Олег Перцовский: «Когда электроэнергию можно будет хранить, она станет обычным товаром»

Некогда перед человечеством стоял вопрос, где взять больше энергии. Сейчас — как ее запасать и хранить. Когда такая возможность появится, рынок электроэнергии изменится кардинально, считают эксперты. Каким он станет через 10 лет, как мы будем платить за электричество и как далеко заглядывают ученые в поисках новых источников, рассказывает энергетик Олег Перцовский, директор по операционной работе кластера энергоэффективных технологий фонда «Сколково».

Нагрузка по требованию

— Давайте заглянем на десяток лет вперед. Как, на ваш взгляд, будет выглядеть ситуация на рынке электроэнергии? Она будет дороже или дешевле? Есть ли основания говорить об условно-бесплатном электричестве?

— С уверенностью можно говорить, что изменится вся модель потребления. Что касается бесплатной энергии, то уже сейчас на оптовом рынке электроэнергии есть часы, когда она продается по нулевым или даже отрицательным ценам. Но я бы не ожидал усиления этого эффекта — напротив, при появлении систем накопления энергии он может исчезнуть. Зато средние цены вполне могут снизиться по мере развития новых технологий.

— Когда и почему бывают отрицательные цены?

— Все зависит от точки пересечения кривых спроса и предложения — бывает, они пересекаются в области отрицательных цен. Это происходит, когда возникает избыток электроэнергии — предложение значительно превышает спрос, но в силу технологии дешевле произвести лишний киловатт-час бесплатно или даже в минус, чем остановить производство. В течение суток спрос на электроэнергию меняется, график обычно двугорбый, с максимумом потребления утром и вечером. Днем оно ниже утреннего и вечернего, а ночью падает заметнее, но, конечно, не до нуля. Это связано с тем, что по ночам часть промышленных предприятий продолжает работать.

Кроме того, некоторые типы электростанций — например атомные — в силу технологических особенностей не могут значительно изменять объем генерации. В других случаях выработка электроэнергии зависит от внешних условий, которыми сложно управлять, — ​это, например, возобновляемые источники. Если солнце или ветер есть — есть и выработка. Другие виды генерации — к примеру, угольная и особенно газовая — ​более маневренные: вы можете сжигать топливо, а можете перестать. Когда менее маневренных видов генерации в энергосистеме много, возникают нулевые цены. В России так бывает, например, когда возникает избыток электроэнергии на ГЭС во время паводка. В Европе такое периодически происходит там, где много солнца и ветра.

— Каким образом решается проблема с избытком электроэнергии? Мы ведь пока не умеем ее запасать?

— Да, пока производство и потребление происходят одномоментно. Мы должны все время производить электроэнергию, чтобы удовлетворять спрос. Балансирование происходит за счет загрузки и разгрузки электростанций, либо новые технологии позволяют загружать или разгружать потребителя, если он готов. Этот подход со стороны потребителя называется demand response. Например, когда возникает дефицит предложения, можно попросить кого-то из потребителей снизить потребление, он при этом получает компенсацию.

— Как происходит такая разгрузка по требованию?

— Есть модель, когда потребитель сам реагирует на ценовые сигналы, снижая электропотребление при росте цены. Простейший пример — домохозяйства: ночью электроэнергия более дешевая, потому что спрос на нее маленький, и вы можете перенести потребление на ночной период — например стирать по ночам.

А есть другая модель — когда системный оператор может дозагрузить наиболее дорогую генерацию, если не хватает электроэнергии, а может дать команду кому-то из потребителей, которые согласились на такую схему, снизить потребление.

Некоторые промышленные предприятия не могут изменить график работы в силу технологических особенностей, а другие могут и готовы разгружаться по команде системного оператора. В нашей стране этот механизм уже работает на оптовом рынке электроэнергии и только появляется на розничном, в прошлом году принята нормативная база. Для эффективной работы таких инструментов необходимо определенное программное обеспечение и правила работы на рынке, которые позволят просчитывать размер компенсаций и своевременно использовать эти механизмы.

Купить и хранить

— Что еще можно делать с излишками?

