CC BY
99
ALTERNATIV:
NJERGY AND ECOLOGY
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
О. С. Попель, В. Л. Туманов*
Объединенный институт высоких температур РАН ул. Ижорская,13/19, Москва, 125412, Россия Тел./факс: (495)484-23-74; e-mail: O_Popel@oivtran.ru
* Директор программы НИК НЭП
Сведения об авторе: канд. техн. наук, доцент, заведующий лабораторией возобновляемых источников энергии и энергосбережения ОИВТ РАН.
Образование: теплофизик, тепло-энергетический факультет Московского энергетического института (1971 г.).
Область научных интересов: теплофизика, возобновляемые источники энергии, энергетика, энергосбережение, экология.
Публикации: более 150 научных работ.
Попель Олег Сергеевич
Сведения об авторе: директор программы «Стационарные энергоустановки» НИК «Новые энергетические проекты».
Образование: инженер-механик, машиностроительный факультет МВТУ им. Баумана.
Область научных интересов: энергоустановки и источники тока на основе топливных элементов, накопители электрической энергии, возобновляемые и нетрадиционные источники энергии.
Публикации: более 30 патентов и более 50 научных работ.
Туманов Владимир Леонидович
A review of world status of renewable energy sources development is given and brief analysis of effective technologies of solar, wind, biomass, geothermal and small hydro energy practical utilization is carried out.
Современная энергетика в основном базируется на невозобновляемых ископаемых первичных источниках энергии (ПИЭ). Такое производство и потребление энергии помимо того, что является одним из основных антропогенных факторов, отрицательно влияющих на окружающую среду, не может гарантировать устойчивого развития мировой энергетики на длительную перспективу.
Различные сценарии развития человечества предполагают необходимость широкого освоения новых возобновляемых источников энергии (ВИЭ)
уже в ближайшие десятилетия как по причине неизбежного сокращения добычи и повышения стоимости нефти, газа и угля, так и по экологическим причинам (эмиссия СО2 и другие вредные воздействия традиционной энергетики на окружающую среду). Использование ВИЭ, как правило, не оказывает серьезного негативного воздействия на окружающую среду, в большинстве своем они являются экологически чистыми и повсеместно доступными источниками энергии.
В связи с перспективами бурного развития водородной энергетики, базирующейся на исполь-
Статья поступила в редакцию 06.02.2007 г.
The article has entered in publishing office 06.02.2007.
зовании водорода как универсального энергоносителя, в будущем ВИЭ наряду с ядерными энергоустановками рассматриваются как основные энергоисточники для производства водорода из воды. Биомасса также может служить эффективным и надежным источником получения водорода из органического сырья. Следует отметить, что многие типы энергоустановок на ВИЭ, в частности, использующие солнечную и ветровую энергию, нуждаются в эффективных аккумуляторах энергии, которыми могут служить водородные накопители [1]. Все это обусловливает гармоничную связь энергетики, основанной на использовании ВИЭ, и водородной энергетики.
Термин «возобновляемые источники энергии» применяется по отношению к тем источникам энергии, запасы которых восполняются естественным образом, прежде всего за счет поступающего на поверхность Земли потока энергии солнечного излучения, и в обозримой перспективе являются практически неисчерпаемыми. Это, в первую очередь, сама солнечная энергия, а также ее производные: энергия ветра, энергия растительной биомассы, энергия водных потоков и т. п. К возобновляемым источникам энергии относят также геотермальное тепло, поступающее на поверхность Земли из ее недр, низкопотенциальное тепло окружающей среды, а также некоторые источники энергии, связанные с жизнедеятельностью человека (тепловые «отходы» жилища, органические отходы промышленных и сельскохозяйственных производств, бытовые отходы и т. п.).
Энергетический потенциал большинства из перечисленных выше ВИЭ в масштабах планеты и территорий стран во много раз превышает современный уровень энергопотребления, и поэтому они могут всерьез рассматриваться как возможный источник производства энергии.
К серьезным недостаткам ВИЭ, ограничивающим их широкое практическое применение, относятся невысокая плотность энергетических потоков и их непостоянство во времени и, как следствие этого, необходимость значительных затрат на оборудование, обеспечивающее сбор, аккумулирование и преобразование энергии. Так, например, плотность потока солнечного излучения на поверхности земли в полдень ясного дня составляет всего около 1 кВт/м2, а ее среднегодовое значение с учетом сезонных и погодных колебаний для самых солнечных районов земного шара не превышает 250Вт/м2 (для средней полосы России — 120 Вт/м2). Средняя удельная плотность энергии ветрового потока также, как правило, не превышает нескольких сотен Вт/м2 (так, при скорости ветра 10 м/с удельная плотность потока энергии Е = 1/2р¥3 и 500 Вт/м2, где р — плотность воздуха, V — скорость ветра). Плотность энергии водного потока, имеющего скорость 1 м/с, также составляет всего около 500 Вт/м2. Для сравнения укажем, что плотность теплового потока на стенки топки парового котла достигает нескольких сотен кВт/м2.
Вместе с тем технологии использования различных ВИЭ активно развиваются во многих странах мира, многие из них достигли коммерческой зрелости и успешно конкурируют на рынке энергетических услуг, в том числе при производстве электрической энергии.
Прежде чем рассмотреть отдельные виды ВИЭ, <с
<
приведем некоторые факты [2], свидетельствую- £ щие об отношении к ВИЭ в мире, о масштабах £
си
их использования и политике различных госу- и дарств, направленной на ускорение их освоения. .3
1). В 2004 г. в развитие ВИЭ в мире было инвестировано около 30 млрд. долларов (без уче- .у та крупных ГЭС). Для сравнения: инвестиции в | традиционную энергетику в том же году состави- ^ ли около 150 млрд. долларов. Инвестиции в круп- § ную гидроэнергетику (в основном в развивающих- 0 ся странах) в 2004 г. оцениваются в 20-25 млрд. долларов.
2). Суммарная мощность энергоустановок на ВИЭ, действующих в мире, оценивается в 160 ГВт (без крупных ГЭС), что составляет около 4 % мощности всех энергоустановок. При этом 44 %, или около 70 ГВт этих мощностей, относится к развивающимся и 56 % — к развитым странам.
3). Суммарная мощность энергоустановок на ВИЭ (без крупных ГЭС) сегодня достигла примерно 20 % от мощности действующих в мире атомных электростанций, которая, в свою очередь, составляет около 16 % от мощности всех энергоустановок.
4). В 2000-2004 гг. средний темп роста мощности фотоэлектрических преобразователей, используемых преимущественно для энергоснабжения потребителей, не подключенных к крупным сетям централизованного электроснабжения, составил около 60 % в год (реализация программ «солнечных крыш» в Японии, Германии и США). Ежегодный объем продаж фотопреобразователей на мировом рынке достиг 1 ГВт в год. На втором месте по темпам прироста мощностей в эти годы была ветроэнергетика — 28 % в год (лидер — Германия, где в 2004 г. действовало около 17 ГВт ветроустановок).
