CC BY
26УДК 911.2:911.9:504.
Подходы к географической экспертизе и районированию территорий для развития возобновляемой энергетики
Дегтярев Кирилл Станиславович [оооо-ооог-пзв-бзго] Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия E-mail: kir1111@rambler.ru
Аннотация. В статье рассмотрены подходы к комплексной географической экспертизе регионов и районирования территорий с точки зрения предпосылок развития возобновляемой энергетики. Приведены примеры проведения экспертиз такого рода, обозначены основные качественные и количественные показатели, используемые для дифференциации территорий по спектру и объёму возобновляемых энергоресурсов. Предложена схема районирования территории России для данных целей. На примерах нескольких регионов, расположенных в разных природно-хозяйственных зонах (Вологодская, Липецкая и Ростовская области и Республика Кабардино-Балкария) проводится апробация данной схемы.
Ключевые слова: возобновляемые энергетические ресурсы, географическая экспертиза, районирование, география России.
1 Введение. Понятие о комплексной географической оценке возобновляемых энергетических ресурсов территории
Использование комплексной географической оценки (экспертизы, диагностики) территории (региона) [1, 2] для определения предпосылок развития возобновляемой энергетики, ставит целью выявление, на страновом, региональном или локальном уровне, спектра возобновляемых энергоресурсов (ВЭР), который может быть использован с положительным социально-экономическим и экологическим эффектом в данных условиях.
Критерии эффективности использования ВЭР для энергообеспечения территорий включают:
1. Широту спектра (диверсификацию) ВЭР и распределение возобновляемых энергетических потоков по сезонам, что даёт ответ на вопрос о возможностях комбинированного использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для удовлетворения энергетических потребностей в течение года и покрытии энергетических потребностей региона за счёт местных возобновляемых источников.
2. Величину (потенциального) спроса на энергию на данной территории, наличие потенциальных потребителей возобновляемой энергии.
3. Затраты на выработку энергии на основе ВИЭ - основными показателями являются инвестиционные затраты, операционные затраты и интегральный показатель нормированной, или выровненной, стоимости энергии (levelized costs of energy, LCOE) в сравнении с затратами на получение энергии из невозобновляемых источников.
Полноценная географическая экспертиза ВЭР территории включает исследование и оценку широкого набора характеристик, в том числе сложных и трудно поддающихся формализации. По сути, она сходна с классической географической характеристикой территории, включая физико-географическую и экономико-географическую составляющие. Различия заключаются в акценте на показателях, имеющих наибольшее значение для ВИЭ и возобновляемой энергетики. Географическое описание территории включает следующие основные характеристики:
Географическое положение - географические координаты, принадлежность к геосистеме более высокого порядка - климатическому поясу, природной зоне; положение относительно других геосистем;
• Климат;
• Геологическое строение и рельеф;
• Гидрологическая сеть;
• Почвы и растительность;
• Экономико-географические характеристики: экономико-географическое положение, население - плотность и структура расселения, хозяйство территории, структура землепользования, характеристики топливно-энергетического комплекса.
Существует связь всех этих характеристик с оценкой возобновляемых энергоресурсов и перспектив их использования.
В то же время, практически невозможно провести точное соответствие между какой-либо одним географическим параметром (например, перепадом высот, количеством осадков, плотностью населения и т.д.) и ресурсом какого-либо одного ВИЭ; необходим анализ всего комплекса параметров - именно комплексная характеристика территории даёт представления о её возобновляемых энергоресурсах и целесообразности их использования.
При этом, даже одна характеристика (например, принадлежность к природно-растительной зоне или климатическому поясу) может дать предварительное представление обо всём комплексе ВИЭ и задать направление дальнейшего поиска.
Географическую экспертизу ВЭР территории можно разбить на два основных блока: физико-географический (табл.1) и экономико-географический (табл. 4).
