Умом в России не внедрить

До последнего времени вопросы эффективного использования нетрадиционных источников энергии и энергосбережения в России были неактуальны. По сравнению с западными странами у нас слишком много природных запасов. Такие крупные международные компании, как Philips и General Electric, пытаются продвигать на российском рынке свою инновационную продукцию. Однако для того чтобы она была по-настоящему востребована, должны пройти годы.

Осветить и сэкономить

Ежегодный оборот бизнеса по световому украшению городов составляет около $2 млрд, и компании-производители новых светодиодных осветительных систем занимают не последнее место на этом рынке. Подобные инновационные решения имеют значительные преимущества перед обычным освещением. Они гораздо меньше по размерам, более гибкие, устойчивы к воздействию воды, способны дольше работать и, что немаловажно, не требуют больших затрат на обслуживание. Кроме того, светодиоды гораздо безопаснее, так как работают при низком напряжении. А еще они обеспечивают больший спектр цветовых возможностей и имеют высокий потенциал по энергосбережению. В общем, достоинства "лампочки нового поколения" можно перечислять до бесконечности.

Как полагают специалисты, светодиоды позволяют снизить затраты на электроэнергию, эксплутационные издержки и выбросы СО2. Кроме того, эти инновационные решения дали возможность дизайнерам и архитекторам создавать такие оригинальные эффекты в подсветке архитектурных деталей, о которых те еще несколько лет назад не имели ни малейшего представления. К примеру, подсветка местной достопримечательности шведского городка Остерсунд — городской башни, где использовались светодиодные системы Philips, имеет эффект северного сияния. Подобные системы применяются в освещении моста Челси в Лондоне, Рейхстага в Берлине, роттердамской ратуши в Нидерландах, церкви Лимы в Перу, Колизея в Гонконге и моста IRR в Бангкоке.

Свою первую энергосберегающую лампу компания Philips создала в 1980 году, то есть всего лет через 30 после того, как в российских деревнях первой очереди загорелась "лампочка Ильича". По словам старшего исполнительного директора Philips Lighting Тео ван Дерсена, "благодаря новым осветительным технологиям снижение мировых затрат на электроэнергию может составить $143 млрд, а уровень выбросов CO2 возможно снизить на 592 млн тонн в год". Если перевести эти цифры в баррели нефти, получится экономия примерно в 1560 млн баррелей ежегодно. Недавно Philips представила свою новую систему CosmoPolis для глобальной экономии энергии. Разработка включает в себя два вида ламп для наружного освещения. Первый вид ламп — CosmoWhite — дает теплый белый свет, а второй — CosmoGold — желтый. Они имеют высокую энергетическую эффективность, минимальные габариты, оптимальную оптическую производительность и долгий срок службы.

Такие лампы могут экономить до 150% потребляемой энергии по сравнению с ртутными лампами высокого давления и 10%, если сравнивать их даже с энергосберегающими натриевыми лампами высокого давления. Неудивительно, что с момента появления этой технологии в 2005 году использовать ее начали более 50 городов. Среди них Лондон, Антверпен, Мадрид и Стокгольм. А город Вехта в Северной Германии, который недавно перешел с менее экономного ртутного освещения к использованию CosmoPolis, снизил потребление энергии в расчете на каждую лампу на 50%. То есть ежегодная экономия составила {euro}1256 на километр сети, а выброс CO2 в расчете на каждую точку освещения снизился на 100 кг в год.

Свет для "Родины-матери"

В России новая технология Philips пока не вызвала такого же интереса, как в Европе. Пока, по словам менеджера по маркетинговым коммуникациям Philips Татьяны Ли, переговоры об установке системы CosmoPolice ведутся с администрациями нескольких городов, в том числе Нижнего Новгорода. В данный момент вопрос находится в стадии рассмотрения. Впрочем, система была не так давно представлена на международном рынке. К тому же в стране, где не в каждой далекой деревне есть обычная ртутная лампа, переход на CosmoPolice, скорее всего, займет несколько больше времени, нежели в немецком городке Вехта.

Среди других новых технологий компании, которые сегодня представлены на российском рынке,— серия миниатюрных люминесцентных ламп CFL для экономии энергии в магазинах, ресторанах, кафе и отелях. При их использовании процент энергосбережения может достичь 80%. Такой же экономии позволяет достичь лампа Master Pl с автоматическим сенсором, которая автоматически включается при наступлении темноты и выключается утром на рассвете. Стоит отметить также и серию безосколочных ламп T5 Secure. Благодаря специальному защитному покрытию эти лампы не разлетаются на осколки, поэтому они используются в пищевой промышленности. Еще одна новая люминесцентная лампа — Master TL-D Xtra Polar — была специально разработана для предприятий, расположенных на северных территориях и работающих в условиях холода. При температуре -15°С эта лампа в три раза энергоэффективнее, чем обычные люминесцентные лампы.

