Перспективы и основные направления инновационных стратегий в энергосекторе

Н.А. Мартынова

ПЕРСПЕКТИВЫ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ СТРАТЕГИЙ

В ЭНЕРГОСЕКТОРЕ

Рассматривается энергосектор в качестве поля инновационного прорыва, определяются основные направления инновационных стратегий в данном секторе экономики.

Очевидно, что растущие энергетические потребности человечества не могут быть удовлетворены на базе сложившейся на последней фазе развития индустриального общества модели развития энергосектора, его организационной и технологической базы. На повестку дня ближайших десятилетий поставлено осуществление очередной энергетической революции на основе кластера базисных инноваций, а возможно - и эпохальных, если будут открыты и вовлечены в производство принципиально новые энергоресурсы. Именно в этой сфере ощущается растущая общественная потребность в инновационном прорыве, который приведет к реструктуризации энергосектора, многократному повышению его экономической, социальной и экологической эффективности.

Важнейшая специфика инновационного прогресса -взаимосопряженность двух процессов: 1) применение новых научно-технических решений; 2) изменение форм и методов организации и ведения бизнеса. Первый не может быть эффективным в рамках ранее созданных производственно-технологических систем и организационных структур. Тем самым подтверждается более общее положение экономической теории, согласно которому особенности активов определяют и специфику взаимодействия хозяйствующих субъектов: реализация новых научно-технических достижений изменяет параметры активов, что в свою очередь не может не выражаться в изменении форм взаимодействия хозяйственных единиц. Инновации без изменения бизнес-процессов обречены на неудачу, о чем красноречиво свидетельствует отечественный постсоветский опыт внедренческой деятельности. Так, организационно-хозяйственные структуры, в свое время созданные для решения конкретной задачи ускоренного освоения и ввода в разработку новых месторождений нефти, были не в состоянии (и просто не хотели) менять адекватную выполнению именно данной задачи технологическую основу [1. С. 24].

Наиболее перспективным путем рационализации энергобаланса является более широкое вовлечение в производство возобновляемых энергоресурсов. Речь идет прежде всего о гидроэнергии, ибо гидроресурсами богато большинство стран, включая и развивающиеся. Для этого необходимо взять курс на создание относительно дешевых и менее капиталоемких мини-гидроэнергетических станций, позволяющих использовать энергию мелких и средних рек без строительства огромных плотин и затопления значительных массивов плодородных земель в поймах рек. Перспективны направления использования геотермальной, приливной, ветровой, солнечной энергии, биомассы и других нетрадиционных источников энергии. Нужны междуна-

родные конкурсы на такие проекты, выделение ресурсов на их осуществление.

Очень важно иметь в виду, что в настоящее время ядерная энергетика является одним из наиболее стабильных источников электроэнергии во многих странах, производя 17% всего электричества. Однако в течение ближайших десятилетий перед этой отраслью встанут две важные проблемы - конкурентоспособность и общественно-политическое одобрение. Помочь решить эти проблемы призваны технологические и организационные инновации.

Целью ядерной энергетики является строительство АЭС, способных конкурировать с экономической точки зрения. При этом новые АЭС должны сохранить на прежнем уровне или повысить показатели безопасности как необходимое условие приемлемости ядерной энергетики с точки зрения государственных надзорных органов и общественности. Продолжается тенденция повышения требований по безопасности новых установок со стороны регулирующих организаций. Таким образом, основная идея разработки ядерных реакторов будущего заключается в достижении высоких экономических показателей при одновременном повышении (или сохранении) уровня безопасности ядерной энергетики. Здесь основополагающим должен быть признан принцип «безопасность при проектировании», который позволит улучшить экономические показатели за счет снижения вероятности возникновения некоторых типичных инцидентов путем соответствующих конструкторских решений еще на стадии проектирования, а также повысить безопасность за счет полного устранения возможности возникновения некоторых событий, снижения вероятности других событий и уменьшения возможных последствий аварии, если она все-таки произойдет.

Например, в ядерной энергетике Японии в связи с эксплуатацией и техническим обслуживанием оборудования в специфических условиях (радиационной обстановке) идет процесс внедрения дистанционных автоматических устройств. Наряду со снижением уровня облучения, сокращением обслуживающего персонала и т.д. это способствует повышению надежности и безопасности ядерной энергетики, а в конечном итоге ее развитию [2. С. 20].

