Елена Карьгина – старший корреспондент ИА «ТАСС»
По итогам 2018 года США поставили рекорд энергопотребления: более 101,2 квадриллиона британских термальных единиц, побив максимум 2007 года в 100,97 квадриллионов БТЕ. Примерно 80% из этого объема или 81,1 квадриллиона БТЕ приходится на ископаемое топливо: нефть, газ и уголь. Страна продолжает занимать уверенное второе место по потреблению энергоресурсов. При этом объем выработки электроэнергии составил почти 95,8 квадриллиона БТЕ, в том числе 75,6 квадриллиона БТЕ за счет ископаемого топлива. Каковы основные тенденции и проблемы в современной электроэнергетике США?
Как устроена система?
До восьмидесятых годов прошлого века электроэнергетическая система США представляла собой регулируемую монополию. В конце семидесятых годов в стране был принят закон о регулировании общественных коммунальных компаний, который обязал коммунальщиков покупать по себестоимости электроэнергию у станций с установленной мощностью менее 50 МВт, использующих технологии когенерации и возобновляемые источники энергии.
В девяностых годах была проведена либерализация рынка, которая дала возможность коммунальным энергетическим компаниям передавать управление сетями независимым системным операторам (ISO). Одновременно было разрешено создание региональных энергопередающих компаний (Regional Transmission Organization, RTO). Создание ISO и RTO было необходимо для обеспечения недискриминационного доступа к энергосетям. Их основными функциями стали планирование, мониторинг и управление сетями и оптовыми рынками.
В 2018 году США поставили рекорд энергопотребления: более 101,2 квадриллиона БТЕ, побив максимум 2007 года в 101 квадриллион БТЕ
Главным энергорегулятором выступает Федеральная комиссия по регулированию энергетики (Federal Energy Regulatory Commission, FERC). Это независимое федеральное агентство следит за соблюдением отраслевых норм, осуществляет нормативное регулирование торговли электроэнергией и мониторинг, регулирует цены на оптовых рынках электроэнергии и обеспечивает недискриминационный доступ к услугам по передаче электроэнергии. Также FERC контролирует передачу электроэнергии между штатами, рассматривает вопросы о слияниях и поглощениях электроэнергетических компаний, ведет проверки и выдает лицензии по гидропроектам, регулирует стандарты по бухгалтерским и финансовым отчетностям.
Кроме того, на уровне штатов действуют комиссии по коммунальному обслуживанию, которые, как правило, регулируют распределение и розничную торговлю электроэнергией в пределах своей компетенции. Их названия и статус могут быть различными.
Надзор за работой электрической инфраструктуры осуществляет саморегулируемая некоммерческая корпорация North American Electric Reliability Corporation (NERC). Она разрабатывает стандарты надежности для энергосистемы и следит за их соблюдением. Эти стандарты надежности обязательны для всех субъектов сектора.
В целом энергосистема США состоит из более чем 8,6 тысяч генерирующих предприятий, 724 тысяч км высоковольтных линий и почти 260 тысяч км воздушных линий электропередач, соединенных со 145-ю млн потребителей.
Местные системы 48-ми нижних штатов США объединены в три основные региональные структуры – восточную, западную и Техасскую. Крупнейшими из них являются восточная (охватывает территорию от Скалистых гор и часть северного Техаса) и западная (к западу от Скалистых гор). При этом энергетический комплекс США имеет связь с системами Канады и Мексики. Операционное руководство энергосистемами осуществляют так называемые регулирующие органы, большинство (но не все) из которых представляют собой электрокоммунальные предприятия. Регулирующие органы следят за балансом спроса и поставок электроэнергии для надежного функционирования системы, а также за условиями ее работы.
Все региональные сетевые компании (RTO) в США также могут выступать в качестве региональных регуляторов. Единственным исключением является система ERCOT Техаса, которая соединяет в одной организации функции как регулирующего органа, так и RTO и региональной системы.
