Долгосрочные перспективы возобновляемой энергетики. Перспективы развития виэ в россии

В последние годы все чаще публикуются статьи и материалы о бурном развитии возобновляемой энергетики и ее перспективах. Действительно, за несколько десятков лет целенаправленного развития этого направления технологии шагнули далеко вперед. Во второй половине прошлого века применение этих технологий было ограничено, многие их них все еще были экспериментальными, например, ветровая. Если в середине 90-х были распространены ветротурбины с установленной мощностью генератора 250-500 кВт, то сейчас массово применяются машины с 2,5-3 МВт. Более того, несколько компаний запускают в серию турбины с единичной установленной мощностью 6-8 МВт.

Такой рывок объясняется как ростом зрелости технологии, так и поддержкой государств и международных организаций. Чтобы не быть голословным приведем некоторые цифры из последнего отчета по возобновляемой энергетике Renewables 2017 Global Status Report, который был подготовлен Renewable Energy Policy Network.

В 2016 году возобновляемая энергетика в мире показала самый большой прирост за все годы своего развития — 161 ГВт установленной мощности. В относительных величинах это 9% роста по сравнению с 2015 годом. Таким образом, общая установленная мощность, без учета гидроэлектростанций составляет 921 ГВт (вместе с ними – 2017 ГВт). В 2015 году общая установленная мощность возобновляемых источников составляла 785 ГВт (1856 ГВт с гидроэлектростанциями).

Динамика ввода новых мощностей также впечатляет. В 2006 суммарная мощность ветростанций составляла 74 ГВт, а в 2106 уже 487 ГВт — рост более чем в шесть раз. С солнечной энергетикой еще быстрее. 6 ГВт в 2006 и 303 ГВт в 2016 – считайте сами.

Возможно, эти цифры вам мало что скажут, поэтому есть более показательный параметр – в 2016 доля энергии произведенная возобновляемыми источниками оценена в 24.5%. Да, конечно, стоит упомянуть, что 16.6% произведено гидроэлектростанциями, но тем не менее, это уже весьма серьезные цифры.

Возобновляемой энергетике прочат доминирование и, в общем, это правильно. Климатологи уже не первый год бьют тревогу из-за нарастающих климатических проблем. По данным обсерватории Мауна-Лоа, чьи данные по CO2 признаны эталонными, его концентрация повышается из года в год. В начале 60-х уровень концентрации был около 300 ppm, сейчас он уже превышает 400 ppm. Вследствие глобального потепления, в XX веке уровень мирового океана повысился на 19 см и продолжает расти примерно на 3мм в год. Из-за стихийных бедствий только в 2012 году 32 миллиона человек были вынуждены переселиться в другие места. Прогнозируют, что к 2050 такая же судьба постигнет еще 250 миллионов человек.

Выбросы парниковых газов обусловлены в том числе работой тепловых и особенно угольных станций. Поэтому декарбонизация экономики путем замещения этих мощностей — одно из стратегических направлений. И дело тут не только в прямой экономической выгоде, но в ряде факторов, которые влияют и на биосферу в целом и на человека в частности.

Но если отвлечься от эмоций после очередной новости от Илона Маска, то каковы реальные перспективы ВИЭ?

В ноябре прошлого года международная организация World Energy Council опубликовала прогноз развития мировой энергетики до 2060 года. Согласно этому прогнозу определяющими будут следующие тренды:

Медленный рост потребности в первичной энергии. Пик в пересчете на душу населения будет достигнут к 2030 году. Это произойдет вследствие роста эффективности новых технологий генерации и энергосбережения, внедрения более эффективных политик расходования энергии.

Потребность в электрической энергии возрастет вдвое к 2060 году. Понадобятся значительные инвестиции на модернизацию инфраструктуры, использования более чистых источников энергии и ее транспортировки к конечному потребителю.

Высокие темпа роста солнечной и ветровой генерации, что создаст как массу возможностей, так и проблем.

Пиковые потребности в угле и нефти могут привести мировую экономику к кризисам.

Новые виды транспорта — главное препятствие для декарбонизации энергетических систем.

Решение климатических проблем будет требовать гораздо более серьезных усилий и инвестиций чем сейчас.

Для достижения баланса в «энергетической триллеме» - доступность энергии, безопасность, низкое влияние на окружающую среду - будет необходима координация международных усилий и большое число инноваций.

Эксперты рассмотрели несколько возможных путей, выделив два принципиально различающихся «типа» будущего – Uplands («Нагорье») и Lowlands («Низина»). Будущее «Нагорья» — это устойчивый экономический рост и решение энергетических вопросов сообща, всем мировым сообществом. В будущем «Низины» экономический рост слаб, а государства исповедуют изоляционизм, стремясь решить свои проблемы без учета связей с соседями.