Таблица 1. Составляющие географической характеристики территории и их связь с оценкой возобновляемых энергоресурсов и перспектив их использования (физико-
географический блок)
Составляющие Значение для оценки ВЭР и возможностей их использования
Географическое положение
Широта местности Предварительная оценка потока солнечной энергии
Принадлежность к климатическому поясу и природно-растительной зоне Предварительное представление о комплексе возобновляемых ресурсов, включая солнечную, биоэнергию (продуктивность биомассы), гидроэнергию (как следствие характерных для данной природной зоны количества осадков и увлажнения), до некоторой степени - ветровую энергию (через характерный для данного климатического пояса режим движения воздушных масс)
Положение относительно других геосистем Наибольший интерес представляют переходные зоны между геосистемами: суша - море (или крупная река, большое озеро), равнина - горы, лес - степь (залесённые и открытые пространства). Как правило, переходные зоны отличаются более интенсивными энергетическими потоками и, как следствие, более высокими значениями и более широким спектром возобновляемых энергоресурсов
Климатические характеристики
Поток солнечной энергии и его распределение в течение года; количество дней/часов в году с солнечным сиянием и их распределение Уточнённая оценка потока солнечной энергии
Температуры воздуха и их распределение Предварительное представление о потребностях в энергообеспечении. Предварительное представление о ресурсах биомассы.
Годовое количество осадков и их распределение в течение года; коэффициент увлажнения; водный баланс территории Предварительное представление о водности рек и гидрологическом режиме и, как следствие, гидроэнергетическом потенциале, а также о продуктивности биосферы и, как следствие, биоэнергетическом потенциале
Скорости ветра и их распределение Уточнённая оценка потока ветровой энергии
Геологическое строение, рельеф, гидросеть
Горные породы, слагающие верхние слои, их залегание и свойства, свойства грунтов и почв Имеет значение для оценки гидроэнергетического потенциала (проницаемость пород), биоэнергетического потенциала (условия произрастания растений), а также инженерно-геологических аспектов строительства - в т.ч. энергетических объектов.
Составляющие Значение для оценки ВЭР и возможностей их использования
Тектоническая активность, вулканическая активность, разломы земной коры Предварительное представление о ресурсах геотермальной энергии территории
Топография, перепады высот, уклоны местности В сочетании с характеристиками увлажнения территории даёт более точное представление о гидроэнергетических ресурсах территории. Предварительное представление о ветроэнергетических ресурсах. Горный рельеф может рассматриваться как первичный индикатор территории с повышенными геотермальными ресурсами. Представление об инженерно-геологических аспектах строительства - в т.ч. энергетических объектов. В целом, большие перепады высот, особенно в зонах перехода от равнинной к горной местности - на орографических барьерах и в горных областях, создают специфический режим возобновляемых энергетических потоков, как правило, сопровождающийся их ростом и диверсификацией. Возобновляемые энергоресурсы горных территорий следует рассматривать в качестве особого объекта исследований.
Гидрологическая сеть, её конфигурация и густота, площадь водных объектов, характеристики речного стока в створах рек, распределение стока в течение года Уточнённая оценка гидроэнергетических ресурсов территории. Площадь болот даёт предварительное представление о возможных торфяных ресурсах территории. Наличие крупных водных объектов служит первичным индикатором ветроэнергетических ресурсов (в береговой зоне), возможно - ресурсов волновой энергии или (в морских береговых зонах) приливной энергии. Представление о площадях, пригодных для строительства - в т.ч. энергетических объектов.
Растительно сть
Тип растительности Предварительное представление об объёме биоресурсов
Запасы древесины Более точное представление о древесных биоресурсах
Продуктивность биомассы Уточнённое представление о биоресурсах
Характеристики, приведённые в табл. 1, можно разделить на две группы:
1. Качественные, на основе которых мы можем строить предположения и определять направления дальнейшего поиска;
2. Количественные, позволяющие нам давать более точные оценки ВЭР и, в некоторых случаях, переходить к оценке стоимостных показателей.
К первой группе относится, прежде всего, комплекс, связанный с географическим положением. На основе данных о широте местности мы можем сделать предварительный вывод о количестве поступающей солнечной энергии, в сочетании с принадлежностью территории к определённому климатическому поясу и природной зоне - также о наличии биоресурсов и гидроресурсов, отчасти и ветровых ресурсов - постольку, поскольку определённый климатический пояс
связан с определённой системой атмосферной циркуляции. Уточнение географического положения относительно переходных зон между геосистемами (суша - крупный водоём или водоток; предгорные территории, переход от залесённых к открытым пространствам) даёт нам дополнительную информацию, позволяющую сужать направление поиска территорий, наиболее благоприятных для развития возобновляемой энергетики. В общем случае, к таковым относятся территории, обладающие комбинацией следующих условий [3]:
• низкоширотное положение;
• зона влажного климата;
• прибрежное и предгорное положение.
Предварительное суждение об объему и разнообразии ВЭР территории даёт её принадлежность к определённой климатической зоне, с которой сопряжён тёплый или холодный и влажный или сухой климат (табл. 2).
