Современное развитие экономики остро выявило основные проблемы развития энергетического комплекса. Эра углеводородов медленно, но верно подходит к своему логическому завершению. Ей на смену должны прийти инновационные технологии, с которыми связываются основные перспективы энергетики .
Проблемы энергетического комплекса
Пожалуй, одной из важнейших проблем энергетического комплекса можно считать высокую стоимость энергии, приводящую, в свою очередь, к удорожанию себестоимости выпускаемой продукции. Несмотря на то, что в последние годы активно ведутся разработки, способные позволить использование , ни одна низ них на сегодняшний момент не способна полностью вытеснить углеводороды с мировой энергетической арены. Альтернативные технологии – дополнение к традиционным источникам, но не их замена, по крайней мере, сейчас.
В условиях России проблема усугубляется еще и состоянием упадка энергетического комплекса. Электрогенерирующие комплексы находятся не в самом лучшем состоянии, многие электростанции физически разрушаются. В результате стоимость электроэнергии не снижается, а постоянно возрастает.
Долгое время мировое энергетическое сообщество делало ставку на атом, но это направление развития также можно назвать тупиковым. В европейских странах наблюдается тенденция к постепенному отказу от АЭС. Несостоятельность энергии атома подчеркивается еще и тем, что за долгие десятилетия развития она так и не смогла вытеснить углеводороды.
Перспективы развития
Как уже отмечалось, перспективы развития энергетики , в первую очередь, связываются с разработкой эффективных альтернативных источников. Наиболее изученными направлениями в этой области являются:
- Биотопливо.
- Ветроэнергетика.
- Геотермальная энергетика.
- Гелиоэнергетика.
- Термоядерная энергетика (УТС).
- Водородная энергетика.
- Приливная энергетика.
Ни одно из этих направлений не способно решить проблему энергетического кризиса, когда простого дополнения старых источников энергии альтернативными уже недостаточно. Разработки ведутся в разных направлениях и находятся на различных стадиях своего развития. Тем не менее, уже можно очертить круг технологий, которые способны положить начало :
- Вихревые теплогенераторы. Такие установки используются достаточно давно, найдя свое применение в теплоснабжении домов. Прокачиваемая через систему трубопроводов рабочая жидкость нагревается до 90 градусов. Несмотря на все преимущества технологии, она еще далека от окончательного завершения разработок. Например, в последнее время активно изучается возможность использования в качестве рабочей среды не жидкости, а воздуха.
- Холодный ядерный синтез. Еще одна технология, развивающаяся примерно с конца 80-х годов прошлого века. В ее основе лежит идея получения ядерной энергии без сверхвысоких температур. Пока направление находится на стадии лабораторных и практических исследований.
- На стадии промышленных образцов находятся магнитомеханические усилители мощности, использующие в своей работе магнитное поле Земли. Под его воздействием увеличивается мощность генератора и увеличивается количество получаемой электроэнергии.
- Очень перспективными представляются энергетические установки, в основе которых лежит идея динамической сверхпроводимости. Суть идеи проста – при определенной скорости возникает динамическая сверхпроводимость, позволяющая генерировать мощное магнитное поле. Исследования в этой области идут довольно давно, накоплен немалый теоретический и практический материал.
Это только крошечный перечень инновационных технологий, каждая из которых обладает достаточным потенциалом развития. В целом, мировое научное сообщество способно развивать не только альтернативные источники энергии, которые уже можно назвать старыми, но и по-настоящему инновационные технологии.
Нельзя не отметить, что в последние годы все чаще появляются технологии, которые еще недавно казались фантастическими. Развитие подобных источников энергии способно полностью преобразить привычный мир. Назовем только самые известные из них:
- Нанопроводниковые аккумуляторы.
- Технологии беспроводной передачи энергии.
- Атмосферная электроэнергетика и т. д.
Следует ожидать, что в ближайшие годы появятся и другие технологии, разработка которых позволит отказаться от использования углеводородов и, что немаловажно, снизить себестоимость энергии.
Для удовлетворения потребностей в энергии в бытовых целях всего населения земного шара поставки энергии к 2050 г. должны удвоиться. Это главный вывод, который был сделан Всемирным Энергетическим Советом (ВЭС) в сценариях по развитию энергетики до 2050 г. Мир обладает достаточным количеством разведанных энергоресурсов, чтобы удовлетворить потребности населения в течение ближайших 40 с лишним лет (таблица1). 
Сегодня задачей является получить эти ресурсы и транспортировать их из тех мест, где они добываются, в места, где в них имеет место наибольшая потребность. Второй важный вывод - пока ископаемое топливо будет оставаться крупнейшим источником первичной энергии в ближайшие сорок лет, нельзя лишь удвоить мировые поставки энергии и улучшить доступ к ней, необходимо научиться эффективно управлять выбросами парниковых газов и заниматься вопросом изменения климата. Основным двигателем в работе над этой двойной задачей будут более высокие цены на энергию (рис. 1). 
Более высокие цены будут побуждать развитые страны к более высокой эффективности использования энергии и привлекать значительно более высокие капиталовложения в инфраструктуру энергетики. Однако новые высокие уровни государственного и частного инвестирования в исследования, развитие и размещение чистых и более эффективных технологий также жизненно необходимы. Свою роль в этом вопросе должны сыграть государства, создав мировые правила торговли энергией и установив стабильную цену на углерод, которая была бы понятна для рынков и инвесторов. Вовлечение государства в эту и другие области должно поощряться, а более тесное сотрудничество и интеграция внутри и между регионами мира, между государственным и частным секторами остается совершенно необходимым. Частный сектор должен быть вовлечен в этот процесс. Для понимания быстро изменяющихся условий, в которых функционирует энергетический сектор, ВЭС усовершенствовал или создал новые сценарии развития энергетики. Начав в 2000 г., в настоящее время ВЭС сделал шаг вперед, представив перечень действий, связанных с этими сценариями, включая три цели надежной энергетики, ставшие теперь понятными далеко за пределами энергетического сектора как, три «А». Для удовлетворения мировой потребности в энергии будущие поставки энергии должны отвечать следующим трем критериям: наличие доступа и материальной возможности получения современной энергии всеми; наличие энергии, то есть ее устойчивое и безопасное снабжение; приемлемость, то есть соответствие социальным и экологическим требованиям. В сценарии развития энергетики до 2050 г. решено осуществить новый подход, отойдя от строго статистического моделирования к подходу, который должен привести к глубокому проникновению в вопрос будущего энергетики в различных регионах мира и позволить сосредоточиться на политике, призванной гарантировать надежность энергетики. ВЭС демонстрирует четыре возможных подхода к решению задачи осуществления в будущем надежным и безопасным способом. 1. Серьезное участие государства при тесном сотрудничестве и глубокой интеграции государственного и частного секторов как внутри страны, так и на международной арене. 2. Рыночные действия, принимаемые с минимальным участием государства, но высокой степенью сотрудничества и интеграции государственной и частной сферы как внутри страны, так и за рубежом. 3. Государство, глубоко вовлеченное в формирование политики, однако незначительно сотрудничающее с другими странами или имеющее незначительную интеграцию государственного и частного секторов. 4. Низкая доля участия государства и незначительное сотрудничество и интеграция государственного и частного секторов. Эти подходы значительно различаются для разных стран и разных регионов. Первый подход олицетворяет серьезное участие государства при тесном сотрудничестве и глубокой интеграции государственного и частного секторов как внутри страны, так и на международной арене. Второй подход олицетворяет рыночные действия, принимаемые с минимальным участием государства, но высокой степенью сотрудничества и интеграции государственной и частной сферы как внутри страны, так и за рубежом. Третий подход олицетворяет государство, глубоко вовлеченное в формирование политики, однако незначительно сотрудничающее с другими странами или имеющее незначительную интеграцию государственного и частного секторов. Четвертый подход олицетворяет функционирование энергетики с низкой долей участия государства и незначительным сотрудничеством и интеграцией государственного и частного секторов. Среди экспертов ВЭС наблюдалось единое мнение в отношении формы энергетических рынков, которая приведет к 2050 г. к удвоению сегодняшнего уровня энергоснабжения для удовлетворения увеличивающегося спроса. Энергоснабжение и спрос на энергию По крайней мере, к 2050 г. миру потребуется удвоить сегодняшний уровень энергоснабжения для удовлетворения увеличившегося спроса. Большее количество первичной энергии потребуется в 2020 г., хотя некоторые регионы умерят свою потребность благодаря использованию более . Для удвоения энергоснабжения политики должны постоянно быть в курсе всех энергетических альтернатив. Баланс поставок-спроса Нефть Наряду с более значительным сотрудничеством и интеграцией с частным сектором большее вовлечение государства поможет ослабить напряженность на мировых нефтяных рынках. Однако более тесное сотрудничество с частным сектором без действий государства может привести к усилению напряженности на нефтяных рынках, так как более высокий экономический рост приведет к увеличению спроса на энергию и более высоким ценам, а не к более доступной энергии. Серьезное падение нефтяного производства на Ближнем Востоке в связи со сдерживающими факторами технического характера или отсутствием надлежащего планирования развития нефтяной отрасли также приведет к усилению напряженности на энергетических рынках во всем мире. Газ Напряженность на рынках газа усугубится в большинстве регионов, особенно уже в 2020 г. и до конца рассматриваемого периода из-за более высокого спроса, так как газ становится важным источником энергии для сокращения мировых выбросов парниковых газов. Основой российской экономики становится газ, что, возможно, увеличит напряженность на европейском и азиатском рынках. Напряженность на газовых рынках возрастет во всей Америке, начиная с 2020 г., однако снизится с 2035 г., так как за увеличившейся добычей газа последует рост поставок газа. Уголь Поставки угля достаточны для удовлетворения краткосрочного спроса до конца рассматриваемого периода, однако при высоком спросе напряженность возрастает, что является результатом экологического давления, оказываемого государствами. Позднее напряженность возрастает по мере того, как технологии «уголь-жидкость» увеличивают спрос.
