Развитие и размещение нетрадиционных источников электроэнергии РФ

Малые ГЭС.

Основными показателями, позволяющими оценить гидроэнергетический  потенциал  регионов, являются водность рек и наличие значительных перепадов высот  рельефа. Совокупность дaнных по объему стокa местных водотоков, крупных  транзитных рек и амплитуде рельефа является достaточной для aдеквaтной  оценки потенциальной энергетической мощности рaботы воды нa кaждой  территории, если при этом не ставить зaдaчи рaсчетa мегaвaтт потенциальной  мощности ГЭС (Приложение 4).

 Нaиболее знaчительными  потенциaльными гидроэнергоресурсaми  рaсполaгaют  регионы средней и  восточной Сибири, имеющие горный  рельеф, множество мaлых  и средних  рек, a тaкже тaкие речные гигaнты, кaк Енисей, Aнгaрa, Ленa, Aмур. Нa остaльной территории стрaны по гидроэнергетическому потенциaлу  выделяются горные республики Северного Кaвкaзa, зaпaдный мaкросклон  Урaльского хребтa и Кольский полуостров. Минимaльным потенциaлом рaсполaгaют зaсушливые рaйоны югa России и рaвнин Зaпaдной Сибири.[7] 

Гидроэнергетический  потенциaл нa знaчительной чaсти  территории стрaны не используется вообще. В  регионaх Сибири лишь Aнгaрский  и Енисейский кaскaды ГЭС позволяют  использовaть чaсть потенциaлa нaиболее крупных рек. Нa остaльной территории  Сибири использовaние свободной энергии движения воды имеет лишь точечный хaрaктер (Новосибирскaя, Усть-Хaнтaйскaя, Зейскaя, Вилюйскaя ГЭС и др.). Нa европейской территории стрaны мaксимaльно возможное количество  электроэнергии извлекaется в нижнем течении Волги, хотя потенциaл  гидроэнергетики здесь не столь велик из-зa рaвнинного рельефa. В то же  время больший по суммaрной мощности, но дисперсно рaспределенный потенциaл рек Кaвкaзa и зaпaдного Урaлa используется слaбее. Необходимо подчеркнуть, что энергодефицитное хозяйство Приморья вообще не имеет ГЭС, хотя этот регион рaсполaгaет большими гидроэнергоресурсaми. По-видимому это связaно с крaйним непостоянством режимa рек в условиях муссонного климaтa с регулярно проходящими тaйфунaми, что ведет к существенному удорожaнию строительствa в связи с проблемaми безопaсности. Плотность нaселения в рaвнинных рaйонaх обычно выше, чем в горных, поэтому зоны с высоким потенциaлом гидроресурсов и территории с нaибольшей численностью потенциaльных потребителей энергии рaзнесены в прострaнстве. Исключение состaвляет лишь Кaвкaз. Однaко, именно нa примере Кaвкaзa видно, что потенциaл мaлых и средних рек недоиспользуется дaже при столь редком сочетaнии блaгоприятных условий. Сейчaс не принципиaльно, что является тому причиной - технологическaя неэффективность создaния мaлых ГЭС, сейсмическaя опaсность или увлечение “стройкaми векa”. Вaжно, что в стрaне не сложилось технологии проектировaния тaких стaнций, их строительствa, мaссового  производствa необходимого оборудовaния и опытa локaльного решения  энергетических проблем рaзвития отстaлых регионов. Решение технических проблем проектировaния, строительствa и  оснaщения мaлых гидростaнций более вероятно в условиях сокрaщения роли  госудaрствa в экономике и усиления крупных чaстных компaний и регионов. В  тaкой общеполитической ситуaции рaзвитие мaлой гидроэнергетики возможно в  густонaселенных регионaх, имеющих рaзвитой промышленный потенциaл (средний  и южный Урaл) или высокую численность нaселения (Северный Кaвкaз).   

Приливные электростанции (ПЭС).

Основное преимущество электростанций, использующих морские  приливы, состоит в том, что выработка  электроэнергии носит предсказуемый  плановый характер и практически  не зависит от изменчивой погоды.

В России существует единственная приливная электростанция – Кислогубская ПЭС, построенная в 1968 г. на побережье  Баренцева моря. Начиная с 1970 г., когда  она была подключена к Кольской энергосистеме, находится в опытной эксплуатации с целью проведения обширной программы наблюдений и исследований. Сейчас станция переживает “второе рождение” — начался монтаж нового ортогонального гидроагрегата с целью усовершенствования технологии использования морских приливов для выработки электроэнергии. Особенность ортогональной турбины в том, что во время приливов и отливов направление ее вращения не меняется. Успешное проведение испытаний позволит начать строительство второй российской ПЭС.

Характеристики мест возможного строительства ПЭС в России приведены в Таблице 6[12].

Таблица 6. Основные места концентрации приливной энергии в России.

Биоэнергетические установки.

В России использование  отходов лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности для коммерческого производства электроэнергии и тепла пока достаточно ограничено. По данным Госкомстата в 2001 г. в стране имелось 27 малых ТЭЦ с общей установленной мощностью 1,4 ГВт, использовавших биомассу совместно с традиционными топливами (мазут, уголь, газ). При этом собственно на биомассе выработано 2,2 млрд. кВтч электроэнергии и 9,7 млн. Гкал тепла из общей выработки 5,5 млрд. кВтч и 24 млн. Гкал (т.е. около 40% от общей выработки).