Таблица 2. Зависимость ВЭР от климатической зональности
Характеристики климата Теплый (климат низких широт) Холодный (климат высоких широт)
Влажный Солнечная энергия; Биоэнергия (отходы сельского хозяйства и лесопереработки); Гидроэнергия Биоэнергия (отходы лесопереработки); Гидроэнергия
Сухой Солнечная энергия; Биоэнергия (отходы сельского хозяйства)
Дополняющие характеристики связаны с географически азональными и интразональными факторами, определяемыми свойствами подстилающей поверхности: геологическим строением и тектонической активностью, рельефом, в значительной степени - характером естественного растительного покрова (табл. 3).
Комбинация зональных и интразональных факторов создаёт на Земле совокупность геосистем (территориально-природных комплексов), ранжируемых определённым образом: физико-географические пояса и зоны, страны, области, ландшафты более или менее высокого ранга. Принадлежность территории к определённой геосистеме сама по себе даёт представление о вероятном наборе и объёме ВЭР.
В свою очередь, совокупность количественных физико-географических показателей включает значения: солнечной радиации, приходящей на земную поверхность, годового количества осадков и коэффициента увлажнения, объёма речного стока, перепадов высот, скоростей ветра, объёмов и продуктивности биомассы.
Они также дают представление о возобновляемых энергоресурсах территории с различной степенью приближения. Например, большое количество осадков может быть индикатором большого объёма биоресурсов и гидроресурсов, но
непосредственные данные о приросте биомассы, расходах воды в створах рек и скоростях течения воды дают более точное представление.
Таблица 3. Примеры зависимость ВЭР от интразональных и азональных характеристик
территории
Характеристики Влияние на ВЭР
Возвышенные, предгорные и горные территории Специфическая высотная зональность; Увеличение скоростей ветра; Рост количества осадков - увеличение объёма гидро- и биоэнергетических ресурсов; Увеличение перепада высот - рост гидроресурсов; в то же время - усложнение инженерно-геологических условий; Индикатор высокой тектонической активности и, как следствие, наличия доступных геотермальных ресурсов; Увеличение объёма приходящей на земную поверхность солнечной радиации вследствие роста прозрачности атмосферы на больших высотах (при вероятном уменьшении объёмов остальных видов ВЭР на высотах более 200-3000 метров).
Прибрежные территории Увеличение скоростей ветра; При определённом положении и характере береговой линии - приливная энергия.
Открытые пространства Увеличение скоростей ветра; Лесостепная и степная зоны обычно характеризуются развитым сельским хозяйством и, как следствие -биоэнергетическими энергоресурсами, связанными с сельскохозяйственными отходами.
В связи с этим, возможна оценка ВЭР территории исключительно на основе количественных параметров, минуя стадию исследований на качественном уровне, иными словами, сразу использовать данные инструментальных наблюдений, игнорируя результаты общих географических исследований.
Однако, качественная физико-географическая информация необходима для самого процесса выбора перспективных территорий. Например, вряд ли целесообразно детальное исследование гидроэнергетического потенциала для равнинных ландшафтов степной зоны или измерения солнечной радиации в подзоне северной тайги - в обоих случаях можно a priori сделать вывод об отсутствии перспективы.
Количественные характеристики, в свою очередь, являются неотъемлемой частью геосистем определённого типа. Например, переход от лесной к степной зоне в европейской части России происходит на 50о-55о с.ш. и маркируется увеличением годовых сумм солнечной радиации на горизонтальную поверхность земли до уровней выше 1100 -1200 кВтч/м2, снижением среднегодового количества осадков до уровня менее 500 мм, а коэффициента увлажнения - ниже уровня 1,0.
Экономико-географический блок также включает сложный и разветвлённый набор показателей (табл. 4). В отличие от физико-географической составляющей,
характеризующей «предложение» ВЭР со стороны природы, большинство экономико-географических характеристик подходят со стороны «спроса», или возможностей использования природного потенциала возобновляемых энергоресурсов, исходя из определённого состояния населения и хозяйства территории.
Таблица 4. Составляющие географической характеристики территории и их связь с оценкой возобновляемых энергоресурсов и перспектив их использования (экономико-
географический блок)
Составляющие Значение для оценки ВЭР и возможностей их использования
Средняя плотность населения Оценка потребностей в энергообеспечении. Оценка объёмов отходов (которые можно использовать для производства энергии) и потребностях в энергообеспечении
Плотность и дисперсность расселения сельского населения [4] Потребности в автономном энергообеспечении. Возможности размещения объектов, в том числе размещения мощностей на основе ВИЭ.
