Перспективы развития возобновляемых источников энергии. Владимир Сидорович о докладе IRENA «Перспективы возобновляемой энергии в Российской Федерации

02.05.2018

Рост промышленности в XXI веке идет небывалыми темпами. Доля потребления промышленного производства мировой энергии достигает 93-х процентов. В руководстве РФ поставили приоритетную задачу по повышению энергетической эффективности в целом.

Поэтому и повышается популярность возобновляемых источников энергии в российских регионах.

Почему нет востребованности у старых путей получения энергии?

Электричество

Существует тесная взаимосвязь между отраслями промышленности и энергетики. Для обеспечения функционирования предприятий крупного и малого бизнеса и организации транспортных грузоперевозок сегодня не обойтись без мощнейших источников электроэнергии. Это же касается и бытового обеспечения.

Электросети используются для питания:

• Освещения магистралей и автодорог;
• Теле- и радиостанций;
• Жилых, рабочих, торговых кварталов;
• Стационарных и частных заведений;
• Обслуживающих предприятий.

Следовательно, электроэнергия сопровождает нас во всех сферах деятельности. Как же обеспечивается ее получение? Для обеспечения энергией городских сетей эффективно пользуются тепловыми (ТЭС), водяными (ГЭС) и ядерными электростанциями. Они составляют традиционную топливную энергетику.

Подобные станции работают на следующих видах природного топлива: угле, торфе, газе, нефти, радиоактивных рудах (уране, плутонии). Устройство энергопреобразующих станций является примитивным, но высокий показатель КПД подтверждает их эффективность.

Для работы российских ТЭС используется горючее топливо. Происходит высвобождение мощной химической энергии в результате горения и преобразование в электрическую, с достижением максимального показателя КПД — 35 процентов.

Аналогично происходит работа атомных электростанций. Для того, чтобы обеспечить их работоспособность, в России пользуются урановыми рудами или плутонием. Когда распадаются ядра данных радиоактивных источников, происходит выделение энергии, преобразующейся в электрическую, с достижением наивысшего показателя КПД – 44 процента.

Для получения энергии и обеспечения работы гидроэлектростанций пользуются мощными водными потоками. Происходит поступление огромных масс воды на поверхность гидротурбин, что обуславливает их движение и генерирование электроэнергии, с максимальным показателем КПД – 92 процента.

Отметим также использование ГТЭС – газотурбинных станций – относительно новых установок, способных осуществлять генерирование одновременно и электрической, и тепловой энергии, с максимальным показателем КПД – 46 процентов.

Но возможности традиционной энергетики, основанной на работе с нефтепродуктами и радиоактивными элементами, не соответствуют современным взглядам специалистов.

Основы альтернативных видов энергетики и применения ВИЭ

В качестве источников для возобновляемой энергетики выступает энергия, создаваемая:

• ветром;
• малыми речными потоками;
• солнцем;
• геотермальными источниками;
• приливами и отливами.

Стоит обратить внимание на тот факт, что доля возобновляемой энергетики в общем российском энергобалансе не превышает 3%.

Хотя в России стремятся активней пользоваться альтернативными источниками энергии. Развитие данной отрасли происходит следующим образом:

Использование ветра.

Доля ветроэнергетики не превышает 30-ти процентов от всей электроэнергии, генерирующейся на российской территории. Нашу страну нельзя отнести к лидерам по возобновляемым источникам энергии, но данный показатель можно назвать вполне приличным.

Отметим наличие большого показателя КПД у ветроустановок, расположенных в Кавказском регионе, на Урале и Алтае. Развивать ветроэнергетику придется на Тихом и Северном Ледовитом океане, а конкретней, на их российском побережье. Специалисты ищут возможность оснастить крупными ветропарками побережья Азовского и Каспийского морей, южную часть Камчатки, Кольский полуостров. Локализация мощнейших действующих ветропарков существует в Башкортостане, Крыму, на Камчатке и в Калининградском регионе.

Помимо больших ветровых площадок, осуществляется сооружение малых, которые смогут обеспечивать близлежащие населенные пункты энергией.

Ведется работы не только с обычными наземными ветрогенераторами, но и зондами, заполненными гелием. Установку таких приспособлений осуществляют на высоте от 1,2 до 3 километров выше уровня земли и используют для генерации энергии в воздухе. Среди преимуществ подобных зондов упомянем о большем производстве энергии, обусловленном более сильными порывами ветра на высоте.

Использование горных рек.

