Некоторые структурные особенности развития мировой энергетики, основанной на альтернативных возобновляемых источниках энергии

УДК 393.9

РОДИОНОВА И. А.

доктор географических наук,

профессор профессор кафедры региональной экономики и географии рудн.

Шувалова о. в.

кандидат географических наук,

доцент кафедры региональной экономики и географии рудн.

некоторые структурные особенности развития мировой энергетики, основанной на альтернативных возобновляемых источниках энергии

Введение. Понятийный аппарат

В настоящее время крайне остро стоит проблема бесперебойного обеспечения экономик стран мира дешевыми энергоресурсами. Стоимость нефти, природного газа, каменного и бурого угля на мировом рынке продолжает расти. Развитие ядерной энергетики ограничено необходимостью повышения безопасности работы атомных реакторов, проблемами захоронения отходов ядерного топливного цикла. Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) лидирует по совокупному негативному воздействию на природную среду, а вследствие этого - и на здоровье людей. Альтернативой топливным энергоресурсам могли бы стать возобновляемые источники энергии - почти неограниченный источник энергии. Проблемы их массового применения связаны со сложностью прогнозирования работы и необходимостью строительства больших установок для сбора рассеянной энергии. В настоящее время они не могут вытеснить топливные ресурсы.

Тем не менее, развитие экономики, основанной на альтернативных возобновляемых источниках энергии в мире, обусловлено: во-первых, необходимостью уменьшения зависимости ряда стран от импорта нефти и газа; во-вторых, экологическими причинами - сокращением антропогенного воздействия на окружающую среду и, в-третьих, технологическим превосходством стран, обладающих технологией производства энергии из возобновляемых источников.

В России собственных запасов нефти, природного газа, угля, безусловно, на ближайшие десятилетия хватит для того, чтобы обеспечить работу экономического механизма страны. Однако на государственном

уровне уже принято стратегическое решение о развитии альтернативных источников энергии, работающее на экономическую перспективу.

Среди возобновляемых источников энергии выделяют, в первую очередь, гидроэнергию (вырабатываемую централизованно на базе крупных гидроэлектростанций - ГЭС), а также нетрадиционные или альтернативные - то есть все остальные возобновляемые источники энергии.

Международное энергетическое агентство - МЭА (International Energy Agency) к альтернативным возобновляемым источникам энергии относит: городские отходы, твердую биомассу, биогаз, жидкое биотопливо, геотермальную энергию, солнечную термодинамическую и фотоэлектрическую энергию, гидроэнергию, используемую на ГЭС малой мощности, энергию морских волн и энергию ветра.

Согласно «Энергетической стратегии России» к альтернативным возобновляемым источникам энергии относятся: малые гидроэлектростанции мощностью до 25 МВт, ветровые установки, солнечные энергоустановки, приливные электростанции, геотермальные электростанции и теплоснабжающие установки, биоэнергетические установки (тепловые электростанции, использующие биомассу в качестве одного из видов топлива), мусоросжигающие и мусороперерабатывающие энергокомплексы в крупных городах.

Иными словами, понятия альтернативных возобновляемых источников энергии в зарубежной и российской научной литературе почти совпадают. Однако в отличие от российских статистических показателей в статистике МЭА в альтернативные возобновляемые

источники энергии не включено низкопотенциальное тепло (тепловые насосы). Кроме того, по определению МЭА малые гидроэлектростанции, также относящиеся к альтернативным источникам, имеют мощность до 10 МВт, а в России к таковым относят ГЭС мощностью до 25 МВт1.

К тому же следует отметить, что новые возобновляемые источники энергии в странах Европейского Союза и многих других зарубежных странах именуют чаще всего альтернативными источниками энергии. В России их называют нетрадиционными, в отличие от традиционных (нефти, газа, угля). Хотя для многих стран и для России традиционным источником энергии, скорее всего, являются не нефть и газ, а, например, биотопливо (ведь дрова для обогрева жилища использовали наши предки, а в российских деревнях и до сих пор печи топят дровами). Или, например, энергия ветра традиционно наполняет паруса кораблей и т. д. Вся эта путаница в терминологии зачастую приводит к неточностям при характеристике структуры производства и потребления электроэнергии.

Как известно, общественное развитие движется по спирали. Во многих государствах мира в XXI в. вновь происходит активное внедрение альтернативных источников энергии, но на новом уровне с помощью инновационных технологий.

