Перспективы замены генерирующих мощностей на атомные в РФ в период с 2020 по 2050 годы.

Итак, результирующая и завершающая часть оценки замены генерирующих мощностей на атомные.

Еще раз повторюсь, что оценка ведется в первом приближении. Я не ставлю целью определить, с помощью каких технологий полученная электрическая мощность будет адаптирована, к примеру, на подвижном траспорте. Это для одного человека - сверхзадача.

Так же хочу обратить ваше внимание на то, что рассмотрение данного вопроса стало интересным только после успешного физического пуска работающего реактора на быстрых нейтронах.

Т.е. в первую очередь стало понятно, что принципиально у человечества есть практически неиссякаемый (на данном этапе) источник энергии (с приемлемым EROI), и есть работающая технология получения этой энергии.

И вот тут встает в полный рост вопрос времени: а имеется ли, принципиально, шанс у нашей страны построить генерирующие мощности в требуемый период времени для того, чтобы сохранить существующий уровень жизни (плотность энергопотока).

Итак, мы можем свести воедино все результаты, а их обоснование находится ниже.

И вот что мы получаем:

I. Электрогенерация.                                     3,7 блока в год

II. Теплогенерация.                                         не требуется

III. Транспорт.                                                 2 блока в год

IY. Импортозамещение -

     товарная составляющая.                          1,9 блока в год

IY. Импортозамещение -

   строительство производственных

   мощностей.                                                  4 блока в год

Всего:                                  12 блоков в год вводить в эксплуатацию

В период с 2020 по 2050 годы нам требуется построить 360 блоков типа БН-1200.

Учитывая, что цикл строительства блоков соствляет 3-4 года, то строить надо начинать уже вчера.

Данный прогноз является линейным, а падение добычи углеводородов будет происходить совсем не линейно. И это тоже надо учитывать.

Теперь к рубрикам.

Бюджет РФ на 2014 год: Доходы — 14 063,4 млрд руб.

Продажная цена реактора  БН-800 от РосАтома составляет 130-140 млрд.руб. Соответственно годовые затраты на строительство будут составлять  1,68 триллионов рубле, что составляет 12% доходной части бюджета России.

Колониальный налог (паразитарная оффшорная составляющая) вычисляетсякак разница между экспортом и импортом (это по минимуму): 

526,4 - 317,8 = 208,6 млрд.долларов США = 7,3 трлн.руб.

И получается, что для решения поставленной задачи требуется уменьшить разницу экспорт-импорт всего на 25%.

По моему вполне реально. Ну что, пора начинать строить, господа присяжные заседатели?

I. Электрогенерация. 

Выработка электроэнергии в РФ по годам:

График не полный, но выработка энергии в 2013 году стагнировала (по разным данным от 0,8  до  1,6%) по отношению к 2012 году и слоставила величину от 1 трлн 031,2 млрд кВт.ч до 1,053 триллиона кВт.ч (по тем же источникам). Данные не ахти, но для наших целей вполне себе так подойдут, ведь наша задача оценить в первом приближении порядки цифр.

Исходя из данных по удельной составляющей в электрогенерации по состоянию на 2010 год:

Вспомним слова Путина, произнесенные в текущем году:

У нас существует целый план развития, мы хотим выйти как мнимум на 25% атомной энергии в общем объеме нашего энергетического баланса. Это потребует от нас значительной, большой очень работы", - сказал он на встрече с бизнесменами, напомнив, что сейчас доля атомной энергии составляет лишь 16%.

На сайте МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ есть двухлетняя статистика. В ней нам интересна цифирь по установленным мощностям электрогенерации

Также надо учесть, что общая генерация , по сути, не изменилась (болтается в пределах от 1 трлн до 1,1 трлн кВтч). Я думаю, что некоторый застой, и явные подвижки в последнее время в области увеличения доли атомной энергетики кроются не в непонимании и неспособности правительства, а в ожидании положительных результатов физического пуска реакторов на быстрых нейтронах типа БН-800. Ибо я не вижу смысла строить уже устаревшие модели реакторов, когда через год-два можно будет пускать в серию реактора, типа БН. Но это я отвлекся, вернемся к нашим баранам.

Что у нас по остальным составляющим электрогенерации?

ГЭС - 16%, и я не вижу смысла консервировать эти мощности и вводить заместо них атом. Рост мощностей есть, а вот выработка топчется на одном месте. Стагнация.

Есть, конечно и геотермальные электростанции, выработка на которых составляет целых пол гигавата, что для нас не принципиально.

