Энергетика — это основа современной цивилизации. Она обеспечивает экономику и население топливом и энергией и является фундаментом всей системы хозяйствования человека, гарантом жизнеобеспечения населения и безопасности государства. Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) делятся на:
• невозобновляемые (нефть, газ, уголь, торф и продукты их переработки, уран), запасы которых ограничены и конечны;
• возобновляемые — энергия Солнца, Мирового океана, ветра, водных потоков, биомасса; тепло Земли, воздушного бассейна; отходы производства и жизнедеятельности человека. Использование возобновляемых более доступных энергоресурсов имеет более древние историю и традиции и, в принципе, более традиционно, чем современные ТЭС, ПГУ, ПГЭС, АЭС и даже ГЭС.
Топливно-энергетические ресурсы — важнейший фактор мировой политики и успешного развития мировой экономики. В настоящее время мировое потребление первичных энергоресурсов оценивается примерно в 10 млрд т нефтяного эквивалента в год. По оценкам Мирового Энергетического Совета (МИРЭС) к 2020 г. оно возрастет еще на 50-55 %. Такая тенденция, по-видимому, сохранится и в дальнейшем. Очевидно, что запасы невозобновляемого ископаемого органического топлива, на которых зиждется сегодняшнее экономическое благополучие, в том числе и энергетика, не бесконечны. Можно спорить, но по разным взвешенным прогнозам при существующем уровне использования доказанных мировых запасов нефти хватит где-то на 4050 лет, газа — на 60-70 лет, угля — на 200-250 лет. Эти цифры известны многим. Похожие цифры называются и для России. Угольные запасы России оцениваются более чем на 500 лет.
Стратегия развития энергетики
Россия является одной из ведущих энергетических держав мира. Это связано не только с тем, что она владеет 45 % мировых запасов природного газа, 23% запасов угля, 14 % урана, 13 % запасов нефти и почти половиной мировых запасов лесных ресурсов, но и с тем, что наша страна располагает уникальным производственным, научно-техническим и кадровым потенциалом топливно-энергетического комплекса (ТЭК), созданного несколькими поколениями людей. Нашей стране нужна долгосрочная энергетическая политика и энергетическая стратегия. Энергетика объединяет страны и народы, сокращает расстояния и время. В условиях России — ее пространств, климата, существующей инфраструктуры и местоположения — энергетика является основой существования самого государства. Основные задачи, которые стоят перед энергетикой страны, они постоянны:
• надежное и бесперебойное обеспечение страны и всех регионов энергоносителями высокого качества независимо от сезона года по доступным тарифам;
• повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, их экономное использование;
• создание заделов на будущее по ресурсносырьевой базе, инвестиционным проектам и научным разработкам. Энергетическая стратегия страны не может быть создана без участия государства и учета интересов регионального развития. Часто интересы различных регионов, государства и особенно частных собственников могут не совпадать, и тогда без взаимоприемлемых решений любую стратегию вряд ли можно будет реализовать. Стабильная работа ТЭКа в значительной мере зависит от состояния ресурсной базы.
В России нефть и газ составляют 85 % баланса, хотя в среднем в мире наих долю приходится около 60 %. В тоже время открытые запасы углеводородного сырья, по разным оценкам, могут быть эффективно использованы до 2020 г. Необходимо также учитывать, что, например, воспроизводство ресурсной базы в последние 15-20 лет осуществлялось не более чем на 50-60%. Поэтому вопрос вовлечения в топливно-энергетический баланс (ТЭБ) новых энергоресурсов, в первую очередь возобновляемых, разработка и создание новых энергоэффективных технологий и оборудования становятся актуальными задачами уже сегодня. При этом надо иметь в виду, что главной задачей энергетической стратегии является достижение максимально возможного повышения качества жизни людей, в том числе и за счет оптимального использования уникального ресурсно-энергетического потенциала страны. Сегодня практически все страны мира развивают и стимулируют энергосбережение, использование новых энергоресурсов и энергетических технологий.
Мы в этом отношении серьезно отстаем и тратим на единицу продукции энергии в несколько раз больше, чем в таких странах, как Япония, ФРГ, США, и очень слабо используем местные, возобновляемые энергоресурсы. Хотя, учитывая наш самый холодный в мире климат, большие расстояния, неразвитую транспортную сеть, отсутствие соответствующей инфраструктуры, мы можем иметь такие же удельные показатели, как в упомянутых странах, только в отдельных случаях и при использовании прорывных технологий. Ситуация усложняется из-за отсутствия в стране современной налаженной государственной системы управления ТЭКом — последние 20 лет это непрерывная перестройка и реструктуризация, а также из-за несовершенства налоговой, финансовой, лицензионной систем и разрушения научно-технической и производственной базы практически всех отраслей народного хозяйства. В результате такой реструктуризации вводы новых мощностей и модернизация производства резко сократились, газ стал дешевле угля и мазута. Возник диспаритет цен, что приводит, например, к тому, что нефтяные и газовые компании поставляют на внутренний рынок газ по цене дешевле себестоимости, а потом покупают у энергетиков электроэнергию по цене, в несколько раз превышающей затраты электростанций на выработку электроэнергии. Потребителю не требуются нефть, газ или уран и т.п., ему нужны тепло, свет, горячая, холодная вода и т.д.