5). Производство биотоплива в 2004 г. превысило 33 млрд. л в год, что составляет около 3 % мирового потребления бензина. 44 % автомобилей в Бразилии используют биотопливо; ^ 30 % бензина, продаваемого в США, содержит о. добавки биотоплив. |
6). В Европе, США, Канаде, Австралии и '1 Японии около 4,5 млн. потребителей добровольно ^ инвестируют в развитие ВИЭ, оплачивая «зеле- 5 ную энергию» по повышенным тарифам или че- о рез «зеленые сертификаты». §•
7). Число рабочих мест, связанных с ВИЭ в Ё 2004 г. достигло 1,7 млн., включая 0,9 млн. 3 мест, связанных с производством биотоплив.
8). Число государств, провинций, городов и малых населенных пунктов, принявших в последние годы специальные программы ускоренного использования ВИЭ, быстро растет. Сегодня 48 стран, включая 14 развивающихся, приняли специальные государственные программы
освоения ВИЭ. Индикативные показатели развития ВИЭ на период до 2010 и 2030 гг. утверждены в 45 странах, включая 10 развивающихся, во всех 25 странах, входящих в состав Европейского союза, и во многих штатах и провинциях в США и Канаде. Европейский союз планирует к 2010 году 21 % электроэнергии производить с помощью ВИЭ, Китай — 10 % (около 60 ГВт).
♦ Развитие ВИЭ инвестируют крупнейшие мировые энергетические компании, такие как GE, «Siemens», «Shell», BP, «Sanyo» и «Sharp». Пять самых крупных энергетических компаний Китая приняли решения об инвестициях в развитие ветроэнергетики.
♦ Капитализация 60 ведущих мировых компаний, специализирующихся на ВИЭ, достигла 25 млрд. долларов.
♦ Стоимость программ оказания технической помощи развивающимся странам в части освоения ВИЭ, финансируемых German Development Finance Group (KfW), Всемирным банком и ГЭФ (Global Environment Facility, GEF) и другими донорами, составляет около 0,5 млрд. долларов в год. Государственная поддержка развития ВИЭ в Европе и США, включающая прямые инвестиции и экономические механизмы поддержки, оценивается в 10 млрд. долларов в год. Около 700 млн. долларов в год выделяется на научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки.
♦ Стоимость многих технологий использования ВИЭ неуклонно снижается благодаря их совершенствованию и росту масштабов производства. Так, за последние десять лет стоимость энергии от ветроустановок и фотоэлектрических преобразователей снизилась более чем в 2 раза.
♦ В мире действует более 150 промышленных ассоциаций, неправительственных организаций, международных агентств и других структур, активно работающих в сфере продвижения ВИЭ на энергетический рынок.
Суммарное производство энергии в мире по данным Международного энергетического агентства (МЭА) по состоянию на 2003 г. составило около 500 эДж. На рис. 1 представлены энергетические балансы мира по суммарному потреблению энергии и по использованию первичных энергоресурсов для производства электроэнергии. Как следует из рисунка, в мировом балансе около 80 %, а в производстве электроэнергии около 66 % занимают ископаемые топлива (уголь, нефть, природный газ).
Возобновляемые источники энергии в суммарном потреблении ПИЭ, по данным МЭА, в 2003 г. составляли 13,5%, причем около 80% от этого значения приходится на биомассу, которая в основном используется как источник тепла для отопления и приготовления пищи, и крупные ГЭС. Доля «новых», или нетрадицион-
нее i World Prinwy Energy Consumption (% by fuel - 2003)
Total World Elect ¡city Generation (% by fuel 2003)
Comaustible Rentwables & Waste 10
Hyttç Î.Ï% hue lev 6.54
Natural
Gas ¡I г%
Othtr 0.5%
Coal Î4.4ЧЬ
Nuclear 15.S^
сяы 40 1%
Oil
is.
Gas
Oil
6
Other incljdcs gmhErmal. solar, *ind, neat etc
1 Other includes solar, wird, comDustible fene*abl«,
qertherrrjl Я wast
Рис. 1.Доли различных ПИЭ в энергетическом балансе мира по данным МЭА (2003 г.)
ных ВИЭ (солнце, ветер, геотермальная энергия, приливы и др.), в мировом энергетическом балансе все еще очень мала — 0,5 % от суммарных ПИЭ и около 2 % от ПИЭ, потребляемых для производства электроэнергии (не учитывая крупных ГЭС).
По другим данным [2] («Renewable Energy Policy Network for the 21st Century») в 2004 г. вклад ВИЭ в мировое потребление первичных энергетических ресурсов составил около 17 % (рис. 2), причем вклад новых ВИЭ (современные малые и микроГЭС, приливные энергоустановки, установки по использованию биомассы, ветровые, солнечные и геотермальные установки, биотоплива и некоторые другие технологии,) оценивается в 2 %.
Рис. 2. Вклад ВИЭ в мировое потребление первичных энергетических ресурсов по данным ЕЕЫ21 (2004 г.)
Традиционные технологии использования биомассы (приготовление пищи и обогрев) дают вклад в суммарное мировое потребление первичных энергоресурсов около 9 %, и в последние годы их применение постепенно сокращается за счет внедрения новых, более эффективных технологий. Роль крупных ГЭС в энергетическом балансе оценивается в 6 %, их суммарная мощность слегка возрастает в основном за счет строительства ГЭС в развивающихся странах. Вклад новых ВИЭ, которым посвящен настоящий обзор, увеличивается высокими темпами как в развитых, так и в некоторых развивающихся странах.
Новые ВИЭ становятся все более конкурентоспособными в следующих секторах энергетического рынка:
- производство электроэнергии;
- горячее водоснабжение и отопление;
- производство моторных топлив для транспорта;
- комплексное энергоснабжение автономных потребителей вне централизованных энергосистем.
По оценкам REN21, установленная мощность энергоустановок на ВИЭ составляет около 4 % суммарной мощности всех энергоустановок в мире (табл. 1), хотя они производят лишь около 2 % всей вырабатываемой электроэнергии (без крупных ГЭС).
Горячее водоснабжение и отопление десятков миллионов зданий сегодня осуществляется с помощью солнечной энергии, энергии биомассы или геотермальной энергии. Солнечными установками горячего водоснабжения пользуются около 40 млн. семей. Биомасса и геотермальная энергия используются для теплоснабжения домов, промышленных и сельскохозяйственных производств. В развивающихся странах 16 млн. семей готовят пищу и освещают свои дома с использованием биогаза вместо керосина; более 2 млн. семей используют для электроснабжения фотоэлектрические преобразователи.
