Казахстан спасет холод: министерство энергетики больше не поддерживает строительство новых солнечных и ветровых электростанций

Перед энергетиками встала дилемма: установленная мощность солнечных и ветровых электростанций в стране достигла 2 000 МВт. Доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергосистеме страны – 3,7 процента. Вроде совсем немного. Но эти проценты уже создают жуткую головную боль для национального регулятора – АО “KEGOC”.

ВИЭ – очень нестабильные источники энергии. Пробежала туча над солнечной станцией – её мощность упала с 20 МВт до 10 МВт.

Например, в Жамбылской области работает СЭС “Бурное”. В 2016 году станция произвела 79 миллионов кВт*ч, в 2017-м – 82 миллиона кВт*ч, 2018-м – 50 миллионов кВт*ч. Ничего не изменилось, кроме погоды.

Так же нестабильно работает и ветровая станция. В прошедшую зиму штиль на Северном море заставил Европу закупать больше природного газа из России. В результате цена на газ выросла с 240 евро до 1 200–1 400 евро за тысячу кубометров.

Чтобы энергосистема страны работала стабильно, нужна регулирующая мощность в 2 000 МВт, маневровые энергостанции, которые и будут закрывать пробелы в выработке энергии станций ВИЭ. А вот с этим у Казахстана беда. Большая часть теплостанций страны была построена 50–60 лет назад. Их физический износ уже превышает 60–70 процентов. Недавнее обрушение трубы на Петропавловской ТЭЦ-2 это доказывает. А ведь станцию построили в 1961 году. Ей уже 61 год.

Проблему можно решить 2 способами: 1. Построить маневровые станции. Обычно газотурбинные. Этот путь предлагает министерство энергетики. 2. Создать аккумулятор, где можно хранить электроэнергию, выработанную ВИЭ.

Вариант с электрохимическим супераккумулятором предложил для Австралии миллиардер Илон Маск. Аккумулятор Tesla на 100 МВт официально введен в эксплуатацию в 2017 году. При полной зарядке он может обеспечивать электричеством до 30 тысяч домов в течение часа. Однако в основном будет использоваться для поддержки и стабилизации существующих источников электроэнергии. Но это тоже путь в никуда. Ресурс австралийского аккумулятора – несколько лет, как у обычной батарейки. Его надо будет менять.

Всё уже сделано до нас…

Казахстанский энергетик, главный инженер компании ТОО “Тянь-Шань Engineering” Юрий ПЕТУХОВ предложил другой вариант. В 2021 году он в группе разработчиков “Казгипронефтетранс” получил патент РК на технологию “Автоматическая КриоЭнергоСтанция”.

– В 2011 году английская компания “Highview Power” запустила опытную криостанцию (LAES) мощностью 360 кВт, – рассказывает Юрий Петухов. – Благодаря использованию сбросного тепла ТЭЦ эффективность аккумулирования достигла 70 процентов. В том же году компания получила средства на новую докоммерческую станцию мощностью 5 МВт.

Рабочее тело в криостанции – простой воздух из атмосферы. Его сжимают компрессором высокого давления, очищают от примесей, затем охлаждают до минус 200 градусов до состояния жидкости. Такой запас воздуха хранится в больших изолированных цистернах.

Когда требуется электричество, жидкий воздух нагревают, и он переходит в газообразное состояние. Литр жидкого воздуха, испаряясь, увеличивается в 600 раз. Поток воздуха высокого давления направляется на турбину, вырабатывающую электричество.

– Самое удивительное тут в том, что строительство криостанции не требует каких-то особых технологий. Всё оборудование разработано более 50 лет назад и давно стандартизировано, – объясняет инженер. – Установки типа КЭС могут быть созданы из общепромышленных, давно и хорошо известных и сравнительно недорогих узлов и материалов.

Сам жидкий воздух относительно легко хранить и перевозить. 7–8 литров могут произвести столько же работы, сколько 1 литр бензина. Его же можно использовать вместо топлива для крупных автомобилей или на железнодорожном транспорте. То есть сам жидкий воздух может стать востребованным товаром.

