Ничто на земле не проходит бесследно

Ничто на земле не проходит бесследно

Центральная Азия стремительно осваивает солнечную энергетику, демонстрируя темпы, сравнимые с недавним строительством газовых электростанций, ЛЭП и подстанций. Особенно активно этот процесс идет в Узбекистане и Казахстане, где уже функционируют солнечные электростанции мощностью в сотни мегаватт, а перспективные проекты исчисляются гигаваттами.

Узбекистан планирует к 2030 году увеличить мощности возобновляемой энергетики до 25 ГВт, обеспечивая за счет нее около 40% потребления электроэнергии. Например, солнечная станция в Хорезмской области занимает 177 гектаров и будет производить более 240 млн кВт·ч в год. В Бухарской области возводится комплекс мощностью 250 МВт, дополненный аккумуляторной системой на 63 МВт и 126 МВт·ч.

Аналогичные тенденции наблюдаются в Казахстане, а также постепенно появляются крупные солнечные объекты в Кыргызстане и Таджикистане. Для энергосистемы это означает появление новых источников генерации, для инвесторов – новый рынок, а для государств – возможность сократить дефицит электроэнергии.

Однако у этого солнечного бума есть скрытая сторона. Панели, установленные в период с 2025 по 2030 год, не исчезнут после окончания срока службы. Через 20–30 лет они превратятся в крупногабаритные промышленные отходы. Вместе с ними потребуется демонтировать кабели, металлические конструкции, инверторы, трансформаторы, системы управления, а там, где станция оборудована накопителем, – тысячи аккумуляторных модулей. Таким образом, Центральная Азия сегодня одновременно строит новую энергетическую отрасль и формирует будущий поток отходов, объем которого пока практически незаметен.

Масштаб проблемы становится яснее при рассмотрении физических характеристик солнечной электростанции. Современный фотоэлектрический модуль весит около 20–30 кг, а его мощность обычно составляет несколько сотен ватт. Для станции мощностью 1 ГВт требуется примерно 1,5–2 млн панелей, в зависимости от их характеристик. Это десятки тысяч тонн стекла, алюминия, кремния, полимеров, меди и других материалов. Панели рассчитаны на 25–30 лет эксплуатации, хотя это не означает, что они перестают производить электричество сразу после окончания гарантийного срока. Их производительность постепенно снижается, а часть модулей может выйти из строя раньше из-за температурных перепадов, ветра, града, дефектов, механических нагрузок и деградации материалов. Кроме того, станции могут быть модернизированы досрочно. Если через 15–20 лет новые панели окажутся значительно эффективнее старых, владельцу электростанции может быть экономически выгоднее заменить оборудование, не дожидаясь его полного износа.

Поэтому первая серьезная волна солнечных отходов в Центральной Азии может появиться раньше, чем формально истечет 25–30-летний срок эксплуатации сегодняшних объектов. Глобальный рынок уже движется к этой точке. К концу 2025 года установленная мощность солнечной энергетики в мире достигла примерно 2,4 ТВт. Ранние оценки IRENA предполагали накопление около 78 млн тонн отслуживших фотоэлектрических модулей к 2050 году, а более новые оценки показывают, что при нынешних темпах развертывания объем может превысить 200 млн тонн. Таким образом, солнечная энергетика постепенно становится не только энергетической, но и сырьевой отраслью: старые станции превращаются в месторождения материалов, расположенные не под землей, а на поверхности.

В этом заключается принципиальное отличие солнечной панели от обычного мусора. Большая часть ее массы – потенциально полезное сырье. Основной компонент – стекло, на которое может приходиться около двух третей веса кремниевого модуля. Кроме него имеются алюминиевая рама, медь, кремний, небольшие количества серебра и различные полимерные материалы. Самая простая переработка позволяет снять алюминиевую раму, отделить кабели и измельчить оставшуюся конструкцию. Но экономическая ценность такой операции ограничена: стеклянный бой стоит дешево, а наиболее интересные материалы находятся внутри сложной многослойной структуры. Панель специально производится таким образом, чтобы десятилетиями выдерживать жару, мороз, влажность, ультрафиолет и механические нагрузки. То, что делает ее долговечной в пустыне Казахстана или Узбекистана, одновременно делает ее неудобной для переработчика. Необходимо разделить слои, извлечь кремний, серебро и медь, удалить полимеры и получить материалы достаточной чистоты, чтобы их можно было снова использовать в промышленности. Современные технологии постепенно решают эту задачу. Механическая переработка уже является основным коммерческим методом для кремниевых модулей, а комбинации механических, термических и химических процессов позволяют значительно эффективнее возвращать кремний и драгоценные металлы. Экономика процесса будет улучшаться по мере роста объемов отходов. Завод, получающий несколько сотен тонн панелей в год, может быть нерентабельным. Предприятие, через которое проходят десятки тысяч тонн, получает совершенно другую себестоимость.