Если улавливание или хранение углерода станут реальными, возрастет спрос на уголь, и в результате возникнет напряженность в снабжении-спросе. Атомная энергия Напряженность возрастет на рынках атомной энергии, особенно в Азии или Африке, так как объединенная потребность в более безопасном (без углерода) энергоснабжении приводит к увеличению спроса. Поставки могут быть ограничены из-за недостатка активности государства по прогрессивным стандартизированным проектам и бездействия со стороны международного сообщества в рассмотрении двусторонних задач по размещению отходов и распространению вооружений. Тесное сотрудничество международных государственных и промышленных игроков совершенно необходимо для развития сектора атомной энергетики в развивающемся мире. Возобновляемые источники Энергия из возобновляемых источников будет оказывать большое влияние на рынки в течение рассматриваемого периода, но не будет доминировать ни на каком рынке. По мере роста ожиданий потребителей в отношении возобновляемых источников энергии напряженность поставок-спроса возрастет, так как спрос превысит поставки. Нетрадиционные виды энергии Использование нетрадиционных видов энергии сокращается в Азии, Латинской Америке и Африке. Сначала сократится в Азии, где уже происходит прогресс, позднее в Африке - из-за отсутствия эффективного участия государства. Какие же перспективы ожидают электроэнергетику СНГ в этой ситуации? Последнее десятилетие электроэнергетическая отрасль как в большинстве промышленно развитых стран мира, так и государств-участников СНГ претерпевает сложные глобальные преобразования, которые носят универсальный характер. Либерализация отношений в электроэнергетике и реформирование отрасли в разных странах осуществляются различными темпами в зависимости от особенностей национальных экономик, однако имеют одну общую цель формирование рыночных отношений между экономическими субъектами. При этом особое внимание уделяется вопросам обеспечения безопасности функционирования объединений энергосистем, неразрывно связанным с энергетической безопасностью государств (рис. 2). 
Энергетическая безопасность трактуется как защищенность граждан и государства в целом от угроз дефицита всех видов энергии и энергоресурсов из-за воздействия негативных природных, техногенных, управленческих, социально-экономических, внутри и внешнеполитических факторов. Вопросы повышения международной энергетической безопасности находились в центре внимания саммита «большой восьмерки», прошедшего в СанктПетербурге в июле 2006 г. В итоговом документе «Глобальная энергетическая безопасность», подписанном главами государств «большой восьмерки», уделено внимание и перспективам развития электроэнергетики. В разделе II документа «Улучшение инвестиционного климата в энергетическом секторе», в частности, говорится: «Мы будем принимать меры как на национальном, так и на международном уровне, способствующие привлечению инвестиций во все звенья глобальной производственно-сбытовой энергетической цепи в целях: развития эффективных генерирующих мощностей в электроэнергетике; расширения и повышения эффективности, безопасности и надежности электропередающих мощностей и энергосетей, а также возможности их соединения в единую сеть с системами других государств, в том числе, в развивающихся странах, когда это целесообразно. Мы считаем необходимым облегчить приток капитала в производство электроэнергии, в том числе для строительства новых, более эффективных, и модернизации существующих электростанций, позволяющих шире использовать возобновляемые источники энергии.
Также важно сооружение линий электропередачи, развитие межрегиональной энергетической инфраструктуры и облегчение обмена электроэнергией, в том числе в рамках трансграничных и транзитных схем. Мы выступаем за формирование конкурентных энергетических рынков, межрегиональной энергетической инфраструктуры и обмен электроэнергией». В этом контексте развитие сотрудничества в электроэнергетике между Европейским Союзом и СНГ объективно укрепляет международную энергетическую безопасность всех стран, вовлеченных в этот процесс. Основными направлениями сотрудничества по повышению безопасности в электроэнергетической отрасли являются: – создание объединенных электроэнергетических систем ЕС и СНГ, включающих национальные и региональные энергосистемы стран, обеспечивающих их совместную работу; – процессы либерализации в электроэнергетике и формирование межгосударственных электроэнергетических рынков с целью создания единого рыночного пространства в электроэнергетике, базирующегося на принципах равноправия государств, добросовестной конкуренции и взаимовыгодной торговле электроэнергией. Существующая ситуация
Электроэнергетические системы В настоящее время на Евразийском континенте сформированы следующие транснациональные электроэнергетические системы. 
В Европе Энергообъединение UCTE было учреждено в 1951 г. и включает энергосистемы Австрии, Бельгии, Болгарии, Боснии и Герцеговины, Венгрии, Германии, Греции, Дании (ассоциированный член), Испании, Италии, Люксембурга, Македонии, Нидерландов, Польши, Португалии, Румынии, Сербии и Черногории, Словацкой Республики, Словении, Франции, Хорватии, Чешской Республики, Швейцарии. Энергообъединение NORDEL включает энергосистемы Норвегии, Швеции, Финляндии, Дании и Исландии. Общая установленная мощность европейской энергосистемы 550 ГВт (рис. 3). В СНГ Объединение энергосистем государств-участников СНГ, с которым параллельно работает объединенная энергосистема стран Балтии, общей установленной мощностью более 340 ГВт (рис. 4). 
Электроэнергетические рынки На основе объединенных энергосистем идет процесс формирования электроэнергетических рынков. В Европе В 1996 г. с принятием Директивы Европейского Совета и Европейского Парламента началось формирование объединенного западноевропейского электроэнергетического рынка. Уже в 2004 г. основные промышленные потребители получили право свободного выбора поставщика электроэнергии. На 2007 г. было запланировано завершить формирование полностью либерализированного электроэнергетического рынка (рис. 5). 
В СНГ Страны СНГ находятся на различных стадиях создания рыночных условий, и им еще предстоит пройти значительный путь реформирования. Сближению этих процессов должны способствовать реализация Концепции формирования общего электроэнергетического рынка государств-участников СНГ, утвержденной Решением Совета глав правительств СНГ от 25 ноября 2005 г., и межправительственного Соглашения о формировании общего электроэнергетического рынка государств-участников СНГ от 25 мая 2007 г. Перспективы
Электроэнергетические системы В 2002 г. Электроэнергетический Совет СНГ и Европейский электроэнергетический союз «ЕВРЭЛЕКТРИК» начали изучать вопрос организации параллельной работы объединения энергосистем стран СНГ и Балтии с объединением энергосистем европейских стран. Положительное решение этой задачи позволит сформировать трансконтинентальное энергообъединение общей установленной мощностью почти 900 ГВт, способное обеспечивать электроэнергией около 700 миллионов потребителей (рис. 6). 