Наиболее быстрыми темпами в последние 5 лет развивались технологии практического использования фотоэлектрических преобразователей энергии. Установленная мощность ФЭП в мире возросла с 0,16 ГВт в 2000 г. до 1,8 ГВт к концу 2004 г. (60 % среднего ежегодного роста). Высокими темпами внедрялись и другие технологии использования новых ВИЭ (рис. 3.): ветроустановки — 28 %, производство биотоп-лив — 25 %, солнечные нагревательные установки — 17 %, геотермальное теплоснабжение — 13 %, малые и микроГЭС — 8 %, в то время как традиционные отрасли энергетики развивались с темпом 2-4 % в год, в том числе крупная гидроэнергетика — 2 %, атомная энергетика — 1,6 %.
Данные по установленной мощности новых ВИЭ на конец 2004 г. в мире, в Европе, в развивающихся странах и в пяти ведущих странах мира представлены на рис. 4.
Суммарная мощность энергоустановок на ВИЭ достигла в 2004 г. 160 ГВт (без крупных ГЭС). На развивающиеся страны, включая Китай, приходилось 44 % этой мощности, или 70 ГВт. Преимущественно здесь используются малые гидроэлектростанции и биомасса. В стра-
Таблица 1
Показатели новых ВИЭ
Установленная
Показатели мощность в мире Сравнительные
на конец 2004 г.
Производство электроэнергии ГВт
Крупные ГЭС Малые ГЭС Ветроустановки Энергоустановки на биомассе Геотермальные энергоустановки Фотоэлектрические установки автономные локально сетевые Солнечные тепловые электростанции Океанские приливные электростанции ВСЕГО для новых ВЭИ (без крупных ГЭС) 720 61 48 39 8,9 2,2 1,8 0,4 0,3 160 Мощность всех энергоустановок в мире 3800 ГВт
Теплоснабжение ГВт (тепл.)
На биомассе Солнечные коллекторы Геотермальное прямое теплоснабжение Геотермальные тепловые насосы 220 77 13 15
Количество домовладельцев с солнечными водо-нагревательными установками Количество домовладельцев с геотермальными тепловыми насосами 40 млн. 2 млн. Всего домовладельцев в мире 1600 млн.
Автономное энергоснабжение
Количество биогазовых установок при домашних хозяйствах Количество домов с автономными фотоэлектрическими установками Солнечные кухни 16 млн. 2 млн. 1 млн. Всего домов, не подключенных к централизованным системам энергоснабжения, 360 млн.
Производство моторных топлив л/год
Производство этанола Производство биотоплив для дизельных двигателей 31 млрд. 2,2 млрд. Мировое производство бензина 1200 млрд. л/год
Solar PV, grid-connected Wind power Biodiesel Solar hol water /heating Solar PV, off-grid Geothermal heating Ethanol Smell hydropower Giomass power Geothermsl power Bioma&s hasting Large hydropower
Puc. 3. Среднегодовые темпы внедрения новых ВИЭ в 2000-2004 гг. (данные REN21)
40 %. Распределение соответствующих долей различных видов ВИЭ в фактическом и прогнозируемом потреблении энергии приведено в табл. 2.
Таблица 2
Объемы использования ВИЭ в странах ЕС
1997 г. (факт), % 2010 г.
Виды ВИЭ (прогноз),
%
Энергия биомассы 63,69 74
Гидроэнергия (включая крупные ГЭС) 30,98 17
Геотермальная энергия 3,42 3
Энергия ветра 0,73 4
Солнечная энергия 0,33 2
Другие 0,86
Итого 100 % 100 %
(82,13 Mtoe) (182 Mtoe)
Рис. 4. Установленная мощность энергоустановок на ВИЭ в мире, развивающихся странах, странах ЕС и в 5 лидирующих странах
нах Европейского Союза установлено 57 ГВт (36 %). Среди ведущих стран мира в Китае действует 37 ГВт установок на ВИЭ, в Германии и в США — по 20 ГВт, в Испании — 10 ГВт и в Японии — 6 ГВт.
Крупные ГЭС остаются одним из самых дешевых источников энергии, однако возможности развития этого сектора мировой энергетики во многом исчерпаны, особенно в связи с действующими законодательными ограничениями по воздействию ГЭС на окружающую среду. Относительный вклад крупных ГЭС в мировой энергетический баланс за последнее десятилетие сократился с 19% до 16%, хотя установленная мощность ГЭС росла с темпом около 2 % в год и достигла в 2004 г. 720 ГВт. Сегодня Норвегия является единственной страной в мире, в которой практически вся потребляемая электроэнергия производится на гидроэлектростанциях. Пять стран лидируют по масштабам использования гидроэнергии: Канада (12 % от мирового производства энергии на ГЭС), Китай (11,7 %), Бразилия (11,4%), США (9,4%) и Россия (6,3 %).
По данным Европейской Комиссии, относящимся к 2000 году, прогнозируется увеличение удельного вклада ВИЭ в суммарное энергопотребление европейских стран до 11,5 %, или в абсолютных цифрах — до 182 Mtoe1, а к 2030 г. — до
3 toe — тонна нефтяного эквивалента: 1 toe = 9,8 Гкал
Из приведенных данных следует, что лидирующее положение среди ВИЭ в Европе занимает биомасса, роль которой в производстве энергии будет возрастать и в будущем. Высокие темпы развития ожидаются для использования энергии ветра и солнечной энергии.
Прогноз масштабов возможного использования ВИЭ, сделанный Европейским советом по возобновляемым источникам энергии (ЕИЕС) в 2004 году на период до 2040 года, представлен на рис. 5 [3].
Этот прогноз, базирующийся на фактических данных о темпах развития различных ВИЭ в европейских странах в начале нового столетия, является более оптимистичным, чем более ранний прогноз Европейской Комиссии. По данным ER.EC уже в 2001 г. вклад ВИЭ в суммарное энергопотребление составил 13,6 %, в 2010 г. он должен возрасти до 16,6%, а к 2040 г. за счет ВИЭ будет покрываться почти половина энергопотребностей Европы.
Важным показателем роли ВИЭ в энергетике является их вклад в производство электроэнергии. Из табл. 3 (данные ЕС 2000 г.) видно, что в Европе среди ВИЭ крупные гидроэлектро-
Таблица 3
Производство электроэнергии в странах ЕС за счет различных ВИЭ, ТВт-ч
Виды ВИЭ 1995 г. (факт) 2010 г.
(прогноз)
Энергия биомассы 22,5 230
Крупные гидроэлектростанции 270 300
Мини- и микроГЭС (<10 МВт) 37 55
Геотермальные ЭС 3,5 7
Ветровые энерго- 4 80
установки
Солнечные фотопре- 0,03 3
образователи
Итого 337 (100 %) 675 (100 %)
(Mtoe) 16000
14000
12000
10000
SOOO
6000
4000
à S i
2
100%^
100% 100%
100%
47,7%
34,7%
13 в* 16'6V 23,6% ----
□ RE5 Contribution
□ Conventional
□ Biomàu FV
Wind H Geothermal Solar thermal Latgf hydro P Small hydro
□ Solar thermal elettikity
□ Marine (tida№ave/ocean)
2001 2010 2020 2030
Рис. 5. Прогноз масштабов использования ВИЭ в Европе
2040
станции являются основным производителем электроэнергии. К 2010 году решительный прогресс ожидается для электростанций, работающих на биомассе (древесное топливо, отходы растительной биомассы, твердые муниципальные отходы и т. п.), объемы выработки электроэнергии на которых почти достигнут крупных ГЭС.
