Возобновляемые источники энергии и перспективы их использования в мире и россии. Возобновляемые источники энергии: новая революция или очередной пузырь

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)

В этой статье мы расскажем про перспективы и главные барьеры для развития возобновляемых источников энергии в России и за рубежом, а также о возможных путях их преодоления.
Почти каждый деньв прессе появляются сообщения, рассказывающие о новых рекордных прорывах, которые сделаны в альтернативной энергетике. Но столь впечатляющие темпы роста можно во многом объяснить низкой базой, с которой отрасли стартуют, а интерес к этой теме активно подогревается тем, что «зеленая революция» в промышленности и энергетике давно уже стала глобальным мейнстримом. В то же время, рассуждая о настоящих перспективах возобновляемой энергетики, приходится всегда учитывать некоторые ограничения.

Ограничения для «зеленой» генерации

Известен, к примеру, так называемый «германский парадокс». Добиваясь рекордных показателей по наращиванию доли возобновляемых источников энергии в своем энергобалансе, Германия в течение многих лет продолжает оставаться лидером среди стран Евросоюза по выбросам в атмосферу CO2. Немцы,закрывая последовательно атомные электростанции, принялись наращивать импорт угля из России для того, чтобы восполнить недостающую электроэнергию. Образовалась парадоксальная ситуация: стремясь максимально «озеленить» свою энергетику, Германия, наоборот, увеличивала «грязную» угольную генерацию.

Даже в Дании, планирующей к 2050 году перейти полностью на возобновляемую энергетику, все равно продолжаются споры об экономической эффективности в долгосрочной перспективе возобновляемых источников энергии. И можно понять скептиков. В последнее время слишком много можно назвать громких примеров так и не реализовавшихся проектов, которые связаны с возобновляемой энергией.

К примеру, «солнечный гигант» SunEdison (США) был крупнейшей компанией в сфере солнечной энергетики с капитализацией десять миллиардов долларов, но не справилсяс долговыми обязательствами и был вынужден объявить о банкротстве. Еще одна американская компания Aquion Energy, разрабатывавшая для хранения «зеленой» энергии аккумуляторные батареи, в настоящее время распродается по частям и была вынуждена сократить почти весь свой R&D-персонал.

Одним из главных минусов возобновляемых источников энергии является зависимость от экстернальных факторов (наличия солнечных излучений непосредственно ветра и так далее) и нестабильность выработки электроэнергии. Компенсировать перепады, которые возникают, опять же приходится за счет базовой генерации. Решить данную фундаментальную проблему могут позволить технологии, которые связаны с накоплением и хранением энергии возобновляемых источников энергии. Именно создание промышленных накопителей, которые могут аккумулировать очень большие объемы энергии, даст возможность осуществить окончательный и тотальный переход на «зеленую» энергетику.

Накопители энергии

Пока еще не произошло настоящего прорыва в данном направлении. Хотя имеющиеся разработки, находящиеся преимущественно на уровне стартапов, ведутся активно уже не один год.
К примеру, резидент «Сколково» компания WattsBattery создала промышленный образец модульной системы для накопления электроэнергии. Как сообщают разработчики, это мощная батарейка, способная заряжаться от ветра, солнца, или сети и способная снабжать электроэнергией коммерческие здания и частные домовладения. Причем портативная система уже практичнски готова к серийным продажам. Персональную электростанцию Wattsбыла успешно опробовали в этом году во время рекордного полета на воздушном шаре Федора Конюхова. На пятьдесят пять часов полета хватило только одной батарейки, она подавала электричество бесперебойно и даже при температуре минус двадцать пять градусов.

Первое же в России производство высокоэффективных накопителей энергии было запущено в этом году в подмосковных Химках. Если современные литий-ионные аккумуляторы отдают только около 60% электроэнергии, которая была затрачена на их зарядку, то у суперконденсаторов данный показатель превышает 90%. Компания «ТЭЭМП» собирается выпускать в годдо двухсот тысяч суперконденсаторных ячеек. Эти модули уже смогли пройти успешные пилотные испытания в общественном транспорте, на железной дороге и в авиации.

