Старт в науке. Альтернативная энергетика россии Государственная программа поддержки альтернативных источников энергии

Правительство РФ приняло программу развития альтернативной энергетики, которая предполагает увеличение ее доли в энергобалансе страны до 4,5% к 2020 году, пишет "Коммерсант".

В пятницу, 16 января, премьер России Владимир Путин подписал постановление об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергоэффективности в электроэнергетике на основе использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Подписание документа означает, что любой инвестор, вложившийся в строительство таких энергомощностей, будет получать фиксированный возврат средств от государства на каждый выработанный киловатт-час.

Как отмечает газета, ранее речь шла о том, что возврат составит 2,5 копейки на 1 кВт ч. Они будут собираться со всех потребителей на территории страны. Эта компенсация должна сделать альтернативную энергетику прибыльной.

Сейчас в России из всех возобновляемых источников энергии активно используются только гидроресурсы. Однако постановление правительства о ВИЭ учитывает только "малые ГЭС" установленной мощностью до 25 МВт. Кроме того, к возобновляемым источникам отнесены ветроэнергетика, станции, использующие энергию морских приливов, геотермальных источников, солнечные батареи.

В стране работает всего несколько проектов такого рода, например, ветропарки в Башкирии и Калининградской области, Мутновские ГеоЭС на Камчатке (около 60 МВт), приливная электростанция (ПЭС) на Кольском полуострове. В целом вся альтернативная энергетика ныне дает около 8,5 млрд кВт ч в год, что составляет менее 1% от общероссийской выработки.

Принятая программа предполагает увеличение доли ВИЭ в стране до 1,5% уже в 2010 году, а в 2020 году цифра должна вырасти до 4,5%. Этого постановления около полутора лет ждала государственная "РусГидро", у которой на сегодняшний день самая большая программа развития ВИЭ.

Альтернативная энергетика была крайне популярна на Западе в период высоких цен на нефть, говорит аналитик "Уралсиба" Александр Селезнев. Сейчас, после падения цен более чем втрое, такие проекты могут отложить. Наиболее перспективными отраслями господин Селезнев считает малые ГЭС и, возможно, приливную энергетику, где у России есть хорошие наработки.

Аналитик Credit Suisse Евгений Ольхович полагает, что прописанные в постановлении правительства темпы развития ВИЭ в принципе достижимы. Однако сейчас в России эта сфера практически неразвита. Исключением являются малые ГЭС, на которые, видимо, и будет сделан основной упор, говорит аналитик.

Реализация частных проектов в ближайшие годы в условиях кризиса будет затруднена, и основные проекты в сфере ВИЭ, скорее всего, будут реализованы "РусГидро". Постановление является рамочным, подчеркнул Ольхович, и потенциальным инвесторам еще потребуется уточнение механизмов ценообразования, отдачи на вложенный капитал.

Максименко Дарья

В данной работе ученица исследует возможности альтернативных источников энергии как средства решения сырьевой проблемы, анализирует перспективы использования АИЭ в Приморском крае с учетом опыта кампуса ДВФУ

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное

Учреждение «Лицей» Дальнереченского городского округа

Альтернативные источники энергии: возможности

и перспективы использования

Выполнила: ученица 7А класса

МБОУ «Лицей»

Максименко Дарья

Научный руководитель:

Дударова Светлана Ивановна

Дальнереченск

Введение

В современном мире существуют несколько глобальных проблем. Одна из них - истощение природных ресурсов. С каждой минутой в мире используется огромное количество нефти и газа для нужд человека. Поэтому возникает вопрос: на долго ли нам хватит этих ресурсов, если продолжать их использовать в таком же огромном объеме?

Альтернативные источники энергии: возможности и перспективы их использования - одна из важных и актуальных тем на сегодняшний день. Сегодня энергетика мира базируется на невозобновляемых источниках энергии. В качестве главных энергоносителей выступают нефть, газ и уголь. Ближайшие перспективы развития энергетики связаны с поисками лучшего соотношения энергоносителей и, прежде всего с тем, чтобы попытаться уменьшить долю жидкого топлива. Но можно сказать, что человечество уже сегодня вступило в переходный период - от энергетики, базирующейся на органических природных ресурсах, которые ограничены к энергетике на практически неисчерпаемой основе.

Большие надежды в мире возлагаются на так называемые альтернативные источники энергии, преимущество которых заключается в их возобновимости, и в том, что это экологически чистые источники энергии.

Истощение ресурсов заставляет вырабатывать ресурсосберегающую политику, широко использовать вторичное сырье. Во многих странах прилагаются огромные усилия для экономии энергии и сырья. В ряде стран приняты государственные программы экономии энергии.

Цель работы – изучить альтернативные источники энергии, возможности и перспективы их использования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить понятие альтернативных источников энергии.
2. Изучить опыт использования возобновляемых источников энергии в разных странах.
3. Проанализировать перспективы массового использования альтернативных источников энергии в РФ и Приморском крае.

1. Альтернативные источники энергии, основные причины их развития, источники

Альтернативные источники энергии - это способы, устройства или сооружения, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии - потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Также их еще называют возобновляемыми источниками энергии в связи с некоторыми особенностями этого вида энергии - возможностью неограниченно восполняться, в отличие от газа, угля, торфа и нефти, которые являются исчерпаемыми источниками энергии .

Классификация альтернативных источников энергии:

• ветряные - преобразуют в энергию движение воздушных масс;
• геотермальные - преобразуют в энергию тепло планеты;
• солнечные - электромагнитное излучение солнца;
• гидроэнергетические - движение воды в реках или морях;
• биотопливные - теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта, торфа).
• приливные - энергия морских и океанских приливов, на которой работают приливные электростанции

Ученые предупреждают о возможном исчерпании известных и доступных для использования запасов нефти и газа. Конечно, о полном исчерпании ресурсов говорить еще рано.

Сегодня энергетика мира базируется на невозобновляемых источниках энергии. В качестве главных энергоносителей выступают нефть, газ и уголь. Ближайшие перспективы развития энергетики связаны с поисками лучшего соотношения энергоносителей и, прежде всего с тем, чтобы попытаться уменьшить долю жидкого топлива. Но можно сказать, что человечество уже сегодня вступило в переходный период - от энергетики, базирующейся на органических природных ресурсах, которые ограничены к энергетике на практически неисчерпаемой основе .

2. Зарубежный опыт использования альтернативных источников энергии

Истощение ресурсов заставляет вырабатывать ресурсосберегающую политику, широко использовать вторичное сырье. Во многих странах прилагаются огромные усилия для экономии энергии и сырья. Сегодня уже около 1/3 всей массы используемых в мире металлов - добывается из отходов и вторичного сырья. В ряде стран приняты государственные программы экономии энергии.

Наиболее распространенные возобновляемые источники энергии и в России, и в мире - это гидроэнергетика. Около 20% мировой выработки электроэнергии приходится на ГЭС.

Активно развивается мировая ветроэнергетика: суммарные мощности ветрогенераторов удваиваются каждые четыре года, составляя более 150 000 МВт. Во многих странах ветроэнергетика занимает прочные позиции. Так, в Дании более 20% электроэнергии вырабатывается энергией ветра. Россия может получать 10 % энергии из ветра.

Доля солнечной энергетики относительно небольшая (около 0,1% мирового производства электроэнергии), но имеет положительную динамику роста. Солнечные электростанции работают более чем в 30 странах.

Геотермальная энергетика имеет важное местное значение. В частности, в Исландии такие электростанции вырабатывают около 25% электроэнергии.

Геотермальные электростанции, которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

Приливная энергетика пока не получила значительного развития и представлена несколькими пилотными проектами.

Приливные электростанции пока имеются лишь в нескольких странах - Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.

3. Перспективы развития альтернативных источников энергии в России и Приморском крае

По сравнению с США и странами ЕС использование альтернативных источников энергии в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на альтернативных источниках энергии - отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе альтернативных источников энергии.

Основным потребителем энергетических ресурсов на территории Приморского края является система жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Стоимость оплаты жилищно-коммунальных услуг населения г. Владивостока и Приморского края неуклонно растет. По данным органов статистики количество индивидуальных жилых зданий на территории края составляло около 143 тыс., из них 65 тыс. – в городских поселениях, 77 тыс. – в сельских поселениях. Практически во всех малоэтажных жилых зданиях для отопления используется уголь, дрова, мазут. Это приводит к значительным выбросам вредных и загрязняющих веществ в атмосферу. Таким образом, наносится значительный урон окружающей среде .

Приморский край относится к региону, где в целях энергообеспечения целесообразно использовать альтернативную энергетику на основе альтернативных источников энергии. Число солнечных дней в среднем по Приморскому краю составляет 310 при продолжительности солнечного излучения более 2000 часов. Активность солнечной энергии на территории Приморского края являются одними из самых высоких на территории РФ .

Максимальное поступление солнечной радиации наблюдается в мае, а минимальное в декабре, причём в марте наблюдается максимальная сумма прямой радиации на нормальную к лучу поверхность и продолжительность солнечного сияния. Минимальная продолжительность солнечного сияния наблюдается в июне и июле это связано с сезоном дождей, которые наступают в этот период .

Однако, несмотря на огромный потенциал солнечной энергетики, широкое внедрение альтернативной энергетики в России сдерживается по ряду причин: это дороговизна, большая материалоемкость оборудования, недостаточный опыт использования данных технологий, плохая информированность. Привлечь внимание к альтернативной энергетике можно с помощью демонстраций успешного опыта внедрения установок альтернативной энергетики в реальном хозяйственном применении. Существующая тенденция понижения стоимости оборудования для солнечной энергетики и постоянное повышение стоимости органического топлива и тарифов на электрическую и тепловую энергию, также являются тем фактором, который повышает привлекательность и конкурентоспособность альтернативной энергетики .

Основными потребителями альтернативной энергии являются домохозяйства (отдельные частные дома или даже квартиры, коттеджные посёлки, фермы). Также активно используют небольшие энергетические установки туристы, рыбаки, охотники, армия.

В декабре 2014 года на кампусе ДВФУ была установлена всесезонная Лабораторная солнечная водонагревательная установка (СВНУ), предназначенная для получения горячего водоснабжения гостиничного корпуса рассчитанного на проживание 536 человек. Совместно с солнечной водонагревательной установкой смонтирована фотоэлектрическая солнечная установка.

Генерирующее оборудование установок включает в себя: 90 солнечных коллекторов производительностью 0,15 Гкал/час тепловой энергии и 176 фотоэлектрических солнечных панелей производительностью 22 кВт*час электрической энергии.

Рис. 1 Гостиничный корпус ДВФУ №8.1

Солнечные коллектора и фотоэлектрические солнечные панели установлены на кровле здания. Общая площадь кровли составляет 2566 м².

Рис.2 Расположение солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей на кровле гостиничного корпуса ДВФУ № 8.1

Рис. 3 Тепловой пункт СВНУ гостиничного корпуса ДВФУ № 8.1

С начала ввода установки в эксплуатацию проводится непрерывный мониторинг выработки электрической и тепловой энергии установкой, а также технических параметров работы установки. Данные мониторинга архивируются в онлайн режиме и доступны для удалённого анализа через сеть Интернет.

Ниже представлены суточные данные о выработке тепловой энергии установкой с января по май 2015 года.

Рис. 4 Суточные данные о выработке тепловой энергии в январе 2015г.

Рис. 5 Суточные данные о выработке тепловой энергии в феврале 2015г.

Рис. 6 Суточные данные о выработке тепловой энергии в марте 2015г.

Рис. 7 Суточные данные о выработке тепловой энергии в апреле 2015г.

Рис. 8 Суточные данные о выработке тепловой энергии в мае 2015г.

По суточному графику выработки тепловой энергии установкой можно наблюдать о количестве солнечных и пасмурных дней в течение исследуемого периода. Наблюдения за работой установки показали, что и в пасмурные дни установка способна вырабатывать тепловую энергию. Отсутствие выработки тепловой энергии наблюдалось только в дни выпадения осадков.

Рис. 9 Данные о выработке тепловой энергии с января по май 2015г.

За исследуемый период с января по май солнечной установкой было выработано 64788 кВт×ч (233236,8МДж) тепловой энергии, что показало среднюю суточную выработку тепловой энергии с 1 м² эффективной площади абсорбции коллекторов 1,977 кВт×ч/м2.

Следует отметить, что за исследуемый период установка не всё время находилась в работе. В январе и феврале месяцах продолжались пусконаладочные работы, на проектную мощность установка вышла только в марте 2015 года.

Максимальная производительность установки была зафиксирована 23 мая. В этот день установка выработала 1040 кВт×ч, что на 1 м² эффективной площади абсорбции составило 4,79 кВт×ч/м2 в день .

Заключение

Таким образом, развитие альтернативных источников энергии в мире представляется актуальным и перспективным проектом. Во-первых, развитие и использование данных источников благоприятно влияют на экологическую обстановку в мире, которая в последнее время «хромает». Во-вторых, в будущем нехватка традиционных ресурсов может сильно сказаться на рынке, возможно, будет мировой энергетический кризис, поэтому очень важно начать сейчас развивать нетрадиционные источники энергии, чтобы через несколько десятков лет, а может быть и меньше, не допустить экономического коллапса.

Все больше людей начинают использовать независимые источники энергии, учитывая особенности географического положения своей местности. У кого-то солнечных дней в году очень много - тот ставит солнечные батареи с солнечными коллекторами на крышах. У кого ветры дуют - прекрасно, используются ветряки.

В городе Дальнереченске население только начинает использовать альтернативные источники. Так как в нашем городе большое количество солнечных дней, это дает возможность использовать солнечные батареи . К сожалению, перейти полностью на альтернативное энергоснабжение очень дорого, но как дополнительный источник энергии, возможно.