…нужно только взять

Опытно-экспериментальная станция “Highview Power Storage” нарабатывала жидкий воздух только ночью, когда потребление энергии низкое и действует ночной тариф. Днём станция производила электроэнергию из наработанного.

Для условий Казахстана КЭС должна работать в паре со станцией ВИЭ.

Это позволяет переводить их в режим устойчивого отпуска электроэнергии высокого качества по требованию, независимо от времени суток, времени года и иных природно-погодных условий. Существенное снижение цен на фотоэлементы и рост их КПД до порядка 25 процентов делают возможным снабжение крупных потребителей только от солнечных станций. То есть любая станция ВИЭ в паре с криостанцией становится маневровой.

– У нас есть почти готовый проект КЭС, – говорит изобретатель. – Весь вопрос – в финансировании: нужно порядка 5 миллионов долларов для строительства опытной станции мощностью около 5 МВт. Коммерческая эффективность КЭС начинается с мощности где-то около 10 МВт. Наиболее же целесообразно применение технологии КЭС для оснащения СЭС или ВЭС пиковой мощностью не ниже 100–200 МВт.

Проект для Кунаева

Казахстан расположен в схожем климатическом поясе вместе с Мексикой, югом США, Испанией, севером Африки, Турцией, Ираном, Монголией, севером Индии и Центральным Китаем. В этих странах много солнца и ветра. И у нас тут лучшие стартовые условия, так как буквально вся территория страны охвачена хорошо развитой сетью высоковольтных подстанций, размещённых почти точно в тех зонах, где наиболее выгодно разместить мощные СЭС и криоустановки. Это означает, что степь, которая сейчас простаивает, потенциально может стать источником энергии для всех соседних государств. По самым скромным оценкам, это даёт Казахстану возможность выйти на долю рынка электроэнергии порядка 50 миллиардов долларов в год. Алматинский пенсионер готов разорить энергокомпании города

К примеру, очень удобная и выгодная точка для размещения опытной станции КЭС – город Капшагай (его планируют переименовать в город Кунаев). Здесь уже расположены солнечные станции. Работает промышленная зона, которая может обслуживать КЭС. Сам город лежит близ Алматы. Здесь будет областной центр новой Алматинской области. Всё это создает хорошие условия для успешной реализации проекта.

Вода, азот и чистый воздух

Пока главный вопрос – экономика проекта.

Предельный тариф для Капшагайской ГЭС на 2022 год – 10,23 тенге, для Усть-Каменогорской ГЭС – 2,14. Для Атырауской ТЭЦ – 13,24 тенге за кВт*ч. Средний тариф по стране – 9,4 тенге за кВт*ч.

Для станций ВИЭ действуют повышенные поддерживающие тарифы – 32,34 тенге. При КПД солнечной станции и КЭС цена производства может составить более 60 тенге за кВт*ч. Это очень много.

Кроме электроэнергии КЭС может производить побочные продукты, которые могут улучшить экономику станции.

Эта технология позволяет получать воду, аргон, кислород и азот, ну и сухой лёд – CO2. При сжижении углекислого газа получается сухой лёд, который широко использует пищевая промышленность. То есть КЭС будет ещё и атмосферу очищать.

При сжижении из воздуха надо обязательно удалять воду и углекислый газ. При получении 1 кубометра жидкого воздуха можно извлечь до 7–10 литров воды. КЭС можно поставить в любой пустыне и превратить её в территорию, пригодную для жизни, выращивать овощи и фрукты. Превратить пустыни и солончаки в леса с озерами.

Казахстан покупает регулирующую мощность в России. РАО ЕЭС отпускает её нам по повышенному тарифу – 24 тенге за кВт*ч. В прошлом году в Москве уже предлагали поднять тариф для Казахстана. Пока неясно, насколько. В любом случае нашей стране выгоднее иметь свой запас маневровых мощностей, чтобы не обращаться постоянно к соседям за помощью.

АЛМАТЫ