В новосибирском Академгородке компания «Энергозапас» реализует проект по созданию твердотельной аккумулирующей электростанции (ТАЭС), разрабатывая гравитационные накопители энергии на твердых грузах. Причем в качестве груза они используют упакованный грунт. Строительство первой опытно-промышленной электростанции запланировано в 2019 году.

Не отстают от глобальных технологических трендов и наши крупные корпорации и компании, ведущие свои исследования в области разработок уникальных моделей накопителей энергии. Созданием супераккумулятора,который способен работать в промышленных масштабах, занимается, к примеру, Росатом. А «Камаз» и МОЭСК подписали этим летом соглашение о создании передвижного мобильного накопителя на базе грузового электромобиля. На мировом рынке такого рода решения еще были не представлены. Реализация данного проекта даст возможность не только предложить эффективную замену дизель-генераторным установкам, но и будет способствовать развитию в России зарядной инфраструктуры для электромобильного транспорта.

По данным отчетов аналитической компании NavigantResearch, годовой объем мирового рынка накопителей электроэнергии составит в 2025 году около восьмидесяти трехмиллиардов долларов (ежегодные темпы роста - до 60%). Причем почти треть от этого объема будет приходиться на коммерческие и промышленные предприятия, промышленное оборудование, домохозяйства.

Размер российского рынка накопителей, по разным оценкам, может составить от 3 миллиардов долларов до 8 миллиардов долларовдолларов в год. Именно поэтому поддержка формирования в России новой высокотехнологичной отрасли, которая связана с системами хранения энергии и их компонентов, сегодня является очень важной задачей. При этом одним из главных драйверов роста спроса на системы хранения энергии будет увеличение числа «цифровых» производств с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.

В России уже есть определенный научно-технический задел по таким направлениям, как суперконденсаторы, гидроаккумулирующие электростанции, литий-ионные аккумуляторы, лифты твердых грузов, маховики. Вместе с этим надо последовательно повышать уровень локализации и наращивать инжиниринговые компетенции и по другим компонентам, которые представлены на рынке пока только в зарубежном исполнении (пневматические системы, термические накопители, воздушно-цинковые аккумуляторы и так далее).

Основные эффекты от применения накопителей энергии в промышленности совершенно очевидны - это снижение потерь от остановки производственной деятельности при перебоях с энергоснабжением, уменьшение стоимости тех присоединения и самой электроэнергии, экономия на расходе топлива и обслуживании дизель-генераторов, развитие соответствующих смежных отраслей. Эффект от создания новой высокотехнологичной отрасли промышленности, обеспечивающей импортозамещение, оценивается в семь-восемьмиллиардов рублей выручки в год при уровне локализации в 50%.

Возобновляемые источники энергии в удаленных регионах

В глобальном масштабе объемы ввода генерации на основе возобновляемых источников энергии в России пока что довольно скромные. Совокупная мощность возобновляемых источников энергии в стране составляет примерно 53,5 ГВт, а без учета гидроэнергетики этот показатель не превышает 2,5 ГВт. Но у каждой технологии своя страновая специфика. И в плане развития альтернативной энергетики Россия обладает одним неоспоримым преимуществом - своей территорией.
Наиболее логичным является использование возобновляемых источников энергии именно в удаленных или энергодефицитных районах, испытывающих зависимость от малоэффективных дизельных генераторов. В стране насчитывается примерносто тысяч изолированных поселений, организовать в которых централизованное энергоснабжение или почти невозможно, или очень дорого.

