Энергетический переход и декарбонизация промышленности

Мы хотим, чтобы в будущем нашей высокоэнергетичной планете с избытком хватало экологически чистых источников энергии. Для полной декарбонизации мировой энергетической системы и обеспечения каждого жителя планеты возможностью пользоваться современными энергетическими услугами, эквивалентными среднему показателю Организации экономического сотрудничества и развития, понадобится более 30?тераватт?(эл.) (ТВт?(эл.)) экологически чистой энергии.

Как отрасли промышленности и экономика стран могут продолжать расти, стремясь к декарбонизации?

В?2022?году на промышленный сектор приходилось 37?процентов мирового потребления энергии, и он был непосредственным источником выбросов 9?гигатонн углекислого газа, что составляет 25?процентов от выбросов углекислого газа в мировой энергосистеме (не считая косвенных выбросов от использования электроэнергии в промышленных процессах). Несмотря на обязательства по декарбонизации, технологические выбросы ведущих промышленных стран неуклонно растут.

Как удовлетворить потребности в технологическом тепле и электроэнергии в условиях энергетического перехода

Главной тенденцией энергетического перехода является стремление к полномасштабной электрификации, даже в промышленности. Однако такая стратегия ?полной электрификации? сопряжена со значительными трудностями, особенно когда речь идет об удовлетворении потребностей в технологическом тепле и электроэнергии. Эти потребности отличаются от потребностей в ресурсах, поступающих только из энергосети, так как в этом случае они зависят от загрузки системы комбинированной выработки тепла и электроэнергии, расположенной ?за счетчиком?. Первая проблема заключается в том, что тепло и электроэнергия потребляются одновременно, а вторая?— в том, что необходимо обеспечить надежность, доступность и безопасность этого процесса. Есть и другие препятствия, такие как наличие новых линий электропередачи, а также эффективность и надежность вновь электрифицированных технологических процессов.

Согласно результатам анализа, приведенным в недавнем отчете Министерства энергетики Соединенных Штатов Америки (США), основная часть выбросов в промышленных секторах связана с выработкой тепла: этим, а также необходимостью производить электроэнергию на площадке, обусловлено почти 60?процентов выбросов. Если учесть удельный выброс углерода энергосети, то промышленные выбросы вполне могут превысить 70?процентов от общего объема выбросов.

На 28-й сессии Конференции сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (КС-28) ядерная энергия была впервые включена в число экологически чистых источников энергии, требующих ускоренного развития. Более 22?стран обязались прилагать усилия, чтобы утроить мощность мировой ядерной энергетики к 2050?году. Однако это означает, что будет произведено около 9000?тераватт-часов?(ТВт·ч) электроэнергии, а в 2022?году столько электроэнергии потреблялось только лишь отраслью черной металлургии. Полная декарбонизация энергоемких отраслей промышленности, таких как химическая, нефтехимическая, цементная и целлюлозно-бумажная, потребует значительного увеличения объемов вырабатываемого экологически чистого тепла и электроэнергии.

Для использования непостоянных источников энергии требуется значительное расширение энергосети, что отражается на ее стабильности и приводит к увеличению системных издержек и расходов на обеспечение надежности источников энергии. Эти обстоятельства не способствуют удовлетворению потребности промышленности в электроэнергии и могут серьезно ограничить промышленный рост. Однако децентрализованный источник ядерной энергии?— например, малый модульный реактор?(ММР) или микрореактор, работающий на промышленной площадке или в промышленном кластере,?— может обеспечить достаточное количество тепла и электроэнергии для удовлетворения потребности в них. Компания ?Доу кемикал?, среди прочих, уже намеревается испытать эту модель, планируя разместить высокотемпературные газоохлаждаемые ММР на одной из своих производственных площадок в США, чтобы использовать этот экологически чистый источник тепла и электроэнергии вместо природного газа и декарбонизировать производство.

Устойчивое будущее энергетики

Химическая отрасль является важнейшим источником материалов, которые используются в самой разной продукции, например в пластмассах, удобрениях и фармацевтических препаратах. Выбросы в этой отрасли в основном приходятся на выработку тепла (приблизительно 40?процентов), потребление электроэнергии (приблизительно 29?процентов) и прямые технологические выбросы (приблизительно 24?процента). Более того, 80?процентов эксплуатационных выбросов производится точечными источниками на площадке. Использование атомной энергии на площадке может обеспечить эти важнейшие химические процессы экологически чистым теплом и электроэнергией.

Еще одна растущая отрасль?— это центры обработки данных, из-за которых увеличивается мировой спрос на электроэнергию. В 2017–2021?годах совокупное потребление электроэнергии компаниями ?Амазон?, ?Майкрософт?, ?Гугл? и ?Мета? выросло более чем вдвое. Согласно прогнозам, потребление электроэнергии центрами обработки данных к 2026?году превысит 1000?ТВт·ч и будет продолжать расти с развитием искусственного интеллекта?(ИИ). В этой связи ряд крупных технологических компаний рассматривают возможность применения усовершенствованных ядерных энергетических источников, таких как ММР, для получения в будущем экологической чистой электроэнергии.

ММР могут помочь удовлетворить потребности промышленности благодаря своей модели внедрения, в основе которой лежит не осуществление масштабного индивидуального проекта, а изготовление на заводе реакторов типовой конструкции с использованием существующих логистических цепей и процесса доставки. Такой подход позволяет сократить расходы, повысить эффективность и обеспечить предсказуемость сроков строительства. Благодаря этому создается коммерчески надежное, экономически эффективное, воспроизводимое и масштабируемое решение, которое соответствует целям отрасли и способствует достижению глобальных целей по декарбонизации.

Невозможно достичь цели декарбонизации промышленности только лишь при помощи традиционных атомных электростанций. Необходимы новые модели предоставления услуг, которые будут соответствовать используемому компаниями в настоящее время быстрому и предсказуемому процессу развертывания активов.

Передовые ядерные технологии смогут помочь построить устойчивое, равноправное и надежное будущее энергетики благодаря принципиально новым подходам к проектированию, лицензированию и внедрению технологий в области экологически чистой энергетики, а также использованию новых цифровых инструментов.

__________________________________________________________________________________________

Эрик Ингерсол — консультант по стратегическим вопросам и предприниматель с обширным опытом работы в области коммерциализации новых энергетических технологий. Он основатель и один из исполнительных директоров некоммерческой организации ?Терра праксис?.

Чирайю Батра — инженер-атомщик с большим опытом разработки технологий усовершенствованных реакторов.