Продавцы и покупатели
По последним данным, в стране имеется почти 3 тысячи компаний, продающих электроэнергию. Происхождение электроэнергии, которой они торгуют, может быть разным. Некоторые предприятия сами генерируют всю энергию на собственных станциях и затем продают ее, другие покупают напрямую с других генераторов, на оптовых рынках и у независимых энергопроизводителей. Структура продавцов различается и от штата к штату: среди них встречаются некоммерческие муниципальные энергокомпании, кооперативы, частные предприятия, принадлежащие их акционерам (самые крупные, как правило), оптовые сбытовики мощности. На рынке работают и государственные компании.
Американская система торгов электричеством предполагает как оптовый, так и розничный рынок. При этом оба этих рынка могут быть как конкурентными, так и традиционно регулируемыми. Наибольшую долю здесь занимают акционерные компании, обеспечивающие электроэнергией почти три четверти всех потребителей в стране, в основном они работают в наиболее густонаселенных регионах, то есть на западном и восточном побережьях США. Самые крупные компании находятся в Калифорнии – Pacific Gas and Electric (5,48 млн клиентов) и Southern California Edison Company (5 млн потребителей).
Принадлежащие властям коммунальные энергопредприятия включают в себя как федеральные, так и муниципальные или региональные (уровень штата или города). Всего в США почти 1960 таких энергопредприятий, каждое в среднем обслуживает около 12 тысяч потребителей, самыми крупными являются организации Пуэрто-Рико PREPA и Los Angeles Department of Water and Power (более миллиона клиентов у каждой).
Кооперативы имеются практически во всех штатах страны, однако большая их часть сконцентрирована на Среднем Западе и в юго-восточной части США. Всего насчитывается 812 подобных кооперативов, каждый в среднем обслуживает 24,5 тысячи потребителей.
Всего по данным Управления энергетической информации (EIA) Минэнерго США, на принадлежащие инвесторам компании по продаже электроэнергии приходится 51%, на оптовых продавцов – 20%, на предприятия государства, штатов и образований – 14%, на электрокооперативы – 11%. Оставшиеся 2% относятся к другим видам трейдеров.
Кроме того, электроэнергия продается на оптовых рынках и по двусторонним контрактам. Традиционные оптовые рынки электроэнергии существуют в основном на юго-востоке, юго-западе и северо-западе страны, где предприятия несут ответственность как за эксплуатацию системы, так и за обеспечение потребителей электроэнергией. Профильные компании там зачастую вертикально интегрированы и владеют системами как генерации, так и передачи и продажи. Оптовая торговля осуществляется, как правило, на базе двусторонних договоров.
Другие рынки, работающие в северо-восточной части страны, на Среднем Западе, в Техасе и Калифорнии, являются рынками конкуренции. На них действуют независимые системные операторы и региональные сетевые компании, которые управляют распределительной системой и имеют рынки энергии, где покупатели могут предлагать цену, а продавцы – объемы генерации. На таких рынках коммунальные энергокомпании («utilities») обычно отвечают за продажу электроэнергии потребителям и реже владеют источниками генерации и сетями передачи.
Первые независимые операторы начали действовать в США в 1998 году, и в настоящее время ISO/RTO обслуживают две трети потребителей электроэнергии в США и более 50% в Канаде. Это калифорнийская CAISO, ERCOT (Техас), SPP (Арканзас, Айова, Канзас, Луизиана, Миннесота, Миссури, Монтана, Небраска, Нью-Мексико, Северная Дакота, Оклахома, Южная Дакота, Техас и Вайоминг), MISO (частично 15 штатов на Среднем Западе и юге, от Мичигана и Индианы до Монтаны, и от канадской границы до Луизианы), PJM (Делавэр, Иллинойс, Индиана, Кентукки, Мэриленд, Мичиган, Нью-Джерси, Северная Каролина, Огайо, Пенсильвания, Теннесси, Вирджиния и Западная Вирджиния, а также округ Колумбия), NYISO (Нью-Йорк), ISO-NE (Новая Англия: Коннектикут, Мэн, Массачусетс, Нью-Гэмпшир, Род-Айленд и Вермонт).
ISO и RTO используют установленные предельные цены для оценки транзакций на каждом сетевом узле, включающие себестоимость энергии, затраты на передачу и потери энергии. Большая часть сделок проводится в режиме реального времени или с поставкой на следующие сутки. ISO прогнозирует часовой спрос на основе данных, получаемых в результате мониторинга и анализа, в то время как каждый генератор предлагает объемы, который он может поставить. ISO сортирует полученные заявки, а затем выбирает победителей на основе комбинации наиболее низкой цены и спроса.