МАГАТЭ в мае 2001 г. учредило Международную программу по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles Programme - INPRO), главной задачей которой является обеспечение безопасного, экономического и устойчивого к распространению ядерных материалов использования атомной энергии с целью удовлетворения энергетических потребностей человечества в течение ближайших 50 лет и далее.

Еще одна программа по развертыванию инновационных ядерных реакторов - это программа реакторов 4-го поколения, Generation IV. В рамках этой программы Министерство энергетики США учредило Рабочую группу по ближнесрочному развертыванию для исследования перспектив строительства новых станций к 2010 г. В состав этой группы входят руководящие сотрудники и высококвалифицированные специалисты из ядерно-энергетических компаний, фирм - поставщиков ядерных реакторов, национальных лабораторий и академических учреждений [3. С. 3-7].

Однако в сверхдолгосрочной перспективе следует ориентироваться на более радикальные инновации, которые произведут переворот в структуре энергосектора и его эффективности. Так, один из сценариев сверхдолгосрочного прогноза до конца XXI в., представленный Международным энергетическим агентством на саммите в Йоханнесбурге в 2002 г., показывает, что к 2100 г. доля ископаемого топлива в потреблении первичных энергоресурсов может сократиться до 19%, тогда как доля возобновляемых источников резко возрастет: солнечной энергии - до 38%, биомассы - до 26%. Речь идет о том, чтобы приблизить сроки этой энергетической революции, которая станет эпохальной инновацией в энергосекторе во второй половине XXI в. [4. С. 53].

Главным направлением технологического прорыва в энергетике в XXI в. станет замена ископаемого топлива, доступные запасы которого ограничены и быстро исчерпываются, а использование связано со значительными выбросами парниковых газов в атмосферу, возобновляемыми, экологически чистыми источниками энергии - солнечной, ветровой, водной, геотермальной, использованием биомассы. По прогнозу американского Института глобальных энергетических сетей [5. С. 15], уже к 2070 г. эти источники будут удовлетворять более 90% глобального спроса на энергию.

Если подробнее рассматривать возобновляемые источники, то необходимо отметить наиболее значимые аспекты. В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос. Это обусловлено тем, что потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики, так как использование всего лишь 0,0125% этого количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% - полностью покрыть потребности на перспективу [6. С. 7].

Одним из наиболее серьезных препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое небо) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт/м2. Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения собирали за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества, нужно разместить их на территории 130 000 км2. Необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты.

Одним из достижений в использовании солнечной энергии является создание солнечно-газовой станции в

Калифорнии, введенной в эксплуатацию фирмой «Loose Industries» (США), где в ночные часы и зимой энергию дает в основном газ, а летом и в дневные часы - солнце. Данная электростанция продемонстрировала, что газ и солнце как основные источники энергии ближайшего будущего способны эффективно дополнять друг друга. Поэтому не случаен вывод многих ученых о том, что в качестве партнера солнечной энергии должны выступать различные виды жидкого или газообразного топлива. Наиболее вероятной «кандидатурой» является водород. Его получение с использованием солнечной энергии, например путем электролиза воды, может быть достаточно дешевым, а сам газ, обладающий высокой теплотворной способностью, легко трансформировать и длительно хранить.

Отсюда вывод: наиболее экономичная возможность использования солнечной энергии, которая предусматривается сегодня, - направлять ее для получения вторичных видов энергии в солнечных районах земного шара. Полученное жидкое или газообразное топливо можно будет перекачивать по трубопроводам или перевозить танкерами в другие районы.

Из альтернативных источников энергии в настоящее время активно развивается ветроэнергетика. За счёт совершенствования соответствующего оборудования и технологий получения электроэнергии на ветровых установках удалось снизить себестоимость энергии, получаемой на ветроэнергоустановках; возросла мощность энергетических турбин за последние 10 лет -с 75 до 600 кВт, а их надёжность доведена почти до 95%. Средняя энергоотдача ветросиловых установок в последнее время увеличилась на 55%. Коэффициент полезного действия их приближается к 50% при теоретическом лимите 59%.

Большие возможности использования крупных ресурсов ветра и снижения издержек производства электроэнергии связаны со строительством морских ветросиловых электростанций. Стоимость электроэнергии, получаемой на них, согласно подсчётам специалистов, вскоре сравнится с себестоимостью электроэнергии на обычных электростанциях.

Столь внушительный прогресс в данной области энергетики стал результатом совершенствования аэродинамических характеристик лопастей ветроустановок и повышения эффективности генераторов [7. С. 32].

