CC BY
22Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. // Прил. к обществ.-дел. журн. «Энергетическая политика». М.: ГУ ИЭС, 2003.
4. Безопасность России. Правовые, социально-экономиче- т ские и научно-технические аспекты. Энергетическая без- щ опасность (ТЭК и государство). М.: МГФ «Знание», 2000. °
Основные направления развития инновационной энергетики в республике Северная Осетия — Алания
Basic development directions of innovative energetics in the republic of North Ossetia-Alania
<
о
УДК 332.1:620.9
Гассиева Ольга Измаиловна
доцент Северокавказского горнометаллургического института (Государственный технический университет) (г Владикавказ)
362021, г Владикавказ, ул. Николаева, д. 44
Gassiyeva Olga Izmailovna
362021, Vladikavkaz, ul. Nikolayeva, 44
Важным ключом к энергетической безопасности страны является диверсификация используемых видов энергии. В статье рассмотрены направления развития возобновляемых видов энергии на примере республики Северная Осетия — Алания. Использование возобновляемых экологически чистых источников энергии сегодня актуально для всего мира. В статье предложены первоочередные мероприятия, реализация которых, с точки зрения автора, будет способствовать массовому использованию возобновляемых источников энергии.
Diversification of the energy types used is an important key to the energy security of a country. The article reviews development direction of renewable sources of energy as exemplified by the republic of North Ossetia-Alania. Use of renewable environmentally sound sources of energy is of current interest for the whole world. The article suggests foremost measures which in the author's opinion shall promote mass use of renewable sources of energy.
Ключевые слова: диверсификация видов энергии, альтернативные и возобновляемые виды энергии, нетрадиционная энергетика
Keywords: diversification of the types of energy, alternative and renewable types of energy, unconventional energetics
В течение последних десятилетий идея о всеобщей полезности повсеместного использования возобновляемых источников энергии — ветра, энергии воды, солнца, земли — стала серьезным фактором дальнейшего развития мирового хозяйства (см.: [1-3]). Около 80% первичной энергии производится за счет ископаемого углеводородного топлива, 6% — за счет атомной энергии. Удельный вес энергии, полученной из возобновляемых источников, в общей структуре
первичной энергии составляет всего 14%, причем доля возобновляемых источников в производстве электрической энергии составляет 18%, тепловой энергии — 24%. Мировой рынок возобновляемых источников энергии растет: в 2010 г. установленная мощность в ветроэнергетике выросла на 32,1%, в солнечной энергетике — на 53%. Если удастся решить проблему замены энергоносителей на основе ископаемых углеводородов на экологическую энергетику, то к 2050 г в мире может наступить равновесие между ресурсами и потребностями населения.
Развитию и внедрению нетрадиционной энергетики способствует складывающаяся в мире ситуация — нарастающие экологические проблемы (см.: [4; 5]), исчерпывающие свой эксплуатационный ресурс электростанции на углеводородном топливе, стремление снизить удельные затраты на производство.
Приведем несколько примеров возможных малых станций. Большинство регионов РФ характеризуются относительно невысоким ветряным потенциалом со скоростями ветра ~ 4-6 м/с. Для таких условий не эффективно создание мощных ветростанций мега-ваттного уровня. Однако ветростанции в несколько киловатт вполне возможны и эффективны. В РАН выполнены исследования по созданию ветроагрегатов мощностью 6-10 кВт на скорость ветра в диапазоне 4-6 м/с. Такие относительно недорогие (стоимость в пределах 10-15 000 руб./кВт) установленной мощности ветростанции могут быть установлены в отдельных коттеджах, на крышах домов, в магазинах и на фермах и быть своеобразными центрами малых станций (микросистем) совместно с накопителями энергии для выравнивания колебания нагрузок и ветра [6, с. 13].
Окружающая среда имеет множество возможностей для использования неограниченных источников энергии. Основная задача — это грамотно осуществить конвертацию энергию солнца, ветра, воды, тепла земли (геотермальная энергия), биомассы в электрическую и тепловую энергию. Согласно данным WBGU (Немецкий совет по мировым измерениям), энергия Солнца, поступающая на Землю, в 2850 раз превышает мировые энергетические потребности населения Земли, энергия ветра — в 200 раз превышает потребности человечества, биомассы — в 20 раз, геотермальная
о о
о о со
<
о
Потенциал возобновляемых источников энергии России
Ресурсы Технический потенциал, млн т. у. т./год Экономический потенциал, млн т. у. т./год
Энергия ветра 2216 11
Малая гидроэнергетика 126 70
Солнечная энергия 9695 3
Энергия биомассы 129 69
Геотермальная энергия (гидротермальные ресурсы) 11 869 114
Низкопотенциальное тепло 194 53
Итого 24 229 320
энергия — в 5 раз, энергия приливов и отливов — в 2 раза, гидравлическая энергия — в 1 раз. Всего теоретический потенциал возобновляемых источников энергии на Земле в 3078 раз превышает мировой спрос на энергию.