— В Европе, где велики объемы производства электроэнергии на основе возобновляемых источников, идет активная дискуссия на эту тему. По сути, есть три ключевых инструмента. Первый — demand response, второй — интеграция энергосистем. Это то, что в России существует давно, с самого начала создания плана ГОЭЛРО: если в одном месте есть ветер, а в другом нет, можно передать эту электроэнергию. Европейские страны двигаются к большей интеграции разных энергосистем внутри Евросоюза. А третьим инструментом, самым эффективным, будут системы накопления электроэнергии.

— Как скоро мы научимся ее запасать? Вероятно, это принципиально изменит рынок?

— Да, как только электроэнергию можно будет хранить, она превратится в обычный товар. Как и многое другое, ее можно будет купить, когда она дешевле, и использовать, когда понадобится. Думаю, это вопрос следующих 10 лет.

— Какие варианты хранения электроэнергии сейчас разрабатывают? Как это вообще можно делать?

— Например, химическим способом — это как батарейка в смартфоне. Она может быть очень большой, или их может быть много — на несколько мегаваттов. Такие технологии уже существуют, но пока это довольно дорого, а кроме того, они не позволяют хранить электроэнергию долго.

Есть механические способы. Например, одна из компаний «Сколкова» сейчас занимается разработкой такой системы: строится высокая башня, и когда энергия дешевая, с ее использованием вверх поднимается некий груз, который потом спускается под действием силы тяжести, что позволяет тоже выработать электроэнергию, когда она нужна. Практически это аналог уже существующих гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), только там поднимается и сбрасывается вода. Много таких станций не строят, потому что нужны водные ресурсы и определенный рельеф местности, так что твердотельный аналог — интересная идея.

Есть целый ряд других конкурирующих технологий накопления энергии сетевого класса — как электромеханических (например, маховики), так и электрохимических (проточные батареи, суперконденсаторы, новые типы литий-ионных батарей, батареи на расплавах солей, водородные накопители энергии), но пока они фактически находятся на стадии пилотных проектов, и до конца не понятно, какие из них найдут массовое применение. Но поскольку все сейчас этим занимаются, думаю, довольно скоро мы узнаем, какие идеи наиболее эффективные.

— Допустим, эффективные системы хранения появились и можно запасать то, что произведут ветряки и солнечные батареи. Как мы будем платить за электроэнергию, ведь по-старому будет бессмысленно?

— Я не исключаю, что модель платежей сильно изменится. Давайте посмотрим, как развивалась телеком-индустрия. Когда-то мы платили за каждый килобайт интернета, а за сотовую связь — поминутно. Сейчас есть возможность выбирать разные тарифы: можно платить за минуту и определенное количество мегабайтов, а можно сразу за месяц — и потреблять сколько угодно. Возможно, с электроэнергией будет то же самое. Почему сейчас мы платим за каждый киловатт-час? Потому что, чтобы его произвести, надо сжечь сколько-то газа, если говорить о ТЭЦ. Когда переменные затраты будут стремиться к нулю, а главными станут капитальные — на строительство электростанции, появятся разные тарифы. Могут быть самые разные варианты: например, тарифы с ограничением по пиковому потреблению — покупаешь много киловаттчасов, но в каждый отдельный момент включаешь только один электроприбор. Или за те же деньги покупаешь немного, но с возможностью включать одновременно много приборов, и т.д. То есть можно разделить тарифы как по объему электроэнергии, так и по мощности. В некотором смысле такую попытку уже предпринял Илон Маск, когда предложил покупать Tesla и пожизненно получать электроэнергию для нее. Экономика этой концепции у Маска, видимо, пока не очень работает, но начало положено.

Станции на орбите

— Ветряки и солнечные батареи — давно уже реальность. В южных странах, где много солнца, панелями пользуются обычные домовладельцы, причем массово. Какой вид энергетики вам кажется наиболее перспективным?

