Использование альтернативных источников энергии программа поддержки. Альтернативные источники энергии: возможности и перспективы использования

Геотермальная энергия и ее использование. Применение гидроэнергетических ресурсов. Перспективные технологии солнечной энергетики. Принцип работы ветроустановок. Энергия волн и течений. Состояние и перспективы развития альтернативной энергетики в России.

Пермский Государственный Университет

Философско-социологический факультет

Альтернативные источники энергии

и возможности их применения в России

Кафедра социологии и

политологии

Студент: Уваров П.А.

Группа: СЦГ-2 курс

Пермь, 2009

Введение

1 Понятие и основные виды альтернативной энергии

1.1 Геотермальная энергия (тепло земли)

1.2 Энергия солнца

1.3 Энергия ветра

1.4 Энергия воды

1.5 Энергия волн

1.6 Энергия течений

2. Состояние и перспективы развития альтернативной энергетики в России

Заключение

Список используемых источников

Введение

Не зря говорят: «Энергетика – хлеб промышленности». Чем более развиты промышленность и техника, тем больше энергии нужно для них. Существует даже специальное понятие – «опережающее развитие энергетики». Это значит, что ни одно промышленное предприятие, ни один новый город или просто дом нельзя построить до того, как будет определен или создан заново источник энергии, которую они станут потреблять. Вот почему по количеству добываемой и используемой энергии довольно точно можно судить о технической и экономической мощи, а проще говоря – о богатстве любого государства.

В природе запасы энергии огромны. Ее несут солнечные лучи, ветры и движущиеся массы воды, она хранится в древесине, залежах газа, нефти, каменного угля. Практически безгранична энергия, «запечатанная» в ядрах атомов вещества. Но не все ее формы пригодны для прямого использования.

За долгую историю энергетики накопилось много технических средств и способов добывания энергии и преобразования ее в нужные людям формы. Собственно, и человек-то стал человеком только тогда, когда научился получать и использовать тепловую энергию. Огонь костров зажгли первые люди, еще не понимавшие его природы, однако этот способ преобразования химической энергии в тепловую сохраняется и совершенствуется уже на протяжении тысячелетий.

К энергии собственных мускулов и огня люди добавили мускульную энергию животных. Они изобрели технику для удаления химически связанной воды из глины с помощью тепловой энергии огня – гончарные печи, в которых получали прочные керамические изделия. Конечно, процессы, происходящие при этом, человек познал только тысячелетия спустя.

Потом люди придумали мельницы – технику для преобразования энергии ветряных потоков и ветра в механическую энергии вращающегося вала. Но только с изобретением паровой машины, двигателя внутреннего сгорания, гидравлической, паровой и газовой турбин, электрических генератора и двигателя, человечество получило в свое распоряжение достаточно мощные технические устройства. Они способны преобразовать природную энергию в иные ее виды, удобные для применения и получения больших количеств работы. Поиск новых источников энергии на этом не завершился: были изобретены аккумуляторы, топливные элементы, преобразователи солнечной энергии в электрическую и – уже в середине ХХ столетия – атомные реакторы.

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей более чем шестимиллиардного населения Земли становится сейчас все более насущной.

Основу современной мировой энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. К тому же многие страны не располагают собственными топливными ресурсами или испытывают в них недостаток. В процессе производства электроэнергии на ТЭС происходит выброс вредных веществ в атмосферу. Причем если топливом служит уголь, особенно бурый, малоценный для другого вида использования и с большим содержанием ненужных примесей, выбросы достигают колоссальных размеров. И, наконец, аварии на ТЭС наносят большой ущерб природе, сопоставимый с вредом любого крупного пожара. В худшем случае такой пожар может сопровождаться взрывом с образованием облака угольной пыли или сажи.

Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. А какой вред причиняют природе гидроэлектростанции! Выбросов в воздух от ГЭС нет никаких, но зато вред водной среде наносит довольно большой. В первую очередь страдают рыбы, которые не могут преодолеть плотины ГЭС. На реках, где построены гидроэлектростанции, особенно если их несколько – так называемые каскады ГЭС, – резко меняется количество воды до и после плотин. На равнинных реках разливаются огромные водохранилища, и затопленные земли безвозвратно потеряны для сельского хозяйства, лесов, лугов и расселения людей. Что касается аварий на ГЭС, то в случае прорыва любой гидроэлектростанции образуется огромная волна, которая сметет все находящиеся ниже плотины ГЭС. А ведь большинство таких плотин расположено вблизи крупных городов с населением в несколько сотен тысяч жителей.

Выход из создавшегося положения виделся в развитии атомной энергетики. На конец 1989 года в мире построено и работало более 400 атомных электростанций (АЭС). Однако сегодня АЭС уже не считаются источником дешевой и экологически чистой энергией. Топливом для АЭС служит урановая руда – дорогостоящее и трудно добываемое сырье, запасы которого ограничены. К тому же строительство и эксплуатация АЭС сопряжены с большими трудностями и затратами. Лишь немногие страны сейчас продолжают строительство новых АЭС. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы загрязнения окружающей среды. Все это дополнительно осложняет отношение к атомной энергетике. Все чаще звучат призывы, требующие отказаться от использования ядерного топлива вообще, закрыть все атомные электростанции и возвратится к производству электроэнергии на ТЭС и ГЭС, а также использовать так называемые возобновимые – малые, или «нетрадиционные», – виды получения энергии. К последним относят прежде всего установки и устройства, использующие энергию ветра, воды, солнца, геотермальную энергию, а также тепло, содержащееся в воде, воздухе и земле.

1. О сновные виды Альтернативной энергии

1.1 Геотермальная энергия (тепло земли)

Геотермальная энергия – в дословном переводе значит: земли тепловая энергия. Объём Земли составляет примерно 1085 млрд.куб.км и весь он, за исключением тонкого слоя земной коры, имеет очень высокую температуру.

Если учесть ещё и теплоемкость пород Земли, то станет ясно, что геотермальная теплота представляет собой, несомненно, самый крупный источник энергии, которым в настоящее время располагает человек. Причём это энергия в чистом виде, так как она уже существует как теплота, и поэтому для её получения не требуется сжигать топливо или создавать реакторы.

В некоторых районах природа доставляет геотермальную энергию к поверхности в виде пара или перегретой воды, вскипающей и переходящей в пар при выходе на поверхность. Природный пар можно непосредственно использовать для производства электроэнергии. Имеются также районы, где геотермальными водами из источников и скважин можно обогревать жилища и теплицы (островное государство на севере Атлантического океана -Исландия; и наши Камчатка и Курилы).

Однако в целом, особенно с учётом величины глубинного тепла Земли, использование геотермальной энергии в мире крайне ограничено.

Для производства электроэнергии с помощью геотермального пара от этого пара отделяют твёрдые частицы, пропуская его через сепаратор и затем направляют его в турбину. «Стоимость топлива» такой электростанции определяется капитальными затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом также невелика, так как последняя не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы. В таком удобном естественном виде геотермальная энергия является экономически выгодным источником электрической энергии. К сожалению, на Земле редко встречаются поверхностные выходы природного пара или перегретых (то есть, с температурой гораздо выше 100 o С) вод, вскипающих с образованием достаточного кол-ва пара.

