Развитие ВИЭ энергетики в России

Возобновляемая энергетика в последние годы стала самым активно развивающимся направлением в отрасли – солнечные и ветряные электростанции строятся не только в Европе, в США и в Австралии, но и в странах Азии, Африки, Южной Америки. Основной лейтмотив – декарбонизация энергетики, стремление выполнить критерии Парижского соглашения по климату, ну, а в странах Евросоюза эта активность началась еще раньше.

В 2009 году Еврокомиссия приняла Renewable Energy Directive EU, Директиву ЕС по ВИЭ, которая предписывает жесткие нормативы для всех государств, входящих в это экономическое объединение. Доля ВИЭ в общем балансе генерации электроэнергии в 2020 году должна составить 20%, в 2030 году – 30% и далее по такой же схеме, выполненной в административно-командном стиле. Совершенно иначе подходит к программе развития ВИЭ Китай, для которого декарбонизация энергетики вопрос крайне актуальный, вне зависимости от климатического соглашения. Эта страна стала лидером в строительстве ГАЭС, гидроаккумулирующих электростанций – самых эффективных, надежных и гибких в эксплуатации накопителей энергии промышленного, мегаваттного класса. Собственником и оператором ГАЭС в Китае является системный оператор – центральное диспетчерское управление, отвечающее за регулирование работы и стабильность объединенной энергосистемы, а все владельцы электростанций других типов оплачивают эти услуги по тарифам, устанавливаемым государством. Именно такой подход к балансировке энергосистемы позволяет Китаю вводить сотни новых ВИЭ-электростанций ежегодно без использования государственного, бюджетного финансирования.

Наблюдать за развитием ВИЭ-сектора за пределами России интересно, но в этой статье мы попробуем рассмотреть, как идет развитие ВИЭ-энергетики в нашей стране, какие здесь имеются препятствия и перспективы, и, в частности, коснемся кадрового вопроса.

Первые итоги развития ВИЭ энергетики в России

Начнем с констатации простого факта – энергетика на возобновляемых источниках в России состоялась, строительство и ввод в эксплуатацию солнечных электростанций (СЭС) и ветряных электростанций (ВЭС) перестали быть сенсационными. На основании данных Системного Оператора ЕЭС России мы составили наглядную таблицу, которая показывает структуру установленной мощности Единой энергетической системы России и изменения этой структуры по годам:

где:

ТЭС – тепловые электростанции, использующие уголь, природный газ, мазут и т.д.
ГЭС – гидроэлектростанции
АЭС – атомные электростанции
СЭС – солнечные промышленные электростанции
ВЭС – ветряные промышленные электростанции

Вклад солнечных и ветряных электростанций в общую структуру ЕЭС России в относительных числах, как видите, невелик, но динамика развития СЭС и ВЭС очевидна – их доля увеличивается кратно.

Природный потенциал и действия правительства

Как самостоятельная отрасль в энергетике, ВИЭ появилась и стала развиваться в нашей стране сравнительно недавно. Ее развитие обусловлено рядом факторов – как климатическими, так и связанными с историей и текущим экономическим курсом России. Наиболее оптимистичная ситуация с ветряными электростанциями – потенциал для ветряной энергетики в России является одним из крупнейших в мире, ведь Россию омывают моря Атлантического, Северного Ледовитого и Тихого океанов, в нашу пользу – степные просторы и миллионы квадратных километров Арктики. По оценкам Международного агентства по возобновляемой энергетике IRENA, технический потенциал ветроэнергетики России составляет 80’000 ТВт*ч в год, из которых экономически выгодным является производство 6’218 ТВт*ч. Около 30% экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14% – в Северном экономическом районе, около 16% — в Западной и Восточной Сибири. Перспективны степи на юге России (нижняя и средняя Волга, Дон), побережье Северного Ледовитого океана – полностью, от Кольского полуострова до Камчатки, а также побережья Азовского, Черного, Каспийского, Балтийского и Охотского морей, отдельные зоны Карелии, Алтая и Тувы. Такими обширными природными перспективами не обладает ни одно государство в мире – это объективный факт, который и является причиной пристального интереса к развитию ветроэнергетики в нашей стране со стороны мировых гигантов этой отрасли, наработавших опыт и компетенции в других частях света.

