Экспертное заключение подготовлено по итогам сессии экономического и гуманитарного форума Россия — Африка в 2023 году «ЕАЭС — Африка: горизонты сотрудничества.»
1. Актуальные проблемы Африканского континента.
Африка является с континентом с высокими темпами роста населения. За последние 60 лет численность населения континента увеличилась в 5,17 раз (рис.1) и на 2023 год ожидаемая численность населения составит более 1452517 тысяч человек.
Динамика численности населения Африки 1960-2023 гг., тыс. человек
Источник составлено автором на основе данных ООН: https://population.un.org/wpp/Publications/ [1]
Средние темпы прироста населения за последние 15 лет составляют около 3% в год, при этом большая часть населения — это дети и молодежь (рис.2.).
Рис. 2. Половозрастная пирамида Африканского континента 2023 г. по данным ООН Источник: https://population.un.org/dataportal/home [2]
Такие демографические характеристики, с одной стороны дают Африканским странам огромный потенциал развития и повышения качества человеческого капитала, с другой стороны требуют решения проблемы ускоренного повышения качества жизни для удержания человеческого капитала и снижения рисков миграции в более благополучные регионы.
Спрос на энергетические услуги в Африке будет быстро расти, и обеспечение их доступности остается актуальным приоритетом. В Африке население имеет самый низкий в мире уровень потребления электроэнергии энергии на душу населения. С ростом населения и доходов спрос на современную энергию в странах ЮАС (Южной Африке и Сахаре к 2030 году, как ожидается, должен увеличиться на треть [3] по сравнению с 2020 г.
До определенной степени повышение энергоэффективности может способствовать сдерживанию роста спроса, но при существующем дефиците потребления эта мера не дает ожидаемого эффекта, особенно с учетом ориентации потенциальных инвесторов исключительно на возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Более того, в Энергетическом обзоре Международного энергетического агентства 2022 года прямо указано, что решение проблем энергообеспеченности Африки должно рассматриваться в русле зеленой энергетики. При этом актуальный вклад африканской энергетики по оценкам того же Агентства в глобальную эмиссию СО2 не превышает 3%.
В связи с развитием промышленности, торговли и сельского хозяйства в Африке, возрастает потребность в эффективном использовании энергии. Прогнозируется, что к 2030 году спрос на энергию в промышленности, грузовых перевозках и сельском хозяйстве в ряде африканских стран вырастет на 40%. Расширение производства удобрений, стали, цемента, бытовой техники, автотранспорта и экологически чистой энергетики поможет снизить зависимость Африки от импорта, который сейчас составляет более 20% ВВП. Некоторые отрасли промышленности уже начали использовать передовые и эффективные технологии. В сельском хозяйстве, которое составляет 20% ВВП Африки, процессы электрификации насосов для орошения и расширение холодовых цепей (системы хранения и транспортировки продуктов при определенной температуре) улучшают производительность, а также позволяют вывозить сельскохозяйственную продукцию на городские рынки. Африка располагает обширными ресурсами полезных ископаемых, которые играют важную роль в производстве экологически чистой энергии. Более 40% мировых запасов таких полезных ископаемых, как кобальт, марганец и платина, находятся в Африке, в частности в Южной Африке, Демократической Республике Конго и Мозамбике. Однако значительная часть потенциальных месторождений до сих пор не исследована. Прогнозируется, что доходы Африки от разработки полезных ископаемых удвоятся к 2030 году, однако последние годы наблюдается сокращение инвестиций в исследования полезных ископаемых на континенте. Для изменения этой тенденции необходимо улучшить геологические исследования, обеспечить эффективное управление, развить транспортную инфраструктуру, а также осмотрительно отнестись к минимизации экологических и социальных последствий добычи полезных ископаемых. Для достижения целей Африки в области энергетики и климата требуется более чем удвоение инвестиций в энергетику в этом десятилетии. Необходимо инвестировать более 190 миллиардов долларов США ежегодно с 2026 по 2030 год, причем две трети из них должны быть направлены на экологически чистую энергию. Ожидается, что доля инвестиций в энергетику в ВВП Африки вырастет до 6,1% в период с 2026 по 2030 годы, что незначительно превышает средний показатель для стран с развивающимся рынком. Однако инвестиции Африки в энергетику по-прежнему составляют около 5% от общемирового объема в сценарии МЭА с нулевым выбросом парниковых газов к 2050 году. Очевидно, что данный объем инвестиций не отвечает интересам африканского континента, особенно с учетом того, что часть проектов [3].