В настоящее время разрабатывается техникоэкономическое обоснование такого синхронного объединения энергосистем, которое должно завершиться в 2008 г. В ТЭО будут определены необходимые требования к сторонам, составлен перечень мероприятий, необходимых для объединения, и оценены связанные с этим затраты. Опыт создания такого трансконтинентального объединения существует. К концу 80-х годов создалось уникальное для своего времени межгосударственное энергообъединение стран-членов СЭВ «Мир» с суммарной установленной мощностью более 400 ГВт, которое охватывало громадную территорию от УланБатора до Берлина. Электроэнергетические рынки Проработка вопросов организации параллельной работы энергосистем СНГ и Европы сопровождается разработкой механизмов создания совместимых рыночных условий в электроэнергетическом секторе двух регионов. С этой целью специалистами Электроэнергетического Совета СНГ и отраслевого европейского Электроэнергетического союза - «ЕВРЭЛЕКТРИК» - разработаны Дорожные карты «Путь к созданию совместимых электроэнергетических рынков в странах ЕС и СНГ» и «Ключевые экологические вопросы объединения электроэнергетических рынков ЕС и СНГ». В Дорожной карте предусмотрено несколько фаз развития. Фаза 0: нынешняя ситуация. Фаза 1: подготовка условий к ограниченному открытию оптового рынка. Фаза 2: подготовка условий для полного открытия рынка на оптовом уровне. Фаза 3: обеспечение условий для полного открытия рынка, также на розничном уровне. Дорожные карты получили широкую поддержку участников 2-го совместного семинара «ЕВРЭЛЕКТРИК» ЭЭС СНГ, который состоялся в Москве в ноябре 2005 г. и в котором приняли участие более 160 высокопоставленных представителей политических кругов и электроэнергетического сектора Европейского Союза и Содружества Независимых Государств. Участники Семинара выразили свою поддержку идее создания открытого, либерализованного, отвечающего экологическим требованиям электроэнергетического рынка. Еще раз были подчеркнуты три фундаментальных составляющих - сопоставимость рыночных условий, гармонизация экологических законодательств и совместимость технологических требований в объединяемых энергосистемах, которые дополняют друг друга и образуют единое целое. Фазы Дорожной карты по ключевым экологическим вопросам: Фаза 0: текущая ситуация. Фаза 1: подготовка к открытию ограниченного оптового рынка. Фазы 2 и 3: подготовка к полному открытию рынка. Участники семинара особо отметили, что принципы, изложенные в Дорожных картах и согласованные «ЕВРЭЛЕКТРИК» и Электроэнергетическим Советом СНГ, целесообразно одобрить на политическом уровне. 
Электроэнергетика является одной из ключевых составляющих экономической интеграции стран как на пространстве Европейского Союза, так и СНГ. Развитие сотрудничества как внутри, так и между этими двумя регионами направлено на: – повышение эффективности и надежности работы электроэнергетических систем, оказание взаимопомощи в аварийных ситуациях; – возможность более эффективного использования генерирующих мощностей и первичных энергоресурсов; – диверсификацию источников энергии на основе общего электроэнергетического рынка; – рост международной энергетической и экономической безопасности, а также политической стабильности для всех стран, вовлеченных в этот процесс. В электроэнергетической отрасли большинства стран СНГ имеется еще целый ряд серьезных проблем. Одна из основных проблем связана с решением задачи широкого привлечения инвестиций в электроэнергетику с целью ускоренной модернизации генерирующих мощностей, в составе которых продолжает быстро увеличиваться доля физически и морально устаревшего оборудования. Завершая краткий обзор тех процессов, которые идут в электроэнергетике, можно с удовлетворением отметить, что электроэнергетическая отрасль в странах СНГ выходит на новый, позитивный этап своего развития. В последние годы в странах СНГ стабильно растет производство и потребление электроэнергии, идет обновление основных фондов, вводятся новые генерирующие мощности (рис. 7, 8). 
Опережающие темпы развития возобновляемой энергетики по сравнению с традиционной - общемировой тренд, начиная с конца 20 века. В силу ряда объективных (наличие достаточных запасов углеводородов) и субъективных (общий экономический и технологический кризис) факторов, Россия оказалась не вовлечена в глобальный процесс изменения энергетической парадигмы. Сегодня ситуация меняется, и новые технологии все больше привлекают внимание бизнеса и власти. Подробный анализ причин развития российской возобновляемой энергетики и перспектив различных сегментов отрасли был проведен в рамках аналитического отчета «Альтернативная энергетика России 2009», подготовленного компанией «АЭнерджи» в декабре прошлого года.
Как уже было сказано выше, сегодня ситуация меняется, и в возобновляемую энергетику начинает активно приходить капитал - в первую очередь иностранный и государственный. Для целей государственных инвестиций активно создаются компании в рамках государственных корпораций. Дочерние структуры «Роснано», «Ростехнологий», «Росатома» и «РусГидро» реализуют проекты почти во всех сегментах возобновляемой энергетики. Суммарный утвержденный объем инвестиций в отрасль на плановый период 2010–2013 годов составляет 4–5 млрд долл. Вместе с капиталом в отрасли появляются и крупные лоббисты - Сергей Чемезов, Анатолий Чубайс и другие.
Помимо развития проектов в сегменте централизованной генерации электроэнергии, в России активно появляются экспортоориентированные производства топливных гранул, биотоплива, поликремния и солнечных панелей. Причина развития таких проектов - благоприятная конъюнктура мировых рынков и доступность ресурсов для производства обозначенных видов продукции в РФ. Появление этих производств, вместе с проблемами в традиционной энергетике, поспособствует расширению и внутреннего рынка децентрализованной генерации тепла и электроэнергии из ВИЭ.
Исследование проведенное компанией АЭнерджи в декабре 2009 года показало, что наиболее перспективными направлениями развитиями ВИЭ в России следует назвать биоэнергетику, малую гидроэнергетику и ветроэнергетику. «РусГидро» также связывает большие надежды с развитием приливной энергетики, в которой Россия может стать глобальным лидером в ближайшее десятилетие. Остановимся подробнее на перспективах развития обозначенных отраслей.
Биоэнергетика
Биоэнергетика - одно из самых перспективных направлений развития возобновляемой энергетики РФ. Это обусловлено наличием существенного ресурсного потенциала биомассы и экономически оправданных технологий.
Перевод мазутных и угольных котельных на биомассу в ряде регионов России, разработавших региональные программы развития возобновляемой энергетики и благоприятная конъюнктура европейского рынка топливных гранул, связанная с увеличением спроса на пеллеты на фоне роста цен на природный газ и жидкое топливо, обуславливают наращивание производства в этом секторе биоэнергетике. В 2010 г. будет введено порядка 50% существующей сегодня мощности или 350 тыс. тонн в год.
Динамично развивается и биогазовая энергетика. И это несмотря на то, что фактически эта отрасль не затронута ни федеральной, ни региональными системами поддержки использования ВИЭ. Это обусловлено растущими потребностями развивающегося сельского хозяйства РФ в энергоресурсах и удобрениях. Существующие тарифы, доступность сетей, стоимость технологического присоединения и рост цен на газ не всегда устраивают сельскохозяйственных производителей и предприятия пищевой индустрии.
По данным сельскохозяйственной переписи менее 35% крупных и средних сельскохозяйственных организаций имеют доступ к системе централизованного газоснабжения и только 20% к сетям централизованного теплоснабжения. При условии выполнения программы газификации первый показатель вырастет не более чем на 10%. Вместе с этим в последние годы принципиально выросла стоимость технологического присоединения, что делает биогазовые проекты, в некоторых случаях, сопоставимыми по капитальным затратам с сетевым подключением.
Биогазовая энергетика будет развиваться на базе крупнейших сельскохояйственных производств (животноводческих ферм) в сельской местности, предприятий пищевой промышленности, источников сточных вод (городские водоканалы) и ТБО в крупных городах.
Появляются в России и проекты производства биотоплива. Во многом это обусловлено созданием по инициативе ГК «Ростехнологии» в марте 2008 года корпорации «Биотехнологии» для целей развития биотопливного производства в России. Компания активно покупает лесохимические предприятия Восточной Сибири и Урала и создает на их основе заводы по производству биотоплива и сопутствующих товаров. Наличие такого сильного лоббиста на рынке позволит ускорить принятие ряда ключевых законодательных актов, способствующих развитию биотопливной энергетики. В частности ведется разработка законодательных актов, предусматривающих выведение биоэтанола из числа подакцизных товаров и введение требования обязательных присадок биотоплива в моторное топливо.