Так, в селе Менза Забайкальского края была запущена в этом году первая автономная гибридная энергоустановка, состоящая из солнечных модулей, дизельных генераторов и накопителя энергии. Только в Забайкалье более 20 населенных пунктов нуждаются сегодня в стабильном энергоснабжении. Именно в такие районы и должны внедряться лучшие технологии и решения в области альтернативной энергетики.

Аналогичным образом решаются и проблемы энергообеспечения в Арктике. Отечественная промышленность разрабатывает высокотехнологичные решения для развития возобновляемых источников энергии в труднодоступных регионах. Например, компания «ЭлеСи» и специалисты Томского политехнического университета создают «умный» энергокомплекс, способный получать энергию сразу из нескольких источников - солнца, ветра, дизель-генераторов, микро-ГЭС. Установка оснащена солнечной панелью и ветрогенераторами различных видов, которые можно использовать как по отдельности, так и в комплексе. Технология адаптирована для работы в экстремальных условиях и окажется полезной для любых мест, где требуются автономные источники энергии - от крайнего севера до южных пустынь.
В России могут эффективно использоваться и другие перспективные направления альтернативной энергетики. Разумеется, исходя из экономической целесообразности и с учетом региональной специфики.

Например, в Мурманской области по-прежнему действует сооруженная еще в 1960-х годах Кислогубская приливная электростанция мощностью 1,7 МВт. Проекты такого рода выгодно развивать, например, на берегах Охотского моря, где наблюдаются самые высокие приливы в стране. А Камчатка теоретически может стать «российской Исландией» ввиду того, что высочайшая активность термальных вод позволит развивать там строительство геотермальных станций. Главный вопрос тут в решении технологических барьеров.

Еще одним направлением альтернативной энергетики является производство пеллет - топливных гранул из отходов лесной промышленности (в Минпромторге их относят к возобновляемым источникам энергии. - Forbes). Например, в перечень комплексных инвестиционных проектов, получивших государственную поддержку, вошел проект компании «Бионет». В Архангельской области был построен завод по созданию промышленных пеллет мощностью 150 тысяч тонн в год. В феврале 2017 года состоялась первая отгрузка топливных пеллет в Европу для их последующего сжигания в ТЭЦ Парижа.

Роль России на мировом рынке возобновляемых источников энергии

Мировыми лидерами в области энергетического машиностроения в целом по-прежнему остаются США, Германия, Япония, Франция, Италия. Очевидно, что конкурировать с ними на глобальном рынке Россия в обозримой перспективе не может, как и полностью импортозаместить зарубежные решения и технологии. Рынок уже поделен, и основную долю в его структуре в ближайшие годы будут по-прежнему занимать крупнейшие зарубежные компании.

Поэтому главная на сегодня цель - это встраивание российских компаний в глобальные цепочки, сотрудничество с мировыми лидерами, трансфер технологий и дальнейшая локализация производства отсутствующего в России оборудования, в том числе для проектов в сфере альтернативной энергетики.
Активное развитие в последние годы секторов возобновляемых источников энергии позволило подключить к развитию возобновляемой энергетики большое количество отечественных машиностроительных, металлообрабатывающих и электротехнических предприятий. И с каждым годом уровень локализации ключевого оборудования для возобновляемой энергетики будет расти, формируя таким образом новые высокотехнологичные отрасли отечественной промышленности.

Сегодня 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» (фото).

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. Сегодня настал черед России. Стандартный временной горизонт программы: 2030 г.

Для меня и ряда других участников мероприятия сюрпризом оказались некоторые статистические данные, содержащиеся в Докладе. В первую очередь речь идет о биоэнергетике. В частности, оказалось, что в России установлено почти 1,4 гигаватт 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.

Также обращаю внимание, что на вышеприведенном графике учтены солнечные электростанции, находящиеся в Крыму. Объем мощностей, построенных в остальной России в рамках действующих мер поддержки, не превышает 100 мегаватт.

В целом, нынешняя совокупная мощность ВИЭ в России составляет, как сказано в Докладе, 53,5 гигаватт, из которых 51,5 ГВт – это гидроэнергетика.