А еще ветроэнергетика — это тот случай, когда правительство России уверенно использует этот интерес для развития не только ветроэнергетики как таковой, но и для развития новой отрасли промышленности – организации на отечественных предприятиях производства специализированного оборудования. Летом 2015 года по предложению министерства энергетики было принято распоряжение правительства № 1472-р, в котором заданы целевые показатели по степени локализации производства оборудования для ветроэнергетики:

Без соответствия этим показателям ни одна компания, желающая построить ВЭС на территории России, не получит право на участие в программе ДПМ ВИЭ – требование категоричное, обойти которое невозможно ни для одного потенциального инвестора в этот сектор. При этом Российская ассоциация ветроиндустрии (РАВИ) считает, что уровень локализации в 65% не является труднодостижимым: 21% от этого уровня – проектные, строительные и монтажные работы на самих ветропарках, 18% – производство лопастей, 13% – производство башен, 17% – производство генераторов, редукторов и ступиц, 8% – производство инверторов, 4% – трансформаторов и так далее. В России пока нет промышленных предприятий, способных производить весь комплект оборудования для ВЭС, но уже имеются производственные компании, готовые принимать и выполнять заказы на его отдельные виды по согласованию с потенциальными заказчиками. Министерство энергетики России настояло на том, чтобы правительство ввело еще один ограничительный критерий, отсекающий возможность переноса в нашу страну производства ветроэнергетических установок самых старых поколений – минимальный значение КИУМ, коэффициента установленной мощности. Именно то, что одновременно применяются два ограничительных критерия, обеспечивает то, что в нашей стране строятся современные ВЭС, учитывающие все имеющиеся на сегодняшний день технические новинки. В итоге получается нужный результат: в России постепенно складывается новая отрасль промышленности, изначально имеющая экспортный потенциал.

Длительный перерыв никогда не идет на пользу

Сектор ветроэнергетики в России имеет свою историю. В свое время СССР был лидером этого направления: классик аэродинамики Николай Егорович Жуковский в 1925 году разработал теорию ветродвигателя и организовал отдел ветряных двигателей в ЦАГИ, центральном аэрогидродинамическом институте. В 1931 году под Балаклавой была построена самая мощная ВЭС в мире – ветровое колесо диаметром 30 метров и ветрогенератор мощностью 100 кВт были недосягаемыми на тот момент достижениями для конкурентов из Дании и Германии. В 1938-м году в Крыму было начато строительство ВЭС мощностью 5 МВт, но до войны завершить его не успели. Наша промышленность освоила производство разнообразных ветроустановок мощностью 3-4 киловатта, которые выпускались целыми сериями, поскольку были востребованы в сельской местности. С 1950 по 1955 годы в СССР производилось до 9 тысяч ветроустановок единичной мощностью до 30 кВт, но в 60-е годы прошлого века настала эра крупных тепловых электростанций, крупных ГЭС, начиналось строительство АЭС – и ветроустановки не выдержали конкуренции с ними, их серийное производство было прекращено. Только в 1987 году советское руководство вспомнило о ВИЭ – тогда была принята государственная программа «Экологически чистая энергетика», по которой предполагалось ввести к 1995 году 57 тысяч ветроустановок за счет централизованных государственных капитальных вложений. Но из-за длительного перерыва к реализации этой программы оказались не готовы ни проектные институты, ни промышленность – программа так никогда и не была реализована. В очередной раз сработало незыблемое правило: любой перерыв в развитии той или иной отрасли энергетики приводит к потере кадров, навыков, компетенций, и это неизбежно заканчивается тем, что приходится в буквальном смысле начинать «с нуля».

