Санкт-Петербургского центра РАН; Н. С. САФРОНОВ, д.э.н., профессор, председатель правления, генеральный директор Национального агентства по энергосбережению и возобновляемым источникам энергии (НП «НАЭВИ»), академик Российской академии естественных наук (РАЕН)
В России насчитывается 2,5 млн малых рек, а ежегодный потенциал малой гидрогенерации в РФ оценивается в размере 60 млрд кВт·ч, из которых используется не более 1%. Сток малых рек составляет около 50% общего речного стока. На территории бассейнов малых рек проживает до 44% городского населения и 90% сельского населения. При этом количество МГЭС составляет всего около 200 единиц, что свидетельствует — отечественная модель электрификации второй половины XX века сделала малую гидрогенерацию практически невостребованной, а современная тарификация не слишком выгодна для собственника.
При этом малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение в электроэнергетике многих стран мира. Малые ГЭС используются как местные экологически безопасные источники энергии, работа которых приводит к экономии традиционного топлива, уменьшая эмиссию вредных газов. Лидирующая роль в развитии малой гидроэнергетики принадлежит КНР, где суммарная установленная мощность малых ГЭС превышает 20 ГВт. Для России создание малых ГЭС, как автономных источников электроэнергии для изолированных потребителей, играет огромную роль. При сравнительно низкой стоимости 1 кВт установленной мощности и умеренном инвестиционном цикле малые ГЭС позволяют как обеспечить электроэнергией удалённых от сетей потребителей, так и снизить затраты на электроэнергию потребителям, подсоединённым к сетям, за счёт собственных источников генерации, какими могут быть МГЭС.
Сегодня интерес к МГЭС возобновляется. Несмотря на то, что их экономические характеристики уступают крупным ГЭС, в их пользу работают следующие аргументы. МГЭС может быть сооружена даже при дефиците капиталовложений у заказчика, используя схемы банковского проектного финансирования, заводских рассрочек, услуг лизинговых компаний и прочих финансовых механизмов.
Малые ГЭС, как правило, не требуют сложных гидротехнических сооружений, в частности, больших водохранилищ, которые на равнинных реках приводят к большим площадям затоплений. Современное оборудование для МГЭС характеризуется полной автоматизацией, высокой надёжностью и полным ресурсом работы не менее 50 лет. При правильной эксплуатации и своевременном техническом обслуживании МГЭС могут работать ещё дольше.
Специалистам Global Hydro в области гидроэнергетики удалось разместить малую ГЭС, способную работать на полную мощность, в одном контейнере
Малые ГЭС, по сравнению с другими видами ВИЭ, имеют гораздо более высокий коэффициент использования установленной мощности (КИУМ), достигающий 40%, а при некоторых технических решениях значительно больше. Солнечная и ветровая энергия не могут дать такой стабильной и предсказуемой выработки 24/7/365, какая обеспечивается МГЭС.
Кроме того, средняя расчётная себестоимость производства электроэнергии LCOE на протяжении всего жизненного цикла электростанции (включая все возможные инвестиции, затраты и доходы) для солнечных электростанций составляет 7,8 руб/ кВт·ч, ветровых — 13, а малых гидроэлектростанцией — 1,5 руб/ кВт·ч.
Барьеры развития
Барьеры развития малой гидроэнергетики включают в себя отсутствие стратегии развития отрасли, административно-хозяйственные проблемы на федеральном и региональном уровнях, отсутствие нормативной базы для проектирования и создания оборудования.
Малая ГЭС «Джазатор» деривационного типа (установленная мощность 0,63 МВт) на реке Тюнь обеспечивает электроэнергией удалённое село Джазатор Кош-Агачского района Республики Алтай. В здании ГЭС установлено два горизонтальных гидроагрегата ГА-5 мощностью по 0,315 МВт.
Приоритетные направления развития малых ГЭС
Строительство новых МГЭС целесообразно в первую очередь в удалённых районах с децентрализованным энергоснабжением для сокращения потребления дорогого органического топлива и снижения углеродного следа. Сейчас становятся популярными гибридные энергокомплексы для обеспечения энергоснабжения промышленных производств и населённых пунктов в удалённых и изолированных районах Дальнего Востока и Арктики. В состав гибридных энергокомплексов целесообразно включать малые ГЭС.
В рамках деловой программы XI Международного форума «Арктика: настоящее и будущее», который прошёл в декабре 2021 года в Санкт-Петербурге, было подписано «Соглашение о сотрудничестве по развитию малой гидроэнергетики в районах Дальнего Востока и Арктике» между Корпорацией развития Дальнего Востока и Арктики (АО «КРДВ»), АО «РЗМ Технологии» (входит в ГК «Ростех») и Национальным агентством по энергосбережению и возобновляемым источникам энергии (НП «НАЭВИ»).
Соглашением предусмотрена реализация ряда инвестиционных проектов по локальному энергоснабжению промышленных производств и населённых пунктов в удалённых и изолированных районах Дальнего Востока и Арктики на основе малых гидроэлектростанций с инвестициями более 10 млрд руб. В качестве пилотного проекта представитель инвестора в лице НП «НАЭВИ» совместно с АО «РЗМ Технологии» планируют обеспечить энергоснабжение производственной базы месторождений в Таймырском Долгано-Ненецком районе Красноярского края на основе цифровой автоматизированной малой ГЭС мощностью до 1 МВт.