Валовой мировой потенциал геотермальной энергии в земной коре на глубине до 10 км оценивается в 18 000 трлн. т усл. топлива, что в 1700 раз больше мировых геологических запасов органического топлива. В России ресурсы геотермальной энергии только в верхнем слое коры глубиной 3 км составляют 180 трлн. т усл. топлива. Использование только около 0,2 % этого потенциала могло бы покрыть потребности страны в энергии. Вопрос только в рациональном, рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Именно из-за того, что эти условия до сих пор не соблюдались при попытках создания в стране опытных установок по использованию геотермальной энергии, мы сегодня не можем индустриально освоить такие несметные запасы энергии.

Геотермальная энергия по времени использования — наиболее старый источник альтернативной энергии. В 1994 г. в мире работало 330 блоков таких станций и здесь доминировали США (168 блоков на «месторождениях» Гейзере в долине гейзеров, Империал Вэлли и др.). Второе место занимала. Италия, но в последние годы ее обогнали КНР и Мексика. Самая большая доля используемой геотермальной энергии приходится на страны Латинской Америки, но и она составляет немного более 1%.

В России перспективными в этом смысле районами являются Камчатка и Курильские острова. С 60-х годов на Камчатке успешно работает полностью автоматизированная Паужетская ГеоТЭС мощностью 11 МВт, на Курилах — станция на о. Кунашир. Такие станции могут быть конкурентоспособны лишь в районах с высокой отпускной ценой на электроэнергию, а на Камчатке и Курилах она очень высока в силу дальности перевозок топлива и отсутствия железных дорог.

1.2 Энергия солнца

Общее количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли в 6,7 раз больше мирового потенциала ресурсов органического топлива. Использование только 0,5 % этого запаса могло бы полностью покрыть мировую потребность в энергии на тысячелетия. На Сев. Технический потенциал солнечной энергии в России (2,3 млрд. т усл. топлива в год) приблизительно в 2 раза выше сегодняшнего потребления топлива.

Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. И в России наибольший теоретический потенциал, более 2000 млрд. тонн условного топлива (т.у.т.), имеет солнечная энергия. Несмотря на такой большой потенциал в новой энергетической программе России вклад возобновляемых источников энергии на 2005 г определен в очень малом объеме – 17-21 млн.т у.т. Существует широко распространенное мнение, что солнечная энергия является экзотической и ее практическое использование-дело отдаленного будущего (после 2020г). В данной работе я покажу, что это не так и что солнечная энергия является серьезной альтернативой традиционной энергетике уже в настоящее время.

Известно, что каждый год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется в природных условиях за 2 млн.лет. Гигантские темпы потребления не возобновляемых энергоресурсов по относительно низкой цене, которые не отражают реальные совокупные затраты общества, по существу означают жизнь в займы, кредиты у будущих поколений, которым не будет доступна энергия по такой низкой цене. Энергосберегающие технологии для солнечного дома являются наиболее приемлемыми по экономической эффективности их использования. Их применение позволит снизить энергопотребление в домах до 60%. В качестве примера успешного применения этих технологий можно отметить проект «2000 солнечных крыш» в Германии. В США солнечные водонагреватели общей мощностью 1400 МВт установлены в 1,5 млн. домов.

При КПД солнечной электростанции (СЭС) 12% все современное потребление электроэнергии в России может быть получено от СЭС активной площадью около 4000 кв.м, что составляет 0.024% территории.

Наиболее практическое применение в мире получили гибридные солнечно-топливные электростанции с параметрами: КПД 13,9%, температура пара 371 гр.С, давление пара 100 бар, стоимость вырабатываемой электроэнергии 0,08-0,12 долл/кВт.ч, суммарная мощность в США 400 МВт при стоимости 3 долл/Вт. СЭС работает в пиковом режиме при отпускной цене за 1 кВт.ч электроэнергии в энергосистеме: с 8 до 12 час.-0,066 долл. и с 12 до 18 час.- 0,353 долл.. КПД СЭС может быть увеличен до 23% – среднего КПД системных электростанций, а стоимость электроэнергии снижена за счет комбинированной выработки электрической энергии и тепла.

Основным технологическим достижением этого проекта является создание Германской фирмой Flachglass Solartechnik GMBH технологии производства стеклянного параболоцилиндрического концентратора длиной 100 м с апертурой 5,76 м, оптическим КПД 81% и ресурсом работы 30 лет. При наличии такой технологии зеркал в России целесообразно массовое производство СЭС в южных районах, где имеются газопроводы или небольшие месторождения газа и прямая солнечная радиация превышает 50% от суммарной.

Принципиально новые типы солнечных концентратов, использующие технологию голографии, предложены ВИЭСХом.

Его главные характеристики – сочетание положительных качеств солнечных электростанций с центральным приемником модульного типа и возможность использования в качестве приемника как традиционных паронагревателей, так и солнечных элементов на основе кремния.

Одной из наиболее перспективных технологий солнечной энергетики является создание фотоэлектрических станций с солнечными элементами на основе кремния, которые преобразуют в электрическую энергию прямую и рассеянную составляющие солнечной радиации с КПД 12-15%. Лабораторные образцы имеют КПД 23%. Мировое производство солнечных элементов превышает 50 МВт в год и увеличивается ежегодно на 30%. Современный уровень производства солнечных элементов соответствует начальной фазе их использования для освещения, подъема воды, телекоммуникационных станций, питания бытовых приборов в отдельных районах и в транспортных средствах. Стоимость солнечных элементов составляет 2,5-3 долл/Вт при стоимости электроэнергии 0,25-0,56 долл/кВт.ч. Солнечные энергосистемы заменяют керосиновые лампы, свечи, сухие элементы и аккумуляторы, а при значительном удалении от энергосистемы и малой мощности нагрузки – дизельные электрогенераторы и линии электропередач.

1.3 Энергия ветра

Уже очень давно, видя, какие разрушения могут приносить бури и ураганы, человек задумывался над тем, нельзя ли использовать энергию ветра.

Ветряные мельницы с крыльями-парусами из ткани первыми начали сооружать древние персы свыше 1,5 тыс. лет назад. В дальнейшем ветряные мельницы совершенствовались. В Европе они не только мололи муку, но и откачивали воду, сбивали масло, как, например в Голландии. Первый электрогенератор был сконструирован в Дании в 1890 г. Через 20 лет в стране работали уже сотни подобных установок.

Энергия ветра очень велика. Ее запасы по оценкам Всемирной метеорологической организации, составляют 170 трлн кВт·ч в год. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: его энергия сильно рассеяна в пространстве и он непредсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломают ветряки.

Строительство, содержание, ремонт ветроустановок, круглосуточно работающих в любую погоду под открытым небом, стоит недешево. Ветроэлектростанция такой же мощности, как ГЭС, ТЭЦ или АЭС, по сравнению с ними должна занимать большую площадь. К тому же ветроэлектростанции небезвредны: они мешают полетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями, создавая помехи приему телепередач в близлежащих населенных пунктах.

Принцип работы ветроустановок очень прост: лопасти, которые вращаются за счет силы ветра, через вал передают механическую энергию к электрогенератору. Тот в свою очередь вырабатывает энергию электрическую. Получается, что ветроэлектростанции работают как игрушечные машины на батарейках, только принцип их действия противоположен. Вместо преобразования электрической энергии в механическую, энергия ветра превращается электрический ток.

