). Официально, более 70% казахстанцев проголосовало за строительство АЭС в республике. Проект дорогой – около $14-15 млрд за двухблочную станцию общей мощностью 2,4 ГВт. Строительство займет 10 лет и введут ее не раньше 2035 года. При этом выясняется, что и здесь нет простых решений. Помимо того, что это дорого, уже сегодня эксперты прогнозируют дефицит урана.
С природным газом тоже не всё так гладко – он вроде у нас есть и его много, но в основном в виде попутного газа. И его переработка тоже требует больших инвестиций и компетенций, с чем у нас тоже наблюдаются сложности.
Как же развивать свою энергосистему, чтобы она была устойчивой и полностью обеспечивала внутренние потребности в электроэнергии? Какие ресурсы могут давать стабильную энергию? Petrocouncil.kz предлагает ознакомиться по этому вопросу с мнением специалистов-энергетиков.
Может ли уголь быть чистым?
В Казахстане новые и модернизированные действующие ТЭЦ будут работать на технологиях чистого угля. Подтвержденные запасы энергетического угля в стране составляют 33,6 млрд тонн. В этих условиях полный отказ от угольной генерации в ближайшей перспективе экономически нецелесообразен, считают в Министерства энергетики.
Новые угольные ТЭЦ, которые планируется построить в городах Кокшетау, Семей и Усть-Каменогорск, а также крупные электростанции в Курчатове и Экибастузе будут построены с применением технологий «чистого угля», согласно заявлению Минэнерго.
Сегодня в стране 37 ТЭЦ. В прошлом году они потребили 31,7 млн тонн угля и произвели около 41,6 млрд кВт*ч электроэнергии или свыше 35% от общей выработки. При этом угольные станции больше других загрязняют атмосферу. К примеру, в 2022 году в Казахстане 87% выбросов энергетического сектора пришлись на угольные электростанции.
Однако пока не все эксперты точно знают, что значит «чистый уголь» и как совместить желание снизить углеродные выбросы с необходимостью обеспечить энергобезопасность экономики.
Татьяна Ланьшина, менеджер проектов Power System Transformation, полагает, что вряд ли через 10-20 лет уголь будет играть такую же большую роль в обеспечении энергосистемы, какую он играет сегодня. Скорее всего, солнце и ветер будут постепенно вытеснять его.
По ее словам, сегодня есть два способа, или направления, которые обсуждаются в мире, и которые могут дать возможность продлить жизнь угольной генерации – это совместное сжигание угля с биомассой, а также технологии улавливания углерода.
«Обе идеи пока выглядят не очень хорошо. Потому что сжигание биомассы с углем сокращает выбросы всего лишь на 10%, а в лучшем случае на 15%. И нельзя добавить много биомассы. А что касается технологий улавливания, то это в основном дискуссии. Эти технологии не применяются в промышленных масштабах или применяются в единичных случаях. Соответственно, делать выводы о том, насколько это оправдано по затратам, и насколько это применимо на практике, пока очень и очень рано», – отмечает эксперт.
Один из способов, позволяющий сжигать уголь и интегрировать в энергосистему ВИЭ – это повышать гибкость угольных электростанций. При такой схеме в камерах сгорания сжигают разные марки угля (от мягкого бурого до твердого антрацита), что дает способность электростанциям быстро реагировать на изменения спроса на энергию.
А что касается применения так называемых технологий чистого угля, то, по словам эксперта, как такового чистого угля нет.
«Да, можно сократить выбросы от угольных электростанций. Но всё равно вся угольная промышленность – это очень большие выбросы. И не только парниковых газов, но и в том числе различных веществ, вредных для здоровья человека. Соответственно, если думать о том, что уголь надо сохранить в энергосистеме на годы вперед, то, наверное, стоит думать о гибких электростанциях», – считает эксперт.
Тимур Дюсеханов, эксперт по энергетической стратегии Евразийской группы (ERG) считает, что одним из способов создания устойчивой энергосистемы является его долгосрочное моделирование. Во-первых, нужно четко определить, каким будет спрос на энергию.