В регионах, не относящихся к RTO, работают вертикально-интегрированные энергокомпании, регулируемые специальными комиссиями штатов (Public Utility Commissions). Хотя эти коммунальные компании не участвуют в оптовых рынках, они все равно должны соблюдать принцип открытого доступа к передаче. Электроэнергию они продают на основе двусторонних контрактов или соглашений о покупке энергии.
Розничный рынок предполагает продажу электроэнергии конечному потребителю, которым может являться как промышленное предприятие, так и небольшой бизнес или владелец одного или нескольких домов.
В каждом штате, независимо от модели, поставки электроэнергии конечным потребителям осуществляются либо через конкурентный оптовый рынок, либо на базе тарифов владельца генерации, или путем комбинации обоих этих способов. В некоторых штатах потребители могут выбрать своего поставщика энергии. При этом следует понимать, что цена для конечного потребителя может не отражать текущую цену на оптовых рынках, так как может являться средним производным от годовой стоимости или рассчитываться иными способами.
Тарифы и условия для конечного розничного потребителя регулируются комиссиями штатов или муниципальными предприятиями/кооперативами. Ставки, устанавливаемые комиссией, обычно предполагают использование нескольких компонентов, включая плату за энергию, за потребление, потребительские, а иногда и экологические сборы.
Защита от блэкаутов
Действующее законодательство обязывает американские электроэнергетические компании создавать оперативные и так называемые «горячие» резервы. «Горячие» резервы предполагают использование подключенных к сети генераторов, которые могут экстренно подать электричество и удовлетворить спрос, в то время как оперативные реагируют не так быстро.
Обязательства и объемы формирования резервов электроэнергии для ее экстренной подачи или быстрого увеличения мощности устанавливает NERC отдельно для каждого конкретного региона. При этом задача NERC – прописать для региональных компаний, насколько конкретно в процентах резервные мощности должны превысить пиковые нагрузки. Например, летом 2019 года минимальный резерв для техасской системы ERCOT должен был составить 8,5% от ожидаемой пиковой нагрузки. Это минимальный уровень из когда-либо зарегистрированных регулятором. Для ISO Нью-Йорка резерв должен достигать 24,8% от пиковой нагрузки, для Florida Reliability Coordinating Council – 24,9%, для PJM Interconnection – 29%, Southwest Power Pool – 31,8%.
Конечно, в период сильнейших ураганов система резервирования не всегда справляется. Непогода, а также человеческие ошибки, периодически приводят в США к крупнейшим блэкаутам. Ураганы выводят из строя объекты инфраструктуры, и для ее восстановления в чрезвычайных условиях требуется немало времени. Все семь ISO/RTO распределяют затраты, возникающие в связи с необходимостью иметь резервы, по оптовым покупателям энергии. В частности, компаниям – непосредственным поставщикам электроэнергии конечным покупателям (LSE, LoadServing Entities) – назначают требования по наличию у них такого резерва. LSE, в свою очередь, обеспечивают эти объемы за счет соглашений с другими участниками рынка.
Следует отметить и большой потенциал, так называемых, энергохранилищ. Реализация первого такого проекта была начата в Калифорнии еще в 2010 году. Ранее американские СМИ сообщали о предложениях создать хранилище электроэнергии по прототипу стратегических резервов нефти, однако каких-либо подробностей по этим планам пока не поступало.
Стакан наполовину пуст или полон?
Согласно данным EIA и других открытых источников, доля угля, которого раньше называли «королем» американской электроэнергетики, продолжает уверенно снижаться, а доля газа и возобновляемых ресурсов – солнечной, ветряной, геотермальной и генерации из биомассы – наоборот, расти.
