CC BY
81Тенденция развития возобновляемых источников энергии в мире
Халова Гюльнар Османовна,
д.э.н., профессор кафедры мировой экономики и энергетической политики РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина Йорданов Симеон Георгиев,
аспирант факультета «Международный энергетический бизнес» РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина
В статье рассматриваются тенденции развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мире, анализируется проблемы и перспективы развития солнечной и ветровой энергетики, производство биотоплива. Показано изменение доли ВИЭ в мировом энергетическом балансе, анализируются причины роста этого сектора мировой энергетики. В работе показано конкурентоспособность различных секторов ВИЭ на данном этапе развития мировой энергетики. Конвергенция цифровых и энергетических технологий привела к расширению использования ВИЭ в быту. В работе анализируются инвестиции в сектор ВИЭ, показано инвестирование в ВИЭ по регионам и странам мира. В статье показана, что высокая рыночная концентрация производителей ветрогенераторов и фотоэлектрических установок позволяет компаниям, занимающимся производством ВИЭ лоббировать их интересы через различные НПО.
Ключевые слова: Возобновляемые источники энергии; солнечная энергия; фотоэлектрические установки; ветровая энергия; ветроге-нераторы;биотопливо; инвестиции.
В 2014 г. по данным МЭА, доля возобновляемых источников в мировом энергобалансе достигала 13,8% (рис.1). В последние 25 лет этот сектор рос высокими темпами. В 2014 г. мощности ВИЭ составляли 45% от всех нововведенных энергетических со-~ 1
оружений .
Рис. 1. Доля в общем объеме поставок первичной энергии в 2013 г. Источник: МЭА.
http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/KeyWorld_Sta tistics_2015.pdf p.6
По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА) к 2020г. ожидается рост доли ВЭИ в мировом энергобалансе до 25%. Доля ВИЭ при производстве тока по сравнению с 22% в 2013 г. увеличится до 26% к 2020 г. Все аналитики прогнозируют, что этот рост будет базироваться на увеличении энергопотребления в Китае, Индии и Бразилии. В таблице 1 представлена общая установленная мощность ВЭИ по типу устройств.
Таблица 1
Общая установленная мощность ВЭИ 2004- 2013 г.г. GW)
Тип мощности 2004 2005 2013 2014
ФтЭЦР^ 2.6 3.1 1 39 177
Электростанции с концентрацией солнечной энергии (CSP) 0.4 0.4 3.4 5.8
ВЭУ 48 59 318 370
БиоЭнергетика 39 41 88 94
Геотермальная энергия 8.9 9.8 12 13
ГЭС 715 - 1000 1055
О В
I»
£
Источник: REN21
Быстрые темпы развития ВИЭ в 21 веке обусловлены несколькими факторами. Если после Второй мировой войны энергетический сектор строился на создании крупных производственных предприятий, то сегодня наблюдается обратное2. Мощность производственных единиц значительно уменьшилась, эта миниатюризация делает возможным децентрализацию. С начала 21 века, с проникновением в каждый
В т П Н
1 Renewable energy 2015. Medium-Term Market Report. OECD/IEA, 2015, p. 3
2 Одна электрическая станция - 1000 мегаватт, один ветропарк - 2-3 мегаватт, а одна солнечная панель с еще в 1000 раз меньшей мощностью.
о ы
а
s
«
а б
дом персональных компьютеров, интернета, мобильных телефонов, различных беспроводных систем, а также с созданием и распространением небольших, недорогих и автономных беспроводных датчиков, активных и пассивных "идентификаторов" (таких, как РПО) и других цифровых информационных и технологических инноваций меняется отношение потребителя к энергии. Наблюдается конвергенция между цифровыми и энергетическими технологиями. Процесс привел к более широкому использованию ВИЭ в быту - в зданиях с почти нулевым потреблением энергии, в городской инфраструктуре и сельском хозяйстве (автономные хозяйства с закрытым экологическим циклом). Специалисты считают, что в будущем технологии преобразования электроэнергии будут направлены на использование установок с небольшой мощностью - на крышах, фасадах - для личного и локального пользования. То есть, проблема регулирования и сохранения будет решаться на месте. Вместе с тем, на данном этапе трудно определить экономическую целесообразность и последствия этого процесса для индустриального развития мирового хозяйства.
В последние 15 лет рост мощностей ВИЭ обеспечивается в первую очередь за счет ветровой энергии. Далее следует солнечная энергия и гидростанции, которые создают около 1/5 от новых мощностей вИэ. Рост же производства биомассы замедляется1.
