Возобновляемые источники энергии: новая революция или очередной пузырь. Возобновляемые источники энергии и перспективы их использования в мире и россии

В последние годы все чаще публикуются статьи и материалы о бурном развитии возобновляемой энергетики и ее перспективах. Действительно, за несколько десятков лет целенаправленного развития этого направления технологии шагнули далеко вперед. Во второй половине прошлого века применение этих технологий было ограничено, многие их них все еще были экспериментальными, например, ветровая. Если в середине 90-х были распространены ветротурбины с установленной мощностью генератора 250-500 кВт, то сейчас массово применяются машины с 2,5-3 МВт. Более того, несколько компаний запускают в серию турбины с единичной установленной мощностью 6-8 МВт.

Такой рывок объясняется как ростом зрелости технологии, так и поддержкой государств и международных организаций. Чтобы не быть голословным приведем некоторые цифры из последнего отчета по возобновляемой энергетике Renewables 2017 Global Status Report, который был подготовлен Renewable Energy Policy Network.

В 2016 году возобновляемая энергетика в мире показала самый большой прирост за все годы своего развития — 161 ГВт установленной мощности. В относительных величинах это 9% роста по сравнению с 2015 годом. Таким образом, общая установленная мощность, без учета гидроэлектростанций составляет 921 ГВт (вместе с ними – 2017 ГВт). В 2015 году общая установленная мощность возобновляемых источников составляла 785 ГВт (1856 ГВт с гидроэлектростанциями).

Динамика ввода новых мощностей также впечатляет. В 2006 суммарная мощность ветростанций составляла 74 ГВт, а в 2106 уже 487 ГВт — рост более чем в шесть раз. С солнечной энергетикой еще быстрее. 6 ГВт в 2006 и 303 ГВт в 2016 – считайте сами.

Возможно, эти цифры вам мало что скажут, поэтому есть более показательный параметр – в 2016 доля энергии произведенная возобновляемыми источниками оценена в 24.5%. Да, конечно, стоит упомянуть, что 16.6% произведено гидроэлектростанциями, но тем не менее, это уже весьма серьезные цифры.

Возобновляемой энергетике прочат доминирование и, в общем, это правильно. Климатологи уже не первый год бьют тревогу из-за нарастающих климатических проблем. По данным обсерватории Мауна-Лоа, чьи данные по CO2 признаны эталонными, его концентрация повышается из года в год. В начале 60-х уровень концентрации был около 300 ppm, сейчас он уже превышает 400 ppm. Вследствие глобального потепления, в XX веке уровень мирового океана повысился на 19 см и продолжает расти примерно на 3мм в год. Из-за стихийных бедствий только в 2012 году 32 миллиона человек были вынуждены переселиться в другие места. Прогнозируют, что к 2050 такая же судьба постигнет еще 250 миллионов человек.

Выбросы парниковых газов обусловлены в том числе работой тепловых и особенно угольных станций. Поэтому декарбонизация экономики путем замещения этих мощностей — одно из стратегических направлений. И дело тут не только в прямой экономической выгоде, но в ряде факторов, которые влияют и на биосферу в целом и на человека в частности.

Но если отвлечься от эмоций после очередной новости от Илона Маска, то каковы реальные перспективы ВИЭ?

В ноябре прошлого года международная организация World Energy Council опубликовала прогноз развития мировой энергетики до 2060 года. Согласно этому прогнозу определяющими будут следующие тренды:

Медленный рост потребности в первичной энергии. Пик в пересчете на душу населения будет достигнут к 2030 году. Это произойдет вследствие роста эффективности новых технологий генерации и энергосбережения, внедрения более эффективных политик расходования энергии.

Потребность в электрической энергии возрастет вдвое к 2060 году. Понадобятся значительные инвестиции на модернизацию инфраструктуры, использования более чистых источников энергии и ее транспортировки к конечному потребителю.

Высокие темпа роста солнечной и ветровой генерации, что создаст как массу возможностей, так и проблем.

Пиковые потребности в угле и нефти могут привести мировую экономику к кризисам.

Новые виды транспорта — главное препятствие для декарбонизации энергетических систем.

Решение климатических проблем будет требовать гораздо более серьезных усилий и инвестиций чем сейчас.

Для достижения баланса в «энергетической триллеме» - доступность энергии, безопасность, низкое влияние на окружающую среду - будет необходима координация международных усилий и большое число инноваций.

Эксперты рассмотрели несколько возможных путей, выделив два принципиально различающихся «типа» будущего – Uplands («Нагорье») и Lowlands («Низина»). Будущее «Нагорья» — это устойчивый экономический рост и решение энергетических вопросов сообща, всем мировым сообществом. В будущем «Низины» экономический рост слаб, а государства исповедуют изоляционизм, стремясь решить свои проблемы без учета связей с соседями.

Согласно отчету WEC, есть три наиболее вероятных сценария – «Современный джаз» и «Незаконченная симфония» и «Хардрок». Столь поэтичные названия даны чтобы обозначить основные черты сценариев. «Нагорья» — это сценарии «Современный джаз» и «Незаконченная симфония», в которых глобальная экономика показывает высокий рост и развивается устойчиво. Отличаются они тем, что в «Джазе» энергетика регулируется многообразными рыночными механизмами. Собственно, джаз многообразен и его могут играть как отдельные исполнители, так и группы. В «Симфонии» превалируют государственные регуляторы, то есть имеет место скоординированная «дирижером» игра. А рокеры часто поют про тяжелую жизнь и времена. И поэтому «Хардрок» в данном контексте это про слабый экономический рост, государственное регулирование и превалирование национальных интересов над глобальными.

Отчет подробно расписывает возможные целочисленные параметры, но нас интересуют те, что касаются доли возобновляемых мощностей в энергетике через сорок лет. Что же прогнозируют в будущем?