По сравнению с 1995 годом мощность ветро-установок к 2010 году должна возрасти в 20 раз, а солнечных электростанций на основе фотоэлектрического преобразования энергии — в 100 раз.
В мае 2000 г. Европейская Комиссия одобрила Директиву, призывающую страны ЕС внести свой вклад в развитие ВИЭ в плане реализации Киотского соглашения о сокращении эмиссии парниковых газов и устанавливающую для каждой страны ЕС индикативные показатели по производству электроэнергии за счет ВИЭ (рис. 6).
Если в 1997 г. вклад ВИЭ в общее производство электроэнергии в Европе составлял около 14 % (включая крупные ГЭС), то к 2010 году этот вклад должен возрасти до 21 %.
Национальные индикативные показатели по развитию ВИЭ сегодня действуют, по крайней мере, в 45 странах, включая 25 европейских стран, входящих в ЕС. Кроме того, 20 штатов США и 3 канадские провинции приняли политические решения о включении ВИЭ в число приоритетных энергоисточников с установлением конкретных целей по уровню их развития к 2010-2012 гг.
10 развивающихся стран, в том числе Бразилия, Китай, Доминиканская Республика, Египет, Индия, Малайзия, Мали, Филиппины, Южная Африка и Тайланд, имеют национальные программы развития ВИЭ. Например, Китай поставил цель ввести к 2010 г. в эксплуата-
Total (EU-25) Hungary
Estonia Luxembourg Belgium
цию не менее 60 ГВт новых электрогенерирующих энергоустановок на ВИЭ (без крупных ГЭС), достигнув по установленной мощности ВИЭ показателя 10 % от суммарной мощности всех энергоустановок. К 2020 г. Китай планирует достичь 10 % вклада ВИЭ в суммарном потреблении энергоресурсов и 12,5 % — в производстве электроэнергии.
В табл. 4 приведены утвержденные правительствами краткосрочные и долгосрочные цели ЕС и некоторых неевропейских стран по использованию ВИЭ.
В 2003 г. установленная мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире составляла около 40 ГВт, а в 2004 г. — уже около 48 ГВт. Таким образом, темп ввода ВЭУ в мире достиг в 2003 г. 8 ГВт/год (рис. 7).
В Европе рынок ВЭУ возрастал в течение последних 6 лет с темпом 22 % в год, причем в 2004 г. в европейских странах (ЕИ-25) были введены в эксплуатацию 5,7 ГВт ветроэнергетических мощностей, а суммарная мощность ВЭУ
Some countries also have targets
for shares of total energy by 2010:
EU-25 - 12%
Lithuania 12%
Poland - 7.5%
Latvia - 6%
Czech Rep. - 5-6%
Germany - 4%
Target by 2010
Рис. 6. Индикативные показатели по вкладу ВИЭ в производство электроэнергии в 2010 г., согласованные странами ЕС в 2000 г.
Таблица 4
Страна Целевые индикаторы по использованию ВИЭ
Страны ЕС Довести вклад ВИЭ в энергобаланс к 2010 г. до 11,5 %, к 2030 г. — до 40 %
Австралия К 2010 г. ежегодно производить 9,5 ТВт-ч электроэнергии
Бразилия К 2006 г. увеличить электрогенерирующие мощности на 3,3 ГВт за счет использования энергии ветра, биомассы и малых ГЭС
Канада К 2010 г. достичь вклада ВИЭ в производство электроэнергии в различных провинциях от 3,5 до 15 %
Китай К 2010 г. довести вклад электрогенерирующих мощностей до 10 % (60 ГВт), обеспечить вклад в суммарное энергопотребление к 2010 г. — 5 %, к 2020 г. — 10 %
Доминиканская республика К 2015 г. довести мощность ветроустановок до 500 МВт
Египет К 2010 г. довести вклад в производство электроэнергии до 3 %, к 2020 г. — до 14 %
Индия В период с 2003 по 2012 гг. обеспечить 10 % электрогенерирующих мощностей на ВИЭ (10 ГВт)
Израиль К 2007 г. производить 2 % электроэнергии, а к 2016 г. — 5 %
Япония К 2010 г. 1,35 % электроэнергии за счет ВИЭ, не считая геотермальные электростанции и крупные ГЭС
Корея К 2010 г. 7 % электроэнергии производить за счет ВИЭ, включая ГЭС, и к 2011 г. создать 1,3 ГВт подсоединенных к сети фотоэлектрических станций, в том числе 0,3 ГВт на 100 000 жилых домов
Малайзия К 2005 г. производить 5 % электроэнергии
Мали К 2020 г. производить 15 % энергии
Новая Зеландия К 2012 г. обеспечить производство 30 ПДж энергии, включая тепло и моторное топливо
Норвегия К 2010 г. обеспечить производство 7ТВт-ч энергии (преимущественно с помощью ветроустановок)
Филиппины К 2013 г. довести мощность установок до 4,7 ГВт
Сингапур К 2012 г. установить 50 000 м2 солнечных коллекторов, обеспечив производство около 35 МВт-ч тепловой энергии
Южная Африка К 2013 г. обеспечить ежегодное производство 10 ТВт-ч энергии
Швейцария К 2010 г. обеспечить производство 3,5 ТВт-ч электрической и тепловой энергии
Таиланд К 2011 г. обеспечить 8 % суммарного энергопотребления (без учета традиционного использования биомассы)
США 20 штатов приняли целевые индикаторы по производству электроэнергии в различные годы от 5 до 30 %
достигла 34 ГВт. По недавним прогнозам Европейской ветроэнергетической ассоциации (EWEA), к 2010 г. мощность используемых в Европе ВЭУ возрастет до 75 ГВт (из них 10 ГВт — оффшорных), а к 2020 г. достигнет 180 ГВт (из них 70 ГВт — оффшорных). Если этот прогноз реализуется, то в 2010 г. 5,5%, а в 2020 г. 12% всей вырабатываемой в Европе электроэнергии будет обеспечиваться ВЭУ. В связи с бурным развитием рынка ВЭУ приоритет отдается сетевым ветроустановкам мегаваттного класса. Если в 2002 г. максимальная единичная мощность сетевой коммерческой ВЭУ составляла 2,5 МВт (диаметр ветроколеса 80 м, высота башни 70100 м), то в 2006 г. на рынок вышли ВЭУ с единичной мощностью 3-5 МВт. Одновременно
развивается производство ВЭУ мощностью 10100 кВт, перспективных для обеспечения автономного энергоснабжения потребителей, не подключенных к централизованным сетям.