Тенденция замедления роста производства биомассы обусловлено рядом обстоятельств. На практике любой вид органичного сырья, богатого на углеводороды и доступного в больших количествах, подходит для производства биотоплива. В качестве сырья используются подсолнечник, рапс, сахарный тростник, пшеница, кукуруза, пальмовое масло и др. Вместе с тем, следует подчеркнуть, что не существует полностью безвредных технологий для получения и использования топлива. К тому же технологии для переработки и соответственно само биотопливо дороже традиционных источников2. Выращивание культур, подходящих для производства биотоплива, истощает почву и воду. Сельское хозяйство является одним из самых крупных загрязнителей атмосферы азотными соединениями, которые усиливают парниковый эффект. Исследования Массачусетского технологического университета проведенные по 14 источникам биотоплива показали, что при определенных обстоятельствах биотопливо может генерировать в среднем в 10 раз больше углеродного диоксида, чем бензин3. Производство биокультур повышает цены на сельскохозяйственные культуры, которые могут использоваться в качестве сырья в пищевой промышленности или животноводстве, что приводит к подорожанию продуктов. Тенденция снижения роста производства биотоплива обусловлена и тем, что биоэтанол при добавке к бензину понижает мощность двигателя, из-за более низкой теплоты его горения4.
1 ТИе first decade: 2004 - 2014. REN21. 2014. Paris. France. 48p.
2 K. Lahtchev, M. Doynova Microalgae are promising source of biofuels. Ecological Engineering and Environment Protection, No 1, 2011, с. 51-63
3 RussellW. Stratton, HsinMinWong, and Jamesl. Hileman. Quantifying Variability in Life Cycle Greenhouse Gas Inventories of Alternative Middle Distillate Transportation Fuels. Environ. Sci. Technol., 2011, 45 (10), pp 4637-4644.
4 Димитров, А. Альтернативные топлива для ДВС - решения и про-
блемы. Машины, технологии, материалы, № 1, 2007.
Как видно из таблицы 1, лидерами роста мощностей ВИЭ в мире были ветровая и солнечная энергетика. В 2014 г. для введения новых мощностей, использующих возобновляемые источники энергии, в мировую энергетику было инвестировано 270 млрд. долларов. На создание ветропарков и фотоэлектрических станций было направлено 2/3 средств. Эти инвестиции позволили достигнуть в ветроэнергетике увеличения мощностей в 6,6 раз по отношению к 2004 г. Если строительство мощностей 18 GW заняло десятилетия, то только за один 2013г. было добавлено 35 GW. Лидером здесь является Китай, за 2013 г. в стране добавлено 16,1 GW новых мощностей. Тенденцией развития ВИЭ стало значительное уменьшение стоимости ветро- и солнечных установок. За период 2010 - 2015 г. средние ориентировочные расходы на производство ветроустановок (на суше), например, уменьшились на 30%. Для фотоэлектрических панелей расходы уменьшились на 2/3.
Если мощность всех инсталлированных фотоэлектрических станций в мире едва составляла 3,7 гигаватта в 2004 г., то в 2013 г. она достигла уже 138 гигаватт, то есть в 37 раз больше. В производстве солнечных энергетических установок лидером является Китай. Специалисты предполагают, что Китай будет оставаться локомотивом ВИЭ до 2020 г., на Поднебесую придется до 40% новых мощностей ВИЭ.
Гидроэлектрические станции пока еще производят самый большой объем возобновляемой энергии, они далеко опережают остальных производителей ВИЭ, но производство солнечных батарей и ветроустановок увеличивается гораздо более высокими темпами и в скором времени объемы производства энергии на солнечных и ветроустановках позволят догнать и перегнать производство энергии другими секторами ВИЭ.
Мировые инвестиции в ВИЭ росли постоянно в период 2004 -2011гг. пока не достигли 279 млрд. долл., после чего в 2012 и 2013 гг. наблюдался спад соответственно на 9 и 11% в год (рис.2)5. Спад за последние несколько лет происходили из-за отмены преференций, гарантированных государством в ряде стран ЕС - Румынии, Чехии, Болгарии, Франции и некоторых штатах в США. В ЕС уменьшение инвестиций для новых мощностей ВИЭ составило 44% в 2013г. по сравнению с 2012 г., после почти 10 летнего последовательного роста. Другой причиной снижения роста инвестиций стало уменьшение цен за единицу инсталлированной мощности, особенно в фотоэлектрических технологиях.
