Павильон «Возобновляемые источники энергии»

Задача удовлетворения потребностей населения, промышленности и сельского хозяйства в электрической и тепловой энергии, особенно в регионах, удалённых от централизованных энергосетей, а также вопросы устойчивого развития России и снижение негативного воздействия энергетики на окружающую среду, приводят к необходимости развития возобновляемой энергетики.

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - это те запасы, которые восполняются естественным образом, прежде всего за счет поступающего на поверхность Земли потока энергии солнечного излучения, и в обозримой перспективе являются практически неисчерпаемыми. Это, в первую очередь, сама солнечная энергия, а также ее производные: энергия ветра, энергия растительной биомассы, энергия водных потоков и т.п. К возобновляемым источникам энергии относят также геотермальное тепло, поступающее на поверхность Земли из ее недр, низкопотенциальное тепло окружающей среды, а также некоторые источники энергии связанные с жизнедеятельностью человека (тепловые "отходы" жилища, промышленных и сельскохозяйственных производств, бытовые отходы и т.п.)

К серьезным недостаткам ВИЭ, ограничивающим их широкое практическое применение, относятся невысокая плотность энергетических потоков и их непостоянство во времени и, как следствие этого, необходимость значительных затрат на оборудование, обеспечивающее сбор, аккумулирование и преобразование энергии. Так например, плотность потока солнечного излучения на поверхности земли в полдень ясного дня составляет всего около 1 кВт/м2 , а ее среднегодовое значение с учетом сезонных и погодных колебаний для самых "солнечных" районов земного шара не превышает 250 Вт/м2 .

Вместе с тем технологии использования различных ВИЭ активно развиваются во многих странах мира, многие из них достигли коммерческой зрелости и успешно конкурируют на рынке энергетических услуг.

По данным Европейской Комиссии в 1997 году суммарный вклад возобновляемых источников энергии в общее энергопотребление стран Европейского Союза составил 5,8% или 82,13 миллионов тонн нефтяного эквивалента (Mtoe, 1Mtoe = 42 ГДж). Для лучшего ощущения объемов потребления отметим, что последняя цифра примерно соответствует объему сегодняшнего российского экспорта нефти. К 2010 году прогнозируется увеличение удельного вклада ВИЭ в суммарное энергопотребление до 11,5% или в абсолютных цифрах до 182 Mtoe.

К сожалению, по России надежная статистическая информация по использованию ВИЭ отсутствует. По экспертным оценкам, если не принимать во внимание крупную гидроэнергетику, вклад ВИЭ в энергобаланс страны сегодня практически незаметен. Тем не менее, соответствующие исследования и разработки, направленные на продвижение ВИЭ на рынок, в стране ведутся, и определенные успехи достигнуты.

Важный новый этап в развитии нетрадиционной и малой энергетики в России связан с привлечением к разработке и производству современного оборудования крупнейших предприятий и конструкторских бюро, в том числе оборонно-промышленного комплекса. В настоящее время отечественными предприятиями освоено производство широкой номенклатуры оборудования и установок нетрадиционной и малой энергетики, которые могут найти применение и уже используются на практике. В их числе:

• ветроэлектрические установки широкого ряда мощностей - от 100 Вт до 1 МВт;
• широкая гамма фотопреобразователей и модулей солнечных батарей со сроком службы от 5 до 20 лет, а также их систем с аккумуляторами и инверторами;
• тепловые коллекторы, использующие современные материалы для коррозионно-стойких панелей и оптических покрытий;
• агрегаты малых и микро-ГЭС различных типоразмеров и мощностей от 5 кВт до 3 МВт, которые вырабатывают электроэнергию в соответствии с требованиями ГОСТа, имеют полную автоматизацию и обеспечивают ресурс не менее 5 лет до капитального ремонта, полный ресурс - не менее 40 лет;
• геотермальные тепловые станции блочно-модульного типа тепловой мощностью от 6 до 20 МВт и геотермальные электростанции электрической мощностью от 0,5 до 23 МВт;
• газогенерирующие установки тепловой мощностью от 100 кВт до 3 МВт, обеспечивающие производство топливного газа в объемах от 70 до 2500 м3/час при переработки древесных отходов от 40 до 2200 кг/час;
• котельные работающие на древесных отходах мощностью до 5 МВт;
• биогазовые установки для экологически чистой безотходной переработки различных органических отходов (навоз крупного рогатого скота, помёт птицы, пищевые и твёрдые бытовые отходы), с получением топлива - биогаза (производительностью единичных агрегатов до 450 м3 в сутки) и экологически чистых органических удобрений;
• различные серии тепловых насосов теплопроизводительностью от 100 кВт до 4 МВт с высоким отношением (от 3 до 7) получаемой теплоты к электроэнергии, затрачиваемой на привод компрессора.