Энергия малых водных потоков также потенциально высока. В некоторых российских регионах (к примеру, на Кавказе) реализованы проекты по возведению небольших ГЭС на горных речках. Для таких установок важен периодический техосмотр. Проведения круглосуточного обслуживания действующего оборудования не требуется. Зато у жителей поселений, расположенных в этих местностях, появилось достаточно сравнительно дешевой электрической энергии. Стоимость организации централизованного энергообеспечения в этих деревушках была бы существенно выше.

Энергия геотермальных источников.

Развитие энергии, получаемой из геотермальных источников, происходит динамично. По имеющей информации, на российской территории 56 таких источников термальных вод. Из них только 20 применяется в промышленности. Весь комплекс термальных ЭС располагается на Курильских островах и Камчатке. В Западной Сибири произошло открытие подземного моря, имеющего площадь примерно 3 миллиона кв.метров. Энергию этого моря пока используют недостаточно.

Энергия Солнца.

На территории Крыма, Башкортостана, Алтайского края можно увидеть немало огромных площадках, усеянных солнечными батареями. В перечисленных регионах использование гелиоэнергетики является наиболее доходным.

На основе данных по ВИЭ в российских регионах можно сделать о медленном, но верном развитии данного направления. Но его еще нельзя сравнивать с мировыми лидерами, эффективно использующими ВИЭ.

Недостатки, присущие системе ВИЭ

Ученые уверены, что при внедрении в российских регионах ВИЭ эта доля энергии должна достигать от 15 до 18 процентов. Но пока этим оптимистичным прогнозам сбыться не удается. В чем причина такого отставания?

Она обусловлена недостатками, присущими системе ВИЭ:

1. Сравнительной дороговизной производства. Окупаемость добычи традиционных ископаемых давно стала высокой, а для сооружения новых видов оборудования, соответствующего стандартам альтернативной энергетики, понадобятся огромные инвестиции. Пока заинтересованности инвесторов не наблюдается, что обусловлено минимальной отдачей. Предприниматели охотней вкладываются в открытие новых месторождений газа и нефти, не желая пускать средства на ветер.
2. Слабость законодательной базы в Российской Федерации. По утверждению мировых ученых, именно от государства зависит развитие альтернативной энергетики. Правительственным органам необходимо позаботиться о формировании надлежащей базы и существенной поддержке. В европейских странах, например, существуют налоги, связанные с выбросами в атмосферу СО₂. В них общая доля использования ВИЭ достигается от 20-ти до 40-ка процентов.
3. Влияние потребительского фактора. Величина тарифов на энергию, полученную от ВИЭ, превышает традиционные до 3,5 раз. Для современно человека важно его благосостояние, он стремится к получению максимального результата при минимуме затрат. Изменение ментальности людей происходит сложно. Ни крупным бизнесменам, ни простым обывателям не хочется переплачивать за источники альтернативной энергии, даже оказывающей влияние на перспективу нашей планеты
4. Критерий переменчивости системы. Следует учитывать переменчивость природы. Разные виды ВИЭ обладают различной эффективностью, соответствующей погодным и сезонным условиям. Производство энергии солнечными элементами будет минимальным в пасмурную погоду. Функционирование ветрогенераторов прекращается в штиль. Человеку сложно справиться с сезонностью ВИЭ.

Стремление успешно развивать российскую возобновляемую энергетику сталкивается с недостаточным потенциалом и поддержкой. Уверенность русских энергетиков заключается в том, что в обозримой перспективе ВИЭ останутся лишь подспорьем для традиционных видов топлива.

Важность перехода к ВИЭ

По мнению биологов и экологов, использование альтернативной энергетики будет наиболее эффективным развитием событий, важных природе и человеку.

Пользование не возобновляемыми источниками энергии (нефтепродуктами) в промышленной сфере является мощным вредоносным фактором для земной экосферы. Это обусловлено следующими причинами:

• Ограниченностью запасов топлива. Человека занимается добычей газа и угля, торфа и нефти из земных недр. Россия объективно обладает этими полезными ресурсами. Но независимо от огромных площадей добычи, источники ископаемых могут быть исчерпаны;
• Из-за добычи ископаемых происходит модификация всех систем на планете. Добыча ресурсов человеком приводит к изменениям рельефа, образованию в коре Земли пустот и карьеров;
• Из-за работы электростанций происходят изменения свойств атмосферы, что приводит к изменениям состава воздуха, увеличению выбросов парниковых газов, образованию озоновых дыр;
• ГЭС наносят вред рекам. Деятельность ГЭС способствует разрушению пойм рек, затоплению близлежащих территорий.