Определённый интерес (но больше вопросов) вызывает сравнительная таблица приведенной стоимости производства электроэнергии в России.

Не очень удачно взяты данные за 2014 г (вероятно, наша энергетическая статистика не способна предоставить что-то более свежее). Напомним, что тот год был сильно турбулентным, в том числе и в плане валютных курсов. Любопытно также сравнить данный анализ стоимости разных технологий генерации, например, с последним американским .

Глава компании «Русский Ветер» Евгений Николаев в процессе обсуждения доклада отметил, что КИУМ ветроэнергетики в центральной части России существенно ниже расчетных показателей IRENA 25-35%.

«Динамика» капитальных затрат в российской возобновляемой энергетике указывает лишь на отсутствие рынка или его зачаточное состояние:

Как видит IRENA российскую энергетику в 2030 году в плане развития ВИЭ?

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 миллиардов долларов США за период 2010-2030, что соответствует среднегодовой потребности в инвестициях в размере 15 миллиардов долларов 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 .

Подведем итоги.

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 представляется 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 гигаватт 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.

В XXI веке промышленность набирает небывалые обороты. Промышленное производство потребляет около 90–93% всей мировой энергии. Повышение общей энергетической эффективности – одно из приоритетных направлений политики Российской Федерации.

В связи с этим возобновляемые источники энергии (ВИЭ) в России начали набирать всё большую популярность. Так ли необходим государству переход к альтернативной энергетике? Обязательна ли политика энергосбережения? Какую пользу принесут эти изменения? Обо всём по порядку.

Старые пути получения энергии – почему они более не востребованы?

Промышленность и энергетика – две тесно связанные между собою отрасли. Чтобы обеспечивать работу крупных и мелких предприятий, а также организовывать транспортные грузоперевозки, необходимо подключиться к мощнейшим источникам электрической энергии. В жизни без неё, кстати, тоже никуда.

От электросетей питаются:

освещение дорог и автомагистралей;
теле- и радиостанции;
жилые, рабочие, торговые кварталы;
стационарные и частные заведения;
обслуживающие предприятия.

Таким образом, электроэнергия окружает человека со всех сторон. Но как её получают? В городские сети энергия поступает, в основном, с тепловых (ТЭС), водяных (ГЭС) и ядерных электростанций. Они являются представителями традиционной топливной энергетики.

В качестве источников энергии на таких станциях выступает природное топливо:

уголь,
торф;
нефть;
радиоактивные руды (уран, плутоний).

Энергопреобразующие станции устроены примитивно, зато их КПД свидетельствует об их эффективности:

Российские ТЭС работают благодаря сжиганию горючего топлива. Мощная химическая энергия, которая высвобождается в процессе горения, преобразуется в электрическую. Максимальный КПД – около 35%.
Схожим способом работают атомные электростанции. В России для обеспечения их работоспособности используют урановые руды или плутоний. При распаде ядер этих радиоактивных материалов выделяется энергия, которую впоследствии преобразуют в тепловую и электрическую. Наивысший показатель КПД – 44%.
В случаях с гидроэлектростанциями энергия добывается из мощных водных потоков. Огромные массы воды поступают на гидротурбины и приводят их в движение. Так генерируется электроэнергия. КПД – до 92%.
ГТЭС – газотурбинные станции – относительно новые установки, генерирующие сразу и электрическую, и тепловую энергию. Максимальный КПД – 46%.

Почему же традиционная энергетика, в основе которой лежит использование нефтепродуктов и радиоактивных элементов, не поощряется специалистами?

Основы альтернативной энергетики и использования ВИЭ

Возобновляемая энергетика использует для своих нужд энергию:

ветра;
малых речных потоков;
солнца;
геотермальных источников;
приливов и отливов.