Оценка потенциала возобновляемых источников энергии в России приведена в табл. 1.
Основной проблемой использования и строительства объектов выработки энергии от возобновляемых источников является более высокая стоимость по сравнению с традиционными электростанциями. Кроме того, существующие технологии установок, использующие возобновляемые источники энергии, значительно отличаются друг от друга по технической проработанности, по сложности используемых технологий и в конечном итоге по удельной стоимости. Гидроэнергетика уже много десятилетий занимает значимое место на рынке электроэнергии, а иные установки возобновляемой энергетики только начинают входить на рынок. Некоторые виды возобновляемых источников энергии (например, энергии солнца и ветра), исходя из их технологии конвертации, требуют перестройки систем транспортировки и распределения энергии. Производство таких установок на современном этапе развития сопряжено с использованием дорогих материалов и технологий; иными словами, установки имеют высокую материалоемкость. В результате стоимость единицы электрической энергии и мощности, полученной на эффективных с точки зрения экологии и энергосбережения установках, становится значительно дороже энергии, выработанной на традиционных станциях с низким КПД. Решить данную проблему можно следующими путями:
• активно использовать государственную поддержку для развития возобновляемой энергетики посредством принятия и реализации государственных программ строительства установок возобновляемой энергетики за счет полного или частичного государственного инвестирования;
• техническое совершенствование имеющихся технологий получения энергии от возобновляемых источников и получение новых;
• государственная поддержка для инвесторов в области строительства установок возобновляемой энергетики, выражающаяся в субсидиях и налоговых льготах;
• массовое производство установок возобновляемой энергетики.
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 8 января 2009 г. № 1-р утверждены целевые показатели развития энергетики на ВИЭ до 2020 г.,
согласно которому в совокупном объеме удельный вес выработки электрической энергии ВИЭ ко всему объему выработанной электрической энергии составит 2,5% к 2015 г. и 4,5% к 2020 г. Реализация базового сценария в соответствии с планами Правительства Российской Федерации позволит довести выработку электрической энергии за счет ВИЭ до 52 881 млн кВт • ч. При базовом сценарии развития энергетики России к 2050 г. доля ВИЭ в общей структуре выработки электрической энергии составит 18%.
Широкое использование возобновляемой энергетики позволит решить проблему эффективного обеспечения энергоресурсов для отдаленных населенных пунктов, а также снизить затраты на энергоресурсы для конечных потребителей. Например, РСО-Алания имеет широкие возможности для использования возобновляемых источников энергии (см. табл. 2). К сожалению, в РСОА для строительства ветроэлек-тростанции мощностью до 3-5 мВт пригодна только долина Чми, где среднегодовая скорость ветра составляет более 5 м/сек. В остальных местах могут найти применение установки мощностью до нескольких кВт. Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию, использована в химических и биологических процессах. Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах [7, с. 19].
Среднегодовое потребление электрической энергии по РСО-Алания составляет более 2000 млн кВт • ч. Согласно прогнозу потребления по Северо-Кавказскому ФО на период до 2020 г., в республике предполагается ежегодный рост потребления электрической энергии в размере 1,7.
Республика имеет хороший потенциал по возобновляемой энергетике. Причем наибольший удельный вес в общей структуре потенциала ВИЭ по РСО — Алания занимает потенциал гидроэнергетики — 55,6%. Причем в таблице представлен общий потенциал гидроресурсов РСО — Алания. Технический потенциал гидроэнергетики здесь составляет 11,6 млрд кВт • ч, а экономически выгодный — 5,2 млрд кВт • ч в год. Реализация экономически выгодного потенциала гидроэнергетики в РСО-Алания позволят более чем в 2 раза удовлетворить потребности республики даже с учетом роста потребления.
Особый интерес возобновляемые источники энергии представляют для потребителей, расположенных в отдаленных местах, где население в основном занимается сельскохозяйственным производством.
Потенциал ВИЭ в РСО — Алания
Вид ВИЭ Потенциал, млн кВт • ч в год Доля источника, %
Гидроэнергетический 22 723,4 55,6
Ветроэнергетический 1,7 и 0 (0,004)
Солнечное излучение 16 000,0 39,2
Геотермальные источники энергии 2103,0 5,2
Итого 40 828,1 100
Классические системы энергоснабжения нуждаются в постоянной доставке к местам потребления дорогого жидкого топлива стоимостью около 2 долл. за 1 л, строительстве линии электропередач стоимостью более 20 тыс. долл. за 1 км и возведении электростанций при цене ориентировочно 1200 долл. за 1 кВт установленной мощности.