Государственная энергетическая политика в России также приобретает новые черты. Энергетическая политика России, основанная на традиционном использовании в качестве источников энергии угля, нефти и газа, на атомной энергетике и гидроэнергетике, сделала акцент на развитии альтернативных возобновляемых источников энергии. Так, в 2009 г. были приняты два основополагающих документа, необходимых для успешного развития электроэнергетики, основанной на использовании возобновляемых источников энергии. Утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года», предполагающие увеличение доли электроэнергии, вырабатываемой на основе возобновляемых источников, с 1% в 2008 г. до 4,5% к 2020 г. Предусмотрены соответствующие субсидии из государственного бюджета2. Также принята «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года». которая содержит положения о сохранении вышеназванных темпов роста выработки электроэнергии на основе использования возобновляемых источников энергии вплоть до 2030 г.3. Предвестником этих законов послужило заключение в 2005 г. Соглашения между Правительством Российской Федерации и Международным банком реконструкции и развития (МБРР) о

гранте Глобального экологического фонда для финансирования подготовки проекта «Российская программа развития возобновляемых источников энергии».

Задача развития альтернативной возобновляемой энергетики для нашей страны не является чем-то совершенно новым. В Советском Союзе строились экспериментальные энергоустановки, работающие на возобновляемых источниках энергии. Еще в 1929 г. в Курске дала ток первая в мире ветроэлектрическая станция мощностью 8 кВт. Через два года была построена ветряная станция мощностью 100 кВт для снабжения энергией города Севастополя (эта станция в Крыму была уничтожена в 1942 г.).

В 1930-1960-х гг. в Советском Союзе на базе научно-производственного объединения «Ветроэн» в г. Истра Московской области был налажен серийный выпуск небольших ветроустановок мощностью 3-4 кВт. Суммарная мощность ветроустановок, размещенных в основном в сельской местности по всему СССР, достигала 100 МВт4. Но развитие Единой энергосистемы привело к вытеснению этих установок крупными электростанциями, работающими на ископаемых видах топлива.

В конце 1980-х гг. отмечен новый этап развития ветроэнергетики, связанный с разработкой современных ветроэнергетических установок по заказу Министерства энергетики и электрификации СССР. В 1981 г. Государственным комитетом СССР по науке и технике Академии наук СССР была принята общесоюзная научно-техническая программа по развитию альтернативных возобновляемых источников энергии, а в 1987 г. - постановление Совета Министров СССР. посвященное развитию ветроэнергетики. Предусматривалось создание ветроэнергетических установок мощностью 30, 100, 300, 1000 кВт. До 1990 г. были разработаны опытные образцы ветроэнергетических установок мощностью 200, 250 и 1000 кВт5.

Другими направлениями развития альтернативной энергетики в Советском Союзе стало использование энергии морских приливов и отливов для выработки электроэнергии, а также солнечной и геотермальной энергии. В 1966 г. на Камчатке была построена первая геотермальная электростанция - Паужетская мощностью 5 МВт. В 2008 г. после реконструкции ее установленная мощность составила 16,6 МВт. В 1968 г. на побережье Баренцева моря вблизи Мурманска была пущена в эксплуатацию первая в СССР Кислогубская опытно-промышленная приливная электростанция мощностью 0,4 МВт. В 2006 г. «Севмаш» построил новый энергоблок для Кислогубской станции, который сменил старый агрегат образца конца 1960-х гг. (современная мощность - 1,5 МВт). В 1985 г. в Крыму была построена первая в СССР промышленная сол-

1 См.: Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. / Коллектив авторов. СПб.: Наука, 2002. 314 с.

2 См.: Распоряжение Правительства РФ от 08.01.2009 № 1-р // СЗ РФ. 2009. № 4. Ст. 515.

3 См.: Распоряжение Правительства РФ от 13.11.2009 № 1715-р // СЗ РФ. 2009. № 48. Ст. 5836.

4 См.: Официальный сайт ОАО «Русгидро». URL: http://www.rushydro.ru/ (дата обращения: 28.09.2010).

5 См.: Там же.

Рис. 1. Изменение доли возобновляемых источников энергии в потреблении первичных источников

энергии в регионах мира, 1990-2008 гг.

нечная электростанция мощностью 5 МВт, разрушенная в 1990-е годы.

Тенденции развития мировой энергетики

По данным Международного Энергетического агентства доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировом потреблении первичных источников энергии (ПИЭ) за последние 20 лет оставалась практически неизменной и составляла в среднем около 12% (рис. 16). Энергетика, основанная на использовании традиционных источников энергии, и энергетика, основанная на использовании альтернативных источников энергии, развивались вполне сопоставимыми темпами.