Альтернативные источники энергии экологичны, возобновляемы, к тому же они распределены относительно равномерно, поэтому лидерство в их использовании завоюют регионы с квалифицированной рабочей силой, восприимчивостью к нововведениям и стратегическим предвидением.

Список использованной литературы

1. Благородов В.Н. Проблемы и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии, Россия. Журнал Энергетик № 10, с. 16-18, 1999.
2. Веб сайт SolarGIS, Карта солнечного излучения. Солнечное излучение в разных частях планеты. www.solargis.info/doc/free-solar-radiation-maps-GHI
3. Городов Р.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Р.В. Городов, В.Е. Губин, А.С.Матвеев. - 1-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 294 с.
4. Гричковсая Н.В., Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Оценка потенциала солнечной энергии для разработки энергоэффективных зданий в условиях муссонного климата, Владивосток, с. 143, 170-172, 2008.
5. Ильин А.К., Ковалев О.П. Нетрадиционная энергетика в Приморском крае: ресурсы и технические возможности. Дальневосточная российская академия наук, Владивосток, с. 40, 1994. Слайд 2

   Цель работы – изучить альтернативные источники энергии, возможности и перспективы их использования Задачи Изучить понятие альтернативных источников энергии. Изучить опыт использования возобновляемых источников энергии в разных странах. Проанализировать перспективы массового использования альтернативных источников энергии в РФ и Приморском крае. Слайд № 2

   Классификация альтернативных источников энергии ветряные - преобразуют в энергию движение воздушных масс; солнечные - электромагнитное излучение солнца; гидроэнергетические - движение воды в реках или морях; биотопливные - теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, спирта, торфа). Источники энергии геотермальные - преобразуют в энергию тепло планеты; приливные - энергия морских и океанских приливов, на которой работают приливные электростанции Слайд № 3

   Гостиничный корпус ДВФУ № 8.1 Слайд № 4

   Расположение солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей на кровле гостиничного корпуса ДВФУ Слайд № 5

   Тепловой пункт всесезонной лаборатории солнечной водонагревательной установки Слайд № 6

   Суточные данные о выработке тепловой энергии установкой с января по май 2015 года Слайд № 7

   Суточный график выработки тепловой энергии солнечной водонагревательной установкой (СВНУ) Слайд № 8

   Спасибо за внимание, доклад окончен!

Источник: http://zvt.abok.ru/articles/148/Alternativnaya_energetika_Rossii,

Одна из основных тенденций современного мира – активный сдвиг растущего с каждым днем энергопотребления в сторону использования альтернативных источников энергии.

В России также наметились положительные изменения. Так, поворотным моментом в российской истории альтернативной энергетики можно назвать вступление в действие постановления Правительства, направленного на стимулирование использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности.

Зелёная энергетика, использующая неисчерпаемые «запасы» энергии солнца, ветра, рек, геотермальную энергию и тепловую энергию постоянно воспроизводимой биомассы*, сегодня стала предметом обсуждения всех важных политических встреч и форумов.

* Статья посвящена только трём секторам ВИЭ: солнечной, ветровой энергетике и малой гидроэнергетике. Сектор биоэнергетики очень обширный и заслуживает отдельной темы для рассмотрения.

С каждым годом зеленая энергетика обеспечивает всё бóльшую часть потребностей в энергоресурсах ведущих экономик мира. По существу, сегодня наблюдается выстраивание новой парадигмы мировой энергетики, предполагающей определяющий вклад возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в общее энергопотребление и постепенное вытеснение традиционных ископаемых энергоресурсов. Согласно энергетической стратегии, принятой в ЕС, уже к 2020 году страны – члены Содружества должны обеспечить 20 %-е сокращение выбросов парниковых газов, увеличение до 20 % доли возобновляемой энергии и 20 %-е повышение энергоэффективности. В более отдалённой перспективе многие страны идут существенно дальше. В частности, Германия планирует достичь к 2050 году 60 %-й доли ВИЭ в общем энергобалансе страны и 80 %-й – в производстве электроэнергии .

Ветровая, солнечная энергетика и производство биотоплива – наиболее быстрорастущие отрасли современной индустрии, на освоение которых брошен весь научно-технический потенциал ведущих стран мира. В указанных условиях дискуссия об экономической целесообразности активного развития ВИЭ в Российской Федерации трансформируется в осознание политической неизбежности движения в направлении альтернативной энергетики. Ставка только на углеводородное топливо грозит стране перспективой существенного технологического отставания от ведущих государств мира в базовом для экономики энергетическом секторе и, как следствие, потери лидирующих позиций России в глобальной экономике. Именно поэтому в последние годы, несмотря на полную обеспеченность России традиционными энергоресурсами, наметился позитивный перелом в отношении российского государства и бизнеса к альтернативным видам энергии.

Законодательство и поддержка ВИЭ. Особый путь России

Не секрет, что из-за дороговизны ВИЭ их бурное развитие в ведущих странах мира в последнее десятилетие стало возможным лишь благодаря финансовой поддержке со стороны государств. В настоящее время в мировой практике существует несколько механизмов поддержки проектов электрогенерации на основе ВИЭ. Наиболее популярны из них два: зелёные тарифы и зелёные сертификаты. В первом случае государство гарантирует приобретение у производителей электроэнергии из ВИЭ по специальным, более высоким тарифам. Их устанавливают для конкретного объекта на альтернативных источниках энергии на 20–25 лет, что обеспечивает хорошую рентабельность таких проектов. Во втором случае производитель по факту продажи на свободном рынке электроэнергии, сгенерированной на ВИЭ, получает специальный подтверждающий сертификат (подобная схема действует, например, в Швеции и Норвегии ), который впоследствии может быть продан. Государство обеспечивает спрос на такие сертификаты, вводя законодательные требования на долю ВИЭ в энергетике страны, в том числе льготы для компаний, использующих ВИЭ, и штрафы для «грязных» компаний.

ЗЕЛЁНЫЕ СЕРТИФИКАТЫ В ШВЕЦИИ

Система зелёных сертификатов на электроэнергию, введённая в Шве­ции в 2003 году, заменила применяемую ранее систему грантов и субсидий. Основная цель зелёных сертификатов – увеличить производство электроэнергии из ВИЭ на 20 ТВт ч к 2020 году относительно уровня 2002 года. Система поддерживает компании, использующие ВИЭ: гидроэлектростан­ции и производителей электроэнергии, генерирующих её из энергии ве­тра, при сжигании биотоплива и торфа. Работа системы основана на следующих принципах: Министерство по устойчивому развитию выдаёт генерирующим ком­паниям, использующим ВИЭ, один сертификат (в электронном виде) на каждый МВт ч произведённой энергии. Срок действия сертификата – один год. Правительство Швеции законодательно вводит годовые квоты по по­купке зелёных сертификатов для энергоснабжающих организаций и крупных потребителей электроэнергии в Швеции. Квоты устанавлива­ются на несколько лет вперёд. Торговля зелёными сертификатами осуществляется на свободном рын­ке. Цена сертификата определяется соотношением спроса и предложе­ния на рынке. В конце каждого отчётного периода организации, имеющие квоты, обя­заны отчитаться об их выполнении. Отследить динамику изменения стоимости сертификатов можно, напри­мер, на сайте одного из брокеров, оперирующих на рынке зелёных серти­фикатов. Стоит отметить, что в конечном итоге за поддержку производителей элек­троэнергии, использующих ВИЭ, платит конечный пользователь – все граж­дане Швеции. По оценке экспертов, доля зелёных сертификатов в стоимо­сти электроэнергии для конечных пользователей составляет около 3 %. Преимущества зелёных сертификатов: отсутствие бюрократических проволочек, характерных для системы грантов и субсидий; открытость и прозрачность системы; отсутствие прямой нагрузки на государственный бюджет; возможность контролировать динамику прироста электроэнергии, полу­ченной из ВИЭ. Зелёные сертификаты отлично зарекомендовали себя в Швеции, что ста­ло примером для других стран в Европе. Великобритания, Италия, Польша и Бельгия ввели подобные схемы поддержки производства электроэнер­гии из ВИЭ. Норвегия полностью повторила у себя шведскую систему, бла­годаря чему стало возможным объединить рынок зелёных сертификатов этих стран.

Оба механизма стимулируют конечных производителей зелёной энергии, при этом обеспечивается высокий рыночный спрос на оборудование для ВИЭ и, соответственно, конкурентное развитие производящих его предприятий. Всё это гарантирует привлечение в отрасль новых технологий и борьбу производителей за низкую себестоимость.

Как результат, активный рост альтернативной энергетики в прошлые годы, эффекты масштабирования и технологического усовершенствования производства в отрасли привели к существенному удешевлению ВИЭ и достижению сетевого паритета во всё большем числе регионов мира (состояние паритета стоимости энергии, полученной из обычных источников и альтернативных). Тем не менее для стимулирования старта развития отраслей ВИЭ на новых рынках, особенно в странах, не имеющих острой нужды в энергетических ресурсах, всё ещё требуется государственная помощь.

Россия на протяжении последних лет искала собственный путь поддержки ВИЭ, необходимость которого обусловлена специфическими особенностями внутреннего энергорынка. Отличительной чертой рынка электроэнергетики России является схема ОАО РАО «ЕЭС России», предполагающая функционирование одновременно двух механизмов торговли электроэнергией: продажа собственно электроэнергии (её физически выработанных объёмов) и продажа мощности. Реализация мощности осуществляется посредством договоров о предоставлении мощности (ДПМ), в которых прописаны, с одной стороны, обязательство поставщика электроэнергии содержать в готовности генерирующее оборудование для выработки электроэнергии установленного качества в объёме, необходимом для удовлетворения потребности в электроэнергии потребителя, а с другой стороны – гарантия оплаты мощности потребителем.

После тщетных попыток стимулирования развития ВИЭ в России через надбавки к рыночной цене электроэнергии 28 мая 2013 года Правительство РФ приняло Постановление № 449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности» . Разработчики данного постановления попытались обеспечить максимальное интегрирование механизма поддержки ВИЭ в существующую в стране специфическую архитектуру рынка электроэнергетики. Поддержка ВИЭ (предусмотрена для трёх видов: солнечной, ветровой энергетики и малой гидроэнергетики) осуществляется через ДПМ ВИЭ – договоры о предоставлении мощности, видоизменённые с учётом особенностей ВИЭ. Изменения, внесённые в стандартный ДПМ, обеспечивают работу объектов на ВИЭ по правилам, аналогичным тем, которые применяются к объектам электрогенерации, работающим в вынужденном режиме.

В самом факте применения механизма ДПМ (который, по сути, является торговлей гарантиями) для продажи нестабильной, зависящей от капризов погоды альтернативной энергии заложены противоречия.

Попытки реализации этого механизма уже сегодня выявляют массу проблем. Сетевые операторы на местах не всегда правильно понимают специфику работы нового законодательства, что приводит к необоснованному требованию к собственникам генерирующих объектов предоставить гарантию поставки необходимой мощности.

Для адаптации всех участников рынка ВИЭ к новым условиям необходимо время. Потребуются разъяснения законодателей операторам на местах, разработка дополнительных подзаконных актов.

Согласно действующему законодательству, ВИЭ в России будут поддерживать в рамках ежегодных квот (целевых параметров), выделенных для каждого вида ВИЭ на период до 2020 года (табл. 1). Отбор инвестиционных проектов строительства генерирующих объектов на основе ВИЭ осуществляется на специализированных конкурсах, где устанавливаются предельные уровни капитальных затрат. Основным условием для получения максимальной финансовой помощи от государства является требование локализации, т. е. обеспечение производства части оборудования для проекта внутри страны. Данное требование не просто отражает стремление государства стимулировать использование альтернативной энергии, но и определяет его как первоочередную задачу развития отрасли в целом с привлечением огромного научного и технологического потенциала российской экономики.

ТАБЛ. 1. ЦЕЛЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВВОДА НОВЫХ МОЩНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ВИЭ, МВт
Объекты	Год ввода объектов в эксплуатацию
	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020	Всего
	100	250	250	500	750	750	1 000	3 600
	120	140	200	250	270	270	270	1 520
	18	26	124	124	141	159	159	751
Всего	238	416	574	874	1161	1179	1429	5871

Законодательством предусмотрены жёсткие требования локализации (табл. 2). Все объекты в каждом секторе возобновляемой энергетики, получившие государственную поддержку, должны не менее чем на 50 % базироваться на российском оборудовании.

ТАБЛ. 2. ЦЕЛЕВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ ГЕНЕРИРУЮЩИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ВИЭ
Объекты	Год ввода в эксплуатацию	Целевой показатель степени локализации, %
Генерирующие объекты, функционирующие на основе энергии ветра	2014	35
	2015	55
	С 2016 по 2020	65
Генерирующие объекты, функционирующие на основе фотоэлектрического преобразования энергии солнца	С 2014 по 2015	50
	С 2016 по 2017	70
Генерирующие объекты установленной мощностью менее 25 МВт, функционирующие на основе энергии вод	С 2014 по 2015	20
	С 2016 по 2017	45
	С 2018 по 2020	65

Более мягкие условия – по малым гидроэлектростанциям (МГЭС). В 2014–2015 годах действует требование 20 %-й локализации, однако это скорее виртуальная опция, поскольку с учётом специфики сектора первые объекты появятся не раньше 2016–2017 годов, когда вступит в действие требование 45 %-й локализации.

Первый конкурс отбора проектов ВИЭ на 2014–2017 годы проходил с августа по сентябрь 2013 года. Результаты его в значительной степени оценены специалистами как провальные. Основная причина в том, что участникам на подготовку к конкурсу, который проводился всего через три месяца после принятия соответствующего постановления, было выделено слишком мало времени. Многие компании просто не успели вовремя выполнить все условия для подачи заявок.