Для потребителя безразлично за счет какой «большой», «малой», «возобновляемой», «децентрализованной» энергетики или сетей ОАО РАО «ЕЭС России» он получает эти услуги. Они должны соответствовать его запросам и устраивать по условиям получения. Надо учитывать, что мир вступил в эпоху глобальной интеграции энергетических компаний, которые уже вытесняют или заменяют просто топливные или электроэнергетические компании. Примерами могут служить многопрофильные энергетические компании: Сименс, Дженерал электрик, Шелл, Ибедрола, Лукойл, Норильский никель, Газпром и т.д. Современные технологии получения тепла и электроэнергии и рынок уравнивают различные топлива. При этом важную роль играет то, где совершена сделка, кто ее участники, какой используется энергоресурс и по какой технологии. Становится важным — развиваем мы свою экономику за счет мобилизации собственных ресурсов или за счет внешних займов. Еще несколько десятилетий назад эффективность электростанции фактически определялась ее масштабом, все этапы реализации проекта курировались государственными структурами, а вид топлива просто задавался.
Сегодня же часто все определяется политическими мотивами, переделом собственности, интересами ее владельца без учета интересов потребителя. По-видимому, государством должны быть созданы вертикально интегрированные энергетические компании со своим топливным добывающим и перерабатывающим, транспортным и генерирующим и сбытовым производством. В этом случае рыночная среда, по-видимому, должна заставить: не сжигать попутный нефтяной газ; найти решение равного доступа различных производителей к трубопроводам и сетям; осваивать наиболее эффективные современные технологии; рационально использовать все ресурсы, в том числе местные и возобновляемые; находить необходимые инвестиции; активно заниматься энергосбережением. Все это будет выгодно такой энергетической компании, так как в этом будет ее прямая экономическая заинтересованность.
Стратегические цели развития отечественной электроэнергетики в настоящее время в перспективе до 2020 г. определены Постановлением Правительства России от 28 августа 2003 г. № 1234–р. Стратегия исходит из того, что основой энергоснабжения и энергобезопасности России является Единая энергетическая система страны (ЕЭС России). При этом намечается увеличение производства электроэнергии на АЭС, ГЭС и ТЭС к 2020 г. в 1,4 -1,5 раза по сравнению с 2001 г. При этом предусматривается обеспечить:
1) надежное энергоснабжение экономики и населения страны теплом и электроэнергией;
2) сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России (ЕЭС) и ее интеграция с другими энергообъединениями в Европе и Азии;
3) повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий и ресурсов;
4) снижение вредного воздействия отрасли на окружающую среду.
Проблемы развития децентрализованной возобновляемой энергетики
К сожалению, развитию децентрализованной возобновляемой энергетики, использованию местных забалансовых ресурсов в Стратегии уделяется очень мало внимания. Ранее развитие малой нетрадиционной экологически чистой энергетики и использование возобновляемых энергоресурсов (НВИЭ) рассматривалось как важнейшая задача реализации Федерального закона «Об энергосбережении» от 03.04.96 № 28-Ф3, Указа Президента РФ от 07.05.95 № 472 «Об основных направлениях энергетической политики и структурной перестройки топливно-энергетического комплекса Российской Федерации на период до 2010 года», Федеральной Целевой Программы «Энергосбережение России» (1998-2005 гг.), Программы энергосбережения отрасли Электроэнергетика на 1999-2000 гг. и на перспективу до 2005 и 2010 гг.
Предполагалось, что серьезный толчок развитию малой и возобновляемой энергетики может дать реализация Федеральной программы «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива на 1997-2000 годы» (Постановление Правительства РФ от 28.08.97 № 1093) и принятие, наконец, Федерального закона «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии». Обеспечение надежного энергоснабжения при устойчивом росте энергопотребления, повышение эффективности использования энергии и стимулирование инвестирования в энергетику — сегодня основные направления деятельности мирового ТЭКа. Особой задачей является расширение доступа к современным энергетическим услугам трети населения планеты, в том числе и значительной части населения нашей страны ( по некоторым данным до 20 млн чел.), все еще не имеющего доступа к энергии, или тех, чей доступ недостаточен для успешного экономического развития. Важную роль в решении проблем ТЭКа играют используемые технологии добычи (получения), переработки и транспорта энергоресурсов, в том числе самого удобного вида — электроэнергии.