Про ветровые вообще лучше промолчать))), это даже не слезы.

А вот динамика роста атомных мощностей впечатляет своей стабильностью. За 8 лет рост составил 4%. Но надо помнить, что эти достигнутые 16% за следующие 6 лет так и не изменились.

Доля ТЭС составляет ни много, ни мало, а целых 67%. Это составляет порядка 690 000 гигават*ч.

Кстати, доля угля в энергобалансе в России составляет 18%. Так что на выходе мы получаем уже 49%. Это чисто сжигание газа и нефти на ТЭС. Это, конечно ситуацию улучшает, но не намного: 500 000 гигават*ч.

А вот прогноз добычи газа и нефти (с ним можно спорить, соглашатся или нет, суть не в этом - за все время обсуждений ни кем не было предложено ни одной альтернативы. Динамика будет именно такая, но может изменятся по времени, что уже не принципиально):

И что мы видим? Ну надо же! К 2050 году добыча стагнирует до уровня в 30% от достигнутых пиков (а я напомню, что как ни тужатся все мировые добывающие компании, какие методы добычи не применяют, но плотность энергопотока на долю одного человека продолжает потихоньку падать).

По мне, так это как раз тот уровень, который идет в производство не в виде энергии, а в виде сырья для получения пластмасс, полимеров и всего остального. Так что к этому славному моменту человечество (и естественно РФ) останется без половины генерируемых мощностей электричества.

Итак, мы вплотную подошли к оценке. Напомню цифру в 500 000 гигават*ч. И получается, что: 500 000 000 000 КВт*Ч/ 365 дн / 24 ч ~ 60ГВт установленных мощностей. Принимая КИУМ за 0,75 и мощность одного БН-1200 в 1ГВт получим 80 блоков.

Для замены углеводородной составляющей, не учитывая генерацию из угля,  нам потребуется ввести в эксплуатацию с 2020 до 2050 года около 80 блоков типа БН-1200.

Для этого требуется вводить в эксплуатацию по 2,7 блоков  ежегоно.

И еще плюсом один блок, если принять выпадение угольной составляющей (18% от общей генерации).

Итак общее количество требуемых блоков: 3,7 штук/год.

Отдельная благодарность за помощь в этом разделе тов.Wasya.

II. Теплогенерация.

Данные с сайта МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ:

По приведенным данным по маю 2014 года выработка составила:

- электроэнергии 80,1 ГВт*ч;

- тепла 23,3 млн.Гкал.

К примеру, данные за июль:

И можно говорить, что 15 тыс.Гкал потребляет чисто промышленное производство. Хотя данные не совсем корректны, ибо лето - время проведения капитальных ремонтов. Но это - лирическое отступление, к основной теме не имеющее прямого отношения.

Итак, 1 Гкал = 1,163 МВт. Соответственно получаем, что тепла в мае выработано 27 097,9 ГВт. В час это будет 37 ГВт.

Данные для БН 1200:

• Номинальная тепловая мощность реактора - 2800 МВт
• электрическая мощность - 1220 МВт
• КПД брутто - 43.6% (КПД по электричеству)
• КПД нетто - 40.5% (полагаю КПД по электричеству минус затраты электроэнергии на собственные нужды станции-сколько энергии отдаем в сеть).
• Соответственно на 2800 МВт с котла-получаем 1220МВт электроэнергии +1580 остаточного тепла из которого примерно 1120 МВт (40%) можно утилизировать и направить в теплоцентраль (доведя суммарный КПД станции до 80%).
• Вкраце на 1 ед. электричества имеем 1 ед. тепла.
• Электрическую мощность-выработка тепла не снижает. (Другое дело что системами регулирования на станциях можно увеличивать долю отдаваемого тепла относительно выработки электричества -делают больше забор горячего пара с турбины-отбор пара идет ступенями.Но это другая история). (Это замечания товарища Slavyanin, за что ему большое спасибо).

Теперь вспомним, что доля ТЭС в энергобалансе при выработке электроэнергии составляет 67%. Это порядка 690 000 гигават*ч., что составляет 79 Гвт установленных мощностей.

Исходя из вышеизложенного можно констатировать, что при строительстве электрогенерирующих мощностей мы полностью и с хорошим запасом (79/37=2,1 раза) обеспечим себя "побочным" теплом. Двойной (ну, как минимум полуторный, с учетом зимнего похолодания) запас по генерируемому теплу позволит нивелировать все проблемы, которые могут возникнуть с транспортировкой донного тепла до потребителя.

