Мировые рынки возобновляемых источников энергии и национальные интересы России


Мировые рынки возобновляемых источников энергии и национальные интересы России

В.П. Шуйский
С.С. Алабян
А.В. Комиссаров
О.В. Морозенкова

Статья подготовлена при финансовой поддержке Российского научного гуманитарного фонда (проект №09-02-00160а).

Мировая энергетика находится на перепутье. Экономика требует все больше энергии, а запасы ископаемого топлива, на котором основана традиционная энергетика, отнюдь не безграничны. Впрочем, проблема состоит не только в исчерпаемости ресурсов, но и в растущих темпах истощения старых месторождений и постоянном увеличении затрат на обустройство новых, что отражается на стоимости углеводородов. Ситуация усугубляется и тем, что достигшее колоссальных размеров использование ископаемого топлива наносит ощутимый вред окружающей среде, что отражается на качестве жизни населения. Выход из такой ситуации эксперты видят во всемерном повышении эффективности использования традиционных энергоносителей и расширении применения возобновляемых источников энергии.

Термин «возобновляемые источники энергии» применяется по отношению к тем источникам энергии, запасы которых восполняются естественным образом и в обозримой перспективе являются практически неисчерпаемыми. В зависимости от применяемых технологий ВИЭ делятся на традиционные и нетрадиционные. К традиционным ВИЭ относятся гидравлическая энергия, преобразуемая в электричество на крупных ГЭС, а также энергия биомассы (дрова, кизяк, солома и т. п.), используемая для получения тепла традиционным способом сжигания. В группу нетрадиционных ВИЭ включают солнечную и геотермальную энергию, энергию ветра и морских волн, течений, приливов, гидравлическую энергию, преобразуемую в электричество на малых ГЭС (до 10 МВт), и энергию биомассы, используемую для получения тепла, электричества и моторного топлива нетрадиционными методами1.

Особого внимания заслуживает исследование мировых рынков нетрадиционных ВИЭ. Это объясняется тем, что они, во-первых, менее изучены, а во-вторых, более перспективны по сравнению с традиционными ВИЭ.

Место нетрадиционных ВИЭ в мировой энергетике. Основное преимущество нетрадиционных ВИЭ перед другими энергоносителями - их возобновляемый характер и экологическая чистота. Несомненным достоинством является также широкая распространенность большинства их видов. Другие стимулы для внедрения нетрадиционных ВИЭ - безопасность поставок, рост цен на ископаемое топливо, разработка соответствующих технологий.

Следует отметить, что запасы ископаемого топлива в мире очень неравномерно распределены. Ограниченность ресурсов создает угрозу энергетической безопасности страны и ставит проблему надежности его поставок. Другая сторона вопроса касается политических рисков. В результате, некоторые страны, потребляющие много энергии, но не располагающие адекватными ресурсами ископаемого топлива, находятся в критической зависимости от его импорта и как следствие от политической обстановки в странах - производителях углеводородного топлива. С рисками связан, как известно, и транзит этих энергоносителей. Возобновляемая энергетика гораздо более безопасна, поскольку она основывается на использовании местных или региональных ресурсов. Кроме того, ее развитие способствует диверсификации поставок энергии, что усиливает энергетическую безопасность соответствующих регионов.

Конкурентоспособность нетрадиционных ВИЭ находится в сильнейшей зависимости от цен на энергоносители. Чем они выше, тем более выгодно использование нетрадиционных ВИЭ. Согласно расчетам экспертов ИМЭМО РАН, производство, к примеру, моторного топлива из сельскохозяйственных культур (кукурузы, рапса, сахарного тростника) является рентабельным при цене нефти в 50-70 долл./барр. [1, с. 21]. Как следствие - колебания цен на органическое топливо вносят элемент неопределенности в планы разработчиков нетрадиционных ВИЭ.

В то же время ужесточение экологических требований, ведущее к удорожанию удельных капиталовложений в строительство традиционных генерирующих мощностей, однозначно способствует развитию нетрадиционных ВИЭ. По расчетам российских экспертов, примерно пять лет назад 1 кВт традиционных мощностей обходился в 1000-1200 долл., сейчас эти расходы возросли до 2800-3000 долл. [2]. Однако основным двигателем расширения использования нетрадиционных ВИЭ, безусловно, является научно-технический прогресс. Новые технологии постоянно повышают конкурентоспособность нетрадиционной энергетики.

Наиболее слабым местом нетрадиционных ВИЭ является более высокая стоимость получаемой энергии по сравнению с органическим топливом. Другие отрицательные качества - малая плотность потока энергии (удельная мощность) и его изменчивость во времени. Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, «перехватывающих» поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций и т. п.). Это приводит к масштабным отторжениям участков земли и большой материалоемкости подобных устройств, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками. Изменчивость во времени в свою очередь требует дополнительных затрат на оборудование, обеспечивающее сбор, аккумулирование и преобразование энергии.

К недостаткам нетрадиционных ВИЭ следует, очевидно, отнести и то, что при производстве электроэнергии за счет этих непостоянных источников в промышленных масштабах возникают трудности, связанные с невозможностью постоянного сопряжения производства электроэнергии с ее потреблением (с графиком нагрузки). Технические сложности могут возникнуть и при интегрировании энергетических установок на базе нетрадиционных ВИЭ в общую силовую сеть. Во избежание изменений параметров объединенной энергосистемы (прежде всего частоты), доля нерегулируемых электростанций (ветро- и солнечных электростанций) не должна превышать, по оценке экспертов, 10-15% общей мощности.

