За последнее время на страницах самых разных СМИ стало появляться все больше материалов, посвященных ВИЭ, возобновляемым источникам энергии. Ориентироваться в этом потоке информации не так просто, и нам кажется, что настала пора привести в порядок, систематизировать наши с вами знания об этой отрасли энергетики. Все вполне традиционно – профессиональные навыки не потребуются, оценить сущность и перспективы развития альтернативной энергетики можно, опираясь на логику и школьные знания.

Начнем с терминологии – что такое «альтернативная энергетика», как это понятие соотносится с близкими ему «чистая энергетика», «возобновляемая энергетика». Эти названия мелькают в различных комбинациях друг с другом, зачастую сбивая с толку.

Самое широкое понятие в данном случае это – «чистая энергетика». К чистой энергетике (clear energy ) относят все виды электрогенерации, которые не загрязняют в процессе работы атмосферу углекислым газом. Под этот критерий попадают атомная энергетика, гидроэнергетика, солнечная и ветроэнергетика, приливная энергетика.

Термин «загрязнять» тут, пожалуй, уместнее использовать в кавычках, так как ответ на вопрос о том, чем же является углекислый газ для планеты Земля – научно безукоризненного ответа не имеет. Загрязнитель это или безвредное вещество, необходимое для существования жизни? Существует столь огромное количество авторитетных научных и псевдонаучных доказательств «за» и «против» обоих точек зрения, что ответить на него однозначно невозможно. В рамках сформировавшейся на Западе «зеленой религии» постулируется, что необходимо бороться с углекислым газом для спасения планеты от глобального потепления. Помните, что такое аксиома в математике? Определение, не требующее доказательств. Вот и в случае «безусловного вреда углекислого газа» для адептов «зеленой религии» мы имеем дело с религиозной аксиомой.

Немаловажен так же факт, что сторонники «чистой энергетики» игнорируют то загрязнение планеты, которое осуществляется при изготовлении оборудования где-то в далеком Китае. А ведь изготовление солнечных панелей крайне негативно влияет на экологию. Характерно, что при этом адепты «зеленой религии» одновременно боятся атомной энергетики и исключают ее из разряда «чистых». Поэтому очень часто используется термин renewable energy , возобновляемая энергетика – все виды генерации, которые не используют ископаемое топливо: все, перечисленное выше, за вычетом атомной, и с добавлением топливной энергетики, использующей мусор и биотопливо.

Ну и третье понятие, альтернативная энергетика, которое очень часто ошибочно используют в качестве синонима к термину «возобновляемая энергетика». Под альтернативной энергетикой понимаются все недавно ставшие модными виды возобновляемой генерации, за исключением гидроэнергетики. Данный термин используется в качестве «современного, прогрессивного» противопоставления традиционной, «устаревшей» энергетике.

На самом деле, понятия «альтернативная» и «возобновляемая» не могут быть синонимами, так как гидроэнергетика – это не только традиционный вид генерации, но и один из наиболее дешевых и удобных. Казалось бы, какая разница? Но разница есть, и она огромная.

Зеленые активисты очень любят показывать красивые графики с огромной долей «возобновляемой энергетики» в общем балансе, рассказывать о том, как успешно «возобновляемая энергетика» развивается, а потому им и нужно денег для дальнейшего прогресса. График может быть примерно таким:

Мировое энергопотребление по типам топлива

Здесь, как видите, «очевидно», что доля ВИЭ высока и растет. Обман здесь в том, что львиная доля объемов генерации на этих графиках – это как раз традиционная гидроэнергетика, по сравнению с которой альтернативная энергетика составляет считанные проценты. Но просят зеленые активисты денег и субсидий на развитие именно альтернативной энергетики, прикрываясь цифрами возобновляемой энергетики.

И есть еще один критерий, жестко разделяющий виды генерации, относящиеся к возобновляемой и альтернативной энергетике. Это понятие прерывистости/диспетчеризируемости генераци, то есть способности человека управлять процессом генерации по своему желанию. Понятно, что, к примеру, ветрогенерация является прерывистой, так как при исчезновении ветра, которое может произойти в любой момент, генерация электроэнергии на ВЭС (ветроэлектростанциях) мгновенно прекратится вне зависимости от потребностей людей. К диспетчеризируемым видам возобновляемой энергетики относятся гидроэнергетика, сжигание мусора и биомассы, и, до некоторой степени, солнечная термальная энергетика с солевыми аккумуляторами. Прерывистым виды ее же – ветроэнергетика, солнечная фотовальтаика, солнечная термальная без аккумуляторов и приливная энергетика. Для человека, который считает, что электричество берется из розетки, не существует разницы между электричеством, полученным на ГЭС, на мусоросжигательной станции или на ВЭС. Но с инженерной, технической и экономической точки зрения разница между этими видами генерации – беспредельно огромная.

«Зеленые» очень любят манипулировать людьми, заявляя примерно следующее:

«Вы негодяй и ретроград, так как вы выступаете против чистой, светлой, эльфийской возобновляемой энергетики»

«Зеленые» в кавычках не случайно – у поклонников чистой электроэнергии могут быть самые разные политические взгляды, главным является религиозная вера в тотальный вред традиционной энергетики, неизбежно ведущей нас к преждевременному апокалипсису.

Что касается мнения коллектива Аналитического онлайн-журнала Геоэнергетика.ru , то мы отказываемся верить в необходимость тотальной борьбы с углекислым газом, но не являемся мы и противниками возобновляемых видов энергетики. Мы – противники ситуации, когда на религиозно-коррупционных основаниях в энергосистему внедряют те виды альтернативной энергетики, которые являются не только слишком дорогими, но и по своим изначальным качествам (прерывистости) являются разрушительными для энергосистемы. Мы считаем недопустимыми для использования в единой энергетической системе России все виды прерывистой генерации электроэнергии. При этом все виды диспетчеризуемой генерации, как традиционной, так и альтернативной, могут добавляться в ЕЭС без причинения ей вреда.

Ветроэнергетика, приливная энергетика, солнечная энергетика без аккумуляторов вредны и опасны для единой энергосистемы в любых количествах, а при превышении определенного уровня их добавление либо разрушает энергосистему, либо делает ее эксплуатацию запредельно дорогой для общества.

Это значит, что прерывистые виды генерации должны быть запрещены полностью, а не прерывистые виды альтернативной энергетики должны внедряться с учетом экономической и экологической целесообразности, без учета фактора религиозной борьбы с углекислым газом и, по возможности, в локальных, не связанных с ЕЭС энергосистемах.

Электричество – уникальный по своим свойствам товар, его невозможно хранить, каждая произведенная единица энергии должна быть мгновенно потреблена. Даже наличие устройств аккумуляции энергии ничего в данном факте не меняет. С точки зрения энергосетей любое устройство хранения в какой-то момент времени выступает как потребитель энергии, затем в какой-то следующий момент времени оно же выступает уже как генератор энергии. Процесс функционирования энергосистемы заключается в постоянной ежесекундной балансировке производства и потребления – в любой момент времени они должны быть равны. Энергосистема обрушится (вплоть до блэкаута) как в случае недостатка энергии в сети, так и в случае ее избытка в сети. Баланс должен поддерживаться 24 часа в сутки, разбалансировка неизбежно приводит к нарушениям функционирования сетей ЛЭП, подстанций и вплоть до генерирующих мощностей.

График постоянно изменяющегося потребления энергии принято называть «пилой потребления». Он изменяется в зависимости от суточных ритмов жизни человеческого общества, сезонных факторов, климатических факторов и множества иных, включая такие забавные, как, например, трансляции крупных спортивных соревнований.

Изменение потребления энергии в течении суток, «Пила потребления»

Нужно понимать, что потребление энергии является крайне неэластичным, влиять на него можно только очень ограниченно, да и то в основном на уровне дневного графика потребления. Поэтому энергосети всегда предпочитают управлять второй частью уравнения, то есть производством энергии.