Долгое время ведущее место в мире по использованию энергии ветра занимали США, наибольшее развитие эта отрасль получила в штате Калифорния. Однако в середине 90-х гг. по объёму установленных ветроэнергетических мощностей Европа (2420 МВт) обошла США (1700 МВт). Наибольших успехов достигли Германия, Дания и Испания. Например, в земле Шлезвит -Гольштейн в 2004 г. ветроэнергетика обеспечивала 9% потребностей населения в электроэнергетике. В Испании общие мощности электроэнергетических установок с 2000 по 2004 г. возросли почти в 5 раз и достигли 510 МВт. Достаточно высокие возможности по развитию электроэнергетики среди других европейских стран имеют Великобритания, Франция и Ирландия [8. С. 253].

Таким образом, ветроэнергетика характеризует собой фактическое начало микроэнергетики, о чём меч-

тал великий изобретатель Т. Эдисон. По его мнению, потребностям людей лучше всего соответствовала бы сеть подвижных децентрализованных электростанций, расположенных рядом с домами и конторами или непосредственно внутри них [9. С. 38].

Кроме того, огромные количества энергии можно получить от морских волн. Возможность преобразования энергии волн в электроэнергию доказана уже давно. Существует множество технических решений, позволяющих реализовать эту возможность. В последние годы интерес к волновой энергетике резко усилился, в результате чего эксперименты переросли в стадию реализации проектов. Современные разработки таких установок ориентированы на единичные модули умеренной мощности (около 1 МВт) размером порядка 50 м вдоль фронта волны. Подобные устройства могут принести экономическую выгоду в случае замены дизельных генераторов, снабжающих энергией удаленные поселки, особенно на островах.

Преимущество волновой энергии состоит в том, что она достаточно сильно сконцентрирована, доступна для преобразования и на любой момент времени может прогнозироваться в зависимости от погодных условий. Создаваясь под действием ветра, волны хорошо сохраняют свой энергетический потенциал, распространяясь на значительные расстояния [10. С. 94-136].

По оценке премьер-министра Великобритании Тони Блера, уже к 2050 г. за счет возобновляемых источников энергии может удовлетворяться 50% мировых потребностей в энергии [11. С. 15].

В ряде выступлений на пленарном заседании по энергетике Всемирной встречи в верхах по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002 г.) предлагалось определить минимальную долю возобновляемых энергоресурсов к 2010 г. в 10 или даже 15%, т.е. удвоить или утроить эту долю по сравнению с ныне достигнутой. Однако это предложение не было принято.

Наиболее перспективным направлением инновационного прорыва в энергосекторе становится водородная энергетика.

Энергичные меры по освоению этой базисной инновации предпринимает Европейский союз. Как объявил Президент Европейской комиссии Романо Проди, недавно принята Европейская технологическая платформа по водороду и топливным элементам, объединяющая усилия ученых, промышленников и политиков европейских стран для выработки активной долгосрочной стратегии и плана действий по ее реализации. Европейская инициатива роста, принятая Еврокомиссией в ноябре 2003 г., включает программу быстрого старта, предусматривающую десятилетний период развития исследований по производству и использованию водорода с выделением на это 2,8 млрд евро из частных и государственных источников. Евросоюз и США выступили с совместным заявлением о глобальном сотрудничестве по ускорению развития водородной энергетики.

Разработан график освоения водородной энергетики на европейском континенте:

- 2010 г. - начало серийного производства автомобилей на водородном топливе, создание водородных заправок;

- 2020 г. - достижение конкурентоспособности водородных автомобилей, появление дешевых высокотемпературных топливных элементов;

- 2030 г. - появление устройств длительного хранения водорода и производства электроэнергии домашними топливными элементами;

- 2040 г. - водородная энергетика будет доминировать;

- 2050 г. - появление водородных самолетов.

Судя по этим программам, развертывается новая

энергетическая революция, эпохальная инновация, которая радикально изменит структуру и характер энергосектора и многократно сократит выбросы парниковых газов в атмосферу. В то же время это значительно сократит спрос на жидкое топливо на мировом рынке, в том числе экспортирующееся из России, приведет к снижению цен и сделает неконкурентоспособной разработку многих нефтяных месторождений с высокими издержками добычи и транспортировки топлива.

Для обеспечения растущего мирового спроса на первичные энергоресурсы потребуются инвестиции в размере почти 4,2 трлн долл. только на создание новых генерирующих мощностей. Привлечение таких инвестиций станет возможным только в том случае, если будет создан привлекательный инвестиционный климат.