Потенциал ВИЭ, особенно солнечной и геотермальной энергии, огромен (табл. 1) [3, р. 26, 30; 4, р. 37]. Так, только Солнце ежедневно посылает на Землю в 20 раз больше энергии, чем ее использует все население земного шара за год. Однако «взять» эту энергию и сохранить крайне сложно.

Таблица 1

Потенциал ВИЭ в мире, Эдж/год

Источник энергии

Используемый потенциал в 2006 г.*

Технический потенциал

Теоретический потенциал

Гидроэнергия

24,0

50

150

Энергия биомассы

50,0

>250

2900

Солнечная энергия

3,0

>1600

3900000

Ветровая энергия

0,5

600

6000

Геотермальная энергия

2,5

5000

140000000

Энергия океана

-

-

7400

Всего

80,0

>7500

>143000000

* Оценка.

Как показывают данные табл. 1, технический потенциал ВИЭ2 оценивается в настоящее время в 7500 Эдж/год, что в 17 раз превышает годовой объем мирового производства всех первичных энергоресурсов (около 445 ЭДж в 2006 г.) [5]. Таблица красноречиво свидетельствует также о том, что технический (а тем более теоретический) потенциал нетрадиционных ВИЭ многократно превышает потенциал ВИЭ, используемых в основном традиционными способами (биомасса и гидроэнергия)3.

Учитывая возобновляемый характер, экологическую чистоту, повсеместную доступность большинства нетрадиционных ВИЭ, многие страны мира уделяют большое внимание их развитию, сделав это направление важной сферой своей государственной технической политики. Более того, во многих из них в последние годы появились солидно финансируемые государственные программы в данной области, приняты нормативно-законодательные акты в сфере использования нетрадиционных ВИЭ, которые составили правовую, экономическую и информационную основу этого направления технического развития. По состоянию на 2008 г. более 70-ти стран имеют официально установленные задания по развитию нетрадиционных ВИЭ (в виде доли от конечного потребления первичных источников или от производства электроэнергии).

Вклад ВИЭ в мировой энергобаланс пока невелик. Так, в 2006 г. они обеспечивали 18% конечного мирового потребления энергии. При этом на долю биомассы и гидроэнергии, используемых традиционными способами, приходилась подавляющая часть этого вклада - около 15,6%, на долю нетрадиционных ВИЭ - всего 2,4% [4, р. 9]. Тем не менее именно с нетрадиционными ВИЭ ученые связывают будущее возобновляемой энергетики. Об обоснованности такого мнения говорит не только их огромный потенциал вкупе с другими преимуществами, но и быстрый рост мощностей возобновляемой энергетики в последние годы. Так, с 2002 по 2006 г. среднегодовые темпы прироста мощностей нетрадиционных ВЭИ по отдельным носителям составляли от 15 до 60% [4, р. 10]:

%

Фотогальванические установки, подключенные к распределительным сетям

60

Биодизельные установки

40

Ветроэнергетические установки

25

Геотермальные тепловые станции

24

Фотогальванические установки, работающие автономно

18

Гелиотермальные станции

16

Установки по производству этанола

15

Малые ГЭС

7

Крупные ГЭС

3

В основе таких высоких темпов, безусловно, лежит научно-технический прогресс, способствующий совершенствованию технологий и удешевлению оборудования по использованию нетрадиционных ВИЭ. Впрочем, нельзя умалять значение и таких факторов, как увеличение государственной поддержки данного сектора экономики, а также отмечавшийся в эти годы очень быстрый рост цен на ископаемое топливо. Мощности по производству энергии с использованием традиционных ВИЭ (крупные ГЭС, традиционная биомасса) росли в эти годы гораздо более низкими темпами - 3-5% [4, р. 10]. Заслуживает, очевидно, внимания и такой факт: в 2008 г. в США и ЕС абсолютный прирост мощностей по нетрадиционным ВИЭ превзошел прирост мощностей по обычным энергоносителям [6, р. 8].

По мнению международных экспертов, ВИЭ могут замещать ископаемое топливо в четырех сферах: производстве электроэнергии; приготовлении пищи и отоплении помещений; производстве моторного топлива; автономном снабжении энергией сельской местности.

В электроэнергетике в 2006 г. на нетрадиционные ВИЭ приходилось около 5% установленных мощностей и 3,4% произведенной электроэнергии [4, р. 9]. Общие мировые мощности по производству электроэнергии в том же году составляли около 4300 ГВт, из них на ВИЭ приходилось 22,7%, крупные ГЭС - 17,9, нетрадиционные ВИЭ - 4,8 (в том числе на ветроэнергетические установки (ВЭУ) - 1,7, малые ГЭС - 1,7, установки на биомассе - 1,0, геотермальные станции - 0,2, фотогальванические установки (ФУ) - 0,1%) [4, р. 38].

Резкий взлет цен на нефть и другие традиционные энергоносители в 2007 - первой половине 2008 г. придал мощное ускорение развитию нетрадиционных ВИЭ. В результате их общие установленные мощности в мире возросли с 207 ГВт в 2006 г. до 280 ГВт в 2008 г. (табл. 2) [4, р. 38; 6, р. 24]. При этом мощности ВЭУ увеличились с 74 до 121 ГВт, малых ГЭС - с 73 до 85 ГВт, ФУ - с 5 до 13 ГВт. Лидерами в развитии нетрадиционных ВИЭ к этому году стали Китай (76 ГВт), США (40 ГВт), Германия (34 ГВт), Испания (22 ГВт), Индия (13 ГВт) и Япония (8 ГВт). Мощности нетрадиционных ВИЭ в развивающихся странах достигли в 2008 г. 119 ГВт (43% мировых).