Если мы посмотрим на суточный график производства/потребления энергии, то мы увидим, что его можно разделить на две части: прямоугольник снизу – от нуля до уровня минимального дневного потребления, и волна или пила сверху, от уровня минимального дневного потребления до уровня максимального дневного потребления. Прямоугольник – это базовая нагрузка/потребление сети, это тот стабильный гарантированный объем энергии, который требуется сети в определенный отрезок времени. Работа насосов водопроводной и канализационной систем в городах, предприятия круглосуточного цикла производства, всевозможные системы хранения скоропортящихся продуктов – вот то, что «спрятано» внутри прямоугольника.

Волна сверху – это пиковая нагрузка/потребление, постоянно изменяющийся на протяжении дня объем энергии. Начиная с шести часов утра просыпаются жители городов и поселков, начинают работать производства, торговые точки, городской транспорт, обеспечивая рост волны на графике, которая уходит вниз по мере того, как мы уходим с работы и друг за другом выключаем телевизоры, компьютеры и перестаем гладить белье.

Опираясь на простую логику, мы понимаем, что в нашем распоряжении должны иметься два разных вида генерации, наиболее приспособленные для обеспечения, соответственно, для базовой и для пиковых потребностей.

Генерация, обеспечивающая базовую нагрузку в сети должна обладать следующими свойствами:

• быть стабильной, способной работать круглые сутки изо дня в день;
• быть максимально дешевой;
• иметь максимальный КПД перевода энергии топлива в электрическую энергию.

Так как бесплатный сыр только в мышеловке, то базовой генерации, имеющей указанные положительные свойства, приходится позволять иметь и ряд допустимых отрицательных свойств:

• базовой генерации допустимо быть маломаневренной, то есть процесс запуска/остановки может занимать часы или даже целые дни;
• базовой генерации допустимо иметь высокие капитальные затраты.

Такими свойствами обладают атомные станции, угольные станции, парогазовые станции и гидроэлектростанции в ситуации избытка гидроресурсов.

Генерация пригодная для покрытия пиковых нагрузок должна иметь другие «полезные» свойства:

• быть диспечеризируемой, то есть управляемой человеком;
• быть максимально маневренной, то есть способной за минуты, а иногда и за секунды начать отдавать энергию в сеть и не выходить из строя при столь же стремительном прекращении работы;
• иметь минимальные капитальные затраты.

Опять же при этом имеются допустимые недостатки:

• себестоимость производства энергии может быть достаточно дорогой;
• КПД работы может быть относительно невысоким.

Свойствами пиковой генерации обладают газовые и дизельные турбины открытого цикла, и, до некоторой степени, современные газовые станции комбинированного цикла, дизельные станции, гидроэлектростанции. ГЭС, как видите, универсальны – они могут работать как в базовом, так и в пиковом режиме.

Современная энергосистема выстраивается на сочетании диспетчиризуемых базовой и пиковой генераций. При разумном подходе, разумеется, стараются свести стоимость всей совокупности получаемого электричества к минимуму, с учетом экологических и логистических факторов. И, следовательно, такая «разумная» энергосистема должна иметь максимальный объем базовой энергетики, дающий дешевую энергетику, и минимальный объем пиковой энергетики, обеспечивающей необходимую гибкость и резервирование на случай форс-мажорных ситуаций, но при этом дорогой.

Понятно, что прерывистая альтернативная генерация (ПАГ) непригодна ни для использования в качестве базовой энергетики, ни для использования в качестве пиковой энергетики, ведь у нее отсутствует главное необходимое свойство – диспетчеризируемость. В какой-то момент энергия у нас есть, а спустя несколько минут или часов энергия у нас резко исчезает. Простой пример – в случае ветроэнергетики турбины на огромной территории могут прекратить работать почти одномоментно в случае усиления ветра выше критической скорости.

Следовательно, при добавлении в энергетическую систему ПАГ-генерации, в энергетической системе возникает новая «пила» – пила производства. И у энергосетей возникает новая задача и новая головная боль – кроме необходимости балансировки пилы потребления, теперь приходится еще и дополнительно балансировать пилу ПАГ-производства.

Визуализация 30-дневных данных с наложением графика потребления (красный), графика генерации энергии ветра (синий) и данных солнечной генерации (желтый). Средние значения отображаются в выделенных цветом черных линиях. Данные, полученные от Администрации энергетики Бонневилля, апрель 2010 г.

Поскольку отрицать настолько очевидные вещи невозможно, сторонники ПАГ пытаются использовать нечто, кажущееся им «серьезным аргументом»: раз в системе все равно уже есть пиковая генерация, то прибавка ПАГ ничего не меняет, «просто теперь пиковая генерация будет заодно балансировать еще и пилу производства».

До тех пор, пока ПАГ существовала в зачаточной форме, это утверждение было близко к истине. Естественная волатильность энергосистемы – изменчивость спроса и возможные форс-мажоры на стороне производства, существует всегда, и пиковая генерация действительно всегда готова подключиться для спасения ситуации. Но, как мы уже говорили, любая разумная энергосистема стремится к минимизации расходов, и, следовательно, к минимизации количества дорогостоящей пиковой генерации. В «разумной» энергосистеме существуют объемы, требующиеся для покрытия максимально возможной пилы потребления и, разумный, сведенный до необходимого минимума объем дублирования и резервирования на случай выхода из строя объектов генерации.

Пока ПАГ составляет считанные доли процента от диспетчиризуемой генерации, ее пила просто теряется в общем «шуме». Это не значит, что вред от ПАГ отсутствует при ее малой доле, это значит, что вред настолько мал, что им можно пренебречь, вот только в этом случае и любая возможная «помощь» от ПАГ так же настолько мала, что ей тоже можно пренебречь.

Но, как только объемы ПАГ возрастают, на покрытие ее пилы производства требуется выделять или создавать отдельные пиковые генерирующие мощности, дополнительно к существующим в нормальной системе. Таким образом, и расходы, связанные с балансировкой пилы производства ПАГ, так же возникают дополнительно.

Существует ряд методов, с помощью которых можно решать проблемы ПАГ, то есть методы балансировки возникающей пилы производства:

• перепроизводство альтернативной энергии;
• расширение сетей;
• управление спросом;
• хранение энергии;
• дублирование традиционной генерирующей энергетики.

По каждому виду балансировки можно писать отдельную статью, в этот же раз ограничимся коротким их описанием.

Перепроизводство прерывистой альтернативной энергии

ПАГ имеет достаточно низкий коэффициент использования установочной мощности (КИУМ). Так, например, для солнечных станций он может составлять 25-35%, для ветроэлектростанций 20-45%. Возьмем для простоты расчета величину несколько завышенную на уровне 33%. Казалось бы, для покрытия потребности некого объекта в размере 100 мегаватт, нам достаточно поставить ветрогенераторов или солнечных панелей мощностью 300 мегаватт (с КИУМ 33%).

Но все не так просто, одно из негативных свойств ПАГ – сильная разница в сезонной выработке энергии. Например, солнечные панели в некоторых районах Европы вырабатывают зимой в пять раз меньше энергии, чем летом. Если предположить, что зимнее и летнее потребление примерно одинаковое (хотя это, как вы понимаете, очень смелое допущение), то чтобы обеспечить закрытие зимней потребности только с помощью солнечных электростанций, придется поставить в несколько раз больше панелей. Они позволят закрывать зимнюю потребность, но эта установка дополнительных панелей приведет к тому, что летом будет генерироваться «лишняя» энергия, в разы превышающая потребность. В результате «летняя» энергия будет просто теряться, снижая тем самым среднегодовой коэффициент использования установленной мощности панелей до величин, полностью убивающих экономическую целесообразность.