Гидроагрегат ГА-14 (150 кВт) на малой ГЭС в Республике Беларусь (вверху) и турбина гидроагрегата ГА-14 в порту г. Парамарибо (Республика Суринам) перед отправкой на ГЭС. Оборудование разработано и произведено АО «МНТО ИНСЭТ» (Россия)
В качестве технологического партнёра выступит российский лидер в области малой гидроэнергетики АО «МНТО ИНСЭТ», а также австрийская компания Global Hydro Energy, со 100% локализацией гидроэнергетического оборудования на территории России. В качестве оптимального оборудования были выбраны модели цифровых автоматизированных деривационных мобильных мини-ГЭС контейнерного типа.
Блок-секционные производственные модульные здания машинных залов МГЭС с их гидросиловым и вспомогательным оборудованием решают задачи:
- возможность погрузки краном и транспортирования железнодорожным, водным и автомобильным транспортом, а также перемещения «волоком» бульдозерами на специальных санях;
- обеспечение устойчивой работы гидросилового, электротехнического и механического оборудования, а также комфортных условий для работы обслуживающего персонала в районах Крайнего Севера (в условиях низких температур, снежных бурь и одновременно высокой запылённости наружного воздуха);
- высокой степени заводской готовности поставляемых производственных и бытовых блок-секций в составе сооружений МГЭС при отсутствии необходимости в дополнительном специальном оборудовании при эксплуатации;
- устойчивой работы в автономном режиме на локальных потребителей электроэнергии, параллельно с другими генерирующими источниками энергии (типа дизельные электростанции) и параллельно с энергосетью и локальным потребителем электроэнергии;
- обеспечение дистанционного управления несколькими блок-секционными модулями машинных залов МГЭС, синхронно совмещёнными с дизельной или ветроэлектростанцией (ДЭС или ВЭС), с единого поста операторской;
- комплектация данного класса МГЭС системами управления, диагностики и контроля на базе микропроцессорных устройств, обеспечивающих необходимую точность и скорость регулирования процессов при работе на различных внутригодовых водных режимах;
- возможность сочетания эксплуатации станционных модульных блок-секционной комплектации производственных помещений контейнерного типа МГЭС с дизель-электростанцией или ветроэлектрической установкой (ВЭУ).
Модульное блок-секционное производственное станционное здание (машинный зал) имеет высокую экономичность, надёжность, долговечность и небольшие затраты на техобслуживание и ремонт.
Создание децентрализованных, располагаемых на малых реках в удалённых и труднодоступных местах МГЭС с машинным залом, сформированным из модульных малогабаритных производственных зданий в виде блок-секций, по сравнению со строительством типовых зданий МГЭС по проектным решениям для электроснабжения удалённых населённых пунктов, а также районов с большим дефицитом энергии по мощности, имеет ряд преимуществ:
- малые сроки строительства и ввода в эксплуатацию;
- повышение надёжности снабжения электроэнергией населённых пунктов, по сравнению с ДЭС, ВЭС и ТЭЦ;
- снижение потерь электроэнергии в магистральных электросетях за счёт строительства достаточных местных генерирующих мощностей.
Таким образом, строительство МГЭС с машинным залом в виде унифицированных блок-секций в ближайшей перспективе может стать приоритетным перед другими генерирующими объектами, так как они поставляются в полной заводской готовности, укомплектованные оборудованием, требуют меньше капитальных затрат и эксплуатационных расходов при использовании гидросилового оборудования с однотипными по качеству энерготехнологическими показателями.
Первая на Камчатке гидроэлектростанция — Быстринская малая ГЭС деривационного типа (установленная мощность 1,71 МВт, годовая выработка 8,32 млн кВт·ч) на реке Быстрой
Это практический инструмент для освоения территорий Дальнего Востока и Крайнего Севера Российской Федерации, развития сельского хозяйства на территориях, не имеющих постоянного энергоснабжения, обеспечение дешёвой и экологически безопасной энергией изолированных труднодоступных территорий, обеспечение электроэнергией вахтовых поселков и производств нефтяников, газовиков, золотодобытчиков.
Дополнительный экономический эффект при реализации проектов строительства цифровых контейнерных МГЭС можно получить за счёт объединения МГЭС и предприятий производственного, инфраструктурного и логистического цикла в единый хозяйственный энерготехнологический «активный энергокомплекс» (АЭК), позволяющий использовать электроэнергию по цене себестоимости.
Проекты строительства малых ГЭС являются климатическими проектами и соответствуют парадигме устойчивого низкоуглеродного развития экономики. Есть возможность использования «зелёных сертификатов» и прочие «зелёные» финансовые инструменты.
Несмотря на длительный этап изучения створа для будущей малой ГЭС, то есть изысканий и проектирования, весь жизненный цикл малой ГЭС является экономически эффективным и позволяет получать стабильный доход минимум 50 лет.
Строительство и эксплуатация МГЭС («строй — владей — эксплуатируй») — это не просто долгосрочное, высокотехнологичное и экологически безопасное решение, но и высокорентабельный бизнес. Экономическая выгода от использования продуктов из арсенала «зелёной» энергетики растёт экспоненциально. Мир меняется очень быстро, а значит и экономике необходимо быстро реагировать на возникающие вызовы. Те, кто успеет встать на путь перехода к новой, экологически безопасной, эффективной экономике, безусловно, выиграют. Для развития компетенций полного цикла в сфере малой гидроэнергетики была создана Группа компаний «Гидротех» с участием ведущих игроков этого направления.