Таблица 2

Мировые (установленные) мощности по производству электроэнергии, ГВт

Источник энергии

2006 г.

2008 г.

Всего

4300

4700

ВИЭ

977

1140

Крупные ГЭС

770

860

Нетрадиционные ВИЭ:

207

280

энергия ветра

74

121

малые ГЭС

73

85

биомасса

45

52

геотермальная энергия

9,5

10

солнечная световая энергия (ФУ), подключенная к сети

5,1

13

солнечная тепловая энергия

0,4

0,5

энергия океана

0,3

0,3

Масштабы и скорость освоения отдельных видов нетрадиционных ВИЭ зависят от наличия ресурсов и степени разработанности соответствующих технологий, а в конечном счете - от себестоимости получаемой энергии. Так, электроэнергия, вырабатываемая на установках нетрадиционных ВИЭ, пока заметно дороже электроэнергии, произведенной на крупных ГЭС или ТЭС. Для информации: стоимость энергии, выпускаемой современной ТЭС, составляет в настоящее время 40-70 долл./МВт-ч. Однако отдельные технологии использования нетрадиционных ВИЭ (малые ГЭС, ВЭУ наземного базирования, геотермальные станции, совместная переработка биомассы с углем) уже сейчас вполне конкурентоспособны в сравнении с традиционными (табл. 3) [4, р. 14]. В то же время энергия, вырабатываемая на фотогальванических установках и гелиотермальных станциях, пока еще очень дорога. Впрочем, здесь необходимо принимать во внимание два дополнительных обстоятельства. Во-первых, технологии, задействованные в нетрадиционных ВИЭ, быстро совершенствуются, следовательно, падает себестоимость произведенной с их помощью электроэнергии. Во-вторых, нельзя забывать, что нетрадиционные ВИЭ экологичны, возобновляемы, а в случае необходимости могут работать автономно и снабжать энергией потребителей, не подсоединенных к распределительным сетям централизованных источников энергии.

Таблица 3

Стоимость производства электроэнергии с использованием ВИЭ

Технология

Мощность установки, МW

Обычная стоимость, долл./МВт.ч

Крупная ГЭС

10-18000

30-40

Малая ГЭС

1-10

40-70

ВЭУ наземного базирования

1-3

50-80

ВЭУ морского базирования

1,5-5

80-120

Энергия биомассы

1-20

50-120

Геотермальная энергия

1-100

40-70

Солнечная световая энергия

1 kW-20MW

200-800

Солнечная тепловая энергия

50-500

120-180

Несмотря на то, что электроэнергия, вырабатываемая на крупных ГЭС, одна из самых дешевых, во многих странах, особенно развитых, рост мощностей крупной гидроэнергетики в последние годы сдерживается соображениями охраны окружающей среды, а также риском затопления обширных площадей и необходимостью переселения больших масс населения.

В 2006 г. установленные мощности крупных ГЭС в мире достигли 770 ГВт, а производство электроэнергии на них - 2725 ТВт-ч, что составило около 15% всего мирового производства электроэнергии (по сравнению с 19% в 1996 г.). Среднегодовые темпы роста производства энергии на крупных ГЭС в 2002-2006 гг. были ниже 3, а в развитых странах - ниже 1%.

В соответствии с базовым прогнозом Международного Энергетического Агентства (МЭА) (World Energy Outlook 2008) [7], среднегодовые темпы роста производства электроэнергии на крупных ГЭС в период 2007-2030 гг. составят 2% и к 2030 г. выпуск энергии на них превысит 4380 ТВт-ч. Доля крупных ГЭС в общем мировом производстве электроэнергии снизится до 12,4%.

Малая гидроэнергетика свободна от недостатков крупной. В связи с этим ее перспективы выглядят заметно предпочтительнее. Малые ГЭС (мощностью до 10 МВт) часто создаются для автономного или полуавтономного снабжения электроэнергией сельского населения и замещения дизель-генераторов и других мелких энергетических устройств, продукция которых обычно очень дорога. В период с 2001 по 2006 г. среднегодовые темпы роста мощностей малой гидроэнергетики в мире составляли 7%. К 2006 г. их уровень достиг 73 ГВт, а выпуск энергии на них - более 250 ТВт-ч. С учетом ограниченности гидроресурсов в мире можно предположить, что в период до 2030 г. темпы развития малой гидроэнергетики заметно снизятся, но тем не менее останутся выше, чем крупной. При темпе роста в 4,5-4,7% выпуск электроэнергии на малых ГЭС достигнет к 2030 г. 770-780 ТВт-ч, что будет составлять более 2% всего производства электроэнергии в мире.

Ветроэнергетика - одна из самых динамичных отраслей нетрадиционных ВИЭ. По данным МЭА, в 2006 г. производство электроэнергии на базе энергии ветра равнялось 130 ТВт-ч, что составляло 0,7% всего мирового производства электроэнергии. По состоянию на тот же год установленные мощности ВЭУ в мире достигли 74 ГВт. По сравнению с 2000 г. они возросли в 4 раза. Себестоимость электроэнергии, производимой ветрогенераторами наземного базирования, является одной из самых низких. Энергия ветра используется более чем в 70-ти странах мира, лидерами являются США, Испания, Индия и Китай.