Способы и технологии получения и преобразования энергии могут быть разделены на традиционные и нетрадиционные, то есть хорошо или не очень хорошо отработанные и широко или недостаточно широко распространенные для соответствующих времени и условий существования. Деление энергетики на «большую», «малую» и возобновляемую представляется условным и недостаточно оправданным и вносит путаницу. Вся большая энергетика начиналась с малой. За рубежом такого деления нет. Правильнее говорить о централизованном энергоснабжении (это в основном ОАО РАО «ЕЭС России») и децентрализованной энергетике (ДЦЭ), главную роль в развитии которой, по-видимому, должны играть регионы при соответствующей поддержке государства. Европейский совет по возобновляемой энергетике разработал прогноз развития ВИЭ до 2040 г., по которому доля ВИЭ с учетом крупных ГЭС в мировом производстве первичной энергии составит в 2010 г. — 16,6 % или 1773 млн т н.э.; в 2020 — 23,6 % или 2690 млн т н.э; в 2030 млн т н.э. — 34,7% или 4338 млн т н.э.; более 40 % в 2040 г. — 6678 млн т н.э. Что говорит в пользу реальности этого прогноза. Прежде всего темпы роста мощности, которые приняты в прогнозе. По разным десятилетиям темпы роста мощности к предыдущему году составляют: для биомассы от 2 до 3,3 %, крупных ГЭС — 1-2 %, малые ГЭС — 6-8 %; геотермальных станций — 4-8 %; солнечных нагревательных установок — 10-16 %. А для ветроустановок и фотоэлектрических установок темпы роста мощности до 2020 г. приняты соответственно 20-33% и 25-30 %. Фактические темпы роста в 2000-2006 гг. превосходят даже эти высокие темпы. Так, по фотоэлектричеству они составляют 35-80 %, а по ветроэнергетике среднегодовые темпы составляют 53 % по отношению к 2000 г.
По ветроэнергетике в ЕЭС существует амбициозная программа «Wind Force 10», предусматривающая достижение к 2020 г. доли ветроэнергетики в объеме 10 % от производства электроэнергии, вырабатываемой в мире. Следует отметить, что этот прогноз успешно выполняется. Так, в 2005 г. по прогнозу общая установленная мощность ветроустановок должна составить 52715 МВт, фактически она достигла 58566 МВт. Ветроэнергетика стала существенной частью энергетики многих стран.
Лидерами на конец 2005 г. по установленной мощности ВЭС являются Германия (18427 МВт), Испания (10027 МВт), США (9149 МВт), Индия (4430 МВт), Дания (3128 МВт). В 2005 г. во многих странах мира доля ВИЭ в производстве первичной энергии превышает 10 %, в т.ч. в Австрии (20,7 %), Канаде (16,4 %), Дании (14,7 %), Финляндии (22,6 %), Исландии (74,1%), Мексике (9,9 %), Новой Зеландии (29,1 %), Норвегии (43,2 %), Португалии (12,7 %), Швеции (27,0 %), Швейцарии (14,9%), Турции (11,8 %). В 2005 г. к странам OECD, в которых доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии, включая ГЭС, превышает десять процентов, относятся: Австрия (63,4 %), Канада (60,3 %), Дания (24,8 %), Финляндия (32,8 %), Франция (9,8 %), Германия (10,1 %), Греция (10,0 %), Исландия (100 %), Италия (15,2 %), Мексика (16,0 %), Новая Зеландия (65,4 %), Норвегия (95,5 %), Португалия (17,9 %), Словацкая Республика (15,4 %), Испания (17,0 %), Швеция (50,9 %), Швейцария (55,8 %), Турция (24,6%). Для сведения: Великобритания (3,8 %), США (8,4 %).Показателем состояния использования «новых» видов ВИЭ является доля ВИЭ в производстве электрической энергии без учета гидростанций. В том же 2005 г. она составила: Австрия (4,6 %), Дания (24,2% — в основном ветровая энергия и биомасса), Финляндия (12,3 %), Германия (5,8 %), Исландия (17,2 %), Нидерланды (5,2 %), Новая Зеландия (8,7 %), Португалия (5,5 %), Испания (7,9 % — в основном, ветровая энергия), Швеция (5,3 %), Великобритания (2,3 %), США (2,1 %). В планах Европейского Союза — достичь доли ВИЭ 20 % в производстве первичной энергии к 2020 г.
