Идеи для энергетики
Текст:
Александр Кочетов
Фото: Getty Images
Партнер проекта
Возобновляемые и низкоуглеродные источники должны обеспечить половину мирового энергопотребления к 2035 году. Ускорить энергопереход помогут инновации, создаваемые при поддержке энергетических хабов.
Сдержать потепление
Зачем нужен четвертый энергопереход
Новой реальностью мировой экономики, к которой предстоит адаптироваться всем энергоемким отраслям, стал так называемый четвертый энергопереход. Речь о постепенном отказе от традиционных источников энергии — в пользу возобновляемых и низкоуглеродных альтернатив. Это, в свою очередь, должно привести к снижению выбросов парниковых газов, напоминается в ежегодном отчете Global Energy Perspective 2021 компании McKinsey.
Какие были
энергопереходы


От дров к водороду

Первый энергопереход — от дров к каменному углю — произошел на рубеже XX века; второй был связан с увеличением доли использования нефти и завершился в 1970-х годах. Третий энергопереход связывают с расширением использования природного газа (с 3% в 1930 году до 23% к 2017-му). В Московской школе управления «Сколково» объясняют, что предыдущие переходы были связаны лишь с одной технологической революцией, тогда как сейчас речь о целом комплексе прорывов в области энергоэффективности, декарбонизации и цифровизации. В этой связи в «Сколково» упоминают возобновляемые источники энергии, водород, накопители энергии и системы улавливания углерода.


Фото: Getty Images
Четвертый энергопереход стал ключевой задачей после подписания Парижского соглашения в 2015 году (ратифицировано ЕС и 186 странами в рамках рамочной конвенции ООН). В документе ставятся задачи удержать глобальное потепление в рамках 1,5°C. Для выполнения целей соглашения (сокращение выбросов на 50% к 2030 году) темпы декарбонизации должны составить 12,9% в год. Но ни одна страна «большой двадцатки» в 2020 году такого уровня не достигла, говорится в обзоре PwC. Так, аналитики PwC отметили, что в 2020 году энергопотребление в мире снизилось лишь на 4,3%, а выбросы энергетики — на 5,6%. По данным BCG, сейчас на промышленность приходится более 40% мировых выбросов парниковых газов, полученных от сжигания топлива.

Тема декарбонизации и энергоперехода стала определять почти все аспекты глобальной политики и экономики, говорится в обзоре КПМГ. Одна из крупнейших в мире управляющих компаний BlackRock заявила, что избавится от акций фирм, которые не будут готовиться к «зеленому» переходу, подчеркивают в КПМГ. По данным Bloomberg NEF, к концу 2020 года компании, на чью долю приходится 54% глобальных выбросов, поставили цель стать углеродно нейтральными. Между тем инвестиции в энергетический переход достигли рекордных $501 млрд, добавляют в Bloomberg NEF. Если ЕС и другие страны планировали сократить выбросы к 2050 году на 80–90% от уровня 1990-го, то теперь цель — 100%, поясняет в обзоре КПМГ представитель финской энергетической компании Fortum.

Фото: Getty Images
Активно занимаются энергопереходом регуляторы. В Евросоюзе в 2019 году заявили цели сократить выбросы углекислого газа на 55% к 2030 году, а к 2050-му достичь климатической нейтральности (когда объем выбросов углекислого газа равен поглощенному). Кроме того, в ЕС намерены повысить долю ВИЭ в энергобалансе до 38–40%, а в производстве электроэнергии — до 65%. Наконец, через десять лет Евросоюз предполагает сократить потребление угля на 70%, нефти и газа — на 30 и 25% (в сравнении с показателями 2015 года). Глава Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен заявила, что на эти цели в ближайшую декаду выделят €1 трлн. В свою очередь, президент США Джо Байден обещал направить $2 трлн инвестиций на перевод энергетики страны на «зеленые» источники в ближайшие четыре года.
Источник: Росстат
1591,5
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
1511,8
1468,0
1515,1
1578,6
1665,4
1350,3
Новая энергетика
Совокупные установленные мощности ВИЭ в мире, ГВт
В конце 2020 года мировая мощность возобновляемой генерации составила 2799 ГВт. В 2020 году мощность возобновляемой генерации увеличилась на 260 ГВт (+10,3%). Солнечная энергия продолжала лидировать в увеличении мощности, увеличившись на 127 ГВт (+ 22%), за ней следует энергия ветра с 111 ГВт (+18%). Мощность гидроэнергетики увеличилась на 20 ГВт (+ 2%), а биоэнергетика — на 2 ГВт (+ 2%).