*Примечание: технологии, которые обеспечивают улавливание углерода и хранения углерода (C arbon capture and storage, англ.)

Таким образом, будущее у нас может быть само разное. «Хардрок» это в чем-то наше «продолженное настоящее», когда ископаемые виды топлива по-прежнему играют главную роль, а цены на них неустойчивы. Инвестиции в инфраструктуру недостаточны. Уголь частично заменяется газом, из-за политической и экономической разобщенности проигрывают все, а угрожающие тренды набирают обороты. Население нищает, социальное неравенство растет. Низкие темпы роста экономики обусловлены стареющим населением и низкой эффективностью экономики. Растет разрыв между «Севером» и «Югом», который будет приводить к спорадическим конфликтам.

«Симфония» предлагает картину более устойчивого будущего, в котором энергетика становится практически «зеленой», технологический прогресс не разрушает окружающую среду и общее становится над частным. Экономика будет расти средними темпами, инвестиции в инфраструктуру будут высокими, появится широкий набор инструментов для стимулирования «зеленые» инновации. Будет реализовано международное управление энергетическими рынками и выстроена система ее безопасности. С другой стороны, новые формы sharing economy приведут к значительному сокращению спроса на энергию.

Будущее «Джаза» тоже оптимистично. Мировая экономика будет высокопродуктивной, а экономический рост — стремительным и инновационным. Инновации в свою очередь будут базироваться на принципах устойчивого развития. Произойдут сильные изменения в социальной структуре, обусловленные высокими технологиями (т.н. «связанные цифровые элиты»). Экономический рост азиатского региона не будет сопровождаться какими-то катаклизмами. Цены на энергию будут постепенно снижаться за счет повышения ее доступности

Что показательно – ядерной энергетике в будущем находится место, несмотря на Чернобыль и Фукусиму этот источник энергии не снимается со счетов в дальней перспективе. Почему? Главная причина – атомная энергетика не загрязняет окружающую среду парниковыми газами. Второй фактор – устойчивая генерация энергии. Один из серьезных недостатков ВИЭ это непостоянный характер энергоносителя. Это создает технические проблемы с балансом сети. Атомные станции лишены этого недостатка. Последний фактор – технология совершенствуется, в том числе и с точки зрения безопасности. Поэтому сбрасывать со счетов атомную энергетику преждевременно.

Также интересно посмотреть на заявляемые передовыми государствами стратегии и их целочисленные показатели.

Германия. Один из традиционных лидеров направления ВИЭ. Здесь стоит отметить, что ЕС еще в 2001 году издал директиву, которая ставила цели по переходу на ВИЭ (EU Directive on Electricity Production from Renewable Energy Sources 2001/77/EC). В 2000 году немецкие ВИЭ сгенерировали 6,3% от общего количества энергии, а в 2016 этот показатель достиг 34%. В два часа дня 15 мая 2016 года был поставлен своеобразный рекорд – вся внутренняя потребность в электричестве была обеспечена за счет ВИЭ. Германию стали называть «первой в мире экономикой на возобновляемых источниках». В планах – 50% выработки электроэнергии в 2030 году и 80% к 2050.

Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ). В январе текущего года ОАЭ обнародовали энергетический план до 2050 года, согласно которому 44% энергии будет генерироваться за счет возобновляемых источников.

Дания . Еще один европейский лидер в производстве чистой энергии и, в особенности, ветровой. Ветряки датских компаний давно ставят по всему миру. Один старейших лидеров рынка Vestas, в 2016 году поставил 8.7 ГВт ветряков по всему миру. В 2015 60,4% электроэнергии на потребности страны произвели ВИЭ. При том, что большая часть приходится на ветровую энергию – климат способствует – немалая доля приходится и на станции, работающие на биомассе. Установленная мощность таких станций достигает 1 ГВт. Кстати, 22 февраля текущего года ветроэнергетика дала 97 ГВт*ч электроэнергии, полностью обеспечив потребности страны.

Соединенные Штаты Америки. В 2015 году Барак Обама озвучил амбициозную цель – 20% энергии должны генерировать ВИЭ к 2030 году. Исходя из масштабов американской экономики это действительно амбициозная цель. Правда, с приходом к власти Трампа непонятно, что с этими планами будет. Тем не менее, США входит в первую пятерку стран, которые активно внедряют у себя возобновляемые источники энергии.

Китай. Одна из быстрорастущих экономик мира, на долю которой уже в 2015 году приходилось 23% всего энергопотребления в мире. Расплачиваться за высокие темпы приходится критическим загрязнением окружающей среды. Особенно эта проблема остра в городах. Вполне логично, что государство предпринимает меры для перехода на новые энергетические рельсы. В том же 2015 году в Китае ВИЭ было произведено 27% чистой энергии, большая часть которой за счет гидроэлектростанций. Суммарная установленная мощность гидро-, ветро- и солнечных мощностей достигла 490 ГВт. При этом у Китай большие планы на развитие этого сектора. К концу текущего года планируется довести эти мощности до 550 ГВт, среди которых 330 ГВт будет приходится на гидростанции, 150 ГВт на ветростанции и 70 на солнечные. К 2020 году эти цифры увеличатся до 340/250/150 ГВт соответственно. Конечно же, на это потребует значительных инвестиций. Китайское правительство планирует влить в возобновляемую энергетику ~360 миллиардов долларов до 2020 года. На сколько серьезны эти планы можно видеть уже сейчас – только в этом году солнечных станций введено на 34.5 ГВт.

Можно и дальше продолжать приводить примеры, но тенденции ясны. Ведущие экономики мира переходят на новый базис и вполне возможно, что через 30-40 лет мировая экономика будет базироваться на принципиально других основах. Где место Украины в этом тренде?

Развитие ВИЭ в Украине систематически велось с начала 90-х. Как это происходило – тема отдельной статьи, в контексте данного материала важнее то, где мы сейчас находимся. Если коротко, то определённые успехи в этом направлении у нас есть.