Современное состояние ВИЭ в России

Возобновляемая энергетика делает свои первые шаги в России. По сути, единственным направлением альтернативной энергетики в стране, которое достигло в последние годы весомых результатов, является биотопливная отрасль, в частности производство древесных гранул. Россия является ведущим поставщиком этой продукции на рынки Европы.

В производстве электроэнергии на основе ВИЭ существенного развития достигла только гидроэнергетика, на долю которой приходится до 16 % в энергобалансе страны. Однако и здесь зелёные электростанции, т. е. минимально влияющие на экосистему МГЭС (мощностью до 30 МВт), составляют ничтожно малую часть, при этом большинство из них построено ещё в советские времена. Секторы солнечной и ветровой электроэнергетики сегодня находятся практически на нулевой (стартовой) отметке.

Малая гидроэнергетика

Малые гидроэлектростанции (по международным стандартам – ГЭС мощностью до 25–30 МВт) были важнейшим источником электроэнергии для народного хозяйства СССР в первой половине прошлого столетия. В 1950‑е годы в СССР насчитывалось около 6 500 МГЭС (большинство на территории России) суммарной мощностью более 320 МВт, которые вырабатывали четверть электроэнергии, потребляемой в сельской местности. Последующая централизация энергообеспечения привела практически к полному отказу от малой гидроэнергетики.

В новом тысячелетии МГЭС вновь набирают популярность в Российской Федерации, причём развитие этой отрасли идёт двумя возможными путями: восстановление устаревших заброшенных МГЭС и строительство новых. Энергетический потенциал российских малых рек представляет интерес с точки зрения замещения привозных энергоресурсов в удалённых сельских регионах страны.

Сегодня отрасль малой гидроэнергетики в России после длительного периода забвения делает лишь первые шаги, о чём свидетельствует конкурс отбора инвестиционных проектов ВИЭ, прошедший в прошлом году. В секторе МГЭС конкурс был провален, т. к. на него не было подано ни одного проекта. Причины в неопределённости процедур аттестации мощности и подтверждения степени локализации оборудования. Немаловажную роль в неудаче конкурса сыграли также специфика малой гидроэнергетики и нехватка времени на подготовку документов. Вышеупомянутое постановление должно обеспечить законодательное поле для активизации процесса развития отрасли малой гидроэнергетики в России уже в ближайшем будущем.

Сейчас в России действуют порядка 300 МГЭС общей мощностью около 1 300 МВт. Основным игроком рынка МГЭС является компания ОАО «РусГидро», которая объединяет более 70 объектов возобновляемой энергетики. В организации разработаны программы строительства МГЭС, предполагающие сооружение 384 станций суммарной мощностью 2,1 ГВт. В ближайшие несколько лет в России можно ожидать ввода новых мощностей в малой гидроэнергетике в объёме 50–60 МВт установленной мощности ежегодно.

Ветровая энергетика

Ветровая энергетика в последнее десятилетие стабильно удерживает мировое лидерство среди новых технологий возобновляемой энергетики. К концу 2013 года общее количество установленных мощностей ветровых электростанций (ВЭС) в мире превысило 320 ГВт.

РИС. 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МИРОВОГО РЫНКА ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. РОСТ СУММАРНОГО КОЛИЧЕСТВА УСТАНОВОК В 1997–2012 ГОДАХ, МВт (ПО ДАННЫМ WWEA )

Россия, благодаря огромной территории, охватывающей несколько климатических поясов, имеет самый большой в мире потенциал ветровой электрогенерации (оценивается в 260 млрд кВт ч электроэнергии в год, что составляет около 30 % нынешнего производства электроэнергии всеми электростанциями страны).

Следует отметить, что бóльшая часть наиболее «богатых на ветер» регионов России – это местности, удалённые от основных электрогенерирующих мощностей страны. К таковым относятся Камчатка, Магаданская область, Чукотка, Сахалин, Якутия, Бурятия, Таймыр и др. Здесь в основном отсутствуют собственные ископаемые энергетические ресурсы, а удалённость от магистральных линий электропередачи и транспортных энергетических нефте- и газопроводов делают экономически необоснованным подключение регионов к централизованному энергообеспечению. По сути, единственным постоянным источником электроэнергии в удалённых местностях России служат дизель-генераторы, работающие на дорогом привозном топливе. Производимая с их помощью электроэнергия имеет чрезвычайно высокую себестоимость (20–40 руб. за 1 кВт ч). В таких регионах строительство ВЭС как основного источника электроснабжения является экономически выгодным даже без какой-либо финансовой поддержки со стороны государства.

Несмотря на безусловную экономическую обоснованность применения ВЭС во многих удалённых регионах страны, развитие ветроэнергетики (в масштабе общей электрогенерации) в настоящее время находится практически на нулевом уровне. В стране действует немногим более 10 ветровых электростанций, общая установленная мощность которых составляет всего 16,8 МВт. Всё это устаревшие ВЭС, использующие ветрогенераторы малых мощностей. Для сравнения отметим, что в соседней Украине, не имеющей сегодня недостатка в электроэнергии, общая установленная мощность ветропарков достигла 400 МВт, причём 80 % мощностей было установлено за последние два года.

ВЭС чаще строят в прибрежной полосе морей и океанов, где
постоянно дуют ветра

Самым крупным ветропарком в России в настоящее время является Куликовская (Зеленоградская) ВЭС, принадлежащая компании «Янтарьэнерго». Она построена в Калининградской области в период с 1998 по 2002 год. Электростанция общей мощностью 5,1 МВт состоит из 21 ветрогенератора, из которых 20 агрегатов мощностью по 225 кВт каждый были получены в виде гранта правительства Дании от компании SЕАS Energi Service А. S. До инсталляции на Куликовской ВЭС ветроагрегаты около восьми лет отслужили в датском ветропарке «Нойсомхед Винд Фарм».

В первом конкурсе инвестиционных проектов по строительству объектов электрогенерации на основе ВИЭ в сегменте ветровой энергетики приняла участие всего одна компания – ООО «Комплекс Индустрия», которая подала всего семь равных проектов с установленной мощностью по 15 МВт каждый. Общие плановые капитальные затраты компании на выполнение всех проектов – около 6,8 млрд руб. Средняя плановая стоимость инсталляции 1 кВт установленной мощности ВЭС составляет 64 918,3 руб. Все проекты компании без изменений прошли оба тура и были отобраны для выполнения.

На 2014–2015 годы не запланировано ни одного проекта. Только один проект (ВЭС «Аксарайская» в Астраханской области) планируется ввести в строй в 2016 году. Остальные шесть проектов введут в эксплуатацию в 2017 году. В общей сложности будет реализовано по два проекта в Астраханской и Оренбургской областях и три проекта в Ульяновской области.

Участники отрасли сегодня просто не готовы к столь быстрой реализации масштабных проектов ВЭС, в том числе и по причине необходимости выполнения требования локализации производства.

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика занимает первое место в мире среди всех типов ВИЭ по популярности и динамике развития.

РИС. 2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МИРОВОГО РЫНКА ФОТОВОЛЬТАИКИ. РОСТ СУММАРНОГО КОЛИЧЕСТВА УСТАНОВОК В 2000–2012 ГОДАХ, МВТ (ПО ДАННЫМ EPIA )

В России же эта область энергетики является наименее развитой среди альтернативных источников энергии. В стране действуют не более 3 МВт общих установленных мощностей солнечных электростанций (СЭС), причём в основном это электрогенерирующие системы с единичной мощностью в пределах от единиц до десятков киловатт. Свыше 90 % всех установок приходится на субъекты малого и среднего предпринимательства, менее 10 % – на частные домохозяйства. Во многих случаях такие системы обеспечивают автономное электроснабжение удалённых от центральной электросети объектов и работают в комплексе с дизель-генераторами.

Крупнейшими действующими объектами солнечной энергетики в России по состоянию на сентябрь 2013 года были две электростанции примерно одинаковой мощности (100 кВт). Первая в России сетевая СЭС промышленного масштаба введена в эксплуатацию в октябре 2010 года вблизи хутора Крапивенские Дворы Яковлевского района Белгородской области компанией «АльтЭнерго». В начале июня 2013 года в эксплуатацию также запущена первая в России автономная дизель-солнечная электростанция мощностью 100 кВт (мощность установленных солнечных модулей – 60 кВт) в селе Яйлю Турочакского района Республики Алтай. Тонкоплёночные фотоэлектрические модули тандемного типа для СЭС разработаны на основе плёнок a‑Si/µk-Si. Произведено оборудование в России на заводе компании «Хевел» в Новочебоксарске (совместное предприятие группы «Ренова» и ОАО «Роснано»).

В декабре 2013 года в Дагестане запущена первая очередь самой крупной в России СЭС «Каспийская». Пока в строй введён 1 МВт мощностей, но уже весной 2014 года электростанция будет доведена до плановой мощности в 5 МВт. Осуществляет проект дагестанский филиал ОАО «РусГидро», строительство ведёт компания «МЭК-Инжиниринг». Запуск данной электростанции можно считать отправной точкой в развитии крупных СЭС мегаваттного класса в России. В 2014 году планируется завершить ещё два проекта СЭС в Дагестане общей мощностью 45 МВт.

Солнечная энергетика – единственный сектор ВИЭ в России, в котором конкурс отбора инвестиционных проектов в 2013 году состоялся в полном объёме. Количество поданных заявок на 289 МВт превысило выделенные для «солнечного» сектора квоты на 2014–2017 годы (согласно целевым параметрам, эта цифра составляет 710 МВт). В общей сложности подано 58 заявок на суммарную мощность 999,2 МВт. При этом на 2014 год объём поданных заявок превышал целевые показатели величин объёмов ввода установленной мощности на 29 %; на 2015 год – на 75 %; на 2016 год – на 59,5 %; на 2017 год – на 12 %.

По итогам конкурса отобраны проекты пяти компаний общей мощностью 399 МВт (рис. 3). Однако квота проектов, указанная в целевых параметрах, не заполнена, несмотря на широкий выбор. Как и в секторах ветровой энергетики и малой гидроэнергетики, недозаполненная целевая квота на 2014 год сгорает.

РИС. 3. ДИАГРАММА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОШЕДШИХ ОТБОР ПРОЕКТОВ ПО КОМПАНИЯМ

Подводя итоги, можно сказать о том, что отрасли ВИЭ в России остаются «законсервированными», хотя есть положительный сдвиг и гарантии государства, подкреплённые законодательно. Тем не менее уже в 2014 году будут реализованы первые крупные проекты по строительству СЭС суммарной мощностью немногим более 35 МВт. Участникам рынка возобновляемой энергетики ещё предстоит пройти длинный путь становления, но общие очертания этой отрасли уже сегодня вырисовываются в оптимистичных тонах.

Литература

1. The Federal Government’s Energy Concept of 2010 and the Transformation of the Energy System of 2011 // Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety. 2011. Oct.
2. Renewable Electricity with Green Certificates // Ministry of Sustainable Development. 2006. May.
3. Постановление Правительства РФ от 28 мая 2013 года № 449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности».
4. Annual Report of World Wind Energy Association. 2012.
5. Global Market Outlook for Photovoltaics 2013–2017. European Photovoltaic Industry Association.
6. Рынок возобновляемых источников энергии в России – 2013: информационно-аналитический отчёт компании IBCentre.

Примечание: Приведенная выше статья написана в 2014 году. В текущем, 2015 году, Министерство энергетики России разработало стратегию энергетического развития России до 2035 года, о которой мы рассказывали в одной из ранее опубликованных на сайте статей . Впрочем, существенных изменений в развитии альтернативной энергетики по сравнению с ситуацией, изложенной в статье Виктор Андриенко, новая стратегия не несет. Кажется, что наша страна по-прежнему надеется на то, что потребности в энергии будут удовлетворяться в основном за счет ископаемого топлива.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность темы. О том, что запасы нефти, газа и угля не бесконечны, знают даже школьники. Цены на энергоносители постоянно повышаются, заставляя плательщиков тяжко вздыхать и задумываться об увеличении собственных доходов. Несмотря на достижения цивилизации, за пределами городов остается немало мест, в которые не подведен газ, а кое-где нет даже электричества. Там же, где такая возможность есть, стоимость работ по монтажу системы порой абсолютно не соответствует уровню доходов населения. Неудивительно, что альтернативная энергия своими руками вызывает сегодня интерес как у владельцев больших и малых загородных домов, так и у горожан.

Весь окружающий нас мир полон энергии, которая содержится не только в недрах земли. Еще в школе, на уроках географии, мы узнали, что можно с высокой эффективностью использовать энергию ветра, солнца, приливов и отливов, падающей воды, земного ядра и прочих подобных энергоносителей в масштабах целых стран и континентов. Однако использовать альтернативные источники энергии можно и для отопления отдельного дома.

Объект исследования - система применения и использования альтернативных источников энергии с точки зрения практической экологии.

Предмет исследования - экономические, экологические и правоприменительные отношения, которые возникают при использовании альтернативных источников энергии.

Цель работы - провести анализ возможности и эффективности использования альтернативных источников энергии.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить определение, потенциал и направления развития альтернативной энергетики;

2. Охарактеризовать мировые перспективы развития и стимулирования альтернативной энергетики;

3. Рассмотреть стратегии развития возобновляемой энергии в мире;

4. Определить возможности и проблемы развития малой и нетрадиционной энергетики России;

5. Проанализировать законодательное обеспечение использования возобновляемых источников энергии.

Гипотеза исследования - на основе современных достижений науки и техники, возможно, эффективно использовать альтернативные источники энергии.