Обратите внимание: на сегодняшний день под возобновляемую энергетику в России отводится всего около 2–3% от общего энергобаланса страны.

Россия стремится к переходу на использование альтернативных источников энергии. Вот как развивается эта отрасль энергетики в государстве:

Из приведённых в списке данных видно, что ВИЭ на территории России набирают обороты и медленно, но верно развиваются. Однако страна всё ещё отстаёт от мировых лидеров по использованию ВИЭ.

Недостатки системы ВИЭ

По расчётам учёных, использование ВИЭ в России на сегодняшний день должно было составлять около 15–18%. Эти оптимистические прогнозы не сбылись. Почему же обещанное не сбылось?

Большое влияние здесь имели такие недостатки системы ВИЭ:

Сравнительная дороговизна производства.В то время как добыча традиционных ископаемых уже давно себя окупила, сооружение нового оборудования под стандарты альтернативной энергетики требует огромных инвестиций. Пока что инвесторы не заинтересованы совершать крупные вложения, отдача от которых будет минимальной. Предпринимателям выгоднее открывать новые месторождения нефти и газа, а не тратить деньги «на ветер».
Слабая законодательная база в Российской Федерации.Мировые учёные уверены, что направление развитию альтернативной энергетики задаёт государство. Правительственные органы формируют надлежащую базу и этим оказывают поддержку. Например, во многих странах Европы введены налоги на выброс СО₂ в атмосферу. В этих странах общий процент использования ВИЭ достигает от 20 до 40%.
Потребительский фактор.Тарифы на энергию, произведённую ВИЭ, выше традиционных в 3–3,5 раз. Современный человек работает над своим благосостоянием и хочет получать максимальный результат при минимальных затратах. Ментальность людей изменить сложнее всего. Ни крупные бизнесмены, ни простые обыватели не хотят переплачивать за альтернативную энергию, пусть даже от этого зависит будущее планеты.
Непостоянство системы.Природа переменчива. Эффективность разных видов ВИЭ зависит от сезонных и погодных условий. Солнечные элементы не будут производить энергию в пасмурный день. Ветрогенераторы не работают в штиль. До сих пор человеку не удаётся побороть сезонность ВИЭ.

Для успешного развития российской возобновляемой энергетике не хватает потенциала и поддержки. В связи с этим русские энергетики уверены, что в обозримом будущем ВИЭ будут использоваться лишь в качестве подспорья традиционному топливу.

Необходимость перехода к ВИЭ

С точки зрения таких наук, как биология и экология, переход к альтернативной энергетике является лучшим вариантом развития событий как для человека, так и для природы.

Дело в том, что применение не возобновляемых источников энергии (нефтепродуктов) в промышленных масштабах – мощный вредоносный фактор для экосистемы Земли. И вот почему:

Запасы топлива не безграничны.Газ, уголь, торф и нефть добываются человеком из недр Земли. Россия богата на месторождения этих полезных ресурсов. Однако, как бы ни была огромна площадь добычи, рано или поздно все источники себя исчерпают.
Добыча ископаемых модифицирует все системы планеты.Из-за ресурсодобывающей деятельности человека меняется рельеф, в земной коре образуются пустоты, карьеры.
Работа электростанций меняет свойства атмосферы.Меняется состав воздуха, увеличивается выброс парникового газа СО₂, образуются озоновые дыры.
ГЭС вредят рекам.В результате деятельности ГЭС разрушаются поймы рек, затопляются близлежащие территории.

Эти факторы являются причинами катаклизмов и природных бедствий. В свою очередь, альтернативная энергетика обладает такими преимуществами:

Экологически чистая.При использовании возобновляемых источников исключается выброс вредных веществ и парниковых газов в атмосферу. Не страдают ни литосфера, ни гидросфера, ни биосфера. Запасы ВИЭ практически бесконечны. С физической точки зрения, они исчерпаются, когда нашей планеты не станет. Но пока Земля существует в космосе, на ней будут дуть ветры и течь реки, совершаться приливы и отливы. В конце концов, будет светить Солнце.
Совершенно безопасна для человека.Никаких вредных выбросов.
Эффективна в удалённых районах, куда вести централизованное энергообеспечение не представляется возможным.Возобновляемые источники энергии в России могут обеспечить человеку светлое, экологически чистое будущее.