Диверсификация за счет расширения сетей

Предполагается, что в одном относительно небольшом районе, например, на балтийском побережье Германии, ветер может отсутствовать, но если взять всю Европу в целом, то ветер где-нибудь, да найдется – к примеру, на каких-нибудь островах возле Англии. На практике использовать это для балансировки прерывистости невозможно по следующим причинам:

• необходимость строительства двойного-тройного объема генерирующих мощностей в каждом районе, чтобы один район при необходимости мог обеспечить все остальные;
• необходимость строительства мощных, дорогостоящих сетей, объединяющих все районы;
• очень часто безветренная погода накрывает сразу огромные территории, например всю Австралию, или почти всю Европу.

Тем не менее, в настоящее время 34 страны Европы пытаются реализовать проект создания единой энергосистемы – ENTSO-E, которая должна работать от Афин до Осло, включая в себя и островные государства.

Управление спросом

Управление спросом можно разделить на несколько направлений:

• экономически оправданное управление, при котором за счет внедрения относительно недорогих решений сдвигается по времени массовое потребление энергии;
• экономически неоправданные решения, при которых стоимость нового оборудования и затраты на реконструкцию в разы превышают потенциальную экономию;
• экономически разрушительные предложения, согласно которым промышленность или транспорт должны работать в прерывистом режиме с учетом наличия/отсутствия «чистой» энергии.

Безусловно, экономически оправданные решения должны все шире использоваться в нашей жизни – для снижения потребности в дорогом «пиковом» электричестве, вот только это не имеет никакого отношения к ПАГ. Во-первых, потенциал таких методов крайне мал, он не превышает нескольких процентов на годовом масштабе. Во-вторых, этого потенциала не хватит даже для выравнивания естественной пилы потребления, и уже точно не хватит для балансировки еще и пилы производства.

Хранение энергии

Хранение энергии – это святой Грааль адептов ПАГ из раздела «Вот прилетят добрые инопланетяне с планеты Нибиру и подарят человечеству технологию мощного и дешевого аккумулятора, и тут же ПАГ заиграет совсем другими красками». Вот только традиционную энергетику убивают уже сейчас, когда взлетно-посадочная полоса для НЛО добрых нибиритян все еще пустует.

Для балансировки сезонного несовпадения между производством и потреблением нужны объемы хранения в десятки тераватт*час. Например, для Германии для увеличения доли ПАГ в ее энергосистеме до уровня в 50%, требуется 5-10 ТВт*ч хранения (Т – это «терра», тысяча миллиардов). Это примерно в сто-двести раз больше не только того, что в Германии уже есть, но и того, что можно создать в обозримом безнибировском будущем.

Нижний бассейн Загорской ГАЭС, Фото: rushydro.ru

При этом единственная технология, позволяющая строить система хранения достаточно масштабные и достаточно дешевые – это гидроаккумулирующие электростанции, ГАЭС. Все остальные технологии (литий-ионные батареи, маховики, сжатый воздух, хранение тепла, и прочие) – слишком дороги.

Дублирование традиционной пиковой генерирующей энергетики

В результате методом исключения у нас остается всего один реальный, а не фэнтезийный, метод балансировки пилы производства – держать в системе резервную, дублирующую структуру пиковой генерации, которая по необходимости включается и спасает ситуацию, обеспечивая стабильность энергосистемы.

Дублирование системы пиковой генерации – это расходы на капитальные затраты по ее созданию и подключению к энергосистеме, при этом себестоимость производства электроэнергии объектами пиковой генерации, как мы уже говорили, значительно выше, чем в случае генерации базовой. Эти дополнительные затраты с лихвой перекрывают так называемую «экономию топлива». Именно «так называемую» и именно в кавычках.

Какая-то экономия топлива может происходить до тех пор, пока доля ПАГ мала, как только количество установленных альтернативных мощностей прерывистой генерации становится значительным, ПАГ начинает убивать диспетчиризуемую энергетику. Это – следствие существующих методов ценообразования, при которых дотируемая ПАГ имеет возможность занижать цены, а также законодательное предпочтительное предоставление доступа ПАГ-электроэнергии в сеть. В результате в периоды наличия возобновляемого ресурса, например, в полдень летом или во время сильных ветров, традиционные станции вынуждены или останавливать свою работу или платить потребителям (те самые «отрицательные цены», о которых с восторгом пишут адепты «зеленой энергетики») за отдаваемую ими в сеть электроэнергию.

Поскольку станции базовой генерации не предназначены для частных запусков и остановок, такой режим работы для них всегда является убыточным. Согласно отчёту организации «Карбон Трекер», 55% угольных станций Европы работает в убыток. Почти повсеместно в убыток работают и газовые станции с турбинами комбинированного типа. Рано или поздно такие станции закрываются или по экономическим причинам, или из-за устаревания, поскольку в таких условиях их реконструкция нерентабельна, и в результате энергосистема остается без станций базовой нагрузки. Функции этих станций в Европе начинают выполнять комбинации из ПАГ и газовых пикеров. Газовые пикеры по своему замыслу и по конструкции предназначены исключительно для выработки небольшого объема дорогой генерации. Они задуманы, сконструированы таким образом, что используют неэффективные методы работы и тратят больше единиц топлива на выработку единицы электроэнергии – такова плата за возможность в считанные секунды выйти на максимум мощности и мгновенно отключиться, как только необходимость в сглаживании пика пропадает. Получается, что общество в течение 20-35% времени будет «экономить» топливо за счет простаивания базовой генерации, а в течение 65-80% времени будет тратить топливо примерно на 15-20% менее эффективно. В результате суммарный эффект «помощи» ПАГ в деле экономии топлива становится либо близким к нулю, либо отрицательным.

Дублирование традиционной энергетикой за счет соседей

Для энергосистемы любой страны очень дорого нести двойные расходы на создание и поддержание дополнительной структуры пиковой генерации, поэтому на Западе очень модно развивать у себя ПАГ-энергетику, а проблемы по балансировке перекладывать на соседей. При этом дотации получают альтернативные энергетики в «зеленой» стране, а традиционные энергетики у соседей несут убытки и расходы. Такая стратегия развития настолько удобна, что именно ее в настоящее время стараются использовать все страны-лидеры использования ПАГ. И это же стремление привело к тому, что проектирование единой европейской энергосистемы ENTSO-E, начавшееся в 2009 году, продолжается до сих пор, и сказать, когда закончится согласование интересов всех ее потенциальных участников, не может никто.

Яркие примеры

Давайте припомним четыре случая, ставших «классикой жанра».

Южная Австралия

Замечательный (и, к счастью для Австралии, очень небольшой по населению и ВВП) штат, в котором несколько лет назад к власти прорвались лейбористы, фанатики «зеленой религии». Они благополучно довели долю солнца и ветра в своем энергобалансе до 50%, и уничтожили в штате угольную энергетику. В результате штат полностью стал зависеть от работы магистральных интерконнекторов, соединяющих его с энергосистемой ближайшего штата Виктория. Южная Австралия несколько лет частично скидывала свои проблемы и расходы на дублирование ПАГ-генерации на энергосистему Виктории. Частично – потому, что потребительские цены на электричество в штате Южная Австралия одни из самых высоких в мире. Как и следовало ожидать, в результате в штате Виктория была убита крупная угольная станция, работавшая на буром угле и дававшая самое дешевое электричество. Теперь уже два этих штата скидывают свои проблемы по балансировке на угольные станции и гидроэнергетику, которые еще продолжают работать в других австралийских штатах.

Данный эксперимент интересен еще и тем, что энергосистема юго-восточной части Австралии хотя и довольно крупная, но замкнутая, у нее просто нет соседей, на которых можно далее сбросить проблемы. В результате мы можем спокойно наблюдать, что происходит в энергосистеме, власть над которой захвачена фанатиками «зеленой энергии». Население Южной Австралии добровольно взяло на себя роль кроликов для испытаний – нам, сторонним наблюдателям, это весьма удобно и не причиняет хлопот.