Для Центральной Азии именно масштаб становится центральной проблемой. Регион огромен территориально, а солнечные станции распределены на больших расстояниях. Казахстан занимает 2,7 млн кв. км, Узбекистан – почти 449 тыс. кв. км. Солнечные объекты логично строятся там, где есть свободная земля, высокая инсоляция и возможность подключения к сети, а не рядом с будущим заводом по переработке. Через два десятилетия может возникнуть парадокс: материал старой панели имеет стоимость, но транспортировка этой панели за 500–1000 км до перерабатывающего предприятия съедает значительную часть экономического эффекта. Панели тяжелые прежде всего из-за стекла, а перевозить дешевое стекло на огромные расстояния невыгодно. Следовательно, Центральной Азии потребуется не один гигантский завод, куда будут свозить отходы из всего региона, а многоуровневая система. На площадке электростанции можно будет проводить первичную сортировку и демонтаж, в региональных центрах – снимать алюминий, кабели и другие легко отделяемые элементы, а более сложные материалы отправлять на несколько специализированных предприятий глубокой переработки. Такая схема напоминает не обычную систему обращения с бытовыми отходами, а металлургическую логистику, где сырье проходит несколько стадий подготовки перед окончательной переработкой.

Еще сложнее ситуация с накопителями энергии. Солнечная станция сама по себе производит электричество только при наличии солнца, поэтому по мере роста доли ВИЭ страны региона начинают устанавливать крупные батарейные системы. Бухарский проект в Узбекистане мощностью 250 МВт уже включает накопитель на 63 МВт/126 МВт·ч. Для Центральной Азии это новая технологическая категория. Срок службы аккумуляторной системы обычно короче срока эксплуатации самой солнечной станции, а значит, за жизненный цикл одного энергетического объекта часть батарей может потребовать замены несколько раз. В отличие от стеклянной панели аккумулятор представляет собой более концентрированный набор химических материалов и требует гораздо более строгого обращения. Литий-железо-фосфатные и никельсодержащие аккумуляторы имеют разную экономику переработки, разные риски и различную остаточную стоимость. Поврежденные батареи нельзя просто складировать рядом с демонтированными панелями. Необходимы диагностика, безопасная разрядка, специальные условия транспортировки, защита от короткого замыкания и пожара. При этом отработанный энергетический аккумулятор необязательно сразу становится отходом. Если его емкость уже недостаточна для работы на электростанции, он потенциально может несколько лет использоваться в менее требовательных стационарных системах. Поэтому будущая индустрия будет состоять не только из переработки, но и из диагностики, ремонта, повторного использования и лишь затем окончательного извлечения сырья.

Главный вопрос заключается даже не в технологии, а в том, кто заплатит. Пока оборудование новое, переработка кажется проблемой 2045–2055 годов. Но именно сейчас определяется, кто через 20–30 лет будет обязан демонтировать миллионы модулей. Если ответственность не прописать заранее, может возникнуть классическая ситуация инфраструктурного проекта: электростанция отработала, первоначальный инвестор продал актив, оборудование несколько раз сменило владельца, а расходы на утилизацию в конечном итоге достались государству. Для станции мощностью в сотни мегаватт демонтаж – это уже не уборка территории, а отдельный промышленный проект.

