Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

Возобновляемые источники энергии, которые в России получили название нетрадиционных — это солнечное излучение, энергия ветра, энергия малых рек и водотоков, приливов, волн, энергия биомассы (дрова, бытовые и сельскохозяйственные отходы, отходы животноводства, птицеводства, лесозаготовок, лесной, деревообрабатывающей и целлюлезно-бумажной промышленности), геотермальная энергия, а также рассеянная тепловая энергия (тепло воздуха, воды океанов, морей и водоемов). Основное преимущество возобновляемых источников энергии — их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов развития в ближайшем десятилетии. Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством: энергетика, экология, продовольствие. Что делается в мире? Динамика использования ВИЭ в мире характеризуется следующими данными: Ветроэнергетика. Установленная мощность ветроустановок в мире увеличилась с 6172 МВт в 1996 г. до 12000 МВт в 1999 г., прогноз на 2006 г. — около 36000 МВт. Страны-лидеры: Германия — 4444 МВт, США — 1819 МВт, Дания — 1752 МВт, Испания — 1539 МВт, Индия — 1100 МВт, (Россия — 4 МВт). Оборот ветроэнергетической индустрии в мире в 1998 г. составил $1,7 млрд. и увеличился по сравнению с предыдущим годом на 31%. Геотермальная энергетика. Установленная мощность геотермальных электростанций (ГеоЭС) возросла с 678 МВт в 1970 г. до 8000 МВт в 2000 г. Страны-лидеры: США — 2228 МВт, Филиппины — 1909 МВт, Мексика — 755 МВт, Италия — 785 МВт, Индонезия — 589 МВт, (Россия — 23 МВт). Среднегодовой рост мощности ГеоЭС за последние 30 лет составил 8,6% к предыдущему году. Установленная мощность геотермальных тепловых установок за последние 20 лет возросла с 1950 МВт до 17175 МВт. Солнечная энергетика. В производстве фотоэлементов (прямое преобразование солнечной энергии в электрическую) и систем на их основе наблюдается настоящий бум. В 1999 году годовое производство в мире составило 200 МВт. Годовые темпы роста за последние 5 лет составляют 30%. Страны-лидеры: США — 60 МВт, Япония — 80 МВт, Германия — 50 МВт, (Россия — 0,5 МВт). Общая площадь солнечных водонагревателей (солнечных коллекторов) в мире превысила по неполным данным 21 млн. кв. м, при этом годовое производство солнечных коллекторов превышает 1,7 млн. кв. м. Страны — лидеры: Япония — 7 млн. кв. м, США — 4 млн. кв. м, Израиль — 2,8 млн. кв. м, Греция — 2,0 млн. кв. м, (Россия — 0,1 млн. кв. м). Энергия биомассы. Использование энергии биомассы осуществляется по нескольким направлениям, в том числе производство биогаза и удобрений на: малых установках по переработке сельскохозяйственных и бытовых отходов; больших установках по переработке городских сточных вод; мощных комбинированных установках (фабриках) по переработке отходов. Биогаз, полученный на указанных выше установках, используется в быту, в водонагревательных и паровых котлах, а также в дизель-генераторах, производящих электроэнергию. Также распространение получили электростанции (США, Дания), на которых сжигаются твердые бытовые отходы (ТБО) городов, электростанции, работающие на биогазе свалок ТБО (Италия). В стадии опытно-промышленной эксплуатации находятся электростанции, для которых организовано выращивание «Энергетических лесов», т.е. они работают на сжигании в котлах древесины. Широко используются отходы лесопереработки и лесозаготовок для производства тепла и электричества (страны Скандинавии), как при прямом сжигании отходов, так и через их газификацию с последующим сжиганием полученного газа. Гидроэнергетика. Экономический потенциал гидроэнергии в мире составляет 8100 млрд. кВт.ч, установленная мощность всех гидростанций — 669000 МВт, вырабатываемая электроэнергия — 2691 млрд. кВт.ч., т. е. экономический потенциал используется на 33%. В России эти данные составляют соответственно 600 млрд. кВт.ч., 43940 МВт, 157,5 млрд. кВт. ч. и 26%. По экономическому потенциалу малые и микроГЭС составляют примерно 10% от общего экономического потенциала. В России экономический потенциал малых и микроГЭС использован примерно на 0,5%, т.