Так, весной Институт экономики и финансового анализа в сфере энергетики США (IEEFA) опубликовал данные, согласно которым в апреле 2019 года ежедневный объем генерации возобновляемых источников превысил долю угольной генерации. По информации EIA, «чистая» энергетика в США в апреле обеспечила 23% генерации, тогда как угольная – лишь 20%. Гидроэлектростанции, солнечные батареи и ветряные станции произвели почти 68,5 млн МВт/ч, тогда как уголь обеспечил лишь 60 млн. Получается, что уже весной электроэнергетика США стала чище, чем когда бы то ни было. По итогам 2018 года, на возобновляемую генерацию пришлось 17% в общем энергобалансе и 11% – в объеме потребления.
Конечно, победа далеко не окончательная – апрель традиционно считается благоприятным месяцем для возобновляемой генерации на фоне низкого спроса на энергию и пика производства ветроэнергетики. Однако тренд задан, и маловероятно, что США откажутся от него, несмотря на обещания президента страны Дональда Трампа поддержать угольную промышленность и «сланцевый бум» в нефтегазовой отрасли.
Минэнерго США рассчитывает, что, как минимум, в ближайшие два года возобновляемая энергетика будет наиболее быстрорастущим источником генерации. С другой стороны, доля угля продолжит сокращаться: в 2018 году она составила 27% в общем объеме выработки электроэнергии по сравнению с 45% в 2010 году, а в 2020 году, как ожидается, снизится до 24%. По итогам прошлого года потребление угля в стране снизилось на 4%, до минимального с 1979 года уровня, а добыча угля упала на треть с пика производства в 2008 году.
Уголь традиционно являлся основным видом топлива для электростанций США большую часть прошлого века. Однако, по данным экологической организации Sierra Club, за два года президентства Трампа в США было закрыто 50 угольных электростанций, еще столько же объявили о своих планах по ликвидации. В общей сложности с 2010 года была остановлена работа 289 электростанций, или 40% от общей доли угольной генерации. Около 240 заводов продолжают работать. По сути, как отмечают экологи, единственной новой запущенной угольной электростанцией с момента вступления Трампа в должность стало предприятие на Аляске.
Пик угольной генерации в стране пришелся на 2011 год, когда ее общая мощность достигала примерно 317,4 ГВт. С тех пор мощности неуклонно снижаются, и к концу 2018 года составили 244 ГВт (общая генерирующая мощность США в 2018 году – почти 1,1 ТВт).
Доминирующим же видом генерации остается газовая. Газ обогнал уголь по доле в объеме энергопроизводства в 2016 году. Как ожидают специалисты, эта тенденция будет продолжена в будущем, что обусловлено исторически низкими ценами на голубое топливо на фоне развития технологий по гидроразрыву пласта и горизонтального бурения. В 2018 году газ обеспечивал около 35% генерации в стране. Даже рост цен на газ вряд ли заставит производителей вернуться к сжиганию угля с учетом более высокого спроса на его экспорт и сокращение производственных мощностей. По прогнозу EIA, в 2018–2022-х годах энергосистема США нарастит более 28 ГВт газовых энергомощностей.
Впрочем, конкретные доли различных видов генерации в общем энергобалансе меняются в зависимости от каждого конкретного штата. Согласно масштабному расследованию и анализу, проведенному New York Times, с 2001 года картина источников генерации в большинстве штатов США серьезно изменилась, причем зачастую речь идет о кардинальных переворотах.
Газовые штаты
Если в Алабаме в 2001 году более половины генерации обеспечивал уголь, то уже к 2017 году его место занял газ на фоне закрытия ряда старых угольных станций. Следующее место в балансе штата занимает атомная энергетика, тогда как уголь опустился на третье место, обеспечивая около четверти генерации. При этом Алабама производит больше электроэнергии, чем потребляет. Примерно треть вырабатываемой в штате электроэнергии идет в соседние регионы.
У Аляски основным источником генерации с 2001 года являлся газ, однако за последние годы значительно выросла доля гидроэлектростанций. К 2025 году штат планирует обеспечивать половину производства электроэнергии за счет возобновляемых источников. Кроме того, в силу географических особенностей Аляска имеет свою собственную энергосеть, а многие поселения владеют автономными генераторами.
Для Аризоны уголь был основным источником генерации до 2016 года, однако затем и здесь его сменил газ. Газ, АЭС и уголь – каждый обеспечивает чуть менее 30% энергобаланса, однако доля последнего продолжает снижаться, не выдерживая конкуренции с более дешевым газом. Кроме того, у штата имеется большой потенциал в солнечной энергетике. Согласно планам штата, компании Аризоны должны довести долю «зеленой» генерации до 15% к 2025 году, а к 2035 году поставлена цель увеличить этот процент до 50.