Рис. 2. Инвестиции в ВИЭ за 2004-2014 гг., млрд. долл. Источник: REN 21 (Frankfurt School- UENP and BNEF)
TOe first decade: 2004 - 2014.10 years of renewable energy progress. 2014.REN21. Paris. France. p 48
За 2009-2013 гг. цены на солнечные фотоэлектрические модули уменьшились на 65-70%, цена на жилищные солнечные системы в Германии понизилась на 53% за тот же период1. Солнечная энергия является ведущей по инвестициям в ВИЭ, инвестиции в этот сектор только за 2014 г. возросли на 21% и достигли 149,6 млрд. долл. Дайвером роста опять стал Китай, где получило развитие производство небольших солнечных панелей.
Усиление позиции КНР в производстве ВИЭ -важнейшая тенденция развития энергетического рынка. Ветрогенераторы являются вторым сектором по доле сектором инвестиций. За 2013-2014 гг. инвестиции в этот сектор возросли на 11%, до 99,5 млрд. долл. За период 2004-2014г. обе технологии имели долю 48% (соответственно 29% и 19%) инвестиций в ВЭИ. Следующим направлением инвестирования являются сооружения для генерирования электроэнергии от волн и океанических течений, приливов и отливов 22%, геотермальная энергия - 9%, небольшие ГЭС - 6%, биотопливо - 3% и биомасса - 1%. Данные о новых инвестициях в возобновляемых источниках энергии и топливе за 2014 г. показывают рост инвестиций до 270 млрд. долл., но следует отметить, что они были вызваны ростом строительства ВИЭ и вводом мощностей в основном в развивающихся странах (рис. 3).
Рис. 3. Инвестиции в ВИЭ в отдельных странах и регионах мира, млрд. долл.
Источник: UNEP, Bloomberg New Energy Finance
Согласно докладу Межправительственной экспертной группы по изменению климата (IPCC) ООН от 2011г. при самом оптимистичном сценарии в 2050 г. от 15% до 77% от потребления энергии будет обеспечиваться за счет ВИЭ2. Предполагается, что этот рост при максимальной доле 77% приведет к замедлению процесса глобального потепления и удовлетворению нужд по энергоснабжению развивающихся стран в Африке, Азии и Латинской Америке. В Докладе Всемирного энергетического совета "Мировые энергетические сценарии: Составление энергетического до 2050г."3. При сценарии "Джаз" вычислено, что генерация электричества достигнет 53,647 ТВтч, при чем ожидаемая доля ВИЭ составит 11%. При сценарии „Симфония" (оптимистичный) мировое
1 Renewable Power Generation Costs in 2014 .IRENA. 2014. pp 27-29
2 Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (SRREN). 9 May 2011. IPCCUN. p 814
3 World Energy Scenarios: Composing energy futures to 2050.World
Energy Council .Paul Scherrer Institute (PSI), Switzerland.2013 p 288
электропроизводство составит 47,918 ТВтч, а вычисленная доля ВИЭ - около 16% (табл. 2).
Таблица 2
Сценарии за год Электроэнергия Тепло /Охлаждени е Транспорт
2030-2040
Exxon Mobil Outlook for Energy: a View to 2040 2040 16% - -
BP Energy Outlook 2030 (2012) 2030 25% - 7%
IEA World Energy Outlook (2013) New Policies 2035 31% 12% 6%
IEA World Energy Outlook (2013) 450 2035 48% 16% 15%
Greenpeace (2012) Energy [R]evolution 2030 61% 51% 17%
2050
IEA Energy Technology Perspectives (2014) 2DS 2040 65% - 29%
GEA Global Energy Assessment (2012) 2030 62% - 30%
Greenpeace (2012) Energy [R]evolution 2035 94% 91% 72%
WWF (2011) Ecofys Energy Scenario 2035 100 % 85 % 100 %
Источник: IEA, REN 21
Что касается Европейского союза, то более 79% всех введенных генерирующих мощностей в ЕС за 2014 год являлись возобновляемыми (за 2013 г. -72%). А из 88 Гвт установленных мощностей солнечных электростанций в 2014 г., 61,6 Гвт были введены после 2010 г. Но этот стремительный рост стал одним из факторов разрушения европейских компаний производящих фотоэлектрические установки. Рост спроса требовал роста производства оборудования. На рынок вышли компании Китая, а конкурировать с ними местные предприятия не смогли и последовала волна банкротств.