Общая оценка состояния использования ВИЭ в России

При наличии неплохих разработок оборудования практически по всем видам ВИЭ и экономически эффективного потенциала 270 млн.т.у.т. (без крупных гидростанций и дров) фактически используется 1,5 млн.т.у.т. Россия катастрофически отстает по объёму использования ВИЭ.

Причины, по которым развитые страны активно занимаются использованием ВИЭ:

• Обеспечение энергетической безопасности.
• Экология
• Завоевание мировых рынков, особенно в развивающихся странах.
• Сохранение запасов собственных энергоресурсов для будущих поколений.
• Увеличение потребления сырья для неэнергетического использования топлива.

Почему этой проблемой необходимо заниматься в России?

Все причины, по которым развитые страны активно работают в области использования ВИЭ, распространяются и на Россию. Однако существует специфика, вызванная существующим состоянием экономики и общества. Главная особенность состоит в том, что работы по ВИЭ в России направлены на решение социальных проблем, снижение уровня безработицы, развитие малого бизнеса, повышение качества жизни населения, уровня образования и культуры. Ниже в порядке приоритетности приводятся направления использования ВИЭ по экономическим и социальным критериям.

Обеспечение энергоснабжения удалённых районов, не подключенных к сетям энергосистем

В районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири ежегодно завозится 6-8 млн.т. жидкого топлива (дизтопливо, мазут) и 20-25 млн.т. твёрдого (уголь) топлива.

В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива удваивается и составляет, например, в Республике Тыва, Республике Алтай и на Камчатке 350 и более дол. за т.у.т.

На завоз тратится более половины бюджета этих территорий. Нехватка топлива зачастую ставит под угрозу жизнь людей и государство вынуждено решать вопрос завоза топлива с помощью Министерства чрезвычайных ситуаций. В этих районах проживает около 10 млн.человек.

Предотвращение или снижение ограничений потребителей, подключенных к сетям энергосистем. Создание конкурентной среды в энергетике, прежде всего, в дефицитных энергосистемах

Практически ежедневные ограничения потребителей с ФОРЭМА (Федеральный оптовый рынок энергии и мощности) производящиеся якобы из-за неуплаты за электроэнергию и топливо плюс ограничения "в связи с необходимостью экономии энергоресурсов" плюс перерывы в энергоснабжении из-за аварийных отключений дезорганизует жизнь городов и регионов, приносят ущерб, оцениваемый в миллиарды долларов.

По оценкам средне-многолетних потерь в сельском хозяйстве, а также непрерывных производствах обрабатывающей промышленности, ущерб от недопоставки электроэнергии в 25-30 раз превышает стоимость недопоставленного количества энергии.

Создание регулируемого рынка независимых энергопроизводителей в этих районах позволит избежать потерь от недоотпуска энергии и снизить потери в сетях.

Особенно актуально создание генерирующих мощностей на "концах" местных линий электропередач напряжением 6-10 кВ, имеющих большую протяженность. К таким линиям подключены многие потребители и именно такие линии часто аварийно отключаются. Перерывы в энергоснабжении длятся многие часы, что усугубляет ущерб, понесенный потребителем и не компенсируемый энергоснабжающими организациями.

Развитие собственной промышленности. Постоянное увеличение в экспорте доли машин и оборудования, создание дополнительных рабочих мест, реализация имеющегося высокого научно-технического потенциала России

Уже сейчас такие возможности есть в торговле с развивающимися странами и странами Европы по некоторым видам оборудования (малые ветроустановки мощностью до 1 кВт, малые и микро ГЭС, индивидуальные биогазовые установки и т.д.).

Снижение экологической напряженности, существующей в ряде городов, в том числе в зонах отдыха за счёт снижения вредных выбросов от энергетических установок

Экологическая обстановка в связи с переходом с газа на уголь может ещё более ухудшиться. Проверенное средство не допустить этого - применение тепловых насосов, солнечных приставок к котельным, солнечных коллекторов, ветроагрегатов, малых и микро ГЭС.