Коннектикут за последние восемнадцать лет в основном обходился газом и ядерной энергетикой. В настоящее время на газ приходится около половины энергобаланса штата, тогда как уголь практически не используется. На альтернативную энергетику здесь приходится немного более 5%, однако штат ввел требование о необходимости перевода 40% источников электроэнергии на возобновляемые к 2030 году.
Делавэр поменял уголь на газ еще в 2010 году, и доля угля в генерации снизилась необыкновенно быстро – с 70% в 2008 году до 5% в 2017 году. Штат обеспечивает себя электроэнергией примерно на три четверти, остальное поставляют соседи. При этом Делавэр намерен к 2025 году довести долю альтернативной энергетики до 25%.
Флорида, в 2001 году на треть обеспечивающая себя электричеством за счет угля, к 2017 году также перешла на газ. Теперь этот вид топлива обеспечивает две трети генерации.
Примерно 40% генерации Джорджии – газовая, а доля угля составляет меньше четверти. АЭС обеспечивают 26% производства, при этом это единственный регион, где строятся новые ядерные мощности. «Газовым» штатом является и Невада с долей этого вида топлива для генерации 69% (солнечная энергетика – 12%). А вот уголь, который в начале двухтысячных закрывал более 50% энергобаланса штата, здесь сейчас почти не используют. Крупнейшая угольная станция штата Mohave Generating была закрыта несколько лет назад. Невада намерена довести долю возобновляемой энергетики до 25% к 2025 году, и до 50% – к 2030 году.
В Оклахоме газовая генерация обеспечивает более 40% выработки по сравнению с 32% в 2001 году, а доля угля снизилась втрое – с 63% до 24%. Также этот штат является одним из лидеров ветроэнергетики, обеспечивающей более 30% всей выработки электроэнергии. Зависит от газа и электрогенерация Техаса (45% по сравнению с 51% в 2001 году), еще треть приходится на уголь, доля ветроэнергетики составляет в регионе 15%, АЭС – 9%. Следует отметить, что Техас производит больше электроэнергии, чем любой другой штат страны, и даже при относительно низкой доле ветрогенерации вырабатывает самые большие объемы этого вида энергии.
Самым газовым штатом, конечно, остается Род-Айленд. Здесь газ закрывает 94% генерации, однако к 2035 году по плану две пятых энергомощностей должны будут происходить из возобновляемых источников.
В Вирджинии на газовые источники приходится 49% генерации по сравнению с 6% восемнадцать лет назад, доля угля уменьшилась с 51% до 12%, атомной сохраняется на уровне 34%.
Луизиана, что логично, типично «газовый» регион с долей этого вида генерации в 60%. Доля угля здесь тоже снижается, а вот о серьезном развитии альтернативной энергетики в регионе пока говорить рано. В Миссисипи газ обеспечивает 77% генерации по сравнению с 30% в 2001 году, уголь в штате практически не используют.
Поставщиками для генерации Нью-Йорка почти в равной мере являются газовые и атомные предприятия, при этом пятая часть производства приходится на гидроэнергетику по сравнению с 15% в 2001 году. Доля угля, традиционно небольшая, свелась почти к нулю. По новым требованиям, к 2030 году половина электроэнергии, продаваемой потребителям штата, должна быть произведена за счет возобновляемых источников энергии – цель достаточно амбициозная с учетом все еще недостаточного развития ветро- и солнечных станций в регионе.
Ядерные штаты
Электроэнергетика Пенсильвании основывается на трех китах: ядерная (доля с 2001 года сохраняется на уровне около 39%), газовая (рост с нуля до 35%) и угольная (падение с 57% до 22%).
Основным источником генерации для Иллинойса традиционно является ядерная (более половины), за ней следует уголь (32%), чья доля, тем не менее, неуклонно сокращается. Растет доля газовой и ветряной генерации, однако пока она не слишком высока. Более 50% обеспечивают атомные электростанции и в балансе Нью-Хэмпшира, тогда как на газ приходится более 20%. Штат также намерен перейти на 25% возобновляемых источников в электроэнергетике до 2025 года. Северная Каролина почти в равных долях обеспечивает себя за счет ядерной энергетики, газа и угля.