Потенциал ветроэнергетики огромен. Согласно базовому прогнозу МЭА (WEO 2008), к 2030 г. мировое производство электроэнергии с использованием энергии ветра увеличится до 1490 ТВт-ч, что составит 4,5% суммарной выработки электроэнергии в мире. Наиболее перспективными в этом плане считаются прибрежные зоны, однако пока число оффшорных ВЭУ растет медленно по причине высокой стоимости оборудования и сложности его обслуживания. В 2006 г. производство электроэнергии с использованием ВЭУ морского базирования составило около 2 ТВт-ч. К 2030 г. ожидается увеличение данного показателя до 350 ТВт-ч в связи со снижением стоимости подобных установок. При этом наибольший рост установленных мощностей морских ветрогенераторов прогнозируется в странах ЕС, где к 2030 г. их доля в суммарном производстве электроэнергии с использованием энергии ветра возрастет до 17%.

В ближайшие годы, а может быть и десятилетия, биомасса останется основным ВИЭ, однако на производство электроэнергии пока идет лишь 6,8% ее объема - в основном отходы сельскохозяйственного производства и бытовые отходы. В 2006 г. мировое производство электроэнергии из биомассы равнялось 220 ТВт-ч, что составляло 1,2% всего мирового производства электроэнергии. По мнению экспертов, к 2030 г. использование биотоплива нетрадиционными способами заметно возрастет. Согласно базовому прогнозу МЭА (WEO 2008), количество биотоплива, израсходованного на выработку электроэнергии, увеличится с 83 млн. т н.э. в 2006 г. до 290 млн. т н.э. в 2030 г. (среднегодовой темп прироста - 5%). С учетом повышения эффективности выработки электроэнергии из биотоплива, производство электроэнергии из этого энергоносителя возрастет к 2030 г. даже в большей степени -до 840-860 ТВт-ч (среднегодовой темп прироста - 5,7%), что будет составлять около 2,4-2,6% суммарного производства электроэнергии в мире.

Пока из всех нетрадиционных ВИЭ использование геотермальной энергии развивается самыми низкими темпами (2-3% в год). В 2006 г. установленные мощности геотермальных станций мира составляли 10 ГВт, на них было произведено 60 ТВт-ч - около 0,3% всего мирового производства электроэнергии. Есть основания предположить, что к 2030 г. выработка энергии на ГеоТЭС возрастет до 120-125 ТВт-ч, однако их доля в совокупном мировом производстве электроэнергии останется на уровне 0,3%. Расширение мощностей подобных станций ожидается в США и развивающихся странах Азии.

В настоящее время солнечная энергия преобразуется в электрическую в основном двумя способами - фотоэлектрическим и термодинамическим. Первый пока значительно опережает второй. В 2006 г. суммарные установленные мощности фотогальванических установок, преобразующих световую энергию солнца в электроэнергию, составили в мире около 8 ГВт. Мощность же гелиотермальных станций была более чем в 10 раз меньше.

Большая часть средних и крупных ФУ в настоящее время встраивается в электросеть, из которой возмещается нехватка солнечной энергии. Излишек передается в сеть. ФУ, встроенные в систему, в последние годы демонстрируют исключительно высокие темпы роста (около 50% в год). Их установленные мощности к 2006 г. достигли 5 ГВт. Мощность большей части ФУ - несколько киловатт или десятков киловатт. При этом ФУ все чаще становятся неотъемлемой частью архитектуры различных сооружений. С 2006 г. во многих странах мира начали возводить солнечные электростанции мощностью от сотен киловатт до мегаватт. Так, корпорация Google возвела в Калифорнии солнечную электростанцию мощностью 1,6 МВт, а ВВС США на своей базе в Неваде - станцию мощностью 14 МВт. В Испании строятся две солнечные электростанции, каждая мощностью 20 МВт. В целом в настоящее время в мире имеется свыше 800 станций мощностью более 200 кВт и 9 станций (в Германии, Португалии, Испании, США) мощностью более 10 МВт каждая.

Различное применение находят и малые солнечные установки (мощностью менее 1 кВт), не подключенные к сети: обеспечение электричеством не имеющих централизованного снабжения помещений в сельской местности, отдаленных телекоммуникационных устройств, дорожных сигналов и т. п.

В соответствии с базовым сценарием МЭА (WEO 2008), мировое производство электроэнергии с использованием ФУ возрастет с 2006 по 2030 г. почти в 50 раз и достигнет к концу этого периода 245 ТВт-ч, что будет составлять около 0,7% общего производства электроэнергии в мире. При этом наибольшее развитие ФУ произойдет в ЖКХ вследствие роста рыночных цен на электроэнергию, а также государственной поддержки сферы нетрадиционных ВИЭ.