Для получения энергии ветра применяют разные конструкции: многолопастные «ромашки»; винты вроде самолетных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью (тогда у нее есть груз противовес); вертикальные роторы, напоминающие разрезанную вдоль и насажанную на ось бочку; некое подобие «вставшего дыбом» вертолетного винта: наружные концы его лопастей загнуты вверх и соединены между собой. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления. Остальным приходится разворачиваться по ветру.

Чтобы как-то компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные «ветреные фермы». Ветродвигатели там стоят рядами на обширном пространстве и работают на единую сеть. На одном краю «фермы» может дуть ветер, на другом в это время тихо. Ветряки нельзя ставить слишком близко, чтобы они не загораживали друг друга. Поэтому ферма занимает много места. Такие фермы есть в США, во Франции, в Англии, а в Дании «ветряную ферму» разместили на прибрежном мелководье Северного моря: там она никому не мешает и ветер устойчивее, чем на суше.

Чтобы снизить зависимость от непостоянного направления и силы ветра, в систему включают маховики, частично сглаживающие порывы ветра, и разного рода аккумуляторы. Чаще всего они электрические. Но применяют также воздушные (ветряк нагнетает воздух в баллоны; выходя оттуда, его ровная струя вращает турбину с электрогенератором) и гидравлические (силой ветра вода поднимается на определенную высоту, а, падая вниз, вращает турбину). Ставят также электролизные аккумуляторы. Ветряк дает электрический ток, разлагающий воду на кислород и водород. Их запасают в баллонах и по мере необходимости сжигают в топливном элементе (т.е. в химическом реакторе, где энергия горючего превращается в электричество) либо в газовой турбине, вновь получая ток, но уже без резких колебаний напряжения, связанного с капризами ветра.

Сейчас в мире работает более 30 тыс. ветроустановок различной мощности. Германия получает от ветра 10% своей электроэнергии, а всей Западной Европе ветер дает 2500 МВт электроэнергии. По мере того как ветряные электростанции окупаются, а их конструкции совершенствуются, цена воздушного электричества падает. Так, в 1993 г. во Франции себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии, полученной на ветростанции, равнялась 40 сантимам, а к 2000 году она снизилась в 1,5 раза. Правда энергия АЭС обходится всего в 12 сантимов за 1 кВт·ч.

1.4 Энергия воды

Уровень воды на морских побережьях в течение суток меняется три раза. Такие колебания особо заметны в заливах и устьях рек, впадающих в море. Древние греки объясняли колебание уровня воды волей повелителя морей Посейдона. В XVIII в. английский физик Исаак Ньютон разгадал тайну морских приливов и отливов: огромные массы воды в мировом океане приводятся в движение силами притяжения Луны и Солнца. Через каждые 6 ч 12 мин прилив сменяется отливом. Максимальная амплитуда приливов в разных местах нашей планеты неодинакова и составляет от 4 до 20 м.

Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены турбины. Во время прилива вода поступает в бассейн. Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается, и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит. Считается экономически целесообразным строительство ПЭС в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность ПЭС зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

В приливных электростанциях двустороннего действия турбины работают при движении воды из моря в бассейн и обратно. ПЭС двустороннего действия способна вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами в 1-2 ч четыре раза в сутки. Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы – с двумя, тремя и большим количеством бассейнов, однако стоимость таких проектов весьма высока.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт была пущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в Ла-Манш, где средняя амплитуда приливов составляет 8,4 м. 24 гидроагрегата ПЭС вырабатывают в среднем за год 502 млн. кВт. час электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС на реке Ранс экономически оправдана, годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4% капитальных вложений. Электростанция входит в энергосистему Франции и эффективно используется.

В 1968 г. на Баренцевом море, недалеко от Мурманска, вступила в строй опытно-промышленная ПЭС проектной мощностью 800 кВт. Место ее строительства – Кислая Губа представляет собой узкий залив шириной 150 м и длиной 450 м. Хотя мощность Кислогубской ПЭС невелика, ее сооружение имело важное значение для дальнейших исследовательских и проектно-конструкторских работ в области использования энергии приливов.

Существуют проекты крупных ПЭС мощностью 320 МВт (Кольская) и 4000 МВт (Мезенская) на Белом море, где амплитуда приливов составляет 7-10 м. Планируется использовать также огромный потенциал Охотского моря, где местами, например на Пенжинской губе, высота приливов составляет 12,9 м, а в Гижигинской губе – 12-14 м.

Работы в этой области ведутся и за рубежом. В 1985 г. пущена в эксплуатацию ПЭС в заливе Фанди в Канаде мощностью 20 МВт (амплитуда приливов здесь составляет 19,6 м). В Китае построены три приливные электростанции небольшой мощности. В Великобритании разрабатывается проект ПЭС мощностью 1000 МВт в устье реки Северн, где средняя амплитуда приливов составляет 16,3 м

С точки зрения экологии ПЭС имеет бесспорное преимущество перед тепловыми электростанциями, сжигающими нефть и каменный уголь. Благоприятные предпосылки для более широкого использования энергии морских приливов связаны с возможностью применения недавно созданной трубы Горлова, которая позволяет сооружать ПЭС без плотин, сокращая расходы на их строительство. Первые бесплотинные ПЭС намечено соорудить в ближайшие годы в Южной Корее.

1.5. Энергия волн

Идея получения электроэнергии от морских волн была изложена еще в 1935 г. советским ученым К.Э. Циолковским.

В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т.п. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преобразуется в электрическую. Когда буй качается по волне, уровень воды внутри него меняется. От этого воздух то выходит из него, то входит. Но движение воздуха возможно только лишь через верхнее отверстие (такова конструкция буя). А там установлена турбина, вращающаяся всегда в одном направлении независимо от того в каком направлении движется воздух. Даже довольно небольшие волны высотой 35 см заставляют турбину развивать более 2000 оборотов в минуту. Другой тип установки – что-то вроде стационарной микроэлектростанции. Внешне она похожа на ящик, установленный на опорах на небольшой глубине. Волны проникают в ящик и приводят в действие турбину. И здесь для работы достаточно совсем небольшого волнения моря. Даже волны высотой в 20 см зажигали лампочки общей мощностью 200 Вт.

В настоящее время волноэнергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, морекультурных хозяйств. Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт.

Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором акватории океана с устойчивым запасом волновой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима волнения. Считается, что эффективно волновые станции могут работать при использовании мощности около 80 кВт/м. Опыт эксплуатации существующих установок показал, что вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2-3 раза дороже традиционной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости.

В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление на обратное. Для этих условий и разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора. Турбина нашла широкое применение в различных волноэнергетических установках.

Волновая энергетическая установка «Каймей» (»Морской свет») – самая мощная действующая энергетическая установка с пневматическими преобразователями – построена в Японии в 1976 г. В своей работе она использует волны высотой до 6 – 10 м. На барже длиной 80 м, шириной 12 м и водоизмещением 500 т установлены 22 воздушных камеры, открытые снизу. Каждая пара камер работает на одну турбину Уэллса. Общая мощность установки 1000 кВт. Первые испытания были проведены в 1978 – 1979 гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3 км. В 1985 г. в Норвегии в 46 км к северо-западу от города Берген построена промышленная волновая станция, состоящая из двух установок. Первая установка на острове Тофтесталлен работала по пневматическому принципу. Она представляла собой железобетонную камеру, заглубленную в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3 мм и диаметром 3,6 м. Входящие в камеру волны создавали изменение объема воздуха. Возникающий поток через систему клапанов приводил во вращение турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт, годовая выработка составляла 1,2 млн. кВт. ч. Зимним штормом в конце 1988 г. башня станции была разрушена. Разрабатывается проект новой башни из железобетона.