Также штатом с большой долей производства на АЭС (58%) остается Южная Каролина, доля угля снизилась до 19% с 41% в 2001 году, газа – выросла с минимума до 18% и продолжает увеличиваться.
Примерно 40% электроэнергии Теннеси тоже производится на атомных станциях, а процентная доля угля сократилась с 61% в 2001 году до 35% в 2017 году, оставшееся производство приходится на газ и гидроэнергетику.
Мэриленд, снизивший потребление угля в электроэнергетике с 58% до 24% за восемь лет, значительно увеличил долю ядерной энергетики – с 28% до 43%. Штат, импортирующий электроэнергию, нацелен на переход четверти генерации на возобновляемую к 2020 году. Массачусетс за минувшие годы увеличил долю использования газа вдвое, до 60%, тогда как долю угля практически свел к нулю. Солнечная энергетика занимает около 10%.
В Мичигане уголь также сдает своих позиции, причем наступает ему на пятки ядерная энергетика (37% против 29%), аналогичная ситуация и в Миннесоте (39% уголь, 24% АЭС). Почти не использует уголь в генерации и Нью-Джерси, где примерно в равной доле популярны газовые и атомные станции, а также развивается солнечная энергетика. К 2021 году штат намерен добиться роста использования возобновляемых источников до 21%, в 2030 году – до 35%, а в 2050 году – до 50%.
Угольные штаты
Колорадо же, наоборот, обеспечивает себя электричеством в основном за счет ископаемых источников: около половины обеспечивает уголь, и четверть – газ. Однако здесь развивается ветряная энергетика, на которую уже приходится около пятой части генерации. К 2020 году штат планирует перевести на экологически чистую энергетику около 30% мощностей.
Генерация Арканзаса все еще базируется на угле, однако и здесь его доля медленно падает, а газа – растет, превысив уже 25% по сравнению с 6% в 2001 году. Арканзас также экспортирует электроэнергию в близлежащие штаты.
Индиана остается одним из штатов, до сих пор крепко «сидящих» на угле – доля его в генерации, хоть и снизилась на 20 п.п., по-прежнему остается высока и достигает 73%. Газ занимает примерно пятую долю рынка. Превосходят Индиану штат Кентукки и Миссури, где на уголь приходится почти 80% всего энергобаланса.
Доля угля в балансе штата Юта составляет 70% (снижение на 20 п.п.), остальное – это газ (16%) и быстро растущая солнечная энергетика (около 10%).
В Небраске уголь обеспечивает 60% генерации, причем доля его за последние годы снизилась совсем незначительно. Примерно пятая часть генерации здесь – ядерная, и около 15% – ветряная.
Северная Дакота генерирует около 60% производства за счет угля (95% в 2001 году), однако почти треть поступает за счет ветростанций. Такой же уровень выработки за счет газа и у Огайо, но на втором месте здесь газ (примерно четверть выработки).
Наиболее «угольным» штатом, тем не менее, остается Западная Вирджиния – 93%. Незначительно отстает Вайоминг, где на угольную генерацию приходится более 80% (остальное – ветроэлектростанции и гидроэнергетика).
В Нью-Мексико на уголь приходится 54% выработки по сравнению с 85% в 2001 году, тогда как доля газа выросла до трети, ветра – до 15%.
В Висконсине угольные станции также занимают немалую долю в 55% (70% в 2001 году), однако и здесь доля газа продолжает расти и уже доходит до более чем 20%.
Айова, в свою очередь, хоть и постепенно уходит от угля, но также сильно зависит от него (44% в 2017 году по сравнению с 85% в 2001 году). Зато здесь крайне сильна ветроэнергетика, обеспечивающая почти 40% генерации (лишь 1% в 2001 году). Штат также экспортирует электроэнергию.
В Монтане наблюдается схожая ситуация – 49% приходится на уголь (снижение с 70% в 2001 году), за ним идут гидроэлектростанции с долей в 39% по сравнению с 27% в 2001 году. На ветростанции приходится около 10%.