Объёмы растениеводства и животноводства Оценка ресурсов биоэнергетики на отходах сельскохозяйственного производства
Наличие лесоперерабатывающего комплекса, объёмы заготовки и переработки древесины Оценка ресурсов биоэнергетики на отходах лесоперерабатывающего комплекса.
Структура землепользования, доли площадей, используемых различным образом Оценка возможностей размещения генерирующих объектов и энергетической инфраструктуры, в том числе размещения мощностей на основе ВИЭ
Уровень экономического развития региона, структура экономики, финансовые и социально-экономические показатели (ВРП, бюджет, доходы населения) Информационная основа для выявления, с одной стороны, финансово-экономических возможностей региона в развитии возобновляемой энергетики, с другой - проблем, которые могут быть решены за счёт развития возобновляемой энергетики.
Энергетика региона: объёмы производства и потребления, баланс энергии, состояние энергетических станций и сетей, проблемы с энергообеспечением, цены на энергию Анализ энергетических проблем региона и возможностей их решения с помощью использования местных возобновляемых энергоресурсов. Информационная основа для оценки экономической эффективности возобновляемой энергетики.
Составляющие Значение для оценки ВЭР и возможностей их использования
Комплекс социально- институциональных факторов Выявление готовности и желания общества по развитию возобновляемой энергетики и наличия институтов её поддержки
Ряд характеристик с позиций возобновляемой энергетики может быть интерпретирован двояко. В частности, низкая плотность населения может означать, с одной стороны, целесообразность использования местных ВИЭ для энергообеспечения, с другой - незначительный абсолютный объём потенциального спроса. Также высокий уровень экономического развития предполагает лучшие возможности развития возобновляемой энергетики - более высокий платежеспособный спрос; в то время, как более насущной потребностью это может быть для депрессивных регионов.
Возвращаясь к вопросу о критериях эффективности использования ВЭР на территории, можно с некоторой долей условности сказать, что ответ на вопрос о первой группе критериев - связанных с наличием ВЭР, в большей степени даёт физико-географическая составляющая; на второй вопрос, о потенциальном спросе на возобновляемую энергию - экономико-географическая часть; наконец, выведение результирующего параметра - стоимости энергии на территории, возможно только при совмещении результатов физико- и экономико-географического анализа, включающего как количественные оценки естественных энергетических потоков, так и анализ хозяйственных и других социальных условий исследуемой территории.
2 Опыт проведения географической экспертизы и
районирования для развития возобновляемой энергетики в регионах России
Ранее автором проводилось комплексное исследование региона на примере Республики Калмыкия [5, 6], микрорайонирование данного региона на основе информации по плотности и расселению населения и показателям развития разных отраслей сельского хозяйства (растениеводства и животноводства) в районно-муниципальных образованиях республики, а также данных по солнечной радиации и скоростям ветра [7, 8], а также сравнительный экономический анализ условий эффективности малой автономной энергетики по сравнению с сетевым энергоснабжением.
Также ранее проводился анализ плотности и дисперсности расселения сельского населения, с точки зрения предпосылок развития малой автономной энергетики, по всем субъектам Российской Федерации [4].
Кроме того, на основе, прежде всего, качественной физико-географической и экономико-географической информации была создана предварительная схема макрорайонирования территории России с точки зрения возобновляемых энергоресурсов [9] с выделением четырёх крупных поясов (рис.1): 1) Арктического; 2) Лесного (северного); 3) Степного (южного) и 4) Южного
горного, а также выявлением отдельных областей в пределах или на стыках этих поясов, отличающихся повышенной концентрацией и диверсификацией возобновляемых энергетических потоков: Кольской, Южной (Крымско-Кавказской), Алтайской, Чукотско-Камчатской и Приморско-Сахалинской (табл.5).