В качестве методологической основы применялись метод системного подхода, метод анализа. Также были использованы такие общетеоретические методы, как обобщение, сравнительно-правовой метод, анализ литературных источников и документов, и некоторые частно - научные методы познания.

Практическая значимость исследования заключается в том, что результаты работы могут быть использованы для дальнейших научных исследований, и на практике в качестве основы для разработки проектов внедрения альтернативных источников энергии.

1. Определение, потенциал и направления развития альтернативной энергетики

Малая гидроэнергетика- электростанции до 10 МВт, расположенные на малых реках, каналах, водопадах. Технически представляет собой запруды (каскады запруд), обеспечивающие падающий поток на генератор, либо последовательно установленные генераторы, опущенные в мощный водный поток, способный дать достаточную кинетическую энергию для ее преобразования в электрическую.

Гелиоэнергетика - использование солнечной энергии через:

плоские коллектора со стекольным или пластиковым покрытием и оптическим КПД не менее 60-88%. Используются в основном для производства горячей воды;

модульные гелиоприемники с полупроводниковым покрытием необходимых размеров и конфигурации. Используются для производства электроэнергии 1 .

Ветровая энергия - используется энергия ветра посредством ветротурбин, представляющих двух-трех лопастную силовую установку с горизонтальным приводом и поворотным (по ветру) устройством, размещаемым на мачте. Возможности использования в виде небольших коттеджных установок до создания масштабных ветровых парков.

Биомасса - используется посредством переработки:

клетчатки древесного происхождения, другой растительной органики и ее производных для производства моторного и бытового топлива (биоэтанол, биодизель);

рециркуляционной переработки бытовых, коммунальных и промышленных отходов, а также органических отходов животных и человека в биогаз.

Геотермика - вынос тепла геотермальной и вулканической деятельности посредством тепловых насосов.

Энергия мирового океана - приливные и волновые ГЭС.

Водородная энергетика - производство водородного топлива посредством выделения его из воды и/или углеводородов (природного газа).

Альтернативная энергетика опирается, в основном, на воспроизводимые источники энергии (ВИЭ), которые, в зависимости от технологий применения, подразделяются на традиционные и нетрадиционные.

К традиционным источникам ВИЭ относится крупная гидроэнергетика, а также использование посредством прямого сжигания энергии традиционной биомассы (дрова, гузапоя, кизяк и т.п.).

По методологии МЭА (Международное Энергетическое Агентство) к нетрадиционным ВИЭ относятся:

гидроэнергетические ресурсы малой гидроэнергетики до 10 МВт (т.е. кроме крупных ГЭС), которые преобразуют кинетическую энергию воды в электроэнергию (вода при этом никуда не исчезает);

геотермальные источники, естественным образом поступающие из земной коры в виде горячей воды, тепла или пара;

энергия солнца;

энергия океана (приливная, волновая, течений и пр.);

энергия ветра;

промышленные и коммунальные отходы (твердые, жидкие, газообразные), способные дать электроэнергию при сжигании, биологическом разложении или иных способах переработки;

биомасса различного происхождения, как продукт переработки продукции сельского и лесного хозяйства, а также специально культивируемых для этих целей растений (возможно ежегодное воспроизводство ресурсов) 2 .

Кроме этого в последнее время огромное внимание стало уделяться новому направлению нетрадиционной энергетики - водородной энергетике. Также к альтернативной энергетике относятся атомная энергетика и термоядерный синтез. В принципе, к альтернативным источникам энергии могут относиться любые, самые экзотические источники, которые могут заменить традиционное углеводородное сырье.

Преимуществами ВИЭ является воспроизводимый характер основного ресурса для производства энергии, а также высокая экологичность.

В числе основных недостатков ВИЭ - ограниченный доступ к отдельным видам ресурсов (не все страны имеют доступ к морю, гидроресурсам рек, достаточный уровень ветров, достаточное количество солнечных дней в году, достаточное количество земельных и водных ресурсов для выращивания ресурсов для биоэнергетики и т.п.), а также пока еще высокая стоимость создания установок на базе ВИЭ.

Кроме того, альтернативные источники, основанные на природных процессах (ветер, солнечные дни и т.п.), не всегда сопряжены по времени производства электроэнергии с периодом потребности в ней, что делает эти источники недостаточно устойчивыми с позиции сезонности и ритмичности производства, а также требует их комбинирования с традиционными источниками.

Вместе с тем, перспективы ВИЭ связываются с их устойчивостью в долгосрочном плане, поскольку их потенциал огромен и в обозримом будущем по ряду видов практически безграничен.

Однако в конечном балансе мирового потребления энергии доля ВИЭ составляет пока около 13%, а с учетом крупных гидроэлектростанций не превышает 18-20%. При этом на долю нетрадиционных источников энергии приходится лишь 2,5-3,5%.

Очевидно, что существует очень большой разрыв между теоретическим потенциалом ВИЭ (теоретическая оценка ресурсов альтернативной энергетики) и фактически используемым потенциалом. Теоретический потенциал ВИЭ (даже при исключении трудно осваиваемой геотермальной энергии), превышает годовой объем мирового производства ВИЭ почти в 9 тысяч раз. Наибольшим теоретическим потенциалом обладает солнечная энергетика, которая сама по себе превышает существующий объем производства первичных энергетических ресурсов в 8,8 тысяч раз (таблица 1).

Даже технический потенциал ВИЭ (потенциальные мощности установок на базе ВИЭ при существующих технологиях) в настоящее время в 17 раз превышает годовой объем мирового производства всех первичных ресурсов (445 ЭДж в 2006 г.).

Таблица 1. Потенциал ВИЭ в мире* Эдж/год

Учитывая, что по расчетам экспертов нынешние запасы основных первичных углеводородных ресурсов достаточны при современном уровне их использования на 40-50 лет, совершенно очевидно, что этот срок отпущен для того, чтобы обеспечить их замену альтернативными видами топлива.

Наиболее широко распространено использование ВИЭ в Китае, США, Германии, Испании, Индии и Японии.

2. Мировые перспективы развития и стимулирования альтернативной энергетики

В основе стратегий развития альтернативной энергетики в развитых и отдельных развивающихся зарубежных странах лежит понимание того, что:

жизненно необходимо заблаговременно создать альтернативу исчерпаемым источникам энергии. Их дефицит в странах, обладающими этими источниками, будет усиливаться в период 2020-2030 гг. с резким обострением к 2050 году. Это приведет к резкому росту цен на энергоресурсы в странах, не обладающих этими ресурсами и поставит под угрозу развитие национальных экономик;

альтернативные источники энергии наиболее экологичны с точки зрения выбросов парниковых газов и становятся существенным условием для предотвращения климатической катастрофы;

обеспечение источниками энергии населенных пунктов, отдаленных от городов, практически полностью зависит от распространения малых альтернативных источников энергии 3 .

Наиболее значимые направления, где альтернативные источники энергии могли бы заменить традиционное углеводородное сырье уже в настоящее время - это производство электроэнергии и производство моторного топлива.

Международное Энергетическое Агентство (МЭА) в 2008 году разработало базовый прогноз развития ВИЭ в мире в сфере электроэнергетики к 2030 году.

Согласно этому прогнозу самые низкие темпы будут присущи развитию крупных ГЭС - не более 2% в среднегодовом исчислении, что приведет к падению доли этого источника электроэнергии с 14,4% в 2006 году до 12,4% в 2030 году. Это связано с исчерпанием возможностей гидроресурсов для крупных ГЭС.

Электроэнергия, производимая малыми ГЭС, будет расти в среднем на 4,7% в год, что позволит увеличить ее долю в мировом производстве энергии соответственно с 1,4% до 2,2%.

Наиболее высокие темпы прогнозируются для развития солнечной тепловой (19% в год) и солнечной световой (17,6%) энергии. Однако даже при этом их совокупная доля в общем объеме производства электроэнергии в мире не превысит 1%. Совокупная доля всех видов ВИЭ возрастет почти в 3 раза - с 3,5% до 10,2%.Однако даже этот показатель не является значимым с точки зрения замены традиционных источников энергии (таблица 2).

Таблица 2. Доля нетрадиционных ВИЭ в производстве электроэнергии в мире.

По расчетам того же МЭА, биотопливо (в совокупности около80 млрд. л в 2008 г.) покрывает в настоящее время только 1,2-1,4% потребления моторного топлива. Учитывая ограничения, которые накладывает на возможности расширения использования биотоплива фактор экономической эффективности, изложенный в предыдущем разделе, объем его возможного производства к 2030 году не превысит 300 млрд. л, из которых 80% - этанол и 20% - биодизель (общий рост в 2,8 раза по отношению к 2008 г.), а его доля в общем объеме моторного топлива может возрасти до 5,5%. Вместе с тем, скорее всего, за исключением отдельных стран, где производство биотоплива крайне выгодно в силу климатических условий (Бразилия), в других странах его будут использовать, скорее как добавку к обычному моторному топливу.

Одновременно, в ближайшем будущем начнется более широкое применение биотоплива второго поколения, которое получают посредством гидролиза сельскохозяйственных отходов (для Узбекистана, к примеру, возможность гидролиза гузапаи), а также газификации органических отходов продукции животноводства.

Более активное использование ВИЭ будет иметь место после 2030 года. По оценкам МЭА, к 2050 году доля существующих видов нетрадиционных ВИЭ увеличится до 25% 4 .

3. Стратегия развития возобновляемой энергии в мире

Великобритания планирует увеличить объем энергии, получаемой из возобновляемых источников энергии с 1% от общего объема потребляемой энергии в 2005 году до 15% в 2020 году за счет сокращения выбросов CO2 к 2030 году на 750 Mt, снижения спроса и соответственно объемов импортируемого газа на 20-30% к 2020 году. С апреля 2010г. поставщики энергии обязуются генерировать часть энергии из возобновляемых источников. В транспортном секторе предполагается использование биотоплива 2-го и 3-го поколений, в том числе для железнодорожного транспорта Китай планирует увеличить вклад ВИЭ с нынешних 1% до 12% к 2020 году.

Для достижения указанных целевых параметров предполагается принятие Закона по развитию возобновляемой энергии. Основные задачи этого Закона включают: подтверждение важности ВИЭ в Национальной стратегии Китая; устранение барьеров и препятствий для развития рынка ВИЭ; установление системы финансовых гарантий для развития ВИЭ; создание социального климата, способствующей развитию ВИЭ.

Стратегия основана на 4 основных принципах

Поддержка гармоничного развития общества, экономики и окружающей среды, при установлении в качестве приоритета развития возобновляемых источников энергии.

Развитие малых ГЭС, солнечных систем горячего водоснабжения, геотермальной энергии и прочих технологий ВИЭ.

Активная поддержка новых технологий ВИЭ, включая ветровую энергию, энергию биомассы за счет использования мер по стимулированию рыночного спроса и технического прогресса.

Интегрирование стратегии долгосрочного технического прогресса с краткосрочными программами расширения использования возобновляемых источников энергии 5 .

Украина практически в четыре раза увеличит использование нетрадиционных источников энергии с 10,9 млн. т н.э. (млн. тонн нефтяного эквивалента) в 2005 году до 40,4 млн. т н.э. в 2030 году. Эта инициатива потребует инвестиций в энергетический сектор в размере около 60,4 млрд. гривен или же 7,9 млрд. евро. Наибольший рост ожидается в использовании солнечной энергии, ветряных электростанций и низко потенциального тепла, но их массовое применение стартует с незначительного уровня, так как в настоящее время суммарная установленная мощность (включая малые ГЭС) составляет всего 0,18 ГВт. Тем не менее, общая мощность электростанций по производству электроэнергии из альтернативных источников энергии (за исключением биотоплива и малых ГЭС) должна вырасти в 2030 году до 2,1 ГВт.

Принятая стратегия предусматривает развитие возобновляемых источников энергии в соответствие основополагающим принципам Европейской стратегии безопасности, конкурентоспособной и устойчивой энергетики. В Энергетической стратегии Украины устанавливается ряд льгот для стимулирования производства и использования энергии из возобновляемых источников.

Европейское правительство активно сотрудничает и внедряет проекты энергосбережения и развития новых и возобновляемых источников энергии с финансовыми институтами и международными организациями, такими как NEFCO, ADEME, IFC, Европейский банк реконструкции и развития, Мировой Банк и другими.

Существует программа государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и малых гидроэлектростанций в Германии. Целевой показатель для возобновляемых источников энергии на 2030 год составляет 19% от всего объема генерации. ЕС выделяет 27,7 млн. евро в поддержку реализации Энергетической стратегии. IFC объявила о своем намерении инвестировать около $500 млн. в 2010 году для поддержки осуществления различных проектов (в том числе и тех, которые касаются энергетики). ЕБРР одобрил выделение 50 млн. долларов в развитие альтернативной энергетики Германии. Всемирный Банк выделит 250 млн. долл. США в 2010 году для реализации энергетических проектов 6 .

4. Возможности и проблемы развития малой и нетрадиционной энергетики России

Человечество располагает достаточными энергетическими ресурсами, которые, однако, распределены неравномерно, разрабатываются и потребляются не лучшим образом. Топливо и энергия постоянно дорожают. Устойчивая ориентация на использование нефти, природного газа, угля (запасы которых конечны), которая, по-видимому, сохранится, по крайней мере, до середины XXI века, уже создаёт определённые экологические проблемы.

Вместе с тем и темпы развития возобновляемых энергоисточников и нетрадиционных энерготехнологий составляют не выше 2-4% в год, т.е.значительно ниже, чем предполагалось ещё 10 лет назад. Фото- и ветроэнергетика в последние годы являются наиболее быстроразвивающимися направлениями электроэнергетики, где темпы роста превышают 10-20% в год и предполагаются и в прогнозах до 2020 года.