Конструкция второй установки состоит из конусовидного канала в ущелье длиной около 170 м с бетонными стенками высотой 15 м и шириной в основании 55 м, входящего в резервуар между островами, отделенный от моря дамбами, и плотины с энергетической установкой. Волны, проходя по сужающемуся каналу, увеличивают свою высоту с 1,1 до 15 м и вливаются в резервуар, уровень которого на 3 м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн. кВт.·ч электроэнергии.

А в Великобритании разрабатывается оригинальная конструкция волновой энергетической установки типа «моллюск», в которой в качестве рабочих органов используются мягкие оболочки – камеры. В них находится воздух под давлением, несколько большим атмосферного. Накатом волн камеры сжимаются, образуется замкнутый воздушный поток из камер в каркас установки и обратно. На пути потока установлены воздушные турбины Уэллса с электрогенераторами. Сейчас создается опытная плавучая установка из 6 камер, укрепленных на каркасе длиной 120 м и высотой 8 м. Ожидаемая мощность 500 кВт. Дальнейшие разработки показали, что наибольший эффект дает расположение камер по кругу. В Шотландии на озере Лох-Несс была испытана установка, состоящая из 12 камер и 8 турбин. Теоретическая мощность такой установки до 1200 кВт.

Впервые конструкция волнового плота была запатентована в СССР еще в 1926 г. В 1978 г. в Великобритании проводились испытания опытных моделей океанских электростанций, в основе которых лежит аналогичное решение. Волновой плот Коккерела состоит из шарнирно соединенных секций, перемещение которых относительно друг друга передается насосам с электрогенераторами. Вся конструкция удерживается на месте якорями. Трехсекционный волновой плот Коккерела длиной 100 м, шириной 50 м и высотой 10 м может дать мощность до 2 тыс. кВт.

В СССР модель волнового плота испытывалась в 70-х гг. на Черном море. Она имела длину 12 м, ширину поплавков 0,4 м. На волнах высотой 0,5 м и длиной 10 – 15 м установка развивала мощность 150 кВт.

Проект, известный под названием «утка Солтера», представляет собой преобразователь волновой энергии. Рабочей конструкцией является поплавок (»утка»), профиль которого рассчитан по законам гидродинамики. В проекте предусматривается монтаж большого количества крупных поплавков, последовательно укрепленных на общем валу. Под действием волн поплавки приходят в движение и возвращаются в исходное положение силой собственного веса. При этом приводятся в действие насосы внутри вала, заполненного специально подготовленной водой. Через систему труб различного диаметра создается разность давления, приводящая в движение турбины, установленные между поплавками и поднятые над поверхностью моря. Вырабатываемая электроэнергия передается по подводному кабелю. Для более эффективного распределения нагрузок на валу следует устанавливать 20 – 30 поплавков. В 1978 г. была испытана модель установки, состоявшая из 20-ти поплавков диаметром 1 м. Выработанная мощность составили 10 кВт. Разработан проект более мощной установки из 20 – 30 поплавков диаметром 15 м, укрепленных на валу, длиной 1200 м. Предполагаемая мощность установки 45 тыс. кВт. Подобные системы, установленные у западных берегов Британских островов, могут обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии.

1.6 Энергия течений

Наиболее мощные течения океана – потенциальный источник энергии. Современный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 м 2 поперечного сечения потока составляет около 1 кВт. Перспективным представляется использование таких мощных течений, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн. куб.м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн. куб.м/с, скорость до 1,8 м/с).

Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских. Однако создание океанских электростанций на энергии течений связано пока с рядом технических трудностей, прежде всего с созданием энергетических установок больших размеров, представляющих угрозу судоходству.

Программа «Кориолис» предусматривает установку во Флоридском проливе в 30 км восточнее города Майами 242 турбин с двумя рабочими колесами диаметром 168 м, вращающимися в противоположных направлениях. Пара рабочих колес размещается внутри полой камеры из алюминия, обеспечивающей плавучесть турбины. Для повышения эффективности лопасти колес предполагается сделать достаточно гибкими. Вся система «Кориолис» общей длиной 60 км будет ориентирована по основному потоку; ширина ее при расположении турбин в 22 ряда по 11 турбин в каждом составит 30 км. Агрегаты предполагается отбуксировать к месту установки и заглубить на 30 м, чтобы не препятствовать судоходству.

После того как большая часть Южного Пассатного течения проникает в Карибское море и Мексиканский залив, вода возвращается оттуда в Атлантику через Флоридский залив. Ширина течения становится минимальной – 80 км. При этом оно убыстряет свое движение до 2 м/с. Когда же Флоридское течение усиливается Антильским, расход воды достигает максимума. Развивается сила, вполне достаточная, чтобы привести в движение турбину с размашистыми лопастями, вал которой соединен с электрогенератором. Дальше – передача тока по подводному кабелю на берег.

Материал турбины- алюминий. Срок службы – 80 лет. Ее постоянное место – под водой. Подъем на поверхность воды только для профилактического ремонта. Ее работа практически не зависит от глубины погружения и температуры воды. Лопасти вращаются медленно, и небольшие рыбы могут свободно проплывать через турбину. А вот крупным вход закрыт предохранительной сеткой.

Американские инженеры, считают, что строительство такого сооружения даже дешевле, чем возведение тепловых электростанций. Здесь не нужно возводить здание, прокладывать дороги, устраивать склады. Да и эксплуатационные расходы существенно меньше.

Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при передаче на берег составит 43 МВт, что позволит удовлетворить потребности штата Флориды (США) на 10%.

Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе. Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром 12 м и мощностью 400 кВт.

2 Состояние и перспективы развития альтернативной энергетики в России

Доля традиционной топливной энергетики в мировом энергобалансе будет непрерывно сокращаться, а на смену придет нетрадиционная — альтернативная энергетика, основанная на использовании возобновляемых источников энергии. И от того, с какими темпами это произойдет в конкретной стране, зависит не только ее экономическое благополучие, но и ее независимость, ее национальная безопасность.

Ситуация с возобновимыми источниками энергии в России, как и почти со всем у нас в стране, может быть названа уникальной. Запасы этих источников, поддающихся использованию уже на сегодняшнем техническом уровне, огромны. Вот одна из оценок: солнечной лучистой энергии — 2300млрдТУТ (тонн условного топлива); ветра — 26,7млрдТУТ, биомассы — 10млрдТУТ; тепла Земли — 40000млрдТУТ; малых рек — 360млрдТУТ; морей и океанов — 30млрдТУТ. Эти источники намного превышают современный уровень энергопотребления России (1,2млрдТУТ в год). Однако используются из всего этого немыслимого изобилия даже не сказать что крохи — микроскопические количества. Как и в мире в целом, в России наиболее развита среди возобновляемых видов энергетики ветроэнергетика. Еще в 1930-хгг. в нашей стране серийно выпускалось несколько видов ветроустановок мощностью 3-4кВт, однако в 1960-егг. их выпуск был прекращен. В последние годы СССР правительство вновь обратило внимание на эту область, однако не успело реализовать своих планов. Тем не менее, с 1980 по 2006гг. Россией наработан большой научно-технический задел (но отставание в вопросах практического использования возобновимых источников энергии у России серьезное). Сегодня общая мощность действующих, сооружаемых и планируемых к вводу в России ВЭУ и ВЭС составляет 200 МВт. Мощность отдельных ветроагрегатов, изготавливаемых российскими предприятиями, лежит в диапазоне от 0,04 до 1000,0 кВт . В качестве примера приведем нескольких разработчиков и производителей ВЭУ и ВЭС. В Москве ООО «СКТБ «Искра» производит ветроэлектрические станции М-250 мощностью 250Вт. В Дубне Московской области предприятие Гос.МКБ «Радуга» производит легко устанавливаемые ВЭС в 750Вт, 1кВт и 8кВт; Санкт-Петербургский НИИ «Электроприбор» выпускает ВЭУ до 500 Вт.