«Исторические данные говорят о том, что спрос рос с темпом 2-3% (в год). Но в прогнозном балансе Минэнерго спрос растет более агрессивно – 5%. Не совсем понятно, что стоит за этими цифрами. Если на этот темп влияет тезис об удвоении ВВП, то нужно понимать, какая структура этого ВВП будет. То есть не всегда рост ВВП – рост реального сектора экономики и потребления, соответственно. Поэтому моделирование, во-первых, должно опираться на качественные предпосылки, которые обсуждаются открыто в экспертном сообществе», – считает Тимур Дюсеханов.
По его мнению, дешевый уголь – наш козырь, и мы должны стараться максимально продлить жизнь нашим угольным станциям, обеспечивая низкую аварийность и минимизировав затраты на их содержание.
Эксперт говорит, что в ERG изучали опыт Германии и Китая в применении технологий так называемого гибкого угля.
«Гибкий уголь может продлить жизнь существующим станциям за счет того, что они будут предоставлять услугу по маневрированию. На мой взгляд, такой инструмент рынка мощности должен быть. И, вероятно, можно провести какой-нибудь пилот на существующем котле или блоке по повышению его маневренных характеристик», – полагает эксперт.
Но в любом случае нужно строить новые электростанции. Только вот какие? С АЭС – всё понятно. Ее скорее всего будут строить. Но ее мощностей мало.
«Базовые газовые станции мы тоже не можем строить, потому что у нас нет столько газа. Для работы базовой газовой станции с высоким КИУМ (коэффициент использования установленной мощности) 80% и выше, допустим, на 1 ГВт мощности нужен 1,3 млрд кубов газа (в год). Для примера, у нас всё потребление в республике – порядка 20 млрд куб. м. Поэтому из всех вариантов остается либо так называемый чистый уголь, либо ВИЭ. Что такое чистый уголь, мы, честно говоря, не совсем понимаем. Если это уголь с системой улавливания, то есть CCUS (улавливание, использование и хранение углерода), то на наш взгляд – это очень технически сложно и дорого», – отмечает специалист ERG.
Он объясняет, что у нас вся угольная генерация находится на севере и северо-востоке страны, а потенциальные места закачки СО2 – на западе. Углекислый газ закачивается в пласты отработанных месторождений.
«Даже сложно себе представить, как это реализовать. Помимо этого, уголь даже без CCUS – дорогой. Если брать предложения (на строительство новых станций), допустим, российских компаний или китайских, то диапазон – с 45 тенге за кВт*ч с высоким КПД. Китайское оборудование дешевле, российское дорогое, такой диапазон дает. Это уже с учетом высоких экологических требований, то есть с применением НДТ (наилучшие доступные технологии)», – рассказывает эксперт.
По его словам, лучшие китайские практики по CCUS говорят о том, что расходы будут составлять $30-40 на тонну СО2, то есть около 15-20 тенге на кВт*ч, и это в Китае.
«В наших условиях, и как мы строим, в том числе из-за технически сложной доставки этого СО2, можно смело говорить, что эти затраты удвоятся. То есть это порядка 30-40 тенге сверху. И тогда мы получаем, что чистый уголь будет обходиться в диапазоне 70-100 тенге (за 1 кВт*ч)», – считает эксперт.
При этом, по его подсчетам, сбалансированная ВИЭ-электростанция стоит 28 тенге на кВт*ч. Сбалансированное ВИЭ – это значит, что в системе совместно с ветровыми и солнечными электростанциями должны работать также газотурбинные, газопоршневые и парогазовые установки, которые будут резервным источником энергии для нестабильных возобновляемых источников, покрывая пиковые спросы на электроэнергию.
Однако и здесь есть свои проблемы. По словам Дюсеханова, сейчас газовые турбины быстро разбирают IT-компании, работающие с технологиями искусственного интеллекта (ИИ), и они на семь лет вперед предзаказали все выпускаемые газовые турбины. Поэтому надо что-то предпринимать уже сейчас, чтобы не остаться без необходимого оборудования.
Таким образом, по мнению эксперта, будущая энергосистема будет включать ВИЭ, газовые электростанции, которые будут сглаживать пиковые спросы, а также систему накопления энергии.
А для того, чтобы удешевить эту энергосистему, по мнению эксперта, маневренные газовые мощности необходимо размещать вблизи подземных хранилищ газа. Это позволит снизить затраты на транспортировку газа. Строить электросети и передавать энергию по проводам дешевле, чем прокладывать газопроводы и перекачивать по ним газ.