Глобальный взгляд: почему в России переход на ВИЭ не осуществится?

Специалисты данной области уверены, что для перехода на возобновляемые источники энергии в России необходимо устранить большое количество препятствий, ибо горючее и ядерное топливо отлично справляются со своими главными задачами.

Традиционная топливная энергетика обладает рядом несомненных преимуществ, т. к. она:

Сравнительно дешёвая.Добыча ископаемого топлива уже «поставлена на конвейер». Человечество занимается этим несколько десятков лет подряд. За такой продолжительный срок было изобретено эффективное оборудование, которое широко используется в добывающей отрасли. Разработка месторождений угля, нефти и природного газа больше не стоит так дорого. У современного человека есть опыт в данной отрасли, так что людям намного проще «идти по накатанной», чем искать новые пути добычи энергии. «Зачем изобретать то, что у нас уже есть?» – вот так мыслит человечество.
Общедоступная.В связи с тем, что добыча горючих ископаемых ведётся на протяжении многих лет, все затраты, отведённые на эту деятельность, уже покрыты. Стоимость оборудования для топливной энергетики сполна окупилась. Техобслуживание не затратное. Плюс ко всему, энергодобывающие компании являются стабильным источником рабочих мест. Все эти факторы играют на руку традиционной энергетике, в связи с чем она становится всё популярнее.
Удобная в использовании.Добыча топлива и производство энергии цикличны и стабильны. Людям остаётся лишь поддерживать функционирование этой системы, и тогда она будет давать хорошие доходы.
Востребованная.В энергетической отрасли решающим фактором выступает экономическая целесообразность. Востребовано то, что дешевле и практичнее. А пока что эти черты не присущи альтернативным источникам.

Все перечисленные преимущества топливной энергетики делают её фавориткой мирового производства. Пока она не требует безвозвратных финансовых вложений и приносит большие доходы, она будет конкурентом для ВИЭ.

Наравне с достоинствами топливного производства стоят недостатки применения возобновляемых источников энергии.

Если изучить представленные выше списки, становится ясно, что топливная энергетика более перспективна, в то время как альтернативная лишь пытается «встать на ноги», и для её развития необходимо преодолеть множество препятствий.

Заключение

Альтернативная энергетика всё ещё несовершенна, а потому не пользуется широким спросом. Однако уже сегодня специалисты в данной области понимают, что именно за использованием ВИЭ стоит перспективное будущее России. Поэтому весь научный потенциал государства направлен на решение проблем, связанных с ВИЭ, и устранение основных недостатков альтернативной энергетики.

Новости о рекордах в области использования ВИЭ не сходят с новостных лент в последние несколько лет. По информации Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA), в период 2013-2015 годов доля ВИЭ в новых мощностях в электроэнергетике уже составляет 60%. Ожидается, что еще до 2030 года возобновляемые сместят уголь на второе место и выйдут в лидеры в балансе генерации электроэнергии (по прогнозу МЭА, треть объемов электроэнергии к этому году будет производиться с помощью ВИЭ). С учетом динамики ввода новых мощностей эта цифра выглядит не слишком фантастической - в 2014 году доля возобновляемых в мировом производстве электроэнергии составляла 22,6%, а в 2015 году - 23,7%.