В Киеве с 1999г. научно-производственная группа WindElectric производит ветроэлектростанции бытового назначения WE-1000 мощностью 1 кВт. Специалистами группы разработана уникальная многолопастная, универсально-скоростная и абсолютно бесшумная турбина небольших размеров, эффективно использующая любой воздушный поток.

Хабаровская «Компания ЛМВ Ветроэнергетика» производит ВЭС мощностью от 0,25 до 10кВт, последние могут объединяться в системы мощностью до 100кВт. С 1993г. этим предприятием разработано и произведено 640 ВЭС. Большинство установлено в Сибири, на Дальнем Востоке, Камчатке, Чукотке. Срок эксплуатации ВЭС достигает 20 лет в любых климатических зонах. Компания поставляет также солнечные батареи, которые работают совместно с ВЭС (мощность таких ветросолнечных установок составляет от 50Вт до 100 кВт).

В отношении ресурсов ветровой энергии в России наиболее перспективны такие районы, как Побережье Северного Ледовитого океана, Камчатка, Сахалин, Чукотка, Якутия, а также побережье Финского залива, Черного и Каспийского морей. Высокие среднегодовые скорости ветра, малая обеспеченность централизованными электросетями и обилие неиспользуемых в хозяйстве площадей делает эти местности практически идеальными для развития ветровой энергетики. Похожая ситуация с солнечной энергетикой. Солнечная энергия, поступающая за неделю на территорию нашей страны, превышает энергию всех российских ресурсов нефти, угля, газа и урана. Имеются интересные отечественные разработки в этой области, но нет никакой поддержки их со стороны государства и, следовательно, нет рынка фотоэнергетики. Однако объем выпуска солнечных батарей исчисляется мегаваттами. В 2006г. было произведено около 400 МВт. Имеется тенденция к некоторому росту. Впрочем, больший интерес к продукции различных научно-производственных объединений, выпускающих фотоэлементы, проявляют покупатели из-за рубежа, для россиян они все еще дороги; в частности, потому что сырье для производства кристаллических пленочных элементов приходится ввозить из-за рубежа (в советское время заводы по производству кремния находились в Киргизии и Украине) Наиболее благоприятные районы для использования солнечной энергии в России — это Северный Кавказ, Ставропольский и Краснодарский края, Астраханская область, Калмыкия, Тува, Бурятия, Читинская область, Дальний Восток.

Наибольшие достижения по использованию солнечной энергии отмечены в области создания систем теплоснабжения с применением плоских солнечных коллекторов. Первое место в России во внедрении таких систем занимает Краснодарский край, где за последние годы в соответствии с действующей краевой программой энергосбережения сооружено около сотни крупных солнечных систем горячего водоснабжения и множество мелких установок индивидуального пользования. Наибольшее развитие солнечные установки для обогрева помещений получили в Краснодарском крае и Республике Бурятия. В Бурятии солнечными коллекторами производительностью от 500 до 3000 литров горячей воды (90-100 градусов по Цельсию) в сутки оснащены различные промышленные и социальные объекты – больницы, школы, завод «Электромашина» и т.д., а также частные жилые здания. Сравнительно повышенное внимание уделяется развитию геотермальных электростанций, более, видимо, привычных нашим энергетическим распорядителям и достигающих больших мощностей, а потому лучше укладывающихся в привычную концепцию энергетического гигантизма. Специалисты считают, что запасы геотермальной энергии на Камчатке и Курильских островах могут обеспечить электростанции мощностью до 1000МВт.

Ещё в 1967г. на Камчатке была построена Паужетская ГеоТЭС мощностью 11,5МВт. Она была пятой ГеоТЭС в мире. В 1967г. была введена в действие Паратунская ГеоТЭС — первая в мире с бинарным циклом Ренкина. В настоящее время строится Мутновская ГеоТЭС мощностью 200МВт с использованием отечественного оборудования, изготовленного Калужским турбинным заводом. Этот завод приступил также к серийному выпуску модульных блоков для геотермального электро – и теплоснабжения. С использованием таких блоков Камчатка и Сахалин могут быть практически полностью обеспечены электроэнергией и теплом от геотермальных источников. Геотермальные источники с достаточно большим энергетическим потенциалом имеются в Ставропольском и Краснодарском краях. Сегодня там вклад систем геотермального теплоснабжения составляет 3млн.Гкал/год.

По мнению специалистов, при несметных запасах этого вида энергии не решен вопрос о рациональном, рентабельном и экологически безвредном использовании геотермальных ресурсов, что мешает наладить их индустриальное освоение. Например, добываемые геотермальные воды используются варварскими методами: неочищенную отработанную воду, содержащую ряд опасных веществ (ртуть, мышьяк, фенолы, серу и т.п.) сбрасывают в окружающие водоемы, нанося непоправимый вред природе. К тому же, все трубопроводы геотермальных систем отопления быстро выходят из строя из-за высокой минерализации геотермальных вод. Поэтому требуется коренной пересмотр технологии использования геотермальной энергии.

Сейчас ведущим предприятием по изготовлению геотермальных электрических станций в России является Калужский турбинный завод и АО «Наука», которые разработали и производят модульные геотермальные электростанции мощностью от 0,5 до 25 МВт. Разработана и начала реализовываться программа создания геотермального энергоснабжения Камчатки, в результате которой ежегодно будет сэкономлено около 900тыс. ТУТ. На Кубани эксплуатируется 10 месторождений геотермальных вод. За 1999-2000гг. уровень добычи теплоэнергетических вод в крае составил около 9млнм3, что позволило сэкономить до 65тыс.ТУТ. Предприятием «Турбокон», созданным при Калужском турбинном заводе, разработана чрезвычайно перспективная технология, позволяющая получать электроэнергию из горячей воды, испаряющейся под давлением и вращающей турбину, оснащенную вместо привычных лопастей специальными воронками — так называемыми соплами Лаваля. Польза от таких установок, получивших название гидропаровых турбин, как минимум двойная. Во-первых, они позволяют полнее использовать геотермальную энергию. Обычно для получения энергии используется только геотермальный пар или растворенные в геотермальной воде горючие газы, тогда как с помощью гидропаровой турбины для получения энергии можно использовать и непосредственно горячую воду. Другой возможный вариант применения новой турбины — получение электроэнергии в городских теплосетях, из воды, возвращающейся от потребителей тепла. Сейчас тепло этой воды пропадает впустую, тогда, как оно могло бы обеспечивать котельные независимым источником электричества.