Итак, вывод:

1. Дополнительных, к электрогенерирующим, блоков строить не надо. Запас по теплу двукратный.

2. Объективно потребуется это тепло пустить на производство, следовательно нас объективно ждет рост реального сектора экономики.

III. Транспорт. 

Итак, личные жоповозки. Анализ "Количество автомобилей в России" делал тов. l888l. На него и обопремся, т.к. он ссылается на данные гайцов.

По состоянию на конец 2012 года всего транспортных средств 52,3 млн.штук. Из них грузовых 5,7 млн.штук, автобусов 0,92 млн.штук. 

Динамика роста количества за год составила всего 1%:

Итак, с учетом роста 1% получим:

-общее количество  - 53,32 млн.шт.

-грузовые   -  5,76 млн.шт.

Можно попробовать считать через мощность двигателей, коэффициент использования, но, имхо, это путь в никуда (мы просто утонем в деталях).

Есть вот такие данные:

Исходя из этого можно сказать, что по состоянию на 2007 год дизеля потреблено 29,7 млн.т., а бензина - 29,05 млн.т. В сумме получается 58,75 млн.т.

По данным МИНЭНЕРГО в РФ производство в 2013 году составило:

- ДТ   72,6 млн.тн., из них экспорт 43 млн.тн., потреблено в РФ - 29,6 млн.тн.

- бензина  39,3 млн.тн., из них экспорт 3,5 млн.тн., потреблено в РФ - 35,8 млн.тн.

В сумме получаем 65,4 млн.тн.

Из того-же источника берем табличку:

Население потребляет 45% бензина (16 млн.тн), и 13% дизеля (3,8 млн.тн). В сумме население потребляет почти 20 млн.тн топлива.

Остальные 45,6 млн.тн потребляет общественный и грузовой транспорт (доля электро и тепловых станций на дизеле пренебрежительно мала).

Вот, собственно, нам и надо подсчитать эквивалент замены этих мощностей.

Теплотворная способность и бензина и солярки примерно одинаковая и составляет 43 МДж/кг. (кстати, у метана эта величина 50).

КПД бензинового двигателя колеблется в пределах 15-30%, а дизеля 30-50%. Примем средние показатели. Бензиновый - 22%, дизельный - 40%.

Итак мы получаем полезную мощность:

- по бензину: 16 000 000 000 * 43 = 688000000000 МДж = 191 111,1 Гвт*ч. * 0,225 = 43 000 Гвт*ч

- по дизелю: 3 800 000 000 * 43 = 163400000000 МДж = 45 388,8 Гвт*ч. * 0,4 = 18 155 Гвт*ч

Суммарная полезная мощность личных жоповозок составит 61 000 Гвт*ч.

КПД электродвигателя составляет около 80%. Отсюда получаем, что для перевода личных жоповозок в полном объеме на территории РФ требуется выработать более 76 000 Гвт*ч  электроэнергии в год (без учета потерь в сетях и КПД аккумуляторов). Для приведения к установленной часовой мощности генерирующих мощностей делим на 365 и на 24, и получаем 8,7 Гвт.

То же самое проделываем и с общественным транспортом. В итоге получаем 20 Гвт установленных мощностей.

Итак, мы получили предел от 20 Гвт (военный коммунизм с общественным транспортом) до 29 Гвт (состояние на сегодняшний день).

Принимая КИУМ за 0,75 и мощность одного БН-1200 в 1ГВт получим 27 - 39 блоков.

Вывод: для замены транспортных мощностей в период с 2020 по 2050 годы нам требуется строить 0,9 - 1,3 блока в год.

Небольшая ремарка. Я понимаю, что на данном этапе напрямую направить электрические мощности на транспорт (особенно на личный) затруднительно. Существуют технологии синтезирования углеводородов. Предлагаю увеличить транспортную составляющую до 2 блоков год. Это будет справедливо и учтет все потери.

IY. Импортозамещение - товарная составляющая.

Для начала возьмем сальдо импорт-экспорт. Кто у нас в стране за это ответственный? Правильно - таможня. Вот туда и направим стопы свои.

Итак, по данным ФТС (по ссылке есть файлы эксель, разбитые по товарам)

в январе-декабре 2013 года :

- Экспорт России в январе-декабре 2013 года сохранился на уровне прошлого года и составил 526,4 млрд.долларов США. В общем объеме экспорта на долю стран дальнего зарубежья в январе-декабре 2013 года приходилось 86,0%, на долю стран СНГ – 13,9%.