Согласно отчету WEC, есть три наиболее вероятных сценария – «Современный джаз» и «Незаконченная симфония» и «Хардрок». Столь поэтичные названия даны чтобы обозначить основные черты сценариев. «Нагорья» — это сценарии «Современный джаз» и «Незаконченная симфония», в которых глобальная экономика показывает высокий рост и развивается устойчиво. Отличаются они тем, что в «Джазе» энергетика регулируется многообразными рыночными механизмами. Собственно, джаз многообразен и его могут играть как отдельные исполнители, так и группы. В «Симфонии» превалируют государственные регуляторы, то есть имеет место скоординированная «дирижером» игра. А рокеры часто поют про тяжелую жизнь и времена. И поэтому «Хардрок» в данном контексте это про слабый экономический рост, государственное регулирование и превалирование национальных интересов над глобальными.

Отчет подробно расписывает возможные целочисленные параметры, но нас интересуют те, что касаются доли возобновляемых мощностей в энергетике через сорок лет. Что же прогнозируют в будущем?

*Примечание: технологии, которые обеспечивают улавливание углерода и хранения углерода (C arbon capture and storage, англ.)

Таким образом, будущее у нас может быть само разное. «Хардрок» это в чем-то наше «продолженное настоящее», когда ископаемые виды топлива по-прежнему играют главную роль, а цены на них неустойчивы. Инвестиции в инфраструктуру недостаточны. Уголь частично заменяется газом, из-за политической и экономической разобщенности проигрывают все, а угрожающие тренды набирают обороты. Население нищает, социальное неравенство растет. Низкие темпы роста экономики обусловлены стареющим населением и низкой эффективностью экономики. Растет разрыв между «Севером» и «Югом», который будет приводить к спорадическим конфликтам.

«Симфония» предлагает картину более устойчивого будущего, в котором энергетика становится практически «зеленой», технологический прогресс не разрушает окружающую среду и общее становится над частным. Экономика будет расти средними темпами, инвестиции в инфраструктуру будут высокими, появится широкий набор инструментов для стимулирования «зеленые» инновации. Будет реализовано международное управление энергетическими рынками и выстроена система ее безопасности. С другой стороны, новые формы sharing economy приведут к значительному сокращению спроса на энергию.

Будущее «Джаза» тоже оптимистично. Мировая экономика будет высокопродуктивной, а экономический рост — стремительным и инновационным. Инновации в свою очередь будут базироваться на принципах устойчивого развития. Произойдут сильные изменения в социальной структуре, обусловленные высокими технологиями (т.н. «связанные цифровые элиты»). Экономический рост азиатского региона не будет сопровождаться какими-то катаклизмами. Цены на энергию будут постепенно снижаться за счет повышения ее доступности

Что показательно – ядерной энергетике в будущем находится место, несмотря на Чернобыль и Фукусиму этот источник энергии не снимается со счетов в дальней перспективе. Почему? Главная причина – атомная энергетика не загрязняет окружающую среду парниковыми газами. Второй фактор – устойчивая генерация энергии. Один из серьезных недостатков ВИЭ это непостоянный характер энергоносителя. Это создает технические проблемы с балансом сети. Атомные станции лишены этого недостатка. Последний фактор – технология совершенствуется, в том числе и с точки зрения безопасности. Поэтому сбрасывать со счетов атомную энергетику преждевременно.

Также интересно посмотреть на заявляемые передовыми государствами стратегии и их целочисленные показатели.

Германия. Один из традиционных лидеров направления ВИЭ. Здесь стоит отметить, что ЕС еще в 2001 году издал директиву, которая ставила цели по переходу на ВИЭ (EU Directive on Electricity Production from Renewable Energy Sources 2001/77/EC). В 2000 году немецкие ВИЭ сгенерировали 6,3% от общего количества энергии, а в 2016 этот показатель достиг 34%. В два часа дня 15 мая 2016 года был поставлен своеобразный рекорд – вся внутренняя потребность в электричестве была обеспечена за счет ВИЭ. Германию стали называть «первой в мире экономикой на возобновляемых источниках». В планах – 50% выработки электроэнергии в 2030 году и 80% к 2050.

Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ). В январе текущего года ОАЭ обнародовали энергетический план до 2050 года, согласно которому 44% энергии будет генерироваться за счет возобновляемых источников.