Рис. 1. Схема районирования территории России с точки зрения предпосылок развития
возобновляемой энергетики [9]
Таблица 5. Пояснения к схеме районирования России (рис. 1) в контексте ВЭР [9]
Природно-хозяйственный пояс Охватываемая территория Особенности с точки зрения ВИЭ
Север (Арктическая зона) Крайний север Европейской части, большая часть Сибири и Дальнего Востока Локально высокий природный потенциал ВИЭ. Низкая плотность и высокая дисперсность расселения населения, удалённость от централизованных сетевых источников энергии
Северный лесной Север и Центр Европейской части, Верхнее и Среднее Поволжье, Северный и Средний Урал, средняя часть Сибири, южная часть Дальнего Востока Высокий потенциал гидроэнергии и биоэнергии на основе лесной биомассы, торфа и лесопереработки, локально - сельского хозяйства. Сравнительно низкий солнечный и ветровой, Высокая дисперсность расселения сельского населения на большей части территории
Природно-хозяйственный пояс Охватываемая территория Особенности с точки зрения ВИЭ
Южный степной Центр и Юг Европейской части России, Нижнее Поволжье, Южный Урал, южные районы Западной, Средней Сибири, Прибайкалья и Забайкалья Высокий потенциал солнечной и ветровой энергии, а также биоэнергии на отходах сельского хозяйства. Низкий потенциал гидроэнергии. Высокая доля сельского населения, часто сталкивающегося с проблемами в энергоснабжении
Южный горный Крым и Кавказ, горы Южной Сибири, юг Хабаровского края и Приморский край Максимальный потенциал солнечной и ветровой энергии, гидроэнергии, геотермальной энергии; высокий потенциал биоэнергии на отходах с/х. Высокая доля сельского населения, часто сталкивающегося с проблемами в энергоснабжении.
Области повышенного объёма и разнообразия ВЭР
1. Кольская Кольский полуостров и прилегающие акватории Повышенный потенциал гидроэнергии, ветровой и приливной энергии
2. Южная (Крымско-Кавказская) Кавказ, Предкавказье, Крым Повышенный потенциал солнечной, ветровой, гидро-, геотермальной и биоэнергии
3. Алтайская Горы и предгорья Алтая Повышенный потенциал солнечной, ветровой и биоэнергии
4.1. Камчатско-Курильская Камчатка, Курильские острова и прилегающие акватории Повышенный потенциал геотермальной, приливной, гидро- и ветровой энергии
4.2. Приморско-Сахалинская Приморский край, юг Хабаровского края, Сахалин Повышенный потенциал солнечной, ветровой, приливной и биоэнергии
Детальная географическая экспертиза территории даже уровня районно-муниципального образования - сложная и объёмная задача, которая не может быть выполнена в рамках одной статьи.
Однако, на первом этапе возможно, на основе ряда количественных показателей, провести своего рода экспресс-анализ территории с отнесением её к определённому типу и проведением типологии территорий на основе их сравнительного анализа. В данной работе он проводится на примере нескольких регионов европейской части России с использованием опыта и методики предшествовавших исследований.
3 Информационно-методическая основа для
районирования регионов европейской части России
Концепция обеспечения Республики Узбекистан электрической энергией на 2020-2030 годы предусматривает увеличение к 2030 году доли ВИЭ до 40% в установленной мощности электростанций и до 26% в структуре выработки электроэнергии (рис. 2) [11].
Были выбраны 4 субъекта Федерации (рис.2), принадлежащие к разным природным зонам и отличающиеся различными типами хозяйства:
1. Вологодская область - в ранее предложенной типологии относящаяся к лесному поясу; в физико-географическом отношении принадлежащая подзоне средней тайги лесной зоны;
2. Липецкая область - находящаяся в лесостепной зоне;
3. Ростовская область - относящаяся к степному поясу и находящаяся в подзоне типичных степей степной зоны;
4. Республика Кабардино-Балкария - относящаяся к Южному горному поясу и расположенная в зоне высотной поясности Северного Кавказа; рассмотрен регион центральной части Северного Кавказа, учитывая существенные физико-географические различия между его западным и восточным секторами.
Ч
А
\
\
\
ч
\
А - Арктическая зона '"""•••V.
СЦЛ - Северно-Центральный лесной пояс; ЦЮС - Центрально-Южный степной пояс; ЮГ - Южный горный пояс;
1 - Вологодская область;
2 - Липецкая область;
3 - Ростовская область;
4- Республика Кабардино-Балкария.
\
ЦЮС
\
\
Рис. 2. Местоположение исследуемых регионов
Для сравнительной оценки и типологии территорий был выбран ряд количественных показателей (табл. 6), отвечающих принципам простоты, доступности и охвата основного спектра возобновляемых энергоресурсов.