Однако под общим термином ВИЭ скрываются очень разные источники энергии. С одной стороны, это давно и успешно эксплуатируемая крупная гидроэнергетика, а с другой - относительно новые виды - такие как солнечная энергетика, ветер, геотермальные источники и даже совсем экзотическая энергия волн океана. Доля гидроэнергетики в выработке электроэнергии в мире остается стабильной - 18,1% в 1990 году, 16,4% в 2014 году и примерно такая же цифра в прогнозе на 2030 год. Двигателем стремительного роста ВИЭ за последние 25 лет стали именно «новые» виды энергии (прежде всего, солнечная и ветроэнергетика) - их доля увеличилась с 1,5% в 1990 году до 6,3% в 2014 году и предположительно догонит гидроэнергетику в 2030 году, достигнув 16,3%.

Несмотря на такие бурные темпы развития ВИЭ, остается довольно много скептиков, сомневающихся в устойчивости этого тренда. Например, Пер Виммер, в прошлом сотрудник инвестиционного банка Goldman Sachs, а ныне основатель и руководитель собственной инвестиционно-консалтинговой компании Wimmer Financial LLP, считает, что ВИЭ - это «зеленый пузырь», аналогичный пузырю доткомов 2000 года и ипотечному кризису в США 2007-2008 годов. Интересно, что Пер Виммер - гражданин Дании, страны, которая уже давно является лидером в секторе ветроэнергетики (в 2015 году на датских ветряных электростанциях было произведено 42% потребленной в стране электроэнергии) и стремится стать самым «зеленым» государством если не в мире, то уж точно в Европе. Дания планирует полностью отказаться от использования ископаемых источников топлива к 2050 году.

Основной аргумент Виммера состоит в том, что энергия ВИЭ является коммерчески неконкурентоспособной, а проекты с ее использованием - неустойчивыми в долгосрочной перспективе. То есть «зеленая» энергия - слишком дорогая по сравнению с традиционной, и развивается она только благодаря государственной поддержке. Высокая доля долгового финансирования в проектах ВИЭ (до 80%) и его растущая стоимость приведут, по мнению эксперта, либо к банкротству компаний, реализующих проекты в сфере «зеленой» энергетики, либо к необходимости выделения все большего объема средств государственной поддержки для удержания их на плаву. Однако Пер Виммер не отрицает, что ВИЭ должны играть свою роль в энергообеспечении планеты, но государственную поддержку предлагает оказывать только тем технологиям, которые имеют шанс стать коммерчески рентабельными в течение следующих 7-10 лет.

Сомнения Виммера не беспочвенны. Наверное, один из самых драматичных примеров - это компания SunEdison, которая в апреле 2016 года подала заявление о банкротстве. До этого момента SunEdison была одной из самых быстро растущих американских компаний в области ВИЭ, стоимость которой летом 2015 года оценивалась в $10 млрд. Только за три года, предшествующих банкротству, компания инвестировала в новые приобретения $18 млрд, а всего было привлечено $24 млрд акционерного и заемного капитала.

Перелом в отношении инвесторов наступил, когда SunEdison неудачно попыталась поглотить за $2,2 млрд компанию Vivint Solar Inc, занимающуюся установкой солнечных панелей на кровли домов, что совпало со снижением цен на нефть. В результате цена акций SunEdison упала с пиковых значений (более $33 в 2015 году) до 34 центов в момент подачи заявления о банкротстве. История SunEdison - тревожный, но не однозначный сигнал для индустрии. Согласно оценкам аналитиков, проекты у компании были «хорошие», а причина банкротства была в слишком быстром росте и больших долгах.

Однако динамика индекса MAC Global Solar Energy Stock Index (индекс, который отслеживает изменение котировок акций более 20 публичных компаний, работающих в секторе солнечной энергетики со штаб-квартирами в США, Европе и Азии) за последние четыре года также не внушает оптимизма.