Опыт создания и эксплуатации ветровых энергоустановок показал, что «ветровая ферма» в европейских климатических условиях может обеспечить генерацию 12-16 МВт электроэнергии с 1 км2 занимаемой ею площади со следующими экономическими показателями (2003 г.):
-капитальные затраты — 900 €/кВт;
- стоимость производимой энергии — 34 €/ МВтч;
- текущие эксплуатационные затраты — 522 €/МВт-ч;
6 000
5 000
4 000
2 000
1 ООО
- число часов работы сетевых МВт ВЭУ в год, приведенное к номинальной мощности — 25003000 ч/год.
Ожидается, что к 2010 г. эти показатели могут быть существенно улучшены и будут составлять соответственно 650 €/кВт, 24 €/МВт-ч и 5-11 €/МВт-ч при гарантированной продолжительности работы (сроке службы) ВЭУ до 120000 ч. При таких показателях ВЭУ окажутся в полной мере конкурентоспособными по отношению к традиционным энергоустановкам на органическом топливе.
Быстрыми темпами во многих странах мира развивается солнечная энергетика. Ведутся разработки и создание пилотных образцов солнечных тепловых электростанций (СТЭ), для которых в качестве перспективных рассматриваются следующие основные конфигурации:
- СТЭ с параболоцилиндричес-кими концентраторами солнечного излучения с высокотемпературным жидким теплоносителем или прямой генерацией пара в солнечном контуре и паровой турбиной;
- СТЭ башенного типа, концентрация солнечного излучения в которых осуществляется с помощью поля гелиостатов, с различными аккумуляторами тепла (расплавы солей, насыщенный
водяной пар), различными рабочими телами (водяной пар, воздух) и, соответственно, с использованием различных термодинамических циклов преобразования энергии (паровой цикл Ренкина, газовые и комбинированные парогазовые циклы);
- СТЭ с параболическими концентраторами и двигателями Стирлинга.
Сегодня в США работают 7 тепловых солнечных электростанций (СЭС) общей мощностью 354 МВт(э) с параболоцилиндрическими концентраторами. Опытные башенные СЭС действуют в США (10 МВт) и Испании. Параболоидные солнечные энергоустановки активно разрабатываются в США, Австралии, Испании, Германии. Недавно введена новая СЭС в Испании, разрабатываются проекты СЭС для Мексики, Египта и других стран, расположенных в районах с высокими поступлениями солнечной радиации. Себестоимость производимой электроэнергии на таких СЭС сегодня превышает 15 центов за 1 кВт-ч. Достижение более или менее приемлемых технико-экономических показателей для тепловых СЭС возможно лишь для блоков единичной мощностью 50-100 МВт при условии внедрения новых технических решений, обеспечивающих существенное повышение КПД пре-
1
■ I
II III IUI lllllll
6 000
5 000
4 000
2 000
1 000
19 1 9 19 1 9 1 9 1 9 19 19 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 1 9 20 20 20 20 83 84 85 86 87 88 89 SO 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 Источник: Danish Wind Tirbine Manufacturers Association, BTM Consult, World Wind Energy Association^ Renewable Energy World
Рис. 7. Ежегодный ввод мощностей ВЭУ в мире
Рис. 9. Ежегодный объем продаж ФЭП на мировом рынке
образования энергии солнечного излучения и освоения крупномасштабного промышленного производства основных компонентов СЭС [4].
В отличие от тепловых СЭС производство фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), обеспечивающих прямое преобразование энергии солнечного излучения в электроэнергию и использующих как прямое, так и рассеянное излучение, уже освоено в промышленном производстве; и они находят широкое практическое применение при создании энергоустановок с единичной мощностью от нескольких десятков Ватт до сотен кВт.
Особенно велик рынок ФЭП в развивающихся странах, в ряде европейских стран (Германия, Испания и др.), а также в Японии. Установленная мощность действующих в мире ФЭП в 2003 г. достигла 3 ГВт, ежегодный рост объема продаж ФЭП за последние 10 лет превышает 30 % в год, а за последние 5 лет (2000-2004 гг.) — 60 % (рис. 8).
В ряде стран успешно реализуются национальные программы широкого внедрения ФЭП: «100 тысяч солнечных крыш» — в Германии, «100 тысяч крыш» — в Японии, «1 млн. крыш» — в США.
1992 199J 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2<Ю1 Рис. 9. Сферы применения ФЭП
Более 90 % рынка — это ФЭП на основе поли- и монокристаллического кремния, модули которых имеют КПД около 15 %. В условиях средних широт такие фотоэлектрические установки, подключенные к сети, могут производить 120-200 кВт ч/год в расчете на 1 м2 фотоэлектрической панели. В европейских климатических условиях подсоединенные к сети ФЭП характеризуются числом часов работы на номинальной нагрузке от 900 до 1500 ч/год, а ФЭП в составе автономных установок — 750-900 ч/год. Достигнутые по состоянию на 2004 г. и прогнозные на 2010 г. стоимостные показатели ФЭП:
- ФЭП в модулях: 3 €/Втпик (2004 г.) и
2 €/Втпик (2010 г.);
-ФЭП, присоединенные к сети: 5 €/Втпик (2004 г.) и 3,5 €/Втпик (2010 г.);
- ФЭП в составе автономных энергоустановок: 7 €/ВтпИК (2004 г.) и 5,5 €/В^ (2010 г.),
Пока стоимость вырабатываемой ФЭП электроэнергии довольно высока и составляет не менее 0,2 € за 1 кВт ч.
На рис. 9. представлены статистические данные Международного энергетического агентства о применении ФЭП в различных сферах энергетического хозяйства развитых стран.
Видно, что наибольшее применение ФЭП находят в локальных сетях энергоснабжения, а также для автономного (внесетевого) энергоснабжения различных потребителей.
Во многих исследовательских центрах ведутся работы, направленные на повышение кпд ФЭП за счет создания слоевых (каскадных) структур, обеспечивающих более полное преобразование энергии солнечного излучения во всем его спектре, а также на снижение стоимости полупроводниковых материалов и ФЭП в целом за счет применения тонокопленочных структур и использования концентраторов солнечного излучения. Ожидается, что в обозримом будущем КПД ФЭП могут быть увеличены до 3035 %, а их стоимость в модулях может быть снижена менее чем до 1 €/Вт .
пик
Широкое коммерческое применение во многих странах находят солнечные установки теп-
лоснабжения. Суммарная тепловая мощность солнечных коллекторов, действующих только в европейских странах, сегодня превышает 12 ГВт, причем ежегодный объем продаж солнечных установок в последние годы непрерывно возрастает и превышает 1,5ГВт/год [5]. Рис.10 иллюстрирует темпы развития установок солнечного теплоснабжения в Европе.
Мировым лидером по площади солнечных тепловых установок является Китай (58,4%). На страны ЕС приходится 12,7 %, в Турции установлено 9 % всех солнечных коллекторов (рис. 11).
По удельному показателю «площадь тепловых солнечных коллекторов на 1000 жителей» (рис. 12) мировыми лидерами являются Израиль (около 750 м2) и Кипр (около 630 м2).