Тепло недр Земли способно не только выбрасывать в воздух фонтаны гейзеров, но и согревать жилища и вырабатывать электроэнергию. Большими геотермальными ресурсами обладают Камчатка, Чукотка, Курилы, Приморский край, Западная Сибирь, Северный Кавказ, Краснодарский и Ставропольский края, Калининградская область. Высокопотенциальное термальное тепло (пароводная смесь свыше 100 градусов по Цельсию) позволяет производить электроэнергию напрямую.

Обычно пароводяная термальная смесь извлекается из скважин, пробуренных на глубину 2-5 км. Каждая из скважин способна обеспечить электрическую мощность 4-8 МВт с площади геотермального месторождения около 1 км 2 . При этом по экологическим соображениям необходимо иметь и скважины для закачки в пласт отработанных геотермальных вод.

В настоящее время на Камчатке действуют 3 геотермальных электростанции: Паужетская ГеоЭС, Верхне-Мутновская ГеоЭС и Мутновская ГеоЭС. Суммарная мощность этих геотермальных электростанций составляет более 70 МВт. Это позволяет на 25% обеспечить потребности региона в электроэнергии и ослабить зависимость от поставок дорогостоящего привозного мазута.

В Сахалинской области на о. Кунашир введены первый агрегат мощностью 1,8 МВт Менделеевской ГеоТЭС и геотермальная тепловая станция ГТС-700 мощностью 17 Гкал/ч. Большая часть низкопотенциальной геотермальной энергии применяется в виде тепла в жилищно-коммунальном и сельском хозяйствах. Так, на Кавказе общая площадь обогреваемых геотермальными водами теплиц составляет свыше 70 га. В Москве построен и успешно эксплуатируется экспериментальный многоэтажный дом, в котором горячая вода для бытовых нужд нагревается за счет низкопотенциального тепла Земли.

Наконец, следует также упомянуть малые гидроэлектростанции. С ними дело обстоит относительно благополучно в плане конструкторских разработок: оборудование для малых ГЭС выпускается или готово к выпуску на многих предприятиях энергомашиностроительной промышленности, с гидротурбинами различной конструкции — осевыми, радиально-осевыми, пропеллерными, диагональными, ковшовыми. При этом стоимость оборудования, изготовленного на отечественных предприятиях, остается значительно ниже мирового уровня цен. На Кубани ведется строительство двух малых ГЭС (МГЭС) на р. Бешенка в районе п.Красная Поляна г.Сочи и сбросе циркуляционной системы технического водоснабжения Краснодарской ТЭЦ. Запланировано строительство МГЭС на сбросе Краснодарского водохранилища мощностью 50 МВт. Начата работа по восстановлению системы малых ГЭС в Ленинградской области. В 1970-е гг. там, в результате проведения кампании по укрупнению электроснабжения области, прекратили работу более 40 таких станций. Плоды недальновидной гигантомании приходится исправлять сейчас, когда необходимость в малых источниках энергии стала очевидной.

Заключение

Нужно отметить, что в России ещё нет таких законов, которые бы регулировали альтернативную энергетику и стимулировали ее развитие. Равно как и нет структуры, которая бы защищала интересы альтернативной энергетики. Как, например, атомной энергетикой отдельно занимается Минатом. Запланирован доклад правительству об обосновании необходимости и разработке концепции проекта федерального закона «О развитии возобновляемых источников энергии». За подготовку этого доклада отвечают целых четыре министерства: Минэнерго, Минэкономразвития, Минпромнауки и Минюст. Когда они договорятся, неведомо.

Чтобы отрасль развивалась быстро и полноценно, закон должен предусматривать налоговые льготы предприятиям, производящим оборудование для получения энергии возобновляемых источников (например, снижение ставки НДС хотя бы до 10%). Важны также вопросы сертификации и лицензирования (прежде всего в том, что касается оборудования), потому что приоритет возобновляемой энергии также должен соответствовать требованиям качества.

Развитие альтернативных способов получения энергии тормозят производители и добытчики традиционных источников энергии: у них сильные позиции во власти и есть возможность отстаивать свои интересы. Альтернативная энергия до сих пор довольно дорога по сравнению с традиционной, потому что практически у всех предприятий-производителей установки выходят опытными партиями в очень небольших количествах и соответственно являются очень дорогими. Организация серийного производства и проведение сертификации установок требуют значительных инвестиций, которые полностью отсутствуют. Удешевлению стоимости могла бы способствовать господдержка. Однако же это противоречит интересам тех, чей бизнес основан на добыче традиционного углеводородного топлива. Лишняя конкуренция никому не нужна.

В результате преимущественному использованию возобновляемых источников и развитию альтернативной энергетики отдается предпочтение в основном в тех регионах, где это является наиболее очевидным решением сложившихся энергетических проблем. Россия располагает значительными ресурсами ветровой энергии, в том числе в тех регионах, где отсутствует централизованное электроснабжение – побережье Северного Ледовитого океана, Якутия, Камчатка, Чукотка, Сахалин, но даже в этих районах энергетические проблемы таким образом решать почти не пытаются.

О дальнейшем развитии альтернативной энергетики говорится в «Энергетической стратегии России на период до 2020 года». Цифры, которых должна достичь наша альтернативная энергетика, очень низки, задачи минимальны, поэтому перелома в российской энергетике ждать не приходится. За счет альтернативной энергетики к 2020 году планируется экономить меньше 1% всех топливных ресурсов. Приоритетом своей «энергетической стратегии» Россия выбирает атомную промышленность как «важнейшую часть энергетики страны».

В последнее время были предприняты некоторые шаги в сторону развития альтернативной возобновляемой энергетики. Минэнерго начало переговоры с французами о перспективах сотрудничества в области альтернативной энергетики. В целом же можно отметить, что состояние и перспективы развития альтернативной энергетики на ближайшие 10-15 лет в целом представляются плачевными.

Список используемых источников

1. Копылов В.А. География промышленности России и стран СНГ. Учебное пособие. – М.: Маркетинг, 2001 – 184 с.

2. Видяпин М.В., Степанов М.В. Экономическая география России. – М.: Инфра – М., 2002 – 533 с.

3. Морозова Т.Г. Экономическая география России – 2 -е изд., ред.- М.: ЮНИТИ, 2002 – 471 с.

4. Арустамов Э.А. Левакова И.В.Баркалова Н.В. Экологические основы природопользования. М. Изд. «Дашков и К». 2002.

5. В. Володин, П. Хазановский Энергия, век двадцать первый.-М 1998

6. А. Голдин «Океаны энергии». М: ЮНИТИ 2000

7. Попов В. Биосфера и проблемы ее охраны. Казань. 1981.

8. Рахилин В. общество и живая природа. М. Наука. 1989.

9. Лаврус В.С. Источники энергии К: НиТ, 1997

10. Э.Берман. Геотермальная энергия – Москва: Мир,1978г.

11. Л. С. Юдасин. Энергетика: проблемы и надежды. М: ЮНИТИ. 1999.

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

Введение

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

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

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

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

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

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

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

2. Охарактеризовать мировые перспективы развития и стимулирования альтернативной энергетики;

3. Рассмотреть стратегии развития возобновляемой энергии в мире;

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

5. Проанализировать законодательное обеспечение использования возобновляемых источников энергии.

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

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

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

1. Определение, потенциал и направления развития альтернативной энергетики

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

Гелиоэнергетика - использование солнечной энергии через:

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

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

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

Биомасса - используется посредством переработки:

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

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

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

Энергия мирового океана - приливные и волновые ГЭС.