В России, заявлял президент Владимир Путин, стоит цель снизить объем вредных выбросов в атмосферу на 20% в 12 крупнейших индустриальных центрах страны, а к 2030 году довести выбросы углекислого газа до уровня ниже, чем в ЕС. В Минэкономразвития РФ подготовили четыре стратегии по снижению уровня выбросов парниковых газов до 2050 года. При самом интенсивном сценарии выбросы снизятся на 36% к 2030 году, к 2050 году — на 48% от уровня 1990 года. Декарбонизация позволит экономить 1,1 трлн руб. ежегодно, подсчитывали в ВЭБ.
Крупнейшие страны-производители электроэнергии, ТВт*ч
Источник: IRENA
Фото: РИА Новости
7798
Китай
4262
США
1557
Индия
1092
Россия
1011
Япония
В Московской школе управления «Сколково» называют возобновляемые источники энергии (ВИЭ) «стержнем текущей глобальной повестки», отмечая, что в 2020 году на них пришлось 90% прироста генерирующих мощностей в мире. По подсчетам международного агентства по ВИЭ (IRENA), за последние десять лет издержки на генерацию солнечной энергии упали более чем на 80%, а ветровой — почти на 40%, что сделало отрасль конкурентоспособной в сравнении с традиционной энергетикой. В Минэнерго РФ ранее говорили о планах увеличить долю солнечной, ветровой и геотермальной энергетики в России до 10% к 2040 году (с нынешнего 1%). Вице-премьер РФ Александр Новак обещал, что до 2035 года в развитие возобновляемых источников энергии инвестируют до 1 трлн руб. В отчете McKinsey дается понять, что возобновляемые источники должны обеспечить половину энергопотребления в мире к 2035 году, а «изменить ландшафт» способны новые разработки, в том числе активное использование водорода. К 2030 году, считают в McKinsey, источники энергии на основе водорода смогут конкурировать по цене с традиционными, а к 2050 году на него может перейти до 40% мощностей. Пиковое потребление нефти и газа придется, соответственно, на 2029 и 2037 годы, добавляется в отчете Global Energy Perspective 2021.
.

Усилия регуляторов уже приносят плоды, отмечают в КПМГ. В Европе в 2020 году выработка электроэнергии с помощью ВИЭ впервые превысила показатели традиционных тепловых электростанций (38 против 37% соответственно). Но индустрии явно придется учитывать новые технологические вызовы. Зимой 2021 года в Техасе во время похолодания штат потерял 40% генерирующих мощностей, что некоторые СМИ связывали с излишним использованием ветряных электростанций и других ВИЭ властями, говорится в обзоре КПМГ. В консалтинговой компании Wood Mackenzie разъясняли, что самая большая потеря выработки в Техасе пришлась на газовые электростанции, но признавали, что «потеря мощности была предупреждением о проблемах, которые будут возрастать по мере увеличения доли возобновляемой генерации в сети».

ЧТО ТАКОЕ ХАБЫ ДЛЯ СТАРТАПОВ
Фото: innopolis.com
Среда для инноваций
На фоне подобных изменений все более актуальным становится внедрение инноваций в энергетике. По данным центра технологий и разработок «Энерготехнохаб Петербург», 70% инноваций в мире внедряют стартапы, которые создают «команды талантливых ученых, студентов и даже школьников». «Риски стартапов традиционно высоки — на старте сложно найти заказчика и привлечь финансирование, поэтому треть стартапов не выживает из-за отсутствия инвестиций», — констатируют в «Энерготехнохабе Петербург».

Питательной средой инноваций выступают инкубаторы, акселераторы и стартап-хабы. К примеру, самым масштабным стартап-хабом в мире считается проект Station F, созданный в Париже в 2017 году. В его реконструкцию миллиардер Ксавье Ниль вложил €250 млн, сообщало издание Les Echos, а партнерами проекта выступили Microsoft и Facebook. В портфолио проектов фигурируют платформа инвестирования в инструменты для ближневосточных инвесторов Sarwa и проект предупреждения киберугроз Sekoia.