Следующая важная тенденция в развитии ВИЭ это высокая рыночная концентрация производителей ветрогенераторов и фотовольтаичных инсталляций за последние 20лет. В мировом масштабе 80% от всех ветровых турбин производятся 4 мегакомпания-ми, базирующимися в Германии и Дании4. (рис. 5).
С точки зрения общего количества ветровых турбин, установленных на конец 2014 года, компания Siemens остается главным поставщиком с 1598 турбинами, что составляет 64,2% от всего рынка. MHI Vestas установила и подключила 621 турбину, представляющих 25% от общего объема турбин, затем Senvion (94 турбин: 3.8%), BARD (80 турбин: 3.2%), и Winwind с 18 ветровыми турбинами (0,7%). GE, Areva, Gamesa, Alstom и Samsung, вместе составляют 1,3% от установленной мощности5.
Для фотоэлектрических установок, как и для ветровых электростанций также существует рыночная концентрация производителей фотоэлектрических станций. В 2000 до 2013 г. производство увеличивалось на 46% ежегодно. В мире установленные мощности фотоэлектрических станций возросли с 252 MW в 2000 до 33,4 GW в 2013г. Основными производителями солнечных станций в 2014г. были Китай/Тайвань с долей 69%, европейские компании - с
О в и
£
В
m fi H
Global Wind Report 2014 - Annual market update October 2014GWEC. p 77 5 The European offshore wind industry - key trends and statistics 2014, p.12 URL: http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/statistics/EWEA-European-Offshore-Statistics-2014.pdf
u
a
s
«
a б
долей 6 %, Япония и США/Канада с долями по 4%. Основная причина этой ситуаций заключается в том, что Китай является самым крупным мировым рынком, но этот рынок закрыт для иностранных поставщиков. То есть поставки на рынок КНР осуществляют только китайские компании. С другой стороны китайские компании поставляют свою продукцию по всему миру, и главным образом в Европу и США1. Такая политика китайских компаний привела к изменению топ 10 производителей солнечных станций. Европейские лидеры, которые доминировали в производстве в 20002010 гг., такие как BP Solar, Shell Solar, AstroPower и Schott с рыночной долей 42%, постепенно уходят с рынка2.
Рис. 5. Доля производителей ветровых турбин в 2014г. в мире
(установленных)
Источник: EWEA
Производство ветро- и фотоэлектрических станций сконцентрировано в нескольких компаниях из Германии, США и Китая, которые контролируют более 50% производства установок и одновременно те же страны являются и самыми крупными потребителями этих технологий. Между этими компаниями в последние годы ведется конкурентная борьба за перераспределение рыночных долей в ЕС, Азии, США и Канаде. Частью этой конкурентной борьбы является лоббирование по отношению к ограничению использования других первичных ресурсов через прямое финансирование экологических НПО с целью изменения энергетической политики государств.
Следующая тенденция в развитии ВИЭ обусловлена тем, что такая энергия непостоянна по своей сущности и солнечные и ветровые установки не позволяют с оперативной гибкостью реагировать на изменения в спросе на энергию. Это особенно видно на примере ЕС.
В странах ЕС в дополнении к этому, долгосрочные контракты на поставку оборудования, предлагаемые крупными компаниями, обязуют выкупать энергию от ВИЭ по преференциальным ценам, что серьезно затрудняет продажи конвенциональной энергии в месяцы с самым большим количеством солнечных часов и/или достаточно большим количеством сильных вет-
Tsvetomira Tsanova.Top 10 PV module suppliers get 49% global market share in 2014 - IHS. 24.04.2015- www.renewables.seenews.com
2 PaulaMints.Top Ten PV Manufacturers from 2000 to Present: A Pictorial Retrospective 21.01 2014
Renewable Energy Network for News, Information, and Companies. http://www.renewableenergyworld.com
ров. Внедрение ВЭИ также ведет к дополнительным расходам на балансирование мощностей и к ряду других вызовов, таких как: уменьшение оперативных часов, дополнительные управленческие расходы и поддержанию резервных мощностей. Это влияет на стабильность всей энергосистемы, большие сложности возникают при поддержании системы в стабильном состоянии при низких уровнях потребления в летние месяцы, когда спрос значительно падает. В тот период, когда доля ВИЭ на энергетическом рынке небольшая (до 20%), эта система работает устойчиво без усилий, но когда их доля вырастет до 50%-80%, система становится технически и экономически неустойчивой и при действующих обязательствах о покупке энергии от ВИ, термические энергоблоки, газовые и угольные и атомные станции все реже участвуют в производственной структуре. Такова ситуация во многих европейских странах. При недостаточности ветра или солнца, остальная часть системы должна компенсировать потери. Этот фактор при отсутствии подходящих технологий для сохранения энергии, является серьезным препятствием по пути к устойчивой модели энергетической политики.