Отдельно для стран ЕС аналогичная информация представлена на рис. 13. Лидерами в Европе по суммарной мощности действующих солнечных установок (данные 2004 г.) являются Германия (47 % всех установленных в Европе
Рис. 10. Развитие рынка солнечных установок теплоснабжения в Европе
.Австралия 1,4 %
Индия 0,9 % ' Южная Африка0,5 %
Другие 1,7 %
Рис. 11. Относительное распределение солнечных теп ловых установок по странам мира
Рис. 12. Площадь действующих солнечных коллекторов в расчете на 1000 жителей для разных стран
Рис. 13. Распределение солнечных коллекторов по европейским странам
солнечных коллекторов), Греция (14%), Австрия (12%) и Испания (6%).
Биомасса применительно к использованию в энергетике — весьма широкое понятие, включающее отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, сельскохозяйственные отходы, твердые бытовые отходы (ТБО), жидкие стоки, различные промышленные отходы, содержащие органику.
В Швеции, Дании, Германии, Франции, Австрии и в других странах ведется активное строительство котельных и электростанций, работающих на продуктах переработки биомассы.
В некоторых странах ЕС биомасса уже вносит существенный вклад в топливно-энергетический баланс: в Австрии — 12 %, в Швеции — 18%, в Финляндии — 23%.
Энергетическое использование биомассы предполагает то или иное использование ее теплотворной способности. Например, теплотворность сухой древесины составляет в среднем 20 ГДж/т. Основные методы энергетического использования биомассы термохимические (сжигание, газификация, пиролиз) или биохимические (анаэробное сбраживание с получением био-
газа, спиртовое брожение). Для электроэнергетики наибольшее значение имеет либо непосредственное сжигание биомассы, либо предварительная газификация с последующим сжиганием горючего газа.
Наибольшее количество первичной биомассы сосредоточено в лесах. КПД фотосинтеза составляет около 5 %. Продуктивность для северных лесов — 1 т прироста древесины в год на 1 га. По площади лесов на первом месте в мире находится Россия (более 850 млн. га), опережая Бразилию (545 млн. га). По площади лесов, приходящихся на одного жителя, Россия находится на втором месте в мире (5,8 га) после Канады (7,9 га). Отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности представляют собой ценный первичный источник энергии. В основном они используются в котельных и на тепловых электростанциях. Такое применение находят также и твердые сельскохозяйственные отходы (солома, жмыхи, шелуха и др.).
Для сжигания древесных отходов в обычных топочных устройствах важен удельный объем топлива, приходящийся на единицу энергии, определяющий размеры оборудования и тех-
нологию сжигания. Удельный объем угля — около 30 дм3/ГДж, щепы — 250-350 дм3/ГДж, соломы — 1 м3/ГДж. Такие удельные энергетические показатели неприемлемы для промышленных установок. Поэтому в ряде стран древесные отходы превращают в брикеты или пел-^ летки с удельным объемом около 50 дм3/ГДж, ^ что годится для обычного слоевого сжигания. | Например, в США годовое производство пелле-
си
^ ток составляет около 1 млн. т, их рыночная ! цена — около 6 $/ГДж при теплотворности око-£ ло 17ГДж/т. В Швеции потребляется более £ 2 млн. т пеллеток в год. Большое внимание .§ ускоренному развитию этой технологии уделя-Ё ется в Дании, Австрии, Германии и других стра-8 нах. Как правило, на биомассе создаются элек-
0 тростанции малой и средней мощности.
В последние годы вновь повышается интерес к жидким биотопливам для транспортных установок, особенно к этиловому спирту. Среди биотехнологий, используемых для производства топлив и энергии, важное место занимают также биогазовые технологии. Биогаз, получаемый при анаэробном сбраживании отходов животноводства, представляет собою смесь из метана (60-70 %) с диоксидом углерода и может сжигаться в различных энергетических установках, как правило, малой мощности.
Значительный вклад в местные энергобалансы могут дать твердые бытовые отходы (ТБО). ТБО обычно либо сжигаются, либо газифицируются.
По данным Европейской Комиссии в 2000 г. производство электроэнергии из биомассы достигло 39,2 ТВт-ч (10 % всей электроэнергии, производимой за счет ВИЭ). Из них 51 % электроэнергии производился с использованием древесных отходов, 33 % — за счет ТБО и остальное — с использованием биогаза (прежде всего, свалок). При этом использование биомассы характеризуется следующими примерными экономическими показателями:
- производство тепла — 25 €/МВт-ч;
-производство пеллеток — 80 €/т;
- производство электроэнергии — 40-50 €/МВт-ч;
- производство биоэтанола — 250 €/т;
•5 - производство биометанола — 200-250 €/т;
^ -производство биоводорода — 1500 €/т. | Существенный вклад в энергоснабжение раз-
1 личных регионов может внести геотермальная & энергия.
Под геотермальной энергией понимают фи-6 зическое тепло глубинных слоев земли, имею-§• щих температуру, превышающую температуру ц воздуха на поверхности. В качестве носителей 8 этой энергии могут выступать как жидкие флю-0 иды (вода и/или пароводяная смесь), так и сухие горные породы, расположенные на соответствующей глубине. Из горячих недр Земли на ее поверхность постоянно поступает тепловой поток, интенсивность которого в среднем по земной поверхности составляет около 0,03 Вт/м2. Под воздействием этого потока в зависимости
от свойств горных пород возникает градиент температуры — так называемая геотермальная ступень. В большинстве мест геотермальная ступень составляет не более 2-3 °С/100 м. Однако в местах молодого вулканизма, вблизи разломов земной коры геотермальная ступень повышается в несколько раз и уже на глубинах нескольких сотен метров, а иногда нескольких километров, находятся либо сухие горные породы, нагретые до 100 °С и более, либо запасы воды или пароводяной смеси с такими температурами.
Несмотря на то, что в ряде стран, в том числе и в России, делались и продолжаются попытки использовать тепло сухих горных пород, сегодня в качестве источников геотермальной энергии для получения тепла и/или для производства электроэнергии экономически целесообразно оказывается использовать лишь термальные воды и/или парогидротермы. Легкодоступных геотермальных месторождений с температурой более 100 °С на земном шаре сравнительно немного.
Существующие геотермальные электростанции (геоЭС) представляют собой установки, работающие с термодинамической точки зрения по циклу Ренкина. Рабочим телом в паровой турбине может быть либо водяной пар, получаемый непосредственно из геотермального флюида (в этом случае установка называется одноконтурной), либо, особенно при невысокой температуре флюида, двухконтурные (бинарные) с низкокипящим рабочим телом во втором контуре. Единичная мощность таких геоЭС составляет от сотен кВт до сотен МВт.
Для производства электроэнергии с приемлемыми технико-экономическими показателями температура геотермального флюида должна быть, как правило, не ниже 100 °С, в то время как для целей прямого теплоснабжения пригодны месторождения с более низкими температурами (30100 °С). В определенных условиях неглубоко залегающие термальные воды с температурой 2030 °С могут эффективно использоваться как источник низкопотенциального тепла в теплона-сосных системах теплоснабжения.