Фото: innopolis.com
Похожие институты поддержки есть и в России. Помимо «Сколково», особая экономическая зона «Иннополис» построена в пригороде Казани (заявленная цель — стать ИТ-столицей России). Резидентов сюда привлекают нулевыми налогами на имущество и землю на длительные сроки, а также возможностью участия в межвузовском акселераторе StartupHouse.

Поддерживают стартапы и в Санкт-Петербурге. Как объясняет руководитель проектного офиса «Энерготехнохаб Петербург» Андрей Власов, речь не о классическом акселераторе, а о «маркетплейсе по поиску исполнителей и заказчиков, разрабатывающих инновационные решения для энергетики».
«Это витрина стартапов, задач и идей от партнеров проекта, обеспечивающая оперативный поиск решений. За счет развитых связей экосистема постоянно растет, корпорации находят решения, стартапы — менторов, заказчиков и инвесторов, производители — рынки сбыта, а вузы и научные сообщества — исследовательские проекты», — добавляет Андрей Власов.

Андрей Власов
руководитель проектного офиса «Энерготехнохаб Петербург»
«Это проект по локализации поставщиков инновационных решений, в масштабах сопоставимых с мировыми нефтегазовыми и энергетическими технологическими центрами», — пояснил вице-губернатор Санкт-Петербурга Владимир Княгинин. Андрей Власов говорит, что технологические решения разрабатываются не только для нефтегазовой отрасли, но также по запросам атомных и угольных компаний. Юбилейным, трехсотым участником хаба стал стартап MOECO, создающий глобальный трекер для отслеживания перевозок спецгрузов.
Хабы мира
ГДЕ И КАК ПОДДЕРЖИВАЮТ ИННОВАЦИИ
«Мы создали площадку, объединившую науку и промышленность. Треть участников — петербургские компании, научные организации и вузы, промышленные предприятия», — рассказывал о старте проекта губернатор Санкт-Петербурга Александр Беглов. По словам Андрея Власова, на платформе «Энерготехнохаба Петербург» регистрируются вузы, научные предприятия и заказчики из числа крупных компаний. «Заказчики размещают в хабе описание задачи. Фактически это отраслевая витрина технологических вызовов, которые исполнителям не надо искать вручную. На платформе можно откликнуться на задачу, и заказчики расскажут о ней на питчинге. После этого стартапы, взявшиеся за работу, попадают в акселератор, прокачивающий компании», — рассказывает Власов. В пример он приводит задачу от «Газпром нефти» разработать вещество-диспергент, эффективно работающий при низких температурах. В «Энерготехнохабе Петербург» поясняют, что «применение диспергентов важно при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов»: «В результате обработки разбивается сплошная пленка нефти. Нефтепродукты рассеиваются и разлагаются, что минимизирует риски нанесения вреда природе. Этот метод особенно актуален для арктических широт ввиду большого скопления льда, затрудняющего применение механических способов, и особо охраняемых природных экосистем». «Откликнулся инжиниринговый центр МФТИ, пообещав сделать препарат круче иностранного препарата на 50%. В «Газпром нефти» профинансировали разработку и через три года получили продукт. Сейчас он коммерциализируется, поскольку востребован и другими отраслевыми игроками, сталкивающимися с угрозой потенциальных разливов нефти при низких температурах», — рассказывает Власов.
Клуб для энергичных
Как сблизить идеи с бизнесом