Таблица 6. Показатели для экспресс-оценки ВЭР территорий и их типологии
Показатель [источники] Ед. изм. Комментарии
Солнечная радиация, приходящая на 1 м2 горизонтальной поверхности в январе [10], средние климатические данные кВтч/ м2 Максимальные различия между территориями, расположенными на разных широтах, приходятся на зимнее время, в связи с чем сопоставление зимних показателей даёт более контрастную картину (по сравнению со средними) и более наглядно иллюстрирует проблематику использования солнечной энергии. Использованы данные в узлах координатной сетки с шагом 10 широты и 20 долготы
Среднегодовые скорости ветра на высоте 10 метров [10], средние климатические данные м/с Использованы данные в узлах координатной сетки с шагом 1 0 широты и 10 долготы. Высота 10 метров выбрана в связи с ориентацией, прежде всего, на развитие малой автономной возобновляемой энергетики; использованы данные только для равнинных территорий вследствие недостатка данных по горным областям
Местный речной сток [11], средний в пересчёте на 1 га площади региона, усреднённые данные м3/га Даёт предварительное представление об объёмах гидроресурсов территории
Запасы древесины (лесных ресурсов), средние в пересчёте на 1 га площади региона [12] м3/га Даёт предварительное представление о биоресурсах лесного хозяйства
Сборы зерновых культур (средние за 2016-2020 гг.) [13], в пересчёте на 1 га общей площади региона кг/га Даёт предварительное представление о биоресурсах отходов сельского хозяйства
Средняя площадь, приходящаяся на одного сельского жителя -показатель, обратный средней плотности сельского населения (рассчитанной на основе данных по оценке населения на начало 2021 года) [13] га/чел. Даёт предварительное представление, с одной стороны, о возможных потребностях в автономном энергообеспечении за счёт местных ВИЭ (расстояние между потенциальными потребителями), с другой - о наличии свободных пространств для размещения мощностей
Журнал «Окружающая среда и энерговедение» (ОСЭ) №4(2022)
На данном этапе этот подход не позволяет вывести абсолютные пороговые показатели, на основе которых можно судить о стоимости использования возобновляемой энергетики в данном регионе. Прежде всего, он даёт возможность разделить регионы по сравнительным преимуществам использования разных видов ВЭР, провести их типологию и районирование по данному признаку и задать направления более детальных исследований.
4 Результаты и обсуждение
Вышеперечисленные показатели по регионам (табл. 7) демонстрируют существенные изменения всего комплекса ВИЭ при смене природных и хозяйственных зон и подтверждают предложенную ранее схему районирования.
Таблица 7. Различия регионов
Регион Вологодская обл. Липецкая обл. Ростовская обл. КБР
Координаты 58-620 с.ш. 36-480 в.д. 52-530 с.ш. 38-400 в.д. 46-500 с.ш. 39-440 в.д. 43-440 с.ш. 42-450 в.д.
Площадь, тыс. км2 145 24 101 13
Численность сельского населения, тыс.чел. 314 399 1 331 417
Солнечная радиация в январе, кВтч/м2 10,3 28,2 32,0 45,8
Среднегодовые скорости ветра, м/с 2,5 4,5 4,6 -
Местный речной сток, м3/га 2 906 1 331 426 2 887
Запасы древесины, м3/га 116,4 13,5 2,2 28,2
Сборы зерновых, кг/га 12 1 380 1 199 925
Площадь на одного сельского жителя, га/чел. 46,1 6,0 7,6 3,0
Территория Вологодской области, расположенная в лесной зоне, отличается минимальными показателями, характеризующими солнечные, ветровые и сельскохозяйственные биоэнергоресурсы, но наибольшими (среди равнинных территорий) величинами, определяющими гидро- и лесные биоэнергоресурсы. В дополнение можно отметить и большие запасы торфа в Вологодской и других северных областях, рассматриваемого как медленно восстанавливаемую разновидность возобновляемых биоэнергоресурсов.
В лесостепной и степной зонах - в Ростовской и Липецкой областях, напротив, высоки показатели солнечных, ветровых и биоэнергоресурсов сельского хозяйства при минимальных значениях по лесным биоэнергоресурсам и гидроэнергоресурсам.
Далее на юг и с переходом к кавказской горной системе, в нашем случае - на территории Кабардино-Балкарии, резко растут показатели гидроэнергетических ресурсов и продолжается рост солнечной энергии, а также увеличение ресурсов древесной биомассы при некотором снижении, относительно степной зоны, биоэнергетических показателей сельского хозяйства. Оценка ветровых энергоресурсов в горных районах требует отдельных исследований на локальном уровне.