Литература
1. Димитров, А. Альтернативные топлива для ДВС - решения и проблемы. Машины, технологии, материалы, № 1, 2007.
2. Global Wind Report 2014 - Annual market update October 2014GWEC. p 77
3. K. Lahtchev, M. Doynova Microalgae are promising source of biofuels. Ecological Engineering and Environment Protection, No 1, 2011, с. 51-63
4. PaulaMints.Top Ten PV Manufacturers from 2000 to Present: A Pictorial Retrospective 21.01 2014
5. Renewable energy 2015. Medium-Term Market Report. OECD/IEA, 2015, p. 3
6. Renewable Energy Network for News, Information, and Companies. URL: http://www. renewableenergyworld.com
7. Renewable Power Generation Costs in 2014 .IRENA. 2014. pp 27-29
8. RussellW. Stratton, HsinMinWong, and Jamesl. Hileman. Quantifying Variability in Life Cycle Greenhouse Gas Inventories of Alternative Middle Distillate Transportation Fuels. Environ. Sci. Technol., 2011, 45 (10), pp 4637-4644.
9. Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (SRREN). 9 May 2011. IPCCUN. p 814
10. The European offshore wind industry - key trends and statistics 2014, p.12 URL: http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/st atistics/EWEA-European-0ffshore-Statistics-2014.pdf
11. Ihe first decade: 2004 - 2014.10 years of renewable energy progress. 2014.REN21. Paris. France. p 48
12. Tsvetomira Tsanova.Top 10 PV module suppliers get 49% global market share in 2014 - IHS. 24.04.2015. URL: www.renewables.seenews.com
13. World Energy Scenarios: Composing energy futures to 2050.World Energy Council .Paul Scherrer Institute (PSI), Switzerland.2013 p 288
Trend of RES in the world Khalova G.O., Yordanov S.G.
RSU of oil and gas n.a. Gubkin I.M.
The article goes about the renewable energy sources development trends worldwide, problems and prospects of solar and wind energy, and biofuels production. The dynamics of renewables in world energy balance is demonstrated, the reasons for its increase are analyzed. The research dwells on the competitiveness of renewables on current stage of world energy sector development. The combination of digital and energy technologies lead to increase of renewables use. The research also goes about investments in renewables in various regions and countries. The high market concentration of wind generators and solar panels producers allows the producers of renewable energy to lobby their interests through different NGOs. Key words: Renewable energy; solar energy; photovoltaic installations;
wind power; wind turbines; biofuels; investment. References
1. Dimitrov, A. Alternative fuels for internal combustion engines -
problems and solutions. Machines, technologies, materials, number 1, 2007.
2. Global Wind Report 2014 - Annual market update October 2014GWEC.
p 77
3. K. Lahtchev, M. Doynova Microalgae are promising source of biofuels.
Ecological Engineering and Environment Protection, No 1, 2011, p. 51-63
4. PaulaMints.Top Ten PV Manufacturers from 2000 to Present: A
Pictorial Retrospective 21.01 2014
5. Renewable energy 2015. Medium-Term Market Report. OECD / IEA,
2015, p. 3
6. Renewable Energy Network for News, Information, and Companies.
URL: http://www.renewableenergyworld.com
7. Renewable Power Generation Costs in 2014 .IRENA. 2014. pp 27-29
8. RussellW. Stratton, HsinMinWong, and Jamesl. Hileman. Quantifying
Variability in Life Cycle Greenhouse Gas Inventories of Alternative Middle Distillate Transportation Fuels. Environ. Sci. Technol., 2011, 45 (10), pp 4637-4644.
9. Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change
Mitigation (SRREN). 9 May 2011. IPCCUN. p 814
10. The European offshore wind industry - key trends and statistics 2014, p.12
URL:
http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/statistics/EWEA-European-Offshore-Statistics-2014.pdf
11. The first decade: 2004 - 2014.10 years of renewable energy progress. 2014.REN21. Paris. France. p 48
12. Tsvetomira Tsanova.Top 10 PV module suppliers get 49% global market share in 2014 - IHS. 04/24/2015. URL: www.renewables.seenews.com
13. World Energy Scenarios: Composing energy futures to 2050.World Energy Council .Paul Scherrer Institute (PSI), Switzerland.2013 p 288
