Альтернативная энергетика – альтернативное лидерство

Германия уверенно выходит в мировые лидеры в сфере возобновляемой энергетики. Амбициозные планы немецкого правительства и щедрое госфинансирование помогли немецким компаниям возглавить многие перспективные направления.

Кризис? Этого слова нет в словаре компании Roth & Rau из крохотного саксонского городка Хоэнштайн-Эрнстталь. «Мы ведущая компания в мире по производству модульных линий для нарезки кремниевых кристаллов. Мы не боимся показывать свои сборочные цеха — пока конкуренты нас скопируют, мы уже сделаем новую технику. Мы лучшие», — менеджер Roth & Rau лучится радостью. Контроль 49% мирового рынка линий по нарезке кристаллов кремния, необходимых для солнечных батарей, лидерство в разработке программного обеспечения для производства и в технологиях перевозки и обработки кристаллов дают возможность спокойно смотреть в будущее.

«После некоторого спада продаж в 2009 году мы ожидаем, что в 2010 году превысим пока рекордный результат 2008-го», — говорит «Эксперту» вице-президент компании Бернд Рау. В 2009 году оборот компании составил 197 млрд евро, итог первого полугодия 2010 года — 111 млрд евро. Объем инвестиций в разработки увеличится в 2010 году с 11 до 25 млн евро.

Основанная в 1996 году Roth & Rau — одна из десятков немецких компаний, занимающих ведущие места в мировой индустрии альтернативной энергетики. Пока иностранцы иронизировали по поводу упорных немецких инвестиций в зеленую энергетику, немецкие компании делили мировой рынок. Сегодня два предприятия — Roth & Rau и Centrotherm — контролируют почти 75% мирового рынка станков по нарезке кристаллов кремния для производства солнечных батарей. Амбициозная программа перевода энергоемкой экономики на экологические рельсы, начатая еще правительством социал-демократов и «зелеными», дает сегодня очевидные результаты. Немецкий рынок альтернативной энергетики процветает, а немецкие компании, поймавшие волну подъема, легко захватывают мировые рынки, надолго обеспечивая себе господство в этой области.Новое солнце

Расположенные в саксонской провинции компании Solar World и Q-Cells — типичные примеры немецких лидеров производства солнечных батарей. Начинавшие с отдельных элементов производства, обе пришли к полному циклу — от выращивания кристаллов до сборки готовых модулей. В конференц-зале Solar World в маленьком городке Фридберг под Кемницем висит огромная, на всю стену, фотография: покрытая солнечными батареями крыша здания у подножья собора Святого Петра в Риме. «Папа римский дал указание установить наши модули на крыше ватиканского зала приемов», — с гордостью поясняет пресс-секретарь Solar World Дэвид Мюнстер. Теперь Ватикан получает энергию действительно прямо с небес.

Основанная в 1999 году Solar World предоставляет рабочие места 1600 сотрудникам во Фридберге и 2800 — по всему миру. За одиннадцать лет из переработчика кремния вырос мировой производитель солнечных батарей полного цикла. «Мы даем гарантию на модули 25 лет. Два года подряд, в 2008-м и 2009-м, журналом Photon наши модули признавались лучшими в мире», — отмечает г-н Мюнстер. В 2009 году Solar World произвела поликристаллические кремниевые вафли (заготовки), на основе которых можно создать генерирующие солнечные модули суммарной мощностью 750 МВт, план на 2010 год — 1 ГВт. В свою очередь, готовых модулей компания произвела суммарной мощностью 150 МВт. «40 процентов наших вафель мы продаем на мировом рынке», — говорит г-н Мюнстер.