Вопрос о субсидиях тоже выглядит неоднозначным. С одной стороны, объем государственной поддержки ВИЭ в мире растет с каждым годом (в 2015 году, по оценкам МЭА, он приблизился к $150 млрд, 120 из которых приходились на сектор электроэнергетики, без учета гидроэнергетики). С другой - ископаемые источники энергии также субсидируются государствами, причем в значительно больших масштабах. В 2015 году объем таких субсидий оценивался IEA в $325 млрд, а в 2014 году - в $500 млрд. При этом эффективность субсидирования технологий ВИЭ постепенно повышается (субсидии в 2015 году выросли на 6%, а объемы новой установленной мощности - на 8%).

Также растет, причем стремительно, конкурентоспособность ВИЭ за счет снижения стоимости производства электроэнергии. Для сравнения себестоимости различных источников электроэнергии часто используется показатель LCOE (levelized cost of electricity - полная приведенная стоимость электроэнергии), при расчете которого учитываются все затраты как инвестиционного, так и операционного характера на полном жизненном цикле электростанции соответствующего типа. По данным компании Lazard, которая ежегодно выпускает оценки LCOE для разных видов топлива, для ветра этот показатель за последние 7 лет снизился на 66%, а для солнца - на 85%.

При этом нижние уровни диапазона оценки LCOE для ветровых и солнечных электростанций промышленного масштаба уже сопоставимы или даже ниже значений этого параметра для газа и угля. Несмотря на то, что методология LCOE не позволяет учесть все системные эффекты и потребности в дополнительных инвестициях (сети, базовые резервные мощности и другое), это означает, что проекты в ветро- и солнечной энергетике становятся конкурентоспособны по сравнению с традиционными видами топлива и без государственной поддержки.

Еще одной характеристикой этого тренда является темп снижения цен, заявляемых энергокомпаниями на аукционах по покупке крупных объемов электроэнергии посредством PPA (power purchase agreement - соглашение о поставках электроэнергии). Например, очередной рекорд для солнечной энергетики в размере 2,42 цента за кв/ч был поставлен консорциумом, состоящим из китайского производителя панелей JinkoSolar и японского девелопера Marubeni, в 2016 году в Объединенных Арабских Эмиратах. Не далее как в 2014 году самый низкий бид на подобных аукционах стоил выше 6 центов за кв/ч.

В заключение следует еще раз вспомнить о ключевых причинах бурного развития ВИЭ в мире. Основной фактор, стимулирующий развитие возобновляемых - это все-таки декарбонизация, то есть принятие мер по сокращению выбросов парниковых газов для борьбы с глобальным потеплением. На это было нацелено принятое 12 декабря 2015 года и вступившее в силу 4 ноября 2016 года Парижское соглашение об изменении климата.

Среди других выгод перехода на ВИЭ можно отметить улучшение экологической обстановки, снабжение энергодефицитных и удаленных районов, а также развитие технологий и появление новых рабочих мест. За последние несколько лет использование ВИЭ стимулировало создание одной из самых высокотехнологичных отраслей промышленности в мире. Объем инвестиций в эту отрасль в 2015 году оценивался в $288 млрд США. 70% всех инвестиций в генерацию электроэнергии было сделано в секторе возобновляемых источников энергии. В данном секторе (не считая гидроэнергетику) в мире занято более 8 млн человек (например, в Китае их число составляет 3,5 млн).

Сегодня развитие возобновляемых источников энергии нужно рассматривать не в изоляции, а как часть более широкого процесса Energy Transition - «энергетического перехода», долгосрочного изменения структуры энергетических систем. Этот процесс характеризуется и другими важными изменениями, многие из которых усиливают «зеленую» энергетику, повышая ее шансы на успех. Одним из таких изменений является развитие технологий хранения энергии. Для зависящих от погодных условий и времени суток ВИЭ появление подобных коммерчески привлекательных технологий, очевидно, станет большим подспорьем. Мировой процесс развития новой энергетики является необратимым, но четкий ответ на вопрос о его месте и роли в российском ТЭК еще предстоит сформулировать. Главное сейчас: не упустить окно возможностей - ставки в этой гонке довольно высоки.

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью