Низкоуглеродный путь в будущее

Низкоуглеродный путь в будущее

Как атомная энергетика заняла ключевое место в борьбе с изменением климата

Новый атомный ренессанс стал одной из главных тем на всемирной конференции COP28 — важнейшей международной встрече ООН по климату. Более сотни компаний из 25 стран мира взяли на себя обязательство в три раза увеличить объемы атомных энергомощностей к 2050 году, чтобы сократить сжигание ископаемого топлива и снизить вредные выбросы в атмосферу. Тем самым международное сообщество согласилось с тем, что без развития мирного атома невозможно достичь амбициозных климатических целей. “Ъ” разбирался, как мир будет возрождать атомную энергетику и какую роль в этом сыграет госкорпорация «Росатом».

Фото: Олег Харсеев, Коммерсантъ

Выходим в ноль

«Смело и прагматично» — так гендиректор Всемирной ядерной ассоциации Сама Бильбао-и-Леон охарактеризовала инициативу Net Zero Nuclear Industry Pledge по трехкратному увеличению атомной генерации в мире к 2050 году. Декларацию поддержали сразу 120 компаний, которые имеют штаб-квартиры в 25 странах и ведут деятельность в 140 государствах мира. Госкорпорация «Росатом» — крупнейшая в мире компания по портфелю зарубежных проектов строительства АЭС — также присоединилась к декларации по приглашению Всемирной ядерной ассоциации.

Все компании и правительства стран, подписавшие программный документ Net Zero Nuclear Industry Pledge, согласились с тем, что увеличение мощностей АЭС должно опережать рост мирового спроса на электроэнергию для достижения целей по декарбонизации. Сейчас в мире работают 412 атомных реакторов суммарной мощностью 370 ГВт, следует из данных МАГАТЭ. На этапе строительства находятся 58 энергоблоков на 60 ГВт. Выработка всех АЭС занимает около 10% от общего глобального производства энергии. При этом атомная энергия составляет четверть общей мировой чистой (низкоуглеродной) выработки.

Нет ничего удивительного в том, что атомная энергетика стала одним из ключевых событий конференции COP28, собравшей в ОАЭ рекордное количество участников (более 80 тыс.). Государства, разработавшие амбициозное Парижское соглашение в 2015 году по снижению выбросов парниковых газов, признают, что достичь цель по ограничению повышения глобальной температуры до 1,5°С не удается. Мир делал ставку на замещение ископаемого топлива ветряной и солнечной генерацией, но теперь уже очевидно, что без атомных технологий решить задачи перехода к безуглеродной энергетике невозможно.

Так, по итогам 2023 года выбросы CO2 достигнут рекордной отметки 36,8 млрд тонн, что на 1,1% выше показателя 2022 года, следует из свежего доклада Global Carbon Budget. Глобальные выбросы CO2 от пожаров в 2023 году превысили средние показатели из-за сезона лесных пожаров в Канаде, где выбросы были в шесть-восемь раз выше среднего. При этом суммарный объем выбросов СО2 с учетом изменений в сельском хозяйстве достигнет 40,9 млрд тонн, что соответствует показателю 2022 года.

Исследование Global Carbon Budget доказывает, что текущие усилия международного сообщества недостаточны для снижения глобальных выбросов до нулевого уровня, считает один из авторов исследования — профессор Коринн Ле Кере. Однако некоторые регионы своим примером показывают, что климатическая политика может быть эффективной. «Все страны должны быстрее декарбонизировать свою экономику, чтобы избежать худших последствий изменения климата»,— говорит профессор. Атомная энергетика — один из наиболее эффективных способов сохранить надежность энергосистемы и снизить выбросы в атмосферу.

Балансируя и замыкая

Энергосистема в России уже сейчас достаточно сбалансированна: примерно половина установленной мощности генерации работает на газе, около 16% — на угле, примерно 20% от общей мощности приходится на ГЭС, 12% — на АЭС, 1,6% — на ветряную и солнечную генерацию. При этом в структуре выработки на низкоуглеродную генерацию приходится примерно 38% от суммарного производства энергии в стране: АЭС занимают долю в 20%, еще примерно 17% производят ГЭС, а ветряные и солнечные электростанции — приблизительно 1%. Регуляторы утверждают, что доля чистой энергии в РФ будет постепенно увеличиваться. И атомная генерация станет одним из главных приоритетов.

«Последние годы мы вышли на плато: доля атомной электроэнергии в стране достигла 20%. Побит рекорд выработки Советского Союза (включая Армению, Литву и Украину), который составлял 215 млрд кВт•ч. Но показатель 20% является стартовым в нашем понимании. Есть прямое поручение президента увеличить долю атомной генерации в энергобалансе до 25%. Мы исполняем это поручение вместе с правительством. До 2035 года нам предстоит построить 17 энергоблоков: и традиционные реакторы ВВЭР большой мощности, и проекты нового поколения, и малые станции в наземном и в мобильном плавучем исполнении»,— пояснил глава «Росатома» Алексей Лихачев, выступая на ежегодных «Примаковских чтениях».

Сейчас Россия входит в первую пятерку стран по количеству атомной генерации. В РФ функционируют 37 энергоблоков общей мощностью 29,5 ГВт. Среди них — четыре действующих энергоблока поколения III+ (так называемое постфукусимское поколение с необходимыми системами защиты и улучшенной экономикой строительства эксплуатации) мощностью 1,2 ГВт, расположенных на Ленинградской АЭС-2 и Нововоронежской АЭС-2. Жизненный цикл такого блока — до 80 лет, коэффициент использования установленной мощности (показатель загрузки) — более 90%. «Эта референция водо-водяной технологии апробирована и известна нам до мельчайших подробностей»,— отметил господин Лихачев. «Росатом» уже запустил в работу два энергоблока ВВЭР-1200 в Белоруссии, а также строит такие энергоблоки в Турции, Индии, Бангладеш, Китае, Египте, Венгрии.

Расширение атомной генерации в России будет идти за Урал, в Сибирь и на Дальний Восток. По расчетам госкорпорации, в стране появятся еще семь атомных регионов. Планы довольно амбициозные: к 2042 году «Росатому» требуется построить минимум 29 энергоблоков общей мощностью 30 ГВт, а общую выработку энергоблоков довести до уровня 360 млрд кВт•ч. Суммарный объем атомной энергомощности в стране вырастет примерно в полтора раза, поскольку госкорпорации предстоит в 2030-е годы вывести большой объем устаревших реакторов РБМК (канальные реакторы с графитовым замедлителем).

Проект

Одно из важных направлений работы «Росатома» и шаг к решению проблемы дефицита кадров — привлечение молодежи в атомную отрасль. Для того, чтобы познакомить молодых людей с теми направлениями, по которым работает госкорпорация — экология, ветроэнергетика, атомный ледокольный флот, суперкомпьютеры, а также мегасайнс-проекты, включая термоядерный синтез и квантовые вычисления — был придуман проект «Атомариум». Он объединяет в себе онлайн- и офлайн- мероприятия, интеграции с известными учеными и вовлекает молодых исследователей в увлекательный творческий процесс.

Флагманские проекты «Атомариума» — «Атомный урок» и «Ледокол знаний». «Атомный урок» знакомит педагогов и школьников с миром ядерных технологий, а конкурс «Ледокол знаний» дает возможность самым талантливым подросткам стать участниками рейса к Северному полюсу на борту атомного ледокола с обширной научной программой.

Совсем скоро в России появится атомная станция четвертого поколения. В закрытом городе Северске в Томской области строится быстрый реактор со свинцовым теплоносителем мощностью 300 МВт в рамках проекта «Прорыв». Сокращенное название реакторной установки — БРЕСТ-300. Помимо быстрого реактора, в опытно-демонстрационном энергокомплексе будут размещены производства по переработке отработавшего ядерного топлива и производству топлива. Проект «Прорыв» с реактором БРЕСТ-300 позволит создать условия для промышленной реализации замкнутого ядерного топливного цикла. Отработавшее ядерное топливо с реакторов типа ВВЭР после переработки снова можно будет использовать в реакторах на быстрых нейтронах, таким образом сокращая количество радиоактивных отходов. Также уже несколько лет на Белоярской АЭС работает реактор на быстрых нейронах БН-800, в конструкции которого заложены элементы четвертого поколения.

