CC BY
96
ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 92._
УДК 620.9
ИСТОЧНИКИ РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
A.В. БОБЫЛЬ1, д-р физ.-мат. наук, А.Г. ЗАБРОДСКИЙ1, д-р физ.-мат. наук,
B.Г. МАЛЫШКИН1, канд.физ.-мат. наук, Е.И. ТЕРУКОВ2, д-р техн. наук, А.Ф. ЭРК , канд. техн. наук
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
2Общество с ограниченной ответственностью «НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике», Санкт-Петербург, Россия
3Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
Рассматриваются источники ускорения развития альтернативной энергетики. Показано, что в последнее десятилетие государственная политика и возможность заимствования на финансовом рынке являлись не менее важными факторами развития, чем снижение себестоимости и повышение надежности. Обсуждаемые в статье финансовые механизмы развития альтернативной энергетики в мире носят в условиях России ограниченный характер, поэтому развитие альтернативной энергетики России может быть направлено на достижение прибыльности, получение дополнительной полезности или получение субсидирования. Договора поставки мощности (Постановление Правительства РФ от 28.05.2013 N 449 (ред. от 28.02.2017), которые разделяют торговлю мощностью и электроэнергией и при этом гарантируют определенные тарифы, в настоящее время являются единственным эффективным в России механизмом субсидирования отрасли.
Ключевые слова, альтернативная энергетика; развитие.
SOURCES OF ALTERNATIVE ENERGY DEVELOPMENT
A.V. BOBYL1, DSc (Physics and Mathematics), A G. ZABRODSKII1, Full Member of the Russian Academy of Sciences (RAS), V.G. MALYSHKIN1, Cand. Sc, (Physics and Mathematics), E.I. TERUKOV2, DSc (Engineering), A.F. ERK3, Cand. Sc. (Engineering) :A.F. Ioffe Physical and Technical Institute of RAS, Saint Petersburg
2Scientific and Technical Centre of Thin Film Technology in Power Engineering, Saint Petersburg 3Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg
The paper discusses the sources to speed the progress of alternative energy industry. In the last decade, the government policy and the access to capital market were as important driving forces as typically considered self-cost reduction and reliability improvement. Financial mechanisms, while being critically important for global grown of alternative energy, have a limited impact in Russia. Therefore, the development of Russia's alternative energy sector can be aimed at achieving profitability, obtaining additional utility or receiving subsidies. Power Supply Contracts (Decree of the Russian Federation Government No. 449 of May 28, 2013 (as amended on February 28, 2017) are currently the most efficient mechanism of subsidizing the industry.
Key words, alternative energy source, development.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
ВВЕДЕНИЕ
В последние 20 лет наблюдается быстрый рост альтернативной энергетики. На рисунке 1 показан рост общей установленной мощности в мире и по регионам для солнечной и ветровой энергетики[1, 2, 3].
Рис. 1. Рост общей установленной мощности солнечной и ветровойэнергетики
Такое развитие было обусловлено рядом факторов, среди которых обычно называют как резкое снижение[4] стоимостных параметров (например, снижение с 2004 года стоимости фотовольтаических ячеек с $3.50-$4.00^ до значений ниже $1^ с одновременным снижением деградации до значений менее 1% в год[5]) так и влиянием государственной политики, например в Германии после аварии на Фукусиме.Не менее важны и экономические условия: доступность и условия кредита на постройку; стоимость эксплуатации и обслуживания; возможности использования выработанной энергии и самой энергоустановки (непосредственное использование энергии, продажа в электросеть, накопление в энергонакопителях, работа в тандеме с ветроустановками или дизель-генераторами, продажа энергоустановки); наличие дотаций от государства, а также от климатических условий и от национальных приоритетов [6].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Для оценки экономической эффективности энергоустановок обычно используются классические подходы, заключающиеся в рассмотрении потоков денег (CashFlow), связанных с установкой альтернативной энергетики и нахождения условия баланса, дисконтированных потоков с заданной % ставкой, при этом целью бизнес деятельности является получение прибыли. В таком подходе естественным образом возникает концепция "срока окупаемости", нахождение которой обычно является целью экономического анализа. На рис. 2 показана типичная ситуация, где схематично показаны распределенные во времени доходы и расходы, которые можно классифицировать по категориям:
• Инсталляция
• Регулярное обслуживание + кредиты
• Утилизация в конце срока
• Доходы от продажи электроэнергии + дополнительная полезность
Рис. 2. Классические потоки денег, связанные с солнечнойэнергоустановкой
Начиная с конца 20 века, резка выросла роль "неклассических" (в смысле не рассматриваемых Карлом Марксом) источников денег. В качестве таких источников следует, прежде всего, отметить:
• Государственный бюджет
• Количественное смягчение, "впрыск денег в экономику" не дает упасть рынку капитала (например, 2016:США: $100-150 миллиардов в месяц Европа: euro 80-100 миллиардов в месяц)
• Деньги в долг (сейчас почти 0% ставка в Европе и США)
• Продажа "светлого будущего" инвесторам (IPO, продажа акций компании на бирже и др.).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Критически важной особенностью альтернативной энергетики, начиная где-то с 20082010 годов, стал тот факт, что объем неклассических источников денег (кредит, общественные деньги, гос. политика, финансирование через привлечение инвесторов, и пр.) стал часто превышать объем классических источников денег (нацеленных на прибыль). Приведем несколько характерных ситуаций.