Калифорния, США

Штат, имеющий самую бо́льшую долю возобновляемой энергетики в США и, что характерно, самую высокую цену на электричество в этой стране. Сбрасывает расходы по балансировке пилы производства на соседние штаты – Аризону, Неваду и Орегон.

Дания

Лидер Европы по доле ПАГ в энергобалансе, одновременно и лидер по потребительским ценам на электричество. В Дании нормальная энергетика была уничтожена полностью. В настоящее время, помимо ветроэнергетики электричество вырабатывается так называемыми комбинированными станциями, на которых электричество и тепло (в зимний сезон) вырабатывается одновременно. При этом выработка электричества является убыточным видом деятельности и спонсируется за счет высоких цен на тепло. Балансировка осуществляется за счет энергосетей Норвегии, Швеции и Германии.

Германия

Лидер энергии по движению к чистой энергетике. Наверное никого не удивит, что одновременно Германия еще и европейский лидер по ценам на электричество для потребителей. Решает проблемы балансировки пилы производства, скидывая ее на соседей – Польшу, Чехию и Голландию. В основном страдают именно эти три страны, так как они соединены магистралями с севером Германии, основным регионом ПАГ-генерации. Проблема стоит настолько остро, что соседи либо уже установили, либо требуют установки трансграничных блокираторов, которые должны их защищать от притока «бесплатной» энергии.

Понятно, что потенциал решения проблем за счет соседей довольно ограничен, и довольно быстро приводит либо к уничтожению у них нормальной энергетики (Австралия), либо к требованиям прекратить «поставку» нежелательной энергии (США и Европа). В случае использования только одного из указанных методов балансировки расходы очень быстро начинают расти экспоненциально, делая абсолютно бессмысленным переход к «чистой» энергетике. Поэтому эксперты предлагают использовать какую-либо комбинацию из этих методов, чтобы хоть немного снизить суммарные расходы.

Тем не менее, по оценке Международного энергетического агентства, даже при оптимальном управлении процессом трансформации традиционной энергетики в «чистую», при доведении доли ПАГ в энергосистеме до 45% совокупные расходы системы будут увеличиваться на 20-30%. Так как трудно рассчитывать на оптимальное управление столь сложным процессом, то в реальной жизни величина увеличения расходов превышает 50%.

Очевидно, что само по себе это не имеет какого-либо смысла и несет колоссальный экономический ущерб «зараженному» обществу. Развитие ПАГ базируется только и исключительно на религиозном базисе – борьбы с углекислым газом.

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие энергетики в России характеризуется ростом стоимости производства энергии. Наибольшее увеличение стоимости энергии наблюдается в удаленных районах Сибири и Дальнего Востока России, Камчатки, Курильских островов, где в основном используются децентрализованные системы электроснабжения на базе дизельных электростанций, работающих на привозном топливе. Совокупная стоимость электроэнергии в этих районах часто превышает мировой уровень цен и достигает 0,25 и более долларов США за 1 кВтчас.

Мировой опыт показывает, что ряд стран и регионов успешно решают сегодня проблемы энергообеспечения на основе развития возобновляемой энергетики. Для интенсификации практического использования возобновляемых энергоресурсов в этих странах законодательно устанавливаются различные льготы для производителей «зеленой» энергии. Однако решающий успех возобновляемой энергетики определяется в конечном счете ее эффективностью в сравнении с другими более традиционными на сегодня энергоустановками топливной энергетики. Развитие технической и законодательной базы возобновляемой энергетики и устойчивые тенденции роста стоимости топливноэнергетических ресурсов уже сегодня определяют техникоэкономические преимущества электростанций, использующих возобновляемые энергоресурсы. Очевидно, что в перспективе эти преимущества будут увеличиваться, расширяя области применения возобновляемой энергетики и увеличивая ее вклад в мировой энергетический баланс.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ (ВИЭ)

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - это энергоресурсы постоянно существующих природных процессов на планете, а также энергоресурсы продуктов жизнедеятельности биоценозов растительного и животного происхождения. Характерной особенностью ВИЭ является их неистощаемость, либо способность восстанавливать свой потенциал за короткое время - в пределах срока жизни одного поколения людей.

Генеральной Ассамблеей ООН в соответствии с резолюцией 33/148 (1978г.) введено понятие «новые и возобновляемые источники энергии», в которое включаются следующие формы энергии: солнечная, геотермальная, ветровая, энергия морских волн, приливов океана, энергия биомассы древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников, гидроэнергия.

Чаще всего к возобновляемым источникам энергии относят энергию солнечного излучения, ветра, потоков воды, биомассы, тепловую энергию верхних слоев земной коры и океана.

ВИЭ можно классифицировать по видам энергии:

Механическая энергия (энергия ветра и потоков воды);

Тепловая и лучистая энергия (энергия солнечного излучения и тепла Земли);

Химическая энергия (энергия, заключенная в биомассе).

Если использовать понятие качества энергии - коэффициент полезного действия, определяющий долю энергии источника, которая может быть превращена в механическую работу, то ВИЭ можно классифицировать следующим образом: возобновляемые источники механической энергии характеризуются высоким качеством и используются в основном для производства электроэнергии. Так, качество гидроэнергии характеризуется значением 0,6…0,7; ветровой - 0,3…0,4. Качество тепловых и лучистых ВИЭ не превышает 0,3…0,35. Еще ниже показатель качества солнечного излучения, используемого для фотоэлектрического преобразования, - 0,15…0,3. Качество энергии биотоплива также относительно низкое и, как правило, не превышает 0,3.

Целесообразность и масштабы использования возобновляемых источников энергии определяются в первую очередь их экономической эффективностью и конкурентоспособностью с традиционными энергетическими технологиями. Основными преимуществами ВИЭ по сравнению с энергоисточниками на органическом топливе являются практическая неисчерпаемость ресурсов, повсеместное распространение многих из них, отсутствие топливных затрат и выбросов вредных веществ в окружающую среду. Однако они, как правило, более капиталоемки, и их доля в общем энергопроизводстве пока невелика (за исключением гидроэлектростанций). Согласно большинству прогнозов, эта доля останется умеренной и в ближайшие годы. Вместе с тем во многих странах мира возрастает интерес к разработке и внедрению нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Это объясняется несколькими причинами.

Во-первых, ВИЭ, уступая традиционным энергоисточникам при крупномасштабном производстве энергии, уже в настоящее время при определенных условиях эффективны в малых автономных энергосистемах, являясь более экономичными (по сравнению с энергоисточниками, использующими дорогое привозное органическое топливо) и экологически чистыми.

Во-вторых, применение даже более дорогих, по сравнению с традиционными энергоисточниками, ВИЭ может оказаться целесообразным по другим, неэкономическим (экологическим или социальным) критериям. В частности, применение ВИЭ в малых автономных энергосистемах или у отдельных потребителей может существенно повысить качество жизни населения.

В-третьих, в более отдаленной перспективе роль ВИЭ может существенно возрасти и в глобальном масштабе. В ряде стран и международных организаций проводятся исследования долгосрочных перспектив развития энергетики мира и его регионов. Интерес к этой проблеме обусловлен определяющей ролью энергетики в обеспечении экономического роста, ее существенным и все возрастающим негативным воздействием на окружающую среду, а также ограниченностью запасов топливно-энергетических ресурсов. В связи с этим, в будущем неизбежна кардинальная перестройка структуры энергетики с переходом к использованию экологически чистых и возобновляемых источников энергии. Мировым сообществом признана необходимость перехода к устойчивому развитию, предполагающему поиск стратегии, обеспечивающей, с одной стороны - экономический рост и повышение уровня жизни людей, особенно в развивающихся странах, с другой - снижение негативного влияния деятельности человека на окружающую среду до безопасного предела, позволяющего избежать в долгосрочной перспективе катастрофических последствий. В переходе к устойчивому развитию важная роль будет принадлежать новым энергетическим технологиям и источникам энергии, в том числе ВИЭ.