2. Взаимосвязь задач энергоснабжения и обеспечение пресной водой
Государственное воздействие на энергообеспечение связано с реализацией трех основных приоритетов в рамках государственной энергетической политики. Первым приоритетом является обеспечение энергобезопасности. Для достижения этой цели правительства стремятся обеспечить надежность импорта энергоносителей, снизить импортную зависимость, стимулировать энергоэффективность, разнообразить источники энергии, бороться с энергетической бедностью и отказываться от опасных источников энергии. Вторым приоритетом является доступность энергии. Для этого необходимо создавать необходимую инфраструктуру и обеспечивать доступные для потребителей цены на энергию. Третий приоритет связан с экологией и устойчивым развитием. В рамках этого направления правительства стимулируют энергоэффективное потребление, сокращение вредных выбросов, переход к низкоуглеводной экономике и поддержку возобновляемых источников энергии. Целью государственного воздействия является создание устойчивых и эффективных систем энергообеспечения, которые обеспечат безопасность и доступность энергии, а также уменьшат негативное влияние на окружающую среду. Для Африканского континента эта система приоритетов дополняется учётом потребностей в электроэнергии для обеспечения населения чистой водой и покрытия потребностей в пресной воде со стороны сельского хозяйства и промышленности.
Обеспечение питьевой водой в африканских странах зависит от доступности и стоимости электроэнергии в нескольких аспектах:
1. Доступ к водным источникам: Доступные источники питьевой воды, такие как реки, озера и подземные воды, могут потребовать использования насосов для добычи воды. Наличие электроэнергии позволяет прокачивать воду на поверхность и осуществлять ее распределение в необходимые районы.
2. Очистка и санитария: зачастую для обеспечения безопасной питьевой воды требуется ее очистка и обработка. Многие методы очистки воды, такие как фильтрация и хлорирование, требуют использования электричества. Его доступность позволяет обрабатывать воду и удалять вредные микроорганизмы и загрязнения.
3. Хранение и распределение: Доступность электричества также важна для обслуживания инфраструктуры, связанной с хранением и распределением питьевой воды. Например, для работы систем холодного хранения, автоматических насосов и сетей трубопроводов может потребоваться электроэнергия.
Стоимость электроэнергии может также оказать влияние на способность африканских стран обеспечить доступ к питьевой воде:
1. Бюджетные ограничения: при высокой стоимости электроэнергии страны могут столкнуться с ограничениями в финансировании необходимой инфраструктуры для очистки, хранения и распределения воды. Это может привести к недостаточному обеспечению питьевой водой.
2. Цены для конечных потребителей: В странах с высокими тарифами на электроэнергию население может столкнуться с недоступной для большинства стоимостью чистой воды. Это может привести к тому, что многие люди не смогут себе позволить питьевую воду, особенно в бедных и отдаленных районах. Следовательно, доступность и стоимость электроэнергии играют важную роль в обеспечении питьевой водой в африканских странах. Для обеспечения устойчивого доступа к питьевой воде важно улучшать доступность и снижать стоимость электроэнергии, и наращивать такие источники энергии, которые являются надежными и обеспечивают минимальную себестоимость, включая затраты на обслуживание и ремонт.
Наиболее обнадёживающие перспективы в этом отношении у технологий опреснения воды. Опреснение морской воды может предоставить доступ к чистой питьевой воде даже в регионах, где пресные воды почти отсутствуют. Технологии опреснения морской воды, такие как осмотическая десалинация и испарение-конденсация, могут быть применены в крупных масштабах для обеспечения питьевой воды для городских населенных пунктов и в маломасштабном варианте для обеспечения питьевой воды в сельских районах. Кроме того, есть и другие технологии опреснения, которые могут быть использованы для улучшения доступности питьевой воды в Африке. Например, обратный осмос, который использует мембрану для фильтрации солей и загрязнений из воды, может быть использован для получения питьевой воды из рек, озер и скважин. Также существуют методы очистки воды, такие как ультрафильтрация и ультрафильтрация в сочетании с радиоактивной поглощающей смолой, которые могут быть эффективными при очистке поверхностных вод и вод из грунтовых источников. Однако, необходимо учитывать некоторые факторы, которые могут ограничивать использование технологий опреснения воды в Африке. Это включает высокую стоимость установки и обслуживания таких систем, необходимость доступа к энергии для привода систем и утилизации концентратов, широкое внедрение и обучение персонала для обслуживания инфраструктуры, и социо-экономические факторы, такие как доступность и возможности оплаты за питьевую воду. В целом, использование технологий опреснения воды в Африке имеет большой потенциал для обеспечения доступа к чистой питьевой воде и сокращения проблем с отсутствием пресной воды. Также существенный вклад в решение проблемы доступности воды может внести использование подземных источников. Подземные источники включают артезианские скважины, колодцы и подземные реки, которые могут обеспечивать стабильный доступ к пресной воде в тех регионах, где поверхностные источники воды ограничены или загрязнены.
Однако, для использования подземных источников необходимо учесть несколько ключевых факторов:
1. Исследование и изучение: регионы, которые испытывают дефицит пресной воды, должны проводить исследования для определения наличия, доступности и качества подземных источников. Геофизические и гидрологические методы могут использоваться для определения расположения и пропускной способности водоносных слоев.
2. Управление и сохранение: для эффективного использования подземной воды необходимо разработать стратегии управления, которые учитывают не только текущие потребности, но и сохранение этих ресурсов на будущее. Продолжительное извлечение подземных водных запасов без должного контроля может привести к пересыханию водоносных слоев или солению воды.
3. Потенциальные проблемы: существует риск загрязнения подземной воды от промышленных и сельскохозяйственных деятельностей, а также от бытовых сточных вод и нечувствительного слива отходов. Следовательно, необходимы соответствующие политики и меры для защиты подземных источников от загрязнения. В конечном итоге, использование подземных источников в сочетании с другими методами, такими как десалинация морской воды, рециркуляция и повышение эффективности использования воды, может помочь решить проблему обеспечения Африки чистой пресной водой. Однако это требует системного и устойчивого подхода, надежного снабжения электроэнергией, а также значительных инвестиций и управления ресурсами воды.
3. Использование атомных технологий для решения ключевых задач развитии Африки
Атомная энергетика позволяет дать ответ на все поставленные ключевые вопросы энергетического развития африканского континента:
· Как получить дополнительные объемы электроэнергии, позволяющие поднять уровень энергопотребления и соответственно общих технологических уровень экономики африканских стран
· Как обеспечить минимальный углеродный след при получении дополнительных объемов электроэнергии
· Как минимизировать антропогенную нагрузку на экосистемы африканского континента, при том, что ВИЭ только не первый взгляд являются экологически безопасными = проблема утилизации отработавших свой срок генерирующих устройств для использования солнечной и ветровой энергии до сир пор не решена
· Как открыть доступ к чистой питьевой воде для 600 млн человек, при условии, что все существующие технологии снабжения питьевой водой засушливых территорий являются высокоэнергоемкими.