Из-за перечисленных факторов происходят катаклизмы и природные бедствия. Одновременно с этим следует упомянуть о следующих преимуществах альтернативной энергетики:

• Экологической чистоте. Работа с возобновляемыми источниками не приводит к выбросу парниковых газов и опасных веществ в атмосферу. Отсутствует опасность для литосферы, гидросферы, биосферы. Можно утверждать о практически бесконечных запасах ВИЭ. Их исчерпание возможно только после исчезновения нашей планеты. Но до тех пор будут течь реки и дуть ветры, происходить отливы вслед за приливами. Да и Солнце светить не перестанет.
• Абсолютной безопасности для человека, отсутствии каких-либо вредных выбросов.
• Эффективности на удаленных территориях, где нет возможности для обустройства централизованного энергообеспечения. Благодаря возобновляемым источникам энергии в российских регионах возникнет возможность для обеспечения людям светлого, экологически чистого будущего.

Почему ВИЭ в России не получит распространение?

Многие специалисты в данной сфере высказывают уверенность в необходимости устранения большого количества препятствий для внедрения в России возобновляемых источников энергии. Пока использование горючего и ядерного топлива эффективно решает основные задачи.

Традиционную топливную энергетику отличает ряд важных преимуществ:

1. Сравнительная дешевизна. Добычу многих видов топлива давно поставили на конвейер. Десятки лет человечество развивает эту отрасль. В течение такого продолжительного срока было изобретено немало эффективного оборудования, внедренного в добывающую отрасль. Стоимость разработки различных месторождений существенно снизилась. Современный человек обладает опытом в данной сфере, ему проще двигаться по проторенному пути, чем заниматься поиском других вариантов добычи энергии. Человечество не хочет изобретать другие варианты, удовлетворяясь имеющимися.
2. Общедоступность.Добычу ископаемых ведут десятки лет, что привело к покрытию всех затрат на ведение этой деятельности. Можно говорить о полной окупаемости стоимости оборудования, используемого топливной энергетикой. Затраты на обслуживание оборудования не очень высоки. Работа в энергодобывающих компаниях считается престижной. Благодаря этим факторам и продолжают развивать традиционную энергетику, что обуславливает рост ее популярности.
3. Удобство использования. Отметим факторы цикличности и стабильности добычи топлива и производства энергии. Люди должны заботиться о поддержке функционирования данных систем, что обеспечит их высокую доходность.
4. Востребованность. Фактор экономической целесообразности является решающим в отрасли энергетики. Востребованность обусловлена дешевизной и практичностью. Пока этих качеств не добиться при использовании альтернативных источников.

Благодаря всем перечисленным преимуществам топливная энергетика остается фавориткой в мировом производстве. Она пока никак не связана с безвозвратными финансовыми вложениями и обладает высокой доходностью, составляя конкуренцию ВИЭ.

Достоинства топливного производства вполне сравнимы с недостатками, присущими возобновляемым источникам энергии.

После изучения представленных выше списков можно сделать вывод о большей перспективности топливной энергетики. Альтернативная еще только делает первые шаги, сталкиваясь с многочисленными препятствиями.

Заключение

Отметим несовершенство альтернативной энергетики, что препятствует широкому спросу на нее. Хотя специалистам в данной сфере понятна перспектива использования ВИЭ на российской территории. Поэтому научному потенциалу государства необходимо эффективно справляться с проблемами, связанными с ВИЭ, чтобы исключит основные недостатки, характеризующие сегодня альтернативную энергетику.

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

Возобновляемыми называют такие источники энергии, запасы которых могут быть восполнены в природе естественным образом. Основное преимущество возобновляемой энергетики заключается в том, что она не требует использования невосполнимых природных ресурсов - нефти, угля и газа.

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Минобрнауки России

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)»

УГС (код, наименование) 080500 Бакалавр

Направление подготовки 080200 Финансовый менеджмент

Профиль (наименование) Финансовый менеджмент

Факультет экономики и менеджмента

Кафедра менеджмента и маркетинга

Учебная дисциплина _ экологический менеджмент

Курс 2 Группа 6381

Реферат.

Тема Возобновляемая энергетика – текущее состояние и перспектива развития в России и мире.

Студент _________________ К. В. Канева

Руководитель,

должность ________________ А.В. Ерыгина

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Оценка за курсовую работу

(курсовой проект) ___________ ____________________

(подпись руководителя)

Санкт-Петербург

2014

1. Возобновляемая энергетика.

Возобновляемая (альтернативная) энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счет возобновляемых источников (ВИЭ).