Доля ВИЭ примерно с 2% в настоящее время должна значительно увеличиться и в максимальном варианте, по данным МИРЭС на 2020 г,. составить 8 -12 %. Очевидно, что в этом случае они уже будут существенно влиять на состояние и уровень энергоснабжения. Стоимости электроэнергии на электростанциях различного вида и на разных топливах за последние 15 лет практически сравнялись. Причем на основе НВИЭ электроэнергия дешевеет, а на традиционных — дорожает, в частности, из-за повышения экологических требований и удорожания технологий. Используемые технологии преобразования возобновляемых энергоресурсов современны и автоматизированы, установки практически действуют без обслуживающего персонала. По оценкам экспертов — специалистов Германии Eurosolar — к 2050 г. возобновляемая энергетика будет обеспечивать до 50 % общего производства энергоресурсов. Как известно, Россия при населении 2,4% от населения мира обладает 14 % мировых запасов нефти, 35 % мировых запасов газа, 20 % мировых запасов угля и 14 % урана. Это создает иллюзию, что проблемами использования ВИЭ заниматься в России не нужно. Однако еще в конце1980-х начале 1990 гг. были определены зоны (области) экономической, экологической и социальной эффективности использования ВИЭ в России.
Дальнейшее развитие событий многократно подтвердило правильность этих выводов. На современном уровне ВИЭ могут внести существенный вклад в решение следующих неотложных проблем.
• Обеспечение устойчивого, соответствующего принятым в аналогичных климатических условиях теплои электроснабжения населения и производства в зонах децентрализованного энергоснабжения, в первую очередь, в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территорий.
• Обеспечение гарантийного минимума энергоснабжения населения и производства (особенно сельскохозяйственного) в зонах неустойчивого централизованного энергоснабжения (главным образом, в дефицитных энергосистемах), предотвращение ущербов от аварийных и ограничительных отключений, особенно в сельской местности и сельской перерабатывающей промышленности.
• Снижение вредных выбросов от энергетических установок в отдельных городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения. Все исходные данные для решения этих задач в России имеются. Россия располагает многими видами ресурсов ВИЭ, а в большинстве субъектов Российской Федерации имеются два и более вида ВИЭ. Уникальными ресурсами ВИЭ обладает Краснодарский край, в котором имеется экономический потенциал по всем видам ВИЭ: геотермальная и солнечная энергия, ветровая энергия, гидроэнергия малых рек и водотоков, низкопотенциальная энергия моря, окружающего воздуха, стоков технического водоснабжения потребителей. Технический потенциал ВИЭ в крае на два порядка превышает современное потребление энергии краем.
Далеко не случайно, что системы солнечного теплоснабжения получили по масштабам России широкое распространение именно в этом крае. В целом по России экономический потенциал ВИЭ по последним разработкам составляет порядка 320 млн т у.т., то есть около 30 % внутреннего потребления энергоресурсов в 2005 г. (970 млн т у.т.). Имеются разработки и мелкосерийное производство всех видов оборудования возобновляемой энергетики. Существенные успехи достигнуты в геотермальной энергетике. На сооруженных за последнее время Верхне-Мутновской (3 блока по 4 МВт) и Мутновской (2 блока по 25 МВТ) геотермальных станциях установлено оборудование, разработанное и изготовленное в основном на российских предприятиях (ОАО «Геотерм», Калужский турбинный завод и др.). Хорошо зарекомендовали себя в работе солнечные коллекторы Ковровского механического завода, микрои малые ГЭС, а также фотоэлектрические элементы и модули, поставляемые многими отечественными производителями за границу. Одним из главных барьеров на пути развития децентрализованной возобновляемой энергетики (ДЦВЭ) является отсутствие стимулирования развития и управления на государственном уровне. Практически это направление в нашей стране развивается силами энтузиастов. На уровне 2005 г. доля ВИЭ в производстве электроэнергии оценивается около 10 млрд кВт•ч или около 1% от общей выработки, а отпуск тепловой энергии — 95 млн Гкал или 6,7 %. Вместе с тем, рост произошел в основном за счет прямого уменьшения древесины и древесных отходов в балансе, а также увеличения производства электроэнергии за счет более полного использования малых тепловых станций, работающих на отходах целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих производств.
Новые либерализованные рынки вносят сложности в реализацию проектов крупных ГЭС. Длительные сроки строительства, высокий уровень капитальных затрат, геологические и финансовые риски снижают привлекательнось этого вида энергоресурсов. Возможности строительства крупных ГЭС использованы во многих странах, хотя в России неосвоенных гидроэнергоресурсов еще достаточно.Строительство малых ГЭС, по-видимому, будет активно продолжаться в большинстве стран. По прогнозам, предусматривается и строительство новых АЭС в ряде стран. Появление новых революционных безопасных технологий на АЭС и хранения ядерных отходов должно ускорить этот процесс. Безопасная атомная энергетика и использование возобновляемых источников энергии наряду с решением проблем энергообеспечения являются также важнейшими направлениями снижения вредного воздействия энергетики на окружающую среду и климат.