По состоянию на середину прошлого года суммарная установленная мощность ВИЭ (за исключением крупных гидроэлектростанций) составляла 1028 МВт. В этом числе 453 МВт приходилось на солнечные станции, 426 МВт на ветровые, 118 МВт на малую гидроэнергетику и 31 МВт на биомассу. При этом общая установленная мощность украинской энергосистемы ~55,5 ГВт. Другими словами на долю ВИЭ приходится около 2% от всей установленной мощности. Если учесть 5900 МВт крупных гидроэлектростанций, то всего на долю возобновляемых источников придется около 12,5%.

Каковы планы? В декабре прошлого года был опубликован план развития отрасли до 2035 года. Этой стратегией предусматривается последовательное увеличение доли ВЭИ. Так, к 2020 году до 8%, а к 2035 году – до 25% общего количества необходимой первичной энергии. Цифра с одной стороны значительная, но с другой – сравните с планами других стран, которые приведены выше. Мы опять явно во втором эшелоне.

Подведем итоги. Переход к возобновляемым источникам энергии – устойчивая тенденция, которая набирает обороты последние два десятка лет. Даже в неблагоприятном сценарии доля вырабатываемой ВЭИ энергии прогнозируется на уровне ~40% уже к 2030 году и 55% к 2060 году. В благоприятном сценарии ВЭИ станут основой глобальной экономики уже через сорок лет. Насколько эти прогнозы сбудутся – будущее покажет, но те темпы, которыми ведущие экономики мира осуществляют «Большой транзит» не могут не впечатлять.

Источники :

1. «Нова енергетична стратегія України до 2035 року: безпека, енергоефективність, конкурентоспроможність». http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/doccatalog/document?id=245213112

2. World Energy Scenarios, 2016, World Energy Council. https://www.worldenergy.org/wp-content/uploads/2016/10/World-Energy-Scenarios-2016_Full-Report.pdf

3. Renewables 2017 Global Status Report, 2017, REN21. http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2017/06/GSR2017_Full-Report.pdf

Сегодня в Москве в Министерстве энергетики РФ глава Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA) Аднан Амин (Adnan Z. Amin) представил Доклад «Перспективы возобновляемой энергии в Российской Федерации» (фото).

Данный документ является частью программы, которая называется REmap — Roadmap for a Renewable Energy Future (Дорожная карта для будущего возобновляемой энергетики). В рамках программы готовится общий доклад, для всего мира, а также отдельные выпуски по странам. Сегодня настал черед России. Стандартный временной горизонт программы: 2030 г.

Для меня и ряда других участников мероприятия сюрпризом оказались некоторые статистические данные, содержащиеся в Докладе. В первую очередь речь идет о биоэнергетике. В частности, оказалось, что в России установлено почти 1,4 гигаватт электроэнергетических мощностей, работающих на основе биомассы.

Попросив разъяснений у присутствующих на мероприятии представителей министерства энергетики, мы выяснили, что речь идет об объектах генерации на основе биологического сырья при крупных предприятиях, снабжающих их и прилегающие населенные пункты электроэнергией и теплом.

Также обращаю внимание, что на вышеприведенном графике учтены солнечные электростанции, находящиеся в Крыму. Объем мощностей, построенных в остальной России в рамках действующих мер поддержки, не превышает 100 мегаватт.

В целом, нынешняя совокупная мощность ВИЭ в России составляет, как сказано в Докладе, 53,5 гигаватт, из которых 51,5 ГВт – это гидроэнергетика.

Определённый интерес (но больше вопросов) вызывает сравнительная таблица приведенной стоимости производства электроэнергии в России.

Не очень удачно взяты данные за 2014 г (вероятно, наша энергетическая статистика не способна предоставить что-то более свежее). Напомним, что тот год был сильно турбулентным, в том числе и в плане валютных курсов. Любопытно также сравнить данный анализ стоимости разных технологий генерации, например, с последним американским .

Глава компании «Русский Ветер» Евгений Николаев в процессе обсуждения доклада отметил, что КИУМ ветроэнергетики в центральной части России существенно ниже расчетных показателей IRENA 25-35%.

«Динамика» капитальных затрат в российской возобновляемой энергетике указывает лишь на отсутствие рынка или его зачаточное состояние:

Как видит IRENA российскую энергетику в 2030 году в плане развития ВИЭ?

В Докладе REmap сравниваются два сценария: «обычный ход деятельности» и, собственно, REmap, более агрессивный, сценарий.

В случае «обычного хода деятельности» , который соответствует проекту энергетической стратегии России до 2035 г, конечное потребление энергии, произведенной объектами ВИЭ, увеличится почти в два раза с 0,6 ЭДж в 2010 году до 1,1 ЭДж в 2030, что в свою очередь составит порядка 5% от спроса на все виды энергии в 2030 году (сегодня: 3%). Конечное потребление возобновляемой энергии включает потребление электрической и тепловой возобновляемой энергии, потребление биотоплива для транспортных средств, приготовления пищи, а также для отопления и технологического тепла. Гидроэнергетика продолжит оставаться главным ВИЭ, покрывающим больше половины объема конечного потребления возобновляемой энергии. С учетом доступности значительных резервов биомассы в России, рынок биоэнергетики значительно возрастет за счет увеличения использования биотоплива для производства тепловой энергии и в транспортном секторе. Установленная мощность солнечных электростанций к 2030 г составит всего 2,7 ГВт, а ветряных электростанций – 5 ГВт.

Согласно REmap сценарию , в котором рассматривается ускоренный рост возобновляемой энергетики в энергетическом секторе России, к 2030 году её доля в конечном потреблении энергии достигнет 11.3% , то есть увеличится почти в 4 раза по сравнению с нынешним уровнем.

В соответствии с REmap, доля возобновляемой энергии в производстве электроэнергии превысит 34%, и здесь будет доминировать гидроэнергетика.