На первоначальном этапе продукция российских биотопливных заводов, по всей видимости, будет, отправятся за рубеж, в Германию и Китай. Законодательная база, способствующая развитию биотопливной энергетики, должна появиться в 2010-2011 гг., что создаст хорошие условия для сбыта произведенного биотоплива и на внутреннем рынке.
Ветроэнергетика
Сегодня, ввиду усиливающегося энергодефицита в ряде регионов и создания системы поддержки возобновляемой энергетики, в ветроэнергетику, ранее неинтересную для инвесторов ввиду ее низкой рентабельности, начинает приходить капитал, в том числе и иностранный. Ветроэнергетика привлекает региональные власти высокой скоростью ввода мощностей, бизнес - приемлемыми сроками окупаемости (до 10 лет).
Пока еще существуют проблемы с привлечением финансирования, связанные с отсутствием ключевых законодательных актов, устанавливающих приоритетную закупку сетевыми организациями электроэнергии, произведенной на основе ВИЭ и размер надбавок.
Тем не менее, существует ряд площадок, на которых уже ведутся ветроизмерения, разработаны ТЭО и найдены инвесторы:
Параллельно с реализацией проектов начался процесс кооперации в отрасли - 13 ноября 2009 г. прошла «Первая национальная конференция» Российской ассоциации ветроиндустрии, по итогам которой на имя председателя правительства РФ было направлено открытое письмо с предложениями по поддержке отрасли.
В сегменте децентрализованной генерации начинается реализация нескольких пилотных проектов в Ненецком АО и Волгоградской области комбинированной генерации (ветер солнце, ветер дизель).
Малая гидроэнергетика
Малая гидроэнергетика характеризуется коротким инвестиционным циклом (не более 7 лет), короткими сроками возведения объектов (не более 2 лет) и колоссальным экономическим потенциалом замены дизельных генераторов малыми гидроэлектростанциями в изолированных зонах (в районах Северного Кавказа, Сибири, Дальнего Востока). Срок окупаемости таких проектов приближается к одному году.
Активный интерес к малой гидроэнергетике проявляет крупнейшая генерирующая компания России «РусГидро». В частности, разработаны программы строительства МГЭС в федеральных округах, предполагающие сооружение 384 станций суммарной мощностью 2,1 ГВт.
В ближайшие несколько лет в России можно ожидать ввода новых мощностей в малой гидроэнергетике в объеме 50–60 МВт установленной мощности в год.
Приливная энергетика
На сегодняшний день существует ряд факторов, препятствующих развитию приливной энергетики в РФ. Это и удаленность основных районов потребления электроэнергии от перспективных районов освоения энергетических ресурсов и приливов, и необходимость создания дополнительной сетевой инфраструктуры для целей строительства и эксплуатации приливных станций.
Тем не менее, в Генеральную схему размещения объектов электроэнергетики до 2020 года включены две приливные электростанции - это Мезенская ПЭС мощностью 8 ГВт, в Мезенской губе в Архангельской области и Тугурская ПЭС мощностью 3640 МВт, в Тугурском заливе Охотского моря в Хабаровском крае.
Первая, в перспективе, способна обеспечить потребности в электроэнергии при разработке Ломоносовского месторождения алмазов в Архангельской области, вторая решить проблему энергодефицита Дальневосточной энергосистемы. В случае успешной реализации проектов, Российская Федерация, в целом, и компания «РусГидро», в частности, станут мировыми лидерами в сфере приливной энергетики.
Впечатляющая динамика развития на фоне кризисной ситуации в экономике позволяют оптимистично смотреть на будущее отрасли. Рынок альтернативной энергетики является одним из немногих секторов российской экономики, который будет стремительно расти (на десятки и сотни процентов в год в зависимости от сегмента) в ближайшие годы. Его привлекательность повышает обилие небольших по размеру капитальных вложений проектов, в которых может участвовать малый и средний бизнес.
Об авторах
Компания «АЭнерджи» реализует проекты в сфере энергосбережения и возобновляемой энергети: ки. Одно из приоритетных направлений деятельности компании - консалтинг. В рамках этого направления, компания разработала ряд региональных программ раз: вития возобновляемой энергетики и подготовила ряд аналитических отчетов для бизнеса, заинтересованного в расширении своей деятельности в сфере возобновля: емой энергетики.
Станислав ЧЕРНИЦА,
Артем ЧУРИКОВ,
AEnergy.ru
Международная научно- практическая конференция « Малая энергетика-2005»
Дьяков А.Ф., Научный совет РАН по надёжности и безопасности больших систем энергетики, Москва, Россия
О роли и месте малой энергетики . Прежде всего, хотел бы отметить, что главным гарантом надёжного и безопасного обеспечения энергией потребителей нашей страны по-прежнему остаётся Единая энергетическая система России.
Однако, даже в ХХI веке, Единая энергетическая система охватывает немногим более 30 % территории страны, остальные 70 % - обеспечивают электроэнергией электростанции, работающие в автономном режиме или локальные энергосистемы, такие как Камчатская, Магаданская и Сахалинская. Поэтому перспективы развития малой энергетики, видимо, следует рассматривать с учётом этих обстоятельств, то есть в зоне ЕЭС и вне её, так как эти проблемы в каждой из этих зон решаются по-разному.
На территории страны, которую не охватывает ЕЭС, мы должны обеспечивать развитие малой и возобновляемой энергетики, в основном, за счёт создания комбинированных (гибридных) электростанций, на базе 2-х, 3-х и более источников энергии. Например, ветро-дизельных, ветро-солнечных, ветро-гидравлических или солнечно-теплонасосных станций.
При этом крайне важно, использовать на малых электростанциях именно те источники энергии, которые позволяют свести к минимуму завоз топлива в отдалённые и труднодоступные регионы, особенно районы Крайнего Севера.
При развитии малой энергетики в зоне ЕЭС, надо исходить из того, что она не предназначена решать проблемы обеспечения надёжности и живучести Единой энергетической системы в условиях быстрого роста энергопотребления. Но в период плавного, постепенного роста энергопотребления, на этапе реформирования энергетики, адаптации её к рыночным отношениям, малая энергетика, безусловно, может сыграть важную роль.
Кроме того, с целью обеспечения гарантированного энергоснабжения важнейших объектов жизнеобеспечения на случай аварийного отключения их от ЕЭС, малые автономные электростанции на этих объектах могут использоваться в качестве резервных мощностей. В необходимости такого резервирования мы ещё раз убедились, во время системной аварии 25 мая 2005 г. в Московской и смежных - Калужской, Рязанской, Смоленской и Тульской энергосистемах.
Сегодня, когда в нашей стране идёт реформирование электроэнергетики, происходит не только изменение структуры управления отраслью, но и изменение денежных потоков, прежде всего, их дальнейшее дробление.
В связи с чем, изыскание собственных средств на строительство крупных электростанций и даже отдельных энергоблоков, во многих случаях, просто невозможно. Наглядный пример тому, последствия реформирования электроэнергетики в Англии и других странах.
В этих условиях, в ближайшие годы мы реально можем рассчитывать лишь на незначительные объёмы инвестиций и строительство, в основном, небольших электростанций. Реализация таких проектов позволяет сократить объём инвестиций, сроки их возврата, снизить инвестиционные риски.
При этом важно помнить и считаться с тем, что доля инвестиций на один кВт установленной мощности малых электростанций больше, чем крупных. К тому же, следует признать, что уровень нынешних заниженных тарифов, не создаёт благоприятных экономических условий для развития малой энергетики, так как ведёт к увеличению сроков окупаемости даже таких небольших электростанций.
Сегодня, крайне важно, изучить рынок малой энергетики, чтобы с его учётом строить работу не только энергетиков, но и машиностроителей, производящих энергооборудование для этих электростанций.
Однако приходится констатировать, что рынок малой энергетики развивается пока, в основном в Европейской части страны, где успешно функционирует Единая энергетическая система. Тогда как сама жизнь, нужды населения, потребности развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства страны, требуют более активного продвижения малой энергетики в Сибирь, на Дальний Восток, в районы Крайнего Севера, где нет возможности компенсировать нехватку электроэнергии, используя возможности ЕЭС.