Транспортные, особенно трансграничные, сети энергоресурсов и региональная интеграция рынков — факторы возрастающей важности. Пока ВИЭ в большинстве случаев успешно развиваются при наличии субсидий на производимую электроэнергию или дотаций на дублирующую мощность при поддержке государства. Российский ТЭК уникален как по масштабам запасов первичных энергоресурсов и добычи органического топлива, так и в силу географических особенностей их размещения. Наш ТЭК является естественным энергомостом между Западом и Востоком. Эта уникальность России востребована, и Евразийский континент станет одной из главных составляющих развития мировой энергетики в XXI веке. В перспективных планах развития нашей электроэнергетики, определенных Энергетической стратегией России на период до 2020 г., очень скромно упомянута «малая» и возобновляемая (децентрализованная) энергетика. А при рассмотрении на различных уровнях про нее просто часто забывают. При этом надо понимать, что ДЦЭ не является альтернативой традиционной «большой» энергетике, а дополнением к ней, занимая свою совершенно определенную нишу.
Возобновляемые энергоресурсы в достаточном количестве имеются в большинстве регионов, и в первую очередь, проблемных с точки зрения энергоснабжения. Место и роль децентрализованной, прежде всего возобновляемой, энергетики в стратегии развития «Электроэнергетики» можно сформулировать так.
1. ВИЭ являются конкретным и эффективным направлением энергосбережения в энергетике и у потребителя: строительство ветродизельных электростанций (ВДЭС) вместо новых ЛЭП, строительство геотермальных установок, МГЭС и т.д. в аналогичных условиях.
2. ВИЭ — важное средство решения проблем энергообеспечения многих регионов, которое активно поддерживаются Администрациями, населением, «зелеными» ряда регионов: ВИЭ позволят оптимизировать графики загрузки оборудования на станциях и в энергосистемах с учетом их сезонного использования (например, использовать максимум ветра зимой, максимум солнца, запасов воды — летом и т.д.). ВИЭ позволяют иметь в энергосистемах дополнительные мощности и повысить гибкость регулирования при принятии решений по энергоснабжению. Рассредоточение генерирующих мощностей приблизит их к потребителям и приведет к уменьшению потерь в тепловых и электрических сетях и повышению энергобезопасности страны.
3. Применение ВИЭ снижает выбросы СО2, NОx и других вредных веществ, и финансирование этого применения возможно в рамках привлечения оплаты «квот за выбросы».
4. ВИЭ — одно из наиболее быстро развивающихся направлений научно-технического прогресса и бизнеса (производство ВЭУ в мире выросло за последние 10 лет в 10 раз, мощность установок фотоэлектрического преобразования (ФЭП) в мире увеличивается ежегодно на 10-30 % и т.д.).
5. ВИЭ являются достаточно привлекательной сферой инвестирования, в т.ч. для иностранных инвесторов. Внедрение ВИЭ активно поддерживаются ООН, ЕЭС, МВФ, МБРР, ЕБРР, специальными программами — ООН, ЕЭС, ТАСИС и др. Возобновляемые источники энергии уже при сегодняшнем уровне технологий могут в год заменить в нашей стране более 300 млн т у.т. Это примерно столько же, сколько органического топлива сегодня сжигают в год все электростанции России, что составляет одну треть ежегодно потребляемых страной энергоресурсов. Важную роль в эффективности энергоснабжения играют технологии добычи (получения), переработки и транспорта энергоресурсов и энергии, в том числе самого удобного вида — электроэнергии.
Направления развития традиционной энергетики
Выработка электроэнергии в России к 2020 г. по прогнозам должна возрасти примерно в 1,5 раза, в том числе на тепловых электростанциях, как намечается, в 1,4-1,5 раза по сравнению с 2001 г., и может составить 655-688 млрд кВт•ч к 2010 г. и 790-850 млрд кВт•ч к 2020 г. Для ТЭС, работающих на газе, приоритетными технологиями являются: парогазовый цикл, газотурбинные надстройки паросиловых блоков и газовые турбины с утилизацией тепла. Для электростанций, работающих на твердом топливе, — экологически чистые технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое, а позже газификация угля с использованием генераторного газа в парогазовых установках. Переход от паротурбинных к парогазовым ТЭС на газе, а затем и на угле обеспечит повышение КПД установок с 35-40 до 50-60 % и более. Вторым направлением повышения тепловой экономичности ТЭС является строительство новых угольных энергоблоков на суперсверхкритические параметры пара: Ро = 30,0 МПа, t0 = 600 оС. КПД этих энергоблоков может достигнуть 45-46 %, что позволит существенно снизить прирост потребности в строительстве новых ТЭС.