Дания . Еще один европейский лидер в производстве чистой энергии и, в особенности, ветровой. Ветряки датских компаний давно ставят по всему миру. Один старейших лидеров рынка Vestas, в 2016 году поставил 8.7 ГВт ветряков по всему миру. В 2015 60,4% электроэнергии на потребности страны произвели ВИЭ. При том, что большая часть приходится на ветровую энергию – климат способствует – немалая доля приходится и на станции, работающие на биомассе. Установленная мощность таких станций достигает 1 ГВт. Кстати, 22 февраля текущего года ветроэнергетика дала 97 ГВт*ч электроэнергии, полностью обеспечив потребности страны.

Соединенные Штаты Америки. В 2015 году Барак Обама озвучил амбициозную цель – 20% энергии должны генерировать ВИЭ к 2030 году. Исходя из масштабов американской экономики это действительно амбициозная цель. Правда, с приходом к власти Трампа непонятно, что с этими планами будет. Тем не менее, США входит в первую пятерку стран, которые активно внедряют у себя возобновляемые источники энергии.

Китай. Одна из быстрорастущих экономик мира, на долю которой уже в 2015 году приходилось 23% всего энергопотребления в мире. Расплачиваться за высокие темпы приходится критическим загрязнением окружающей среды. Особенно эта проблема остра в городах. Вполне логично, что государство предпринимает меры для перехода на новые энергетические рельсы. В том же 2015 году в Китае ВИЭ было произведено 27% чистой энергии, большая часть которой за счет гидроэлектростанций. Суммарная установленная мощность гидро-, ветро- и солнечных мощностей достигла 490 ГВт. При этом у Китай большие планы на развитие этого сектора. К концу текущего года планируется довести эти мощности до 550 ГВт, среди которых 330 ГВт будет приходится на гидростанции, 150 ГВт на ветростанции и 70 на солнечные. К 2020 году эти цифры увеличатся до 340/250/150 ГВт соответственно. Конечно же, на это потребует значительных инвестиций. Китайское правительство планирует влить в возобновляемую энергетику ~360 миллиардов долларов до 2020 года. На сколько серьезны эти планы можно видеть уже сейчас – только в этом году солнечных станций введено на 34.5 ГВт.

Можно и дальше продолжать приводить примеры, но тенденции ясны. Ведущие экономики мира переходят на новый базис и вполне возможно, что через 30-40 лет мировая экономика будет базироваться на принципиально других основах. Где место Украины в этом тренде?

Развитие ВИЭ в Украине систематически велось с начала 90-х. Как это происходило – тема отдельной статьи, в контексте данного материала важнее то, где мы сейчас находимся. Если коротко, то определённые успехи в этом направлении у нас есть.

По состоянию на середину прошлого года суммарная установленная мощность ВИЭ (за исключением крупных гидроэлектростанций) составляла 1028 МВт. В этом числе 453 МВт приходилось на солнечные станции, 426 МВт на ветровые, 118 МВт на малую гидроэнергетику и 31 МВт на биомассу. При этом общая установленная мощность украинской энергосистемы ~55,5 ГВт. Другими словами на долю ВИЭ приходится около 2% от всей установленной мощности. Если учесть 5900 МВт крупных гидроэлектростанций, то всего на долю возобновляемых источников придется около 12,5%.

Каковы планы? В декабре прошлого года был опубликован план развития отрасли до 2035 года. Этой стратегией предусматривается последовательное увеличение доли ВЭИ. Так, к 2020 году до 8%, а к 2035 году – до 25% общего количества необходимой первичной энергии. Цифра с одной стороны значительная, но с другой – сравните с планами других стран, которые приведены выше. Мы опять явно во втором эшелоне.

Подведем итоги. Переход к возобновляемым источникам энергии – устойчивая тенденция, которая набирает обороты последние два десятка лет. Даже в неблагоприятном сценарии доля вырабатываемой ВЭИ энергии прогнозируется на уровне ~40% уже к 2030 году и 55% к 2060 году. В благоприятном сценарии ВЭИ станут основой глобальной экономики уже через сорок лет. Насколько эти прогнозы сбудутся – будущее покажет, но те темпы, которыми ведущие экономики мира осуществляют «Большой транзит» не могут не впечатлять.

Источники :

1. «Нова енергетична стратегія України до 2035 року: безпека, енергоефективність, конкурентоспроможність». http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/doccatalog/document?id=245213112

2. World Energy Scenarios, 2016, World Energy Council. https://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2016/10/World-Energy-Scenarios-2016_Full-Report.pdf

3. Renewables 2017 Global Status Report, 2017, REN21. http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2017/06/GSR2017_Full-Report.pdf

Человечество давно научилось добывать возобновляемую (регенеративную) энергию, используя мощь рек. Но к концу ХХ века из-за энергетического кризиса, стремительного уменьшения запасов , газа, ухудшения экологии стал вопрос об использовании других источников, находящихся в окружающей среде. Благодаря разработкам ученых, стало возможно добывать энергию солнца, ветра, приливов, геотермальных вод.