Помимо зональных факторов, свою роль играет специфика подстилающей поверхности данной территории. В частности, более высокие скорости ветра в степной зоне, вероятно, связаны с открытыми незалесёнными пространствами. При этом максимальные значения скоростей ветра в Ростовской области - более 5,2 м/с, наблюдаются на юго-западе и юге области, на территориях, прилегающих к побережью Азовского моря; также они повышены - до 4,7 м/с, в южной части области, в низовьях Дона и Кумо-Манычской впадине. За счёт этого средние скорости ветра по Ростовской области оказываются несколько выше, чем в Липецкой. Также существенно более высокие значения солнечной радиации для Кабардино-Балкарии по сравнению с Ростовской областью могут быть связаны не только более низкоширотным положением, но и с ростом прозрачности атмосферы, однако этот вопрос также требует отдельных исследований.
В работе не рассматривается перепад высот в пределах территорий, определяющий, прежде всего, гидроэнергетические ресурсы территории, наряду с объёмами стока. Это также предмет отдельных детальных исследований. Кроме того, на равнинных территориях эта величина сопоставима - разница между самыми высокими и самыми низкими точками в пределах Вологодской, Липецкой и Ростовской областей составляет 250-300 метров, а в Кабардино-Балкарии превышает 5000 метров, что обеспечивает максимальный гидроэнергетический потенциал.
В дополнение, низкая плотность сельского населения на севере европейской части России (Вологодская область) и, как следствие, большие свободные площади и большие расстояния между потребителями создают там дополнительные предпосылки для автономного энергоснабжения территорий на основе местных ВИЭ. В то же время, низкая плотность потребителей с высокой вероятностью указывает на сравнительно небольшие объёмы энергопотребления и, как следствие, невысокие потребности в возобновляемой энергии в абсолютных величинах.
5 Выводы
1. Комплексная географическая экспертиза территории с точки зрения предпосылок развития возобновляемой энергетики включает оценку широкого спектра качественных и количественных физико-географических и экономико-географических характеристик и представляет собой объёмную и сложную работу.
2. В качестве предварительного варианта, предназначенного для выявления принципиальных различий между территориями и их районирования предложен набор простых и доступных количественных показателей (солнечная энергия, скорости ветра, речной сток, запасы древесины, сборы зерновых и средняя площадь, приходящаяся на одного сельского жителя), позволяющих сравнивать территории по объёму и спектру ВЭР.
3. По данным показателям было проведено сравнение субъектов РФ, находящих в разных природно-хозяйственных зонах: Вологодской, Липецкой, Ростовской областей и республики Кабардино-Балкария.
4. Выявленные различия подтверждают предложенную ранее схему районирования территории России для её европейской части и позволяют чётко выделить там три основных пояса:
1. Лесной (северный), преимущественно представленный лесными биоэнергетическими и гидроэнергетическими ресурсами, а также с низкой плотностью сельского населения;
2. Степной (южный), преимущественно представленный солнечными и ветроэнергетическими ресурсами, а также биоэнергоресурсами отходов сельского хозяйства;
3. Южный горный с максимальными объёмами солнечных и гидроэнергоресурсов, а также более высокими, по сравнению со степной зоной, показателями лесных биоресурсов при несколько меньших объёмах биоресурсов сельского хозяйства.
5. Выявленные региональные различия позволяют точнее определить перспективные направления дальнейших исследований территорий на предмет выявления возможностей возобновляемой энергетики в местном энергообеспечении, условий её развития и экономической целесообразности.
Литература
1. Бабурин В.Л. Экономико-географическая экспертиза. М., КДУ, 2016.
2. Кузнецова О.В., Кузнецов О.В. Системная диагностика экономики региона. М.: ЛЕНАНД, 2019.
3. Дегтярев К.С. Географические основы возобновляемой энергетики. // Окружающая среда и энерговедение. - 2021. - №3, с.25-42.
4. Дегтярев К.С. Расселение сельского населения как экономико-географический фактор эффективности малой автономной возобновляемой энергетики. // Окружающая среда и энерговедение. - 2019. - №4, с.28-45.
5. Дегтярев К.С. Потенциал, территориальная организация и развитие энергетики на возобновляемых источниках в Республике Калмыкия. Дисс. на соискание уч. степ. канд.геогр.наук. М., ИГ РАН, 2019.
6. Дегтярев К.С., Сангаджиев М.М., Манджиева Т.В. Энергетика на возобновляемых источниках в Республике Калмыкия - потенциал, опыт и перспективы. Монография. Изд-во Калм. ун-та, г. Элиста, 2020.