Принцип действия гелиотермальной станции основан на преобразовании энергии солнца в тепловую с помощью гелиоконцентратора. Затем тепловая энергия преобразуется в электроэнергию с использованием традиционной паросиловой установки. За период 1990-2004 гг. подобные станции практически не представляли интереса, и новых мощностей почти не создавалось. Ситуация резко изменилась с появлением новых технологий. Начиная с 2004 г. новые гелиотермальные станции были созданы в Израиле, Португалии, Испании, США. В 2006 г. вступили в строй станции в Неваде (мощностью 64 МВт) и в Испании (11 МВт). В 2007 г. в мире возводилось или проектировалось более 20 новых гелиотермальных станций. В одной только Испании в настоящее время строятся три станции по 50 МВт каждая и проектируются еще 10 подобных станций. В США планируется возведение 8 гелиотермальных станций общей мощностью 2 ГВт. В 2006 г. суммарная установленная мощность подобных станций составляла 354 МВт, к 2030 г. она может возрасти до 7 ГВт. Предполагается, что к этому году на таких электростанциях будет выработано более 100 ТВт-ч, что составит около 0,3% общего производства электроэнергии в мире.

Гораздо меньше развито практическое применение приливной энергии. В мире существует только одна крупная приливная электростанция мощностью 240 МВт во Франции. Что касается использования энергии морских волн, то этот способ находится на стадии начального экспериментирования.

С учетом рассмотренных выше тенденций развития отдельных нетрадиционных ВИЭ их место в мировой энергетике в период до 2030 г. представляется следующим образом (табл. 4).

Таблица 4

Доля нетрадиционньгх ВИЭ в производстве электроэнергии в мире*

Источник энергии

Производство электроэнергии, ТВт-ч

Доля, %

Темп роста, %

2006 г.

2030 г.

2006 г.

2030 г.

2007-2030 гг.

Всего

18920

35384

100

100

2,7

ВИЭ

3393

7980

17,9

22,6

3,6

Крупные ГЭС

2725

4383

14,4

12,4

2,0

Нетрадиционные ВИЭ:

668

3596

3,5

10,2

7,2

энергия ветра

130

1490

0,7

4,2

10,7

малые ГЭС

252

778

1,4

2,2

4,7

биомасса

220

840

1,2

2,4

5,7

геотермальная энергия

60

122

0,3

0,3

3,0

солнечная световая энергия

5

245

0

0,7

17,6

солнечная тепловая энергия

1

107

0

0,3

19,0

энергия океана

0

14

0

0

12,8

* Рассчитано на основе данных WEO 2008 [7].

В результате дальнейшего совершенствования технологий использования нетрадиционных ВИЭ и соответствующего снижения стоимости выпускаемой на их основе электроэнергии, а также сохранения государственной поддержки этого сектора мировой энергетики в большинстве развитых и во многих развивающихся странах мира доля нетрадиционных ВИЭ в совокупном мировом производстве электроэнергии с 2006 по 2030 г. увеличится почти в 3 раза (с 3,5 до 10,2%). Соответствующая доля ВИЭ за этот период возрастет в гораздо меньшей степени - с 17,9 до 22,6%. Доля крупных ГЭС за эти же годы сократится с 14,4 до 12,4%.

Другой сферой, где нетрадиционные ВИЭ постепенно заменяют традиционные энергоносители, является моторное топливо. Альтернативное моторное топливо (биотопливо) производится из особой биомассы - сельскохозяйственных культур. Причем, если сырьем служит сахар, кукуруза, пшеница, то получаемое биотопливо именуется этанолом, а если пальмовое масло, рапс или другие масличные, то биодизелем. В 2006 г. производство этанола в мире достигло 39 млрд. л, биодизеля - 6 млрд. л. Таким образом, в целом в указанном году биотопливо покрывало 1,2% потребностей в моторном топливе [8, р. 15-16].

Биотопливо превратилось в «любимое дитя» западных политиков благодаря двум своим достоинствам. Во-первых, на фоне резкого скачка цен на нефть в 2005-2008 гг. и нарастания напряженности между импортерами и «неблагонадежными», по их мнению, экспортерами энергоресурсов, биотопливо стало рассматриваться как способ диверсификации энергобаланса и чуть ли не основное средство избавления от нефтегазовой зависимости. Во-вторых, не менее популярное достоинство биотоплива - его экологичность.

Однако масштабное развитие этой индустрии все еще находится под вопросом. Причем технические сложности (потребность в модификации двигателей, работающих на обогащенных смесях, трудности, связанные с применением в очень жаркую и очень холодную погоду, с транспортировкой по трубопроводам) успешно решаются. Намного серьезнее проблемы, лежащие в экономической плоскости. Так, в Бразилии и других странах, где благоприятные погодные условия (теплый, солнечный климат) сочетаются с дешевизной земель и рабочей силы, конкурентный продукт можно производить при умеренных (40 долл. и выше) ценах за баррель нефти. В развитых странах с их прохладным климатом и менее подходящими сельскохозяйственными культурами себестоимость аналогичного продукта заметно выше: в США - почти вдвое, в Европе - почти втрое (так как растения этих регионов аккумулируют меньше солнечной энергии). Конкурентным в этих странах биотопливо становится благодаря мощнейшей поддержке со стороны государства, что стимулирует его розничные продажи.

Впрочем, есть еще более сложная проблема: производству биотоплива мешает прежде всего нехватка свободных сельскохозяйственных земель. Мировой пахотный клин достиг максимальных размеров в конце 80-х годов прошлого века, и с тех пор существенно увеличить его невозможно. Чтобы производить биотопливо, приходится использовать в качестве сырья часть урожая продовольственных культур. Так, в 2006 г. в США на производство биотоплива было израсходовано 20% главной зерновой культуры - кукурузы. Не меньшей была эта доля и в 2007 г.