Единственная проблема мировых продаж немецких компаний — закрытый китайский рынок. Китайское правительство оставило особый налоговый режим собственным производителям элементов для кремниевых панелей и не пускает на местный рынок иностранных производителей. Solar World отвечает взаимностью: в компании не приветствуются китайские практиканты. «Я сам был свидетелем, как однажды студенту-китайцу не позволили работать в совместном проекте», — признается присутствующий при разговоре профессор Фрайбергского университета Ханс Иоахим Мёллер, активно сотрудничающий в практических исследованиях с Solar World.

«Эффективность технологий изготовления солнечных батарей лучше всего видна по срокам, за которые они возвращают энергию, затраченную на их производство. В климатических условиях Германии батареи из поликристаллов кремния отбиваются за четыре с половиной года, батареи, сделанные по технологии CIGS (селениты меди, индия и галлия) — за два года, по технологии CdTe (теллурит кадмия) — за год», — поясняет «Эксперту» Александр Лоренц, глава отдела фотовольтаики эрфуртского исследовательского института CiS.

По мнению господина Лоренца, уже через пару лет стоимость электричества, произведенного обычным способом, сравнится со стоимостью электричества, произведенного солнечной батареей на крыше. Подобные прогнозы делались уже не раз, но очевидно, что технологии производства солнечных батарей очень быстро прогрессируют. Объем частных инвестиций в альтернативную энергетику растет фантастическими темпами. По заявлению немецкого Союза возобновляемых источников энергии, сегодня ежегодные инвестиции в отрасль альтернативной энергетики составляют около 14 млрд евро. К 2020 году ожидается удвоение ежегодного объема инвестиций при суммарном накопленном объеме 235 млрд евро. К этому времени отрасль будет давать работу по меньшей мере 500 тыс. человек, что сделает ее более важной для немецкого рынка труда, чем химическая промышленность.

Вопрос накопления

Главный сегодняшний вопрос использования альтернативной энергии — неустойчивость объемов производства. Солнечные дни с сильным ветром мало коррелируют с потребностями страны в электроэнергии. Что вызывает опасный дисбаланс. Так, в прошлом году на контрольной территории компании 50Hertz, принадлежащей концерну Vattenfall и управляющей сетью на востоке Германии, были зарегистрированы гигантские скачки мощности, вызванные перепадами в генерировании электричества ветряными станциями.

«Только в 2008 году максимальные колебания в течение получаса составляли до 563 мегаватт, это сравнимо с мощностью половины средней АЭС, а колебания в течение часа — до 1824 мегаватт», — говорит Хеннинг Крассен, эксперт компании Projektmanagement Jülich, выполняющей заказы федерального правительства Германии.

Именно поэтому ключ к развитию альтернативной энергетики — технологии накопления избыточной энергии для ее позднейшего использования. Уже сегодня датские компании перекачивают избыточную энергию ветрогенераторов в норвежские сети, где она идет на закачку воды в горные водохранилища, чтобы затем, когда спрос на энергию вырастет, пустить воду на лопатки турбин. Таким образом, удается эффективно сохранить до 75% сгенерированной изначально энергии.

По оценкам экспертного экологического совета при немецком парламенте, если создать условия для передачи между Данией и Норвегией 46 ГВт энергии и между Германией и Данией — 42 ГВт, это позволит сделать мост для взаимной перекачки электроэнергии и упор на генерирование энергии с помощью ветра и солнца. Тогда к 2050 году 100% электричества в Германии будет генерироваться альтернативной энергетикой, при этом более 50% — солнцем и ветром.Ветер с моря

Именно ветряная энергетика — отрасль, где рост мощностей наиболее значителен. За последние годы мощность вводимых в строй ветряков увеличивалась вдвое каждые пять лет, сегодня мощность одного нового ветряка достигает 7 МВт. Такая установка стоит примерно 1 млн евро, служит 25 лет и начинает давать прибыль через один-два года.