Европейская модель исходит из расширенной ответственности производителя: стоимость будущего обращения с оборудованием должна учитываться еще тогда, когда оно выводится на рынок. Для Центральной Азии эта идея особенно важна, поскольку значительная часть солнечных панелей, инверторов и аккумуляторов импортируется. Если регион ограничится импортом оборудования, но не создаст правила его обратного движения, через несколько десятилетий страны получат тысячи гектаров площадок с техникой, которую экономически невыгодно куда-либо вывозить. Возможным механизмом может стать обязательный фонд вывода солнечной станции из эксплуатации. Например, небольшая доля выручки объекта ежегодно резервируется на специальном счете. За 25 лет там накапливается сумма, достаточная для демонтажа, перевозки и переработки оборудования независимо от финансового состояния последнего владельца.

Проблема одновременно открывает промышленную возможность. Центральная Азия практически полностью зависит от импорта фотоэлектрического оборудования, но переработка старых станций потенциально позволяет создать собственный технологический сегмент. IRENA еще несколько лет назад оценивала стоимость материалов, которые могут быть возвращены из глобального массива старых солнечных панелей к 2050 году, более чем в $15 млрд; тогда речь шла примерно о 78 млн тонн сырья.

Сегодня, когда мировая солнечная мощность растет значительно быстрее прежних прогнозов, сама логика становится еще очевиднее. Стекло можно возвращать в производство строительных материалов и при достаточном качестве – в более сложные изделия. Алюминий имеет устойчивый рынок вторичного сырья. Медь востребована энергетикой независимо от происхождения. Серебро дорого и поэтому представляет особый интерес для глубокой переработки. Кремний значительно сложнее вернуть в фотоэлектрическое производство, однако технологии очистки развиваются. Даже металлические опорные конструкции солнечных электростанций после десятилетий эксплуатации сохраняют сырьевую стоимость. В результате старая станция может рассматриваться как искусственное месторождение, химический состав которого известен заранее, местоположение нанесено на карту, а дата начала разработки приблизительно известна за десятилетия.

Именно поэтому Центральной Азии не нужно сегодня строить десятки заводов по переработке солнечных панелей: сырья для них пока недостаточно. Но уже сегодня необходимо создавать реестр оборудования. Для каждой крупной электростанции можно знать производителя панелей, технологию, количество модулей, массу, химический состав, год установки, предполагаемый срок замены, тип инверторов и параметры аккумуляторов. Через 15–20 лет такой реестр превратится в карту будущего вторичного сырья. Государство и бизнес смогут заранее видеть, что, например, в определенном регионе в 2048–2052 годах ожидается вывод из эксплуатации десятков тысяч тонн оборудования, и под этот поток уже можно строить перерабатывающую инфраструктуру. Без учета возникнет противоположная ситуация: отходы появятся внезапно для регулирующих органов, хотя физически они простояли перед ними четверть века. Для Казахстана и Узбекистана, где формируются крупнейшие объемы новой солнечной генерации, такая система особенно актуальна. Кыргызстан и Таджикистан могут войти в нее позднее либо создать региональную кооперацию, поскольку строительство отдельного предприятия глубокой переработки при небольшом национальном объеме отходов может быть экономически бессмысленным.

Через 20–30 лет спор о солнечной энергетике будет выглядеть иначе, чем сегодня. Сейчас главным показателем считается количество введенных мегаватт. В 2040-х годах не менее важным станет количество мегаватт, которые страна способна правильно вывести из эксплуатации. Первый энергетический переход Центральной Азии заключается в замене части газа и угля солнцем и ветром. Второй, менее заметный переход должен превратить линейную модель «импортировать – установить – использовать – выбросить» в замкнутый промышленный цикл. Миллионы панелей, которые сегодня выглядят символом новой энергетики, неизбежно состарятся. Вопрос только в том, станут ли они через четверть века огромной массой дешевого стекла и сложных электронных отходов или сырьевой базой новой отрасли. У Центральной Азии есть редкое преимущество: будущий мусор уже установлен на конкретных площадках, его количество можно посчитать, а приблизительное время появления известно заранее. Большинство экологических проблем обнаруживают после того, как они возникли. В случае солнечной энергетики регион видит проблему за 20–30 лет до ее максимального масштаба. Не воспользоваться таким запасом времени было бы значительно дороже, чем переработать сами панели.