В работе акселератора активно участвует сеть студенческих энергоклубов. Глава акселератора EnergyLab и Центра технологического предпринимательства ГУАП Татьяна Леонтьева говорит, что энергоклубы созданы в пяти ведущих технологических вузах города в 2020 году как «сообщество студентов, интересующихся технологиями энергетики». В их числе госуниверситет аэрокосмического приборостроения (ГУАП), политехнический университет Петра Великого и университет ИТМО. «Суть акселератора — образовательная программа из десяти модулей, помогающая студентам правильно формулировать цели и задачи проекта, находить целевую аудиторию и определяться с финансовыми показателями стартапа. Участвующий в работе акселератора крупный бизнес, в том числе представители «Ленэнерго», Кировского завода и «Газпром нефти» помогают сделать проекты более реалистичными и приземленными», — говорит Леонтьева. По ее словам, студенты также учатся презентовать проекты в 90-секундных питч-батлах, за которые нужно успеть представить стартап потенциальным инвесторам. Президент энергоклуба СПбГМТУ Сергей Казьмин рассказывает, что главным партнером клуба выступает «Газпром нефть», выделяющая финансирование, а с другими партнерами (в том числе компаниями Baker Hughes, «Хевел» и Россетями) «мы взаимодействуем на предмет почти всего — спикеров, совместного контента, конкурсов стажировок». «Компании хотят увидеть наш незатуманенный взгляд на свою ту или иную технологическую проблему», — добавляет Казьмин.
Фото: innopolis.com
Татьяна Леонтьева говорит, что в 2020 году в ее акселераторе «прокачивалось» 16 проектов, в этом году их уже 28.
Среди последних стартапов Леонтьева упоминает разработку системы дронов и зарядных платформ для мониторинга линий электропередачи и трубопроводов на предмет аварий и создание климатически независимых зарядных станций для электромобилей, способных функционировать при низких температурах. Сергей Казьмин говорит об автодорогах из использованных медицинских масок и переработанного пластика, который предложил строить студент его клуба и проекте антикоррозионного покрытия для морских судов в качестве примеров. «Эти проекты еще не вышли на рынок, поскольку они масштабные, и им для этого нужно несколько лет», — поясняет президент энергоклуба СПбГМТУ. Андрей Власов рассказывает о задаче компании «Газпром нефть шельф» по снижению скорости обрастания подводной части платформы «Приразломная», ведущей добычу нефти в Баренцевом море. «Ее регулярно надо чистить от ракушек. Нужно было покрытие, которое можно наносить под водой, неопасное для окружающей среды, эффективно работающее при низких температурах и позволяющее чистить платформу реже и меньше тратиться на водолазов. Поняли, что на рынке решения нет. Две студентки пятого курса технологического университета сказали, что готовы разработать такой химикат. Они прошли акселератор, сформировали бизнес-кейс и сейчас подошли вплотную к получению инвестиций венчурного фонда», — говорит Власов.
Фото: innopolis.com
В октябре 2021 года в «Энерготехнохабе Петербург» заявили о регистрации четырех компаний, созданных студентами Санкт-Петербургского технологического института, МГУ и Плехановского университета. «Их проекты улавливания СО, синтеза антикоррозийного покрытия, технологии получения биотоплива и хранения водорода получили первое финансирование инвесторов», — добавили в хабе. «Идеи, которые генерят студенты, находятся в тренде — это зеленая энергетика, водород, декарбонизация, снижение углеродного следа и биотопливо», — рассказывает Андрей Власов. В мае 2021 года состоялся финал конкурса студенческих проектов EnergyHUB, ставшего первым в России состязанием стартапов энергетической отрасли. Около 1 тыс. участников из 50 проектов боролись за призовой фонд в 1,3 млн руб., предоставленный «Газпром нефтью», Росатомом, Россетями и другими спонсорами. Победитель следующего конкурса 2022 года, по словам Леонтьевой, получит 1 млн руб.