Наиболее интересное направление развития отрасли — создание парков ветряков в открытом море: именно там можно добиться оптимальных условий работы. «В открытом море ветряки могут работать до 90–95 процентов времени. Кроме того, там дуют очень сильные ветры. Увеличение скорости ветра на один метр в секунду дает прирост генерирования энергии на 30 процентов. Увеличение скорости с восьми до девяти метров в секунду — уже на 50 процентов», — делится с «Экспертом» Геррит Волькен-Мёлльман, научный сотрудник института Фраунхофера по исследованию энергии ветра и техники энергетических систем (IWES). Но для стабильного достижения таких скоростей нужно удаляться от берега, а значит, работать на больших глубинах и более проблемных грунтах. «В Северном море вообще очень тяжелый грунт, на дне много узких, глубоких ущелий, засыпанных легкими породами. Это сильно влияет на стоимость геологических исследований перед установкой генераторов», — поясняет г-н Волькен-Мёлльман.

Работа в открытом море требует и значительно более сложной диагностики, и умелой эксплуатации техники. «Концы лопастей крутятся со скоростью 200 километров в час, они постоянно рассекают дождь и снег. Углеволокно, из которого они сделаны, очень прочное, но к концу срока службы оно выглядит так, будто его погрызли мыши», — говорит Арно ван Вингерде, руководитель подразделения исследования ветряных генераторов IWES. Последние двадцать лет профессор ван Вингерде изучает нагрузки, влияющие на лопасти ветряков. На специальном стенде он тестирует лопасти в реальном масштабе и жалеет, что в последнее время ему не удалось сломать ни одной. Ван Вингерде жестикулирует, показывая, как работает лопасть, выкидывает вперед руку с раскрытой ладонью и замирает: «Немцы всегда изображают лопасть ветряка левой рукой». Рука действительно левая.

«В 1983 году диаметр ветряка был 11,6 метра, сегодня 60 метров. В принципе в окружности этих лопастей могут уместиться три “Боинга-747”. Лопасти — это бутылочное горлышко технологии. Увеличение диаметра вращения приводит к увеличению массы лопасти по экспоненте. Я не думаю, что в ближайшем будущем удастся пробить границу длины лопастей в 80–90 метров», — говорит г-н ван Вингерде.

Немецкие исследователи лидируют сегодня в технологиях создания и эксплуатации ветряков и готовятся получать прибыль с новой перспективной ниши внутри ветряной энергетики. Ею будет не установка новых генераторов, а модернизация и замена старых. Уже сегодня первые установленные в Германии генераторы дорабатывают свой 25-летний срок и должны быть заменены. «Это открывает огромный рынок», — рассказывает Томас Нойманн, руководитель исследований немецкого института ветряной энергии DEWI.

Пять лет назад в Германии перестали устанавливать генераторы мощностью до 660 кВт, сегодня устаревшими считаются генераторы в 1000 кВт. Один за другим парки старых генераторов будут заменяться новыми, и это потребует больших инвестиций — особенно когда дело дойдет до расположенных на шельфе. «В 2002 году объем установки ветряных генераторов на суше достиг в Германии максимума. Будущее за офшорными генераторами. Но офшорные парки требуют куда больших инвестиций, поэтому ими будут управлять крупные компании, в отличие от наземных парков, где достаточно мелких игроков», — говорит г-н Нойманн.Мусор в топку

Новые энергетические ниши появляются в Германии не только в области альтернативных источников энергии. Так, газовый концерн E.On Ruhrgas рассматривает традиционные энергоносители, применявшиеся ранее в первую очередь для снабжения теплоэлектростанций, как важный элемент создания экологически чистого транспорта.

«Международное энергетическое агентство IEA отводит природному газу важную роль в будущем энергетическом снабжении мира. Природный газ может внести существенный вклад в защиту климата, а также в обеспечение финансовой доступности будущего снабжения энергией. Это справедливо и для производства электричества, и для производства тепла, и на транспорте. Как топливо для автомобилей газ завоевывает все больше признания: он дает на 25 процентов меньше выхлопа углекислого газа по сравнению с бензином, а чистый биогаз понижает выхлоп углекислого газа на 97 процентов. По сравнению с дизельным топливом выброс оксида серы сокращается на 95 процентов, и практически отсутствует сажа», — рассказал «Эксперту» председатель совета директоров компании E.On Ruhrgas Клаус Шефер.