В российских прогнозах очень скромно упоминаются возможности использования местных и возобновляемых источников энергии. Как видно измировых прогнозов и планов ЕЭС, ВИЭ являются важным направлением развития энергетики будущего и снижения вредного воздействия ее на окружающую среду и климат.
Об экологии энергетики
Достаточно отметить, что, например, на угольной ТЭС (а это основные ТЭС за рубежом) при выработке 100 тыс. кВт•ч электроэнергии выбросы составляют SOx — 3,18 т, NОx — 0, 3 т, CO2 — 87 т, золы и шлака — 7,3 т; сбросного тепла 6-8 Мдж. При этом потребляется до 35,8 т кислорода. На 1000 Гкал тепла выбросы соответственно составляют SОx — 18 т; NОx — 1,8 т; CO2 — 492 т, золы и шлака — 41 т, сбросного тепла 3,4-3,5 х 106 Мдж. При этом потребляется до 360 т кислорода. Современные системы серои азотоочистки удорожают ТЭС на 30-50 %, увеличивают расход электроэнергии на собственные нужды на 5-7%, расход воды на 3-5 %, отчуждаемую под ТЭС территорию на 2-3 %, увеличивая при этом эксплуатационные затраты на 5-10 %.
Для газомазутных ТЭС показатели по выбросам золы и шлака становятся в 2-3 раза ниже. Остальные показатели при этом сохраняются. А на ТЭС в России производится 70 % электроэнергии и тепла. То есть энергетика является одним из серьезных загрязнителей окружающей среды, и ее доля в ряде случаев может составлять до 10-20 % от общих выбросов. Возобновляемые источники энергии, использующие возобновляемые, неистощимые ресурсы, уже при сегодняшнем уровне технологий существенно меньше влияют на окружающую среду и экологически более приемлемы. Солнечные энергоустановки на стадии эксплуатации не выделяют вредных веществ. Современные ветроустановки строго регламентируются по возможным шумовым и электромагнитным помехам, требуют меньше отчуждаемой территории. Современные геотермальные установки, как правило, работают с обратной закачкой используемого теплоносителя и т.д. По выполненным оценкам, ресурсы ВИЭ более чем в 2 раза превышают настоящую мировую потребность в энергии. В силу достаточности суммарных энергоресурсов на перспективу, включающую широкое использование ВИЭ, в обозримом будущем фундаментальной проблемы нехватки энергоресурсов и энергетической безопасности в мире пока нет.
Например, только за счет использования энергии ветра может быть получено минимально более 100 млрд кВт•ч в год, что будет соответствовать установленной мощности примерно 50000 МВт (в Германии в этого году будет более 20000 МВт). И это, в первую очередь, в регионах Крайнего Севера и других регионах, в которых сегодня существуют трудности с энергоснабжением.
О направлениях развития ДЦВЭ
Сегодня на Западе большинство, например, ветроустановок сетевые, и их частота и напряжение регулируются сетью. У нас таких мощных сетей в тех регионах, где эта возобновляемая электроэнергетика более всего нужна, нет. Там есть дизельные станции и другие установки небольшой мощности и это малонаселенные регионы — и самый суровый климат на планете. Но это более половины территории страны, и там проживают миллионы человек. Поэтому необходимо создание надежных отечественных автономных ветроустановок мощностью 5-10, 20-50, 100-200 кВт. Они могли бы являться источниками гарантированного энергоснабжения и работать параллельно с энергоисточниками малой или сравнимой мощности, экономить дорогое привозное топливо, обеспечивать качество электроэнергии в слабых разветвленных сетях.
Таких ВЭУ нет и за рубежом. В нашей стране такие разработки есть, но пока нет средств для их реализации. Необходимо развивать геотермальную энергетику. Запасы геотермального теплоносителя с температурой более 100 оС, которые могут быть использованы экономически эффективно, имеются в Дагестане, Краснодарском, Ставропольском краях, в Прибайкалье, на Камчатке, на Чукотке, на Курильских островах и на Сахалине. Скважины с низкопотенциальным теплоносителем с температурой 40-60 оС, который может применяться с использованием тепловых насосов, имеются в большинстве регионов страны. Наибольший интерес представляет это направление для Камчатки и Сахалинской области, где могут быть сооружены геотермальные электростанции мощностью более 1000 МВт и решены вопросы энергоснабжения. На Камчатке с 1967 г. эксплуатируется первая в стране Паужетская ГеоТЭС. Электростанция, несмотря на ее небольшую мощность, равную 11,5 МВт и то, что она была фактически экспериментальной, эксплуатируется около сорока лет.