Интересно! В мире из возобновляемых источников получают 18% энергии, из которых на долю древесины приходится 13%.

По данным, предоставленным журналу Forbes Международным агентством по возобновляемой энергетике IRENA, к 2015 году в мире доля добываемой таким способом энергии составила около 60%. В перспективе к 2030 году ВИЭ выйдет в лидеры по производству электричества, оттеснив на второе место использование угля.

Гидроэнергия добывается на протяжении очень длительного времени, а вот новые виды возобновляемых источников энергии, такие как ветер, геотермальные воды, солнце, приливы, стали использовать совсем недавно – около 30-40 лет. В 2014 году доля гидроэнергетики составила 16,4%, энергия солнца и ветра – 6,3%, а в перспективе до 2030 года эти доли могут сравняться.

В европейских странах и США ежегодный прирост добычи энергии при помощи ветра составляет примерно 30% (196600 МВт). В Германии, Испании и США широко используется фотоэлектрический способ. Калифорнийская гейзерная геотермальная установка вырабатывает 750 МВт ежегодно.

Интересно! Датские ветряные электростанции в 2015 году обеспечили 42% энергии, а в перспективе до 2050 года планируется выйти на проектные 100% выработки «зеленой энергии» и полностью отказаться от ископаемых ресурсов.

Примеры возобновляемых источников энергии

Применение ВИЭ позволит решить проблемы энергетики районов с плохой экологической обстановкой. Провести электричество в отдаленные и труднодоступные области без использования ЛЭП. Такие установки позволят децентрализовать энергоснабжение в районах, куда доставка топлива экономически невыгодна. Большинство разрабатываемых проектов относится к автономным источникам энергии, работающим на таком сырье, как нетрадиционные возобновляемые источники энергии, получаемые из биомассы, торфа, продуктов жизнедеятельности животных, человека, бытовых отходов.

Активное развитие АИЭ получили в США, Канаде, Новой Зеландии, Южной Африке. Такие энергетические источники используются китайскими, индийскими, немецкими, итальянскими и скандинавскими потребителями. В России пока эта индустрия не вышла на промышленный уровень, поэтому применение регенеративной энергии очень невысоко.

На планете можно использовать не только такие, какие есть возобновляемые источники энергии, предоставляемые природными ресурсами. Сейчас ведется разработка технологий по добыче термоядерной, водородной энергии. Согласно последним исследованиям, лунные запасы изотопа гелий-3 огромны, поэтому сейчас ведется подготовка к работам по доставке этого топлива в сжиженном виде. По расчетам российского академика Э. Алимова (РАН) двух «Шаттлов» вполне хватит, чтобы обеспечить электроэнергией всю планету на целый год.

Возобновляемые источники энергии в России

В отличие от мирового сообщества, где «зеленую энергию» давно и успешно используют, в России этим вопросом занялись совсем недавно. И, если гидроэнергетика давно снабжает электричеством города и поселки, то регенеративные источники считались неперспективными. Однако после 2000 года из-за ухудшения экологической обстановки, уменьшения природных ресурсов и других не менее важных факторов, стало очевидно, что необходимо развивать альтернативные источники, вырабатывающие энергию.

Наиболее перспективным направлением является разработка установок, напрямую преобразующих излучение солнца в электроэнергию. В них используются фотобатареи на основе монокристаллов, поликристаллов и аморфного кремния. Электроэнергия добывается даже при рассеянном солнечном свете. Мощность можно регулировать, снимая или добавляя модули. Они практически не расходуют энергию на себя, автоматизированы, надежны, безопасны, их можно ремонтировать.

Для развития возобновляемых источников энергии в Дагестане, Ростовской области, Ставропольском и Краснодарском крае установлены и работают солнечные коллекторы, обеспечивающие автономной энергией потребителей.

Интересно! 1 м 2 солнечного коллектора экономит до 150 кг условного топлива в год.

В России электроэнергетика, основанная на силе ветра, дает до 20000 МВт. Использование таких установок при средней скорости ветра 6 м/с и мощности 1 МВт экономит 1000 тонн условного топлива в год. Основываясь на научных данных, сейчас ведутся разработки, и вводятся в эксплуатацию энергетические комплексы. Однако использование таких возобновляемых источников энергии, как ветер, в России затруднено. Согласно закону, принятому в 2008 году, для ветряков должен использоваться очень мощный фундамент, а дороги, ведущие к строительству, должны быть отлично асфальтированы. Для примера, в европейских странах и США используется грунтовка.

Интересно! если в Тюменской области, Магадане, на Камчатке и Сахалине использовать установки, то с 1 квадратного километра можно собрать 2,5-3,5 млн. кВт/ч. Это в 200 раз выше потребления энергии на данный момент.