К основным недостаткам, ограничивающим применение ВИЭ, следует отнести относительно низкую энергетическую плотность и крайнюю изменчивость. Низкая удельная мощность потока энергоносителя приводит к увеличению массогабаритных показателей энергоустановок, а изменчивость первичного энергоресурса, вплоть до периодов его полного отсутствия, вызывает необходимость в устройствах аккумулирования энергии или резервных энергоисточников. В результате, стоимость производимой энергии оказывается высока даже при отсутствии топливной составляющей в совокупной цене энергии.

Вклад нетрадиционных возобновляемых источников энергии в мировой энергетический баланс в перспективе оценивается от 1…2 % до 10 %, хотя уже сегодня есть страны, где доля этих источников превышает половину национального энергетического баланса. Доля возобновляемых источников энергии в топливо-энергетическом комплексе разных стран мира постоянно возрастает. Это касается как развитых стран (США, Германия, Япония, Франция, Италия и др.), так и, особенно, развивающихся. Например, в 2000 г. доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии составила: Норвегия -99,7 %, Исландия - 99,9 %, Новая Зеландия - 72 %, Австрия - 72,3 %, Канада - 60,5 %, Швеция - 57,1 %, Швейцария - 57,2 %, Финляндия -33,3 %, Португалия - 30,3 %. Последнее десятилетие прошлого века для мира в целом характеризовалось неуклонным ростом доли возобновляемых источников энергии в общем энергобалансе большинства стран мира. Например, Великобритания - с 2,1 % до 2,7 %; Германия - с 3,7 % до 6,3 %; Франция - с 13,3 % до 14,6 %; Италия - с 16,4 % до 18,9 % и т. д.

В предвидении серьезных экологических последствий во многих развитых странах разработана экономическая стратегия, распространяющаяся не только на энергетику, но и на другие отрасли производства и потребления ресурсов, которые могут нанести ущерб окружающей среде. Эта стратегия предусматривает ведущую роль государства в решении экологических проблем. Примером стимулирования развития энергетики на возобновляемых источниках является германский «Закон

о приоритетности использования возобновляемых источников энергии». Резкое увеличение масштабов освоения ресурсов возобновляемых источников энергии в конце 20-го века было обеспечено в разных странах мира, особенно на начальных этапах их освоения, с помощью Государственных программ поддержки этой отрасли энергетики (Германия, Япония, США, Индия и т. д.)

солнечный биотопливо ветроэлектростанция геотермальный

Риски технологического отставания от развитых стран, экологические вопросы и громадный потенциал по применению технологий ВИЭ стимулируют российское правительство к первым шагам по созданию отрасли возобновляемой энергетики в России, в то время как весь остальной мир уже находится на траектории устойчивого роста новой отрасли.

Первая попытка создания нормативно-правовых основ для развития ВИЭ в РФ была предпринята в 1999 году, но тогда соответствующий закон был отклонен по причине политического и экономического кризиса. Только через 8 лет, в 2007 году, были приняты поправки в Федеральный закон «Об электроэнергетике», где в качестве одной из мер поддержки возобновляемой энергии предлагалось выплачивать ценовые надбавки к равновесной цене электроэнергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности (ОРЭМ).

Но этот механизм так и не заработал на практике в силу юридических и технических сложностей реализации и возможного влияния на цены для потребителей. Впоследствии он был заменен на механизм договоров о предоставлении мощности генерирующих объектов возобновляемых источников энергии (ДПМ ВИЭ), с помощью которых объекты ВИЭ ежемесячно получают фиксированную плату за установленную мощность, что существенно отличается от схем поддержки используемых в большинстве стран мира.

Создание этого механизма стало возможным в силу особенностей российского рынка, где наряду с выработанной электроэнергией оплачивается и установленная мощность электростанций. Кроме того, российское правительство, используя эту особенность, контролирует объем мощности ВИЭ, а также устанавливает среднесрочный ценовой показатель по предельным капитальным затратам и минимально допустимый уровень коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) энергоустановок, что позволяет минимизировать влияние на цену электроэнергии для потребителей. Фактически для создания системы поддержки понадобилось долгих 14 лет, за которые в мире было построено более 60% функционирующих сегодня объектов ВИЭ. Пока мы готовили документы, в мире сформировалось целая отрасль возобновляемой энергетики.

В 2013 году был принят механизм стимулирования использования возобновляемых источников энергии на ОРЭМ, а цель по доле ВИЭ в электроэнергетике была установлена на уровне 2,5% к 2024 году. Хотя на фоне достижений и общемировой динамики развития ВИЭ планы России смотрятся более чем скромно, все же старт внедрению возобновляемой энергетики в нашей стране был дан, но с очень серьезным опозданием и существенным отличием от целевых показателей зарубежных стран по доле ВИЭ в энергобалансе в средне- и долгосрочной перспективе.

Принятые инициативы стали первым этапом внедрения и развития возобновляемой энергетики в нашей стране. Но эти меры государственной поддержки сложнее мировых аналогов и уже недостаточны для широкомасштабного внедрения ВИЭ: локализационные требования высокие, а мощности, выставляемые на конкурсы, в разы ниже, чем в других странах.

Сама по себе идея локализации не является уникальной – это стандартное требование многих национальных программ поддержки ВИЭ, однако, в Бразилии и Турции, например, предлагается внедрять локализацию для освоения больших рынков. Если общий объем проектов возобновляемой энергетики в России предлагается довести до уровня в 5,5 ГВт, то в Бразилии и Турции только в ветроэнергетических проектах инвесторы могут построить не менее 15 ГВт и 20 ГВт соответственно.

Разумеется, для крупных вендоров на больших объемах стоимость локализации менее ощутима и целесообразна в силу эффекта масштаба производства. Создание локализационных производств требует больших стартовых инвестиций, которые придется распределить на относительно малый объем продукции, что напрямую влияет на рост себестоимости российских ветротурбин. Даже здесь с крупными игроками рынка с объемом ввода объектов возобновляемой энергетики до 10 ГВт/год мы по-разному смотрим на развитие рынка.

Достаточно жесткое требование в России к обеспечению уровня локализации производимого оборудования ВИЭ, по мнению участников рынка, является серьезным барьером. Например, для ветрогенерации данный показатель увеличивается ступенчато с 25% в 2016 году до уже 65% в 2019 году (рисунок 2). Фактически, для рынка ВИЭ России, который по объемам микроскопически мал по сравнению с другими странами, глобальные вендоры, которые владеют технологиями, а также российские технологические партнеры должны развернуть полноценную отрасль производства компонентов генерирующих установок возобновляемой энергетики в кратчайшие сроки.

Учитывая сложности с достижением целевой степени локализации оборудования, инвесторы также принимают на себя и значительные риски в случае невыполнения такого условия: к ним применяются значительные штрафные коэффициенты к расчетной величине платы за мощность (для ВЭС – 0,45, для СЭС – 0,35). Это существенно ухудшает экономику проектов и практически ведет к потере средств инвесторов. Тем не менее, при всех сложностях реализации программы, шаг в направлении развития возобновляемой энергетики в нашей стране сделан, что гораздо лучше, чем просто стоять на месте.

Специфика российской действительности заставляет внутренних и внешних инвесторов брать на себя необоснованно высокие риски развития ВИЭ в нашей стране. Это может послужить стимулом для финансирования проектов в других странах со стабильной стратегией поддержки, использующей отработанные во всем мире механизмы. Чтобы не упустить открывающиеся перед Россией возможности сформировать совершенно новую индустрию возобновляемой энергетики с ясными перспективами и огромным потенциалом, необходимо постоянно держать руку на пульсе рынка.

