Сможет ли Казахстан обеспечить устойчивость энергосистемы без угля?

Энергетики и эксперты отрасли пока точно не знают, что значит «чистый уголь» и как совместить желание снизить углеродные выбросы с необходимостью обеспечить энергобезопасность экономики. Об этом они говорили на форуме Powerexpo Almaty 2025.

«Вряд ли через 10 или 20 лет, то есть в том самом будущем, о котором мы сейчас говорим, уголь будет играть такую же большую роль в обеспечении энергосистемы, какую он играет сегодня. И встает хороший вопрос: а что тогда должно прийти на смену углю», – спрашивает Татьяна Ланьшина, менеджер проектов Power System Transformation, Agora Energiewende, и сама же отвечает – «Скорее всего солнце и ветер, потому что они сейчас уже очень дешево стоят, в том числе и в Казахстане».

По ее словам, республика имеет очень хороший опыт развития солнечной и ветровой энергетики. Уже сейчас они дают порядка 6% выработки электроэнергии по стране. Но как решить проблему перепадов, неизбежную для альтернативной энергетики? Или все же позаботиться о том, как дальше использовать угольные электростанции с минимальными выбросами вредных веществе в атмосферу.

По мнению Татьяны Ланьшиной, на сегодня есть два способа или направления, которые обсуждаются в мире, и которые могут соответствовать таким запросам. Во-первых, это совместное сжигание угля совместно с биомассой, а во-вторых, применение технологий улавливания углерода в угольных электростанциях.

«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 в большинстве случаев нельзя добавить много биомассы. Что касается технологий улавливания, то это пока вопрос дискуссий. 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.

Однако, есть другие способы, которые позволяют продлить жизнь угольных электростанций, и при этом помогут интегрировать в энергосистему возобновляемую генерацию. Один из этих способов – повышение гибкости угольных электростанций.

«Гибкость» угля в энергетике проявляется в возможности сжигать разные марки угля (от мягкого бурого до твердого антрацита) на одних и тех же или переналаженных камерах сгорания, а также в способности угольных станций быстро реагировать на изменения спроса на энергию.

«Обычно, в энергосистеме, в которой много угля, этот уголь не гибкий. То есть все время производится один и тот же объем электроэнергии и быстро поменять режим работы электростанции невозможно», – отмечает Ланьшина.

Также, по ее мнению, еще один способ – это расположение ВИЭ рядом или на месте угольных электростанций. Что касается применения так называемых технологий чистого угля, то, по словам эксперта, как такового чистого угля нет.

«Можно сократить выбросы от угольных электростанций. Но все 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, наверно, стоит думать о гибких электростанциях», – считает эксперт.

Как прогнозировать спрос на энергию?

Между тем, одним из способов создания устойчивой энергосистемы является грамотное моделирование будущего спроса.

Тимур Дюсеханов, эксперт по энергетической стратегии Евразийской группы (ERG) считает, что стратегия или генеральный план развития отрасли должны опираться на долгосрочное моделирование энергосистемы. Но для этого 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 тоже 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.

Но что делать с существующими угольными станциями? В Казахстане, по данным министерства энергетики, 37 ТЭЦ, 18 из них государственных и квазигосударственных, остальные частные. 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.

Эксперт считает, что сейчас в стране существующие угольные станции являются самым дешевым источником электроэнергии, и это наше преимущество.

«Я считаю, что дешевый уголь на существующих электростанциях, – наш козырь. И мы должны максимально стараться продлевать жизнь нашим угольным мощностям, обеспечивая низкую аварийность. И конечно минимизировать затраты на их содержание», – отмечает он.

Также он поделился мнением о применении технологий так называемого гибкого угля. По его словам, в ERG изучали опыт Германии и Китая в этом отношении. Но у гибкого угля есть своя проблема – он позволяет декарбонизировать энергетику, то есть интегрировать большее количество ВИЭ в систему, но он не покрывает растущий спрос.

«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, то есть скорость маневрирования и глубины», – полагает эксперт.

Но в любом случае надо строить новые электростанции. Вопрос в том – какие мощности нужны?

«АЭС мы выводим за скобки, поскольку вопрос этот решен и не предмет дискуссий. Базовые газовые станции тоже мы 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 все 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.

Как правило, по технологиям CCUS, 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 это диапазон с 45 тенге за кВт*ч с высоким КПД. Китайское оборудование дешевле, российское дорогое, но они дают такой диапазон уже с учетом высоких экологических требований, то есть соответственно 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 это порядка 15-20 тенге на кВт*ч 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, сбалансированное ВИЭ-электростанции стоят 28 тенге на кВт*ч. Сбалансированное ВИЭ – эта значит, что в системе совместно должны работать ветровые и солнечные электростанции, 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.

Для того, чтобы удешевить эту энергосистему, по мнению эксперта, маневренные газовые мощности необходимо размещать вблизи подземных хранилищ газа. Это позволить снизить затраты на его транспортировку. Вместо этого надо строить электрические сети.

Получается, что строить электросети и передавать энергию по проводам дешевле, чем прокладывать газопроводы и перекачивать по ним газ.

Также снизить стоимость электроэнергии поможет обмен электроэнергией с сопредельными странами.

При этом эксперт отмечает, что все ключевые предпосылки и выводы для моделирования энергосистемы должны открыто обсуждаться в экспертном сообществе.

«Все решения по строительству новых мощностей тоже должны быть открытыми. То есть должны быть аукционы. Механизм аукционов себя неплохо себя зарекомендовал. Это подходит как для ВИЭ, так и для станций с маневренным режимом генерации. Это позволяет очень сильно уменьшить стоимость для такой энергосистемы», – говорит Тимур Дюсеханов.

Ранее президент Касым-Жомарт Токаев в своем послании в этом году сказал, что с учетом огромных запасов качественного угля в Казахстане особое внимание следует уделить развитию угольной энергетики с применением передовой технологии, гарантирующей ее чистоту.

По данным Минэнерго, на сегодня 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 ведомстве. Поэтому строительство новых, а также модернизация действующих угольных станций будет базироваться на технологиях чистого угля, соответствующих экологическим требованиям и нормам с минимальным воздействием на экологию.