На сегодняшний день построены и работают ГеоТЭС на Камчатке, Курильских островах. Три модуля Верхне-Мутновская ГеоТЭС (Камчатка) вырабатывают 12 МВт, завершается строительство Мутновской ГеоТЭС на 4 блока, которые будут выдавать 100 МВт. В перспективе в этом районе возможно использование геотермальных вод для выработки 1000 МВт, плюс отсепарированная вода и конденсат могут отапливать здания.

На территории страны существует 56 уже разведанных месторождений, в которых скважины могут выдавать более 300 тысяч кубометров геотермальных вод в сутки.

Перспективы развития приливной электроэнергетики

1968 года на Кольском п-ове работает первая в мире экспериментальная приливная электростанция, вырабатывающая 450 кВт/ч. На основе работ этого проекта, было решено продолжить развитие приливных электростанций в России, как перспективных возобновляемых источников энергии на побережье Тихого и Северного Ледовитого океанов. Начато строительство в Хабаровском крае Тугурской ПЭС, проектная мощность которой составит 6,8 млн. кВт. Возводится Мезенская ПЭС в Белом море с проектной мощностью 18,2 млн. кВт. Такие установки сейчас разрабатываются и устанавливаются для китайских, корейских, индийских потребителей. Оборудование альтернативной приливной энергетики также изображено на первой картинке этой статьи.

• Сланцевый газ, потепление климата, наводнения, засухи, сокращение лесных массивов
• В мировой электроэнергетике за последние 15-20 лет произошла масштабная революция – возобновляемая энергетика, особенно солнечная и ветроэнергетика.
• Существует вероятность техногенной катастрофы (Фукусима).
• Научно-технологическая революция в нефтедобывающем комплексе (за последние 10-15 лет) – сланцевый газ, сланцевая нефть. Сланцевый газ поменял всю картину США: в 2005 году в США пик импорта нефти, к 2020 году – 2-е место в экспортных поставках сланцевого газа.
• Увеличение добычи труднодоступной нефти, трудноизвлекаемых запасов нефти.
• Сбои/срывы поставок: арабская «весна», Ливия, Судан (и раньше такое было, но объемы поставок восстанавливались десятилетие).

Стратегические направления:

• Повышение энергоэффективности и энергоёмкости экономики. (Энергоёмкость снижается не слишком высокими темпами, в то время как энергоэффективность растёт достаточно быстро. Снижение СО 2 вносит большой вклад в повышение энергоэффективности). Нужна более эффективная транспортировка.
• Снижение выбросов парниковых газов (за счет снижения доли угля хотя бы на 1% в мировом энергобалансе на газ и за счет роста доли ВИЭ — возобновляемых источников энергии).
• Уменьшение ресурсоёмкости производства.

Китай

• Правительство наконец-то осознало угрозу загрязнения природы.
• Самые большие инвестиции в ВИЭ.
• Масштабный кризис в солнечной энергетике. Китай выстроил мощности по солнечной энергетике по всему технологическому циклу, начиная от кремния и заканчивая панелями. Введённый объем мощности в Китае в 2 раза больше, чем весь объем мирового рынка. В результате полностью рухнули рынки всех крупнейших солнечных компаний, обанкротились компании по производству поликремния.
• Реакция мира – реальная торговая война для китайского оборудования для солнечной энергетики: США ввели запретительные пошлины на такое оборудование и Европа на грани ввода запретительных пошлин.

Проблемы развития ВИЭ

Экономика. ВИЭ – это дорогое удовольствие, которое приходится субсидировать. Парадокс: ввод огромных новых мощностей от ВИЭ, но ни солнце, ни ветроэнергетика пока экономически нерентабельны, существуют только за счет дотаций. Чем выше темпы роста, тем значительнее нужны дотации. Из-за разного уровня субсидирования ВИЭ в разных странах на разные источники большой диспаритет цен, что является большой проблемой (цены на нефть глобальные и ±10% в мире, в то время как цена на газ в Европе в 3 раза выше, чем в США и в России, а в Японии ещё на 40% выше, чем в Европе). Но недавно в большинстве стран ЕС снизили или отменили дотации на ВИЭ.

Сегодня производство кремния или любого полупроводникового металла экологически вредно, какие бы способы очистки не использовались. Любое полупроводниковое производство заражает окружающую землю, воду. И расширение производства стандартного кремния, арсенида галлия лишь усилит такую экологическую нагрузку. Переход к рулонным солнечным батареям – это очевидно существенный выигрыш в экологичности.

Германия фактически отказалась от атомной энергии, но это чисто политическое решение.