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

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

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

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

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

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

энергия солнца;

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

энергия ветра;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 1. Потенциал ВИЭ в мире* Эдж/год

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

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

2. Мировые перспективы развития и стимулирования альтернативной энергетики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3. Стратегия развития возобновляемой энергии в мире

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

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

Стратегия основана на 4 основных принципах

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

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

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

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

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

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

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

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

4. Возможности и проблемы развития малой и нетрадиционной энергетики России

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

5. Законодательное обеспечение использования возобновляемых источников энергии

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

⎯ при изучении и оценке потенциала ВИЭ;

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

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

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

⎯ путем финансирования и экономического стимулирования использования ВИЭ 8 .

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

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

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

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

⎯ государственный надзор и контроль в сфере использования ВИЭ;

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

⎯ обеспечение международного сотрудничества в сфере использования ВИЭ.

Инструменты финансового стимулирования использования ВИЭ могут предусматривать следующие мероприятия:

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

⎯ установление ускоренной амортизации оборудования и установок возобновляемой энергетики;

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

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

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

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

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

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

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

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

Заключение

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

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

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

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

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

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

Список использованной литературы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

По словам директора департамента энергоэффективности, модернизации и развития ТЭК минэнерго Павла Свистунова, в программе будут увязаны мероприятия по господдержке и объемы финансирования, а также целевые индикаторы, к которым необходимо стремиться. Россия располагает колоссальными ресурсами возобновляемой энергии. Технический потенциал этих ресурсов в пять раз превышает годовое потребление первичных энергоресурсов в России, а экономический способен обеспечить ежегодные энергетические потребности российской экономики на треть. До последнего времени этот потенциал практически не использовался. Это связано с тем, что сложившийся на оптовом рынке электроэнергии уровень цен ниже себестоимости генерации электроэнергии на основе ВИЭ.

Между тем сегодня очертился круг компаний, которые считают возобновляемую энергетику одним из ключевых направлений своего развития и обладают достаточными ресурсами для формирования рынка. Это "Ренова", "Ростехнологии", "Росатом" и "Роснано".

Позитивным фактором, который может стимулировать развитие альтернативной энергетики в России, несомненно, можно назвать запуск программы Международной финансовой корпорации (IFC) по развитию ВИЭ. Ее цель - раскрытие потенциала рынка альтернативной энергетики в России.

За пять лет при поддержке российских партнеров, среди которых Российское энергетическое агентство и компания "РусГидро", IFC планирует реализовать не менее 30 пилотных проектов общей мощностью 205 МВт. Совокупный объем инвестиций составит около 366 млн долл. Из них 150 млн долл предоставит IFC. Приоритетными направлениями будут ветроэнергетика (на юге и северо-востоке страны, а также на Дальнем Востоке) и энергия биомассы (преимущественно на юге России).

По оценкам IFC, для того чтобы довести уровень генерации ВИЭ, как планируют в правительстве, до 4,5% к 2020 году, необходимы вложения в объеме 50 млрд долларов. Поэтому дополнительные средства в 10 млн долларов будут направлены корпорацией на создание условий для инвестиций на федеральном и региональном уровнях, а также на помощь банкам в разработке финансовых продуктов для возобновляемой энергетики.

Тем не менее пока основные инвестиции в развитие сектора альтернативной энергетики в России направляются не в генерацию "чистой" энергии, а в производство энергетического оборудования или источников для производства энергии, например, топливных гранул.

Странами-лидерами в развитии производства энергии из нетрадиционных источников являются Исландия (около 25% приходится на долю ВИЭ, энергия геотермальных источников), Дания (20,6%, энергия ветра), Португалия (18%, энергия волн, солнца и ветра), Испания (17,7%, основной источник - солнечная энергия) и Новая Зеландия (15,1%, в основном используется энергия геотермальных источников и ветра).

Из стран, не входящих в ОЭСР, в развитие альтернативной энергетики в 2010 году инвестировали Ватикан, Китай и Индия.

В Ватикане в 2010 году было завершено строительство самой большой в Европе солнечной электростанции, которая позволит стране практически полностью отказаться от использования других источников энергии. Индия также планирует инвестировать в проекты развития солнечной энергетики. Китайское правительство продолжает активно финансировать альтернативную энергетику. В 2010 году Китай встал на второе место в мире после США по объему произведенной энергии с использованием силы ветра, обогнав Германию.

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

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

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

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

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

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

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

Законодательство и поддержка ВИЭ. Особый путь России

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Современное состояние ВИЭ в России

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

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

Малая гидроэнергетика

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

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

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

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

Ветровая энергетика

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Солнечная энергетика

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

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

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

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

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

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

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

РИС. 3. ДИАГРАММА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОШЕДШИХ ОТБОР ПРОЕКТОВ ПО КОМПАНИЯМ

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

Литература

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

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

Ограниченность природных запасов и возрастающая сложность добычи ископаемого топлива, вкупе с глобальным загрязнением окружающей среды подталкивает человечество прилагать усилия в поиске возобновляемых, альтернативных источников энергии. Вместе с сокращением вреда экологии от новых энергоресурсов ожидают минимальных показателей себестоимости всех циклов транспортировки, переработки и производства.

Назначение альтернативных источников энергии

Являясь целиком возобновляемым ресурсом или явлением, альтернативный источник энергии полностью заменяет собой традиционный, работающий на , или . Различные источники энергии человечество использует давно, но возросшая масштабность их применения наносит невосполнимый урон окружающей среде. Ведет к выбросам в атмосферу большого количества углекислого газа. Провоцирует парниковый эффект и способствует глобальному повышению температуры, . Мечтая о практически неисчерпаемом или полностью возобновляемом энергоресурсе, люди заняты поиском перспективных способов получения, использования и последующей передачи энергии. Конечно, беря во внимание экологический аспект и экономичность новых, нетрадиционных источников.

Надежды, связанные с нетрадиционными источниками энергии

Актуальность использования нетрадиционных источников энергии будет непрерывно возрастать, требуя ускорения процессов поиска и внедрения. Уже сегодня большинство стран на государственном уровне вынуждены внедрять программы, снижающие расход энергии, тратя на это огромные средства и урезая собственных граждан в правах.

Историю не повернуть вспять. Процессы развития общества не остановить. Жизнь человечества больше немыслима без энергоресурсов. Не обретя полноценной альтернативы современным, стандартным источникам энергии, жизнь социума не представима и гарантировано зайдет в тупик (см. )

Факторы, ускоряющие внедрение нетрадиционных энергоресурсов:

1. Глобальный экологический кризис, построенный на утилитарном и без преувеличения - хищническом отношении к природным богатствам планеты. Факт пагубного влияния общеизвестен и споров не вызывает. Человечество связывает большие надежды в решении разрастающейся проблемы именно на альтернативные источники энергии.
2. Экономическая выгода, снижающая затраты на получение и конечную стоимость альтернативной энергии. Сокращение сроков окупаемости строительства объектов нетрадиционной энергетики. Высвобождение больших материальных средств и человеческого ресурса, направляемых на благо цивилизации (см. ).
3. Социальная напряженность в обществе, вызванная снижением качества жизни, ростом плотности и численности населения. Экономической и экологической обстановкой, постоянное ухудшение которых приводят к росту различных заболеваний.
4. Конечность и постоянно возрастающая сложность добычи ископаемого топлива. Данная тенденция неминуемо потребует ускорить переход на .
5. Политический фактор, выводящий в мировые лидеры страну, первой полноценно освоившую альтернативную энергетику.