Анализ имеющихся статистических данных показывает, что доля ВИЭ в потреблении ПИЭ максимальна в странах Африки - порядка 50%. Однако объемы энергопотребления в данном регионе невелики. В основном в Африке потребляется твердая биомасса и гидроэнергия. Отсутствие единой энергетической инфраструктуры - налаженной системы поставки во все регионы и «очаговость» промышленного развития в данном регионе мира диктуют необходимость использования возобновляемых источников энергии «на местах».

В странах Южной Америки доля ВИЭ в потреблении ПИЭ составляет около 30%. В частности, в Бразилии половина автомобильного транспорта использует

экологически чистое топливо (спирт, производимый из сахарного тростника), а также активно используется гидроэнергетический потенциал рек.

Существенное снижение доли ВИЭ в странах Азии и в Австралии связано с активизацией промышленного развития этих регионов и, соответственно, растущими энергетическими потребностями. При этом в одном из регионов Азии - на Ближнем Востоке, где расположены огромные запасы нефти и газа (до 60% мировых запасов), возобновляемые источники энергии практически не используются.

Пониженная доля возобновляемых источников энергии в потреблении первичных источников энергии характерна для стран Европы (в среднем около 7%), Северной Америки (около 6%), и стран, образовавшихся на территории бывшего СССР (3%). Отчетливо видно, что среди названных регионов только в Европе наблюдалась динамика роста производства ПИЭ на базе ВИЭ (с 5,2% до 9,4%). Это связано с реализацией государственных программ субсидирования использования возобновляемых источников энергии и повышения экологических требований к энергетическому производству.

Существенная часть энергетических источников идет на выработку тепла и электроэнергии. По статистике МЭА доля возобновляемых источников энергии (включая гидроэнергию) в мировой выработке электричества составила 18%, а альтернативных ВИЭ -

6 Составлено по данным официального сайта Международного энергетического агентства. URL: http://www.iea.org/ (дата обращения: 28.09.2010).

76

Рис. 2. Структура мирового предложения первичных источников энергии

Составлено по данным официального сайта Международного энергетического агентства:

http://www.iea.org

Рис. 3. Структура мирового конечного энергопотребления

Построено по данным официального сайта Международного энергетического агентства:

http://www.iea.org

Рис. 4. Топливная структура мировой выработки электроэнергии

Рис. 5. Топливная структура мирового производства тепла

Рис. 6. Структура мировой выработки электроэнергии на базе альтернативных возобновляемых

источников энергии в 2007 г.

Составлено по данным официального сайта Международного энергетического агентства:

http://www.iea.org

Рис. 7. Структура мирового производства тепла на базе альтернативных возобновляемых источников

энергии в 2007 г.

Составлено по данным официального сайта Международного энергетического агентства:

http://www.iea.org

2,5% (рис. 47). Доля возобновляемых источников энергии в производстве тепловой энергии составила 4,5% (рис. 58).

Таким образом, на данном этапе технологического развития альтернативная энергетика имеет положительную динамику лишь в «богатых» постиндустриальных странах в основном благодаря государственным субсидиям. Однако в Африке, Азии и Южной Америке на возобновляемые источники энергии приходится по-прежнему более высокая доля в структуре потребления ПИЭ. А в наиболее активно развивающемся азиатском регионе эта доля понижается. При этом ископаемые виды топлива и гидроэнергия сохраняют свои лидирующие позиции в топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) мира (рис. 2, 3, 4, 5).

В связи с вышеизложенным хотелось бы отметить, что главным преимуществом альтернативных возобновляемых источников энергии являются их экологическая чистота и возобновляемость. Многие виды альтернативных источников энергии повсеместно распространены. Затраты в ходе эксплуатации большинства уже созданных установок, использующих альтернативные источники энергии, ниже, чем при использовании ископаемых источников энергии. Но есть и отрицательные качества альтернативных возобновляемых источников энергии - малая плотность энергопотока и изменчивость многих из них (энергии ветра, солнечной энергии и пр.) во времени (время суток, время года). При этом строительство энерго-

установок, работающих на альтернативных источниках энергии, требует высоких капиталовложений. Поскольку ток, производимый из альтернативных источников энергии, поступает непостоянно, требуется наличие в энергосистеме резервных мощностей других типов электростанций для поддержки уровня напряжения в электрических сетях. Но применение аккумуляторов в промышленном масштабе ограничено их высокой стоимостью. Выработка электроэнергии из альтернативных источников энергии постоянна лишь на геотермальных установках и установках, использующих биомассу. По оценкам специалистов, для устойчивой работы энергосистемы доля нерегулируемых электростанций не должна превышать 10-15% от суммарной установленной мощности электростан-

9

ций 9.