Со стороны органов власти необходимо совершенствовать систему поддержки, учитывая опыт других стран и мнения основных игроков, создавать бизнес механизмы поддержки ВИЭ и формировать устойчивую саморегулируемую динамично развивающуюся систему, где сам рынок будет задавать темп внедрения возобновляемой энергетики в России без особой необходимости преодолевать регулятивные и процедурные барьеры.

Огромное влияние на экономику проектов ВИЭ в России оказывает тот факт, что существующие нормы технического регулирования делают невозможным прогнозирование сроков согласования проектной документации, реализации проектных решений, что ведет к существенному, неоправданному удорожанию проектов строительства новых видов генерации, в частности ветроэнергетических станций.

Одной из ключевых проблем является то, что в соответствии с действующими нормами к ветротурбинам, которые представляют собой весьма высокую конструкцию (башня турбины – не менее 80-90 м, а также лопасть длиной 50-60 м), предъявляются требования как к высотным зданиям и сооружениям (как например, небоскребы Москва-сити или дымовые трубы). В результате такого подхода типовой проект ветропарка (как это фактически происходит за рубежом) превращается в объект, требующий отдельного детального рассмотрения, с предъявлением нерелевантных требований по обеспечению устойчивости конструктивных элементов, заимствованных из высотного строительства. Это приводит к тому, что фундаменты российских ветропарков обойдутся инвестору в 1,5-2 раза дороже, чем в Европе, вследствие необходимости перепроектирования и перерасхода материалов, а на прохождение согласований может потребоваться 2-3 дополнительных месяца.

Характерная для российской энергетики деталь – 100% резервирование на случай ремонтов основной линии дает почти двукратное завышение стоимости решений по выдаче мощности по сравнению с европейскими проектами. Но ВИЭ в силу своей специфики в принципе не могут гарантировать постоянное производство электроэнергии – ветер то есть, то нет. В случае ремонтных ситуаций проще было бы временно приостановить станцию, чем сооружать еще одну дорогостоящую линию электропередач.

Так как ВЭС по действующим нормам – это промышленное предприятие, то согласно строительным нормам проектирования автодорог на территории предприятия должны быть проложены дороги, соответствующие по качеству дорогам общего пользования – широкие, асфальтированные, с насыпью и водоотводными канавами, и трубами дренажа, знаками и дорожной разметкой. И это для тех дорог, которые фактически будут загружены только в момент строительства ВЭС. В период эксплуатации по ним будет ездить разве что пара легковых автомобилей с персоналом ветростанций. Поэтому в практике строительства зарубежных ВЭС используются гравийные и даже грунтовые дороги, если они обладают необходимой несущей способностью. Что в разы дешевле асфальта, и совершенно не влияет на безопасность эксплуатации ветропарков.

Перспектива масштабного строительства проектов ВИЭ в РФ требует от российских профильных ведомств пересмотреть действующие нормативно-правовые акты, относящиеся к сфере строительства и эксплуатации объектов, чтобы привести их в соответствие с принятыми международными практиками и стандартами, с целью исключения избыточных требований и неоправданного завышения стоимости строительства объектов ВИЭ.

На столь небольшом по мировым меркам рынке Российской Федерации возобновляемая энергетика в среднесрочной перспективе не успеет достигнуть уровней стоимостной конкурентоспособности с традиционными видами генерации, паритета по LCOE (паритет нормированной стоимости электроэнергии).

По оценкам экспертов, это произойдет в период 2025-2030 годы, то есть соответствующие рыночные стимулы для внедрения возобновляемой энергетики в РФ сформируются только после окончания программы ДПМ ВИЭ – после 2024 года. Продление мер поддержки – жизненно важное решение для данной отрасли.

Для возобновляемой энергетики нужен долгосрочный сигнал, что данное направление в нашей стране будет и дальше развиваться за горизонтом 2024 года. Но простой расчет показывает, что уже на начальном этапе – на уровне программных документов, регулирующих энергетическую политику России, очевидно расхождение в целях и задачах развития ВИЭ.

Согласно Энергостратегии к 2035 году в Российской Федерации должно появиться 8,5 ГВт генерирующих объектов ВИЭ, из которых 5,5 ГВт уже будет введено к 2024 году. Таким образом, темпы ввода новых объектов (3 ГВт за период 2024-2035 годах) после окончания программы будут снижаться. Это означает, что созданные по программе ДПМ мощности с потенциалом выпуска до 800 МВт/год объектов ВИЭ (500 МВт/год ветряных, 300 МВт/год солнечных электростанций) и способные обеспечить не менее 10 ГВт прироста ВИЭ в России, в период 2024-2035 годы будут не загружены полностью или будут простаивать.

Это совершенно недопустимо для рынка возобновляемой энергетики, который будет развиваться в мире опережающими темпами ближайшие десятилетия. Нужно не только сохранить, но и увеличить в РФ динамику внедрения ВИЭ за горизонтом 2024 года. Мы не можем стоять в стороне от происходящего процесса трансформации мировой энергетики, драйвером которого являются возобновляемые источники энергии. Не обращать внимания на очередной тренд развития мировой энергетики, как это произошло со сланцевой революцией, переформатировавшей глобальные энергетические рынки, мы себе позволить не можем. Когда развитые страны уже прошли первый этап и вышли на иную траекторию развития, мы еще находимся в стадии принятия решения: быть ли широкомасштабному внедрению ВИЭ в России или нет.

Но даже на начальном этапе развития возобновляемой энергетики Российская Федерация обладает необходимым научно-техническим и промышленным потенциалом почти по всем технологиям ВИЭ. Нам есть, что предложить миру: новые конструкции, современные материалы, силовая электроника, системы управления, программное обеспечение, технологии строительства и так далее, мы можем быть конкурентоспособны в этих направлениях. Россия может и должна быть интегрирована в глобальную цепочку добавленной стоимости в отрасли ВИЭ, быть ее частью.

Опыт таких стран, как Испания, Индия, Китай и другие, показывает, что трансфер передовых технологий возобновляемой энергетики послужит катализатором дальнейшего интенсивного развития отрасли ВИЭ, обладающей большим мультипликативным эффектом: создания новых высокотехнологичных рабочих мест, снижения выбросов загрязняющих веществ, экономии на потреблении энергоресурсов, стимулирования спроса на отечественную продукцию машиностроения и услуги по строительству генерирующих объектов.

Развивая ВИЭ, мы создаем в России параллельно две новые высокотехнологичные отрасли: производство оборудования и машиностроение для возобновляемой энергетики, а также строительство и эксплуатация подобных объектов. Единственным правильным решением в этом случае будет отбросить все сомнения и создавать масштабную и перспективную отрасль возобновляемой энергетики, нарабатывать и развивать компетенции в этой области, встраиваться в глобальные производственные цепочки и быть одним из основных игроков на мировом рынке ВИЭ.

В последние десятилетия в мировой энергетике наблюдаются качественные изменения, обусловленные экономическими, политическими и технологическими причинами. Одна из основных тенденций - снижение потребления топливных ресурсов – их доля в общемировом производстве электроэнергии за последние 30 лет сократилась с 75% до 68% в пользу использования возобновляемых ресурсов (рост с 0,6% до 3,0%).

Странами-лидерами в развитии производства энергии из нетрадиционных источников являются Исландия (на долю возобновляемых источников энергии приходится около 5% энергетики, в основном используются геотермальные источники), Дания (20,6%, основной источник – энергия ветра), Португалия (18,0%, основные источники – энергия волн, солнца и ветра), Испания (17,7%, основной источник – солнечная энергия) и Новая Зеландия (15,1%, в основном используется энергия геотермальных источников и ветра).

Крупнейшими мировыми потребителями возобновляемой энергии являются Европа, Северная Америка и страны Азии.