— Солнца много, к слову, и у нас — например в Якутии или Забайкалье. Там тоже устанавливают панели, и при холодной погоде они работают еще эффективнее. В Якутии альтернатива солнечной электроэнергии — дизель и мазут, а это в условиях северного завоза выливается в фантастические цены — до 100 рублей за киловатт-час. Из новых источников я бы выделил водородную энергетику в разных контекстах. Водород может играть роль накопителя энергии — когда у вас ее избыток, например от того же солнца или ветра, можно ее не закачивать в батарею, а производить водород и использовать его как энергоноситель. Кроме того, сам по себе водород может быть как топливом для транспорта — автомобильного, авиационного, так и в перспективе для большой энергетики. Он может сильно изменить картину мировой энергетики.

— О водородной энергетике говорят давно. Почему этот и другие альтернативные варианты до последнего времени не развивались, если это перспективно?

— Причин, как мне кажется, несколько. Во-первых, целесообразность: производство водорода — процесс достаточно энергоемкий, и необходимо понимать, как его в дальнейшем использовать для получения энергетического и экономического эффекта. Во-вторых, долгое время все занимались топливной энергетикой, повышали ее эффективность, и лишь с середины 1970-х годов начали постепенно наращивать инвестиции в энергетику на основе возобновляемых источников, пик инвестиций пришелся уже на начало XXI века. А когда электроэнергии стало много, возникла необходимость что-то делать с избытком. Тут водород как раз может стать интересным инструментом. И в-третьих, появились новые технологии в смежных отраслях. Чтобы хранить водород, нужны баллоны под давлением, с которыми гарантированно и ни при каких условиях ничего не случится, причем они должны быть компактными и легкими — это уже тема новых композитных материалов. Смежные отрасли развиваются и позволяют развиваться водородной энергетике.

— Есть ли еще неосвоенные ресурсы, откуда можно брать энергию?

— Мировой океан. Есть ряд пилотных проектов, основанных на энергии волн. Это очень большой ресурс, возобновляемый, он есть всегда. Хотя существуют нерешенные пока с точки зрения экономической эффективности задачи — от надежной генерации до передачи на берег полученной энергии. Все варианты капиталоемкие, но многие компании над этой темой работают, в том числе резиденты «Сколкова». Думаю, что решения будут найдены достаточно скоро. Еще один ресурс, который нельзя не назвать,— это управляемый термоядерный синтез. Работы в этой области тоже ведутся с 1950-х годов, есть проект международного экспериментального термоядерного реактора. Если все завершится успехом, эта технология может оказаться гораздо более эффективной, чем любая из существующих. Но, похоже, это вопрос не ближайших 10–20 лет.

— Вероятно, в будущем мы научимся получать электроэнергию и в космосе? Американский ученый Питер Глейзер предложил идею космической электростанции еще в 1968 году.

— Известно, что значительная часть энергии Солнца, проходя через атмосферу, рассеивается. На орбите вырабатывать электроэнергию было бы гораздо эффективнее. Вывести туда батареи — задача в принципе решаемая, хотя и непростая, но как передать электроэнергию на Землю? Есть идеи с лазерными лучами или с микроволновым излучением — теоретически можно было бы использовать их с передатчиком в космосе и приемным устройством на Земле для преобразования в электроэнергию. Только пока это фантастически дорого, поэтому бессмысленно на данной стадии развития технологий. Но, возможно, это лишь вопрос времени.

«МЫ И НАУКА. НАУКА И МЫ»

Программа выходит в ночном эфире НТВ несколько лет. В феврале этого года стартовал девятый сезон. В первом выпуске участники спорили, откажемся ли мы через 10 лет от бетона и стали. Во втором — исчезнет ли через 10 лет угроза глобального потепления. В третьем — сумеют ли ученые за ближайшие 10 лет найти лекарство от рака. Передача о будущем рынка электроэнергии, в которой принял участие наш собеседник Олег Перцовский, выйдет в ночь с 15 на 16 марта. В выпуске также приняли участие директор направления научно-технических исследований и разработок «Росатома» Виктор Ильгисонис, руководитель отдела исследования энергетического комплекса мира и России Института энергетических исследований РАН, директор Центра энергетических исследований НИУ «Высшая школа экономики» Вячеслав Кулагин и экономист-международник, профессор МГИМО Юлия Зворыкина.