Американское агентство ARPA-E (DepartmentofEnergy, США) http://arpa-e.energy.gov/ обеспечивает >75% финансирования исследований программ энергонакопления. Запрошенный на 2017 год бюджет составляет $350 миллионов. Очень важно, что на их сайте приведена информация кому дали, сколько денег и на какое исследование[7].
Наличие возможности получения неклассических потоков денег кардинальным образом влияет и на структуру бизнеса. На наш взгляд следующие неклассические потоки денег стали, для ряда компаний, не менее важным по сравнению с классическими (деньги от бизнес процесса).
• Заимствование на финансовом рынке
• Продажа собственных акций инвесторам (продажа светлого будущего)
• Государственная поддержка
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводстваи животноводства
¡01! ¡011 | НИ I »3 5 3 016 3017
Рис. 3. Рыночная капитализация компанийTesla, GM и Ford
В качестве примера приведем наиболее известную компанию альтернативной энергетики Tesla. Ее капитализация в 2017 составляет $53 миллиарда. (149,964,000шт. акций торгуемых на NASDAQ по $323 в мае 2017) (Для сравнения капитализация: GM $49.6, Ford:$50. При этом GM продает более чем в 20 раз больше автомобилей, чем Tesla только надеется продавать в будущем.) Расходы Tesla составляют около $0.7 миллиарда в год на R&D. Компания убыточна с момента основания (2015:На $1 продаж Tesla теряет $0.50). В 2015 убытки составили $0.716 миллиардов, а в 2016 составили $0.667 миллиардов. Эти убытки компенсируются[8] заимствованием на финансовом рынке и продажей собственных акций инвесторам ("продажа себя инвесторам"). Недавнее приобретение компании SolarCity сделало Tesla компанией, занимающей ключевое место, как в производстве электромобилей, так и в солнечной энергетике и Li-ion накопителях энергии. На наш взгляд такая структура денежных потоков меняет цель бизнеса. Целью становится не получение прибыли, а обеспечение возможности продолжать заимствования в следующем году, именно поэтому многие, кажущиеся эксцентричными, выступления главы компании ElonMask[9] (Hyperloop[10] подземные тоннели между городами, колонизация Марса, сверхзвуковые самолеты с электрическим двигателем, интеграция человеческого мозга с искусственным интеллектом и пр. и пр.) не следует считать таковыми; его целью является "впечатлить инвесторов", чтобы иметь возможность продолжать заимствовать деньги на очень выгодных условиях. Подобная ситуация, когда целью бизнес деятельности является улучшение привлекательности компании для инвесторов методами, отличными от достижения прибыльности, в настоящее время типична для больших компаний. Это не означает, что компании не могут быть прибыльны. Многие, особенно малые и средние компании, часто прибыльны, но именно за счет работы с большими. А для больших компаний основной источник денег часто финансовый рынок, а не прибыль отбизнес процесса. Поэтому концепция «срока окупаемости» для большой компании неприменима, поскольку отсутствует цель достижения прибыльности.
Следует отдельно остановится на роли потребителей электроэнергии. Наличие государственного регулирования, государственных компенсаций, и специальных тарифов[11] является критически важным. При этом в последние годы дотации потребителю
становятся менее важными, чем возможность производителя заимствовать деньги на финансовом рынке.
ВЫВОДЫ
Описанная ситуация характерна для условий США, Европы и, в меньшей степени, Китая. В условиях России отсутствует возможность заимствования денег под ставку, близкую к 0%, отсутствует возможность "печатать" деньги (из-за угрозы инфляции политика количественного смягчения невозможна), а из механизмов дотации существуют только договора поставки мощности[12]. Такая ситуация заставляет развивать альтернативную энергетику в "классическом" стиле (доходы-расходы=прибыль), заключающемся в оценке выработки электроэнергии с учетом климатических условий[13], кпд и возможностей локального потребления и продажи электроэнергии в электросеть[14]. В нашей работе[6] показано, что, кроме обычно рассматриваемой возможностей продажи электроэнергии в электросеть или локального потребления, дополнительная полезность, связанная с установками альтернативной энергетики может оказаться не менее важной. В качестве примеров дополнительной полезности можно привести роль альтернативной энергетики в науке, образовании и готовность к будущему развитию.