Штаты на ВИЭ
Для Калифорнии газ был основным источником производства электричества с 2001 года, однако уже в 2016 году более половины энергии в штате было получено благодаря возобновляемым ресурсам, в том числе солнечным, ветряным, геотермальным и гидростанциям. К 2045 году штат намерен полностью перейти на неуглеводородные источники при производстве электроэнергии.
Еще одним «отличником» в сфере возобновляемой энергетики является Орегон, где гидроэлектростанции обеспечивают 61% генерации, до 10% выросла доля ветрогенерации. Газ отвечает примерно за четверть производства электроэнергии. Примыкает к нему и Южная Дакота (доля гидрогенерации оставляет 48%, ветряной выросла с нуля до 27%, угольной снизилась с 49% до 19%). Гидроэлектростанции в штате Вашингтон отвечают за производство более 70% электроэнергии, остальное приходится на газ, ветро- и атомные станции.
Айдахо долгие годы зависел от гидроэлектроэнергетики, на которую и сейчас приходится около 60% в генерации (77% в 2001 году) Доля газа выросла до почти 20%, активно развиваются здесь и ветроэнергетика (около 15%), а также солнечная генерация.
Развита сеть гидростанций и в Вермонте (обеспечивает 57% производства по сравнению с 16% в 2001 году), в то время как доля ядерной энергетики после закрытия АЭС Vermont Yankee снизилась с 76% до нуля. Значительную долю – 20% – занимает использование биомассы, а также ветряная (14%) и солнечная (9%) энергетика. Интересно, что к 2032 году штат намерен довести долю возобновляемых источников энергии до 75%.
Гавайи, традиционно зависящие от импорта нефти для генерации, планируют к 2045 году полностью перейти на генерацию за счет собственных возобновляемых источников. Пока же такие источники составляют немного более 10%, в основном за счет солнечных панелей, но эта цифра быстро растет.
Канзас относится к «ветряным» штатам с долей ветроэнергии почти в 40% (примерно столько же занимает и уголь). Третьим по величине источником является атомная энергетика.
В штате Мэн сильно развита ветрогенерация (одна пятая часть производства), следующими по масштабам стали гидроэлектроэнергетика и использование биомассы. Штат также импортирует электроэнергию из Канады.
Кризис ядерной энергетики
На ядерную генерацию приходится около 19% в энергобалансе Соединенных Штатов Америки, при этом большинство АЭС, как и гидроэлектростанций, были построены до 1990 года. США являются крупнейшим игроком в ядерной энергетике, производя на АЭС больше электроэнергии, чем любая другая страна в мире (общая мощность составляет 99,6 млн КВт, выработка – 805,7 млрд КВт/ч).
В настоящее время в 29 штатах страны функционируют 59 АЭС с 97 ядерными реакторами. Большинство станций имеют два реактора. Самая большая АЭС – это Palo Verde в Аризоне, на станции три реактора, ее мощность составляет 3937 МВт. Самая маленькая находится в Нью-Йорке, ее мощность – 508 МВт.
Последний ядерный реактор – Watts Bar‑2 мощностью 1150 МВт – был введен в коммерческую эксплуатацию в октябре 2016 года. В стране строятся еще два реактора – 3-й и 4-й этап Vogtle в штате Джорджия. Значительная часть коммерческих ядерных реакторов расположена в восточной части страны, при этом больше всего АЭС находится в штате Иллинойс (11 реакторов).
Спрос на ядерную энергетику снижается на фоне развития газового и возобновляемого секторов – всего с 2013 года в США закрылось восемь атомных станций, что привело к выводу около 6 ГВт мощностей. Особенно сложно выжить в растущих конкурентных условиях небольшим станциям с одним реактором.
В 2018 году закрылась самая старая в стране АЭС – Oyster Creek мощностью 625 МВт в Нью-Джерси, работавшая с 1969 года. В мае 2019 года Entergy Nuclear Generation Company остановила станцию Pilgrim на 679 МВт.