Возобновляемыми называют такие источники энергии, запасы которых могут быть восполнены в природе естественным образом. Основное преимущество возобновляемой энергетики заключается в том, что она не требует использования невосполнимых природных ресурсов — нефти, угля и газа. В отличие от современной атомной энергетики, «зеленая» энергетика, основанная на использовании возобновляемых источников энергии, не представляет угрозы для окружающей среды.

Согласно федеральному закону об электроэнергетике, к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относятся: энергия солнца, энергия ветра, энергия воды, в том числе энергия сточных вод, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов; геотермальная энергия, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива; биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках.

Главным фактором, тормозящим развитие ВИЭ в России, является высокая себестоимость получаемой энергии. Однако с течением времени стоимость «зеленой» энергии постепенно снижается — в то время как стоимость энергии, получаемой от ископаемых источников, продолжает неуклонно расти. Таким образом, эффективность внедрения ВИЭ постоянно повышается. Говоря о будущем энергетики, мировые и отечественные эксперты, все чаще делают ставку на возобновляемые источники.

1. Источники возобновляемой энергии.
   1. Энергия солнечного света.

Данный вид энергетики основывается на преобразовании электромагнитного солнечного излучения в электрическую или тепловую энергию.

Солнечные электростанции используют энергию Солнца как напрямую (фотоэлектрические СЭС работающие на явлении внутреннего фотоэффекта), так и косвенно — используя кинетическую энергию пара.

К СЭС косвенного действия относятся:

Башенные — концентрирующие солнечный свет гелиостатами на центральной башне, наполненной солевым раствором.

Солнечные пруды — представляют собой небольшой бассейн глубиной в несколько метров имеющий многослойную структуру. Верхний — конвективный слой — пресная вода; ниже расположен градиентный слой с увеличивающейся книзу концентрацией рассола; в самом низу слой крутого рассола. Дно и стенки покрыты чёрным материалом для поглощения тепла. Нагрев происходит в нижнем слое, так как рассол имеет более высокую по сравнению с водой плотность, увеличивающуюся при нагреве из-за лучшей растворимости соли в горячей воде, конвективного перемешивания слоёв не происходит и рассол может нагреваться до 100 °C и более. В рассольную среду помещён трубчатый теплообменник по которому циркулирует легкокипящая жидкость (аммиак и др.) и испаряется при нагреве передавая кинетическую энергию паровой турбине.

Крупнейшая электростанция подобного типа находится в Израиле, её мощность 5 Мвт, площадь пруда 250 000 м2, глубина 3 м.

1. Энергия ветра.

Ветроэнергетика - это отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, тепловую и любую другую форму энергии для использования в хозяйстве. Преобразование происходит с помощью ветрогенератора (для получения электричества), ветряных мельниц и многих других видов агрегатов. Энергия ветра является следствием деятельности солнца, поэтому она относится к возобновляемым видам энергии.

Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.

Ветряные генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

В перспективе планируется использование энергии ветра не посредством ветрогенераторов, а более нетрадиционным образом. В городе Масдар (ОАЭ) планируется строительство электростанции работающей на пьезоэффекте. Она будет представлять собой лес из полимерных стволов покрытых пьезоэлектрическими пластинами. Эти 55-метровые стволы будут изгибаться под действием ветра и генерировать ток.

1. Гидроэнергия.

Гидроэнергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.

На гидроэлектростанциях, в качестве источника энергии используется потенциальная энергия водного потока, первоисточником которой является Солнце, испаряющее воду, которая затем выпадает на возвышенностях в виде осадков и стекает вниз, формируя реки. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Также возможно использование кинетической энергии водного потока на так называемых свободно поточных (бесплотинных) ГЭС.

Особенности:

1. Себестоимость электроэнергии на ГЭС существенно ниже, чем на всех иных видах электростанций
2. Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии
3. Возобновляемый источник энергии
4. Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций
5. Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое
6. Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей
7. Водохранилища часто занимают значительные территории
8. Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.

На 2010 год гидроэнергетика обеспечивала производство до 76 % возобновляемой и до 16 % всей электроэнергии в мире, установленная гидроэнергетическая мощность достигала 1015 ГВт. Лидерами по выработке гидроэнергии на гражданина являются Норвегия, Исландия и Канада. Наиболее активное гидростроительство ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии, в этой же стране размещено до половины малых гидроэлектростанций мира.

1. Энергия приливов и отливов.

Электростанциями этого типа являются особого вида гидроэлектростанции, использующие энергию приливов. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды.

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.

Преимуществами приливных электростанций являются экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего приливная электростанция может работать только в единой энергосистеме с другими типами электростанций.

1. Энергия волн.