Рост потребления продовольственных культур производителями биотоплива, естественно, ведет к росту цен на эти культуры, что, с одной стороны, отражается на уровне жизни населения, а с другой - снижает конкурентоспособность биотоплива по сравнению с традиционными энергоносителями.

Учитывая все недостатки биотоплива, полагаем, что оно не сможет стать серьезной альтернативой нефти, тем более повлиять на ее стоимость. Но в ряде стран с особо благоприятными природными условиями оно будет достаточно рентабельно. Впрочем, многое зависит от уровня цен на нефть. Так, вплоть до 2008 г. в условиях высоких цен на нефть производство биотоплива в мире продолжало расти и достигло 80 млрд. л. Спад в его производстве наметился в 2009 г. с падением нефтяных цен. В США в этом году закрылось около 20% заводов по производству этанола. Бразилия, со своей стороны, заявила, что увеличивает долю сахарного тростника, поступающего на сахарорафинадные заводы.

Тем не менее говорить о «смерти» данной отрасли, очевидно, не стоит. С ростом цен на нефть биотопливо вновь станет конкурентоспособным. Согласно базовому сценарию прогноза МЭА (WEO 2008), к 2030 г. мировое производство биотоплива достигнет 300 млрд. л (80% - этанол, 20% - биодизель), что сможет обеспечить около 5,5% мирового потребления моторного топлива.

В период до 2030 г. крупнейшими потребителями этанола останутся Бразилия и США, биодизельного топлива - страны ЕС и Азии. В США уже с 2007 г. большая часть бензина продается с добавками этанола. В Бразилии заправочные станции продают либо чистый этанол, либо смесь этанола и бензина. Спрос на этанол в этой стране поддерживается массовым производством автомобилей, приспособленных для работы на различных смесях этанола с бензином.

Широкое применение биотоплива второго поколения, получаемого методом газификации или гидролиза из биомассы, представленной отходами сельскохозяйственного производства, древесиной и целлюлозой, очевидно, начнется после 2015 г.

Еще одной сферой применения нетрадиционных ВИЭ является производство тепловой энергии. В 2006 г. на основе нетрадиционной биомассы, геотермальной и солнечной энергии производилось около 3% тепловой энергии. Существуют прогнозы, что к 2030 г. доля нетрадиционных ВИЭ в производстве тепловой энергии возрастет до 7% [8, р. 15-16]. В конечном мировом потреблении энергии в период 2006-2030 гг., по нашим расчетам, их доля увеличится с 2,4 до 8,3%, а всех ВИЭ - с 18,0 до 18,4% (табл. 5).

Как следует из данных табл. 5, вплоть до 2030 г. невозобновляемые виды энергии (ископаемое топливо и атомная энергия) останутся основой мировой энергетики (81,6%) и ВИЭ, а тем более нетрадиционные ВИЭ не станут для них конкурентами. Тем не менее значимость нетрадиционных ВИЭ будет возрастать, и к 2050 г. их доля в мировом энергобалансе может увеличиться до одной четверти. Их главным преимуществом останется неисчерпаемость, экологичность, широкое распространение и способность снабжать теплом и электроэнергией потребителей, не подсоединенных к централизованным системам.

Таблица 5

Доля нетрадиционньгх ВИЭ в конечном потреблении энергии в мире*

Источник энергии

Конечное потребление, ЭДж/год

Доля, %

Темп роста, %

2006 г.

2030 г.

2006 г.

2030 г.

2007-2030 гг.

Всего

445

683

100

100

1,8

ВИЭ

80

126

18,0

18,4

1,9

в том числе нетрадиционные

10,7

57

2,4

8,3

7,2

*Рассчитано на основе данных [4, р. 9; 7].

Возможности развития нетрадиционных ВИЭ в России. Несмотря на великолепную обеспеченность традиционными энергоносителями, Россия также заинтересована в использовании нетрадиционных ВИЭ. Последние могут иметь несколько сфер применения. Во-первых, это энергообеспечение северных и других труднодоступных и удаленных районов, не подключенных к общим сетям, где проживают около 10 млн. чел. Завоз топлива в эти районы превратился в трудную проблему. Огромные расстояния и значительные транспортные расходы приводят к тому, что в некоторых из них (Камчатка, Курилы, Республика Тыва, Республика Алтай и др.) стоимость привозного топлива и выработанной на его основе электроэнергии становится настолько высокой, что делает технологии нетрадиционных ВИЭ коммерчески привлекательными.

Увеличение генерирующих мощностей в энергодефицитных регионах - другая сфера возможного применения нетрадиционных ВИЭ в России. Более 15 млн. россиян проживает там, где централизованное электроснабжение ненадежно и потребителей регулярно отключают от сети. Аварийные отключения дезорганизуют жизнь городов и сельской местности, наносят огромный ущерб промышленному и сельскохозяйственному производствам. Использование местных нетрадиционных ВИЭ, главным образом, энергии ветра, малых ГЭС и биомассы позволило бы избежать таких потерь и одновременно сократить потребность в привозном топливе.

Децентрализованное снабжение электроэнергией и теплом сельских районов, в том числе отдаленных изолированных поселений, семейных ферм, индивидуальных загородных домов также является перспективной сферой использования нетрадиционных ВИЭ. Более того, часто это единственный способ их снабжения. В число потенциальных потребителей нетрадиционных ВИЭ могут также войти предприятия лесной и рыбной промышленности, метеорологические, коммуникационные, археологические и геологические станции, радары, маяки, морские нефтяные и газовые платформы.

