«Надежность и устойчивость энергоснабжения — это императив, безусловное требование»

Владислав Корогодин — о задачах декарбонизации и гарантиях энергообеспечения

Если говорить о целеполагании в глобальном масштабе, то в соответствии с целями устойчивого развития ООН, решениями конференций по изменению климата, принятыми зелеными таксономиями процесс энергоперехода можно считать необратимым. Если смотреть на факты и статистику, то деятельность по достижению этих целей пока нельзя признать однозначно удовлетворительной.

Мировое потребление первичной энергии неуклонно растет. До сих пор 85% мирового потребления первичной энергии приходится на уголь, нефть и газ. При этом потребление электроэнергии растет опережающими темпами. Если смотреть статистику за десятилетие, предшествующее пандемии COVID-19, за период стабильного роста мировой экономики, то половина прироста выработки электроэнергии за этот период была обеспечена за счет увеличения сжигания угля, нефти и газа. А это значит, что основная зеленая электроэнергетика, в которую входят солнечная, ветровая, гидро- и атомная генерация, пока не справляется с масштабом энергетического вызова. Но здесь важен и страновой разрез. В России рост выработки чистой энергии за последние 10 лет превысил рост потребления. Это произошло в первую очередь за счет развития атомной энергетики. Мы уже идем по пути нового энергоперехода.

Задачи декарбонизации энергетики и гарантированного энергообеспечения являются ключевыми в мировой повестке климатического регулирования и устойчивого развития, а это означает спрос на зеленую энергетику. В части электроэнергии — это спрос на солнечную генерацию и ветропарки в тех климатических условиях, где они обладают достаточно высоким КПД, но с учетом требований по наличию стабильного источника мощности в энергосистеме, спрос на малую гидроэнергетику и атомную генерацию большой, средней и малой мощности. При этом для комплексного теплоэнергоснабжения атомная генерация малой мощности является самым эффективным источником зеленой энергии за счет возможности прямого использования тепла без преобразования в электрическую энергию, другие зеленые источники производят электроэнергию, которую нужно преобразовать в тепло с неизбежными затратами и потерями.

Есть еще два зеленых сегмента — приливные электростанции и геотермальные тепловые насосы, но их доля и сейчас, и в перспективе незначительна. В части систем накопления энергии существует два основных глобальных тренда — это электрические накопители и водородная энергетика полного цикла.

Если говорить о балансе между целями декарбонизации и достижением энергетической безопасности, то надежность и устойчивость энергоснабжения — это императив, безусловное требование. Это ограничивает масштабное применение солнечной и ветроэнергетики без наличия систем накопления электроэнергии и/или без достаточного источника стабильной выдачи мощности в энергосистеме. Задачи декарбонизации можно решать разными способами: как снижениями выбросов СО₂ в промышленности, энергетике, транспортной сфере, так и двигаясь к углеродной нейтральности за счет увеличения площади лесов.

Исходя из требований устойчивого развития для глобального энергоперехода нужен не только чистый, но и неограниченный источник энергии. Неограниченность применения определяется тремя факторами: компактностью, достаточностью ресурсной базы, надежностью и устойчивостью генерации.

Солнечная и ветроэнергетика зависят от погодных условий, гидроэнергетика — от наличия водных ресурсов. Атомная энергетика с реакторами на тепловых нейтронах сейчас зависит от ресурсной базы природного урана. Замыкание ядерного топливного цикла увеличивает эффективность использования природного урана в 150 раз, делая его основным энергетическим ресурсом планеты с долей в мировых запасах энергоресурсов порядка 86%.

При развитии технологий реакторов на быстрых нейтронах и переходе к замкнутому ядерному топливному циклу, решающему вопросы достаточности ресурсов, безотходности и отсутствия отложенных решений по обращению с отработавшим ядерным топливом, атомная энергетика становится главным источником обеспечения глобального энергоперехода.

Оптимальная доля атомной энергетики в энергобалансе будет меняться во времени, она зависит от сроков готовности новых продуктов атомной энергетики. К 2050 году доля атомной генерации в мире может достичь 20–25% за счет спроса на АЭС малой мощности и начала активного перехода к двухкомпонентной ядерной энергетике с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах.

К концу столетия при активном развитии быстрых реакторов с замкнутым ядерным топливным циклом в условиях роста энергопотребления и ограниченности запасов легко извлекаемых углеводородов доля атомной энергетики в мировой выработке электроэнергии может составить не менее 50%. На этом горизонте также могут уже появиться и коммерческие термоядерные источники энергии, которые я тоже здесь отношу к категории «атомная энергетика».

Развитие мировой атомной индустрии в настоящее время глобально тормозят два фактора — ограниченность ресурсной базы природного урана и наличие отложенных решений по обращению с отработавшим ядерным топливом. Эти вопросы снимаются при развитии и промышленном внедрении технологий замыкания ядерного топливного цикла с фракционированием продуктов переработки и технологий реакторов на быстрых нейтронах, обеспечивающих воспроизводство делящихся материалов и выжигание высокоактивных долгоживущих минорных актинидов. При этом также решаются отложенные вопросы с накопленным отработавшим ядерным топливом: регенерированный уран рециклируется в реакторах на тепловых нейтронах, плутоний и минорные актиниды направляются в быстрые реакторы, срок достижения радиационной и радиологической эквивалентности остающихся отходов сокращается в тысячи раз, а их объемы снижаются кратно.

Практическая демонстрация нового подхода — это первый в мире опытно-демонстрационный энергокомплекс поколения IV с реактором естественной безопасности со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 и пристанционным топливным циклом, сооружаемый в Северске.