Именно это мы и наблюдаем в секторе ветряной энергетики, который теперь оказался для России совершенно новым – на данный момент речь идет только о локализации зарубежных технологий, у нас просто нет специалистов, которые могли бы сделать собственный вклад в развитие этих технологий. В ветровую энергетику России приходят ведущие инжиниринговые компании отрасли – Lahmeyer International, FWT Production GmbH, Lagerwey GROUP B.V., SOWITEC group GmbH, Aerodyn Energiesysteme GmbH, FRECON, Vestas, Windar Renovables S.L., и этот список далеко не полон. Среди инвесторов, готовых вкладывать инвестиции в строительство ВЭС – Enel S.p.A, которая в качестве технологического партнёра привела в Россию Siemens Gamesa. В декабре 2018 года РАВИ подвела итоги тендеров по отбору проектов строительства ВЭС в России по программе ДПМ (договоров о предоставлении мощности): благодаря высокой конкуренции среди инвесторов и действующей государственной программе стимулирования развития энергетики на основе ВИЭ и локализации производства оборудования капитальные затраты в пересчете на киловатт установленной мощности удалось снизить до 60 тысяч рублей, то есть менее 1 тысячи долларов США – ниже среднего мирового уровня. Это означает, что у формирующейся отрасли промышленности уже сейчас появился экспортный потенциал, остается не сбавлять обороты и реализовать его. Дальнейшее увеличение степени локализации производства оборудования, предусмотренное государственными регулирующими мерами – значимый фактор, которым обязательно нужно суметь воспользоваться. И вот здесь мы неизбежно сталкиваемся с тем, что российской отрасли нужны специалисты – не зарубежные, а собственные. Однако на сегодняшний день профессиональная подготовка специалистов ветроэнергетики в системе образования России просто не ведется, и это становится проблемой – невозможно развивать отрасль, не имея профессионалов.

Кадры решают все

По данным IRENA за 2018 год, в мире в секторе ВИЭ уже трудоустроены около 11 миллионов человек, наиболее активно в этой сфере принимают на работу специалистов в Китае, Бразилии, США, Индии и странах ЕС. Треть этой 11-миллионной рабочей силы сосредоточена в солнечной энергетике — это связано с распространением «бытовых» солнечных панелей, для установки и обслуживания которых нужны базовые навыки техника. В сегменте ветроэнергетики работают 1,2 миллиона человек. Ветряная энергетика – это отрасль, находящаяся на пересечении нескольких дисциплин, которые осваиваются в рамках таких профессий, как инженер-энергетик, техник, механик, оператор оборудования. От специалистов, которые могут взять на себя проектирование ВЭС в различных регионах России, требуются серьезные научные знания в аэродинамике, в метеорологии, в силовой электронике. С учетом вот таких требований – профессиональной подготовки в нескольких дисциплинах одновременно, за рубежом подготовку специалистов для ВИЭ энергетики осуществляют не на специальных направлениях обучения в вузах, а в рамках магистерских программ и курсов переквалификации/повышения квалификации.

Таким образом, чтобы стать востребованным профессионалом молодой отрасли, нужно получить подготовку по профессии, стандарты которой уже давно сформировались, а затем дополнительно закончить программу магистра или пройти дополнительный курс. Так, например, специалист, имеющий опыт работы на морских нефтедобывающих платформах, может переквалифицироваться в специалиста, обслуживающего офшорные ВЭС. Одна из старейших учебных программ, готовящих специалистов в области ВИЭ, была разработана в Германии – в Ольденбургском университете имени Карла фон Осецкого. Длительность программы 4 семестра, два учебных года. Первый семестр проходит за лекциями, семинарами, лабораторными и даже экскурсиями на производства, на строящиеся и действующие ВЭ. Цель очевидна — необходимо ознакомить студентов с научными принципами, стоящими за технологиями ВИЭ энергетики, объяснить, каким именно образом в ней сочетаются разные технические и научные дисциплины. Во втором семестре происходит выбор специализации — студенты изучают, как создавать системы, работающие на основе ВИЭ, как интегрировать ВЭС в уже существующие энергосистемы, а также учатся выстраивать весь процесс управления ВИЭ-объектом – от проектирования до эксплуатации. Третий семестр — прохождение практики в компании/консалтинговом агентстве/исследовательском институте и разбор уже существующего проекта ВИЭ, и завершается программа написанием дипломной работы. С момента создания этой учебной программы, которая произошла в 1987 году, Ольденбургский университет выпустил более 4500 специалистов в области возобновляемой энергетики.