В 2019 г. компания ООО «Русатом Инфраструктурные решения» [4] представил комплексные решения компании в сфере опреснения, водоподготовки и водоочистки, предназначенные как для муниципальных, так и для индустриальных нужд. «Русатом Инфраструктурные решения» предлагает комплексное решение, обеспечивающее доступ к питьевой воде для стран Африки на основе как тепловых электростанций, так и атомных электростанций. Это решение отвечает потребностям засушливых регионов континента. Госкорпорация «Росатом» на протяжении 45 лет занимается разработкой и внедрением передовых технологий в области ядерной энергетики и является ведущим поставщиком оборудования и услуг в этой области. В частности, была представлена технология нулевого выброса, основанная на многоступенчатом испарении промышленных сточных вод. ООО «Русатом Инфраструктурные решения» специализируется на разработке, модернизации и обслуживании систем водоснабжения, водоочистки и водоподготовки для различных отраслей промышленности, таких как энергетика, нефтегазохимия и пищевая. Регионы с недостатком пресной воды могут заинтересоваться возможностью строительства установок по опреснению морской воды для промышленных и коммунальных нужд, а также интеграции с источниками энергии, такими как АЭС или традиционные тепловые станции. В данном контексте проявляются преимущества гибридной технологии, которая комбинирует методы испарения и мембранные способы опреснения. именно такое сочетание технологий и интеграция с источниками энергии позволяют «Русатому» предоставлять экономичные и надежные решения высокой производительности и безопасности для клиентов.
Мультипликативные эффекты трансфера атомных технологий могут проявляться в нескольких аспектах (таблица 1):
Таблица 1 — Мультипликативные эффекты трансфера атомных технологий
Однако, необходимо учитывать, что эффекты трансфера атомных технологий также могут иметь определенные риски и вызывать социальные и политические проблемы, такие как безопасность и непролиферация ядерного оружия, утилизацию радиоактивных отходов и вопросы организации и регулирования ядерной энергетики.
Развитие атомной энергетики обладает мощным эффектом мультипликации, поскольку стимулирует развитие следующих отраслей:
1. Оборудование и технологии для ядерной энергетики: разработка, производство и поддержка ядерных реакторов, систем управления и контроля, топливных элементов и другого оборудования, необходимого для работы атомных электростанций.
2. Урановая промышленность: добыча и обогащение урана, его переработка для использования в ядерных реакторах. Это может включать компании, занимающиеся поиском, разработкой, добычей и переработкой урана.
3. Разработка ядерных технологий и исследования: различные исследовательские институты и организации, занимающиеся разработкой новых ядерных реакторов, улучшением существующих технологий и исследованиями в области безопасности и эффективности ядерной энергетики.
4. Строительство и инжиниринг: компании, специализирующиеся на проектировании, строительстве и обслуживании атомных электростанций и связанной инфраструктуры.
5. Утилизация и обезвреживание радиоактивных отходов: компании и организации, занимающиеся разработкой и внедрением технологий для обработки, утилизации и обезвреживания радиоактивных отходов, чтобы минимизировать их негативное влияние на окружающую среду и здоровье людей.
6. Образование и наука: развитие ядерной энергетики стимулирует образовательные и научные учреждения, включая университеты и исследовательские институты, занимающиеся обучением и подготовкой кадров в области ядерной энергетики, а также проведением научных исследований в этой области.
В целом, развитие атомной энергетики может стимулировать развитие широкого спектра отраслей, связанных с ядерной технологией и ядерными материалами.