Доля возобновляемой энергии в производстве тепловой энергии составит около 15%.

В транспортном секторе будет наблюдаться самый большой темп роста использования ВИЭ: к 2030 году её доля достигнет 8% по сравнению с 1% в 2010.

Согласно сценарию REmap, суммарная установленная мощность ветряных электростанций достигнет 23 ГВт, мощность солнечных электростанций возрастет до 5 ГВт, а биоэнергетических установок до 26 ГВт (касательно установленной мощности: в тексте докладе стоят указанные 23 ГВт в ветроэнергетике, а в таблице – 14 ГВт. Не ясно, какая из цифр верная). Совокупная доля солнца и ветра в общем объеме выработки электроэнергии составит в 2030 г 3,4% . При этом Россия, по текущим оценкам, имеет самый высокий в мире технический ветроэнергетический потенциал.

К 2030 общая установленная мощность гидроэлектростанций возрастет до 94 ГВт (касательно установленной мощности: в докладе в тексте стоят указанные 94 ГВт ветроэнергетики, а в таблице – 74 ГВт. Предположительно, верной является вторая цифра) .

В период 2010-2030 общее производство электроэнергии на основе ВИЭ увеличится практически в три раза с 169 ТВт·ч до 487 ТВт·ч. Порядка 100 ТВт·ч электроэнергии, выработанной гидроэлектростанциями и ветроустановками суммарной мощностью 30 ГВт, будет доступно для экспорта в страны Азии. В то же время IRENA отмечает, что экспорт электроэнергии – деятельность нестабильная и ненадежная.

Суммарный объем необходимых инвестиций для достижения сценария REmap оценен в 300 миллиардов долларов США за период 2010-2030, что соответствует среднегодовой потребности в инвестициях в размере 15 миллиардов долларов США в течение данного срока. В то же время выгоды могут превысить расходы, если принимать во внимание такие внешние факторы, как здоровье граждан и изменение климата.

Дополнительные расходы для российской энергетической системы при реализации REmap сценария оцениваются в 8,7 долл/ГДж (расчеты данного показателя приведены, исходя из следующих предпосылок: дисконтная ставка: 11%, цена на нефть: на уровне $80/баррель и оптовая цена на газ: на уровне $3,3 за миллион британских термических единиц (BTU). Предполагается, что в рамках REmap в тепло- и электроэнергетике будет замещаться главным образом природный газ. Установленная мощность угольной генерации по сравнению «с обычным ходом деятельности» не меняется .

Подведем итоги.

Мне понравился оптимизм авторов доклада в части биоэнергетики, который, однако, несколько диссонирует с текущей реальной политикой. Действительно, потенциал (в том числе экспортный) биоэнергетики колоссален. Ответственное обращение с отходами сельского и лесного хозяйства необходимо предполагает их энергетическое использование.

Упор на развитие гидроэнергетики мне представляется неверным.

В целом, весьма «спокойный доклад», написанный в стиле «консервативного реализма» для страны периферийного капитализма, не ставящей пред собой сколько-нибудь значимых задач развития. Обычно довольно агрессивный сценарий REmap-2030 получился в случае России умеренным, особенно, в плане развития электроэнергетики. Посудите сами, 5 гигаватт установленной мощности солнечной энергетики к 2030 году… Некоторые страны столько строят за год. Впрочем, понятно, представители IRENA должны соотносить свои прогнозы с местными стратегическими установками.

В XXI веке промышленность набирает небывалые обороты. Промышленное производство потребляет около 90–93% всей мировой энергии. Повышение общей энергетической эффективности – одно из приоритетных направлений политики Российской Федерации.

В связи с этим возобновляемые источники энергии (ВИЭ) в России начали набирать всё большую популярность. Так ли необходим государству переход к альтернативной энергетике? Обязательна ли политика энергосбережения? Какую пользу принесут эти изменения? Обо всём по порядку.

Старые пути получения энергии – почему они более не востребованы?

Промышленность и энергетика – две тесно связанные между собою отрасли. Чтобы обеспечивать работу крупных и мелких предприятий, а также организовывать транспортные грузоперевозки, необходимо подключиться к мощнейшим источникам электрической энергии. В жизни без неё, кстати, тоже никуда.

От электросетей питаются:

освещение дорог и автомагистралей;
теле- и радиостанции;
жилые, рабочие, торговые кварталы;
стационарные и частные заведения;
обслуживающие предприятия.

Таким образом, электроэнергия окружает человека со всех сторон. Но как её получают? В городские сети энергия поступает, в основном, с тепловых (ТЭС), водяных (ГЭС) и ядерных электростанций. Они являются представителями традиционной топливной энергетики.

В качестве источников энергии на таких станциях выступает природное топливо:

уголь,
торф;
нефть;
радиоактивные руды (уран, плутоний).

Энергопреобразующие станции устроены примитивно, зато их КПД свидетельствует об их эффективности:

Российские ТЭС работают благодаря сжиганию горючего топлива. Мощная химическая энергия, которая высвобождается в процессе горения, преобразуется в электрическую. Максимальный КПД – около 35%.
Схожим способом работают атомные электростанции. В России для обеспечения их работоспособности используют урановые руды или плутоний. При распаде ядер этих радиоактивных материалов выделяется энергия, которую впоследствии преобразуют в тепловую и электрическую. Наивысший показатель КПД – 44%.
В случаях с гидроэлектростанциями энергия добывается из мощных водных потоков. Огромные массы воды поступают на гидротурбины и приводят их в движение. Так генерируется электроэнергия. КПД – до 92%.
ГТЭС – газотурбинные станции – относительно новые установки, генерирующие сразу и электрическую, и тепловую энергию. Максимальный КПД – 46%.

Почему же традиционная энергетика, в основе которой лежит использование нефтепродуктов и радиоактивных элементов, не поощряется специалистами?