Как отмечает Татьяна Ли, в России наибольшее внимание уделяется энергосберегающим решениям в области наружного освещения: "Предприятия и города стремятся перейти от ртутных газоразрядных к натриевым газоразрядным лампам, которые позволяют сэкономить до 40% энергии. Спросом также пользуются системы управления работой осветительных установок, которые позволили бы оптимизировать время работы освещения в соответствии с дневным циклом". Многие другие энергосберегающие лампы и светильники Philips уже использовались в России. Например, при освещении цехов металлургического завода "Северсталь" в Череповце, где в результате удалось сэкономить электроэнергию на 65%, а общие эксплутационные расходы на освещение снизить в 2,5 раза.

Еще один крупный промышленный проект последних лет — реконструкция завода "Форд Моторс" во Всеволожске, где при сохранении потребления электроэнергии удалось повысить освещенность на 30%. А в феврале этого года на Каменск-Уральском металлургическом заводе количество осветительных приборов было уменьшено на 40%. Окупаемость при этом составила 1 год 8 месяцев. Среди других крупных проектов Philips в России — освещение стадиона "Торпедо-ЗИЛ" в Москве, Краснодарской краевой администрации, подсветка Нижегородского кремля и монумента "Родина-мать зовет" в Волгограде.

По своим масштабам российские проекты компании пока невозможно сравнивать с теми, которые были реализованы за рубежом. К примеру, с новой системой декоративной подсветки Босфорского моста в Стамбуле. Предыдущая система освещения потребляла 182 кВт, а новая — на 50% меньше. При организации проекта был использован опыт создания систем освещения других знаменитых подвесных мостов по всему миру. Только на кабели подвески ушло 1769 светодиодных модулей, а для освещения колонн было использовано 852 светильника длиной 120 см, расположенных на трех уровнях. За одну десятую долю секунды из башни управления на светодиодные светильники подается 6304 контрольных сигнала, контролирующих светодиодные модули в узловых точках кабелей подвески и главного пролета. Это позволяет обеспечить быстрое и постоянное возобновление сценариев освещения 1074-метрового Босфорского моста, который уже давно стал одним из главных символов Стамбула.

Локомотивный гибрид

Недавно один из мировых лидеров в области технологий для производства и передачи электроэнергии компания General Electric сообщила о создании тепловоза, работающего на аккумуляторных батареях. Мощность его равна 4400 л. с. Машина стала гибридной версией уже существующего Evolution Series. Этот локомотив сам по себе технически продвинутая машина и удовлетворяет всем требованиям американского Агентства по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency). На нем установлены 12-цилиндровый двигатель и первая в своем роде система воздушного охлаждения, которая позволяет двигателю работать с более чистым выхлопом. Как и автомобиль с гибридной энергоустановкой, новый тепловоз General Electric восполняет энергию, обычно теряемую при торможении. Таким образом, удается снизить расход дизельного топлива и уровень выбросов на 10% по сравнению с обычными грузовыми тепловозами. Как отметил руководитель инженерного отделения GE Transportation Стив Грей, за счет аккумуляции энергии, выделяющейся при торможении, машина обеспечит снижение выбросов и даст дополнительные эксплуатационные преимущества железнодорожным компаниям. Среди заинтересованных клиентов уже отметились компании BNSF Railway Co. и Union Pacific Railroad. Они даже вошли в состав консультационного совета GE и оказывают помощь в гибридных разработках.

Собственно, большинство товарных локомотивов и так являются в некотором смысле гибридами: их дизельные двигатели приводят в движение генераторы переменного тока, а от них тот идет к тяговым электродвигателям. Динамическое торможение помогает пневматическим тормозам на локомотиве, поезд замедляет ход, частично преобразуя в электрический ток энергию колес. Обычно эта часть электроэнергии теряется, однако в гибридном локомотиве ее удается сохранить и использовать повторно. Впрочем, General Electric была не первой компанией, создавшей гибридную модель. В 2002 году RailPower Industries выпустила маломощный локомотив Green Goat, который 85% своей энергии получает от состоящей из 336 двухвольтовых элементов батареи емкостью 1200 а ч. Выбросы в атмосферу азотистых соединений от этого локомотива в 5-10 раз меньше, чем загрязнения чисто дизельных аналогов. Модель уже несколько лет широко используется в США.

До России новый тепловоз General Electronic, скорее всего, докатиться не скоро. Тем не менее и здесь у GE есть проекты по модернизации. Одним из последних стала модернизация секции тепловоза для компании "Железные дороги Якутии". Продавцом выступило General Electric Transportation Parts — отделение транспортных систем компании General Electric. Модернизация позволила "Железным дорогам Якутии" снизить эксплуатационные затраты, то есть непроизводственные простои тепловоза, увеличить вес поезда брутто, а также сэкономить на горюче-смазочных материалах. Как сообщается, в дальнейшем компания планирует приобрести еще несколько модернизированных секций тепловозов.

Вообще-то амбиции General Electric в России распространялись не только на поставку парочки тепловозов для "Железных дорог Якутии". Еще в 2003 году компания собиралась подписать с РЖД соглашение о модернизации 765 локомотивов в течение пяти лет. Но тут началась модернизация самого МПС, и сроки реализации этой идеи несколько затянулись. Сейчас создана рабочая группа, которая занимается проектом. А General Electric периодически сообщает о том, что все еще собирается построить в Ленинградской области завод по производству и модернизации дизельных двигателей для тепловозов. Предполагается, что инвестиции в его создание составят около $75 млн.

Газификация всего Нижнекамска

В этом году Нижнекамский нефтеперерабатывающий и нефтехимический комплекс приобрел технологию газификации, разработанную GE Energy — энергетическим подразделением General Electric. Событие для отечественной промышленности довольно редкое: российские предприятия в основном приобретают уже готовую продукцию. Подписание лицензионного соглашения между GE Energy и Нижнекамским нефтеперерабатывающим заводом стало первым проектом по коммерческому использованию этой технологии в России. Соглашение включает в себя подготовку пакета по проектированию процесса переработки, комплекс полевых услуг, а также поставку лицензионного оборудования для газификационной установки. Держателем контракта на инженерное проектирование всего комплекса стало французское отделение компании Foster Wheeler в Париже. А разработку инженерного решения газификационной установки будет осуществлять итальянское отделение Foster Wheeler в Милане.

Нижнекамский нефтеперерабатывающий и нефтехимический комплекс рассчитан на переработку 7 млн тонн сырой нефти в год. Начало его коммерческой эксплуатации намечено на конец 2010 года. По лицензионному соглашению, технология GE будет использоваться для выработки синтезированного газа из нефтяного кокса на когенерационной установке, которая входит в структуру Нижнекамского нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплекса. Электроэнергия, которая будет получена в результате, сможет обеспечить потребности всего комплекса и частично — региональной энергосистемы Татарстана. Этот проект уникален в первую очередь тем, что, как отметил президент GE Energy в странах Центральной и Восточной Европы, России и СНГ Род Кристи, "демонстрирует реальный промышленный потенциал, существующий в секторе генерации неприродного газа".

До последнего времени GE в России лишь поставляла свою продукцию. Одной из последних крупнейших сделок стала поставка двух газотурбинных энергоблоков авиационного типа LM2500+DLE для Белгородской ТЭЦ. Электростанция производит тепловую и электрическую энергию, обеспечивает снижение операционных расходов местных силовых и тепловых сетей. Газовые турбины снабжены низкоэмиссионными камерами сгорания, выполненными по системе Dry Low Emissions System, что позволяет снизить объемы выбросов окислов азота. Основной источник топлива для установок — природный газ. Энергоблоки работают в когенерационном цикле с совокупной выработкой 60 МВт электроэнергии, а также горячей воды для системы отопления жилого сектора Белгорода. Кстати, генерирующая станция стала второй по счету в городе. Первая была введена в коммерческую эксплуатацию в декабре 2005 года. Между прочим, на оборудовании GE Белгородская ТЭЦ работает с 1950-х годов, с момента ее модернизации. Теперь новые энергоблоки повысят как объемы вырабатываемой энергии, так и КПД станции.