Нужна АЭС и не одна – эксперт
Генеральный директор ОЮЛ «Союз инженеров-энергетиков РК» Марат Дулкаиров считает, что у нас просто другой альтернативы, чем строительство АЭС, не существует. По его словам, природного газа, который можно было бы использовать, как источник первичной энергии, у нас недостаточно.
«У нас нет газовых месторождений. Это всё попутный газ, который надо переделывать. Там сейчас этим занимаются газоперерабатывающие заводы на западе. Два завода будут построены. Мы еще сейчас взялись за строительство парогазовых станций на юге Казахстане – в Кызылорде на 240 МВт, Туркестане на 1000 МВт, в Алматы – Алматинские ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 (будут на газе работать). Дай Бог, чтобы на эти станции хотя бы хватило. И всё. У нас больше газа нет своего. То есть газ отметается», – говорит эксперт.
Он считает, что и на гидроэлектроэнергию мы также не можем рассчитывать, поскольку где можно было построить ГЭС, мы уже установили – на реках Иртыш и Или. Осталось только контррегуляторы для них построить (контррегуляторы - это водоемы, которые сглаживают неравномерные расходы воды, возникающие из-за переменной работы ГЭС). Однако бизнес почему-то не хочет вкладывать в это строительство, хотя дело хорошее.
То есть газа у нас недостаточно, гидроэнергию мы уже всю освоили. Можно было бы построить малые ГЭС на небольших горных речках, которые есть в основном в южном регионе. Однако эксперт полагает, что не нужно портить окружающую среди ради небольшой генерации в половину или в 1 МВт.
Марат Дулкаиров считает, что надо развивать угольные станции. Сегодня, по его словам, Экибастузская ГРЭС-2 работает только двумя энергоблоками, а должна восемью. Сейчас уже говорят о строительстве Экибастузской ГРЭС-3. Но проблема в том, что вся угольная генерация расположена на севере Казахстана, а нехватку электроэнергии испытывают южные области.
Можно было бы на юге строить электростанции на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) – солнце и ветер. Но энергия от солнечных и ветровых электростанций «не стабильная, не надежная, не качественная, дорогущая, непредсказуемая», считает эксперт.
«Конечно, все эти недостатки можно устранить. Но на сегодняшний день возобновляемые источники вот за эти 10-15 лет превратили в бизнес. Когда входит бизнес, он, кроме своей прибыли, ничего не знает. Сколько бы мы ни говорили: «Давайте, ставьте накопители для того, чтобы устранить нестабильность, ведь энергия нужна в вечерний максимум». Не ставят. Там много еще вопросов, которые они пренебрегают», – рассказывает эксперт.
Кроме того, по его словам, в целом электричество от ВИЭ дорогое. В сентябре стоимость энергии на возобновляемых источниках дошла до 98 тенге за 1 кВт*ч. А в среднем по году она составляет около 45 тенге за 1 кВт*ч. Тогда как существующие угольные станции дают электроэнергию по 14-15 тенге за 1 кВт*ч. Чтобы и дальше увеличивать долю ВИЭ, необходимо решать все эти вопросы.
Эксперт рассказал о том, что сам когда-то очень поддерживал ВИЭ, 10-15 лет назад участвовал в обсуждении и принятии законодательства в этой отрасли. Так, были приняты нормы, согласно которым производители электроэнергии из возобновляемых источников освобождены от уплаты денег за транспортировку электроэнергии. Кроме того, их электроэнергия принимается (закупается) в единую сеть в приоритетном порядке.
«Они вообще ни за что не платят. Вот, что самое странное. У них в договорах не включены затраты на утилизацию (ветровых турбин и солнечных панелей). Завтра они отработают. Вот они (владельцы станций) встали и ушли, (сказав) а теперь вы что хотите, то и делайте. Что делать с этой махиной? Как утилизировать? Откуда брать деньги?», – вопрошает эксперт.
Почему у нас электроэнергия стала дорожать? Потому что Единый закупщик электроэнергии обязан в первую очередь приобретать всю электроэнергию, которую производят ВИЭ. Также он покупает электроэнергию у других станций – угольных, газовых и т.д. Затем на всё устанавливается средняя цена, которая постоянно повышается из-за доли дорогостоящей ВИЭ.