Концепция развития хозяйственного комплекса Северного Кавказа предусматривает освоение малообжитых и слабо экономически развитых горных районов. Распределительные сети низкого напряжения для электроснабжения этих районов находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, проходят в сложных рельефных и климатических условиях, имеют значительную протяженность, что осложняет условия их эксплуатации и приводит к неизбежным перебоям электроснабжения потребителей. Следует отметить, что многие небольшие селения в горной местности часто остаются без энергии из-за низкой надежности распределительных сетей в горах и дефицита электроэнергии. Учитывая тот факт, что горная зона изобилует нетрадиционными источниками энергии (малые реки, ветер, солнце), можно обеспечить энергией неэлектрифицированные жилые и производственные помещения, а для сел и аулов иметь аварийные источники. В основном это могут быть микро-ГЭС мощностью 1,5-100 кВт для обеспечения децентрализованных технологических потребностей отгонного животноводства и бытовых нагрузок.
Малые ГЭС (МГЭС), расположенные в центре нагрузок, будут являться резервными источниками электроснабжения этих потребителей и способствовать значительному снижению объема электросетевого строительства. Строительство МГЭС повлечет за собой быструю и качественную перестройку условий жизни местного населения, сделает первостепенными целями укрепление производственной базы размещения МГЭС, повышение квалификации местных национальных кадров, воспитание специалистов строителей и эксплуатационников гидроэнергетического оборудования и электрических сетей. Для электроснабжения поселений в горной зоне необходимо организовать применение рукавных микро-ГЭС, которые могут устанавливаться на местности в течение нескольких дней. Цена электрической энергии для конечных потребителей при этом будет не более 50 коп. за кВт • час. Такие станции на базе асинхронных электрических машин с короткозамкнутым ротором имеют достаточно простую конструкцию и невысокую стоимость.
Большой интерес представляет также строительство ГАЭС. Сооружение ГАЭС позволит ликвидировать дефицит регулирующей мощности, который в настоящее время оценивается в 5000-7000 МВт. Стоимость строительства ГАЭС в ценах 2006 г. колеблется в пределах 500-1000 долл. за КВт. Срок окупаемости ГАЭС составляет от 5 до 8 лет. Благоприятная ситуация для развития ГАЭС и наращива-
ния мощностей гидроэнергетики связана и с обострением проблемы топлива в теплоэнергетике, и с необходимостью существенно сократить и выровнять нагрузки, повысить надежность, безопасность тепловых и особенно атомных станций. Такие станции повышают динамическую устойчивость систем энергоснабжения, способствуют выравниванию нагрузок, повышению технико-экономических показателей тепловых электростанций, работающих в регионе, сокращению эмиссию тепличных газов. Единая энергетическая система России испытывает нарастающий дефицит мобильной мощности, что препятствует оптимизации энергетических режимов. Такое положение дел является одной из причин экономически необоснованного роста тарифов на электроэнергию и услуги ЖКХ, что имеет отрицательные социальные последствия. Высокое быстродействие ГАЭС важно в процессе ликвидации аварий и их последствий в электроэнергетике. Это свойство станций позволяет активно использовать оборудование в качестве резерва быстрого (аварийного) ввода. Главной функцией ГАЭС является функция регулирования баланса генерации и потребления. Эта функция востребована энергорынком, особенно в связи с постоянно нарастающей неравномерностью суточного графика нагрузок.
Нетрадиционные решения могут также внести достаточно весомый вклад в обеспечение потребителей небольшой мощности электрической и тепловой энергией. К таким решениям можно отнести использование энергии редуцирования природного газа и тепла Земли. Северная Осетия располагает значительными ресурсами подземного тепла, использование которого позволяет исключить сотни хозяйственных единиц (ферм, теплиц, отопительных систем, бань и т. д.) из списков потребителей электроэнергии. Так, например, скважина глубиной 2,5 км (Бирагзанг) при дебите воды 15-20 л/с с температурой 70°С позволяет получить 20 тыс. ГКал тепла, что при стоимости 1 ГКал 300-400 руб. по ценам II квартала 1992 г. составляет около 7,5 млн руб. [Там же, с. 19].
