Долгий путь альтернативных видов энергии к потребителю

Не менее важной причиной необходимости освоения альтернативных источников энергии является проблема глобального потепления. Суть ее заключается в том, что двуокись углерода (СО2), высвобождаемая при сжигании угля, нефти и бензина в процессе получения тепла, электроэнергии и обеспечения работы транспортных средств, поглощает тепловое излучение поверхности нашей планеты, нагретой Солнцем и создает так называемый парниковый эффект. 

В перспективе, широкое использование альтернативных источников энергии позволит снизить парниковый эффект, который представляет для человечества большую угрозу. Проявляясь в виде таяния ледников, сильных ливней и бурь, штормов и ураганов, засухи и гроз. Учеными доказано, что во многом глобальное потепление связано с выбросами в атмосферу углекислого газа, который возникает при сжигании нефти, газа и угля.

Достоинствами альтернативных источников энергии являются: возобновляемость и востребованнасть большинства их видов, а также низкие эксплуатационные затраты, экологичность. Развитие альтернативной энергетики позволяет существенно сократить вредные выбросы в атмосферу и улучшить экологию. 

Проведенное исследование показывает, что к основным альтернативным (нетрадиционным) источникам энергии относят ветряную, солнечную, приливную, геотермальную виды энергии и энергию, получаемую из биомассы. Последнее время в альтернативные источники также стали включать термоядерную энергию управляемого взрыва, выделяющуюся при минимальном расходе топлива. По сравнению с атомными электростанциями здесь почти не остается вредных отходов.

Анализ применения альтернативных и возобновляемых источников энергии с развитых и развивающихся странах мира.

По прогнозу Мирового энергетического конгресса в 2020 году на долю альтернативных преобразователей энергии (АПЭ) придется 5,8 % общего энергопотребления. При этом в развитых странах (США, Великобритании и др.) планируется довести долю АПЭ до 20 % (20 % энергобаланса США - это примерно все сегодняшнее энергопотребление в России). В странах Европы планируется к 2020 г. обеспечить экологически чистое теплоснабжение 70 % жилищного фонда. Сегодня в мире действует 233 геотермальные электростанции (ГеоТЭС) суммарной мощностью 5136 мВт, строятся 117 ГеоТЭС мощностью 2017 мВт. Ведущее место в мире по ГеоТЭС занимают США (более 40 % действующих мощностей в мире). Там работает 8 крупных солнечных ЭС модульного типа общей мощностью около 450 мВт, энергия поступает в общую энергосистему страны. Выпуск солнечных фотоэлектрических преобразователей (СФАП) достиг в мире 300 мВт в год, из них 40 % приходится на долю США. В настоящее время в мире работает более 2 млн. гелиоустановок горячего водоснабжения. Площадь солнечных (тепловых) коллекторов в США составляет 10, а в Японии - 8 млн. м^2. В США и в Японии работают боле 5 млн. тепловых насосов. За последние 15 лет в мире построено свыше 100 тыс. ветроустановок с суммарной мощностью 70000 мВт (10 % энергобаланса США). В большинстве стран приняты законы, создающие льготные условия как для производителей, так и для потребителей альтернативной энергии, что является определяющим фактором успешного внедрения.[3]

В 1990 году В РОССИИ на долю АПЭ приходилось приблизительно 0,05 % общего энергобаланса, в 1995 году - 0,14%, на 2005 год планируется около 0,5-0,6% энергобаланса страны (т.е. приблизительно в 30 раз меньше, чем в США, а если учесть соотношение энергобалансов, то у нас «запланировано» отставание примерно в 150 раз). Всего в России 1 ГеоТЭС (Паужекская, 11 мВт), и то технологически крайне неудачная, 1 приливная ЭС (Кислогубская, 400 кВт), 1500 ветроустановок (от 0,1 до 16 кВт), 50 микроГЭС (от 1,5 до 10 кВт), 300 малых ГЭС (2 млрд. кВт/ч), солнечные ФЭС (в сумме приблизительно 100 кВт), солнечные коллекторы площадью 100 000 м^2, 3000 тепловых насосов (от 10 кВт до 8 мВт).[6]

В 1990 г. первое место по объему бюджетных ассигнований на НИОКР в области НВИЭ сохранялось за США, второе – у Японии, у Германии – третье, далее следуют Италия, Испания, Великобритания и Нидерланды. Отмечается также некоторая смена приоритетов в отношении к различным видам альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Первое место принадлежит теперь солнечной энергетике, второе – биоэнергетике, которая несколько оттеснила ветроэнергетику. Последнее объясняется тем, что многие ветроэнергетические проекты не доведены до промышленной и коммерческой стадии. Третье место осталось за геотермальной энергетикой.