Вполне понятно, что в перспективе более активно будет развиваться малая энергетика на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), её доля, в общем объёме установленной мощности электростанций, несомненно, будет расти.
О важности более широкого использования возобновляемых источников энергии в XXI веке, вряд ли кого-то надо убеждать. По прогнозу Европейского Совета по возобновляемой энергетике (Renewable Energy World. Juiy-August 2004), доля ВИЭ в мировом потреблении первичной энергии к 2040 году достигнет 47,7 % (рис.1).
Сегодня всем ясно, что основные не возобновляемые энергоресурсы, раньше или позже, исчерпаются. По одним прогнозам угля хватит на 1500 лет, нефти - на 250, газа -на 120 лет. По другим прогнозам перспектива хуже. Нефть должна закончиться лет через 40, газ - через 80, уран - через 80-100 лет, угля может хватить ещё лет на 400.
Доля возобновляемых источников энергии, в общем, объёме энергопотребления, в мире постоянно увеличивается. По данным МИРЭС этот показатель в максимальном варианте к 2020 году может возрасти до 8 - 12 %. В лидеры по использованию возобновляемых источников энергии сегодня вышли страны Европейского Союза (ЕС). В директивных документах ЕС поставлена задача, вдвое увеличить долю ВИЭ в энергетическом балансе Европы (с 6% до 12%), в выработке электроэнергии - с 14% до 22% .
При этом большая часть доли ВИЭ в балансе электроэнергии приходится на гидроэнергетику, потенциал которой для строительства крупных ГЭС, практически исчерпан. Поэтому дальнейшее наращивание производства электроэнергии за счёт строительства гидростанций, связывается именно со строительством малых ГЭС.
Значительный рост доли ВИЭ в энергобалансе ЕС намечается обеспечить и за счет ветровой энергетики. Но это добавляет энергетикам много проблем, связанных с необходимостью развития электрических сетей, усложнением диспетчерского управления оперативными режимами, обеспечением надежности и безопасности энергоснабжения потребителей.
Кроме того, в зависимости от доли ветроэлектростанций, в суммарной установленной мощности энергосистем, тарифы на электроэнергию в этих странах, могут вырасти в ближайшее время на 13 - 25%, а в перспективе, при достижении намеченной доли ветровой энергетики в энергобалансе, рост тарифов может составить в среднем 34%.
Что касается данных о ресурсах возобновляемых источников энергии в России, то они представлены в табл. 1. Причём значительными возобновляемыми ресурсами располагают большинство регионов страны, в том числе и проблемных, с точки зрения энергоснабжения.
Видимо, нет необходимости подробно их комментировать, отмечу лишь, что экономический потенциал ВИЭ в нашей страны составляет 270-335 млн. т у. т., то есть более 25 % от внутреннего энергопотребления. Однако, используется сегодня всего 1,5 млн. т у. т., а в общем энергобалансе нашей страны ВИЭ составляют не более 0,5 % по электроэнергии и 4 % - по теплу.
В соответствии со стратегией развития энергетики России на перспективу до 2020 года возобновляемые источники энергии будут составлять пока незначительную долю в силу своей дороговизны и невысокой надежности.
В связи с чем, малую энергетику на базе возобновляемых источников энергии на ближайшую перспективу надо рассматривать, прежде всего, как средство решения проблем энергоснабжения в отдалённых и труднодоступных регионах, как средство решения экологических проблем, которые всё больше обостряются, и, наконец, как средство энергосбережения.
Газотурбинные (ГТУ) и парогазовые (ПГУ) энергетические установки. Они являются сегодня наиболее перспективными источниками тепловой и электрической энергии. Речь идёт, прежде всего, о малых модульных электростанциях на базе отечественных ПГУ и ГТУ (2,5, 4,0, 6.0, 8,0 и 12,0 МВт) с использованием газа, разумеется, там, где он уже есть или где можно и экономически выгодно проложить газопровод.
В табл. 2. даны основные технические характеристики малых энергетических установок на газе: ГТЭС «Урал-2500», «Урал-4000» и Урал-6000». Особо следует отметить высокий КПД этих станций - 79,0 %, 81,0 % и 83,1 % соответственно.
Сегодня нельзя сбрасывать со счетов возможность создания на действующих муниципальных и ведомственных котельных небольших газотурбинных и парогазовых установок, для производства электроэнергии, то есть превращение их в малые или мини-ТЭЦ. Строительство таких мини-ТЭЦ не требует значительных затрат времени и средств, но добавка выработки электроэнергии может быть существенной, что крайне важно при нынешнем дефиците инвестиций. Разумеется, речь идёт о котельных на газе и тех из них, где для такой реконструкции есть возможности.
Нельзя забывать и такое важное направление увеличения энергопроизводства, как создание мини-ТЭЦ на базе небольших ГТУ и ПГУ с использованием газа и тепла, применяемых в производственном процессе предприятий. Большие возможности для увеличения выработки электроэнергии и тепла имеются, например, у сахарных заводов, которые также можно реализовать путём пристройки к ним небольших ПГУ и ГТУ.
Необходимо более широко использовать для наращивания производства электроэнергии электростанции, создаваемые на базе компрессорных станций магистральных газопроводов страны, используя в этих целях турбодетандеры, газовые турбины с нагнетателем газа, а также регенераторы тепла сжатого воздуха компрессоров. Надо отметить, что Газпром проводит определённую работу в этом направлении, но объединение с ним усилий РАО «ЕЭС России» может дать значительно больший эффект.
Дизельные электростанции (ДЭС). Они составляют основу электроснабжения в арктических районах России. Только в этом регионе работает примерно 47 тыс. малых дизельных электростанций.
Однако, большинство ДЭС имеют низкий КПД (до 0,4) и ограниченный ресурс службы, высокие удельные расходы (250-300 г/кВт·ч.) очень дорогого дизельного топлива (в 6-7 раз дороже газа и в 2 раза - топочного мазута). По сравнению с другими малыми электростанциями ДЭС имеют сверхнормативные значения выбросов загрязняющих веществ, а себестоимость, вырабатываемой ими электроэнергии, достигает 6 руб./кВт·ч.
Кроме того, отечественные дизельные энергоустановки всё ещё уступают лучшим зарубежным ДЭС по экономичности и надёжности, а также по габаритам и массе на единицу установленной мощности.
Поэтому в целях дальнейшего повышения эффективности и надёжности ДЭС необходимо повышать их удельную мощность на единицу массы, внедрять газотурбонаддув, переводить на газовое и нефтяное топливо, расширять производство автоматизированных ДЭС контейнерного типа, развивать систему сервисного обслуживания предприятиями-изготовителями.
Газодизельные электростанции (ГДЭС). В последнее время во всём мире активно внедряются ГДЭС, использующие природный газ. У газопоршневых электростанций топливная составляющая стоимости электроэнергии в 2-2,5 раза меньше, чем у обычных ДЭС. Что ещё важно, так это то, что газопоршневые двигатели малых электростанций могут работать и на промышленных газах: коксовом, биогазе, шахтном и др. У нас ГДЭС внедряются пока медленно, хотя в настоящее время многие российские заводы приступили к производству таких электроустановок.
Гибридные электростанции. Наиболее перспективными в удаленных и арктических районах являются комбинированные (гибридные) электростанции, например, ветродизельные электростанции (ВДЭС). Такие электростанции обеспечивают сокращение потребления дизельного топлива на 30-50% и увеличивают жизненный цикл дизельгенераторов в 2-3 раза. Гибридные электростанции при своей круглогодичной эксплуатации снижают потребление жидкого топлива в 4-6 раз и имеют срок окупаемости не более 3-х лет.
Интерес представляет комбинированный автономный блок-модуль биогазо-ветро-солнечной тепло-электростанции ЗАО ЦЕНТР «ЭКОРОС», в состав которого входят:
Биогазовая теплоэлектростанция мощностью не менее 10-15 кВт (электрических) и не менее 60 кВт (тепловых);
Ветроэлектрическая станция мощностью не менее 16-32 кВт;
Станция солнечного теплоснабжения мощностью 2300 литров воды в сутки с температурой не менее 60 °С.