ЛИТЕРАТУРА
1. "Global Market Outlook for Solar Power 2016-2020" (PDF). www.solarpowereurope.org. Solar Power Europe (SPE), formerly known as EPIA - European Photovoltaic Industry Association. Archived from the original on 11 January 2016.Retrieved 11 January 2016.
2. Renewables 2016 Global Status Report, REN21, 2016, ISBN 978-3-9818107-0-7
3. "Global Wind Report 2014 - Annual Market Update" (PDF). report. GWEC. 22 April 2016. Retrieved 23 May 2016.
4. Morgan Bazilian, IjeomaOnyeji, Michael Liebreich, Ian MacGill, Jennifer Chase, Jigar Shah, DolfGielen, Doug Arent, Doug Landfear, Shi Zhengrong. Re-considering the economics of photovoltaic power. Renewable Energy 53 (2013), 329-338. http://az2112.com/assets/energy-bnef_re_considering_the_economics_of_photovoltaic_power_a_co_authored_white.pdf
5. Jordan D. C., Kurtz S. R. Photovoltaic degradation rates—an analytical review. Progress in photovoltaics: Research and Applications. - 2013. - 21 N 1., pp. 12-29. http://www.1sun.info/Claims/Photovoltaic%20Degradation%20Rates%20--%20NREL.pdf
6. А.В. Бобыль ,А.Г. Забродский , СА. Кудряшов , В.Г. Малышкин , В.М. Макаров , Е.Е. Терукова , А.Ф. Эрк. "Перенормируемая модель оценки экономической эффективности солнечных электростанций". "ИзвестияРАН. Энергетика.", ноябрь 2017.
7. Advanced Research Projects Agency - Energy Бюджет: http://arpa-e.energy.gov/?q=arpa-e-site-page/arpa-e-budget Проекты: http://arpa-e.energy.gov/?q=project-listing&
8. Tesla First Quarter 2017 Update http://files.shareholder.com/downloads/ABEA-4CW8X0/2556200713x0x940721/8E9FC98F-343C-4D2E-8516-491DEFB9B69B/TSLA_Q1_2017_Update_Letter.pdf
9. Elon Musk. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Elon_Musk
10. Hyperloop. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperloop
11. Wirth H., Schneider K. Recent facts about photovoltaics in Germany //Report from Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, Germany. - April, 22, 2016.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
https://ise.fraunhofer.de/en/publications/veroeffentlichungen-pdf-dateien-en/studien-und-konzeptpapiere/recent-facts-about-photovoltaics-in-germany.pdf
12. Постановление Правительства Российской Федерации от 24 февраля 2010 г. N 89 г. Москва. http://www.rg.ru/2010/04/27/energorynok-dok.html
13. Kryuchenko Y. V. et al. Evaluation of the annual electric energy output of an a-Si: H solar cellin various regions of the CIS countries //Energy Policy. - 2014. - Т. 68. - С. 116-122.
14. Bobyl A. et al. Engineering and economic features of grid solar energy in Russia //Technical Physics. - 2014. - Т. 59. - №. 4.
УДК 631.152
ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАДИЦИОННЫХ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГОИСТОЧНИКОВ
В.Н.СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук, А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук, Е.В. ТИМОФЕЕВ, канд. техн. наук
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
Одной из основных задач электроснабжения предприятий средней и малой мощности является обеспечение эффективности функционирования электрических систем совместно с возобновляемыми источниками энергии. До настоящего времени не разработана единая методика оценки эффективного функционирования электрических систем при рациональной замене традиционных источников энергии возобновляемыми источниками на Северо-Западе России. Системы энергоснабжения с нетрадиционными (возобновляемыми) источниками имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится то, что каждая такая система исключает элементы, связанные с добычей, транспортировкой и переработкой органического топлива, и характеризуется отсутствием вредных выбросов в атмосферу. Снижается радиус транспортировки энергии, как правило, за счет отсутствия питающих сетей. Недостаток системы заключается в том, что поступление энергии от источников (например, ветра и солнца) носит циклический характер в течение года, сезона, суток. Следовательно, использование этих источников энергии будет накладывать определенные ограничения, связанные с неравномерностью подачи солнечной и ветровой энергий. Идея работы заключается в применении экономико-математические методы для оценки оптимального взаимного замещения традиционных энергоресурсов энергией солнца, ветра, биогаза, путем введения весовых коэффициентов, принимающих во внимание интенсивность использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии с учетом метеорологических условий и технико-экономических показателей. Первым этапом реализации предложенной идеи является обоснование критериев эффективности и разработка методики обоснования критерия технико-экономической эффективности совместного применения традиционных и нетрадиционных энергоисточников. При наличии исходных данных методика должна обеспечить расчет оптимального соотношения энергоносителей при максимальном использовании возобновляемых источников энергии.