В “Белой книге” ООН (1992 г.), посвященной роли альтернативных (нетрадиционных) источников энергии приведена оценка удельных затрат на строительство энергетических установок на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии(НВИЭ).

Ожидаемая стоимость в долларах 1 квт установленной мощности в 1998 г. оценивается: для ТЭС на угле мощностью 300 МВт – 2283, для группы ветроустановок мощностью 75 МВт – 1434. Для электростанций на биомассе мощностью 40 МВт – 7085, ГеоТЭС мощностью 113 МВт – 1527, солнечные электростанции модульного типа мощностью 30 МВт – 4497, фотоэлектрические станции мощностью 100 МВт – 3800 МВт – 4200. Доля НВИЭ в мировом топливно-энергетическом балансе мира в 1985 г. составила 17,6%, в том числе гидроэнергия 5,8% (доля среди НВИЭ 33%), биомасса из природных источников и энергетических плантаций – 10,3% (58% всех НВИЭ), отходы сельского хозяйства – 1,2%. Ожидается, что к 2000 г. вклад НВИЭ возрастет до 4807 млн. т. условного топлива, при этом гидроэнергия составит 26%, солнечная энергия 6%, древесное топливо 49%, отходы 15%, энергия ветра 1,8%. К 2020 г. при общем потреблении НВИЭ примерно 6944 млн. т. условного топлива, доля различных источников составит соответственно 25; 9,6; 42 и 13,3%. Учитывая все более обостряющиеся проблемы защиты окружающей среды, сделана попытка оценки предельных значений возможного использования энергии. В одном из прогнозов отмечается, что для предотвращения катастрофического загрязнения окружающей среды на Земле потребление энергии на одного человека в среднем не должна превышать 80 ГДж/год.

В настоящее время в США оно составляет 280, в Великобритании 150 ГДж.

В одном из прогнозов, разработанных в Испании, проведена оценка возможного потенциала использования НВИЭ в мире. Технический гидропотенциал мира оценен в 1350 ГВт.

По прогнозу развития использования НВИЭ, выполненному в США указывается, что ресурсы НВИЭ в США более чем в 500 раз превышают объемы их потребления и более чем в 10 раз ресурсы органического и ядерного топлива.В 2010 году продолжилось уверенное развитие альтернативной энергетики в мире. [5]Всё большее число стран понимают и начинают осуществлять конкретные действия по внедрению технологий, использующих возобновляемые источники энергии (ВИЭ) для производства электричества и тепла. Хотя на сегодняшний день в мировом энергетическом балансе ВИЭ занимают порядка 3%, ежегодно наблюдается устойчивая тенденция к увеличению этой доли. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), доля производства электроэнергии с использованием ВИЭ (кроме энергии воды) в странах, входящих в Организацию экономического сотрудничества и развития (OECD), в январе-сентябре 2010 года по сравнению с аналогичным периодом 2009 года выросла с 2% до 3%, в то время как доля атомной энергетики сократилась с 22% до 21%. Доли производства электроэнергии из горючего топлива и на гидростанциях остались прежними – на уровне 62% и 14% соответственно.

К 2030 г. НВИЭ могут дать энергию, эквивалентную 50-70 современного уровня потребления энергии. НВИЭ, преимущественно биомасса и гидроресурсы, удовлетворяют сейчас примерно 20% мировой потребности в энергии, а энергия биомассы – 35% энергетических потребностей развивающихся стран. Гидроэнергия и биомасса удовлетворяют более 50% энергетических потребностей Норвегии. В промышленно развитых странах потребность в низкотемпературном тепле составляет 30-50% общей потребности в энергии, а в развивающихся странах – еще больше. Через несколько десятилетий с помощью солнечной энергии будет производиться нагрев почти всей требующейся воды, а пассивные системы отопления и охлаждения зданий снизят потребность в энергии для этих целей примерно на 80%.На Кипре, в Израиле , Японии и Иордании 25-65% потребности в горячей воде обеспечивают гелиотермические установки.

Роль государства и перспективы развития альтернативных и возобновляемых источников энергии в РФ.

В России, на сегодняшний день, все виды альтернативной энергетики составляют всего 0,6%, даже Украина имеет 1% (можно сказать, опередила нас), но она уже к 2014 г. наметила иметь 15% нетопливной энергии, а «гос-проект» России – на 2014 г. достичь только 4% альтернативой энергетики, т.е. рост менее 1% в год. 

В соответствии с «Основными направлениями государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» установлены следующие целевые показатели объема производства и потребления электрической энергии с использованием возобновляемых источников энергии: [6]

• в 2010 году – 1,5 %;

• в 2015 году – 2,5 %;

• в 2020 году – 4,5 %.

При этом одним из базисов «Энергетической стратегии России» является идея того, что именно использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ), также как и реализация потенциала повышения энергоэффективности, позволят повысить конкурентоспособность российской продукции на мировых рынках и сэкономить первичные энергетические ресурсы в объеме нескольких сотен миллионов тонн условного топлива.

Выступая на различных мероприятиях, в том числе и международных, посвящённых энергетике и энергоэффективности, Президент Дмитрий Медведев не раз подчёркивал важность развития альтернативных источников энергии. Слова премьер-министра Владимира Путина оказывались более противоречивыми. Например, в сентябре на заседании международного дискуссионного клуба "Валдай" в Сочи он заявил, что единственная альтернатива углеводородному топливу на сегодня – это атомная энергия, другие же альтернативы – "пока баловство". Но уже в декабре на межрегиональной конференции "Единой России" в Хабаровске Путин отметил важность развития альтернативной энергетики, в частности использование энергии геотермальных источников на Камчатке. Такая непоследовательная политика Правительства России ставит под сомнение достижение целевых показателей энергетической стратегии.

Итак, по всем видам АПЭ Россия находится на одном из последних мест в мире. В чем причина столь непопулярных в Российской Федерации альтернативных и возобновляемых источников энергии и почему такие страны Америка , Япония, Норвегия Швеция, Германия, Норвегия, Китай и многие другие имеют столь различные походы для стимулирования ВИЭ и АПЭ.

Ответ может лежать в отсутствии в нашей стране правовой базы для внедрения АПЭ, нет никаких стимулов для развития этого направления. В стране отсутствует отрасль, объединяющая все разрозненные разработки в единый стратегический замысел. В концепции Минтопэнерго АПЭ отводится третьестепенная, вспомогательная роль. В концепциях РАН РФ, ведущих институтов, отраженных в программе «Экологически чистая энергетика» (1993 г.) практически отсутствует стратегия полномасштабного перехода к альтернативной энергетике и, по-прежнему, делается ставка на малую, автономную энергетику, причем в весьма отдаленном будущем. Что, конечно скажется на экономическом отставании страны, а также на экологической обстановке как в стране так и в мире в целом.

Тем не менее, определённые успехи в этом направлении в 2010 году были достигнуты. В октябре вышло постановление Правительства РФ об утверждении критериев для предоставления из федерального бюджета компенсации стоимости объектов, генерирующих энергию с помощью ВИЭ с мощностью не более 25 МВт. Оно должно стимулировать строительство электростанций, использующих энергию возобновляемых источников. [2], [4]

Также, 28 декабря Президент РФ подписал закон, вносящий изменения в ФЗ "Об электроэнергетике", позволяющие заключать долгосрочные договора купли-продажи мощности, произведённой на объёктах с использованием ВИЭ, по особой цене, регулируемой оптовым рынком. Несмотря на то, что эти документы создают определённую инфраструктуру для развития ВИЭ в России, подобных мер в данном случае недостаточно. Кроме того до сих пор так и не рассмотрен в Государственной Думе проект закона о мерах государственной поддержки использования ВИЭ в РФ, подготовленный ОАО "Русгидро" совместно с другими экспертами в этой области.

Мировой опыт показывает, что первоначальный толчок к развитию альтернативной энергетики, особенно в странах, богатых традиционными источниками, должен быть дан государством. В России же никакой поддержки этом сектору энергетической отрасли практически не оказывается. В федеральном бюджете на 2010 год не было заложено никакой финансовой поддержки проектам ВИЭ, и, наоборот, выделялись средства на атомную промышленность (более 400 млн рублей субсидий и 53 млрд рублей в виде имущественного взноса в ГК "Росатом") или, например, угольную отрасль. Небольшое финансирование разработки технологий ВИЭ осуществлялось только в рамках проекта развития нанотехнологий. Не предусмотрены никакие субсидии на развитие альтернативной энергетики и в принятом бюджете на 2011 и прогнозные 2012 и 2013 годы. Компании занимающихся разработкой альтернативных и возобновляемых источников энергии в РФ , пока не в состоянии обеспечить развитие новых технологий проектов по альтернативной энергетике. 

Позитивным итогом 2010 года, который действительно может стимулировать развитие альтернативной энергетики в России, несомненно, можно назвать запуск программы Международной финансовой корпорации (IFC) по развитию ВИЭ. Целью проекта является раскрытие потенциала рынка альтернативной энергетики в России.

За пять лет при поддержке российских партнеров, среди которых Российское Энергетическое Агентство и компания "Русгидро", IFC планирует реализовать не менее 30 пилотных проектов общей мощностью 205 МВт. Совокупный объем инвестиций составит около 366 млн долл. Из них 150 млн долл. предоставит IFC. Приоритетными направлениями будут ветроэнергетика (на юге и северо-востоке страны, а также на Дальнем Востоке) и энергия биомассы (преимущественно на юге России).

По оценкам IFC, для того чтобы довести уровень генерации ВИЭ, как планируют в правительстве, до 4,5% к 2020 году, необходимы вложения в объеме 50 млрд долларов. Поэтому дополнительные средства в 10 млн долларов будут направлены корпорацией на создание условий для инвестиций на федеральном и региональном уровнях, а также на помощь банкам в разработке финансовых продуктов для возобновляемой энергетики. Тем не менее, пока основные инвестиции в развитие сектора альтернативной энергетики в России направляются не в генерацию "чистой" энергии, а в производство энергетического оборудования или источников для производства энергии. 

Помимо неразвитой нормативно-правовой базы и отсутствия ощутимой государственной поддержки альтернативной энергетики в России, ещё одним препятствием на пути её развития является отсутствие системы альтернативы и выбора. Существующие монополии на системы распределения электрической энергии могут стать второй миной замедленного действия. На сегодня законодательная база не может стимулировать развитие альтернативных природных и возобновляемых источников энергии в РФ, а завтра предприятия занимающиеся производством альтернативных источников энергии не смогут реализовать свою продукцию потребителям.

Бесспорным фактом являются то, что РФ обладает гигантскими ресурсами для производства альтернативных и возобновляемых источников энергии и то, что вопросы загрязнения окружающей среды могут рано или поздно ускорить решение по стимулированию выше указанных технологий. 

Можно с уверенностью сказать, имеется большое заблуждение, что наличие в нашей стране природных энергетических ресурсов может отодвинуть развитие ВИЭ и АПЭ на более поздний срок. На сегодня экспертами дана оценка, что при существующих темпах добычи энергетических природных ресурсов может хватить на 25-30 лет. Собственно дефицит энергетики может сказаться и в настоящее время, ибо сеть производителей электрической энергии на сегодня фактически не имеет достаточных резервов для стимулирования развития экономики и следовательно будет являться серьезным тормозом в развитии страны.

Анализ отечественного опыта эксплуатации энергетических объектов, которые используют нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, а также учет зарубежного опыта в этой области показывают, что приоритет в развитии и внедрении энергосберегающих мероприятий необходимо, в первую очередь отдать технологиям и научно-техническим разработкам по использованию: солнечного излучения, ветра, потенциала существующих гидросооружений и городских инженерных сетей, тепловой энергии морской воды и водохранилищ, сбросной теплоты промышленных стоков и городских очистных сооружений, использование биомассы сельскохозяйственных отходов и других видов НВИЭ.

При этом на первом этапе основными законодательными задачами на сегодняшний момент является: 

- разработка законодательной и правовой базы для экономического стимулирования руководителей и специалистов предприятий и организаций за разработку и внедрение энергосберегающих технологий;

- определение реальных энергетических возможностей по использованию природных возобновляемых и нетрадиционных источников энергии, 

- разработка и реализация энергетически эффективных схем развития городов и населенных пунктов с применением новых технологий и оборудования по использованию НВИЭ,

- создание специализированных региональных предприятий по производству энергосберегающего оборудования, его сертификации, монтажу и сервисному обслуживанию;

- обеспечение научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по разработке и внедрению установок по использованию НВИЭ;

- создание научно-технических центров по подготовке и обучению специалистов по вопросам энергосбережения.

- разработка законодательной и правовой базы для экономического стимулирования развития сети дистрибьюторских компаний по реализации ВИЭ и АПЭ потребителям.

На втором этапе необходимо на практически закрепить и обеспечить развитие новых условий на рынке потребления энергетики. 

В первую очередь это касается :

• Стимулирование правительством интересов потребителя, а также развитие конкретных механизмов стимулирования производства в виде предоставления субсидий, освобождения от налогов, льготной тарифной политики.

• Создание общегосударственных и региональных структур для содействия как по развитию технологий ВИЭ и АПЭ, в том числе и в строительстве, так по развитию дистрибьюторских компаний по реализации ВИЭ и АПЭ потребителям.

• Создание информационной системы об отечественных и зарубежных разработках в области ВИЭ и АПЭ, рекламы и маркетинга. Активная работа с населением, в том числе в школах и высших учебных заведениях. Адресная работа с группой потенциальных потребителей ВИЭ и АПЭ.

• Создания условий для инвестирования проектов ВИЭ и АПЭ в РФ как российскими так и западными инвесторами.

При этом развитие ВИЭ и АПЭ в РФ можно представить как структурно- функциональную схему представленной на рис.1. Как видно из схемы банк энергетики входит как природные источники энергии, так и возобновляемые источники энергии. При этом появляется широкие возможности снизить зависимость потребителей от природных источников энергии , особенно от ТЭС имеющих зависимость цены электроэнергии от цен на нефть и газ.

Кроме того появляется широкая возможность потребителям заключать договора с дистрибьюторскими компаниями по монопольным ценам, а по ценам формируемых реально на текущее время.

Государственная энергетическая политика должна быть ориентирована на стимулирование развития альтернативной энергетики путем использования для этого эффективных государственных регуляторов. Подобная практика давно сложилась в Европе. Не так давно в планы ЕС входило довести к 2012 г. долю электроэнергии, получаемой с помощью альтернативных источников энергии, до 10%. Однако, этот рубеж будет достигнут уже к 2010 году. Не менее быстрыми темпами в Европе идут работы по созданию автомобильных двигателей, работающих на не нефтяном топливе. Уже сегодня некоторые европейские и японские производители автомобилей приступили к выпуску небольших промышленных партий автомобилей, работающих на водородном топливе или использующих гибридные двигатели.

Преуспевающей страной в использовании солнечной энергетики считается Япония. На ее долю приходится около половины установленной мощности всех существующих в мире генераторов, которые используют солнечный свет. Доля же Соединенных Штатов и Европейского союза составляет примерно по одной пятой. Вместе с тем, США активно инвестирует в развитие альтернативных источников энергии. В 2007 г. более 1 млрд долл. вложили США в биотопливную энергетику и намерены активизировать госинвестиции в исследовательские проекты. Во многом это вызвано тем, что в США проживает 5% населения планеты, но они расходуют более 45% всей производимой на Земле энергии.

Продвижение подобной политики в России требует создания технических центров в регионах, в которых на реальных объектах полномасштабно и наглядно демонстрируются возможности альтернативной энергетики. И, конечно, иметь в регионах больше действующих объектов, которые одновременно служили бы целям рекламы и распространения новых технологий. Необходимость развития альтернативной энергетики в условиях сокращения запасов нефти и газа, стремление к повышению энергетической и экологической эффективности промышленного производства должно стать не только объектом обсуждения на самом высоком уровне, но и предметом выработки конкретных решений. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, в 6,7 раза больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5% этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. 

С другой стороны применение альтернативных видов энергии в РФ позволит серьезно улучшить экологическое состояния окружающей среды и снижением зависимости от нефти и газа.

Развитие альтернативной энергетики в России уже в ближайшие годы позволит:

• обеспечить электричеством, теплом и топливом удаленные районы России, 

• повысить надежность энергоснабжения энергодефицитных районов РФ, 

• высвободить в структуре энергобаланса страны объемы традиционных энергоносителей, необходимые для выполнения договоров по долгосрочным контрактам на экспортную поставку нефти и природного газа развитым зарубежным странам;

• подтолкнуть российскую электроэнергетику к инновациям. 

• благодаря внедрению новых технологий в стране создаются дополнительные рабочие места и т.д.

Все это заставляет срочно пересмотреть отношение к альтернативной энергетике, тем более что мы это можем сделать с определенной выгодой для себя, учтя те ошибки и перегибы, которые имели место в других странах. Реформирование и либерализация рынка электроэнергии должны этому только способствовать, поскольку именно в рамках свободного рынка частные генерирующие компании будут стремиться к внедрению инноваций.