Малые атомные электростанции. В более отдалённой перспективе предпочтения, видимо, будут отдаваться малым АЭС, так как в удалённых и труднодоступных местах, особенно в условиях Крайнего Севера, куда сложно и крайне дорого обеспечить доставку топлива, они будут наиболее эффективными.
Пока малые атомные теплоэлектростанции (АТЭС ММ) намечается построить в четырех городах России: Вилючинске (Камчатка), Северодвинске (Архангельская область), Дудинке (Красноярский край) и Певеке (Чукотка).
Кроме того, всё более настоятельно требуется создание атомных электростанций мощностью от 1,5 до 6-10 МВт для снабжения энергоресурсами небольших селений и районов. Стратегия развития малой энергетики России для решения подобных задач предусматривает строительство плавучих АЭС с использованием судовых технологий, а в этом деле, как известно, у России опыт большой.
Однако на осуществление таких проектов требуются значительные инвестиции, что, в первую очередь, и тормозит строительство таких электростанций. Например, стоимость строительства атомной электростанции малой мощности в Северодвинске составит примерно 180-200 млн. долларов. Установленная мощность этой АТЭС ММ составит 70 МВт электроэнергии и 50 Гкал тепловой энергии, сроки окупаемости проекта не менее 13 лет.
Малая гидроэнергетика (МГЭС). Экономический потенциал гидроэнергетики в мире составляет 8100 млрд. кВт·ч. Доля малых и микроГЭС составляет около 10% общего экономического гидропотенциала мира. Лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай. Установленная мощность МГЭС в этой стране превышает 20 тыс. МВт. Широкое распространение малые ГЭС получили в Австрии, Финляндии, Норвегии и Швейцарии.
В России экономический потенциал МГЭС составляет 200 млрд. кВт·ч/год, а используется всего 1-2 %. В настоящее время в России работают немногим более 300 МГЭС, общей мощностью 1000 МВт. Разумеется, в ближайшие годы малые и микро-ГЭС будут востребованы и в нашей стране. Правительством Республики Дагестан, например, принята специальная «Программа строительства малых гидравлических электростанций в республике до 2010 г.», которая успешно выполняется.
На мой взгляд, назрело время вернуться к проблеме восстановления микро - и малых ГЭС в России. Как известно, в 50-60 годы малых ГЭС в нашей стране было более 10 тысяч, но в связи со строительством в последующие годы большого количества крупных электростанций, малые гидростанции были заброшены. По этим же причинам было прекращено и производство отечественного оборудования для таких гидростанций.
Однако сегодня, в связи развитием фермерских хозяйств на селе, увеличением количества небольших частных предприятий, интерес к малым и микро-ГЭС растёт. Это начинает учитывать и наша промышленность. В стране растёт производство оборудования для микро- и малых гидростанций. Интерес представляют разработки ОАО «МНТО ИНСЭТ». Мощность гидроагрегатов этого общества колеблется в диапазоне от 10 до 6000 кВт. Стоимость 1 кВт микро - и малых ГЭС составляет 300 -900 долларов США.
Геотермальная энергетика. Надо отметить, что установленная мощность ГеоТЭС в мире достигла свыше 8000 МВт. В США показатель установленной мощности приблизился к отметке 3000 МВт. Произведенное на ГеоТЭС электричество вместе с теплом, напрямую идущим на обогрев и промышленные нужды, составляет в энергобалансе этой страны более 1%. В Мексике геотермальная составляющая превышает 4%, но абсолютный лидер - Филлипины, где десятки ГеоТЭС общей мощностью 2000 МВт вырабатывают пятую часть всей электроэнергии, производимой в стране. В Исландии все потребности страны в тепле и электроэнергии обеспечиваются за счёт геотермальных ресурсов.
Россия располагает огромными геотермальными ресурсами, используя которые для теплоснабжения городов и поселков, наша страна могла бы экономить 20-30% ископаемого топлива в течение ближайших 5-10 лет. Но, обладая такими запасами геотермальной энергии и являясь технологическим лидером в этой области, Россия значительно отстаёт в их практическом использовании.
В настоящее время в нашей стране действуют 3 геотермальных электростанции, расположенные на Камчатке: Паужетская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС. Их суммарная мощность составляет более 70 МВт. Кроме того, на Курильских островах работает три небольшие геотермальные установки.
Ведётся строительство 3-го блока Мутновской ГеоЭС, которая состоит из 4-х блоков по 25 МВт. ОАО "Геотерм" разработало также ТЭО инвестиций на сооружение 4-го блока Верхне-Мутновской ГеоЭС с использованием бинарного цикла, что позволит увеличить эффективность использования геотермального теплоносителя на 20-25%. Схема геотермальной бинарной электрической станции представлена на рис. 2.
В Ставропольском крае одобрена концепция и бизнес-план комплексного использования геотермальных ресурсов Казьминского месторождения. Температура воды здесь достигает 124 °С, а наличие 14 пробуренных скважин позволяет получить в год не менее 24 млн. кВт·ч электроэнергии, вырабатываемой на бинарной ГеоЭС, и около 300 тыс. Гкал тепла. В Краснодарском крае подготовлен проект использования геотермальных вод для тепло- и электроснабжения г. Лабинска общей тепловой мощностью 100 МВт и электрической - 4,0 МВт.
Важно отметить, что для развития геотермальной энергетики в стране имеется необходимое отечественное оборудование, производство которого налажено в ОАО «Калужский турбинный завод».
Дальнейшее расширение промышленного использования месторождений геотермальных вод позволит нашей стране в значительной мере сократить потребление природного газа за счет перехода на использование более дешевых источников энергии. Одним словом, в ближнесрочной перспективе, среди возобновляемых источников энергии, геотермика, опирающаяся на турбинные технологии, будет играть важную роль.
Тепловые насосы (ТН). Прежде всего, важно отметить, что тепловые насосы, используя низкопотенциальное тепло воздуха и грунтовых вод, производят тепла в 3 -7 раз больше, чем потребляют электрической энергии. В настоящее время в мире более 10 млн. ТН, общей мощностью 30 тыс. МВт. Широко применяются тепловые насосы в Швеции, Германии, Австрии, США и Японии. По прогнозам МИРЭС доля тепловых насосов в теплоснабжении в мире к 2020 г. составит 75 %.
В России тепловые насосы используются пока недостаточно, хотя возможности для использования их огромны. В нашей стране сегодня немногим более 100 ТН, а их суммарная мощность составляет примерно 30 МВт.
На рис. 3 представлена схема одного из тепловых насосов, производимого ЗАО НПФ «Тритон-лтд». Стоимость оборудования ТН колеблется в пределах от 80 до 180 долларов США за 1 кВт тепловой энергии, а сроки окупаемости, не превышают 3 лет.
Перспективным направлением применения тепловых насосов является использование тепла обратной сетевой воды в системах дальнего транспортирования тепла, а также - дымовых газов. Причём, чем выше температура используемого источника тепла, тем лучше энергетический баланс. При этом, большинство теплонасосных систем обходятся без поддержки отопительных котлов даже в самые холодные периоды времени, поэтому перспективы таких установок в нашей стране огромны.
Приливные электростанции (ПЭС). Общий потенциал использования приливной энергии мирового океана оценивается в 800 ГВт, что может обеспечить до 15% мирового энергопотребления. В настояшее время действует ПЭС Ранс во Франции (249 МВт), Аннаполис - в Канаде (20 МВт), три ПЭС - в Китае, одна - в Корее, а также Кислогубская ПЭС (400 кВт) в России.
В России есть большие возможности для строительства приливных станций. По расчетам ученых, лишь в Европейской части и на Дальнем Востоке нашей страны от энергии прилива может быть получено более 120 ГВт мощности.
Специалистами Научно-исследовательского института энергетических сооружений разработана для приливных электростанций принципиально новая, ортогональная турбина, не имеющая аналогов в мире. Ими подготовлены также предложения по строительству на базе типового блок-модуля, с использованием ортогональной турбины, Тугурскую ПЭС (мощностью 8 млн. кВт) и Мезенской ПЭС (11,4 млн. кВт). Использование новой турбины на этих ПЭС позволиет уменьшить капитальные вложения на их сооружение на 17 %, по сравнению с затратами на ПЭС с осевыми капсульными агрегатами.