4. Малые модульные реакторы — возможности и ограничения для развития малой атомной энергетики
Для реализации целей Парижского соглашения по сокращению выбросов парниковых газов необходим значительный вклад от ядерной энергетики, которая должна стать неотъемлемой частью общего энергетического баланса. В соответствии с Сценарием устойчивого развития Международного энергетического агентства, для достижения поставленных целей требуются новые ядерные мощности и программы продления срока службы существующих атомных электростанций. Межправительственная группа экспертов по изменению климата также подтверждает необходимость усиления роли ядерной энергетики в декарбонизации. Однако доля ядерной промышленности в мировом производстве электроэнергии далека от требуемого уровня. Для достижения результатов, соответствующих Сценарию устойчивого развития, годовой прирост мощности должен быть как минимум удвоен в период с 2020 по 2040 год. Кроме того, продление жизненного цикла атомных электростанций требуется для снижения рисков и затрат на декарбонизацию. Множество причин объясняют отставание от задач, поставленных в Сценарии устойчивого развития, в создании новых ядерных мощностей. Самые значимые факторы связаны с высокими издержками новых ядерных проектов, особенно в странах, где атомные электростанции не строились в последние десятилетия. Проекты с новыми реакторами третьего поколения сопровождались задержками и ростом затрат, особенно в странах-членах ОЭСР, что подрывает доверие общественности и инвесторов. Это также усложняет финансирование будущих проектов. В то же время, малые модульные реакторы (ММР) привлекают внимание как технология, которая может решить некоторые проблемы, возникшие при реализации предыдущих ядерных проектов. Технология ММР также открывает перспективы расширенного использования ядерной энергии в секторах, где трудно сократить выбросы и использовать низкоуглеродные технологии. Цель данного отчета — представить концепции ММР и их разработку на сегодняшний день, обозначить преимущества и экономические характеристики ММР, определить основные проблемы и потенциальные стратегии для их решения, а также предложить одно из возможных направлений для развития и внедрения ММР. Существуют различные способы классификации концепций малого модульного реактора (ММР) согласно Концепции Атомной энергии (АЯЭ) 2011 года. Разрабатываемые ММР варьируются в использовании различных теплоносителей и видов топлива, а также имеют разные уровни готовности технологии (УГТ) и готовности к лицензированию (УГЛ) в соответствии с АЯЭ 2018 года. Основываясь на этих факторах, большинство концепций ММР можно разделить на пять основных категорий:
1. Одномодульные легководные ММР, в которых используется проверенная технология легководных реакторов (ЛВР) и соответствующие виды топлива для создания автономных установок. Эти установки могут быть развернуты в рамках концепции распределенной генерации или заменить небольшие энергоблоки, работающие на ископаемом топливе.
2. Многомодульные легководные ММР, также основанные на технологии ЛВР, и в зависимости от генерирующей мощности могут использоваться как источники электроэнергии в рамках концепции распределенной генерации или заменять энергоблоки среднего размера, обеспечивающие базовую нагрузку.
3. Мобильные/передвижные ММР, которые в настоящее время основаны на технологии ЛВР и предусматривают возможность удобного перемещения установки с одной площадки на другую. В эту категорию входят реакторы плавучих энергоблоков. Все эти различные категории ММР представляют собой разные подходы к развитию и применению малых модульных реакторов в различных сферах энергетики, от распределенной генерации до замены традиционных энергоблоков.
4. MMР Поколения IV — это реакторы, которые отличаются от технологий, применяемых в ЛВР (легководяных реакторах), и основаны на продвинутых технологиях, изученных на Международном форуме «Поколение IV»
5. Микромодульные реакторы. Эти реакторы имеют микромодульную конструкцию, с мощностью до 10 МВтэ, что позволяет использовать их в полуавтоматическом режиме и обеспечивает удобную транспортировку по сравнению с более крупными ММР. Большинство этих установок разработаны на основе концепций, отличающихся от применяемых в ЛВР, и включают широкий спектр технологических решений, включая те, которые используются в реакторах Поколения IV. Основное предназначение микромодульных реакторов — работа в автономном режиме на отдаленных территориях, где они могут быть конкурентоспособными по сравнению с другими источниками электроэнергии [5].
В соответствии с классификацией МАГАТЭ, мощность малых реакторов ограничена до 300 МВт. В текущем состоянии, в эту категорию входит несколько долго действующих реакторных блоков. Например, блок ЭГП 6 на Билибинской атомной электростанции, блок CNP 300 на китайской электростанции «Циньшань», и 18 из 22 работающих энергоблоков в Индии. Российские ученые проделали значительную работу в разработке малых модульных атомных энергетических установок (АСММ). Один из наиболее интересных проектов основан на использовании реактора РИТМ 200, который обладает мощностью 50 МВт. Эксплуатационный срок такой АСММ составляет 60 лет, а период топливной кампании составляет шесть лет. Разработчик, ОКБМ имени Африкантова, планирует и начать строительство первой станции к 2027 году.