Волновые электростанции используют потенциальную энергию волн переносимую на поверхности океана. Мощность волнения оценивается в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает большей удельной мощностью. Несмотря на схожую природу с энергией приливов, отливов и океанских течений волновая энергия представляет собой отличный от них источник возобновляемой энергии.

1. Геотермальная энергия.

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.

В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее 100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотермальной энергии в качестве источника тепла.

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении.

Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.

Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. Высокотемпературное тепло околовулканического района и сухих горных пород предпочтительно использовать для выработки электроэнергии и теплоснабжения. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.

Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения. Например, по имеющимся данным, в Западной Сибири имеется подземное море площадью 3 млн м2 с температурой воды 70—90 °С. Большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, на Камчатке и в ряде других районов России, также в Казахстане.

Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды (обычно отработанной) в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка, кадмия, мышьяка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.

Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.

1. Биомасса и биогаз.

Биомасса — неископаемые органические вещества биологического происхождения.

Первичная биомасса — растения, непосредственно (или без химической обработки) используемые для получения (добычи) энергии. К ним относятся, прежде всего, отходы сельского и лесного хозяйства.

Вторичная биомасса — остатки переработки первичной биомассы веществ — прежде всего в результате их потребления человеком и животными или переработки в домашнем хозяйстве или промышленности. К ним относятся, прежде всего, навоз, жидкий компост, жидкие стоки очистных сооружений.

Биотопливо — отходы сельскохозяйственного производства, пищевой и других видов промышленности, органическое вещество сточных вод и городских свалок — отходы, состоящие из биологического сырья — веществ биологического происхождения.

Биомасса представляет собой весьма широкий класс энергоресурсов. Ее энергетическое использование возможно через сжигание, газификацию, пиролиз и биохимическую переработку анаэробного сбраживания жидких отходов с получением спиртов или биогаза. Каждый из этих процессов имеет свою область применения и назначение.

Некоммерческое использование биомассы (проще говоря, сжигание дров) наносит большой ущерб окружающей среде. Хорошо известны проблемы обезлесения и опустынивания в Африке, сведения тропических лесов в Южной Америке. С другой стороны, использование древесины от энергетических плантаций является примером получения энергии от органического сырья с суммарными нулевыми выбросами диоксида углерода.

Биогаз является одним из видов биотоплива, которое получают из биомассы. Поскольку биогаз производится их биомассы, он относится к одному из видов возобновляемых источников энергии.

Биогаз получают из биологического материала живых организмов (органического вещества), и он формируется в процессе биологического распада этого органического вещества при отсутствии кислорода. Биогаз можно получать из городских органических отходов, лесосечных отходов, растительного материала, навоза и других источников. Биогаз состоит в основном из метана и диоксида углерода и может содержать небольшое количество сероводорода.

1. Меры поддержки возобновляемых источников энергии.

На данный момент существует достаточно большое количество мер поддержки возобновляемых источников энергии. Некоторые из них уже зарекомендовали себя как эффективные и понятные участникам рынка. Это такие меры, как:

1. Зеленые сертификаты;

Под зелеными сертификатами понимаются сертификаты, подтверждающие генерацию определенного объема электроэнергии на основе ВИЭ. Данные сертификаты получают только квалифицированные соответствующим органом производители. Как правило, зеленый сертификат подтверждает генерацию 1Мвт ч, хотя данная величина может быть и другой. Зеленый сертификат может быть продан либо вместе с произведенной электроэнергией, либо отдельно, обеспечивая дополнительную поддержку производителя электроэнергии. Для отслеживания выпуска и принадлежности «зеленых сертификатов» используются специальные программно-технические средства (WREGIS, M-RETS, NEPOOL GIS). В соответствии с некоторыми программами сертификаты можно накапливать (для последующего использования в будущем), либо занимать (для исполнения обязательств в текущем году). Движущей силой механизма обращения зеленых сертификатов является необходимость выполнения компаниями обязательств, взятых на себя самостоятельно или наложенных правительством. В зарубежной литературе «зеленые сертификаты» известны также как: Renewable Energy Certificates (RECs), Green tags, Renewable Energy Credits.

1. Возмещение стоимости технологического присоединения;

Для повышения инвестиционной привлекательности проектов на основе ВИЭ государственными органами может предусматриваться механизм частичной или полной компенсации стоимости технологического присоединения возобновляемых источников к сети.

1. Фиксированные тарифы на энергию ВИЭ («зелёные» тарифы)

Накопленный в мире опыт позволяет говорить о фиксированных тарифах как о самых успешных мерах по стимулированию развития возобновляемых источников энергии. В основе данных мер поддержки ВИЭ лежат три основных фактора:

• гарантия подключения к сети;
• долгосрочный контракт на покупку всей произведенной ВИЭ электроэнергии;
• гарантия покупки произведенной электроэнергии по фиксированной цене.

Фиксированные тарифы на энергию ВИЭ могут отличаться не только для разных источников возобновляемой энергии, но и в зависимости от установленной мощности ВИЭ. Одним из вариантов системы поддержки на основе фиксированных тарифов является использование фиксированной надбавки к рыночной цене энергии ВИЭ. Как правило, надбавка к цене произведенной электроэнергии или фиксированный тариф выплачиваются в течение достаточно продолжительного периода (10-20 лет), тем самым гарантируя возврат вложенных в проект инвестиций и получение прибыли.

1. Система чистого измерения;

Данная мера поддержки предусматривает возможность измерения отданного в сеть электричества и дальнейшее использование этой величины во взаиморасчетах с электроснабжающей организацией. В соответствии с «системой чистого измерения» владелец ВИЭ получает розничный кредит на величину, равную или большую выработанной электроэнергии. В соответствии с законодательством, во многих странах электроснабжающие организации обязаны предоставлять потребителям возможность осуществления чистого измерения.

4 . Использование возобновляемых источников энергии в мире

В последние десятилетия в мировой энергетике наблюдаются качественные изменения, обусловленные экономическими, политическими и технологическими причинами. Одна из основных тенденций - снижение потребления топливных ресурсов – их доля в общемировом производстве электроэнергии за последние 30 лет сократилась с 75% до 68% в пользу использования возобновляемых ресурсов (рост с 0,6% до 3,0%).

Странами-лидерами в развитии производства энергии из нетрадиционных источников являются Исландия (на долю возобновляемых источников энергии приходится около 5% энергетики, в основном используются геотермальные источники), Дания (20,6%, основной источник – энергия ветра), Португалия (18,0%, основные источники – энергия волн, солнца и ветра), Испания (17,7%, основной источник – солнечная энергия) и Новая Зеландия (15,1%, в основном используется энергия геотермальных источников и ветра).

Крупнейшими мировыми потребителями возобновляемой энергии являются Европа, Северная Америка и страны Азии.

Китай, США, Германия, Испания и Индия обладают почти тремя четвертями общемирового парка ветроэнергетических установок. Среди стран, которые характеризуются наилучшим развитием малой гидроэнергетики, лидирующее положение занимает Китай, на втором месте Япония, на третьем — США. Пятерку лидеров замыкают Италия и Бразилия.

В общей структуре установленных мощностей объектов солнечной энергетики лидирует Европа, далее следуют Япония и США. Высокий потенциал развития солнечной энергетики имеют Индия, Канада, Австралия, а также ЮАР, Бразилия, Мексика, Египет, Израиль и Марокко.

Первенство в геотермальной электроэнергетике сохраняют США. Затем идут Филиппины и Индонезия, Италия, Япония и Новая Зеландия. Активно развивается геотермальная энергетика в Мексике, в странах Центральной Америки и в Исландии - там за счет геотермальных источников покрывается 99% всех энергетических затрат. Перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны, в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.

Согласно многочисленным экспертным заключениям, мировой рынок возобновляемой энергетики продолжит успешное развитие, и к 2020 году доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии в Европе составит около 20%, а доля ветровой энергии в производстве электрической энергии в мире – около 10%.

1. Использование возобновляемых источников энергии в России

Россия занимает одно из ведущих мест в мировой системе оборота энергоресурсов, активно участвует в мировой торговле ими и в международном сотрудничестве в этой сфере. Особенно значимы позиции страны на мировом рынке углеводородов. Вместе с тем страна практически не представлена на мировом рынке энергетики, основанной на возобновляемых источниках энергии.

Общая установленная мощность электрогенерирующих установок и электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, в России в настоящее время не превышает 2 200 МВт.

С использованием возобновляемых источников энергии ежегодно вырабатывается не более 8,5 млрд. кВтч электрической энергии, что составляет менее 1% от общего объема производства электроэнергии. Доля возобновляемых источников энергии в общем объеме отпускаемой тепловой энергии составляет не более 3,9%.

Структура выработки энергии на базе возобновляемых источников энергии в России значительно отличается от общемировой. В России наиболее активно используются ресурсы тепловых электростанций на биомассе (доля в выработке электроэнергии – 62,1%, в выработке тепловой энергии – не менее 23% на ТЭС и 76,1% на котельные), в то время как общемировой уровень использования биоТЭС – 12%. При этом в России почти совсем не используются ресурсы ветро- и солнечной энергетики, зато около трети выработки электроэнергии приходится на малые ГЭС (против 6% в мире).