Данные, полученные в ходе проведенного анализа, показали, что в структуре мировой выработки электрической энергии из альтернативных источников энергии (рис. 6) «лидирует» энергия ветра - один из самых непостоянных альтернативных источников энергии (доля - 35%). Это объясняется, прежде всего, тем, что ветроэнергоустановки требуют меньших капиталовложений, чем все остальные, использующие альтернативные источники энергии. Среди других источников ВИЭ для выработки электроэнергии активно используется биомасса, геотермальная энергия.

Для производства тепла (рис. 7) среди альтернативных источников энергии используется твердая

Рис. 8. Структура производства электроэнергии в России в 2007 г.

Составлено по данным официального сайта Международного энергетического агентства:

http://www.iea.org

Суммарное производство электроэнергии в мире составляет 18 806 млрд кВт-ч Суммарное производство электроэнергии в России составляет 958,8 млрд кВт-ч

7 Построено по данным официального сайта Международного энергетического агентства. ПкЬ: http://www.iea.org/ (дата обращения: 28.09.2010).

8 Составлено по данным официального сайта Международного энергетического агентства. икЬ: http://www.iea.org/ (дата обращения: 28.09.2010).

9 См.: Тарнижевский Б. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: вчера, сегодня, завтра // Чистая энергия. 2006. № 2. С. 31-33.

биомасса (52%) и городские отходы (27%). При этом очень важно помнить, что использование городских отходов для данных целей к тому же позволяет существенным образом снизить нагрузку городов на окружающую среду.

Современная ситуация с использованием ВИЭ для выработки электроэнергии в России

В Основных направлениях государственной политики России по развитию возобновляемой электроэнергетики зафиксировано, что общая установленная мощность электрогенерирующих установок и электростанций, использующих возобновляемые источники энергии (без учета гидроэлектростанций установленной мощности более 25 МВт), в Российской Федерации в 2008 г. не превышала 2 200 МВт. Путем использования альтернативных возобновляемых источников энергии ежегодно вырабатывается не более 8,5 млрд кВт-ч. электрической энергии, что составляет менее 1% от общего объема производства электроэнергии в Российской Федерации.

В то же время важнейшим возобновляемым источником энергии в нашей стране остается гидроэнергия (см. рис. 8). Каждый пятый кВт-ч вырабатывается в России на гидроэлектростанциях. По данным РусГи-дро в 2009 г. установленная мощность российских гидроэлектростанций (ГЭС) составила 25 434 МВт, а выработка электроэнергии на ГЭС - 81,6 млрд кВт-ч.10

Среди современных достижений нашей страны в области альтернативной энергетики можно назвать открытие в 2002 г. на побережье Балтийского моря в Калининградской области крупнейшего в России парка ветрогенераторов суммарной мощностью 5 МВт, деинсталлированных с датского ветропарка «Нойсомхед Винд Фарм». В 2001 г. в Башкортостане была построена вторая по мощности в России ветроэлектростанция мощностью 2,2 МВт, объединяющая четыре ветро-электроагрегата германского производства.

В 1994 г. был запущен проект по строительству на Камчатке Мутновской геотермальной электростанции, начавшей в 2002 г. вырабатывать ток. На ней установлены 2 энергоблока по 25 МВт. В реконструкции принимали участие Калужский турбинный завод и фирма Сименс.

Основные проекты в сфере использования возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии реализуются государственной компанией ОАО «Русгидро», эксплуатирующей все гидроэлектростанции России.

В 2008 г. правительство утвердило Генеральную схему размещения объектов электроэнергетики до 2020 г.11. В нее заложена инвестиционная программа компании «РусГидро» на 2008-2012 гг. Согласно названной программе компанией «Русгидро» реализуются следующие проекты:

- строительство нового бинарного энергоблока

мощностью 2,5 МВт и увеличение мощности установленного блока до13 МВт на Паужетской Геотермальной электростанции в Камчатском крае;

- строительство приливных электростанций: Северной приливной станции мощностью 12 МВт в губе Долгой Баренцева моря в Мурманской области; Мезенской приливной электростанции мощностью 8 ГВт в Мезенском заливе Белого моря в Архангельской области; Тугурской приливной электростанции мощностью 7,98 ГВт в Тугурском заливе Охотского моря в Хабаровском крае, Пенжинской приливной электростанции мощностью 87 ГВт в Пенжинской губе Охотского моря;

- строительство Дальневосточной ветроэлектро-станции мощностью 36 МВт на островах «Русский» и им. Попова в Приморском крае (проект реализуется в сотрудничестве с японскими корпорациями МЙБШ и J-Power);.