Для массового использования возобновляемых источников энергии в России необходимо, в качестве первоочередных мероприятий, сделать следующее:
• провести инвентаризацию всех работ в сфере возобновляемой энергетики, обратив особое внимание на солнечную;
• уточнить ресурсную базу солнечной энергетики в России;
• принять меры по организации работ по доведения имеющихся образцов изделий и технологий до производства;
• организовать финансовую поддержку разработке современных технологий в сфере энергосбережения и возобновляемой экологически чистой энергетики за счет бюджетных и внебюджетных источников, в том числе за счет привлечения круп-
о о со
<
о
^ ных энергетических и металлургических компаний ^ и холдингов к этой работе;
х • разработать предложения по внесению в норматив-ш ную документацию, регулирующую энергетический х комплекс России, соответствующих изменений, ко-^ торые будут способствовать развитию возобновляемой энергетики и энергосбережению;
• разработать экономические и административные ^ методы поощрения использования возобновляе-к мых источников энергии в производстве и в быту,
включая налоговые льготы и прямые дотации из < бюджета;
^Е • организовать подготовку кадров соответствующих ^ специальностей;
^ • разработать и внедрить систему материального поз ощрения молодых специалистов, обеспечив начальную заработную плату в отрасли не менее 500 евро в месяц;
• начать активное использование существующих энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии во всех сферах производства и ЖКХ;
• обеспечить соответствующее финансирование производства гибридных и мобильных солнечных электростанций. Достижения в области полупроводниковой элементной базы, светодиодных источников света, аккумуляторных батарей и другие позволяют значительно улучшить технико-экономические показатели этих установок. Имеющийся задел по НИР при наличии финансирования позволит создать и освоить производство указанных систем на уровне современных требований;
• создать региональные центры по разработке РПРВИЭ. Такой центр можно организовать в РСОА, используя имеющийся научно-технический потенциал по разработке возобновляемых источников энергии, в том числе солнечных систем, их производства и подготовки кадров на базе СКГМИ (ГТУ) и существующих компаний электронной и металлургической промышленности с учетом имеющихся программ по освоению горных территорий;
• начать активную пропаганду и обучение в сфере энергосберегающей производственной культуры и экономного образа жизни, начиная с детского сада и начальной школы.
Развитие инновационной энергетики, основанной на возобновляемых экологически чистых источниках энергии, не только повысит конкурентоспособность России, но и создаст предпосылки устойчивого развития, предполагающего:
• отсутствие дополнительных затрат следующих поколений;
• минимизацию отрицательных экстерналий, внешних эффектов между поколениями;
• постоянное простое и/или расширенное воспроизводство производственного потенциала на перспективу;
• способность человечества жить на проценты с природного капитала, не затрагивая его самого [8, с. 28].
Для этого необходимо создать систему финансирования и мотивации по разработке и реализации работающих в комплексе набора мероприятий, которые будут способствовать энерго- и ресурсосбережению, сохранению материальных ресурсов и энергии, снижению антропогенному воздействию на природную среду по следующим направлениям:
1) возобновляемые источники энергии (см.: [3]);
2) переработка использованных изделий и отходов;
3) рыночные механизмы поставки ресурсов с учетом ограничений и критериев оптимизации;
4) новые технологии производства и жизнеобеспечения, минимизирующие затраты ресурсов;
5) системы учета и управления потреблением ресурсов;
6) системы аудита и менеджмента, мотивирующие ресурсо- и энергосбережение и повышение эффективности их использования;
7) подготовка кадров (см.: [8]).
Для снижения рисков развития инновационной энергетики необходимо проанализировать результаты прошедшей реформы электроэнергетики и форсировать работы по применению возобновляемых источников и повышению эффективности использования энергии, энерго- и ресурсосбережение. Это может обеспечить России повышение конкурентоспособности в мире.
Литература
1. Асаул А. Н. Инновационные направления развития возобновляемых источников энергии // По пути к возрождению: переход России на инновционный путь развития: Науч. труды Рос. науч.-практ. конф. СПб.: АНО ИПЭВ, 2007.
2. Ерофеев П. Ю. Особенности концепции устойчивого развития // Экономическое возрождение России. 2007. № 3 (13).
3. Литовка О. П., Федоров М. М. Мотивация экологического стиля развития региональной экономики при заложении нового мирового порядка // Экономическое возрождение России. 2007. № 1 (11).
4. Меркулов А. В., Хузмиев И. К., Хузмиева О. И. Основные направления развития электроэнергетики Республики Северная Осетия — Алания // Экономическое возрождение России. 2006. № 2 (8).
5. Ерофеев П. Ю. Особенности и основные направления ресурсосбережения в концепции устойчивого развития экономики // Экономическое возрождение России. 2006. № 2 (8); № 3 (9).
6. Прокопенков С. В. Проблемы формирования экологической стратегии промышленности региона // Экономическое возрождение России. 2010. № 2 (24).
7. Костюков В., Хузмиев И. Возобновляемые источники энергии. М.: ИКАР, 2009.
8. Голубцов Н. В. Управление инновациями в энергетике: проблема подготовки кадров // Экономическое возрождение России. 2010. № 3 (25).
Готовятся к выпуску
Издательством Санкт-Петербургского университета управления и экономики
готовятся к печати очередные номера журналов «Ученые записки Санкт-Петербургского университета управления и экономики»
и «Социология и право» 2011 г.