Чистый биоэтанол

На Женевском международном автосалоне 2007 года компания Ford объявила о расширении своей линейки автомобилей Flexifuel, работающих на биоэтаноле. Как сообщили представители компании, в начале 2008 года она будет дополнена новыми моделями Mondeo, Galaxy и S-MAX. Автомобили Flexifuel работают на топливе E85, содержащем 85% биоэтанола и 15% бензина. Однако модели могут ездить и на чистом бензине или его смеси с E85. Кстати, в 2001 году Ford стал первой компанией, которая вывела на европейский рынок автомобиль, действующий на биоэтаноле. Сейчас компания разрабатывает и многие другие технологии. Например, высокотехнологичные чистые дизельные двигатели и бензиновые двигатели с непосредственным впрыском; двигатели внутреннего сгорания, длительно работающие на водороде; топливные элементы, а также автомобили, работающие на альтернативных видах топлива, гибридные разработки. В настоящее время в Европе проводятся исследования в области микрогибридных дизелей и гибридных технологий с зарядкой аккумуляторов от сети. Чтобы стандартные бензиновые двигатели работали на E85, Ford пришлось внести несколько изменений. Так, например, биоэтанол обладает повышенной коррозионной способностью, поэтому седла клапанов были изготовлены из особо стойкого материала. Также была внедрена регулируемая система зажигания, автоматически адаптирующаяся к соотношению между количеством биоэтанола и бензина в топливном баке. Кроме того, в новых моделях появился подогрев блока цилиндров при температуре ниже -15°C, так как биоэтаноловое топливо отличается от бензина пониженными стартовыми характеристиками при отрицательных температурах.

Главное преимущество биоэтанола — уменьшение выбросов углекислого газа, который несет ответственность за глобальное потепление. Биоэтанол также является возобновляемым топливом, производимым из таких растений, как сахарная свекла, или биомассы, в том числе древесных отходов. Выбрасываемый автомобилями CO2 удаляется из атмосферы растениями, осуществляющими фотосинтез. Таким образом, оборот углекислого газа в значительной степени становится замкнутым. По данным различных исследований, совместное использование биоэтанола и технологий Flexifuel может привести к снижению выбросов углекислого газа почти на 80%.

Модели Focus и C-MAX Flexifuel уже предлагаются в 11 европейских странах, среди которых Швеция, Германия, Великобритания, Франция. Похоже, Ford удается постепенно справиться с проблемой, влияющей на интерес потребителей к автомобилям на биоэтаноле, то есть снизить их стоимость. Цены на версии Flexifuel находятся практически в одном диапазоне с аналогичными бензиновыми моделями. Первым европейским рынком, где в 2001 году компания Ford начала продажи своих автомобилей, стала Швеция, которая долгие годы остается мировым первопроходцем альтернативной энергетики. По данным на 2006 год, более 80% продаваемых Focus и Focus C-MAX и почти 50% всех продаваемых автомобилей Ford в Швеции — это Flexifuel.

Впрочем, в этом нет ничего удивительного: правительство страны давно поддерживает развитие экологически чистых источников энергии. В число стимулов для потребителей входят уменьшение корпоративных налогов на автомобили, бесплатная парковка в отдельных городах, уменьшение стоимости страхования автомобилей, освобождение от уплаты налога на создание заторов в Стокгольме и снижение ежегодного налога на транспортное средство. Кроме того, биоэтанол не облагается налогом на минеральное топливо. Шведское правительство также приняло закон, согласно которому 75% автомобилей, закупаемых государством, кроме полицейских, пожарных и автомобилей скорой помощи, должны работать на альтернативном топливе. А все бензиновые АЗС с годовым объемом продаж более 1000 куб. м должны до конца 2009 года установить колонки для отпуска альтернативного топлива.

Ряд мер, направленных на популяризацию биотоплива, предприняла и Франция. Там существуют налоговые льготы, применяемые к альтернативному топливу и Flexifuel. Также во Франции планируется установить до конца 2008 года 1,5 тыс. колонок с E85. Кроме того, французская администрация закупит 15% от общего объема закупок автомобилей в 2007 году и 30% — в 2008 году. К сожалению, за пределами Швеции топливо E85 предлагают только 138 АЗС. К примеру, в Великобритании их всего 13, а в Испании, Норвегии и Венгрии — всего по одной. Тем не менее в Европе растет сектор, поставляющий биотопливо и Flexifuel. Так, в Швеции количество предлагающих эти виды топлива заправок выросло с нуля в 2001 году до 600 в настоящее время. В России же сейчас нет ни одной заправки биоэтанола. При этом биотопливо у нас производят — на экспорт. Для внутренних потребностей российского рынка это невыгодно в первую очередь из-за налоговых проблем: биоэтанол попадает в разряд спиртосодержащей продукции. Невозможно привлечь к биоэтанолу потребителей и без налоговых льгот, которые позволяют экологически чистым автомобилям конкурировать по стоимости владения с обычными машинами. Этаноловое топливо дает примерно на 30% меньше энергии, чем бензин, поэтому автомобиль Flexifuel расходует примерно на 30% больше E85, нежели бензина. Так что вряд ли Ford Flexifuel, как и экологически чистые модели других крупнейших автопроизводителей, доедет до России в ближайшие годы.