7. Дегтярев К. С. Потенциал возобновляемых источников энергии в Республике Калмыкия // Вестник Московского университета. Серия 5: География. — 2019. — № 1. — С. 75-82.
8. Дегтярев К. С. Экономико-географическое районирование Республики Калмыкия // Известия Русского географического общества. — 2020. — Т. 152, № 1. — С. 31-46.
9. Дегтярев К. С., Соловьев Д. А. Проблемы и перспективы развития возобновляемой энергетики России в новых условиях // Энергетическая политика. — 2022. — № 6. — С. 56-69.
10. NASA Power. Data Access Viewer. URL: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ , дата обращения 29.12.2022.
11. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. Справочное издание. Росгидромет. Санкт-Петербург, 2019.
12. Лесные ресурсы. Росстат. URL: https://www.gks.ru/bgd/regl/B11_14p/IssWWW.exe/Stg/d02/15-39.htm , дата обращения 29.12.2019.
13. Регионы России. Социально-экономические показатели - 2021 г. Росстат. URL: https://gks.ru/bgd/regl/b21_14p/Main.htm , дата обращения 29.12.2022.
References
1. Baburin V.L. Ekonomiko-geograficheskaya ekspertiza. M., KDU, 2016.
2. Kuznecova O.V., Kuznecov O.V. Sistemnaya diagnostika ekonomiki regiona. M.: LENAND, 2019.
3. Degtyarev K.S. Geographical Fundamentals of Renewable Energy // Journal of Environmental, Earth and Energy Study. - 2021. - No3, pp.25-42.
4. Degtyarev K.S. Settling of Rural Population as the Economy-Geographical Background for Efficiency of Small-Scaled Autonomous Renewable Energy Systems // Journal of Environmental, Earth and Energy Study. - 2019. - No4, pp.28-45.
5. Degtyarev K.S. Potencial, territorial'naya organizaciya i razvitie energetiki na vozobnovly-aemyh istochnikah v Respublike Kalmykiya. Diss. na soiskanie uch. step. kand.geogr.nauk. M., IG RAN, 2019.
6. Degtyarev K.S., Sangadzhiev M.M., Mandzhieva T.V. Energetika na vozobnovlyaemyh istochnikah v Respublike Kalmykiya - potencial, opyt i perspektivy. Monografiya. Izd-vo Kalm. un-ta, g. Elista, 2020.
7. Degtyarev K. S. Potential of Renewable Energy Sources in the Republic of Kalmykia // Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seriya 5: Geografiya. 2019;(1):75-82. (In Russ.)
8. Degtyarev K. S. Ekonomiko-geograficheskoe rajonirovanie Respubliki Kalmykiya // Proceedings of the Russian Geographical Society. — 2020. — V. 152, No1. — pp. 31-46. (In Russ.)
9. Degtyarev K. S., Solov'ev D. A. Problems and Outlook of Renewable Energy Development in Russia in the New Conditions // Energy Policy — 2022. — № 6. — S. 56-69. (In Russ.)
10. NASA Power. Data Access Viewer. URL: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ , date of reference 29.12.2022.
11. Resursy poverhnostnyh i podzemnyh vod, ih ispol'zovanie i kachestvo. Spravochnoe iz-danie. Rosgidromet. Sankt-Peterburg, 2019.
12. Lesnye resursy. Rosstat. URL: https://www.gks.ru/bgd/regl/B11_14p/IssWWW.exe/Stg/d02/15-39.htm , date of reference 29.12.2019.
13. Regiony Rossii. Social'no-ekonomicheskie pokazateli - 2021. Rosstat. URL: https://gks.ru/bgd/regl/b21_14p/Main.htm , date of reference 29.12.2022.
Approaches to a Geographic Expert Evaluation and Zoning of Territories for Renewable Energy Development
Degtyarev KiriU
Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia E-mail: kir1111@rambler.ru
Abstract. The study views on the approaches to an integrated geographical evaluation of regions and their zoning regarding their preconditions for renewable energy development. The work gives the examples of the expert evaluation of this kind, the principal qualitative and quantitative indicators that can be used for a regional differentiating from the point of view of renewable energy resource spectrum and volume. The article offers a zoning design of Russian territory for these purposes. On the examples of several regions located in the different natu-ral-and-economic belts (Vologda, Lipetsk, and Rostov oblasts and Republic of Kabardino-Balkaria) this zoning design is tested.
Keywords: renewable energy resources, geographic expert evaluation, geographical zoning, geography of Russia.