Другие перспективные разработки в области малых модульных реакторов (SMR) включают блочно-модульную Атомную Станцию Малой Мощности (АСММ) с реакторной установкой «Шельф» и АБВ 6Э мощностью 6-10 МВт. Планируется размещение таких станций на изолированных и труднодоступных территориях, включая Якутию, Крайний Север, Центральную Африку, Канаду и островные государства. Разработкой АБВ 6Э занимается ОКБМ, а «Шельфом» занимается НИКИЭТ. На данный момент, уже более 80 разработок малых модульных реакторов (SMR) имеют перспективы в энергетике. Большинство из них находятся на стадии концептуального или детального дизайна. Специалисты отмечают, что рынок атомных станций малой мощности практически отсутствует, однако он имеет большие перспективы для обеспечения электроэнергией удаленных и изолированных территорий [6]. Успех таких проектов зависит от их независимости от подвоза топлива, отсутствия длительного цикла строительства, соответствия жестким требованиям безопасности и конкурентоспособной стоимости производимой электроэнергии. В условиях многополярного мира существует потребность в электроэнергии на удаленных территориях, где нет доступа к воде, дорогам и квалифицированному персоналу, но есть природные ресурсы и стремление стать независимой энергетически и политически. На таких территориях малые АЭС должны быть безопасными и исключать человеческий фактор в авариях. Они должны быть легкими и компактными для транспортировки, хранения и доставки, а также иметь намного более низкую стоимость производимой электроэнергии по сравнению с генерацией на органическом топливе. Важно также обеспечить нераспространение ядерного оружия и избежать накопления отходов ядерного топлива.
Заключение
Рассматривая проблему использовании атомных технологий для развития Африки, следует учитывать разный уровень мультипликативных эффектов при использовании различных типов энергетических установок. ММР и МикроММР позволяют решить энергетические проблемы в труднодоступных местах при дефиците квалифицированных кадров, необходимых для их обслуживания. Это, по сути, автономные установки, которые не требуют вмешательства человека на этапе штатной работы. Соответственно, они позволяют решить проблему энергообеспечения населения снабжения необходимыми энергоресурсами коммунального хозяйства, сельского хозяйства и промышленности, но не предусматривают трансфера атомных технологий, что не дает научно-технических и квалификационных эффектов в стране — реципиенте. Всю совокупность мультипликативных эффектов. Включая научно-технический, технологический, образовательный и социокультурный, дает только строительство полномасштабных АЭС с созданием системы подготовки местных кадров и местных исследовательских структур в сфере атомной энергетики.
Список источников.
1. https://population.un.org/wpp/Publications/
2. https://population.un.org/dataportal/home
3. Africa Energy Outlook 2022 // https://www.iea.org/reports/africa-energy-outlook-2022/key-findings
4. Росатом представил комплексные решения по водоснабжению для стран Ближнего Востока // https://armtorg.ru/news/25824/
5. Малые модульные реакторы: проблемы и перспективы ОЭСР 2021 АЯЭ № 7560 https://www.rosatom.ru/upload/docs/Small_Modular_Reactors.pdf
6. Мал реактор, да дорог // (Энергетика и промышленность России — № 03-04 (455-456) февраль 2023
Экспертные аналитические заключения по итогам сессий деловой программы Форума и любые рекомендации, предоставленные экспертами и опубликованные на сайте Фонда Росконгресс являются выражением мнения данных специалистов, основанном, среди прочего, на толковании ими действующего законодательства, по поводу которого дается заключение. Указанная точка зрения может не совпадать с точкой зрения руководства и/или специалистов Фонда Росконгресс, представителей налоговых, судебных, иных контролирующих органов, а равно и с мнением третьих лиц, включая иных специалистов. Фонд Росконгресс не несет ответственности за недостоверность публикуемых данных и любые возможные убытки, понесенные лицами в результате применения публикуемых заключений и следования таким рекомендациям.