Энергоустановки с использованием топливных элементов (ТЭ). В последние годы во многих странах высокими темпами развивается электрохимическая энергетика с использованием водорода и топливных элементов. Высокая эффективность ТЭ, отсутствие движущихся частей, шума, экологическая чистота вызывают всё больший интерес к таким установкам.
Рынок топливных элементов в США, например, за последние 5 лет вырос с 218 млн. до 2,4 млрд. долларов, при среднегодовом росте 62 %. Большое внимание использованию топливных элементов уделяют Европейский союз, Япония и Англия. В Японии, например, планируется создать до 2010 г. энергоустановок на топливных элементах общей мощностью 2000 МВт. В Великобритании с помощью регенеративных топливных элементов планируется выравнивать графики нагрузки.
В США, Германии и Японии создаются комбинированные энергетические установки по выработке электроэнергии и тепла с использованием топливных элементов, ГТУ, ПГУ, энергии ветра и солнца, получившие название гибридных энергоустановок (ГИЭУ). Реально достигнутый КПД ГИЭУ в настоящее время составляет 60 %, к 2010 г. намечается достигнуть 70 %, а в перспективе, при комбинированной выработке электрической и тепловой энергии, - 85-90 %.
В России также многие годы успешно ведутся работы по созданию энергоустановок на базе топливных элементов, предназначенных в первую очередь для космических исследований. В последнее время к созданию высокоэффективных энергоустановок на основе топливных элементов, в том числе и гибридных, подключились и наши отраслевые институты. Одним словом, это перспективное направление в энергетике, несомненно, получит дальнейшее развитие и займёт важное место в малой энергетике нашей страны.
Ветроэнергетические установки (ВЭУ). Передовые страны мира определили своей целью увеличить долю выработки электроэнергии ветроэлектростанциями к 2020 году до 12%. При поддержке и поощрении государства ветроэнергетика успешно развивается в таких странах, как: Германия, Дания, США, Великобритания, Испания, Индия. В 2002 году суммарная мощность ветроустановок в мире достигла 31 ГВт, к концу 2003 г. - почти 37 ГВт, в текущем году - более 50 ГВт.
В США, например, мощность смонтированных ветроустановок сегодня составляет порядка шести тысяч МВт, а к 2020 году, в соответствии с принятой программой развития ветроэнергетики в стране, должна достигнуть 80 тысяч МВт.
Россия также обладает огромными ветроэнергетическими ресурсами, особенно на территории Крайнего Севера, Юга России и Дальнего Востока - где использование энергии ветра экономически выгодно. Экономический потенциал ветровой энергии в нашей стране составляет примерно 260 млрд. кВт×ч/год, т.е. около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями России.
Первая в мире ветроэлектростанция ЦАГИ Д-30, мощностью 100 кВт была построена в 1932 году в Крыму. Но увлечение масштабными энергетическими проектами в шестидесятые-восьмидесятые годы в нашей стране надолго затормозило развитие малой энергетики.
Тем не мене, в России уже действуют:
Заполярная ветроэлектростанция мощностью 1,5 МВт (Комиэнерго),
Куликовская ВЭС - 5,1 МВт (Янтарьэнерго),
Маркинская ВЭС - 300 кВт (Ростовэнерго),
Марпосадская ВЭС - 215 кВт (Чувашэнерго),
ВЭС «Тюпкельды» - 2,2 МВт (Башкирэнерго),
Чукотская ВЭС на мысе Обсервации - 2,5 МВт (Чукотэнерго),
ВЭС на острове Беринга - 500 кВт (Камчатскэнерго).
На Калмыцкой ВЭС мощностью 22 МВт (Калмэнерго), из-за отсутствия средств смонтированы пока только 2 ВЭУ «Радуга-1000», а работает одна. На побережье Финского залива в Ленинградской области намечается построить первую в России промышленную ветроэлектрическую станцию мощностью 75 МВт. На её строительство потребуется примерно 100 млн. долларов США.
В настоящее время изучается возможность строительства в Калининградской области "Морского ветропарка", состоящего из 25 ветроустановок по 2 мегаватта каждая, в 500 метрах от берега Балтийского моря. Реализация этого проекта, явится первым шагом в нашей стране по использованию шельфовой зоны моря для возведения ВЭС большой мощности.
Строительство ветроэлектростанций, безусловно, будет продолжаться и дальше, но их сооружение должно осуществляться, прежде всего, в тех местах, где не только хорошие ветра, но и отсутствует централизованное электроснабжение, так как эффективность ВЭС пока мала, а стоимость электроэнергии, произведенной ими, в 3 раза больше, полученной от традиционных источников. Поэтому сроки окупаемости таких станций велики.
Солнечные энергоустановки. На мой взгляд, достойное место в энергобалансе многих регионов нашей страны в перспективе могут занять солнечные энергоустановки, особенно горячего водоснабжения.
Солнечные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения наибольшее распространение получили в Краснодарском крае. Одна из первых энергоустановок в крае действует с 1989 г. на крыше издательства "Советская Кубань"(432 коллектора), В пансионате "Лесная поляна" в 1999 г. установлено 68 коллекторов, которые обеспечивают горячее водоснабжение в летнее время. Хорошо себя зарекомендовали солнечные установки горячего водоснабжения Краснодарской краевой больницы и санатория «Лазаревское» в г. Сочи.
Сегодня наиболее перспективными являются солнечные установки теплоснабжения и горячего водоснабжения для индивидуальных потребителей. Стоимость системы горячего водоснабжения и отопления, например, для дома площадью до 250 м 2 , с использованием солнечных коллекторов, срок эксплуатации которых не менее 30 лет, обойдётся владельцу около десяти тысяч долларов США, или 90 центов в день.
В последние годы в нашей стране не только расширяется производство солнечных коллекторов, но и повышается их качество, снижается себестоимость. Например, солнечные коллектора ОАО «Ковровский механический завод» и ФГУП НПО «Машиностроение» по своим характеристикам не уступают лучшим мировым аналогам. Причём один м 2 такого коллектора стоит примерно 170 долларов США.
В области солнечной электроэнергетики наиболее перспективными признаны фотоэлектрические установки с прямым преобразованием солнечного излучения в электроэнергию с помощью солнечных фотобатарей. Фотоэлектрические модули, преобразующие энергию солнечных лучей в электричество, имеют в своей основе кристаллический или аморфный кремний и, в зависимости от площади модуля, мощность его может достигать 80-1000 и более Вт, а снимаемое напряжение составляет 12, 24, 48 В (табл. 3).
В настоящее время в мире наблюдается настоящий бум производства фотоэлементов для прямого преобразования солнечной энергии - в электрическую. Ежегодные темпы их роста за последние годы составили 30 %. В США, их годовое производство достигло 60 МВт, в Японии - 80 МВт, в Германии - 50 МВт. В Германии и США успешно реализуется специальные программы в этой области электроэнергетики.
Однако, солнечная энергия пока дорога и малоэффективна, требует больших затрат на эксплуатацию. Цена электроэнергии на солнечных фотоэнергетических установках хотя и снизилась за последние годы, но всё ещё велика, около 20 центов за кВт.ч.
Энергетические установки с использованием биомассы. В большинстве стран Западной Европы, в США, Канаде, а также в Китае, Индии и Бразилии, большое внимание уделяется использованию биомассы, как источника экологически чистого топлива и энергии.
В России ежегодное количество органических отходов составляет более 390 млн. тонн, в том числе сельскохозяйственных - более 250 млн. тонн. Сегодня у нас имеются интересные разработки энергетических установок для использования энергии биомассы, налаживается производство отечественного оборудование для них.
Но пока мы имеем дело, как правило, лишь с экспериментальными и демонстрационными образцами. Например, на рис. 4 представлена схема биогазоэнергетического модуля БИОНЭ - 1, разработанного ЗАО ЦЕНТР «ЭКОРОС». На его базе построена первая биоэнергетическая мини-тепло-электростанция, с попутным производством органического удобрения, в Агроплемфирме «Искра» Московской области. Одним словом, разработки есть, но дальше опытно-эсперементальных установок дело не идёт. Хотя возможности для использования таких энергоустановок в нашей страны очень велики.
Мусоросжигательные заводы с энергетическими установками. Необходимость переработки во многих регионах постоянно увеличивающихся твёрдых бытовых отходов, настоятельно требует расширения строительства мусоросжигательных заводов с выработкой тепла и электроэнергии.