Мировой опыт показывает, что первоначальный толчок к развитию возобновляемой энергетики, особенно в странах, богатых традиционными источниками, должен быть дан государством. В России же никакой поддержки этом сектору энергетической отрасли практически не оказывается.

Вывод.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – это те ресурсы, которые человек может использовать, не причиняя вреда окружающей среде.

Энергетика, использующая возобновляемые источники, называется «альтернативной энергетикой» (в отношении традиционных источников – газа, нефтепродуктов, угля), что указывает на минимальный вред окружающей среде.

Преимущества использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) связаны с экологией, воспроизводимостью (неисчерпаемостью) ресурсов, а также с возможностями получения энергии в труднодоступных местах проживания населения.

К недостаткам энергетики на ВИЭ часто относят низкий КПД технологий выработки энергии на таких ресурсах (на текущий момент времени), недостаточность мощностей для промышленного потребления энергии, потребность в значительных территориях посева «зеленых агрокультур», наличие повышенного шумоуровня и виброуровня (для ветровой энергетики), а также сложности добычи редкоземельных металлов (для солнечной энергетики).

Применение возобновляемых источников энергии, связано с местными возобновляемыми ресурсами и государственной политикой.

Успешные примеры - это геотермальные станции, обеспечивающие энергией, отоплением и горячей водой города Исландии; «фермы» солнечных батарей в Калифорнии (США) и ОАЭ; «фермы» ветрогенерации в Германии, США и Португалии.

Для энергогенерации России, с учетом опыта использования, территорий, климата и обеспеченностью возобновляемыми источниками энергии, наиболее перспективными являются: гидростанции малой мощности, солнечная энергетика (особенно перспективна в ЮФО) и ветроэнергетика (Балтийское побережье, ЮФО).

Перспективный источник возобновляемой энергии, но требующий профессиональной технологической разработки - это бытовые отходы и газ метан, получаемый в местах их хранения.

До недавнего времени по целому ряду причин, прежде всего из-за огромных запасов традиционного энергетического сырья, вопросам развития использования возобновляемых источников энергии в энергетической политике России уделялось сравнительно мало внимания. В последние годы ситуация стала заметно меняться. Необходимость борьбы за лучшую экологию, новые возможности повышения качества жизни людей, участие в мировом развитии прогрессивных технологий, стремление повысить энергоэффективность экономического развития, логика международного сотрудничества – эти и другие соображения способствовали активизации национальных усилий по созданию более зеленой энергетики, движению к низкоуглеродной экономике.

Объем технически доступных ресурсов возобновляемых источников энергии в Российской Федерации составляет не менее 24 млрд. тонн условного топлива.

Литература:

1. http://www.greenpeace.org/russia/ru/campaigns/energy/
2. http://www.spbenergo.com
3. http://re.energybel.by/
4. http://worldtek.ru/alter/6-bioenergetika.html?showall=1
5. Портал «ИнтерЭнерго»
6. Министерство энергетики Российской Федерации

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

5 апреля 2017 года в Москве в Министерстве энергетики РФ глава Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA) Аднан Амин (Adnan Z. Amin) представил Доклад «Перспективы возобновляемой энергии в Российской Федерации» . Мы уже писали об этом.

Данный документ является частью программы, которая называется REmap — Roadmap for a Renewable Energy Future (Дорожная карта для будущего возобновляемой энергетики). В рамках программы готовится общий доклад, для всего мира, а также отдельные выпуски по странам.

Документ прокомментировал Владимир Сидорович , директор Института энергоэффективных технологий в строительстве.

Он рассказал, что для него и ряда других участников мероприятия сюрпризом оказались статистические данные о том, что в России установлено почти 1,4 ГВт электроэнергетических мощностей, работающих на основе биомассы.

"Попросив разъяснений у присутствующих на мероприятии представителей министерства энергетики, мы выяснили, что речь идет об объектах генерации на основе биологического сырья при крупных предприятиях, снабжающих их и прилегающие населенные пункты электроэнергией и теплом" , - комментирует эксперт.