- строительство ветропарка «Нижняя Волга» мощностью до 1 ГВт в Волгоградской области и др. (проект реализуется в сотрудничестве с испанским концерном Шеёш1а).

Следовательно, если в Советском Союзе развитие альтернативной энергетики базировалось на отечественном производстве, то в современной России, не смотря на накопленный опыт и имеющиеся опытноконструкторские разработки, реализуются в основном проекты, основанные на иностранных изобретениях. Это связано с тем, что внедрение инноваций в энергетику требует инвестиций, времени и поддержки со стороны государства. Отсутствие в России в течение 20 лет финансирования и перерыв в исследованиях привели к отставанию в развитии отрасли.

По нашему мнению, успех могли бы иметь многие разработки наших соотечественников. В частности, в г. Дубна Московской области на базе Объединенного института ядерных исследований был разработан проект «Звездная батарея». В его основе лежит гетероэлектрик - новое вещество на основе наночастиц золота и серебра, которое преобразует солнечный свет, состоящий из волн разной длины, в волны одной частоты, что повышает эффективность батареи.

Или, например, в 2008 г. в Челябинске был завершен монтаж демонстрационной ВЭУ мощностью 3 кВт. Это совместная разработка российских и американских ученых. В разработке установки принимали участие ООО «ГРЦВертикаль», ФГУП «Государственный ракетный центр», ФГУП «Кумертауское Авиационное предприятие».

Заключение

Тенденции развития мировой энергетики убеждают нас в том, что развитие альтернативной энергетики необходимо по экологическим и экономическим причинам. Экологическая причина развития альтернативной энергетики - снижение вредных выбросов и использо-

10 См.: Официальный сайт ОАО «Русгидро». URL: http://www.rushydro.ru/ (дата обращения: 28.09.2010).

11 См.: Распоряжение Правительства РФ от 22.02.2008 г. № 215-р // СЗ РФ. 2008. № 11 (Ч. II). Ст. 1038.

вание отходов - одинаково актуальна для всех стран и народов. Экономические причины в различных регионах мира - разные. Например, у стран-членов Европейского Союза - это повышение энергобезопасности путем уменьшения зависимости от импорта нефти и газа.

В условиях высокой обеспеченности России нефтью, газом, углем, энергией рек использование альтернативных источников энергии обоснованно далеко не везде. В нашей стране внедрение альтернативных источников энергии экономически востребовано, во-первых, в районах децентрализованного энергоснабжения, удаленных регионах, не имеющих доступа к единой энергетической инфраструктуре (энергосистемам, нефте- и газопроводам). Во-вторых, оно востребовано в тех регионах, где природные, в первую очередь, климатические условия накладывают огра-

ничения на строительство крупных энергетических объектов, прокладку энергетической инфраструктуры.

Результаты проведенного исследования и анализа проблемы позволяют сделать вывод, что для производства и использования альтернативных источников энергии в промышленных масштабах, в том числе выработки и подачи «экологически чистого» тока в сеть, необходимо государственное субсидирование и поддержка. Надеяться на скорое осознание российским бизнесом необходимости сохранения природы и проблемы исчерпаемости энергоресурсов - было бы наивно. Поэтому решающей в развитии альтернативных источников энергии должна знать государственная энергетическая политика, которая будет стимулировать ее не только финансовой помощью, но и императивными нормами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Волошин В. И. Позиционирование России в энергетическом секторе мирового хозяйства / отв. ред. А. В. Алексеев. - М. : ИЭ РАН, 2009. - 330 с.

2. Ляшков В. И., Кузьмин С. Н. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : учебное пособие. -Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. - 96 с.

3. Мастепанов А. М., Саенко В. В., Рыльский В. А., ШафраникЮ. К. Экономика и энергетика регионов Российской Федерации. - М. : ЗАО «Издательство «Экономика», 2001. - 476 с.

4. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / Коллектив авторов. - СПб. : Наука, 2002. - 314 с.

5. Родионова И. А. Мировая экономика: индустриальный сектор: учебное пособие. - М. : РУДН, 2010. - 606 с.

6. Тарнижевский Б. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: вчера, сегодня, завтра // Чистая энергия. - 2006. - № 2. - С. 31-33.

7. Шувалова О. В. Региональные аспекты современной энергетической политики правительства ФРГ // Известия РАН. - 2007. - Сер. Географическая. - Вып. 5. - С. 37-44.

8. Шувалова О. В. Либерализация электроэнергетической отрасли в России и Германии. Сравнительный анализ // Вестник РУДН. - 2010. - Сер. Экономика. - № 1 - С. 36-44.