- Импорт России в январе-декабре 2013 года также остался на уровне января-декабря прошлого года и составил 317,8 млрд. долларов США. В общем объеме импорта на долю стран дальнего зарубежья в январе-декабре 2013 года приходилось 87,0%, на долю стран СНГ – 13,0%.

Просто так взять, и в лоб перевести эти доллАры в энергию будет неправильно. Надо учесть энергетическую составляющую.

Попробуем оценить общую энергосоставляющую по стране через ВВП и общие энергозатраты.

Итак ВВП России в 2013 году составлял 66 трлн 689,1 млрд руб.

Выработка электроэнергии в 2013 году составила чуть больше одного трлн  кВт.ч.

Соответственно получаем суммарную выработку энергии в году: около 2 100 млрд.кВт*ч.

Цена продажи российской электроэнергии в Китай — 1,47 рублей за кВтч.

В денежном выражении, количество выработанной энергии составляет  3 087 млрд. руб.

Энергетическая составляющая РФ в 2013 году: 3 087 / 66 689,1 = 4,63%.

Требуется заместить $317,8 млрд, из которых энергетическая составляющая всего $14,7 млрд.

При цене газа $380 тыс.м3 мы получим газово-энергетический эквивалент: 38 684 210 тыс.м3. Теплотворная способность метана 11,1 кВт*ч/м3. Соответственно получаем  429 394 ГВт*ч.

Общее количество установленной мощности: 49  ГВт. А учитывая КПД 90%, то эта цифра увеличится до 55 ГВт.

Вывод: для создание энергетических мощностей с целью полнорго импортозамещения в России требуется ввести в эксплуатацию 55 Гвт установленных мощностей. Это 55 блоков типа БН-1200. В период с 2020 по 2050 годы нам требуется строить  1,9 блока в год.

В этой части так же принимал активное участие тов. Slavyanin, за что опять ему спасибо.

IY. Импортозамещение - строительство производственных мощностей.

Теперь надо оценить во что обойдется строительство производственных мощностей для выпуска данного количества продукции.

Я понимаю, что оценить стоимость строительства различных производств - это неподъемная для меня задача, поэтому предлагаю пойти другим путем. И этот путь - оценка через сроки окупаемости.

Из своей личной практики я знаю, что сроки окупаемости, в зависимости от серьезности объекта колеблются в пределах от 3 до 15 лет. Большие сроки бывают, но это уже объекты государственного масштаба (те же объекты инфраструктуры, энергетики, добычи ресурсов). Нам оценивать это без надобности.

К примеру, по данным "Большой Энциклопедии Нефти Газа"

 В нефтеперерабатывающей промышленности нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений установлен в 5 лет, в целом по народному хозяйству 8 лет.

В быстро развивающихся отраслях народного хозяйства срок окупаемости установлен ниже по сравнению с теми отраслями, где изменения в технике и технологии производства происходят медленнее. Это принято для того, чтобы окупаемость дополнительных капитальных вложений произошла раньше, чем возникает необходимость реконструировать предприятие в связи с техническим прогрессом. Нормативные сроки окупаемости дополнительных капитальных вложений колеблются от 3 до 10 лет.

А вот нормативный срок окупаемости газопроводов может достигать 40 лет.

Окупаемость "Северного потока" составила  17 лет (как помним, в этом году было заявление, что проект окупился). А строительство фактически начато было в 1997 году.

Исходя из такого большого разброса трудно точно делать прогнозы. Но я предлагаю для грубой оценки взять "среднее по больнице" - 15 лет.

Итак, у нас есть 55 ГВт установленных мощностей и срок окупаемости 15 лет.

Мы знаем, что нам требуется построить фабрик и заводов для выпуска продукции на $317,8 млрд. Примем норму рентабельности 10%. Значит в год грязной прибыли эта продукция дает 31,8 ярда. Исходя из сроков окупаемости в 15 лет получаем стоимость строительства основных фондов в $477 ярдов.

Если в предыдущей части можно было подсчитывать только энергетическую составляющую, то в данном случае такой фокус не прокатит. И мы вынуждены оценивать в полном объеме  и переводить все строительство на энергозатраты. Ведь все,  добыча сырья, его переработка и т.д. происходит на нашей территории. И это все - энергия.

Далее все становится элементарно просто: 477 ярдов делим на стоимость одного блока в 4 ярда, и получаем 120 блоков типа 1200 установленной мощностью около 1 ГВт.

Вывод: В рассматриваемый период с 2020 по 2050 годы нам надо строить по 4 блока в год для плавного строительства и ввода в эксплуатацию производственных мощностей.