По словам эксперта, еще одна проблема, которая связана с ВИЭ, в том, что из-за него мы вынуждены импортировать электроэнергию из России. Как правило, зимой включаются все электростанции. Но это всего лишь три месяца – декабрь, январь и февраль. А в остальной период времени, особенно во время вечерних пиков потребления, мощные угольные электростанции, такие как Экибастузская ГРЭС-1, вынуждены работать ниже своих возможностей. Поскольку после вечерних максимумов спрос на электричество падает и потом ее некуда девать. Так как работают возобновляемые источники, и даже ночью они включены в суточный график.
Получается, из-за возобновляемых источников, мы в вечерний максимум сами имеем возможность включить Экибастузский блок, и таким образом относительно дешевую электроэнергию производить, но мы не делаем этого. Вместо этого, недостающие объемы закупаем из России. А российская электроэнергия в три раза дороже, чем наша, отмечает эксперт.
Согласно данным KEGOC, в прошлом году электростанции страны произвели свыше 117,9 млрд кВт*ч электроэнергии – на 4,5% или на 5 млрд кВт*ч больше, чем в предыдущем году. При этом потребление электроэнергии в республике за прошедший год по сравнению с предыдущим годом увеличилось – на 4,3% или более чем на 4,9 млрд кВт*ч, до 120 млрд кВт*ч. В результате, спрос превысил предложение на 2 млрд кВт*ч.
Покрывать нехватку пришлось за счет импорта из соседних стран. В частности, из России было импортировано свыше 4,9 млрд кВт*ч электроэнергии – почти столько же, сколько и в 2023 году.
Бауржан Ибраев, председатель ассоциации «Ядерное общество Казахстана», говорит, что 45% российского экспорта электроэнергии приходится на Казахстан.
«Вот у нас на юге всё, что ниже Балхаша – потребление на уровне 4500 МВт, а своя генерация – 2100-2200 МВт. Больше 50% дефицита. И это даже в случае, что все наши старые и гнилые ТЭЦ на юге будут работать. Но, конечно, они с износом под 90%. Они стабильно не работают. Поэтому получается так, что юг Казахстана просто кричит от того, что он в сильном дефиците. Сегодня по трем линиям с севера Казахстана получаем по максимуму всё, что эти три линии могут пропустить. Мы вот это и берем. Все сутки. На пределе возможностей. С огромными потерями», – говорит Марат Дулкаиров.
По его словам, на самом деле даже двух энергоблоков АЭС по 1200 МВт каждый, которые планируется построить в Алматинской области, мало.
Он считает, что вторую такую же станцию можно установить в Курчатове, который наравне с Улькеном был выбран местом строительства АЭС. При этом район имеет готовую инфраструктуру для подачи и транспортировки вырабатываемой электроэнергии в любую точку страны.
Эксперт считает, что не нужно ограничиваться только двумя большими АЭС. В будущем надо ставить маломодульные атомные реакторы, которые могут заменить все наши отработанные ТЭЦ. Потому что маломодульные реакторы могут обеспечивать не только электроэнергией, но и теплом.
Между тем, по словам Бауржана Ибраева, в связи с развитием цифровых технологий борьба за энергоресурсы усилилась. А такие компании, как Amazon и Tesla скупают электростанции, в том числе и АЭС.
При этом эксперт предупреждает о грядущем дефицита урана. Он говорит, что сегодня в мире ежегодно производится около 50 тыс. тонн природного урана, а потребляется 70 тыс. тонн. Дефицит покрывается за счет объемов, получаемых в рамках так называемой программы ВОУ-НОУ, где высокообогащенный уран (ВОУ) перерабатывается в низкообогащенный уран (НОУ), а также из складских запасов.
Эксперт полагает, что одним из решений дефицита урана может стать развитие технологий замкнутого ядерно-топливного цикла, которые включают переработку отработанного ядерного топлива для извлечения урана и плутония для их повторного использования в качестве нового топлива. Это позволит сократить объемы радиоактивных отходов и расширить топливную базу. То есть, начиная строительство АЭС, уже нужно работать над тем, как использовать ее отработанное топливо.
Как видим, у энергетиков нет единого мнения о том, какой ресурс может быть более предпочтительным при выборе первичной энергии. Возможно, устойчивую энергосистему надо строить, сочетая различные виды энергии и технологий. При этом нужно быть постоянно в курсе всех новых разработок, и самим участвовать в их создании и практическом применении.