Согласно оценке компании DENA, к 2020 году по дорогам Германии поедут 1,4 млн автомобилей на газе — в 16 раз больше, чем сегодня. Вместе с 1 млн электромобилей, которые немецкое министерство по защите окружающей среды ожидает увидеть в том же году, они составят около 5% от всех легковых машин страны. Технологии электромобилей тоже развиваются быстрыми темпами: в ноябре тестовый автомобиль Audi про­ехал около 600 км от Мюнхена до Берлина с пиковой скоростью 130 км/ч, истратив чуть более 80% зарядки аккумулятора. О таком уровне мобильности еще несколько лет назад можно было только мечтать.

Существенную модернизацию переживают и технологии проектирования тепловых электростанций. В берлинском районе Нойкельн уже четыре года работает принадлежащая концерну RWE крупнейшая в Германии ТЭС на биотопливе. «Мы очень эффективны: зимой работаем с КПД до 80 процентов, летом — до 50», — говорит директор ТЭС Штефан Люр. Построенная в 2004 году ТЭС дает тепло 20 тыс. берлинских квартир, а это около 50 тыс. человек. Кроме того, ТЭС снабжает теплом городские больницы, магазины и другие нежилые помещения. Электрогенерирующая мощность станции составляет 20 МВт, за год она сжигает 220 тыс. тонн мусора, поставляемого баржами по Шпрее, в основном это отходы мебельного производства или просто старая мебель. Хотя основной источник древесных отходов — города в радиусе 200 км от Берлина, порой баржи с топливом приходят в Берлин даже из Голландии. «Лишь иногда у нас бывают перебои с поставками. Тогда нам приходится покупать газ и сжигать его, поскольку мы не можем останавливать работу топок», — говорит г-н Люр.Государственная стратегия

Проект RWE, как и многие другие, по­явился в том числе благодаря субсидиям и льготам, гарантируемым немецким правительством. Особенность немецкого субсидирования в том, что приоритетный статус получают в Германии не только технологии, применяемые на территории страны, но и ноу-хау, способные завоевать для немецких компаний зарубежные рынки.

«Для нас очевидно, что мы должны инвестировать в те продукты, которые найдут спрос на мировом рынке, и это необязательно проекты, реализуемые в Германии. Международная стратегия развития становится для нашей исследовательской политики все более важной. Мы инвестируем 100 миллионов евро в проект Desertec, использующий солнечную энергию в Африке, поскольку на первом месте для нас стоит привлекательность товара на рынке», — заявила «Эксперту» федеральный министр образования и науки Аннета Шаван, присутствовавшая на вручении премий иностранным ученым, ведущим в Германии разработки в области альтернативной энергетики.

Госфинансирование выделяется и под проекты атомной энергетики, несмотря на то что после 2037 года в ФРГ не останется ни одного промышленного реактора. «Я не хочу ничего исключать, даже атомную энергию. Германия должна сохранять знания и ноу-хау в этой отрасли. Даже если мы не хотим иметь АЭС у себя, мы должны сохранять эти технологии», — сказала г-жа Шаван.

Технологический отрыв в области энергетики рассматривается властями Германии как важный элемент экономической и политической безопасности страны. Сегодня уже 15,1% потребляемой в Германии электроэнергии производится альтернативными источниками — солнечными батареями, ветрогенераторами, ТЭЦ, работающими на биомассе, а также геотермальной энергией и ГЭС. В общем энергобалансе (не только электричество, но и тепло и прочее) доля альтернативных источников меньше — 7,7%, но это все равно много по сравнению с большинством других государств.