Биотопливо неэффективно. Некоторое время назад был бум на производство биотоплива из маиса, но из-за нехватки посевных площадей резко (чуть ли не в разы) подскочили цены на продукты питания.

Проблемы ветроэлектростанций: Инфразвук (ветряки имеют такую частоту оборотов, от которой погибает всё живое или убегают – эту опасность мы осознаем позже) и площадь (ветряками покрыта огромная часть площади в Калифорнии, в Европе).

Перспективы развития ВИЭ

Мировой энергетический баланс: уголь (около трети), ветер (5%), солнце (2%). Доля ВИЭ 7% (данные Bloomberg, 2013 ). К 2050 году доля ВИЭ составит 40% , включая гидроэлектростанции (Международное энергетическое агентство ).

Базовым драйвером будет не СО 2 , а экономика каждого вида генерации.

Энергетический прогресс будет продолжаться, ВИЭ станут всё более и более конкурентоспособными и начнут конкурировать с атомной энергетикой. Если произойдёт мощный технологический скачок, то картина изменится существенным образом.

Ожидается, что в ближайшее десятилетие произойдёт сетевой паритет – это ситуация, при которой себестоимость киловатта в час, выработанной солнечной энергией, будет равна себестоимости производства сетевого киловатт в час. В разных странах это произойдёт в разное время. Многие эксперты говорят, что с 2014 по 2024 гг. через сетевой паритет пройдут абсолютное большинство европейских и не только европейских стран. После прохождения сетевого паритета начнётся совсем другое, более масштабное использование ВИЭ и без дотаций, естественный спрос.

Солнечная энергетика: переход от традиционных технологий (мультикремний, поликремний, тонкие плёнки, арсенид галлия) к рулонным технологиям, т.е. к поставке солнечных батарей в виде мотка или куска любых размеров в зависимости от спроса.

Перспективы развития ВИЭ в России

В России газ и уголь останутся базовыми отраслями. В связи с развитием ВИЭ вырастут обслуживающие отрасли – машиностроение по производству оборудования для солнечной энергетики и для ветроэнергетики, вырастут инженерная база и финансирование в науку. Россия стояла у истоков зарождения солнечной энергетики (Курчатовский институт, физтехи, космос) на высочайшем уровне понимания и эти научные знания – наше конкурентное преимущество перед всем миром. Важно, что страны с развитыми инжинирингом и наукой получат и мировой рынок.

Россия – энергетическая сверхдержава, на первый взгляд ВИЭ нам особо не нужна, но это необходимо будет делать. Исчерпаемость ресурсов (даже если это 50, 100 лет), поэтому несмотря на богатые ресурсы России, ВИЭ нам нужна и необходимы дотации – это осознается на высоком уровне и вводятся меры: Минэнерго разрабатывает проект по стимулированию ВИЭ, начинается стимулирование композитной отрасли (углепластики для ветроэнергетики).

Россия имеет уникальные конкурентные преимущества для развития всех видов альтернативных источников энергии – от геотермальной энергетики (гейзеры на Дальнем Востоке) до приливной энергетики на севере.

В России огромные площади , которые можно использовать под ВИЭ. Для установки ветряков у нас огромная береговая линия и огромная территория.

В России есть гигантская часть несетевой энергетики – это Дальний Восток, Якутия, Западная Сибирь, Приполярный Урал, Архангельская область, Мурманская область. Это обширные регионы, в которых существуют тысячи устаревших изолированных дизельных электростанций (в Европе изолированная энергетика – всего 0,6%). Цена генерации в тех местах невероятно высока, поэтому простая комплексная установка солнце-ветро-дизель абсолютно адекватна даже при нашей современной экономике.

По материалам выступлений спикеров на Гайдаровском форуме (секция «Энергетика», 16.03.2014)

ПЕРСПЕКТИВЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

Кандидат технических наук П.П. БЕЗРУКИХ, начальник_уп_равления Министерства энергетики РФ

В последнее время интерес к возобновляемым источникам энергии резко возрос. В первую очередь это связано с надвигающимся энергетическим кризисом. Действительно, балансовые запасы нефти на планете составляют сегодня всего 400 млрд. т, а ежегодная ее добыча - около 3 млрд. т.

То есть с учетом современных технологий разработки месторождений и при существующих ценах на нефть этих запасов хватит максимум на 50-75 лет.

Аналогичная ситуация и с природным газом. И только угля хватит примерно на 400-500 лет. Вывод напрашивается сам собой: необходимо максимально быстро развивать возобновляемую энергетику.