к. число малых ГЭС с 5 тыс. в 50-х годах сократилось до 300 в 90-х. Сейчас начинается процесс восстановления разрушенных и строительства новых малых и микроГЭС. ОБЩАЯ ПЕРСПЕКТИВА РАЗВИТИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИЭ По оценке Американского общества инженеров-электриков, если в 1980 году доля производимой электроэнергии на ВИЭ в мире составляла 1%, то к 2005 году она достигнет 5%, к 2020 г. — 13% и к 2060 г. — 33%. По данным Министерства энергетики США в этой стране к 2020 году объем производства электроэнергии на базе ВИЭ может составить от 11 до 22% от общего производства (включая мощные ГЭС). В планах Европейского Союза увеличение доли использования ВИЭ в энергопотреблении (т. е. производства электричества и тепла) с 6% в 1996 г. до 12% в 2010 г. Исходная ситуация в странах ЕС различна. И если в Дании доля возобновляемых источников энергии в 2000 году достигла 10%, то Нидерланды планируют увеличить долю возобновляемых источников энергии с 3% в 2000 г. до 10% в 2020 г. Основной результат в общей картине определяет Германия, в которой планируется увеличить долю возобновляемой энергетики с 5,9% в 2000 г. до 12% в 2010 г. в основном за счет энергии ветра, солнца и биомассы. При наличии неплохих разработок оборудования практически по всем видам ВИЭ и экономически эффективного потенциала 270 млн.т у.т. (без крупных гидростанций и дров) фактически используется 1,5 млн.т у.т. Россия катастрофически отстает по объему использования ВИЭ. Все причины, по которым развитые страны активно работают в области использования ВИЭ, распространяются и на Россию. Однако существует специфика, вызванная существующим состоянием экономики и общества. Главная особенность состоит в том, что работы по ВИЭ в России направлены на решение социальных проблем, снижение уровня безработицы, развитие малого бизнеса, повышение качества жизни населения, уровня образования и культуры. Ниже в порядке приоритетности приводятся направления использования ВИЭ по экономическим и социальным критериям. Обеспечение энергоснабжения удаленных районов, не подключенных к сетям энергосистем. В районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири ежегодно завозится 6-8 млн. т жидкого топлива (дизтопливо, мазут) и 20-25 млн. т твердого (уголь) топлива. В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива удваивается и составляет, например, в Республике Тыва, Республике Алтай и на Камчатке $350 и более за т у.т. На завоз тратится более половины бюджета этих территорий. Нехватка топлива зачастую ставит под угрозу жизнь людей, и государство вынуждено решать вопрос завоза топлива с помощью Министерства чрезвычайных ситуаций. В этих районах проживает около 10 млн. человек. Предотвращение или снижение ограничений потребителей, подключенных к сетям энергосистем. Создание конкурентной среды в энергетике, прежде всего, в дефицитных энергосистемах. Практически ежедневные ограничения потребителей с ФОРЭМА (Федеральный оптовый рынок энергии и мощности), производящиеся якобы из-за неуплаты за электроэнергию и топливо, плюс ограничения «в связи с необходимостью экономии энергоресурсов», плюс перерывы в энергоснабжении из-за аварийных отключений — все это дезорганизует жизнь городов и регионов, приносит ущерб, оцениваемый в миллиарды долларов. По оценкам средне-многолетних потерь в сельском хозяйстве, а также непрерывных производствах обрабатывающей промышленности, ущерб от недопоставки электроэнергии в 25-30 раз превышает стоимость недопоставленного количества энергии. Создание регулируемого рынка независимых энергопроизводителей в этих районах позволит избежать потерь от недоотпуска энергии и снизить потери в сетях. Особенно актуально создание генерирующих мощностей на «концах» местных линий электропередач напряжением 6-10 кВ, имеющих большую протяженность. К таким линиям подключены многие потребители и именно такие линии часто аварийно отключаются. Перерывы в энергоснабжении длятся многие часы, что усугубляет ущерб, понесенный потребителем и не компенсируемый энергоснабжающими организациями. Развитие собственной промышленности. Постоянное увеличение в экспорте доли машин и оборудования, создание дополнительных рабочих мест, реализация имеющегося высокого научно-технического потенциала России. Уже сейчас такие возможности есть в торговле с развивающимися странами и странами Европы по некоторым видам оборудования (малые ветроустановки мощностью до 1 кВт, малые и микроГЭС, индивидуальные биогазовые установки и т. д.). Снижение экологической напряженности, существующей в ряде городов, в том числе в зонах отдыха за счет снижения вредных выбросов от энергетических установок. Экологическая обстановка в связи с переходом с газа на уголь может еще более ухудшиться. Проверенное средство не допустить этого — применение тепловых насосов, солнечных приставок к котельным, солнечных коллекторов, ветроагрегатов, малых и микроГЭС. Обеспечение энергетической безопасности некоторых регионов России, в том