Бурное развитие нетрадиционной энергетики за рубежом началось после энергетического кризиса середины 70 х. годов прошлого века. В таблице 3 представлены варианты прогнозов вклада «новых» возобновляемых энергоисточннков по данным Мирового энергетического Совета в 2020году в миллионах тонн нефтяного эквивалента (млн. т н.э.).

Доля НВИЭ, которая сегодня составляет около 2%, должна значительно увеличиться и может превысить к 2020 году 8-12%.

В ряде стран (Дания, Австралия, Испания, Канада, Германия и т.д.) доля НВИЭ составит уже 10-20%, и они будут существенно влиять на состояние и уровень энергоснабжения. На уровне 2040 года по ряду оценок международных организаций она составит 45-50%. Россия, несмотря на значительный опыт и крупный научно-технический задел практически по всем направлениям НВИЭ, в настоящее время существенно отстаёт от ведущих в этом направлении стран. Доля использования возобновляемых энергоресурсов (в основном, это ГЭС) оценивается в 10%.

Нетрадиционная энергетика составляет менее 0,5% по производству электроэнергии и примерно 4% - по теплу.

Таблица 3. Варианты прогнозов вклада «новых» возобновляемых энергоисточннков по данным Мирового энергетического Совета в 2020 году в миллионах тонн нефтяного эквивалента (млн. т н.э.).

В связи с односторонней ориентацией в 60-80 годы XX века на строительство крупных ТЭС, ГЭС, АЭС развитие малой энергетики и использование НВИЭ практически полностью затормозилось, а многие существовавшие малые электростанции были закрыты.

Вместе с тем около 70% территории России, где постоянно проживает до 20 млн. человек и отсутствует развитая инфраструктура, в настоящее время не обеспечивается системой централизованного энергоснабжения, и туда приходится с большими трудностями завозить и крайне не эффективно использовать энергоресурсы. Это отдалённые и труднодоступные окраинные регионы страны - Крайний Север, Дальний Восток, Сибирь, Камчатка, Бурятия, Якутия, Курильские острова и, конечно, Алтай.

На побережьях Чёрного и Азовского морей, на Байкале, в Алтайском крае и ряде других регионов, сложилась неблагополучная экологическая обстановка в значительной степени из-за вредных выбросов устаревших маломощных энергетических установок.

Страна располагает значительными возобновляемыми ресурсами, которые оцениваются в 300 млн. т у.т. в год. При этом известно, что Гео-ТЭС, ВЭС, СЭС, ПЭС экологически более привлекательны, чем действующие сегодня крупные ТЭС, АЭС, ГЭС.

О месте НВИЭ в решения проблем энергосбережения можно судить по таким примерам. ВЭУ мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветраб м/сек экономит 1 тыс. т.у.т., а геотермальная установка такой же мощностью или МГЭС - до 3 тыс. т.у.т. в год. Солнечный коллектор площадью 1 м2 в средней полосе России позволяет сэкономить до 150 кг. условного топлива в год. Тепловые насосы в 3-4 раза эффективнее электрокотлов. Большие надежды связываются с созданием топливных элементов, КПД которых превышает 90% 7 .

Развитие малой и нетрадиционной энергетики затрудняется изменением в последние годы порядка финансирования капитального строительства и НИОКР. Переход на самофинансирование при государственном регулировании тарифов резко ограничил финансовые ресурсы. Объемы инвестиций, например, в электроэнергетику с 1990 г. сократились более, чем в 3 раза. Существенно помочь в решения многих вопросов развития этого направления энергетики могли бы меры государственной поддержки, продуманная научно-техническая политика, принятие Федерального закона «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии», которого, однако, в нашей стране нет.

Необходимо четко представлять, что НВИЭ являются одним из важных конкретных, эффективных направлений энергосбережения у производителя и одним из путей энергосбережения у потребителя.

Внедрение ВНИЭ активно поддерживается администрациями многих регионов, населением, «зелеными» (Калининградская, Мурманская, Ростовская области; Краснодарский, Приморский края и т.д.). Они являются важным фактором социально-экономической политики, достаточно привлекательной сферой инвестирования, в т.ч. иностранного, направлением «трансферта западных технологий».

Применение ВНИЭ снижает выбросы СО2, NO2 и др. и их финансирование возможно в рамках привлечения оплаты «квот за выбросы». Использование НВИЭ активно поддерживается МБРР, ЕБРР, ООН, ЕЭС специальными программами - ТАСИС и др. В рамках рыночных преобразований поддержка малой энергетики, «независимых энерго-производителей» представляется просто необходимой, учитывая имеющийся задел и опыт работы организаций и структур компании. НВИЭ позволят иметь в энергосистемах дополнительные мощности и повысить гибкость регулирования при принятии решений по энергоснабжению.

Рассредоточение генерирующих мощностей приблизит их к потребителям и должно привести к уменьшению потерь в тепловых н электрических сетях и повысить энергобезопасность.

Создание новых мощностей на основе НВИЭ позволит улучшить финансовую обстановку в энергопредприятиях, привлечь дополнительные финансовые источники и создать совместные предприятия с экспортно-ориентируемой продукцией - комплектные гидроагрегаты для малых ГЭС, ветроустановки и ВДЭС, фотоэлектрические батареи, солнечные коллекторы, тепловые насосы, газогенераторы, турбодетандерные установки.

5. Законодательное обеспечение использования возобновляемых источников энергии

Развитие возобновляемых источников энергии как нового перспективного направления энергетики требует государственного регулирования и управления, в начальный период своего развития -финансовой поддержки и экономического стимулирования, а также правового регулирования отношений субъектов, осуществляющих деятельность в этой сфере.

Почему развитие энергетики возобновляемых источников в мире происходит опережающими темпами в различных странах, независимо от их размеров, географического положения, экономического состояния и ресурсной базы энергетики? Немаловажным фактором этого являются экологические преимущества этих источников и постоянно развивающиеся технологии повышения их экологической безопасности; отсутствие эмиссии парниковых газов. Во многих странах происходит выравнивание стоимостей энергии традиционных источников и ВИЭ, прежде всего в связи с ужесточением экологических требований и повышением стоимости энергии традиционных электрических станций, особенно угольных, а стоимость оборудования возобновляемой энергетики столь же непрерывно снижается за счет технологического совершенствования.

По состоянию на конец 2000 года общая установленная мощность ВИЭ в мире составила по электроэнергии - 123 ГВт, по тепловой энергии - 230 ГВт. К 2015 году установленная мощность составит соответственно380-390 ГВт (эл.) и около 500 ГВт (тепл.), т.е. установленная электрическая мощность возрастет примерно в три раза, а тепловая - более чем в два раза.

Так, на конец 2003 года общая установленная мощность ВЭС в мире составила 40301 ГВт. Достигнутые показатели энергетической и экономической эффективности сделали ВЭУ вполне конкурентоспособными с традиционными источниками энергии. В настоящее время технологии изготовления позволяют создавать ВЭУ единичной мощностью 4,5-5,0 МВт.

К 2020 году суммарная установленная мощность ВЭУ в мире должна составить 1200 ГВт, к 2040 году установленная мощность ВЭС в мире может составить 3100 ГВт.

В 2002 году годовое производство фотоэлектрических систем впервые превысило 500 МВт, в 2003 достигнет 970 МВт. В 2015 году следует ожидать производства уже около 10 ГВт, а в 2030 году - 140 ГВт в год.

В 2010 году производство электроэнергии на основе биомассы составило свыше 30 ГВТ, а тепловой энергии 200 ГВт. К 2015 году рост производства энергии на основе этого вида энергии должен составить соответственно 90 и 400 ГВт.

В 2001 году установленная мощность малых ГЭС в мире достигла 73ГВт, а в 2015году их мощность может достичь 175 ГВт.

В России мощность электростанций на ВИЭ в 2001 году составила около 1300 МВт, а к 2015 году согласно "Стратегии…" планируется в вод еще 1000 МВт и удвоение производства электроэнергии (таблица 4). Такой рост, безусловно, потребует соответствующей государственной поддержки, т.е., принятия соответствующего федерального законодательного акта.

Таблица 4. Доля возобновляемых источников энергии в балансе производства электроэнергии(без крупных ГЭС) в России

Зарубежная правоприменительная практика в области ВИЭ характеризуется наличием как рамочного законодательства, так и законов прямого действия. Законодательные акты имеются практически во всех странах Европы, в Китае, Японии, США, Канаде, Индии. Особенно детальное законодательство существует в Германии, в которой с 1998 года принято шесть законов, посвященных экологии и использованию ВИЭ. В последнем из этих законов, принятом 29 марта 2000 года, устанавливаются цены на электроэнергию, вырабатываемую на базе различных источников ВИЭ. В результате Германия стала безусловным мировым лидером в области ветроэнергетики (12 ГВт установленной мощности из 24 ГВт в Европе и 31 ГВт в мире на конец 2002 г.), а также остается в числе лидеров в области использования солнечной энергии и биомассы.

Предметом правового регулирования подобных законопроектов являются общественные отношения, возникающие при осуществлении деятельности в сфере использования ВИЭ, в том числе:

⎯ при изучении и оценке потенциала ВИЭ;

⎯ при использовании ВИЭ, в том числе в сфере электрической и тепловой энергии, произведенной с использованием указанных источников;

⎯ при создании и применении экономически эффективных технологий, создании и эксплуатации установок по использованию ВИЭ и ускорении научно-технического прогресса в данной сфере;

⎯ в сфере лицензирования, стандартизации, сертификации, государственной регистрации, учета, надзора и контроля в данной сфере;

⎯ путем финансирования и экономического стимулирования использования ВИЭ 8 .

Система государственного регулирования деятельности в сфере использования ВИЭ включает в себя:

⎯ нормативное правовое регулирование использования ВИЭ, а также программ использования ВИЭ;

⎯ управление использованием ВИЭ через уполномоченные федеральные и региональные органы исполнительной власти;

⎯ установление государственных целей по вводимой к определенному сроку мощности и/или объему замещения органического топлива за счет использования ВИЭ;

⎯ государственный надзор и контроль в сфере использования ВИЭ;

⎯ техническое регулирование, стандартизация, сертификация в сфере использования ВИЭ;

⎯ обеспечение международного сотрудничества в сфере использования ВИЭ.

Инструменты финансового стимулирования использования ВИЭ могут предусматривать следующие мероприятия:

⎯ предоставление льготных кредитов исполнителям НИОКР, разработчикам, производителям и потребителям оборудования возобновляемой энергетики;

⎯ установление ускоренной амортизации оборудования и установок возобновляемой энергетики;

⎯ предоставление заказчикам сооружения объектов возобновляемой энергетики отсрочки выплаты НДС на срок до трех лет после ввода объекта в эксплуатацию;

⎯ использование части средств, выделяемых субъектам Российской Федерации из государственного бюджета, на закупку топлива и его транспортировку, для сооружения объектов возобновляемой энергетики;

⎯ снижение или полная отмена таможенных пошлин на импорт и экспорт оборудования, установок комплектующих изделий возобновляемой энергетики 9 .

Необходимы также организационно-технические решения. Среди них можно назвать следующие:

Региональные и местные энергоснабжающие организации обязаны подключить к принадлежащим им сетям установки возобновляемой энергетики независимых энергопроизводителей и приоритетно принять вырабатываемую на них электрическую и тепловую энергию. Затраты, необходимые для подключения к сети установок возобновляемой энергетики, несут энергоснабжающие организации - собственники электрических и тепловых сетей.

Разногласия между поставщиком электрической и/или тепловой энергии и собственником сети по вопросам подключения установок возобновляемой энергетики к сетям и тарифах на электрическую и тепловую энергию разрешаются региональными энергетическими комиссиями совместно с региональными органами по управлению использованием ВИЭ.

Электрическая и/или тепловая энергия, вырабатываемая с использованием ВИЭ, является собственностью производителя и может находиться в федеральной или региональной государственной, муниципальной, коллективной или частной формах собственности.

Таким образом, законодательное сопровождение процесса внедрения ВИЭ должна представлять стройную систему мер, позволяющих гармонично встраивать системы энергоснабжения на ВИЭ в общую стратегию развития ТЭК, обеспечивая условия конкурентноспособности и реализации их экологических преимуществ.

Заключение

Приходится признать, что со стороны государственных структур, законодательной и исполнительной властей поддержки сектору НВИЭ, к сожалению, нет. Принята Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика», где среди прочего заложены средства и на НВИЭ. И хотя программа рассчитана на период до 2005 года, в части НВИЭ она не выполнена. Были проведены не одни парламентские слушания в Государственной Думе на темы нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Был разработан проект закона «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии». Этот закон даже был впоследствии принят парламентом в трех чтениях, но был отклонен Президентом В. Путиным.

Однако общественность, «зеленые» продолжают говорить о необходимости принятия законов, касающихся как поддержки и развития нетрадиционных возобновляемых экологически безопасных источников энергии, так и энергосбережения и энергосберегающих технологий вообще.

Если говорить об основных направлениях первоочередного, экономически и экологически оправданного внедрения НВИЭ в России, то наиболее целесообразно делать это там, где экономически обусловленный тариф высокий, а возможности использования ВИЭ достаточно хорошие.

Начнем с того, что эти источники энергии позволяют подходить к производству электроэнергии дифференцированно: для сельской фермы не нужно тянуть бесконечные линии электропередач - можно использовать биогазовые установки и ветряки; для городских кварталов, малых фирм и предприятий подойдут солнечные батареи и коллекторы плюс те же биогазовые установки; для крупных промышленных предприятий - геотермальные электростанции, ветропарки.