Создание и использование возобновляемых источников энергии актуально для всех государств. Для одних, особенно про-мышленно развитых, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов, - это прежде всего энергетическая безопасность. Для других, богатых природными ресурсами, наоборот, - важнее экологическая составляющая. Для развивающихся же стран наиболее существенен быстрый, надежный и экологичный путь развития промышленности, одновременно обеспечивающий улучшение социально-бытовых условий населения. Ну, а человечеству в целом использование возобновляемых источников энергии гарантирует выход на устойчивую траекторию развития.

По данным Международного энергетического агентства (1ЕА)

общее энергопроизводство в мире в 1999 г. достигло 10,64 млрд. т в нефтяном эквиваленте, или 15,2 млрд. т условного топлива (усл. т.). Доля же истощаемых его видов составила 81,3% или 12,63 млрд. т усл. т. Вместе с тем, по оценкам экспертов, мировой экономический потенциал возобновляемых источников энергии равен 19,5 млрд. т усл. т. Выходит, он в 1,55 раза больше, чем ежегодная добыча истощаемого топлива. Однако, к примеру, в 1999 г. в странах Европейского Союза доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии (без гидростанций) составила 2,69%, в США - 2,21, в России -0,24%. А к 2010 г. в ЕС поставлена цель получить 22% электроэнергии с помощью возобновляемых источников.

Каковы же состояние и перспективы развития отдельных видов возобновляемых источников энергии?

МАЛАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

Сначала отметим, что по российской классификации к микро-ГЭС относят станции или отдельные агрегаты мощностью до 100 кВт включительно, а к малым - от 100 кВт до 30 МВт. В настоящее время на всей планете они вырабатывают порядка 10% (70 ГВт в 2000 г.) электроэнергии от производимой на больших ГЭС.

Гидроэнергетика, имеющая уже вековую историю, - одно из самых эффективных направлений использования возобновляемых источников энергии. При удельной стоимости создаваемой в малой гидроэнергетике единицы мощности ГЭС 1200-3000 долл./кВт, цена на элект-

Концентрационный солнечный модуль.

роэнергию - в пределах 3-5 центов за кВт ч.

Поданным Госкомстата, в России в 2000 г: было 59 малых гидростанций. Их общая установленная мощность равнялась 513 МВт, а годовая выработка электроэнергии составляла 2,3 млрд. кВт ч.

В ближайшие годы ведущую роль п развитии малой гидроэнергетики станут играть Россия, Китай, Индия, страны Латинской Америки. И Европа тоже рассчитывает увеличить производство электроэнергии на таких ГЭС, В нашей стране в этой связи предстоит решить следующие задачи: найти конструктивные решения, обеспечивающие работу ГЭС, на небольших реках в зимний период; обосновать возможности функционирования малых станций в условиях глубокого промерзания русла эт нк водопотоков; создать сво-боднопоточные погружные и наплавные микро ГЭС мощностью

1, 2, 5, 10 кВт; разработать конструктивные и схемные решения для снижения удельной стоимости сооружения подобных ГЭС, а также обеспечивающие минимальное отрицательное воздействие на стада рыб, идущих на нерест.

СОЛНЕЧНАЯ

ТЕ1UЮВАЯ Э11ЕРГЕТИКА

В этом случае энергия нашего светила, преобразованная в тепловую, используется для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, сушки сельскохозяйственных продуктов и т.д. Осуществляется данный процесс с помощью специальных коллекторов (жидкостных или воздушных). В 2000 г в мире в эксплуатации их находилось свыше 70 млн. м\ а к 2005 г. эта цифра удвоится.

Не удивляют масштабы использования солнечных коллекторов в странах, где много безоблачных дней в году: CUJA (18 млн. мГ), Япония (И), Китай (17,5), Израиль (4,35),

Австралия (3,9), Греция (2,815), Кипр (0,75 млн. м2). Однако и там, где светлых дней немного, масштабы использования коллекторов также значительны: Германия (3,1 млн. м2), Австрия (1,6), Дания (0,297 млн. м2).

Установки солнечного отопления и горячего водоснабжения - это экологически чистый источник энергии, не имеющий ограничений ни в различных климатических условиях, ни в применении (жилые помещения, душевые, бассейны и т.д.).

В России ныне солнечная тепловая энергетика развита недостаточно. Вот почему для нас в обозримом будущем будут актуальны совершенствование и удешевление установок, выполненных на базе жидкостных солнечных коллекторов; разработка воздушных коллекторов и на их основе - систем отопления, горячего водоснабжения (такие устройства наиболее нужны для условий Сибири и Дальнего Востока); создание установок с концентраторами солнечного излучения для выработки горя-

чей воды и электричества на пароводяных машинах.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Тепло Земли давно используется для производства электро- и тепловой энергии (отопление, горячее водоснабжение и т.д.). С 1940 по 2000 г. мощность геотермальных электростанций в мире увеличилась со 130 до 7974 МВт, или в 61 раз. При этом с 1995 по 2000 г ее рост составил 17%, т.е. немногим более 3% в год. Безусловными лидерами тут являются США (2228 М Вт), Филиппины (1909), Италия (785), Мексика (755), Индонезия (589,5), Япония (546,9) и Новая Зеландия (437 МВт).