числе: Камчатки, Чукотки, Приморья, Архангельской области и др. — ситуация с энергоснабжением в которых не нуждается в комментариях. БАРЬЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИЭ В РОССИИ Законодательный барьер. Аспекты барьера: отсутствие закона, отсутствие утвержденных государственных целей и приоритетов развития ВИЭ — отсюда неясность перспективы. Отсутствие нормативных подзаконных актов, обеспечивающих на практике свободный доступ независимых производителей к электрическим сетям энергосистем. Отсутствие государственных органов управления на федеральном уровне и научных центров. Федеральный закон «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии» принят Государственной Думой 27.10.99 и одобрен Советом Федерации 11.11.99. Но отклонен Президентом Российской Федерации Б. Н. Ельциным. Необходимо вернуться к его рассмотрению. Экономический барьер. Аспекты барьера: низкий платежеспособный спрос населения и организаций. Многие субъекты РФ — дотационные, нет экономических стимулов для вложения инвестиций (налоговые льготы, льготные кредиты), отсутствие утвержденной федеральной программы, отсутствие механизмов финансирования и возврата вложенных средств, недостаточный уровень экономических знаний организаций, принимающих решения. В основном закончена подготовка проекта программы «Развитие нетрадиционной возобновляемой энергетики России на 2001-2005 годы» (Программа НВИЭ), как подпрограммы вновь разрабатываемой ФЦП — «Энергоэффективная экономика». Научно-технический барьер. Аспекты барьера: отсутствие по некоторым видам ВИЭ готовых систем энергоснабжения, низкий уровень стандартизации и сертификации оборудования, неразвитость инфраструктуры, отсутствие обслуживающего персонала, недостаточный объем научно-технических и технологических разработок, недостаточный уровень технических знаний организаций, принимающих решения. Наиболее преодолимый барьер при наличии заказов на оборудование и финансирование НИОКР. Психологический барьер. Аспекты барьера: Россия богата энергоресурсами, привычка к централизованным поставкам, привычка энергетиков к большим единичным мощностям. Возникновение дефицита топлива в ряде субъектов Российской Федерации и систематические отключения электричества в энергосистемах, а также опыт использования ВИЭ за рубежом помогает преодолеть заблуждение, что нашей богатой топливом стране не нужно заниматься использованием ВИЭ. Информационный барьер. Аспекты барьера: слабая осведомленность населения, руководителей и общественности о возможностях ВИЭ. Отсутствие широко поставленной пропаганды по радио, телевидению и в печати возможностей и достоинств ВИЭ, отсутствие сведений о положительных примерах использования. Также преодолимый барьер: необходимы средства на издание популярных брошюр, специальных выпусков научно-технических журналов и газет, организация выступлений по радио, телевидению и т. д. ПЕРВООЧЕРЕДНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО РАЗВИТИЮ ВИЭ Разработка проекта Федерального закона «О нетрадиционных возобновляемых источниках энергии» и других нормативных актов, способствующих созданию независимых производителей энергии на базе нетрадиционных возобновляемых энергоресурсов. Утверждение подпрограммы «Энергообеспечение регионов, в том числе северных и приравненных к ним территорий, на основе использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива» ФЦП «Энергоэффективная экономика» и выделение из федерального бюджета на 2002 год по крайней мере 200 млн. руб. на реализацию первоочередных проектов. Подготовка и принятие постановления Правительства Российской Федерации «Об организации работ по использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии», предусматривающего утверждение государственных целей по объемам замещения или по вводу мощностей нетрадиционной энергетики на 2005, 2010, 2015 и 2020 годы. Назначение федерального органа — ответственного за развитие этой отрасли энергетики. ИСТОЧНИКИ: 1. Energy for the Future: Renewable sources of Energy. White Paper for a Community Strategy and Action Plan. Brussels, 26.11.1997. Commission of the European Communities. 2. Green Paper. Towards a European strategy for the security of energy supply. Brussels, 29 November 2000. Commission of the European Communities. 3. Renewable Energy World. Review issue 2000-2001. July-August 2000. 4. Hydropower & Dams. World Atlas. 1999. 5. Л. С. Бекаев, О. В. Марченко, С. П. Пинегин и др. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию. Новосибирск, Наука, 2000.