Китай, США, Германия, Испания и Индия обладают почти тремя четвертями общемирового парка ветроэнергетических установок. Среди стран, которые характеризуются наилучшим развитием малой гидроэнергетики, лидирующее положение занимает Китай, на втором месте Япония, на третьем - США. Пятерку лидеров замыкают Италия и Бразилия.

В общей структуре установленных мощностей объектов солнечной энергетики лидирует Европа, далее следуют Япония и США. Высокий потенциал развития солнечной энергетики имеют Индия, Канада, Австралия, а также ЮАР, Бразилия, Мексика, Египет, Израиль и Марокко.

Первенство в геотермальной электроэнергетике сохраняют США. Затем идут Филиппины и Индонезия, Италия, Япония и Новая Зеландия. Активно развивается геотермальная энергетика в Мексике, в странах Центральной Америки и в Исландии - там за счет геотермальных источников покрывается 99% всех энергетических затрат. Перспективными источниками перегретых вод обладают множественные вулканические зоны, в том числе Камчатка, Курильские, Японские и Филиппинские острова, обширные территории Кордильер и Анд.

Согласно многочисленным экспертным заключениям, мировой рынок возобновляемой энергетики продолжит успешное развитие, и к 2020 году доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии в Европе составит около 20%, а доля ветровой энергии в производстве электрической энергии в мире – около 10%.

1. Использование возобновляемых источников энергии в России

Россия занимает одно из ведущих мест в мировой системе оборота энергоресурсов, активно участвует в мировой торговле ими и в международном сотрудничестве в этой сфере. Особенно значимы позиции страны на мировом рынке углеводородов. Вместе с тем страна практически не представлена на мировом рынке энергетики, основанной на возобновляемых источниках энергии.

Общая установленная мощность электрогенерирующих установок и электростанций, использующих возобновляемые источники энергии, в России в настоящее время не превышает 2 200 МВт.

С использованием возобновляемых источников энергии ежегодно вырабатывается не более 8,5 млрд. кВтч электрической энергии, что составляет менее 1% от общего объема производства электроэнергии. Доля возобновляемых источников энергии в общем объеме отпускаемой тепловой энергии составляет не более 3,9%.

Структура выработки энергии на базе возобновляемых источников энергии в России значительно отличается от общемировой. В России наиболее активно используются ресурсы тепловых электростанций на биомассе (доля в выработке электроэнергии – 62,1%, в выработке тепловой энергии – не менее 23% на ТЭС и 76,1% на котельные), в то время как общемировой уровень использования биоТЭС – 12%. При этом в России почти совсем не используются ресурсы ветро- и солнечной энергетики, зато около трети выработки электроэнергии приходится на малые ГЭС (против 6% в мире).

Мировой опыт показывает, что первоначальный толчок к развитию возобновляемой энергетики, особенно в странах, богатых традиционными источниками, должен быть дан государством. В России же никакой поддержки этом сектору энергетической отрасли практически не оказывается.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – это те ресурсы, которые человек может использовать, не причиняя вреда окружающей среде.

Энергетика, использующая возобновляемые источники, называется «альтернативной энергетикой» (в отношении традиционных источников – газа, нефтепродуктов, угля), что указывает на минимальный вред окружающей среде.

Преимущества использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) связаны с экологией, воспроизводимостью (неисчерпаемостью) ресурсов, а также с возможностями получения энергии в труднодоступных местах проживания населения.

К недостаткам энергетики на ВИЭ часто относят низкий КПД технологий выработки энергии на таких ресурсах (на текущий момент времени), недостаточность мощностей для промышленного потребления энергии, потребность в значительных территориях посева «зеленых агрокультур», наличие повышенного шумоуровня и виброуровня (для ветровой энергетики), а также сложности добычи редкоземельных металлов (для солнечной энергетики).

Применение возобновляемых источников энергии, связано с местными возобновляемыми ресурсами и государственной политикой.

Успешные примеры - это геотермальные станции, обеспечивающие энергией, отоплением и горячей водой города Исландии; «фермы» солнечных батарей в Калифорнии (США) и ОАЭ; «фермы» ветрогенерации в Германии, США и Португалии.

Для энергогенерации России, с учетом опыта использования, территорий, климата и обеспеченностью возобновляемыми источниками энергии, наиболее перспективными являются: гидростанции малой мощности, солнечная энергетика (особенно перспективна в ЮФО) и ветроэнергетика (Балтийское побережье, ЮФО).

Перспективный источник возобновляемой энергии, но требующий профессиональной технологической разработки - это бытовые отходы и газ метан, получаемый в местах их хранения.

До недавнего времени по целому ряду причин, прежде всего из-за огромных запасов традиционного энергетического сырья, вопросам развития использования возобновляемых источников энергии в энергетической политике России уделялось сравнительно мало внимания. В последние годы ситуация стала заметно меняться. Необходимость борьбы за лучшую экологию, новые возможности повышения качества жизни людей, участие в мировом развитии прогрессивных технологий, стремление повысить энергоэффективность экономического развития, логика международного сотрудничества – эти и другие соображения способствовали активизации национальных усилий по созданию более зеленой энергетики, движению к низкоуглеродной экономике.

Объем технически доступных ресурсов возобновляемых источников энергии в Российской Федерации составляет не менее 24 млрд. тонн условного топлива.

Иранский разработчик энергетических проектов Amin подписал соглашение с норвежской компанией, специализирующейся на производстве солнечных модулей. Партнёры планируют возвести в Иране солнечную электростанцию мощностью 2 ГВт. Контракт оценивается в $2,9 млрд.

Ранее глава компании Tesla Илон Маск заявил, что именно активное развитие возобновляемых источников энергии может стать гарантией развития цивилизации, в противном случае человечество рискует вернуться в «тёмные века».

При этом Маск входит в совет директоров компании SolarCity, специализирующейся на выпуске солнечных панелей. Компания занимает около 40% американского рынка установок солнечной генерации электроэнергии.

Маск известен как наиболее активный лоббист использования альтернативных источников энергии. Например, возглавляемая им Tesla заключила в 2017 году контракт на возведение в Австралии 100-мегаваттной аккумуляторной системы.

• Илон Маск
• Reuters

Мировой опыт

Внедрение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) набирает популярность во всём мире. Австралия — один из мировых лидеров по установке фотоэлектрических электростанций, доля которых в австралийской электроэнергетике превышает 3%. Ежегодно страна наращивает суммарную мощность солнечной генерации примерно на 1 ГВт.

По этому показателю Австралию обгоняет Великобритания, где общий показатель солнечных электростанций достигает 12 ГВт, что вдвое выше, чем в Австралии.

Бесспорным лидером в сфере ВИЭ является Китай, который совместно с Тайванем производит почти 60% всех солнечных панелей в мире.

Согласно подсчётам Международного энергетического агентства (IEA), мощность генерирующих установок, возведённых в КНР только в 2016 году, составила 34 ГВт. Впрочем, это лишь 1% потребляемой в Китае электроэнергии, большая часть которой генерируется из угля, — именно угольным ТЭС страна во многом обязана непростой ситуацией в экологии.

США также шли по пути перевода энергетики на возобновляемые источники. Но администрация Дональда Трампа отменила принятый Бараком Обамой план «Чистая энергия».

• Панели солнечных батарей, созданные Tesla, детская больница Сан-Хуана, Пуэрто-Рико
• Reuters

В 2014 году в рамках Климатической недели в Нью-Йорке была основана RE100 — структура, объединяющая компании, переходящие на использование возобновляемых источников энергии. К RE100 присоединились IKEA, Apple, BMW, Google, Carlsberg Group и т.п. Список членов RE100 постоянно пополняется. Например, в конце октября к организации присоединился один из крупнейших в мире производителей ветрогенераторов — датская компания Vestas Wind Systems.