Улучшение экологической обстановки на курортах и в других местах массового отдыха населения также может быть достигнуто за счет широкого внедрения нетрадиционных ВИЭ (солнечных коллекторов, биогенераторов, тепловых насосов, ветроустановок и т. п.). При этом электроэнергия, генерируемая с помощью некоторых нетрадиционных ВИЭ, уже сейчас может быть дешевле, чем от дизельных генераторов. К тому же отпадает проблема завоза традиционного топлива.

В России имеются значительные ресурсы разнообразных нетрадиционных ВИЭ: энергия ветра, геотермальная энергия, гидроэнергетические ресурсы малых рек, нетрадиционная энергия биомассы и солнечная энергия (табл. 6) [9]. Практически во всех регионах имеется один или два типа нетрадиционных ВИЭ, коммерческая эксплуатация которых может быть оправданной.

Таблица 6

Потенциал нетрадиционных ВИЭ* в России, млн. т у. т. в год

ВИЭ

Валовой потенциал

Технический потенциал

Экономический потенциал

Малые гидроресурсы**

360,4

124,6

65,2

Геотермальная энергия

40000

180

135

Энергия биомассы

10000

53

35

Энергия ветра

26000

2000

10

Энергия солнца

2300000

2300

12,5

Суммарные запасы нетрадиционных ВИЭ***

>2376000

>4658

>258

* Методология оценки валового, технического и экономического потенциалов нетрадиционных ВИЭ детально изложена в работе [10].

** В соответствии с российским определением малых гидроресурсов (станции мощностью до 30 МВт).

*** Низкопотенциальное тепло в итогах не учитывается.

В отличие от зарубежных исследователей, рассчитавших мировой валовой и технический потенциалы нетрадиционных ВИЭ, российские эксперты оценили также экономический потенциал, под которым понимается часть технического, использование которого экономически оправданно при существующем уровне цен на ископаемое топливо, тепло, электричество, оборудование и материалы, транспорт и рабочую силу. Согласно этим оценкам, экономический потенциал нетрадиционных ВИЭ в России составляет около 260 млн. т у. т. [9], т. е. более 28% ее общего потребления первичных источников энергии (в 2005 г. - 920 млн. т у.т., или 645 млн. т н.э.) [11, р. 620]. Следует отметить, что расчет экономического потенциала нетрадиционных ВИЭ в России сделан в конце XX в. К настоящему времени он, по всей видимости, возрос с учетом роста цен на ископаемое топливо и снижением затрат, связанных с разработкой ВИЭ.

Что касается технического потенциала нетрадиционных ВИЭ в России, то он превышает 4658 млн. т у.т. в год, что примерно в 5 раз больше ее общего потребления первичных энергоресурсов.

По свидетельству экспертов, на сегодняшний день российские технологии возобновляемых источников (кроме ветровых турбин) сопоставимы с иностранными технологиями по своим рабочим и научно-техническим характеристикам, однако большая их часть, из-за отсутствия готовых рынков находится на стадии либо научно-технических разработок, либо демонстрационной. Если государство сможет придать импульс развитию внутреннего рынка оборудования нетрадиционных ВИЭ, отечественная промышленность на основе своего значительного технического и научного опыта сможет не только обеспечить внутренний спрос, но и выделить значительную часть производимого оборудования на экспорт.

Несмотря на богатые ресурсы и наличие сфер применения, практическое использование нетрадиционных ВИЭ в России пока крайне ограничено. Так, по данным статистики МЭА (WEO 2007), энергия от таких источников составляла в 2005 г. около 1% общего потребления первичных энергоносителей в стране [11, р. 620]. По мнению отечественных экспертов, примерно 4% тепла в России получают на базе нетрадиционных ВИЭ [12]. Согласно официальным российским данным, по состоянию на 2008 г. общая установленная мощность электрогенерирующих установок и электростанций России, использующих нетрадиционные ВИЭ, не превышала 2,2 ГВт [13, с. 3]. Посредством таких источников в России вырабатывается не более 8,5 млрд. кВт-ч электрической энергии, что составляет менее 1% от общего объема производства электроэнергии в стране [13, с. 3]. Таким образом, по доле нетрадиционных ВИЭ в потреблении первичных энергоресурсов и производстве электроэнергии Россия заметно уступает развитым странам мира. Еще сильнее наше отставание по выпуску моторного биотоплива.

Производство биотоплива первого поколения (из пищевого сырья) в России в силу ряда причин практически не развивается. С учетом цен на масличные российский биодизель неконкурентоспособен на внутреннем и внешнем рынках. Не лучше ситуация и с этанолом. Во-первых, в России нет излишков кукурузы, которые необходимы, чтобы его производство было рентабельным. Во-вторых, отечественная кукуруза значительно дороже, чем в других странах - производителях. В третьих, высок акцизный налог на этанол, относимый в России к разряду этилового спирта (около 25 руб./л), что делает его абсолютно неконкурентоспособным по отношению к бензину (где акциз составляет около 6 руб./л).

В настоящее время основной сферой интересов отечественных разработчиков и производителей в этой отрасли является биотопливо второго поколения, получаемое из целлюлозы растений. Сырьем для целлюлозного этанола служат древесные непищевые отходы (солома, трава, опилки). Производство биоэтанола из них не ставит под угрозу пищевой баланс страны. Правда, пока себестоимость производства целлюлозного этанола остается выше себестоимости биоэтанола зернового. Однако технологический прогресс в этой отрасли идет стремительно, и себестоимость целлюлозного этанола быстро падает.