Обеспечение энергетической безопасности некоторых регионов России, в том числе: Камчатки, Чукотки, Приморья, Архангельской области и др. - ситуация с энергоснабжением в которых не нуждается в комментариях

Барьеры и препятствия на пути использования ВИЭ.

Законодательный барьер.

Аспекты барьера: отсутствие закона, отсутствие утвержденных государственных целей и приоритетов развития ВИЭ - отсюда неясность перспективы. Отсутствие нормативных подзаконных актов, обеспечивающих на практике свободный доступ независимых производителей к электрическим сетям энергосистем. Отсутствие государственных органов управления на федеральном уровне и научных центров.

Федеральный закон "О государственной политике в сфере использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии" принят Государственной Думой 27.10.99 и одобрен Советом Федерации 11.11.99. Но отклонен Президентом Российской Федерации Ельциным Б.Н. Необходимо вернуться к его рассмотрению.

Экономический барьер.

Аспекты барьера: низкий платежеспособный спрос населения и организаций. Многие субъекты РФ - дотационные, нет экономических стимулов для вложения инвестиций (налоговые льготы, льготные кредиты), отсутствие утвержденной федеральной программы, Отсутствие механизмов финансирования и возврата вложенных средств, недостаточный уровень экономических знаний организаций, принимающих решения.

В основном закончена подготовка проекта программы "Развитие нетрадиционной возобновляемой энергетики России на 2001-2005 годы" (Программа НВИЭ), как подпрограммы вновь разрабатываемой ФЦП - "Энергоэффективная экономика".
Научно-технический барьер.

Аспекты барьера: отсутствие по некоторым видам ВИЭ готовых систем энергоснабжения, низкий уровень стандартизации и сертификации оборудования, неразвитость инфраструктуры, отсутствие обслуживающего персонала, недостаточный объём научно-технических и технологических разработок, недостаточный уровень технических знаний организаций, принимающих решения.

Наиболее преодолимый барьер при наличии заказов на оборудование и финансирования НИОКР.
Психологический барьер.

Аспекты барьера: Россия богата энергоресурсами, привычка к централизованным поставкам, привычка энергетиков к большим единичным мощностям.

Возникновение дефицита топлива в ряде субъектов Российской Федерации и систематические отключения электричества в энергосистемах, а также опыт использования ВИЭ за рубежом помогает преодолеть заблуждение, что нашей богатой топливом стране не нужно заниматься использованием ВИЭ.
Информационный барьер.

Аспекты барьера: слабая осведомленность населения, руководителей и общественности о возможностях ВИЭ. Отсутствие широко поставленной пропаганды по радио, телевидению и в печати возможностей и достоинств ВИЭ, отсутствие сведений о положительных примерах использования.

Также преодолимый барьер: необходимы средства на издание популярных брошюр, специальных выпусков научно-технических журналов и газет, организация выступлений по радио, телевидению и т.д.

Возможности России

Ресурсы ВИЭ в России есть всех видов.

Экономический потенциал ВИЭ составляет 270 млн. тонн условного топлива, т.е. свыше 25% от внутреннего энергопотребления. Имеются данные о распределении этого ресурса по всем федеральным округам. В каждом из федеральных округов имеется по два-три вида ВИЭ, поэтому в России необходимо развивать все виды ВИЭ.

Разработки и промышленная база.

По всем видам оборудования, за исключением крупных ветроустановок (мощностью 100 кВт и выше), имеются разработки на хорошем международном уровне. Имеется производственная база, особенно на предприятиях ВПК, которая может быть развита при наличии заказов. Подробные данные о разработанном и выпускаемом оборудовании приведены в каталоге.

Вместе с тем следует отметить, что за последние годы произошел развал существующих в СССР научных центров и полигонов (солнечные полигоны в Геленджике и Крыму, Ашхабаде, Ереване, НПО "Ветроэн" и т.д.). Поэтому необходимо приступить к созданию центров и полигонов по возобновляемой энергетике в России.
Кадры.

Уже несколько лет ведется подготовка инженеров-специалистов по ВИЭ. (Московский энергетический институт, МВТУ им.Баумана, МГУ, СПбГТУ, ВУЗах Екатеринбурга, Новосибирска, Хабаровска.) Действуют советы по присуждению кандидатских и докторских степеней. Однако практически отсутствуют кадры техников и рабочих для обслуживания установок.