НВИЭ также дают возможность регулировать мощность энергоустановки без ущерба для природы: наращивать или, по необходимости, снижать ее, демонтируя избыточные установки для дальнейшего использования (разобранную солнечную батарею можно продать, можно установить для работы в другом месте). Наиболее распространенные сегодня источники энергии не позволяют этого делать: на АЭС возникает проблема катастрофических аварий, на ГЭС - изменяется уровень водохранилища, ТЭЦ с их выбросами и использованием ископаемого топлива в данном случае вообще вне обсуждения, даже если используют в качестве топлива отходы - слишком велико загрязнение и от разработки угля и от выбросов ТЭЦ.

Это не совсем привычно. Вернее совсем непривычно. Однако, если сегодня не сделать привычной нетрадиционную возобновляемую энергетику, то завтра нам в лучшем случае придется вновь догонять другие страны по производству экологически безопасных источников энергии. А в худшем… Вторжение человека в природу настолько же велико, на сколько ничтожна его способность контролировать природные процессы и последствия антропогенного воздействия, - и катастрофа может произойти значительно раньше, чем закончатся уголь, нефть и газ

Список использованной литературы

Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В. Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2012 - 556 с.

Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. - М.: Изд. Центр «Академия», 2011. - 256 с.

Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. - М.: Агар, 2013. - 424 с.

Дидиков А.Е. Использование солнечной энергии в системах нагрева воды на пищевых предприятиях // Материалы V Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные технологии в ХХI веке». - СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - 232 с.

Кокорин А.О., Гарнак А., Грицевич И.Г., Сафонов Г.В. Экономическое развитие и решение проблемы изменения климата // Экологический вестник России. - 2012. № 3. - С. 15-21.

Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2013. - 575с.

Копылов Р.Ю., Михайлова Т.Л. Альтернативные источники энергии: спасение человечества ли усугубление кризиса техногенной цивилизации?// Вестник Нижегородского Государственного Технического Университета им. Р.Е. Алексеева. - 2013. - № 2. - С. 135-139.

Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. 2-е изд. Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2012. - 624 с.

Солнце, ветер, биогаз! Альтернативные источники энергии: экологичность и безопасность. Проблемы, перспективы, производители. - Барнаул: Изд-во Фонда «Алтай - 21 век», 2012. - 174 с.

Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2013. - 238с.

Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. - М.: Дрофа, 2012. - 416 с.

Чудинов Д.М. Определение эффективности использования солнечных систем теплоснабжения: Автореф. дисс. к.т.н. - Воронеж, 2007. - 18 с.

Шуйский В.П., Алабян С.С. Мировые рынки ВИЭ и национальные интересы России// Проблемы прогнозирования. - 2010. - № 3. - С. 138-142.

Щукина Т.В. Солнечное теплоснабжение зданий и сооружений. - Воронеж, 2012. - 121 с.

Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В. Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И.Цветковой. - М.: АСБВ, 2011. - 550 с.

Экология. Под ред. проф.В.В. Денисова. - Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2013. - 768 с.

1 Копылов Р.Ю., Михайлова Т.Л. Альтернативные источники энергии: спасение человечества ли усугубление кризиса техногенной цивилизации?// Вестник Нижегородского Государственного Технического Университета им. Р.Е. Алексеева. - 2013. - № 2. - С. 135-139.

2 Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2013. - 575 с.

3 Солнце, ветер, биогаз! Альтернативные источники энергии: экологичность и безопасность. Проблемы, перспективы, производители. — Барнаул: Изд-во Фонда «Алтай — 21 век», 2012. — 174 с.

4 Шуйский В.П., Алабян С.С. Мировые рынки ВИЭ и национальные интересы России// Проблемы прогнозирования. - 2010. - № 3. - С. 138-142.

5 Дидиков А.Е. Использование солнечной энергии в системах нагрева воды на пищевых предприятиях // Материалы V Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные технологии в ХХI веке». - СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - 232 с.

6 Кокорин А.О., Гарнак А., Грицевич И.Г., Сафонов Г.В. Экономическое развитие и решение проблемы изменения климата // Экологический вестник России. - 2012. № 3. - С. 15-21.

7 Экология. Под ред. проф. В.В.Денисова. - Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2013. - 768 с.

8 Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- - М.:ЮНИТИ, 2012 - 556 с.

9 Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. - М.: Изд. Центр «Академия», 2011. - 256 с.

Ю. А. Вафина

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ И ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ: РОССИЯ И МИРОВОЙ ОПЫТ

Ключевые слова: альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, нетрадиционные источники энергии.

В статье операционализировано понятие «альтернативная энергетика» и выявлены причины актуализации темы альтернативной энергетики. Рассмотрены наиболее крупные источники альтернативной энергии: солнечная энергия, энергия ветра, геотермальная энергия, биоэнергетика. Изучено состояние и определены перспективы развития альтернативной энергетики в России и зарубежных странах.

Keywords: alternative energy, renewable sources of energy, non-conventional energy sources.

In article defined, the notion of «alternative energy» and identified reasons for updating the theme of alternative energy. Considered the largest alternative energy sources: solar, wind, geothermal and bioenergy. Research status and prospects of development of alternative energy in Russia and foreign countries.

С конца XIX века в качестве основы любой энергетики используется углеводородное сырье, в современном нам мире представленное чаще всего природным газом или нефтью. В свое время они потеснили, а теперь и практически вытеснили из хозяйственной жизни своих предшественников: дрова, торф и др. Однако в последнее время в мире все большую роль начинают играть неуглеводородные источники энергии. Возможно, уже в ближайшем будущем они будут способны потеснить ставшие такими привычными на мировом рынке энергетического сырья углеводороды. Это связано как с высокими ценами на нефть и газ, так и с истощением запасов этих природных ресурсов и еще с множеством аспектов как экономических, так и политических и даже культурных.

В последнее время тема альтернативной энергетики становится все более актуальной. Ниже мы перечислим несколько причин, почему это происходит. Во-первых, одной из главных причин служит истощение мировых запасов ископаемого топлива. По мнению ряда исследователей, существующих запасов угля хватит примерно на 270 лет, нефти на 35-40, а газа на 50 лет . Во-вторых, с середины ХХ века все очевиднее становится негативное влияние экономической деятельности человека на окружающую среду, а углеводородное сырье является основным виновником увеличения доли углекислого газа в атмосфере и, соответственно, в создании парникового эффекта. В-третьих, важную роль играет аспект обеспечения энергетической безопасности как общемировой, так и отдельной для каждой страны. Наиболее логичным ответом на все эти вызовы является постепенное увеличение доли альтернативной энергетики. Оно уже происходит, правда, пока весьма незначительными темпами, так доля углеводородного сырья в общем предложении энергоресурсов снизилась с 86,6% в 1973 году до 81,4% в 2007-м . Таким образом, мы видим, что в течение последних 34 лет альтернативная энергетика развивалась опережающими темпами по сравнению с углеводородной, хотя доля первой все еще очень мала. Один из ответов на вопрос, почему альтернативная энергетика растет так медленно, дал Б.

Клинтон: «Существующая энергетика, работающая на нефти и угле, хорошо организована, хорошо финансируется и обладает хорошими политическими связями, тогда как новая энергетика - децентрализована, испытывает недостаток в финансах и менее влиятельна» . Но если при всех трудностях альтернативная энергетика продолжает относительно быстро развиваться, привлекая к себе все больше сторонников, значит, ее время действительно пришло.

Мысль о своевременности постепенного перехода к альтернативной энергетике подтверждается и общемировым процессом перехода человечества к постиндустриальному обществу. Как мы знаем, каждая эпоха характеризовалась преобладанием тех или иных производительных сил. В доиндустриаль-ныю эпоху развивалась, прежде всего, аграрная деятельность, именно она была главной движущей силой развития общества и именно в этой области происходило наибольшее сосредоточении капитала. С переходом к индустриальному обществу акцент смещается к крупному промышленному производству и активному использованию природных ресурсов, прежде всего полезных ископаемых, ранее не вовлеченных в хозяйственную деятельность человека. При этом переходе осуществляется и скачок в области энергетики: биологическое топливо, прежде всего дрова, повсеместно заменяются более эффективными углеводородами: сначала углем, затем газом и позже всего нефтью. Сейчас мы переживаем следующую общественно-экономическую трансформацию - переход в постиндустриальному обществу. При последней социально-экономической формации основным источником экономического роста становятся интеллектуально-образовательный потенциал, уровень развития науки, научнотехнический уровень производства, инновационная активность. Это неизбежно ведет к переходу от традиционных источников энергии к нетрадиционным или альтернативным.

В современных словарях чаще всего можно прочитать следующее определение альтернативных источников энергии. «Альтернативный источник энергии - способ, устройство или сооружение, по-

зволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений и заменяющее собой традиционный источник энергии, функционирующий на нефти, газе или угле». Сами же энергетики к нетрадиционным, или альтернативным, источникам энергии относятся следующим образом: «Нетрадиционными энергоисточниками именуют более маломощные электростанции иного типа: с газотурбинными установками; с двигателями внутреннего сгорания; геотермальные; ветровые; солнечные; приливные; гидроаккумулирующие и другие» . Зачастую определения альтернативной, или нетрадиционной, энергетики представляют собой просто перечисление видов энергоресурсов, которые, по мнению авторов, относятся к альтернативным, при этом каждый автор на свой вкус изменяет состав и количество данных источников. Наиболее спорными являются атомная и гидроэнергетика: одни исследователи включают их в состав альтернативных источников энергии, другие утверждают, что эти отрасли относятся к традиционной энергетике, третьи выделяют их в отдельные подгруппы, не относя ни к традиционным, ни к альтернативным.

Солнечная энергия

Самый мощный из возобновляемых источников энергии. Щедрое солнце, по теоретическим расчетам, может дать в тысячу раз больше энергии, чем другие источники питания. Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, в 6,7 раза больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5% этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия.

В настоящее время солнечная энергия используется для получения электроэнергии и нагрева воды. Для нагрева воды необходимы солнечные коллекторы. Чаще всего солнечные коллекторы устанавливают на крышах. Для большей эффективности важна их ориентация на юг, угол установки коллектора и, конечно же, его площадь. Чем больше площадь, тем больше энергии он может впитать. Для генерации электричества используются фотоэлементы. Световые фотоны, бомбардируя пластинки фотоэлементов, генерируют в них электрическую энергию. Это происходит не только в солнечный день, но и когда облака затянули все небо.

Плюсы такой энергии: бесплатный, безвредный, безграничный источник энергии, особенно выгодно в местах куда провода электросетей еще не добрались. Минусы: такой источник питания не постоянный - мощность генерации зависит от погодных условий и от времени дня. Сами устройства дорогие, эффективность довольно низкая и они занимают большую площадь.

Красноречивым примером конкретного решения в области альтернативной энергетики является грандиозный проект, не имеющий аналогов в мире. В штате Невада на площади 160 кв. км создается «солнечная ферма» с 70 тыс. энергетическими уста-

новками на основе двигателей Стирлинга. Необходимо отметить, что этот проект лично курировал бывший президент США Джордж Буш. И это понятно, ведь по расчетам американских специалистов, в итоге будет полностью покрыта потребность южных и юго-западных штатов в электроэнергии. Именно поэтому после реализации проекта «солнечной фермы» с двигателями Стирлинга в США подобный опыт планируется использовать во многих южных регионах мира .

Темпы роста одной лишь солнечной энергетики, которую ведущие европейские эксперты признают динамично развивающейся и обладающей гораздо большим потенциалом, чем другие возобновляемые источники энергии, составляют более 100% в год в течение последних пяти лет. А объемы установленной мощности солнечных фотоэлектрических установок в 2010 г. достигли 15 ГВт.

Очевидно, что достигнутые результаты - это эффект от реализованных программ государственной поддержки, объемы которой сокращаются лишь по мере достижения так называемого сетевого паритета - когда себестоимость электроэнергии, выработанной на основе применения возобновляемых источников энергии, равна себестоимости электроэнергии, генерируемой традиционными энергоносителями. Впрочем факт реальной конкурентоспособности возобновляемой и традиционной энергетики, достигнутой в настоящее время в Италии и ожидающейся в ближайшие 2 года в Германии, разрушает последний аргумент противников развития ВИЭ, успевших широко популяризировать тезис о непреодолимой дороговизне альтернативной энергетики.

В последнее время наибольшая активность наблюдается именно в секторе солнечной энергетики, что связано с удешевлением технологий, и с появлением более эффективного оборудования. Из всего объёма инвестиций в альтернативную энергетику (ежегодные расходы на НИОКР в сфере нетрадиционной энергетики составляют в мире не менее 1 млрд долларов) на долю солнечной за прошлый год пришлось около 40%. По оценкам экспертов Международного энергетического агентства (МЭА) к 2050 г. 20-25% потребностей человечества в электричестве будет обеспечено за счет солнечной энергии. Солнечная энергетика будет вырабатывать до 9 тыс. ТВт/ч .

В этом сегменте как наиболее оправданные и рациональные, с точки зрения расходования государственных средств, зарекомендовали себя такие инструменты господдержки как софинансирование проектов строительства солнечных электростанций, а также тарифная политика, направленная на стимулирование использования чистой энергии конечными потребителями, государственными организациями и промышленными предприятиями.

Наибольшее распространение получили меры по введению специальных тарифов на покупку «зеленой» электроэнергии, субсидируемых из государственного бюджета. Например, так называемый feed-in tariff действует более чем 41 странах, в том

числе в большинстве стран ЕС, Канаде, Китае, Израиле и Австралии, и с недавнего времени введен также на Украине.

Продолжая перечень мер государственной поддержки, нужно отметить и такие механизмы стимулирования выработки и использования чистой энергии как субсидии для производителей возобновляемых источников энергии, «»зеленые сертификаты», освобождение от уплаты НДС и экологических налогов, льготные кредиты и специальные гранты.