В PwC в 2020 году провели исследование 19 европейских городов, где развиваются стартапы, отметив, что для 66% респондентов источником финансирования выступают собственные средства (опрошено 590 руководителей компаний, созданных менее восьми лет назад). Бизнес-ангелы и венчурный капитал заняли в исследовании PwC, соответственно, второе (9%) и третье место по популярности (7%). При этом 63% российских респондентов планировали привлечь финансирование в ближайший год, добавляется в исследовании аналитиков.

В «Энерготехнохабе Петербург» говорят, что в среднем на предпосевной стадии стартапы могут рассчитывать на финансирование в пределах от $20 тыс. до $70 тыс. Венчурные фонды, подключающиеся на следующем этапе, готовы «вкладывать сотни миллионов рублей». Инвестиционными партнерами хаба выступают фонд «Новая индустрия», «Орбита Капитал Партнерз», Euroventure и TerraVC, которое уделяют основное внимание робототехнике, программному обеспечению, технологиям автоматизации и новым материалам, в том числе в сфере энергетики, рассказывает Власов. «Фонды часто хотят видеть, что продукт будет востребован, а в хабе они видят, что это стартапы под конкретных заказчиков», — добавляет Андрей Власов. Кроме того, «Энерготехнохаб Петербург» стимулирует бизнес-ангельское финансирование — частные вложения в стартапы на самой ранней стадии в обмен на долю в молодом бизнесе. «Эту долю, когда стартап встанет на ноги и начнет приносить доход, можно выгодно продать», — поясняют интерес бизнес-ангелов в «Энерготехнохабе Петербург». Губернатор Санкт-Петербурга Александр Беглов пояснял, что в городе «сосредоточено порядка 20% заказов российских энергетических компаний на новые разработки». «Благодаря этому проекту мы сможем увеличить этот объем до 30%», — выразил надежду Беглов.
Стартапы в лицах
Кто и что разрабатывает при поддержке «Энерготехнохаба Петербург»
Подводное покрытие
Материал на основе эпоксидной смолы для защиты от эрозии и повышения долговечности подводного оборудования, созданной студентками Александрой Ивановой и Вероникой Черкашиной. «Подводные части сооружений приходится ежегодно чистить, а если они покрашены специальным составом, его надо постоянно обновлять. Для этого привлекают к работе водолазов или специальных роботов. Это дорого и эффект получается краткосрочным», — поясняют авторы целесообразность разработки. По их словам, обрастание подводных объектов так называемой биотой является глобальной проблемой: у кораблей «теряется обтекаемость и снижается судоходность». Разработанное по заказу «Газпром нефти» инновационное покрытие наносится под водой всего раз в пять лет, является экологически безопасным, работает при отрицательных температурах и обладает антикоррозионными свойствами, уверяют разработчики. Проект может быть использован заказчиком на платформе «Приразломная» — нефтедобывающей платформе на российском арктическом шельфе.


Бутанол из водорослей
Технология получения бутилового спирта (бутанола) с помощью водорослей. 85% бутанола производится на базе нефтепродуктов и применяется в производстве лакокрасочной продукции, медицинских изделий и присадок к топливу. Но эта технология подпадает под ограничения Евросоюза об углеродном регулировании. Команда ButaCorp студентов СПбГТИ и МГТУ имени Баумана разработала технологию культивирования водорослей в лаборатории с разрушением клеток, «подсаживанием» бактерий и сбраживанием (ферментацией) последних для получения бутанола. Один из авторов технологии Владислав Рогозин рассказал, что в ходе сбраживания бактерии потребляют углеводороды и выделяют растворители. При этом у ButaCorp получается бутанол с себестоимостью сырья меньше на 15%, к тому же на 70% сокращающий углеродный след. В ButaCorp отмечают, что рынок бутанола растет почти на 6% ежегодно, и собираются вывести пилотный продукт на рынок в 2022 году.
Умный модуль для зарядки электромобилей
Разработанный командой выпускников петербургских университетов ИТМО и ЛЭТИ модуль встраивается в быструю зарядную станцию. «Его функции можно сравнить с обычным водопроводным краном. Кран регулирует скорость течения и напор воды, а модуль управляет током и напряжением заряда, защищая батарею электромобиля и обеспечивая электромагнитную совместимость с сетью», — рассказывает руководитель команды PowerPlace Алексей Крыжановский. По его словам, модуль вдвое долговечнее аналогов (в среднем служат полгода), а возможность его ремонта «существенно снижает стоимость быстрой зарядной станции, в которую он будет встроен». Крыжановский подчеркивает, что с помощью PowerPlace смогут заряжать объекты разной мощности – как электромобили, так и электросамокаты. В проекте видят клиентами иностранные компании, где сегмент быстрых зарядных станций является быстрорастущим. В 2020 году PowerPlace стал победителем конкурса стартапов EnergyHUB, получив финансирование от компании «Газпром нефть».
Материал для баллонов с водородом
Технология производства кристаллических полимерных соединений MOF органических лигандов: получаемый материал может быть использован в производстве баллонов для хранения водорода. «Мы стоим у истоков перехода к новому типу энергетики — водородной. Это бесцветный, легкий газ с рекордной теплотой сгорания, выделяющей втрое больше энергии, чем бензин. Главная проблема водородной энергетики – хранение водорода», — объясняет целесообразность разработки студент Александр Никифоров из проекта Catarsys. По его словам, материалы на основе MOF позволят создать дешевые и безопасные баллоны, позволяющие хранить в восемь раз больше водорода, чем классические емкости. «В MOF образуется большое количество доступных для молекулы водорода пор, где он запасается, то есть хранится в адсорбционном состоянии», — поясняет Никифоров. По его словам, разрабатываемые полимеры могут синтезироваться на нефтеперерабатывающих заводах, «что значительно удешевит их синтез».