Производимая на ней электроэнергия является до сих пор самой дешевой в ОАО «Камчатскэнерго». В свое время разрабатывались также программы и проекты геотермального энергоснабжения городов Грозный, Тырнауз, ряда населенных пунктов Краснодарского края, Сахалинской области, Прибайкалья. Незаслуженно забыты малые гидроэлектростанции. Из нескольких тысяч их осталось около пятисот. Заброшенные станции начинают восстанавливать и строить вновь, и такая работа медленно, но ведется на Северном Кавказе, в Карелии, Башкирии, Омской, Калининградской, Кировской областях. В свое время программой развития малой гидроэнергетики предполагалось в течение 10-15 лет восстановить и построить мощностей малых ГЭС около 1 млн кВт с выработкой более 4 млрд кВт•ч в год.
Имеется значительный задел по приливным электростанциям (ПЭС), которые могут решить проблемы энергоснабжения Европейской части страны, Чукотки, Камчатки, Дальнего Востока и Сибири и позволятэкспортировать большое количество электроэнергии. Но это, по-видимому, далекая перспектива ввиду огромных капвложений в их строительство. Большой интерес представляют новые высокотехнологичные виды и оборудование малой возобновляемой энергетики, такие как фотоэлектричество, топливные элементы, волновые, прибойные, градиентные и другие энергоустановки. Но это пока дорогие и, в основном, экспериментальные и демонстрационные технологии и установки небольшой мощности на перспективу. Потребуется дополнительное время и значительные средства на их освоение, хотя бесспорно многие из них уже могут широко применяться. Прежде всего, это топливные элементы, к.п.д. которых может превышать 90 %, и они практически не имеют выбросов.
Особого внимания заслуживают тепловые насосы, которые очень широко распространены в мире. У нас же пока речь идет об экспериментальных образцах, так как это также новые высокие технологии, требующие соответствующих квалификаций и отношения. В последнее время внимание к этой проблеме и в нашей стране связано с ростом цен на энергоносители, недостатком инвестиций в энергетику и стремлением решить вопросы энергообеспечения многих регионов страны и особенно Крайнего Севера, отдаленных и труднодоступных мест, с проблемами «Северного завоза», снижением загрязнения окружающей среды от выбросов энергетики. Значительная часть территории России не имеет надежного централизованного энергоснабжения и обеспечить его крайне трудно, там, в основном, так называемое «островное энергоснабжение», и сегодня оно осуществляется главным образом за счет ДЭС на привозном дорогом топливе.
Еще в 30-е годы ХХ века наша страна много раньше других стран начала активно заниматься использованием возобновляемых и местных энергоресурсов. В ветроэнергетике были решены многие научнопрактические вопросы создания и применения ВЭУ единичной мощностью в сотни и тысячи киловатт, эксплуатировались до 10 тысяч колхозных, районных малых гидроэлектростанций, сотни газогенераторов, тракторы на «соломе» и автомобили на «дровах». Сейчас МГЭС осталось в России около 500, действующих газогенераторов в стране нет. Проблемы использования ветроустановок в течение 20 лет обсуждаются и изучаются. Развитие отечественной ветроэнергетики пока ограничивается применением около 50 экспериментальных и демонстрационных ВЭУ, в основном зарубежного производства, бывших в употреблении, общей мощностью около 14 МВт.
Сотрудничество с зарубежными странами
Сотрудничество с зарубежными странами в области децентрализованной энергетики, ВИЭ крайне важно. В ветроэнергетике возможно сотрудничество по производству современных ВЭУ. При этом, при трансферте зарубежных технологий надо учитывать, что установки, которые достаточно освоены и хорошо работают в условиях Европы и Америки, не факт, что также будут работать в наших климатических условиях и при нашей инфраструктуре. Для многих регионов страны зимой у нас обычная температура минус 30-40 или даже – 50-60 градусов. Это температура, при которой не каждый металл может работать надежно. Другие вопросы связаны с большими расстояниями, недостаточно развитой сетью дорог, систем связи, отсутствием необходимых транспортных средств и грузоподъемных механизмов соответствующих параметров.В последние годы у нас есть определенные успехи в развитии геотермальной энергетики и малой децентрализованной гидроэнергетики, которыми можно поделиться.