Основы альтернативной энергетики и использования ВИЭ

Возобновляемая энергетика использует для своих нужд энергию:

ветра;
малых речных потоков;
солнца;
геотермальных источников;
приливов и отливов.

Обратите внимание: на сегодняшний день под возобновляемую энергетику в России отводится всего около 2–3% от общего энергобаланса страны.

Россия стремится к переходу на использование альтернативных источников энергии. Вот как развивается эта отрасль энергетики в государстве:

Из приведённых в списке данных видно, что ВИЭ на территории России набирают обороты и медленно, но верно развиваются. Однако страна всё ещё отстаёт от мировых лидеров по использованию ВИЭ.

Недостатки системы ВИЭ

По расчётам учёных, использование ВИЭ в России на сегодняшний день должно было составлять около 15–18%. Эти оптимистические прогнозы не сбылись. Почему же обещанное не сбылось?

Большое влияние здесь имели такие недостатки системы ВИЭ:

Сравнительная дороговизна производства.В то время как добыча традиционных ископаемых уже давно себя окупила, сооружение нового оборудования под стандарты альтернативной энергетики требует огромных инвестиций. Пока что инвесторы не заинтересованы совершать крупные вложения, отдача от которых будет минимальной. Предпринимателям выгоднее открывать новые месторождения нефти и газа, а не тратить деньги «на ветер».
Слабая законодательная база в Российской Федерации.Мировые учёные уверены, что направление развитию альтернативной энергетики задаёт государство. Правительственные органы формируют надлежащую базу и этим оказывают поддержку. Например, во многих странах Европы введены налоги на выброс СО₂ в атмосферу. В этих странах общий процент использования ВИЭ достигает от 20 до 40%.
Потребительский фактор.Тарифы на энергию, произведённую ВИЭ, выше традиционных в 3–3,5 раз. Современный человек работает над своим благосостоянием и хочет получать максимальный результат при минимальных затратах. Ментальность людей изменить сложнее всего. Ни крупные бизнесмены, ни простые обыватели не хотят переплачивать за альтернативную энергию, пусть даже от этого зависит будущее планеты.
Непостоянство системы.Природа переменчива. Эффективность разных видов ВИЭ зависит от сезонных и погодных условий. Солнечные элементы не будут производить энергию в пасмурный день. Ветрогенераторы не работают в штиль. До сих пор человеку не удаётся побороть сезонность ВИЭ.

Для успешного развития российской возобновляемой энергетике не хватает потенциала и поддержки. В связи с этим русские энергетики уверены, что в обозримом будущем ВИЭ будут использоваться лишь в качестве подспорья традиционному топливу.

Необходимость перехода к ВИЭ

С точки зрения таких наук, как биология и экология, переход к альтернативной энергетике является лучшим вариантом развития событий как для человека, так и для природы.

Дело в том, что применение не возобновляемых источников энергии (нефтепродуктов) в промышленных масштабах – мощный вредоносный фактор для экосистемы Земли. И вот почему:

Запасы топлива не безграничны.Газ, уголь, торф и нефть добываются человеком из недр Земли. Россия богата на месторождения этих полезных ресурсов. Однако, как бы ни была огромна площадь добычи, рано или поздно все источники себя исчерпают.
Добыча ископаемых модифицирует все системы планеты.Из-за ресурсодобывающей деятельности человека меняется рельеф, в земной коре образуются пустоты, карьеры.
Работа электростанций меняет свойства атмосферы.Меняется состав воздуха, увеличивается выброс парникового газа СО₂, образуются озоновые дыры.
ГЭС вредят рекам.В результате деятельности ГЭС разрушаются поймы рек, затопляются близлежащие территории.

Эти факторы являются причинами катаклизмов и природных бедствий. В свою очередь, альтернативная энергетика обладает такими преимуществами:

Экологически чистая.При использовании возобновляемых источников исключается выброс вредных веществ и парниковых газов в атмосферу. Не страдают ни литосфера, ни гидросфера, ни биосфера. Запасы ВИЭ практически бесконечны. С физической точки зрения, они исчерпаются, когда нашей планеты не станет. Но пока Земля существует в космосе, на ней будут дуть ветры и течь реки, совершаться приливы и отливы. В конце концов, будет светить Солнце.
Совершенно безопасна для человека.Никаких вредных выбросов.
Эффективна в удалённых районах, куда вести централизованное энергообеспечение не представляется возможным.Возобновляемые источники энергии в России могут обеспечить человеку светлое, экологически чистое будущее.

Глобальный взгляд: почему в России переход на ВИЭ не осуществится?

Специалисты данной области уверены, что для перехода на возобновляемые источники энергии в России необходимо устранить большое количество препятствий, ибо горючее и ядерное топливо отлично справляются со своими главными задачами.

Традиционная топливная энергетика обладает рядом несомненных преимуществ, т. к. она:

Сравнительно дешёвая.Добыча ископаемого топлива уже «поставлена на конвейер». Человечество занимается этим несколько десятков лет подряд. За такой продолжительный срок было изобретено эффективное оборудование, которое широко используется в добывающей отрасли. Разработка месторождений угля, нефти и природного газа больше не стоит так дорого. У современного человека есть опыт в данной отрасли, так что людям намного проще «идти по накатанной», чем искать новые пути добычи энергии. «Зачем изобретать то, что у нас уже есть?» – вот так мыслит человечество.
Общедоступная.В связи с тем, что добыча горючих ископаемых ведётся на протяжении многих лет, все затраты, отведённые на эту деятельность, уже покрыты. Стоимость оборудования для топливной энергетики сполна окупилась. Техобслуживание не затратное. Плюс ко всему, энергодобывающие компании являются стабильным источником рабочих мест. Все эти факторы играют на руку традиционной энергетике, в связи с чем она становится всё популярнее.
Удобная в использовании.Добыча топлива и производство энергии цикличны и стабильны. Людям остаётся лишь поддерживать функционирование этой системы, и тогда она будет давать хорошие доходы.
Востребованная.В энергетической отрасли решающим фактором выступает экономическая целесообразность. Востребовано то, что дешевле и практичнее. А пока что эти черты не присущи альтернативным источникам.