Очевидно, что Россия способна не только осваивать готовые технологии, но и вносить собственный вклад в их развитие, создавать собственные технологии, но делать это могут только наши собственные специалисты. Летом 2018 года в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете (ЛЭТИ) дипломы магистров получили девять человек, завершивших обучение по программе «Солнечная гетероструктурная фотоэнергетика» – первые девять специалистов по солнечным панелям на всю Россию. А вот для ветроэнергетики учебных программ в России нет, единственное исключение – совместный пилотный проект МГТУ им. Баумана и Ульяновского государственного университета, по которому летом 2019 года начата переподготовка специалистов по специальностям строителей, проектировщиков, эксплуатационников ветроустановок, метеорологов, специалистов композитных производств и менеджемента. В планах – превращение этой программы в отраслевую магистратуру и привлечение к ней профильных вузов. На международном форуме по альтернативной энергетике ARWE-2019, который прошел в Ульяновске 22-24 мая 2019 года, результатом одного из «круглых столов» стало решение о создании консорциума вузов, реализующих образовательные программы в сфере возобновляемой энергетики для координации работы по развитию этого нового направления подготовки специалистов, для создания профстандартов, совместных проектов в сфере трансфера образовательных программ и международного сотрудничества. Участниками этого «круглого стола» были представители двух уже упомянутых вузов, а также Казанского государственного энергетического университета, Санкт-Петербургского политехнического университета, МФТИ и Московской школы управления Сколково. Сколько времени потребуется на реализацию этой инициативы, будут ли наши вузы использовать опыт того же Ольденбургского университете, сказать сложно, а пока все развивается на уровне частных инициатив компаний, уже вовлеченных в этот сектор.

Как пример можно привести завод «Вестас Мэньюфэкчуринг Рус» в Ульяновской области, на котором началось производство лопастей для ВЭС – работающие на нем специалисты все то время, пока строился завод, проходили стажировку в Испании. Такими методами, безусловно, можно и нужно решать кадровые проблемы отдельных предприятий, но нужно идти дальше: для полноценного развития отрасли необходим полноценный цикл – наука, образование, производство. По оценкам РАВИ, только для того, чтобы обеспечить работу ВЭС, прошедших конкурсный отбор по программе ДПМ ВИЭ, России до 2024 года потребуется не менее 12 тысяч специалистов-эксплуатационников, но в это число не входят профессионалы, которые требуются для тех самых локализованных производств. Запрос со стороны новой отрасли – весьма основательный, остается пожелать вузам, которые приняли решение подключиться к решению кадровой проблемы, успешного сотрудничества с предпринимателями, вошедшими и входящими в сектор ветроэнергетики.

Северный завоз – очень дорогое «удовольствие»

Стимулом для расширения кадрового потенциала ветроэнергетики в России является не только стремительное развитие самой отрасли, но и проблема энергообеспечения Арктической зоны – территории площадью три миллиона километров, освоением которой наша страна занята вот уже более пятисот лет. Населенные пункты, расположенные в ней, энергией обеспечиваются на том уровне, который был достигнут в советские годы – дизельные и угольные электростанции, топливо для которых ежегодно доставляется при помощи северного завоза. Как это выглядит? В качестве примера можно взять арктические районы Якутии. Дизельное топливо на первом этапе доставляется в течение навигационного периода по Северному морскому пути до столицы республики, Якутска. Затем идет доставка топлива до населенных пунктов, имеющих с Якутском речное сообщение – тоже в навигационный период, который в этих широтах составляет три месяца. Третий этап решения этой нетривиальной логистической задачи требует дождаться морозов и снега, которые позволяют организовать дороги-«зимники» и вот уже по ним, в условиях полярной ночи, доставляется дизельное топливо и уголь в населенные пункты, не имеющие речного сообщения – постоянных автомобильных дорог в этих районах просто нет. Как этот ежегодный трудовой подвиг отображается на стоимости электрической и тепловой энергии – очевидно.

Да, в мировой ветроэнергетической отрасли имеются разработки, позволяющие строить ВЭС в северных районах. Например, «Энел Россия» только что приступила к строительству ветропарка на Кольском полуострове, в Мурманской области – старт работы состоялся 19 сентября 2019 года. Это будет самый северный ветропарк в России, его проектная установленная мощность составляет 201 МВт, но климат Кольского полуострова значительно мягче климата побережья Северного Ледовитого океана Ямала, Гыдана, Таймыра, побережья Якутии и Чукотки – имеющиеся технологии не справятся с морозами таких районов. Эта ситуация – наглядное доказательство того, что России требуется собственная школа проектировщиков ВЭС, способных разрабатывать собственные проекты ветропарков, рассчитанных на наши климатические условия, нужна полная реализация формулы «образование – наука – производство».

Остается надеяться, что инициатива российских вузов будет воплощена в жизнь уже в ближайшие годы – это станет решающим вкладом в развитие не только ветроэнергетики, но и в становление нашей собственной технологической и промышленной школы, которая позволит решить вопросы энергообеспечения Арктической зоны и приравненных к ней районов и реализовать производственный экспортный потенциал этой отрасли.