Председатель Сибирского отделения РАН, академик Валентин Пармон в докладе о научных достижениях сибирских ученых в 2022 году отметил сразу два важных результата исследований, полученных в ИСЭМ СО РАН.

В рамках глобального направления перехода к безуглеродной энергетике выполнена оценка пространственной структуры антропогенного воздействия на климат и природную среду энергетики России и ее азиатских регионов. В том числе выполнен анализ значимых факторов, влияющих на развитие территориально-производственной структуры ТЭК, энергопотребление, на формирование транспортной инфраструктуры азиатских регионов страны, на экспорт энергоресурсов в страны СВА, на эффективность энергоснабжения потребителей изолированных и труднодоступных территорий. В результате получены оценки антропогенных выбросов в атмосферу от объектов ТЭК и их пространственная структура, исследованы способы достижения низкоуглеродного развития энергетики азиатских регионов России.

На основе разработанного топливно-энергетического баланса (ТЭБ) азиатских регионов России выполнен расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от объектов генерации энергии. Выявлено, что вследствие преобладания угля в топливном балансе, состояния оборудования и отсутствия систем очистки уходящих газов половину вклада в суммарный выброс от объектов генерации энергии вносят многочисленные котельные. Фактически использование на ТЭС очистных устройств нивелирует выбросы от четырехкратного превышения расхода топлива по сравнению котельными.

В качестве примера низкоуглеродного развития и снижения экологических показателей (выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и золошлаковых отходов) исследовано замещение в котельных и ТЭС Республики Бурятии угля на природный газ, что дает колоссальный эффект сокращения выбросов, даже от 5 районов газификации в случае строительства магистрального газопровода.

Для топливно-энергетического комплекса РФ – объектов генерации и добычи топливно-энергетических ресурсов – оценена пространственная структура выбросов парниковых газов по федеральным округам. Выполнена территориальная оценка поглощающей способности управляемых лесов, что позволило определить нетто выбросы и представить результат в разрезе федеральных округов. Основная эмиссия СО₂ происходит за счет генерации энергии, в добыче угля по этому показателю выделяется СФО, в добыче углеводородов - УрФО. Оценка нетто выбросов парниковых газов показали, что единственный регион с отрицательным балансом СО₂ – Дальневосточный федеральный округ.

Для достижения ограничения выбросов СО₂ от сжигания топлива на ТЭС до 54% от уровня 1990 г. потребуется внедрение инновационных технологий на всех угольных ТЭС. Но даже при повышенных масштабах развития безуглеродной энергетики к 2050 г. в азиатских регионах РФ останется высокая доля мощностей на угле. Без ввода инновационных технологических решений (ТЭС с ПГУ и газификацией угля, а также улавливающих СО₂ установок) проблема безуглеродного развития энергетики не будет решена.

Второй результат также касается важного вопроса для развития нашей страны.  В ИСЭМ СО РАН разработана технико-экономически обоснованная методология имплементации атомно-водородных установок и возобновляемых источников энергии в локальные энергосистемы. Впервые создана оригинальная комплексная модель оптимизации развития и режимов работы энергосистем с включением в неё водородных установок (электролизёров), как потребителей электроэнергии, работающих в переменном режиме для улучшения режимов работы электростанций и электроэнергетических систем (ЭЭС) в целом, и являющимися одновременно производителями водорода.

На основе проведенных оптимизационных исследований на энергосистеме Республики Саха (Якутия) показано, что технически и экономически обоснованная имплементация атомно-водородных установок и возобновляемых источников энергии в локальные энергосистемы возможна при условии использования необходимых механизмов стимулирования (налоги на выбросы CO2, субсидирование капвложений) с выявлением всего комплекса сценариев, условий, масштабов и ограничений. Новые атомно-водородные и возобновляемые источники энергии могут войти в оптимальный электроэнергетический баланс локальных энергосистем при максимальном задействовании механизмов стимулирования и также активизируют рост пропускных способностей электрических связей и интенсифицируют энергообмен между локальными энергосистемами.

Сформированные варианты развития энергосистемы Якутии с учетом имплементации атомно-водородных установок и возобновляемых источников энергии в локальные энергосистемы удовлетворяют требованиям балансовой надёжности, статической и динамической устойчивости.

Полученные комплексные результаты крайне важны для дальнейшего развития энергосистем на базе инновационных безуглеродных источников энергии как для России, так и для всех стран Северо-Восточной Азии.