Сегодня мусоросжигательных заводов, производящих энергию, много в Германии, Японии, Швейцарии, Бельгии и других странах. В России такие заводы, активно стали строиться только в последние 15-20 лет. Они имеются во Владивостоке, Владимире, Москве, Мурманске, Пятигорске, Сочи и Челябинске. Строится такой завод и Санкт-Петербурге. В Москве имеется программа строительства 10 таких заводов. Однако эйфории по поводу дальнейшего тиражирования таких заводов, видимо, не должно быть. И на это имеются серьёзные причины.
Во-первых, сжигание твёрдых бытовых отходов, дело крайне дорогое и, во-вторых, далеко не безвредное. Все такие заводы относятся к опасным производствам, не ниже 2-й категории. Выбрасываемые ими диоксины - являются большой текущей проблемой этих заводов, а загрязнение окружающих территорий тяжёлыми металлами - большой и перспективной, так как избавиться от них не возможно в течение многих лет.
Именно этими причинам вызвано закрытие в последние годы некоторых мусоросжигательных заводов в Англии, Нидерландах, заражение территории вокруг которых диоксинами превышает среднее по стране в 50-100 раз. Такие же проблемы возникли в Польше и других странах. Одним словом, некоторые из этих заводов оказались опасней полигонов для захоронения мусора.
Поэтому решение о строительстве таких заводов на перспективу, видимо, следует принимать лишь с учётом конкретной ситуации с твёрдыми бытовыми отходами и состоянием экологии, сложившейся в том или ином регионе. К тому же, на большинстве наших мусоросжигательных заводов энергетические установки хотя и имеются, но по разным причинам фактически не работают.
Некоторые проблемы, которые следует учитывать при развитии малой энергетики, в том числе и на базе возобновляемых источников энергии.
Во-первых, речь идёт о необходимости учёта таких специфических особенностей работы энергоустановок на ВИЭ, как изменение водных, воздушных и солнечных потоков, неустойчивость в их работе, в том числе и длительные перерывы. В связи с чем, представляется целесообразным создавать гибридные энергоустановки, то есть одновременно использовать в них несколько источников энергии.
Во-вторых, при строительстве мини и малых электростанций надо использовать модули высокой заводской готовности, предусматривать автоматизированные системы управления ими, а так же периодическое обслуживание их силами заводов - изготовителей оборудования.
В-третьих, при создании энергоустановок ВИЭ надо быть готовым к большим первоначальным инвестициям и высоким тарифам на энергию. К уровню действующих в энергетике России тарифов, приближается стоимость электроэнергии, вырабатываемой только энергоустановками, с использованием геотермальных вод. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой электростанциями на базе других ВИЭ, значительно дороже.
В-четвёртых, крайне важно, искать пути экономии затрат на эксплуатацию таких электростанций. Например, обеспечить их пуск, работу и останов в автоматическом режиме, а обслуживание и ремонтные работы выполнять вахтовым методом. Разумеется, что всё это требует ускоренного развития в энергетике, средств связи и телемеханики.
В-пятых, предпринимая шаги по расширению в перспективе строительства малых электростанций, мы должны решать и проблемы, которые с этим связаны. Речь идёт, в частности, об адаптации малых энергетических установок к работе в составе Единой энергетической системы, а также о параллельной работе с другими электростанциями.
Узнайте актуальную информацию оЭнергия является основой обеспечения необходимых условий жизнедеятельности и развития человечества, уровня его материального и экономического благополучия, а также взаимоотношений общества с окружающей средой. Самым удобным в использовании и экологичным энергоносителем является электроэнергия. Она является базой ускорения научно- технического прогресса, развития наукоемких отраслей и информатизации общества. Таким образом, на перспективу до 2035 г. ожидается рост электрификации мировой экономики и потребления электроэнергии. Для рассмотрения прогноза электроэнергетической отрасли, отметим факторы, которые могут вызвать изменение производства и потребления электроэнергии:
· темпы экономического роста;
· рост численности населения;
· повышение эффективности использования энергии и энергосбережение;
· старение квалифицированных кадров электроэнергетики развитых стран;
· рост внимания к экологической безопасности, в том числе политика снижения выбросов CO 2 .
Рассмотрим общий прогноз производства электроэнергии.
|
Таблица Прогноз производства электроэнергии, ТВт-ч |
Объем производства |
Мы видим, что наибольший прирост производства ожидается к 2015 г.- 18%. Средние темпы прироста в период с 2008 по 2035 гг. составляют 13%.
Рассмотрим структуру видов производства электроэнергии в прогнозном периоде:
На диаграмме видно, что при росте производства электричества структура его источников практически неизменна. Основную долю в структуре производства электроэнергии составляет электроэнергия, произведенная на угольных ТЭС (около 39%). На втором месте стабильно находится электричество на основе природного газа: в среднем 23%. Изменения долей атомной и гидроэнергетик также не ожидается, они занимают в структуре по 14% и 16% соответственно. В прогнозируемом периоде ожидается небольшой рост доли электроэнергии на основе ВИЭ- с 3% до 7%,причем достижение 7% доли ожидается к 2020 г., в дальнейшем планируется стабильное развитие.
В прогнозе отмечается некоторое увеличение потребления угля для производства электроэнергии. Такой сценарий возможен: экономический рост Китая и Индии мотивирует их разрабатывать собственные залежи и развивать за счет дешевой добычи угля электроэнергетику и производство. Установленная мощность угольных генерирующих мощностей в этих странах возрастет с 2008 г. 2035 г. почти вдвое. Развитие отрасли потребует значительных инвестиций в добывающую отрасль и инфраструктуру (в том числе транспортную), так что в период развития отрасли, на наш взгляд, нельзя ожидать от этих стран быстрого экономического роста.
Производство электроэнергии на АЭС в 2008 году составило 2600 ТВт-ч, а к 2035 году, прогнозам, оно увеличится до 4900 ТВт-ч. В настоящее время растет не только производство электроэнергии на АЭС, но и их КИУМ: с 65% в 1990 году до 80% в настоящее время, что говорит о росте эффективности атомной энергетики. Рассматривая прирост мощностей АЭС, можно отметить, что странами, активно занимающимися развитием атомной энергетики, являются Китай, Индия и Россия. Мощности АЭС Китая с 2008 г. по 2035 г. вырастут почти в 13 раз (с 9 ГВт до 106 ГВт), Индии- почти в 7 раз (с 4,1 до 28 ГВт). Прирост мощностей АЭС в России за прогнозный период планируется в объеме 122% (с 23,2 ГВт в 2008 г.до 51,5 ГВт в 2035 г.).
Другим важным направлением производства электроэнергии являются ВИЭ. Производство электроэнергии на основе ВИЭ в настоящее время является одним из самых быстро развивающихся направлений электроэнергетики. Серьезным препятствием для строительства таких генерирующих мощностей является высокая стоимость проектов и их колебательный характер работы, однако это не останавливает страны перед развитием этого сектора электроэнергетики: темп прироста объемов произведенной электроэнергии на основе ВИЭ в прогнозном периоде планируется на уровне 3,1% в год. Из 4600 ТВт-ч прогнозируемой произведенной электроэнергии на основе ВИЭ к 2035 г. 55% будет произведено на ГЭС и 27% на ВЭС. В последние десять лет очень возросла важность энергии ветра: установленные мощности ВЭС выросли с 18 ГВт на 2001 г. до 121 ГВт в 2009. Очевидно, тенденция наращивания ветровых мощностей продолжится и в будущем. Правительства многих стран мира уже обнародовали меры, направленные на развитие возобновляемой энергетики. Евросоюз планирует, что в 2020 году на долю ВИЭ будет приходиться 20% всех объемов генерации; целью США является 10-20% производства из ВИЭ, тогда как Китай рассчитывает к 2020 году получать из них 100 ГВт энергии.
Даже в условиях кризиса и сокращения деятельности многих отраслей, производство электроэнергетики осталось практически на прежнем уровне, а в некоторых странах даже выросло. Электроэнергетика является важным разделом ТЭК любой страны и всего мира, и поэтому к 2035 г. ожидается увеличение объемов произведенной электроэнергии. С учетом описанных трендов мы также можем ожидать роста цен на электроэнергию.