Все перечисленные преимущества топливной энергетики делают её фавориткой мирового производства. Пока она не требует безвозвратных финансовых вложений и приносит большие доходы, она будет конкурентом для ВИЭ.

Наравне с достоинствами топливного производства стоят недостатки применения возобновляемых источников энергии.

Если изучить представленные выше списки, становится ясно, что топливная энергетика более перспективна, в то время как альтернативная лишь пытается «встать на ноги», и для её развития необходимо преодолеть множество препятствий.

Заключение

Альтернативная энергетика всё ещё несовершенна, а потому не пользуется широким спросом. Однако уже сегодня специалисты в данной области понимают, что именно за использованием ВИЭ стоит перспективное будущее России. Поэтому весь научный потенциал государства направлен на решение проблем, связанных с ВИЭ, и устранение основных недостатков альтернативной энергетики.

В этой статье мы расскажем про перспективы и главные барьеры для развития возобновляемых источников энергии в России и за рубежом, а также о возможных путях их преодоления.
Почти каждый деньв прессе появляются сообщения, рассказывающие о новых рекордных прорывах, которые сделаны в альтернативной энергетике. Но столь впечатляющие темпы роста можно во многом объяснить низкой базой, с которой отрасли стартуют, а интерес к этой теме активно подогревается тем, что «зеленая революция» в промышленности и энергетике давно уже стала глобальным мейнстримом. В то же время, рассуждая о настоящих перспективах возобновляемой энергетики, приходится всегда учитывать некоторые ограничения.

Ограничения для «зеленой» генерации

Известен, к примеру, так называемый «германский парадокс». Добиваясь рекордных показателей по наращиванию доли возобновляемых источников энергии в своем энергобалансе, Германия в течение многих лет продолжает оставаться лидером среди стран Евросоюза по выбросам в атмосферу CO2. Немцы,закрывая последовательно атомные электростанции, принялись наращивать импорт угля из России для того, чтобы восполнить недостающую электроэнергию. Образовалась парадоксальная ситуация: стремясь максимально «озеленить» свою энергетику, Германия, наоборот, увеличивала «грязную» угольную генерацию.

Даже в Дании, планирующей к 2050 году перейти полностью на возобновляемую энергетику, все равно продолжаются споры об экономической эффективности в долгосрочной перспективе возобновляемых источников энергии. И можно понять скептиков. В последнее время слишком много можно назвать громких примеров так и не реализовавшихся проектов, которые связаны с возобновляемой энергией.

К примеру, «солнечный гигант» SunEdison (США) был крупнейшей компанией в сфере солнечной энергетики с капитализацией десять миллиардов долларов, но не справилсяс долговыми обязательствами и был вынужден объявить о банкротстве. Еще одна американская компания Aquion Energy, разрабатывавшая для хранения «зеленой» энергии аккумуляторные батареи, в настоящее время распродается по частям и была вынуждена сократить почти весь свой R&D-персонал.

Одним из главных минусов возобновляемых источников энергии является зависимость от экстернальных факторов (наличия солнечных излучений непосредственно ветра и так далее) и нестабильность выработки электроэнергии. Компенсировать перепады, которые возникают, опять же приходится за счет базовой генерации. Решить данную фундаментальную проблему могут позволить технологии, которые связаны с накоплением и хранением энергии возобновляемых источников энергии. Именно создание промышленных накопителей, которые могут аккумулировать очень большие объемы энергии, даст возможность осуществить окончательный и тотальный переход на «зеленую» энергетику.

Накопители энергии

Пока еще не произошло настоящего прорыва в данном направлении. Хотя имеющиеся разработки, находящиеся преимущественно на уровне стартапов, ведутся активно уже не один год.
К примеру, резидент «Сколково» компания WattsBattery создала промышленный образец модульной системы для накопления электроэнергии. Как сообщают разработчики, это мощная батарейка, способная заряжаться от ветра, солнца, или сети и способная снабжать электроэнергией коммерческие здания и частные домовладения. Причем портативная система уже практичнски готова к серийным продажам. Персональную электростанцию Wattsбыла успешно опробовали в этом году во время рекордного полета на воздушном шаре Федора Конюхова. На пятьдесят пять часов полета хватило только одной батарейки, она подавала электричество бесперебойно и даже при температуре минус двадцать пять градусов.

Первое же в России производство высокоэффективных накопителей энергии было запущено в этом году в подмосковных Химках. Если современные литий-ионные аккумуляторы отдают только около 60% электроэнергии, которая была затрачена на их зарядку, то у суперконденсаторов данный показатель превышает 90%. Компания «ТЭЭМП» собирается выпускать в годдо двухсот тысяч суперконденсаторных ячеек. Эти модули уже смогли пройти успешные пилотные испытания в общественном транспорте, на железной дороге и в авиации.

В новосибирском Академгородке компания «Энергозапас» реализует проект по созданию твердотельной аккумулирующей электростанции (ТАЭС), разрабатывая гравитационные накопители энергии на твердых грузах. Причем в качестве груза они используют упакованный грунт. Строительство первой опытно-промышленной электростанции запланировано в 2019 году.

Не отстают от глобальных технологических трендов и наши крупные корпорации и компании, ведущие свои исследования в области разработок уникальных моделей накопителей энергии. Созданием супераккумулятора,который способен работать в промышленных масштабах, занимается, к примеру, Росатом. А «Камаз» и МОЭСК подписали этим летом соглашение о создании передвижного мобильного накопителя на базе грузового электромобиля. На мировом рынке такого рода решения еще были не представлены. Реализация данного проекта даст возможность не только предложить эффективную замену дизель-генераторным установкам, но и будет способствовать развитию в России зарядной инфраструктуры для электромобильного транспорта.