Сообщалось и о планах по закрытию других станций. Так, Entergy Nuclear намерена в 2020–2021 годах остановить два реактора в энергоцентре Indian Point в Нью-Йорке лицензированной мощностью 1072 МВт, работавшие с 1970-х годов. Ранее подразделение SCANA Corporation объявляла о приостановке планов по строительству двух новых реакторов на проекте V. C. Summer в Южной Каролине, объяснив такое решение возросшими расходами, задержками строительства, снижением стоимости электроэнергии и банкротством главного подрядчика Westinghouse. Строительство было начато еще в 2009 году, а его завершение ожидалось в 2019 и 2020 годах.
Перспективы ветра и солнца
Ожидается, что в текущем году энергокомпании США выведут или переведут с угля на газ более 10,6 ГВт мощностей после закрытия более 13 ГВт мощностей в 2018 году (данные EIA и ThomsonReuters). Объем выведенных мощностей в прошлом году стал максимальным за последние три года. 1 МВт может обеспечить электроэнергией около 1000 домов в США.
По данным EIA, с августа 2019 года по июль 2020 года планируется закрыть 14 угольных станций, 19 газовых, 2 атомных. При этом, если посмотреть на карту запланированных к вводу за тот же период станций, запускаться будут в основном возобновляемые генераторы: солнечные и ветряные. При этом новые солнечные заводы сконцентрированы в основном в таких штатах, как Калифорния, Флорида, Джорджия, Северная и Южная Каролина, Техас, более мелкие – в Нью-Йорке и Миннесоте, а ветряные – в Северной и Южной Дакоте, Айове, Иллинойсе, Канзасе и том же Техасе. Предполагается также ввод более 20 газовых станций.
Проблемы угольных мощностей, прежде всего, лежат в экономической плоскости: использовать газ, а также альтернативные источники энергии становится все дешевле, а угольные предприятия не молодеют. Средней угольной станции в стране около 40 лет, а значит, она требует больше инвестиций в ремонт и поддерживающее обслуживание.
По прогнозу EIA, наиболее растущими видами генерации в ближайшие годы станут газовая и ветряная. Так, генерация за счет газа в США в 2019 году вырастет на 6%, а затем на 2% в 2020 году. Ветряная же генерация в нынешнем году продемонстрирует рост на 6%, в следующем – уже на 14%. При этом рост газовой генерации во многом обеспечат Средне-Атлантические штаты, а самое большое увеличение ветряных генераторов ожидается в Техасе. Снижение использования угля в электроэнергетике прогнозируется на уровне 15% в 2019 году и 9% в 2020 году.
С 2008 года объем выработки электроэнергии за счет возобновляемых источников увеличился более чем вдвое, составив 742 млн МВт/ч в 2018 году (382 млн МВт/ч в 2008 году), при этом более 80% роста произошло за счет ветряной и солнечной генерации.
В целом в США было произведено за счет ветряной генерации 275 млн МВт/ч в 2018 году, более половины обеспечили четыре штата: Техас (на него приходится четверть всей генерации этого типа в стране), Оклахома (более 10%, при этом объем генерации с 2014 года по 2018 год вырос вдвое), Айова и Канзас. Еще 20% было произведено в Калифорнии, Иллинойсе, Миннесоте, Северной Дакоте и Колорадо.
Солнечная генерация выросла с 2 млн МВт/ч в 2008 году до 96 млн МВт/ч в 2018 году, составив 2,3% от общего производства электроэнергии в стране.
Развитию возобновляемой генерации, бесспорно, способствует стимулирующая политика на уровне государства и штатов, а также снижение затрат по альтернативной энергетике. К концу 2019 года 29 штатов страны и федеральный округ Колумбия приняли собственные стандарты по требованиям к использованию возобновляемых источников энергии. К середине 2019 года восемь регионов объявили о цели перейти к 2050 году на 100% чистую энергетику: это Мэн, Нью-Йорк, Огайо, Калифорния, Гавайи, Невада, Нью-Мексико, Вашингтон и округ Колумбия. На эти штаты в совокупности приходится 63% розничных продаж электроэнергии в 2018 году.
Снижается и стоимость строительства «чистой» генерации – так, по данным EIA, с 2013 года средние затраты по новым солнечным фотоэлектрическим генераторам уменьшились на 37%, по ветряным – на 13%, газовым – на 4,7%.