Подобные программы существуют сегодня в десятках стран. Например, в Южной Корее инвестору компенсируют до 60% стоимости новой станции и существуют льготы на пошлины на ввозимое оборудование. Индия планирует практически с нуля достичь к 2022 году 20 ГВт промышленных и 2 ГВт бытовых солнечных генерирующих мощностей, для этого будет выделено около $40-46 млрд.

В некоторых странах национальные программы поддержки ВИЭ предусматривают 30%-ю компенсацию гражданам стоимости солнечных установок и 5%-ный кредит на оставшуюся стоимость. В Германии существуют специальные банки, которые кредитуют солнечные системы под низкие проценты, в основном это государственные банки или кредитные организации с государственным участием. Еще в конце 90-х в этой стране была принята программа «100 тыс. солнечных крыш». При оборудовании домов солнечными батареями государство финансировало до 70% их стоимости. Сегодня в стране насчитывается более полумиллиона бытовых солнечных установок для производства электроэнергии и тепла .

У России в области солнечной энергетики есть существенные возможности - экономический потенциал солнечной энергии на территории страны составляет 12,5 млн. тонн условного топлива. Благоприятными регионами для развития солнечной генерации являются юг России, Забайкальский и Приморский края и даже Якутия. Однако пока в России развитию не только солнечной энергетики, но и в целом ВИЭ уделяется пока явно не так много внимания.

Энергия ветра

Ветер - неограниченный ресурс для производства электроэнергии. Он есть везде, бесконечен, экологически чист. Использование энергии ветра началось на самом раннем этапе человеческой истории. Древние персы (территория современного Ирана) использовали силу ветра для размола зерна. В средневековой Голландии ветряные мельницы служили не только для размола зерна, но и для откачки воды с польдеров. В середине XIX века в США был изобретён многолопастный ветряк, использовавшийся для подъёма воды из колодцев .

Если в прошлом энергию ветра использовали, как правило, для повышения эффективности физического труда (для перемолки зерна или в качестве водяного насоса), то в настоящее время энергию ветра применяют в основном для выработки элек-

троэнергии (ветер вращает лопасти электрогенератора).

Получать электроэнергию при помощи ветра первыми научились датчане в 1890 г. В России в начале XX века Н.Е. Жуковским была разработана теория ветряного двигателя, которую его ученики расширили и довели до практического использования. В первой половине столетия ветроэнергетика стремительно развивается во всем мире. С 1929 по 1936 года в СССР разрабатываются установки мощностью 1000 кВт и 10000 кВт. Эти установки планировались для работы на сеть. В 1933 году в Крыму устанавливается ВЭС мощностью 100 кВт с диаметром колеса 30 м. Развитие этого направления достигло своего пика, когда в 1957 году была изготовлена ветряная турбина мощностью 200 квт. Но вскоре их вытеснили мегаватные станции, работающие на традиционном топливе.

В течение Второй Мировой войны датская машиностоительная компания F.L.Smidt построила двух- и трехлопастные ветряные турбины. Эти машины генерировали постоянный ток. Трехлопастной аппарат с острова Водо, построенный в 1942 году, был частью ветро-дизельной системы, которая обеспечивала электроснабжение острова. Более тысячи ветротурбин было поставлено в Palm Springs (Калифорния) в начале восьмидесятых.

Дания в настоящее время имеет приблизительно 2000 мегаватт ветряной энергии и около 6000 действующих ветряных турбин. 80% этих турбин принадлежат частным лицам или местным кооперативам. Самая большая в мире «ветряная ферма» находится в Дании, город Middelgrunden. Она состоит из 20 турбин Bonus 2 МВт, общая мощность которых составляет 40 мегаватт .

При использовании энергии ветра различают ветродвигатели, ветроэнергетические агрегаты и ветроэнергетические установки. Ветродвигатель -устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию. Ветроэнергетический агрегат - совокупность ветродвигателя и технологической машины (электрогенератора, насоса, компрессора), привод которой осуществляется с помощью ветродвигателя. Ветроэнергетическая установка включает в себя ветроэнергетический агрегат и ряд дополнительных устройств, необходимых для бесперебойной работы технологических машин в период безветрия и обеспечения высокого КПД эксплуатации ветродвигателя при любом направлении и силе ветра. К таким устройствам относятся резервный (дублирующий) двигатель, включаемый в штилевую погоду, аккумулятор энергии, системы автоматического регулирования ориентации ветродвигателя в потоке воздуха при различном направлении ветра и частоте вращения ротора .

Ветроэнергетические установки вырастают тут и там, различных моделей и размеров и мощностей. Поскольку, чем больше высота, тем сильнее ветер, ветряные генераторы стараются делать повыше. Для увеличения мощности отдельные ветряки объединяют в парки ветровых генераторов. Лучшие

места для таких парков - вершины холмов (гор), равнины и берега моря или океана. Все больше ветряных генераторов ставят прямо в открытом море в некотором отдалении от берега - ведь ветер намного сильнее, а значит и экономическая отдача выше.

Основным недостатком всех ветроэнергетических установок является зависимость от погодных условий и невозможность в связи с этим прогнозирования графика выработки энергии. Если же в состав ветроэнергетической установки входит аккумулятор энергии, то ветровой агрегат работает непрерывно с максимальной мощностью: при ее недостатке включается дополнительный двигатель, а при избытке излишки вырабатываемой энергии поступают в аккумулятор. В качестве дублирующих двигателей чаще всего используют дизельные установки и гидроаккумулирующие электростанции. К недостаткам ВЭУ относятся также значительные (на единицу выработанной энергии) площади, занимаемые ВЭУ.

География мировой ветроэнергетики за последние десятилетия претерпела довольно существенные изменения. До середины 1990-х гг. по суммарной мощности ветроэлектростанций первое место занимали США: в 1985 г. на эту страну приходилось 95% мировых мощностей. Почти все они были сконцентрированы в штате Калифорния. Во второй половине 1990-х гг. мировое лидерство перешло к Западной Европе, где уже в 1996 г. было сосредоточено 55% мировых мощностей ветроэнергетических установок.

И хотя энергия ветра составляет лишь около 1% от общей величины выработки электроэнергии в мире, для некоторых стран этот показатель значительно выше. В частности, доля ветряной электроэнергии в Дании составляет 20%, в Испании - 9%, в Германии - 7% .

Биоэнергетика

Биомасса - термин, объединяющий все органические вещества растительного и животного происхождения. Дословно он означает «биологический материал». Биомасса старейший источник энергии, используемый человечеством. Его возникновение относят ко времени овладения людьми огнем. До XIX века в России биомасса была основным источником энергии. В странах экваториального пояса такое положение сохраняется и поныне. Ее доля в энергобалансе развивающихся стран составляет 35%, в мировом потреблении энергоресурсов

12%, в России - 3%. В России только 2 млн. сельских домов имеют сетевой газ, остальные 12,6 млн. используют для отопления дрова и уголь.

Растительный покров Земли составляет более 1800 млрд. т сухого вещества, что энергетически эквивалентно 3-1022 Дж. Эта цифра соответствует известным запасам энергии полезных ископаемых. Леса составляют 68% биомассы суши, травяные экосистемы - примерно 16%, а возделываемые земли

8%. В целом на Земле при помощи фотосинтеза ежегодно производится 173 млрд.т сухого вещества, что более чем в 20 раз повышает используемую в

мире энергию и в 200 раз - энергию, содержащуюся в пище всех более 4 млрд, обитателей планеты . Биомасса делится на первичную (растения, животные, микроорганизмы) и вторичную (отходы переработки первичной биомассы, продукты жизнедеятельности человека и животных).

Энергия биомассы используется двумя способами: путем непосредственного сжигания (отходов сельскохозяйственной продукции) и путем глубокой переработки исходной биомассы с целью получения из нее более ценных сортов топлива - твердого, жидкого или газообразного, которое сжигается с высоким КПД при минимальном загрязнении окружающей среды. Второй способ перспективен и позволяет использовать в качестве первичных энергоносителей такие биомассы, которые не поддаются утилизации путем прямого сжигания в топочных устройствах. Эти биомассы представляют собой бытовые и промышленные отходы, ухудшающие состояние среды обитания человека. Поэтому их переработка, проводимая в целях получения энергии, позволяет одновременно решить и экологическую задачу. Основными источниками биомассы служат городские и промышленные отходы, отходы животноводства, сельского и лесного хозяйства и водоросли.

Твердые городские отходы представляют собой домашние отходы, отходы легкой промышленности и строительства. В зависимости от времени года и района сбора отходы в среднем состоят на 80 % из горючих материалов, из которых 65 % имеют биологическое происхождение: бумага, пищевые и животные отходы, тряпье, пластмасса. Горючими компонента ми являются углерод (~ 25 %), водород (~ 3 %) и сера (~ 0,2 %), поэтому теплота сгорания городских отходов составляет 9...15 МДж/кг.

Небольшое содержание азота (~ 0,3 %) и невысокие температуры горения отходов сводят к минимуму образование вредных окислов азота и обеспечивают экологическую чистоту отходов как топлива, ввиду образования незначительного количества оксидов серы. Предприятия по переработке отходов следует размещать в городах с населением численностью 150...200 тыс. человек, а производство энергии из отходов рентабельно, если их в сутки перерабатывается не менее 270 т. Утилизация твердых отходов также дает положительный эффект из-за улучшения экологической обстановки в городе и уменьшения площадей, необходимых для складирования отходов.

Промышленные отходы, используемые как биоэнергоресурсы, присущи пищевой промышленности, которая специализируется на переработке плодов и овощей, а для выработки энергии используют отходы семян, плодов, шелуху семечек подсолнечника и другие подобные отходы, непригодные для применения в качестве корма.

Отходы животноводства заслуживают внимания как энергоресурсы только при содержании скота и птиц в закрытых помещениях, таких как откормочные хозяйства промышленного типа. Оптимальным способом обработки отходов животно-

водства является анаэробная ферментация или биогазификация.

Отходы сельского и лесного хозяйства образуются на месте их заготовки или на предприятиях по их переработке. К ним относят растительные остатки после сбора урожая (солома, стебли кукурузы или подсолнечника, мякина, кожура овощей и плодов), ветви и корни заготавливаемых деревьев, погибшие и отбракованные деревья, а также отходы при производстве пиломатериалов и бумаги (опилки, стружки, горбыль, кора) .

При непосредственном сжигании биомассы химическая энергия горючих компонентов преобразуется в тепловую энергию высокотемпературного теплоносителя - газообразных продуктов горения (дымовых газов), которые из топочного устройства подаются в то или иное теплоиспользующее устройство: водонагреватель, парогенератор, воздушный калорифер, сушильную установку. При предварительной обработке из твердых городских отходов выделяют фракции черных и цветных металлов, негорючие твердые компоненты, стекло. Крупные куски измельчают до получения однородной массы, которую затем обезвоживают в специальных сушильных установках, а сжигание производят в топках котельных агрегатов.

При термохимической обработке биомассы отходы подвергают тепловому и химическому воздействию, при котором органическая часть биомассы разлагается с образованием твердого горючего вещества, горючих газов или жидкого топлива. Каждый из этих продуктов представляет собой высококачественное, эффективное и экологически чистое топливо, которое сжигается в обычных топочных устройствах. Основу термохимической обработки составляет пиролиз - термическое разложение органической массы отходов при ее нагревании.

Пиролиз осуществляется в различных аппаратах: конвертерах, где происходит конверсия (преобразование) вещества; реакторах, где идут хмиче-ские реакции; газификаторах или газогенераторах, где образуются газообразные продукты разложения органики. Некоторые методы термохимической обработки твердых отходов предусматривают предварительное выделение фракций негорючей части биомассы, их очистку и механическую обработку с целью повторного хозяйственного использования. Комплексность утилизации отходов и исключение необходимости складирования и захоронения конечных продуктов их переработки придает таким методам особую привлекательность.

В результате термохимической обработки биомассы получают топливный газ, жидкое пиротопливо и твердое топливо - углистое вещество. Общий энергетический КПД газификации составляет 50-70 %. Помимо неизбежных потерь теплоты через ограждения и от недожога топлива значительная часть энергии тратится на сушку сырья.

Анаэробная ферментация биомассы представляет собой микробиологический процесс разложения сложных органических веществ без доступа воздуха. При ферментации происходит превращение

углеводородов (брожение) и белков (гниение) в биогаз - смесь метана СН4 (до 60-70 %), диоксида углерода СО4, азота N водорода Н2 и кислорода (вместе 1-6 %), и образуется стабилизированный осадок исходной биомассы. Биогаз является высококалорийным, удобным для практического использования топливом, а стабилизированный осадок - органическим удобрением. В процессе ферментации биомасса теряет неприятный запах и при этом погибает патогенная микрофлора. При анаэробной ферментации решаются энергетические и экологические вопросы, в том числе проблема складирования и хранения отходов.

К веществам для анаэробной ферментации относят осадки городских сточных вод, стоки животноводческих и птицеводческих ферм, твердые бытовые отходы, остатки перерабатываемого растительного сырья, опилки .

В России биомасса растительного происхождения в качестве источника энергии практически не используется. Между тем, во многих странах мира давно по достоинству оценили этот вид альтернативного топлива. В Африке, Азии и Южной Америке немалую часть электроэнергии получают именно из сырья растительного происхождения.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия - это энергия земляных недр. Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри нашей планеты Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия. Это тепло имеется повсюду и доступно круглосуточно. Достаточно привести такие цифры: 99 процентов всего вещества, образующего нашу планету, имеют температуру выше 1000 градусов Цельсия, а доля вещества с температурой ниже ста градусов и вовсе составляет лишь 0,1 процента от массы Земли. И пусть даже реальному использованию поддаётся лишь очень незначительная часть этой энергии, но и она при таких масштабах практически неисчерпаема.