По данным отчетов аналитической компании NavigantResearch, годовой объем мирового рынка накопителей электроэнергии составит в 2025 году около восьмидесяти трехмиллиардов долларов (ежегодные темпы роста - до 60%). Причем почти треть от этого объема будет приходиться на коммерческие и промышленные предприятия, промышленное оборудование, домохозяйства.

Размер российского рынка накопителей, по разным оценкам, может составить от 3 миллиардов долларов до 8 миллиардов долларовдолларов в год. Именно поэтому поддержка формирования в России новой высокотехнологичной отрасли, которая связана с системами хранения энергии и их компонентов, сегодня является очень важной задачей. При этом одним из главных драйверов роста спроса на системы хранения энергии будет увеличение числа «цифровых» производств с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.

В России уже есть определенный научно-технический задел по таким направлениям, как суперконденсаторы, гидроаккумулирующие электростанции, литий-ионные аккумуляторы, лифты твердых грузов, маховики. Вместе с этим надо последовательно повышать уровень локализации и наращивать инжиниринговые компетенции и по другим компонентам, которые представлены на рынке пока только в зарубежном исполнении (пневматические системы, термические накопители, воздушно-цинковые аккумуляторы и так далее).

Основные эффекты от применения накопителей энергии в промышленности совершенно очевидны - это снижение потерь от остановки производственной деятельности при перебоях с энергоснабжением, уменьшение стоимости тех присоединения и самой электроэнергии, экономия на расходе топлива и обслуживании дизель-генераторов, развитие соответствующих смежных отраслей. Эффект от создания новой высокотехнологичной отрасли промышленности, обеспечивающей импортозамещение, оценивается в семь-восемьмиллиардов рублей выручки в год при уровне локализации в 50%.

Возобновляемые источники энергии в удаленных регионах

В глобальном масштабе объемы ввода генерации на основе возобновляемых источников энергии в России пока что довольно скромные. Совокупная мощность возобновляемых источников энергии в стране составляет примерно 53,5 ГВт, а без учета гидроэнергетики этот показатель не превышает 2,5 ГВт. Но у каждой технологии своя страновая специфика. И в плане развития альтернативной энергетики Россия обладает одним неоспоримым преимуществом - своей территорией.
Наиболее логичным является использование возобновляемых источников энергии именно в удаленных или энергодефицитных районах, испытывающих зависимость от малоэффективных дизельных генераторов. В стране насчитывается примерносто тысяч изолированных поселений, организовать в которых централизованное энергоснабжение или почти невозможно, или очень дорого.

Так, в селе Менза Забайкальского края была запущена в этом году первая автономная гибридная энергоустановка, состоящая из солнечных модулей, дизельных генераторов и накопителя энергии. Только в Забайкалье более 20 населенных пунктов нуждаются сегодня в стабильном энергоснабжении. Именно в такие районы и должны внедряться лучшие технологии и решения в области альтернативной энергетики.

Аналогичным образом решаются и проблемы энергообеспечения в Арктике. Отечественная промышленность разрабатывает высокотехнологичные решения для развития возобновляемых источников энергии в труднодоступных регионах. Например, компания «ЭлеСи» и специалисты Томского политехнического университета создают «умный» энергокомплекс, способный получать энергию сразу из нескольких источников - солнца, ветра, дизель-генераторов, микро-ГЭС. Установка оснащена солнечной панелью и ветрогенераторами различных видов, которые можно использовать как по отдельности, так и в комплексе. Технология адаптирована для работы в экстремальных условиях и окажется полезной для любых мест, где требуются автономные источники энергии - от крайнего севера до южных пустынь.
В России могут эффективно использоваться и другие перспективные направления альтернативной энергетики. Разумеется, исходя из экономической целесообразности и с учетом региональной специфики.

Например, в Мурманской области по-прежнему действует сооруженная еще в 1960-х годах Кислогубская приливная электростанция мощностью 1,7 МВт. Проекты такого рода выгодно развивать, например, на берегах Охотского моря, где наблюдаются самые высокие приливы в стране. А Камчатка теоретически может стать «российской Исландией» ввиду того, что высочайшая активность термальных вод позволит развивать там строительство геотермальных станций. Главный вопрос тут в решении технологических барьеров.

Еще одним направлением альтернативной энергетики является производство пеллет - топливных гранул из отходов лесной промышленности (в Минпромторге их относят к возобновляемым источникам энергии. - Forbes). Например, в перечень комплексных инвестиционных проектов, получивших государственную поддержку, вошел проект компании «Бионет». В Архангельской области был построен завод по созданию промышленных пеллет мощностью 150 тысяч тонн в год. В феврале 2017 года состоялась первая отгрузка топливных пеллет в Европу для их последующего сжигания в ТЭЦ Парижа.

Роль России на мировом рынке возобновляемых источников энергии

Мировыми лидерами в области энергетического машиностроения в целом по-прежнему остаются США, Германия, Япония, Франция, Италия. Очевидно, что конкурировать с ними на глобальном рынке Россия в обозримой перспективе не может, как и полностью импортозаместить зарубежные решения и технологии. Рынок уже поделен, и основную долю в его структуре в ближайшие годы будут по-прежнему занимать крупнейшие зарубежные компании.

Поэтому главная на сегодня цель - это встраивание российских компаний в глобальные цепочки, сотрудничество с мировыми лидерами, трансфер технологий и дальнейшая локализация производства отсутствующего в России оборудования, в том числе для проектов в сфере альтернативной энергетики.
Активное развитие в последние годы секторов возобновляемых источников энергии позволило подключить к развитию возобновляемой энергетики большое количество отечественных машиностроительных, металлообрабатывающих и электротехнических предприятий. И с каждым годом уровень локализации ключевого оборудования для возобновляемой энергетики будет расти, формируя таким образом новые высокотехнологичные отрасли отечественной промышленности.