В настоящее время суммарная мощность действующих в мире геотермальных электростанций составляет около 10 ГВт(э). Суммарная мощность существующих геотермальных систем теплоснабжения оценивается примерно в 20 ГВт(т). Среди стран, реализующих широкие программы создания геотермальных электростанций, США, Филиппины, Италия, Мексика, Исландия, Индонезия и Новая Зеландия являются наиболее крупными «потребителями» геотермальной энергии.
По оценкам различных экспертов и международных организаций суммарная мощность гео-ЭС в мире с учетом известных запасов парогид-ротермальных месторождений и прогнозов роста цен на органическое топливо в обозримой перспективе (до 2030 г.) может возрасти до 4070 ГВт и составить около 0,4 % от всех генерирующих мощностей в мире. При этом наиболее быстрыми темпами будет вестись создание бинарных геоЭС на низкокипящих рабочих телах.
В отдаленной перспективе возможно экономически эффективное использование и петротер-мальных ресурсов, технологии освоения которых разрабатываются в ряде стран мира.
Системы централизованного геотермального теплоснабжения поселков, небольших городов, тепличных комплексов и других потребителей используются во многих странах, в том числе европейских. Затраты на их создание зависят от конкретных условий и составляют по разным данным от 0,2 до 1,2 тыс. €/кВт. Стоимость потребляемой тепловой энергии оценивается в 5-45 €/МВт-ч, срок службы — 20-25 лет, срок окупаемости как правило не превышает 7- 10 лет.
Геотермальные теплонасосные установки широко используются в США, Канаде, во многих странах Европы для теплоснабжения малых потребителей. В Швейцарии каждый 3-й новый индивидуальный жилой дом оснащается такой системой, являющейся особенно эффективной при замещении электрических систем горячего водоснабжения и обогрева. Применяются как вертикальные подземные теплообменники, расположенные в скважинах глубиной 30100 м и утилизирующие тепло грунтовых вод с температурой 15-20 °С, так и горизонтальные грунтовые теплообменники, расположенные на глубине до 2-3 м. Удельные затраты на вертикальные теплообменники составляют $20-30 за погонный метр; с 1 м теплообменника можно снять в среднем 60-100 Вт низкопотенциального тепла. Коэффициент преобразования энергии теплового насоса в таких системах достигает 3-4 (на 1 кВт затрачиваемой электроэнергии получают 3-4 кВт полезного тепла). Несмотря на повышенные начальные капитальные затраты, связанные прежде всего с созданием теплообменников, срок окупаемости геотермальных теп-лонасосных установок в ряде случаев не превышает 3-5 лет.
Основные проблемы геотермального теплоснабжения связаны с солеотложением и коррозионной стойкостью материалов и оборудования, работающих в условиях агрессивной среды. В этой связи представляет большой практический интерес внедрение двухконтурных систем теплоснабжения с использованием эффективного и коррозионностойкого современного теплообмен-ного оборудования.
С целью избежания загрязнения окружающей среды, рек и водоемов извлекаемыми из недр земли минеральными соединениями современные технологии использования геотермальной энергии предусматривают обратную закачку отработавшего геотермального флюида в пласт.
По данным Европейской гидроэнергетической ассоциации ^ЯНА) [6], в 2005 г. суммарная мощность действующих малых гидроэлектростанций мира превысила 60 ГВт. После Азии Европа (рис. 14) занимает по этому показателю второе место — 13 ГВт, около 17000 миниГЭС.
В соответствии с общепринятой международной классификацией к микроГЭС относят
World Regions' contribution to world's SHP installed capacity
Рис. 14. Распределение действующих микро- и миниГЭС по континентам
гидроэнергетические агрегаты мощностью до 100 кВт, а к малым — от 100 кВт до 10 МВт.
За последние годы достигнут значительный технический прогресс в разработке малых гидроагрегатов, в том числе и в России. Разработанное оборудование удовлетворяет повышенным техническим требованиям, в том числе:
- обеспечивает возможность работы установок как в автономном режиме, так и на местную электрическую сеть;
- полностью автоматизировано и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала;
- обладает повышенным ресурсом работы (до 40 лет, при межремонтных периодах — до 5 лет) и др.
Создание мини- и микроГЭС наиболее эффективно в районах, удаленных от систем централизованного энергоснабжения.
Приведенные выше данные свидетельствуют о серьезном отношении стран Европейского Союза и ряда других развитых и развивающихся стран к использованию ВИЭ. Официально признано, что ВИЭ обладают большим экономическим потенциалом. Уже к середине текущего века вклад ВИЭ в энергобаланс многих стран может достигнуть 40-50 %.
Стоимость энергии, получаемой от ВИЭ, в течение последних лет стремительно снижается (рис. 15), и многие технологии становятся конкурентоспособными. В первую очередь это относится к быстро прогрессирующим технологиям использования биомассы для производства тепла и электроэнергии, солнечным водонагревателям, фотопреобразователям, мини- и микроГЭС, вет-роустановкам, теплонасосным системам теплоснабжения. Наивысшую конкурентоспособность они проявляют в децентрализованных системах тепло- и электроснабжения. Вместе с тем, во многих случаях ВИЭ пока еще уступают технологиям, основанным на использовании традиционных видов топлив, прежде всего, из-за сравнительно высоких начальных капитальных затрат.
Многие страны реализуют специальные национальные и коллективные программы, направленные на стимулирование ускоренного освоения ВИЭ. При этом в качестве важного аргумента
-
Wind
-1-
1В30 1990 2ÜOO 2010 2020
во
1060 lSyO 2000 2010
Geotherrnal
Solar thermal
В
Biomass
IMS 1890 2000 2010 2023 1990 1990 2000 201D 2031 1930 19BQ GoJIM WEL Аг^чч OHloe
T1W|mniin№4n№ligit№Ali?1|nijvmd>t>nillllb
Рис. 15. Тенденции изменения стоимости энергии от различных ВИЭ в центах (2000 г.)/кВт-ч
активной государственной поддержки ВИЭ рассматривается экологический фактор, в том числе обязательства стран по сокращению эмиссии СО2 в атмосферу в соответствии с Киотским соглашением. Серьезным мотивационным фактором развития ВИЭ для многих стран, особенно зависящих от импорта традиционных энергоресурсов, является забота об энергетической безопасности.
Исходя из этого, только государственная поддержка развития ВИЭ в Европе, США и других странах, включающая прямые инвестиции и экономические механизмы поддержки, составляет около $10 млрд. в год. Из них около $700 млн. в год выделяется на научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки.
Развитие ВИЭ инвестируют крупнейшие мировые энергетические компании, банки, международные организации и фонды.