Только осуществив основное предназначение нетрадиционных источников, можно сполна насытить развивающееся человечество необходимой и жадно потребляемой энергией.

Применение и перспективы развития различных видов альтернативных источников энергии

Основной источник обеспечения энергетических потребностей в настоящее время получают из трех видов энергоресурсов: воды, органического топлива и атомного ядра (см. ). Требуемый временем, процесс перехода на альтернативные виды, движется медленно, но понимание необходимости заставляет большинством стран вести разработки энергосберегающих технологий и активнее внедрять свои и общемировые наработки в жизнь. С каждым годом все больше возобновляемой энергии человечество получает от солнца, ветра и остальных альтернативных источников. Разберемся, какие есть альтернативные источники энергии.

Основные виды возобновляемой энергетики

Солнечная энергия считается ведущим и экологически чистым источником энергии. На сегодня для получения электроэнергии разработаны и используются термодинамический и фотоэлектрический метод. Подтверждается концепция работоспособности и перспективности наноантенн. Солнце, являясь неистощимым источником экологически чистой энергии, вполне может обеспечить потребности человечества.

Интересный факт! На сегодня окупаемость солнечной электростанции на фотоэлементах составляет примерно 4 года.

Давно и успешно используется людьми энергия ветра, ветряков. Ученые разрабатывают новые и совершенствуют имеющиеся ветряные электростанции. Снижая затраты и повышая КПД ветряков. Особую актуальность они имеют на побережьях и в местностях с постоянными ветрами. Преобразуя кинетическую энергию воздушных масс в дешевую электрическую энергию, ветряные электростанции уже сегодня вносят существенный вклад в энергосистему отдельных стран.

Источники геотермальной энергии используют неисчерпаемый источник - внутреннее тепло Земли. Существует несколько рабочих схем, не меняющих суть процесса. Природный пар очищают от газов и подают в турбины, вращающие электрогенераторы. Подобные установки работают по всему миру. Геотермальные источники дают электричество, греют целые города и освещают улицы. Но мощность геотермальной энергетики использована очень мало, а технологии получения имеют низкий КПД.

Интересный факт! В Исландии более 32% электричества добывается с помощью термальных источников.

Приливная и волновая энергетика — это бурно развивающийся способ преобразования потенциальной энергии движения водяных масс в электрическую энергию. Имея высокий коэффициент преобразования энергии, технология имеет большой потенциал. Правда, может использоваться только на побережьях океанов и морей.

Процесс разложения биомассы приводит к выделению газа имеющим в своем составе метан. Очищенным, он используется для выработки электроэнергии, обогрева помещений и других хозяйственных нужд. Существуют небольшие предприятия, полностью обеспечивающие свои энергетические потребности.

Постоянный рост тарифов на энергоносители вынуждает владельцев частных домов использовать альтернативные источники. Во многих местах удаленные приусадебные участки и частные хозяйства совершенно лишены возможности, даже теоретического подключения к необходимым энергетическим ресурсам.

Основные источники нетрадиционной энергии, применяемые в частном доме:

• солнечные батареи и различные конструкции тепловых коллекторов, работающие от солнечной энергии;
• ветряные электростанции;
• мини и микро ГЭС;
• восполняемая энергия из биотоплива;
• разнообразные виды тепловых насосов, использующих тепло воздуха, земли или воды.

Сегодня, пользуясь нетрадиционными источниками, существенно сократить расходы на энергопотребление не получается. Но постоянно совершенствующиеся технологии и снижение цены на устройства непременно приведут к буму потребительской активности.

Возможности, предоставляемые альтернативными видами энергий

Человечество не представляет дальнейшего развития без сохранения темпов потребления энергии. Но движение в данном направлении ведет к гибели окружающей среды и серьезно скажется на жизни людей. Единственным вариантом, способным исправить ситуацию, представляется возможность использования нетрадиционных источников энергии. Ученые рисуют радужные перспективы, добиваются технологических прорывов в опробованных и инновационных технологиях. Правительство многих стран, понимая выгоды, вкладывает большие средства в исследования. Развивает альтернативную энергетику и переводит производственные мощности на нетрадиционные источники. На данном этапе развития социума, сохранить планету и обеспечить благополучие людей возможно лишь усиленно работая с альтернативными источниками энергии.

Мировое использование различных видов альтернативных источников энергии

Кроме потенциала и степени развития технологии, на эффективности использования различных альтернативных видов энергии, влияние оказывает интенсивность источника энергии. Поэтому страны, в особенности, не обладающие запасами нефти, усиленно развивают имеющиеся источники нетрадиционных энергоресурсов.

Направление развития восстанавливаемых энергоресурсов в мире:

• Финляндия, Швеция, Канада, Норвегия - массовое использование солнечных электростанций;
• Япония - эффективное применение геотермальной энергии;
• США - существенные успехи в развитии альтернативных источников энергии во всех направлениях;
• Австралия - хороший экономический эффект от развития нетрадиционной энергетики;
• Исландия - обогрев геотермальной энергии Рейкьявика;
• Дания - мировой лидер ветровой энергетики;
• Китай - удачный опыт по внедрению и расширению сети ветровой энергетики, массовое использование энергии воды и солнца;
• Португалия - эффективное применение солнечных электростанции.

В гонку технологий включились многие развитые страны, добиваясь на собственной территории весомых успехов. Правда, общемировое производство альтернативной энергии давно топчется вокруг 5% и конечно выглядит удручающе.

Использование нетрадиционных источников энергии в России развито плохо, по сравнению со многими странами находится на низком уровне. Сложившееся положение объясняется обилием и доступностью ископаемых энергоносителей. Однако понимание малой продуктивности данной позиции и взгляд в будущее, обязывает правительство все больше заниматься данной проблемой.

Наметились позитивные тенденции. В Белгородской области успешно работает и планируется к расширению массив солнечных батарей. Планируются работы по внедрению биоэнергетики. В различных регионах запускаются ветряные электростанции. На Камчатке успешно используется энергия геотермальных источников.

Доля нетрадиционных источников энергии в общем энергобалансе страны, оценивается очень приблизительно и составляет около 4%, но имеет теоретически неисчерпаемые возможности развития.

Интересные факты! Калининградская область намерена стать в России лидером добычи чистого электричества.

Очевидные плюсы и минусы альтернативных источников энергии

Альтернативные источники энергии обладают бесспорными и ярко выраженными достоинствами. И просто требуют приложения всех усилий на их изучение.

Плюсы альтернативных источников энергии:

• экологический аспект (см. );
• неисчерпаемость и возобновляемость ресурсов;
• всеобщая доступность и широкое распространение;
• снижение себестоимость с дальнейшим развитием технологий.

Потребности человечества в бесперебойной энергии диктуют суровые требования к нетрадиционным источникам. И существует реальная возможность устранить недостатки дальнейшим развитием технологий.

Существующие минусы альтернативных источников энергии:

• возможное непостоянство с зависимостью от времени суток и погодных условий;
• неудовлетворяющий уровень КПД;
• неразвитость технологии и высокая стоимость;
• низкая единичная мощность отдельных установок.

Остается надеяться, что попытки поиска идеального, восполняемого источника энергии увенчаются успехом. Экология будет спасена и люди намного улучшат качество жизни.