«Многократно циклируя отработавшее ядерное топливо между тепловыми и быстрыми реакторами, мы получаем замкнутый топливный ядерный цикл. В этом процессе три очевидных преимущества: экономичность атомной энергетики, сведенное к нулю количество ядерных отходов, а также безопасность, обеспеченная физикой, а не защитными системами»,— говорил Алексей Лихачев.

Мал, да эффективен

Еще одно перспективное направление развития атомной энергетики — строительство реакторов малой мощности (до 300 МВт). Инвесторы будут вкладывать в разработки атомных станций малой мощности (АСММ) сотни миллиардов долларов ежегодно, начиная со второй половины текущего десятилетия, полагают эксперты Всемирной ядерной ассоциации. По их прогнозам, к 2040 году в мире будут работать минимум 2 ГВт АСММ, а максимум — 83 ГВт. В базовом сценарии ассоциации объем малой атомной генерации может составить 35 ГВт к 2040 году. Для сравнения: общий объем всех АЭС к 2040 году в мире прогнозируется на уровне 686 ГВт, то есть примерно в 1,7 раза выше текущих объемов.

Сегодня в мире, по оценкам МАГАТЭ, существует несколько десятков проектов АСММ, включая разработки Китая, Аргентины и США. При этом именно Россия в этом списке занимает лидирующие позиции. Вот уже четыре года на Чукотке работает единственная в мире плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов» с номинальной энергомощностью 70 МВт, которая полностью заместила угольную генерацию в городе Певеке с населением 4 тыс. человек.

«Росатом» постепенно расширяет свою линейку АСММ. Сейчас в процессе строительства находятся четыре плавучих энергоблока (ПЭБ) на реакторах РИТМ-200. Госкорпорация поставит ПЭБы на мысе Наглейнгын для энергоснабжения медно-золотого Баимского ГОКа. Сроки реализации проекта — до 2031 года.

Для регионов, находящихся в удалении от береговой линии, «Росатом» предлагает наземные решения. Так, госкорпорация активно развивает в Якутии проект строительства наземной АЭС на РИТМ-200Н, которая будет поставлять энергию для золоторудного месторождения Кючус. В текущем году «Росатом» открыл вахтовый поселок для строителей будущей станции, а также запустил процесс производства корпуса реактора. Основные работы по сооружению объекта Якутской АСММ госкорпорация планирует начать уже в 2024 году.

Однако станции мощностью по 100 МВт подходят не всем потребителям, поэтому «Росатом» имеет разработки и менее мощных реакторов, рассказал первый замглавы госкорпорации Кирилл Комаров, выступая на Дне АСММ в рамках COP28. В частности, для крупнейшего в России золоторудного месторождения Совиное госкорпорация разрабатывает технологию реактора «Шельф-М» на 10 МВт. Запуск этой небольшой станции запланирован на 2030 год, сообщил господин Комаров.

Экономия реактора

Отношение к малым реакторам постепенно меняется не только у потребителей и международного сообщества, но и у самих строителей АСММ. Кирилл Комаров признается, что совсем недавно «Росатом» воспринимал АСММ как главное технологическое решение для энергетически изолированных территорий. Однако теперь, получив опыт эксплуатации малых реакторов, эксперты госкорпорации пришли к выводу, что АСММ можно использовать в любых условиях в качестве базовой нагрузки для замены тепловых станций на ископаемом топливе.

Выбор малых энергоблоков вместо больших также может быть связан с экономическими критериями. Не все страны могут позволить себе строительство сразу большого гигаваттного энергоблока, но имеют финансовую возможность для строительства АСММ. При запуске серийного производства модульных электростанций цены будут снижаться. Покупая малый энергоблок, государство получит все преимущества атомной энергетики: снижение вредных выбросов, стабильную выработку энергии в базовом режиме, появление новых высокотехнологичных рабочих мест и развитие науки внутри страны.

Мнение

Кирилл Комаров, первый заместитель главы «Росатома», об инициативе Net Zero Nuclear Industry Pledge:

Фото: Глеб Щелкунов, Коммерсантъ

— Мы осознаем острую необходимость решения проблемы изменения климата, а атомная энергетика является проверенным, быстрым и устойчивым решением для достижения целей декарбонизации. Присоединяясь к заявлению компаний атомной отрасли, мы подтверждаем нашу приверженность совместной работе с правительствами стран и заинтересованными сторонами по трехкратному увеличению атомных мощностей к 2050 году. Эта инициатива соответствует нашему видению устойчивого энергетического будущего, и мы приветствуем правительства, которые уже взяли на себя обязательства по достижению заявленной цели.