Роль инвестиций приобретает первостепенное значение, поскольку основная часть прироста первичного производства энергии ожидается в развивающихся странах. Вклад стран с переходной экономикой также увеличится, но в меньшем объеме, чем в предыдущие три десятилетия [12. С. 15].

В настоящее время общим для компаний энергосектора стало признание необходимости создавать собственные научно-исследовательские центры прикладных исследований, отказ от поддержки институтов отраслевой науки, если они обслуживают интересы всех предприятий данной отрасли. Так, в процессе приватизации и акционирования научно-технических организаций только нефтяного комплекса, входивших в советское время в состав производственных объединений, было сформировано 26 организаций, получивших статус внутрифирменной науки. Кроме того, на рынке научнотехнических услуг для нефтяных компаний появились новые участники - фирмы, занимающиеся оказанием информационных услуг, маркетинговыми исследованиями, разработкой и внедрением информационных технологий в области организации и управления производственными процессами [13. С. 40-42].

Следует отметить, что реализация стратегии инновационного прорыва в глобальном энергосекторе позволит решить проблему уменьшения теплового загрязнения планеты парниковыми газами. Об этом свидетельствуют два сценария использования ископаемого топлива на перспективу до 2100 г., приведенные в докладе Всемирного банка за 2003 г. [14].

При сценарии интенсивного использования ископаемого топлива объем выбросов двуокиси углерода будет нарастать до 2080 г. в основном за счет развивающихся стран; средняя температура на планете вырастет от 3 до 6,9°С. При «дружественном» отношении к климату выбросы стабилизируются с 2020 г., а с

2050 г. начнут снижаться; к 2100 г. они будут ниже уровня 2000 г. на 2-3 млрд т.

Нужно искать принципиально новые пути трансформации энергетического сектора, преодоления энергетического порога на основе технологического и организационного прорыва во всех звеньях мирового энергетического сектора, его радикальной реорганизации. Долгосрочная глобальная стратегия инноваци-

онного прорыва в энергосекторе - основа обеспечения устойчивого развития ноосферно-гуманистического постиндустриального общества XXI в., исходя из реальных условий и тенденций наступившего века и необходимости значительного сокращения в течение жизни одного поколения чрезмерного разрыва между бедным большинством и богатым меньшинством населения планеты Земля.

ЛИТЕРАТУРА

1. Крюков В., Шмат В. Инновационный процесс в нефтедобыче и народно-хозяйственные интересы: гармонизирующий потенциал институ-

ционального подхода в госрегулировании отрасли // РЭЖ. 2005. № 3. С. 22-34.

2. Исодзаки Й. Развитие робототехники в ядерной энергетике // Атомная техника за рубежом. 2005. № 8. С. 19-23.

3. Тюнин И.Б. Эволюционные и инновационные ядерные реакторы для ближайшей и отдаленной перспективы // Атомная техника за рубежом.

2005. № 1. С. 3-10.

4. International Energy Agency. Key World Energy Statistics from the IEA. 2004. Paris, 2004. 82 с.

5. Geni. San Diego. USA // Global Energy Neturesles Internional. 2001. № 4. 48 с.

6. Хаулов Б.Н. Солнечная энергия // Энергетик. 2005. № 5. С. 7-8.

7. Перминов Э.М. Состояние и перспективы развития мировой ветроэнергетики // Энергетик. 2005. № 7. С. 32-33.

8. Андрианов В. Современные тенденции в развитии мировой энергетики и энергетики России // Общество и экономика. 2004. № 3-4. С. 247.

9. Андрианов В. Мировая энергетика и энергетика России // Экономист. 2005. № 2. С. 33-41.

10. Губин В.Е., Косяков С.А. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии в энергетике. Томск: НТЛ, 2002. 252 с.

11. Framework for Action on Energy. The WEHAB Working Group. 2003. 56 с.

12. Юхнов П.М. Инвестиционный потенциал нефтегазовой отрасли зарубежных и российских компаний // Нефтяное хозяйство. 2003. № 11. С. 14-16.

13. Иванова Н. Инновационная система России в глобальном контексте // МЭиМО. 2005. № 7. С. 32-44.

14. 2003 World Development Indicators. Washington: The World Bank, 2003. 305 с.

Статья поступила в редакцию журнала 5 августа 2006 г., принята к печати 11 августа 2006 г.