Для стимулирования и поддержки внедрения ВИЭ во многих странах используются различные формы правительственной поддержки [7]:
- льготные тарифы для продажи электроэнергии, выработанной от ВИЭ, в сеть;
- использование для энергии, получаемой от ВИЭ, понятия «зеленая энергия», предполагающего более высокую цену ее для сознательного потребителя;
- налоговые льготы;
- льготные кредиты;
- как отмечалось выше, во многих странах законодательно предписывается обеспечить к определенному сроку заданную долю ВИЭ в энергобалансе.
В России, обладающей большими запасами традиционных органических энергоресурсов, государство не уделяло серьезного внимания развитию ВИЭ в последние годы. В отличие от других стран, в России пока отсутствует их законодательная поддержка, не приняты целевые индикаторы по их развитию в перспективе.
Вместе с тем, если учитывать энергию, вырабатываемую традиционными крупными гидроэлектростанциями, то вклад ВИЭ в энергобаланс России, на первый взгляд можно также считать достаточно заметным (в 2000 г. из 876 млрд. кВт-ч 165 млрд. кВт-ч, или около
18,8%, было выработано на ГЭС). Однако дальнейшее расширение использования гидроэнергетических ресурсов в нашей стране, впрочем, как и во многих других странах мира, в перспективе возможно в основном лишь за счет создания малых и микроГЭС. По всем направлениям практического использования новых нетрадиционных ВИЭ Россия, к сожалению, пока заметно отстает от многих стран Европы и США. Вклад нетрадиционных ВИЭ в энергобаланс страны по экспертным оценкам не превышает 0,51 % [8].
При существующих масштабах добычи органических топлив и при наличии достаточно развитых систем централизованного энергоснабжения возобновляемые источники энергии вряд ли в обозримой перспективе могут в России, в отличие от других стран, составить серьезную конкуренцию традиционной энергетике.
Вместе с тем, учитывая то, что:
- централизованные системы энергоснабжения в России охватывают менее 1/3 ее территории;
- около 20 млн. чел. в стране проживают вне систем централизованного энергоснабжения;
- около 50 % регионов страны энергодефи-цитны и нуждаются в завозе топлива;
- по данным Газпрома, лишь 52 % населенных пунктов страны газифицированы (в том числе городов — 59 %, сельских населенных пунктов — 30,6%).
Возобновляемые источники энергии могли бы внести в России существенный вклад в решение следующих актуальных энергетических задач:
1) электро- и теплоснабжение автономных потребителей, расположенных вне систем централизованного энергоснабжения;
2) сокращение завоза жидкого топлива в труднодоступные районы и на Крайний Север при одновременном повышении надежности энергоснабжения;
3) повышение надежности энергоснабжения населения и производства (особенно сельскохозяйственного) в зонах централизованного энергоснабжения (главным образом, в дефицитных энергосистемах) во время аварийных и ограничительных отключений;
4) сокращение вредных выбросов от энергетических установок в отдельных городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения.
Примеры эффективного использования возобновляемых источников энергии для решения локальных и даже региональных энергетических проблем в различных районах России имеются. Создание Верхне-Мутновской и Мутновс-кой геотермальных электростанций на Камчат-
ке существенно повысило надежность энергоснабжения региона и обеспечило сокращение завоза дорогого топлива для дизельных электростанций. Положительный опыт использования энергии ветра имеется на Чукотке и в Калининградской области, мини- и микроГЭС — в Башкирии и Бурятии, солнечной энергии для горячего водоснабжения объектов санаторно-курортного комплекса Краснодарского края, жилых домов и промышленных предприятий в Бурятии, комплексного использования ВИЭ — на высокогорных объектах Специальной астрофизической обсерватории РАН в Карачаево-Черкессии.
В настоящее время завершается разработка Программы развития возобновляемых источников энергии в России, активное участие в подготовке которой принимают Минэкономразвития, Министерство образования и науки, Министерство природных ресурсов, а также Глобальный экологический фонд (ГЭФ). Существенно возрастает бюджетное финансирование проектов, направленных на эффективное использование ВИЭ в различных секторах экономики, в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 гг.», реализуемой Федеральным агентством по науке и инновациям. С участием РАО ЕЭС («Гидро-ОГК») ведутся подготовка и активное обсуждение в Государственной Думе Закона РФ о возобновляемых источниках энергии. Открываются хорошие перспективы для эффективного использования ВИЭ в рамках особых туристско-рекреационных зон, решение о создании которых в различных регионах страны уже принято. Их привлекательность для широкого эффективного использования ВИЭ обусловлена не только экономическими причинами, но и жесткими экологическими требованиями. Выполненные предварительные проработки показывают высокую эффективность комбинированного использования солнечной энергии, энергии ветра, геотермальной энергии, энергии биомассы, микроГЭС на территории прибайкальских рекреационных зон, зон на Северном Кавказе (район Сочи, Кабардино-Балкария, Карачаево-
Черкессия), в Приморском крае. Обнадеживает повышающийся интерес российских и зарубежных энергетических компаний к созданию на территории России ряда крупных геотермальных энергоустановок, ветровых ферм, миниГЭС. Растет спрос на автономные энергоустановки, в том числе для энергоснабжения телекоммуникационных систем, станций мониторинга на газо- и нефтепроводах, железных дорогах, горных баз и поселений, где малые солнечные, ветровые или комбинированные солнечно-ветровые установки уже сегодня могут составить конкуренцию традиционным дизель- и бензогенераторам.
Список литературы
1. Попель О. С., Фрид С. Е., Шпильрайн Э. Э., Изосимов Д. Б., Туманов В. Л. Автономные водородные энергоустановки с возобновляемыми источниками энергии // Теплоэнергетика. 2006. № 3. С.42-51.
2. REN21 Renewable Energy Policy Network. 2005. «Renewables 2005 Global Status Report». Washington, DC: Worldwatch Institute. http:// www.ren21.net.
3. Зервос А., Линс К., Шафер О. Половина энергии от возобновляемых источников энергии к 2040 году — амбициозные прогнозы, которые могут стать реальностью // Возобновляемая энергетика. Июль 2004. С. 10-12. (EREC — European Renewable Energy Council, http:// www.erec-renewables.org/).
4. European Concentrated Solar Thermal Road-Mapping. EC FP-6 Project SES6-CT-2003-502578 «ECOSTAR», DLR, Germany, 2005.
5. European Solar Thermal Industry Federation http://www.erecrenewables.org/documents/ Technology%20Brochures/Brochure% 20ESTIF_24_01_06_FINAL.pdf.
6. European Small Hydropower Association, http://www.esha.be.
7. Оливер Шафер. EREC. Механизмы поддержки возобновляемых источников энергии // Возобновляемая энергия. Август 2005 г. С. 4-7.
8. Безруких П.П. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. С.-Петербург: Наука, 2002.
Официальный сайт Международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология»
> Электронные версии журналов > Аннотации и рефераты статей > Содержание номеров > Новостная информация > Рекламная информация
> Информация для читателей > Информация о подписке
> События, совещания, конференции > Отзывы, пожелания
> Биографии членов редколлегии > Конкурсы редколлегии > Другая информация
http://isjaee.hydrogen.ru