В России же показатели геотермальной энергетики пока незначительны. Тем не менее в 1997 г. на ее территории были введены в эксппу-атапшо три энергоблока, расположенных на Камчатке, Верхне-Мут-новской ГеоЭС (12 МВт), а в октябре 2002 г. - еще два (по 25 VI Вт каж-

дый). Для расширения использования этого вида энергетики следует создать соответствующее оборудование и соорудить геотермальную установку, работающую по двух-контурной схеме; системы геотермального теплоснабжения на базе тепловых насосов.

ЭНЕРГИЯ Б ИОМАСС Ы

Установленная мощность электростанций на биомассе ныне в мире составляет около 30 Г"Вт. И по прогнозам специалистов, к 2010 г. она утроится.

Существует несколько технологий выработки этой энергии: сжигание биомассы, газификация, получение жидкого топлива и биогаза. 11ослед-нее ведется на малых установках по переработке сельскохозяйственных и бытовых отходов индивидуальных фермерских хозяйств. Общее число подобных установок превысило 6 млн. (наибольшее их количество - в Китае и Индии). Впрочем, сегодня крупных установок по переработке

Верхне-Мутновская ГвоЭС

городских и промышленных сточных вод насчитывается уже свыше 10 000. В последние годы появилось немало мощных комбинированных фабрик по переработке отходов продукции животноводства и крестьянских хозяйств. Биогаз, полученный на названных выше установках, применяется в бьгту, в водонагревательных и паровых котлах, а также в дизель-ге-нераторах, газотурбинных машинах, производящих электроэнергию.

Среди других технологий использования биомассы широкое распространение получили электростанции, в которых сжигают твердые бытовые отхолы городского населения (С!ПЛ. Дания, Италия). В стадии опытно-промышленной эксплуатации находятся установки, сырьем для которых являются специально выращенные так называемые «энергетические» леса. Сегодня уже широко используют отходы лесопереработок и лесозаготовок дли производства

тепла и электричестве! (Скандинавские страны) как при прямом сжигании, так и через их газификацию.

В эксплуатации (Германия, Чехия и др.) ныне находятся десятки механических устройств по «изготовлению биодизельного топлива» из семян рапса. Строят опытно-промышленные установки по производству жидкого топлива по методу «быстрого пиролиза» биомассы. При ее нагревании со скоростью более 10"" °С/с оно образуется в объеме до 75% от веса исходного сырья ло сухому веществу.

Словом, среди возобновляемых источников энергии основная доля приходится на биомассу. В будущем она может сыграть решающую роль в замещении нефтепродуктов. Ее применение особо важно в сельском хозяйстве, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также в коммунальном хозяйстве крупных городов.

ФОТОЭНЕРГЕТИКА

Из всех возобновляемых источников энергии наиболее бурно развивается фотоэнергетика. Лишь за последние пять лет годовой прирост выпуска необходимых для этого фотоэлементов достигает 25-30%. В 2000 г мощность произведенных солнечных фотоэлектрических модулей в мире составила 260 МВт. Через 5 лет она увеличится в 2,5 раза, а еще спустя 10 лет - утроится. Л идирутот Япония (80 МВт в 2000 г.), США(60), Германия (50), Индия (47 МВт). В России, к сожалению, их выпуск не превышает 3 МВт.

Одновременно в мире снижается удельная стоимость фотоэнергетики. Так, за последние 50 лет она упала с 1000 долл./Вт (1950 г.) до 4-5 долл./Вт (2000 г.). Это колоссальный прогресс. Однако и по настоящее время она - наиболее дорогой источник возобновляемой энергетики, хотя работы по снижению ее удельной себестоимости интенсивно ведут специалисты многих стран.

Развитие этого возобновляемого источника энергии не в последнюю очередь обусловлено тем, что он в состоянии обеспечить электроснабжение разных потребителей (потребляющих от долей ватта до сотен киловатт, т.е. от малого бытового прибора до электроснабжения маяков, радио-и телеретрансляционных станций.

жилых домов, офисов, освещения деревень и т.п.). У него высокие эксплуатационные характеристики: надежность фотобатарей из-за отсутствия в них вращающихся частей; долговечность фотоэлементов (25- 30 лет); полная автоматизация; отсутствие шума; сравнительная легкость и прос