Запасы геотермального тепла, которые могут быть использованы экономически эффективно, имеются в Дагестане, в Чечне, Краснодарском, Ставропольском краях, в Прибайкалье, на Камчатке, Чукотке, Курильских островах и на Сахалине. В первую очередь, это Камчатка и Сахалинская область, где могут быть сооружены геотермальные электростанции мощностью более 2000 МВт и решены вопросы теплоснабжения. Важную роль тут сможет сыграть использование тепловых насосов, широко применяемых на Западе. На Камчатке Мутновская и Верхне-Мутновская ГеоТЭС на базе турбин Калужского турбинного завода общей мощностью 62 МВт были построены с использованием кредитов ЕБРР. Такой опыт может быть распространен на другие объекты. Могут быть построены и восстановлены ряд МГЭС, и такая работа начинается на Северном Кавказе, в Карелии, Калининградской, Кировской областях.
В свое время программой развития малой гидроэнергетики предполагалось в течение 10-15 лет восстановить и построить мощностей малых ГЭС около одного миллиона кВт. Имеется значительный задел по приливным электростанциям, которые также могут быть предметом совместных усилий. Большой интерес для сотрудничества представляют новые высокотехнологичные виды и оборудование возобновляемой энергетики, такие как фотоэлектричество, топливные элементы, волновые, прибойные, градиентные и другие энергоустановки на перспективу. Прежде всего, это топливные элементы. Представляет большой интерес опыт создания и использования «Научно-технологических Центров возобновляемой энергетики и энергосбережения» (НТЦ), которые начали создаваться в Германии и получают широкую поддержку в странах ЕЭС. Сейчас работа по созданию такого многопрофильного предприятия с необходимой базой для НИОКР, созданию и демонстрации опытных и головных образцов новой техники по всем направлениям ДЦВЭ, электронной торговой площадкой, с базой подготовки необходимого персонала ведется и в России.
Создание НТЦ позволит обеспечить разработку и освоение производства демонстрационных, головных, экспериментальных и опытно-промышленных энергоустановок и электростанций, испытательных полигонов, реализацию условий для организации массового коммерческого использования и обеспечение экономически приемлемой эффективности ДЦВЭ (осуществление организационно-технических мер и финансовой поддержки).
Законодательное обеспечение развития ДЦВЭ
Возможно, одна из главных наших проблем еще и в том, что в нашей стране до сих пор нет соответствующего закона, стимулирующего развитие децентрализованной возобновляемой энергетики, разработку и использование принципиально новых технологий и оборудования. Такое стимулирование может быть осуществлено в разных формах — организационной поддержки, налоговых льгот, путем стоимостной компенсации, дотаций. Опыт Германии, Испании, Дании и других стран ЕЭС, США в этом отношении чрезвычайно полезен. Принятие Федерального Закона «Об энергосбережении» от 03.04.96 в какой-то мере активизировало работу.
Деятельность в рамках Закона направлена на государственное руководство созданием и стимулирование производства всех видов ресурсов, их экономии, стимулирование производства энергоэффективного оборудования, создание нормативно-правовой базы и развертывание учебы персонала, проведения энергоаудита и т.д. Еще большие возможности мог бы дать закон «О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии». Он, например, может формулировать энергосбережение как реализацию правовых, организационных, научных, производственных, технических, экономических мер, направленных на эффективное использование ТЭР и вовлечение в хозяйственный оборот ВИЭ. Будем надеяться, что новый очередной вариант Закона, подготовленный в ОАО РАО «ЕЭС России», получит поддержку необходимых Министерств, Правительства и Федерального собрания России. Становится все больше сторонников создания на Федеральном уровне органа, ответственного за развитие ДЦВЭ в стране — этого многопрофильного и сложного направления бизнеса и энергетики, способного квалифицированно решать вопросы науки, проектирования, производства специфического оборудования, его монтажа и эксплуатации, сертификации, эффективно использовать имеющиеся ресурсы и возможности.
Без этого нам не решить проблемы надежного энергоснабжения, социальноэкономических вопросов многих регионов уже в обозримом будущем. Не удастся организовать производство современного оборудования и выйти на мировой рынок важного и быстро прогрессирующего его сегмента. А главное, всем специалистам ДЦВЭ надо понять и суметь донести до тех, кто принимает решения об определении направлений развития экономики страны и использовании средств и ресурсов, что необходимость развивать децентрализованную возобновляемую энергетику продиктована не равнением на модные западные веяния, не желаниями отдельных специалистов, стремящихся удовлетворить свое любопытство или научный интерес, а, прежде всего, насущной потребностью обеспечения благоприятной среды обитания для населения страны и задачей максимально сохранить для потомков возможность жить не в бесплодной холодной пустыне, а в процветающей, экологически благоприятной и сохранившей природные ресурсы богатой стране.