Буркхард Заннер, геофизик Гисенского университета, отмечает, что уже разведанные запасы геотермальной энергии более чем в тридцать раз превосходят энергозапасы всех ископаемых ресурсов вместе взятых. Более того, на сегодняшний день из всей энергии, вырабатываемой в разных странах мира за счёт геотермии, ветра, солнца, приливов и отливов, 86% приходятся именно на геотермальные электростанции. Правда, сама доля альтернативной энергетики невелика: даже в Германии, где использованию возобновляемых энергоресурсов уделяется повышенное внимание, она составляет всего лишь 7% .

Чаще всего геотермальную энергию используют двумя способами - для выработки электроэнергии и для обогрева домов. В редких случаях, в рекреационных целях, где в построенных на горячих источниках санаториях, поправляют здоровье отдыхающие. Для какой из этих целей она будет использоваться, зависит от формы, в которой она поступает. Иногда вода вырывается из-под земли в виде

чистого «сухого пара», а иногда на небольшой глубине обнаруживают источник теплой воды. Используемые при этом энергетические установки рассчитаны на самые разные потребности. Некоторые из установок, работающих за счёт гидрогеотермии, могут быть причислены к крупному промышленному оборудованию. Они обеспечивают централизованное теплоснабжение целых районов. Кроме того, существуют системы на основе так называемых геотермических тепловых насосов. Они обеспечивают отопление - или охлаждение - отдельных строений

От частного жилого дома на одну семью до офисных или административных зданий. А теперь ещё появились системы, позволяющие использовать геотермию для производства электроэнергии.

Более того, если до недавних пор такие проекты осуществлялись, в основном, в регионах, где имеются горячие геотермальные воды, то сегодня всё чаще встаёт вопрос о таких технологиях, которые позволили бы использовать заключённое в недрах Земли тепло повсеместно. Идея одной из таких технологий была впервые выдвинута американскими учёными ещё в начале 70-х годов. Эта технология получила название «hot dry rock», то есть «горячие сухие горные породы». В её основу положено давно известное явление: по мере углубления в недра Земли температура растёт - примерно на 3 градуса каждые 100 метров. Американские геофизики предложили пробурить на глубину в 4-6 километров 2 скважины с таким расчётом, чтобы через одну закачивать внутрь холодную воду, а через другую отводить разогретый пар - ведь температура на такой глубине достигает 150-200 градусов Цельсия. Пар может быть использован как для производства электроэнергии, так и для отопления.

Технология «горячих сухих горных пород» создавалась для того, чтобы геотермальную энергию можно было использовать вне этих особых зон - зон вулканической активности, горячих источников, гейзеров и так далее. В настоящее время эта технология испытывается в рамках экспериментального проекта, реализуемого совместно немецкими, французскими и британскими учёными в Эльзасе, в районе Сульца, среди садов и виноградников. Испытания идут вполне успешно: уже удалось получить геотермальный пар, а по экспериментальным расчетам через два-три года построенная на этом принципе электростанция даст первый ток. Причём стоить этот ток будет гораздо дешевле, чем тот, что производится, например, солнечными батареями. Проектная мощность электростанции в Эльзасе - 25 мегаватт. Свою главную задачу учёные видят в том, чтобы заложить основы серийного строительства таких объектов .

Но если в Германии развитие геотермальной энергетики ещё только набирает обороты, то некоторые другие государства - Италия, Мексика, Индонезия, Новая Зеландия, Япония, Коста-Рика, Сальвадор, а прежде всего, Филиппины и США, -успели продвинуться гораздо дальше. Самый крупный в мире геотермальный проект реализуется в Калифорнии, в Долине больших гейзеров. Однако,

пожалуй, самый интересный в технологическом отношении проект реализуется сегодня в Исландии. В двухтясячных годах там завершился монтаж геотермальной электростанции нового образца, способной придать использованию тепла из земных недр совершенно новые масштабы. По коэффициенту полезного действия эта электростанция значительно превосходит все прочие объекты того же назначения, возведённые в штатах Юта, Невада и Калифорния. Эта электростанция относится к числу геотермальные электростанций с «циклом Калины». Она имеет две особенности: во-первых, извлечённая из недр Земли горячая вода используется не непосредственно, а передаёт свою энергию другой жидкости. Эту схему называют двухконтурной, или бинарной. Вторая особенность заключается в том, что в качестве этой второй жидкости, то есть рабочего тела, используется двухкомпонентная водноаммиачная смесь. Эти компоненты имеют разные критические температуры, то есть равновесное состояние между жидкой и газообразной фазами у каждого из них наступает при различных параметрах. В ходе процесса состояние водно-аммиачной смеси и, соответственно, концентрация в ней компонентов непрерывно меняется. Это позволяет оптимизировать перенос тепла при испарении и конденсации рабочего тела. В результате «цикл Калины» оказался значительно эффективнее всех прочих бинарных схем.

Итак, первая в Европе установка с «циклом Калины» появилась на северо-восточном побережье Исландии в Хусавике - городке, насчитывающем 2,5 тысячи жителей. Их потребности в электроэнергии на 80 процентов покрывает эта установка. По словам местных инженеров-эксплуатационников, выигрыш в коэффициенте её полезного действия составляет по сравнению с традиционными геотермальными электростанциями от 20-ти до 25-ти процентов .

Мировой опыт показывает, что одним из основных направлений повышения энергетической эффективности экономики является развитие альтернативной энергетики. Это подразумевает более широкое использование возобновляемых источников энергии и применение современных эффективных технологий генерации электрической и тепловой энергии. Использование возобновляемых источников получения энергии, их активное внедрение в жизнь с каждым годом приобретает все более серьезные масштабы. К 2020 году Европейский союз планирует в соответствие со своей энергетической стратегией «20-20-20» увеличить долю возобновляемых источников энергии в общем топливном балансе до 20%, что, по замыслу европейцев, даст возможность сократить удельный спрос на традиционные энергоресурсы на 20%. Это позволит странам Евросоюза к 2030 г. увеличить валовой национальный продукт на 79% при снижении энергопотребления на 7%. В перспективе европейские государства будут получать из возобновляемых источников не менее трети потребляемой энергии. Соединенные Штаты, главный мировой импортер углеводородов,

также разрабатывают свою стратегию в этом направлении. В США финансирование энергетики возобновляемых источников и энергоэффективности из федерального бюджета сопоставимо с расходами на атомную энергетику и обращение с радиоактивными отходами. Согласно планам президента Барака Обамы, к 2012 г. в стране доля энергии, получаемой за счет возобновляемых источников, должна достичь 10%, а к 2025 г. - 25% .

Для зарубежных политиков и бизнесменов возобновляемая энергетика давно стала одним из перспективных направлений, способствующих выходу из кризиса, решению экологических и климатических проблем, вызванных технологическими процессами получения энергии из традиционного топлива. Развитие альтернативной энергетики в России уже в ближайшие годы позволит:

Обеспечить электричеством, теплом и топливом удаленные районы России, где завоз топлива - дорогое и ненадежное мероприятие. Так, в самом большом по площади субъекте Российской Федерации, Республике Саха, примерно 75% всех коммунальных расходов в 2006 г. пришлось на долю поставок горючего. Стоимость его транспортировки в 2007 г. оценивалась в 1,2 млрд рублей. Особенно это относится к северным и приравненным к ним территориям. За последние 10 лет число населенных пунктов, не подключенных к сетям общего пользования, резко возросло из-за разрушения линий электропередач; те населенные пункты, которые получали энергию от дизельных электростанций, часто остаются без света из-за выхода дизельных генераторов из строя и невозможности их замены. Речь здесь идет об условиях жизни 20-30 млн человек;

Повысить надежность энергоснабжения энергодефицитных районов РФ, хотя и охваченных централизованным электроснабжением, но имеющих ограничение по мощности либо по видам энергии. Присоединение новых потребителей к электросетям в этих районах очень дорого, а отказы в присоединении стали массовым явлением;

Высвободить в структуре энергобаланса страны объемы традиционных энергоносителей, необходимые для выполнения договоров по долгосрочным контрактам на экспортную поставку нефти и природного газа развитым зарубежным странам;

Подтолкнуть российскую электроэнергетику к инновациям. Эффект от этого выйдет далеко за пределы отрасли: ведь появление спроса на энергетическое оборудование, работающее на местных видах топлива, скажем на биомассе, обязательно должно вызвать соответствующее предложение со стороны отечественных производителей, а это в свою очередь подхлестнет машиностроение, химическую промышленность, науку. То есть альтернативная энергетика имеет все шансы стать новой точной роста российской высокотехнологичной экономики. Это подтверждается недавно высказанным мнением президента Дмитрия Медведева о том, что «Россия должна быстро действовать, чтобы застолбить себе место» на мировом рынке технологий производства чистой и возобновляемой энергии.

Все эти обстоятельства заставляют срочно пересмотреть отношение к альтернативной энергетике, тем более что Россия это можем сделать с определенной выгодой для себя, учтя те ошибки и перегибы, которые имели место в других странах. Реформирование и либерализация рынка электроэнергии должны этому только способствовать, поскольку именно в рамках свободного рынка частные генерирующие компании будут стремиться к внедрению инноваций.

Однако пока в России развитию возобновляемых источников энергии уделяется не так много внимания, как того требует ситуация. В настоящее время на правительственном уровне существует принципиальное решение (Распоряжение Правительства РФ от января 2009 г.) об увеличении к 2015 и 2020 гг. доли ВИЭ в общем уровне российского энергобаланса до 2,5% и 4,5% соответственно (без учета гидроэнергетики, являющейся также возобновляемым энергоресурсом и вырабатывающим сегодня 16% энергии), что составляет около 80 млрд. кВтч выработки электроэнергии с использованием ВИЭ в 2020 году при 8,5 млрд кВт/час в настоящее время . В настоящее время можно выделить ряд проблем в практической реализации проектов энергосбережения за счет использования альтернативных источников энергии. Крайне затруднена практическая реализация проектов в солнечной энергетике. В первую очередь, в силу отсутствия механизмов возврата инвестиций в проекты солнечной генерации, а также возможности технологического присоединения солнечных систем к общей сети. Подготовку квалифицированных кадров для строящихся инновационных предприятий инвесторы решают сами, проблему отсутствия отечественного сырья и комплектующих компенсируют импортом, параллельно прорабатывая возможности локализации всего производственного процесса. Таким образом, в настоящее время бизнес пытается самостоятельно решать проблемы, связанные как с запуском производства, так и с реализацией продукции в будущем. В то время как в Европе, Китае, других развитых и развивающихся странах государство берет на себя не только решение многих задач, содействуя развитию модернизационной экономики, но и с освоением чужих рынков.

Например, правительство Японии собирается выделить более 300 млн долл. на развитие солнечной энергетики в развивающихся странах Азии, Африки и Ближнего Востока. Цель понятна: "застолбить" за собой рынок развивающихся стран и немалую долю мирового рынка для продукции японских фирм. При этом Япония предполагает предоставлять и устанавливать оборудование на безвозмездной основе в рамках антикризисной программы.

В России есть необходимые природные ресурсы для развития альтернативных источников энергии. По имеющимся оценкам, потенциал возобновляемых источников энергии в России составляет около 4,6 млрд т у.т. в год, то есть в пять раз превышает объем потребления всех топливно-

энергетических ресурсов России . К возобновляемым ресурсам относится энергия Земли, солнца, ветра, морских волн, биомассы и др. Нельзя сказать, что эти ресурсы присутствуют в изобилии и равномерно распределены по территории, но они есть и способны решать такие задачи как повышение надежности электроснабжения, создание резервных мощностей, компенсация потерь, снабжение электроэнергией удаленных районов. Наиболее значимыми для России с точки зрения их промышленного применения являются биомасса, энергия ветра и солнца.

В рамках данной статьи были рассмотрены наиболее крупные источники альтернативной энергии. В действительности, уже сейчас этих источников намного больше и прогресс не стоит на месте. На данный момент, можно смело сказать, что технологии альтернативной энергетики быстро развиваются и спрос на них есть. Что же, остается только надеяться, что в будущем мы сможем произвести себе столько энергии сколько надо, при этом бережно храня и не загрязняя нашу планету.

Литература

1. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года: распоряжение Правительства Российской Федерации № 1234-р от 28 августа 2003 года

2. Абдурашитов Ш.Р. Общая энергетика/ Ш.Р. Абдура-шитов. - М., 2008. - 312 .с

3. Завадский М. У ветра на пути/ М. Завадский// Эксперт.

4. Клинтон Б. Жить, отдавая/ Б.Клинтон. - М.:ЭКСМО, 2008.

5. Кириллов Н.Г. Зачем России нужна альтернативная энергетика?/ Н.Г. Кириллов// http://www.akw-mag.ru/content/view/100/35/

6. Энергия ветра// http://aenergy.ru/79

7. О ветроэнергетике//

http://www.energycenter.ru/article/388/42/

8. Фокин В.М. Основы энергосбережения и энергоауди-

та/В.М. Фокин.- М.: «Изд-во Машиностроение-1»,

9. http://www. bibliotekar. ru/alterEnergy/27.htm

10. Вестник Казанского технологического университета; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Казань: КНИТУ, 2011.- №23. - С.165- 173.

11. Фрадкин В. Альтернативная энергетика/ В. Фрадкин//http://www. dw-world. de

12. Альтернативные источники энергии: типы, их плюсы и минусы\\ http://energyhall.blogspot.com/2011/05/blog-post_05.html

© Ю. А.Вафина - канд. социол. наук, доц. каф. государственного, муниципального управления и социологии КНИТУ, [email protected].