Главной причиной ограниченного использования нетрадиционных ВИЭ в России является относительная дороговизна энергии, полученной на их основе, по сравнению с энергией, выработанной из ископаемых видов топлива. Отсутствие необходимой нормативно-правовой базы, федеральной и региональной программ поддержки, а также недостаток информации о ресурсах, технологиях и возможностях нетрадиционных ВИЭ также сдерживают масштабы их применения в стране.

Впрочем, ситуация начинает понемногу меняться к лучшему. Так, с ужесточением экологических требований к традиционным электростанциям и совершенствованием соответствующего оборудования постепенно сходит на нет фактор неконкурентоспособности нетрадиционных технологий получения энергии. Меняется и отношение государства к нетрадиционным ВИЭ. Показателем этого является прежде всего принятие Правительством РФ 13 ноября 2009 г. новой Энергетической стратегии России на период до 2030 г., уделившей значительное внимание перспективам развития альтернативной энергетики. Согласно этому документу, к 2030 г. доля нетрадиционных ВИЭ в отечественном энергобалансе должна составить не менее 10% (к 2020 г. - не менее 5%) [14]. К концу указанного периода годовой объем производства электроэнергии на их базе прогнозируется довести до 80-100 млрд. кВт-ч, т.е. увеличить его за эти годы более чем на порядок [15].

Ускорить освоение нетрадиционных ВИЭ в России могло бы принятие ряда важнейших документов, прежде всего закона о нетрадиционных ВИЭ и программы развития нетрадиционных ВИЭ на федеральном и региональном уровнях. Закон должен определить юридический статус производителей энергии на основе нетрадиционных технологий, их права и обязанности. Кроме того, в нем должна быть прописана ответственность федеральных, региональных и местных властей в плане установления правил, стандартов, лицензирования, налогообложения деятельности производителей, занятых в этой сфере. В Программе развития нетрадиционных ВИЭ необходимо зафиксировать меры государственной поддержки. В число последних, по нашему мнению, было бы целесообразно включить такие новации, как существенное повышение налоговых (экологических) платежей и сборов (поступления от которых могли бы быть использованы для создания специального фонда в целях финансирования проектов по нетрадиционным ВИЭ), введение надбавки к цене за энергию, вырабатываемую с использованием данных источников энергии, на оптовом и розничном рынках, а также субсидии за подключение объектов нетрадиционных ВИЭ к сетям. Положительную роль в формировании рынка могут сыграть также демонстрационные объекты, сооружаемые на средства федерального и регионального бюджетов. Такие объекты необходимо построить во всех федеральных округах, учитывая разницу в климатических условиях и перспективность различных видов нетрадиционных ВИЭ. Если все эти меры будут осуществлены, у России появится шанс не только достичь, но и превзойти вышеназванные целевые показатели.


1 Существует тесная связь между энергетикой, основанной на ВИЭ, и водородной энергетикой. ВИЭ наряду с ядерными энергоустановками рассматриваются как основные энергоисточники для производства водорода из воды. В свою очередь многие виды энергоустановок на ВИЭ, в частности использующие солнечную и ветровую энергию, нуждаются в эффективных аккумуляторах, которыми могут служить наряду с электрическими водородные накопители.

2 Технический потенциал ВИЭ — часть совокупного (теоретического) потенциала, которая может быть использована с помощью известных технологий, принимая во внимание социальные и экологические факторы, но без учета рентабельности.

3 В настоящее время около 60% биомассы используется с применением традиционных технологий, 10% — новых технологий. Гидроэнергия более чем на 90% используется традиционным способом на крупных ГЭС и лишь на 40% — на малых ГЭС.


Литература

  1. Мировая экономика: прогноз до 2020 г. /Под ред. акад. А.А. Дынкина. М.: Магистр, 2007.
  2. www.esco-ecosys.narod. ru/2009_2/artool.
  3. Renewable Energy Technology Deployment — RETD, IEA, 2006.
  4. Renewables 2007 Global Status Report. www.ren21.net.
  5. Energy Information Administration, USA. International Energy Annual 2008 (June-October 2008), Table F1-F9.
  6. Renewables 2009 Global Status Report. www.ren21.net.
  7. World Energy Outlook 2008, IEA. www.iea.org.
  8. Deploying Renewables: Principles for Effective Policies-2008. IEA.
  9. Яновский А.Б., Безруких П.П. Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России. Международный конгресс «Бизнес и инвестиции в области возобновляемых источников энергии в России, 31.05-04.061999 г. Москва, Россия». Материалы конгресса в 3-х томах. М.: Интерсоларцентр, 1999.
  10. Безруких П.П., Арбузов Ю.Д. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. СПб: Наука, 2002.
  11. World Energy Outlook 2007, IEA. www. iea. org.
  12. Интервью с П.П. Безруких. Ведомости, 11 марта 2003 г.
  13. Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года. Распоряжение Правительства РФ от 8 января 2009 года №1-p. www.government.ru.
  14. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Распоряжение Правительства РФ от 13 ноября 2009года№1715-p. www.government.ru, www.energystrategy.ru.
  15. www.minenergo.gov.ru/news/min_ news/1515.html.
Комментарии (0)add comment

Написать комментарий
меньше | больше

busy