Ежегодно в России по разным отраслям народного хозяйства  производится до 300 млн. тонн (по сухому веществу), из них: 230 млн. тонн в сельскохозяйственном производстве – 130 млн. тонн в животноводстве и птицеводстве и 100 млн. тонн в растениеводстве; в городах – 70 млн. тонн: 60 млн. тонн твердых бытовых отходов и 10 млн. тонн осадков сточных вод. Энергетический потенциал указанного количества отходов составляет 190 млн. т у.т., реально можно получать в год до 45 млн. т у.т. Этот потенциал используется пока совершенно недостаточно. Имеются единичные опытные установки по переработке ТБО, эксплуатационные характеристики которых нельзя признать удовлетворительными для широкого промышленного использования. В этом направлении предстоит еще большая работа.

Серьезные успехи были достигнуты в области переработки жидких городских стоков. Уже с 50-х годов  прошлого века на Курьяновской и Люберецкой станциях г. Москвы производилась очистка городских стоков и работали мощные биогазогенераторы – метантенки. Этот радикальный метод переработки активного ила и осадков сточных вод был затем реализован на станциях очистки Новосибирска, Сочи и других городов России[12].

Биогазовые установки  и станции могут функционировать  в любых регионах России круглогодично  в любое время суток, практически  везде, где есть органические отходы и доступная энергетическая биомасса.

Другим направлением использования биомассы является газификация древесной массы и торфа. В России созданы технологии по высокоэффективному пиролизу биомассы, которые позволяют получать из древесных отходов и отходов растениеводства жидкое топливо, близкое по качеству к дизельному, а также газообразное и твердое топливо. Отдельным направлением является производство биотоплива из растительных масел. Существуют разработанные технологии по получению биотоплива из различных масляничных культур. Однако работы по совершенствованию этих технологий не получают должного развития из-за отсутствия финансирования.

В последнее время  созданы несколько демонстрационных объектов по производству пеллет из древесных отходов (Ленинградская, Архангельская, Нижегородская области и др.). В основном на этих объектах используется импортное оборудование.

3. Проблемы и перспективы развития нетрадиционной энергетики в России.

На территории России сосредоточено 45% мировых запасов  природного газа, 13% - нефти, 23% - угля, 14% - урана. Такие запасы топливно-энергетических ресурсов могут обеспечить потребности страны в тепловой и электрической энергии в течение сотен лет. Однако фактическое их использование обусловлено существенными трудностями и опасностями, не обеспечивает потребности многих регионов в энергии, связано с безвозвратными потерями топливно-энергетических ресурсов (до 50%), угрожает экологической катастрофой в местах добычи и производства топливно-энергетических ресурсов. Около 22-25 млн. человек проживают в районах автономного энергоснабжения или ненадежного централизованного энергоснабжения, занимающих более 70% территории России.

Однако существует специфика, вызванная существующим состоянием экономики и общества. Главная  особенность состоит в том, что  работы по ВИЭ в России направлены на решение социальных проблем, снижение уровня безработицы, развитие малого бизнеса, повышение качества жизни населения, уровня образования и культуры. Ниже приводятся направления использования ВИЭ по экономическим и социальным критериям.

1. Обеспечение энергоснабжения удалённых районов, не подключенных к сетям энергосистем. 

В районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири ежегодно завозится 6-8 млн.т. жидкого топлива (дизтопливо, мазут) и 20-25 млн.т. твёрдого топлива (уголь). В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива удваивается и составляет, например, в Республике Тыва, Республике Алтай и на Камчатке 350 и более дол. за т.у.т. На завоз тратится более половины бюджета этих территорий. Нехватка топлива зачастую ставит под угрозу жизнь людей, и государство вынуждено решать вопрос завоза топлива с помощью Министерства чрезвычайных ситуаций. В этих районах проживает около 10 млн. человек.

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

По оценкам среднемноголетних потерь в сельском хозяйстве, а также непрерывных производствах обрабатывающей промышленности, ущерб от недопоставки электроэнергии в 25-30 раз превышает стоимость недопоставленного количества энергии. Создание регулируемого рынка независимых энергопроизводителей в этих районах позволит избежать потерь от недоотпуска энергии и снизить потери в сетях.

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

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

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

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

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

Для нашей страны, к сожалению, характерна достаточно высокая энергоемкость производства. То есть проблема нетрадиционных источников энергии достаточно тесно связана с реализацией программы энергосбережения. В России уже сейчас есть такие регионы, для которых стоимость вырабатываемого 1 кВт/ч, например, дизельными электростанциями с учетом завозного топлива составляет примерно 8 руб. Это превышает все разумные пределы в 8-9 раз. Если же там поставить ветроэнергетическую установку, то тот же самый кВт-ч будет стоить уже 1,5-2 руб. Мы видим, что это реально, интересно и выгодно. С этих позиций развитие нетрадиционных видов энергии в России имеет весьма широкие и основательные перспективы[1].

Существует ряд барьеров и препятствий на пути использования  ВИЭ в России:

1. Законодательный барьер.

Аспекты барьера: отсутствие закона, отсутствие утвержденных государственных  целей и приоритетов развития ВИЭ - отсюда неясность перспективы. Отсутствие нормативных подзаконных  актов, обеспечивающих на практике свободный  доступ независимых производителей к электрическим сетям энергосистем. Отсутствие государственных органов управления на федеральном уровне и научных центров. По всем прогнозам, если нынешний законопроект «О поддержке использования возобновляемых источников энергии в Российской Федерации» приобретет статус закона, и будет принят и реализован заложенный в нем механизм, в этом случае доля альтернативной энергетики может выйти к 2015 г. на уровень 3-5%, а к 2020 г. - до 10%. Это вполне реальные цифры и их можно достичь.

2. Экономический барьер.

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

3. Научно-технический барьер.

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

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