С экономической точки зрения потребители получат предсказуемую цену киловатт-часа: «Доля топлива в себестоимости выработки электроэнергии на углеводородах достигает 80%, а в себестоимости атомной выработки — лишь 10%,— рассказывает Кирилл Комаров.— Даже если цена на уран существенно увеличится, потребитель едва заметит колебание цены киловатт-часа. Этот фактор делает АСММ привлекательной технологией на протяжении всего жизненного цикла». Кроме того, «Росатом» — один из немногих поставщиков, который может гарантировать надежность поставок ядерного топлива, поскольку госкорпорация является одной из лидирующих компаний в глобальном ядерном топливном цикле. Уже сегодня энергия, произведенная на малых реакторах, оказывается дешевле традиционных топливных источников в некоторых арктических регионах России.

Новые решения будут набирать популярность, считают в «Росатоме». Только в России потенциальный спрос на АСММ как в плавучем, так и наземном исполнении может составлять до 30 энергоблоков, заявлял осенью 2023 года Алексей Лихачев.

Эксперты, опрошенные “Ъ”, считают модульные АЭС основной технологией для энергоснабжения населенных пунктов и промышленных проектов в условиях сурового климата российской Арктики. Основное преимущество таких станций заключается в том, что бОльшая часть работ по их строительству происходит на верфях и предприятиях. Кроме того, реакторные установки, находящиеся в основе энергоблоков, проверены временем и климатом, ведь реакторы РИТМ-200 уже несколько лет эксплуатируются на атомных ледоколах «Арктика», «Сибирь» и «Урал». Еще одно преимущество — максимальный уровень локализации оборудования (98% и продолжает расти, говорят в «Росатоме»).

Смена энергетического курса

«Безусловно, доля атома будет увеличиваться. Это логично и дает множество преимуществ, в том числе с точки зрения качества рабочих мест, которые создаются этой отраслью»,— сказала Ирина Гайда из Сколтеха, выступая на круглом столе «Росатома» о вопросах климата. Она также напомнила аудитории мероприятия, что процесс энергоперехода не бывает мгновенным и зачастую требует десятилетий: «Мы уже переживали предыдущие энергетические переходы — сначала от дров к углю, от угля к жидким углеводородам, а затем к газу и атому. Мы никогда не избавлялись от какого-либо источника энергии полностью. Всегда остаются регионы мира, в которых длительное время не доступны более продвинутые источники энергии».

Магистральный тренд на увеличение доли низкоуглеродных источников энергии сохранится, уверена Ирина Гайда. Однако нужно помнить, что все страны находятся под влиянием не только экономических, но и политических факторов. Например, в 2022 году после глобального шока на сырьевых рынках цены на компоненты и базовые металлы для ВИЭ резко выросли, что заставило ряд стран пересмотреть свои планы по строительству солнечной и ветряной генерации. Кроме того, неожиданно выяснилось, что в цепочках создания безуглеродной энергетики есть свои лидеры: в отрасли ВИЭ сильным игроком выступает Китай, а в атомной энергетике — это, безусловно, Россия, отметила Ирина Гайда.

Атомная энергетика после энергокризиса, начавшегося в 2022 году, вновь вышла на первый план климатической и энергетической дискуссии, говорят аналитики. «Жить как раньше энергосистемы, очевидно, не смогут»,— отметил Владимир Горчаков из АКРА. Он полагает, что в Евросоюзе был явный перекос в сторону низкоуглеродности, из-за чего европейские страны столкнулись с резким увеличением стоимости электроэнергии в 2022 году. В результате ЕС все же включил атомную энергетику в свою таксономию зеленых источников энергии с определенными условиями. Предполагается, что финансовые ресурсы будут направляться именно на технологии из таксономии. И прецеденты уже есть, отмечает господин Горчаков: и в Канаде, и в США атомные проекты уже привлекали открытое зеленое финансирование.