В целом, по данным IEA, доля ВИЭ в мировом производстве электроэнергии в 2015 году составляла около 24%.

Экология под вопросом

Однако, по мнению экспертов, не все ВИЭ одинаково экологически безопасны. Некоторые способны нанести ущерб экологии. В частности, речь идёт о гидроэлектростанциях (ГЭС). Согласно данным исследователей из Австралии и КНР, суммарная площадь земель, затопленных в результате ввода в эксплуатацию гидроэлектростанций, — 340 тыс. кв. км, что немногим меньше площади Германии. Соответствующие сведения учёные приводят в издании Trends in Ecology & Evolution.

Из-за ГЭС были разрушены многие пойменные экосистемы, что привело к снижению видового разнообразия. Впрочем, в последние годы гидроэнергетика уступает лидерство новым видам генерации: солнечной и ветроэнергетике. По прогнозам экспертов, их доля генерации сравняется с долей ГЭС к 2030 году.

Ещё одна популярная у экологического сообщества тема — использование биотоплива. Например, с точки зрения Международного энергетического агентства, биоэнергетика потенциально способна занять около 20% рынка первичной энергии к середине XXI века.

Однако активное внедрение биотоплива, произведённого из древесины и сельскохозяйственных культур, способно обернуться неприятными последствиями. Кратное увеличение нагрузки на сельхозугодия может привести к сокращению производства продовольствия. Согласно подсчётам американских исследователей, уже сегодня расширение «топливных» посадок вызвало рост цен на продовольственное сырьё в США. Кроме того, чрезмерное увлечение биотопливом может привести к вырубке лесов.

В 2012 году Еврокомиссия пришла к выводу, что перевод земель под топливные плантации должен быть ограничен, а производители топлива из пищевых культур не должны пользоваться господдержкой.

В результате проведённого в прошлом году Евросоюзом исследования учёные выяснили, что пальмовое или соевое масло, из которого извлекают энергию, выделяет в атмосферу больше углекислого газа, чем любое ископаемое топливо.

«Предписанное ЕС дешёвое биотопливо на основе пищевых продуктов, в особенности растительных масел, таких как рапсовое, подсолнечное и пальмовое, — просто ужасная идея», — заявил директор исследовательской организации Transport & Environment Йос Дингс.

Неоднозначными, по мнению экспертов, являются и преимущества электромобилей как с экономической, так и с экологической точек зрения. При этом в ряде стран действуют меры правительственной поддержки этого вида транспорта.

• Электромобиль Tesla Model 3
• Reuters

Например, в Эстонии покупатель электрокара может рассчитывать на компенсацию 50% себестоимости машины, в Португалии на покупку электроавтомобиля выплачивается субсидия в 5000 евро. В России тоже задумываются о введении подобных дотаций.

Без господдержки такие автомобили не пользуются спросом: после того как власти Гонконга отменили налоговые льготы для покупателей электрокаров Tesla, продажи этих машин упали до нуля. Однако польза электрокаров для окружающей среды пока не очевидна.

«Электромобили действительно весьма экологичный вид транспорта, но ведь для того, чтобы подключиться к электрической сети и запитать батарею, аккумулятор, нужно выработать эту электроэнергию, а для этого требуется первичный источник. Сегодня в мире таким первичным источником номер один является даже не нефть, а уголь», — отметил президент России Владимир Путин, выступая в начале октября на Международном форуме по энергоэффективности и развитию энергетики «Российская энергетическая неделя».

Эхо «Фукусимы»

Особую популярность тема возобновляемых источников энергии приобрела после 2011 года. После аварии на АЭС «Фукусима-1» всё громче звучат требования отказаться от использования атомной энергетики.

• Реактор №3 АЭС «Фукусима-1»
• Self Defence Force Nuclear Biological Chemical Weapon Defense Unit / Reuters

На сегодняшний день страной, полностью остановившей АЭС, стала Италия, в будущем примеру Рима планируют последовать Бельгия, Испания и Швейцария. В Германии последнюю АЭС планируют отключить к 2022 году. Всего в ФРГ работало 17 атомных электростанций, которые производили около четверти всей потребляемой в стране электроэнергии.

По мнению многих экспертов, панические настроения вокруг атомной энергетики сильно преувеличены.

«Если вычесть риск аварии, то атомная энергетика не несёт особых рисков для экологии», — отметил в интервью RT заместитель генерального директора Института национальной энергетики Александр Фролов.

Изначально руководство ЕС планировало компенсировать сворачивание атомной энергетики за счёт газовой генерации.

«Нам необходимо больше газа. После решения Берлина именно газ станет драйвером роста», — заявил еврокомиссар по энергетике Гюнтер Эттингер в 2011 году.

В среднем при сжигании природного газа в атмосферу выбрасывается в два раза меньше углекислого газа, чем при сжигании других видов ископаемых углеводородов.

Привилегированное положение

Однако росту газовой генерации помешали высокие темпы ввода мощностей альтернативной энергетики. В странах, наиболее активно развивающих ВИЭ, к 2014 году упала загрузка газовых ТЭС. По оценкам консалтинговой компании Capgemini, около 110 ГВт газовых мощностей не оправдали вложенные инвестиции и оказались на грани банкротства. В тяжёлом положении оказалось примерно 60% европейских ТЭС, работающих на природном газе.

По мнению ряда экспертов, причиной кризиса традиционной энергетики стала не высокая конкурентоспособность ВИЭ, а привилегии, которыми пользуются производители электроэнергии на возобновляемых источниках. «Зелёная» электроэнергия закупается властями по завышенным тарифам в приоритетном порядке.

Как считает Фролов, эта политика приводит к разбалансировке энергетической сферы.

«Резкий рост ввода возобновляемой энергетики сделал газовые ТЭС нерентабельными — они стали закрываться, — отметил эксперт. — Между тем ветряная и солнечная генерации имеют серьёзный недостаток: зависимость от погодных условий. Например, в начале этого года в Германии примерно на девять дней установилась пасмурная и безветренная погода. Объём генерации возобновляемой энергии упал на 90%. Для местных потребителей это стало шоком. Существующая база, на которой работают солнечные и ветряные станции, не обеспечивает гарантий бесперебойного снабжения электроэнергией. Зависимость от сил природы — это и есть настоящий возврат в тёмные века».

• Угольная электростанция Lippendorf, Саксония, Германия
• globallookpress.com
• Michael Nitzschke/imagebroker

На фоне закрытия газовых ТЭС в Европе растёт наиболее грязная генерация электроэнергии — угольная, считает Фролов.

Например, в Германии запланировано строительство двух десятков угольных ТЭС. В стране сложилась парадоксальная ситуация: вместе с ростом экологически чистого производства энергии увеличивается и наиболее опасный для окружающей среды сектор энергетики, отметил эксперт.

«Технологии становятся всё дешевле и доступнее»

В последние два года баланс на европейском энергетическом рынке начал выправляться: в Германии было запущено несколько газовых ТЭС, потребление газа в Евросоюзе начало расти. По итогам 2016 года использование природного газа в Евросоюзе возросло на 6% по сравнению с 2015 годом.

По мнению научного сотрудника Центра экономического моделирования энергетики и экологии РАНХиГС Татьяны Ланьшиной, развитие альтернативной энергетики не несёт никаких рисков.

«Хотя быстрый переход на возобновляемые источники энергии невозможен, те страны, которые давно над этим работают, добились больших успехов. Например, в Дании за счёт ВИЭ вырабатывается порядка половины всей электроэнергии, в Германии — примерно треть, — отметила эксперт в интервью RT. — Эти страны работали над этим десятилетиями, и другие страны тоже могут постепенно переходить на ВИЭ. Эти технологии становятся всё дешевле и доступнее. Что касается субсидий, то вся энергетика пользуется государственной поддержкой, и традиционная в том числе».