Владамир Сидорович рассказал: "В Докладе REmap сравниваются два сценария: «обычный ход деятельности» и, собственно, REmap, более агрессивный, сценарий. В случае «обычного хода деятельности», который соответствует проекту энергетической стратегии России до 2035 г, конечное потребление энергии, произведенной объектами ВИЭ, увеличится почти в два раза с 0,6 ЭДж в 2010 году до 1,1 ЭДж в 2030, что в свою очередь составит порядка 5% от спроса на все виды энергии в 2030 году (сегодня: 3%). Конечное потребление возобновляемой энергии включает потребление электрической и тепловой возобновляемой энергии, потребление биотоплива для транспортных средств, приготовления пищи, а также для отопления и технологического тепла. Гидроэнергетика продолжит оставаться главным ВИЭ, покрывающим больше половины объема конечного потребления возобновляемой энергии. С учетом доступности значительных резервов биомассы в России, рынок биоэнергетики значительно возрастет за счет увеличения использования биотоплива для производства тепловой энергии и в транспортном секторе. Установленная мощность солнечных электростанций к 2030 г составит всего 2,7 ГВт, а ветряных электростанций - 5 ГВт.

Согласно REmap сценарию, в котором рассматривается ускоренный рост возобновляемой энергетики в энергетическом секторе России, к 2030 году её доля в конечном потреблении энергии достигнет 11.3%, то есть увеличится почти в 4 раза по сравнению с нынешним уровнем.

В соответствии с REmap, доля возобновляемой энергии в производстве электроэнергии превысит 34%, и здесь будет доминировать гидроэнергетика. Доля возобновляемой энергии в производстве тепловой энергии составит около 15%. В транспортном секторе будет наблюдаться самый большой темп роста использования ВИЭ: к 2030 году её доля достигнет 8% по сравнению с 1% в 2010.

Согласно сценарию REmap, суммарная установленная мощность ветряных электростанций достигнет 23 ГВт, мощность солнечных электростанций возрастет до 5 ГВт, а биоэнергетических установок до 26 ГВт (касательно установленной мощности: в тексте докладе стоят указанные 23 ГВт в ветроэнергетике, а в таблице - 14 ГВт. Не ясно, какая из цифр верная). Совокупная доля солнца и ветра в общем объеме выработки электроэнергии составит в 2030 г 3,4%. При этом Россия, по текущим оценкам, имеет самый высокий в мире технический ветроэнергетический потенциал.

К 2030 общая установленная мощность гидроэлектростанций возрастет до 94 ГВт (касательно установленной мощности: в докладе в тексте стоят указанные 94 ГВт ветроэнергетики, а в таблице - 74 ГВт. Предположительно, верной является вторая цифра).

В период 2010-2030 общее производство электроэнергии на основе ВИЭ увеличится практически в три раза с 169 ТВт·ч до 487 ТВт·ч. Порядка 100 ТВт·ч электроэнергии, выработанной гидроэлектростанциями и ветроустановками суммарной мощностью 30 ГВт, будет доступно для экспорта в страны Азии. В то же время IRENA отмечает, что экспорт электроэнергии - деятельность нестабильная и ненадежная.

Суммарный объем необходимых инвестиций для достижения сценария REmap оценен в 300 млрд долл. США за период 2010-2030, что соответствует среднегодовой потребности в инвестициях в размере 15 млрд долл. США в течение данного срока. В то же время выгоды могут превысить расходы, если принимать во внимание такие внешние факторы, как здоровье граждан и изменение климата.

Дополнительные расходы для российской энергетической системы при реализации REmap сценария оцениваются в 8,7 долл./ГДж (расчеты данного показателя приведены, исходя из следующих предпосылок: дисконтная ставка: 11%, цена на нефть: на уровне $80/баррель и оптовая цена на газ: на уровне $3,3 за миллион британских термических единиц (BTU). Предполагается, что в рамках REmap в тепло- и электроэнергетике будет замещаться главным образом природный газ. Установленная мощность угольной генерации по сравнению «с обычным ходом деятельности» не меняется" .

Подводя итоги, эксперт заявил: "Мне понравился оптимизм авторов доклада в части биоэнергетики, который, однако, несколько диссонирует с текущей реальной политикой. Действительно, потенциал (в том числе экспортный) биоэнергетики колоссален. Ответственное обращение с отходами сельского и лесного хозяйства необходимо предполагает их энергетическое использование. Упор на развитие гидроэнергетики мне проставляется неверным. В целом, весьма «спокойный доклад», написанный в стиле «консервативного реализма» для страны периферийного капитализма, не ставящей пред собой сколько-нибудь значимых задач развития. Обычно довольно агрессивный сценарий REmap-2030 получился в случае России умеренным, особенно, в плане развития электроэнергетики. Посудите сами, 5 ГВт установленной мощности солнечной энергетики к 2030 году… Некоторые страны столько строят за год. Впрочем, понятно, представители IRENA должны соотносить свои прогнозы с местными стратегическими установками".