5 апреля 2017 года в Москве в Министерстве энергетики РФ глава Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA) Аднан Амин (Adnan Z. Amin) представил Доклад «Перспективы возобновляемой энергии в Российской Федерации» . Мы уже писали об этом.

Документ прокомментировал Владимир Сидорович , директор Института энергоэффективных технологий в строительстве.

Он рассказал, что для него и ряда других участников мероприятия сюрпризом оказались статистические данные о том, что в России установлено почти 1,4 ГВт электроэнергетических мощностей, работающих на основе биомассы.

"Попросив разъяснений у присутствующих на мероприятии представителей министерства энергетики, мы выяснили, что речь идет об объектах генерации на основе биологического сырья при крупных предприятиях, снабжающих их и прилегающие населенные пункты электроэнергией и теплом" , - комментирует эксперт.

Владамир Сидорович рассказал: "В Докладе REmap сравниваются два сценария: «обычный ход деятельности» и, собственно, REmap, более агрессивный, сценарий. В случае «обычного хода деятельности», который соответствует проекту энергетической стратегии России до 2035 г, конечное потребление энергии, произведенной объектами ВИЭ, увеличится почти в два раза с 0,6 ЭДж в 2010 году до 1,1 ЭДж в 2030, что в свою очередь составит порядка 5% от спроса на все виды энергии в 2030 году (сегодня: 3%). Конечное потребление возобновляемой энергии включает потребление электрической и тепловой возобновляемой энергии, потребление биотоплива для транспортных средств, приготовления пищи, а также для отопления и технологического тепла. Гидроэнергетика продолжит оставаться главным ВИЭ, покрывающим больше половины объема конечного потребления возобновляемой энергии. С учетом доступности значительных резервов биомассы в России, рынок биоэнергетики значительно возрастет за счет увеличения использования биотоплива для производства тепловой энергии и в транспортном секторе. Установленная мощность солнечных электростанций к 2030 г составит всего 2,7 ГВт, а ветряных электростанций - 5 ГВт.

Согласно REmap сценарию, в котором рассматривается ускоренный рост возобновляемой энергетики в энергетическом секторе России, к 2030 году её доля в конечном потреблении энергии достигнет 11.3%, то есть увеличится почти в 4 раза по сравнению с нынешним уровнем.

В соответствии с REmap, доля возобновляемой энергии в производстве электроэнергии превысит 34%, и здесь будет доминировать гидроэнергетика. Доля возобновляемой энергии в производстве тепловой энергии составит около 15%. В транспортном секторе будет наблюдаться самый большой темп роста использования ВИЭ: к 2030 году её доля достигнет 8% по сравнению с 1% в 2010.

Согласно сценарию REmap, суммарная установленная мощность ветряных электростанций достигнет 23 ГВт, мощность солнечных электростанций возрастет до 5 ГВт, а биоэнергетических установок до 26 ГВт (касательно установленной мощности: в тексте докладе стоят указанные 23 ГВт в ветроэнергетике, а в таблице - 14 ГВт. Не ясно, какая из цифр верная). Совокупная доля солнца и ветра в общем объеме выработки электроэнергии составит в 2030 г 3,4%. При этом Россия, по текущим оценкам, имеет самый высокий в мире технический ветроэнергетический потенциал.

К 2030 общая установленная мощность гидроэлектростанций возрастет до 94 ГВт (касательно установленной мощности: в докладе в тексте стоят указанные 94 ГВт ветроэнергетики, а в таблице - 74 ГВт. Предположительно, верной является вторая цифра).

В период 2010-2030 общее производство электроэнергии на основе ВИЭ увеличится практически в три раза с 169 ТВт·ч до 487 ТВт·ч. Порядка 100 ТВт·ч электроэнергии, выработанной гидроэлектростанциями и ветроустановками суммарной мощностью 30 ГВт, будет доступно для экспорта в страны Азии. В то же время IRENA отмечает, что экспорт электроэнергии - деятельность нестабильная и ненадежная.

Суммарный объем необходимых инвестиций для достижения сценария REmap оценен в 300 млрд долл. США за период 2010-2030, что соответствует среднегодовой потребности в инвестициях в размере 15 млрд долл. США в течение данного срока. В то же время выгоды могут превысить расходы, если принимать во внимание такие внешние факторы, как здоровье граждан и изменение климата.

Дополнительные расходы для российской энергетической системы при реализации REmap сценария оцениваются в 8,7 долл./ГДж (расчеты данного показателя приведены, исходя из следующих предпосылок: дисконтная ставка: 11%, цена на нефть: на уровне $80/баррель и оптовая цена на газ: на уровне $3,3 за миллион британских термических единиц (BTU). Предполагается, что в рамках REmap в тепло- и электроэнергетике будет замещаться главным образом природный газ. Установленная мощность угольной генерации по сравнению «с обычным ходом деятельности» не меняется" .

Подводя итоги, эксперт заявил: "Мне понравился оптимизм авторов доклада в части биоэнергетики, который, однако, несколько диссонирует с текущей реальной политикой. Действительно, потенциал (в том числе экспортный) биоэнергетики колоссален. Ответственное обращение с отходами сельского и лесного хозяйства необходимо предполагает их энергетическое использование. Упор на развитие гидроэнергетики мне проставляется неверным. В целом, весьма «спокойный доклад», написанный в стиле «консервативного реализма» для страны периферийного капитализма, не ставящей пред собой сколько-нибудь значимых задач развития. Обычно довольно агрессивный сценарий REmap-2030 получился в случае России умеренным, особенно, в плане развития электроэнергетики. Посудите сами, 5 ГВт установленной мощности солнечной энергетики к 2030 году… Некоторые страны столько строят за год. Впрочем, понятно, представители IRENA должны соотносить свои прогнозы с местными стратегическими установками".