Человек, который включил свет

Недавно научная общественность официально отметила роль светоизлучающих диодов в жизни человечества. В прошлом году их изобретатель профессор Калифорнийского университета Сюдзи Накамура получил Приз тысячелетия, учрежденный финским Технологическим фондом наград. Вообще-то свой первый синий LED — полупроводниковое устройство на основе химического соединения нитрида галлия с добавлением индия — японец разработал еще в 1993 году. Тогда значение этой разработки было явно недооценено — работодатель Накамуры корпорация Nichia выплатила ему за нее всего $180. История, знакомая на собственном опыте многим российским ученым. Правда, в 2001 году, осознав значение своего открытия и несправедливость Nichia, японец подал в суд на компанию. В 2005 году он выиграл дело и получил от экс-работодателя уже $7 млн. Еще {euro}1 млн Сюдзи Накамура получил как лауреат Приза тысячелетия. На пресс-конференции, посвященной вручению награды, физик пообещал, что передаст часть присужденной премии организациям, которые занимаются продвижением источников света на основе светодиодов в развивающихся странах. Этот вопрос давно волнует Накамуру. Во время своей публичной лекции в научно-выставочном центре Heureka он показал слушателям снимки ночных полушарий планеты и отметил, что сегодня хорошо освещены лишь некоторые регионы земли: Европа, США, Китай, европейская часть России и Япония. Австралия, Африка, Латинская Америка и вся территория Сибири погружены во мрак. По мнению Накамуры, эту "мировую несправедливость" могут победить светодиоды. Кстати, изобретение Накамуры повлияло и на развитие компьютерной и бытовой техники. Доказано, что в холодильнике, где установлены LED, срок хранения фруктов и овощей увеличивается на неделю. Также именно благодаря Накамуре и его светодиодам сегодня светятся дисплеи мобильных телефонов.

Альтернативные источники энергии

По различным оценкам, доля нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в энергобалансе многих государств к 2010-2015 годам достигнет минимум 10%. Положительные свойства этих источников — распространенность, экологическая чистота, отрицательные — малая плотность потока, то есть удельная мощность, и изменчивость во времени.

Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, перехватывающие поток используемой энергии: приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций. Фактор бесплатности большинства видов НВИЭ также нивелируется значительными расходами на приобретение соответствующего оборудования. В результате бесплатную энергию способны использовать главным образом богатые страны.

Наибольшее применение сейчас получил самый изменчивый и непостоянный вид энергии — ветер. Суммарная мировая установленная мощность крупных ВЭУ и ВЭС, по разным оценкам, составляет от 10 до 20 ГВт. По-видимому, и в ближайшей перспективе ветроэнергетика сохранит свои передовые позиции. Мировыми лидерами по применению энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия.

Второе место по объему применения занимает геотермальная энергетика. Суммарная мировая мощность геоТЭС составляет не менее 6 ГВт. Они вполне конкурентоспособны по сравнению с традиционными топливными электростанциями. Однако геоТЭС зависят от месторождений парогидротерм или термоаномалий, что ограничивает область применения геотермальных установок. Преобладающим видом оборудования здесь являются так называемые плоские солнечные коллекторы. Их общемировое производство составляет, по нашим оценкам, не менее 2 млн кв. м в год. В таких районах России, как Камчатка и Курильские острова, которые периодически оказываются на грани выживания в ожидании очередного танкера с топливом, геотермальная энергетика способна радикально решить проблему энергообеспечения.

Активно используется и солнечная энергия, причем при преобразовании энергии применяется два метода — термодинамический, но в большей мере фотоэлектрический. Так, суммарная мировая мощность автономных фотоэлектрических установок достигла 500 МВт. На этом методе основан проект "Тысяча крыш", реализованный в Германии, где 2250 домов были оборудованы фотоэлектрическими установками. В США принята еще более масштабная программа — "Миллион солнечных крыш", которую планируется выполнить до 2010 года. Расходы федерального бюджета на ее реализацию составят $6,3 млрд.