Источники энергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Проблема экологии становится все более острой и актуальной, население земного шара растет не по дням, а по часам, с обратной пропорциональностью тают запасы углеводородов на планете. Назрела необходимость резкого сокращения выбросов вредных веществ, образующихся от сжигания углеводородов в атмосферу. Наступает эпоха извлечения энергии из чистых возобновляемых источников. Нам надо построить экологически чистое будущее, и времени для этого осталось не так уж много. Выход есть - альтернативные источники энергии и применение новых технологий в энергетике.

Какие предпосылки имеются для применения этих новшеств в России? Ежегодно в России теряется при передаче огромное количество электроэнергии. От общего объема около 13-14%. Необходимо учитывать особенности структуры линий электропередач и рынка электроэнергии в целом. В России 52% оборудования уже превысило свой нормативный срок (30-40 лет), а 7% - отработало его дважды. Не секрет (данные Росстата), что в настоящее время в России около 65% электричества вырабатывается на тепловых электростанциях. Порядка 1-2% всей получаемой энергии поступает из геотермальных, ветряных, солнечных источников, что по сегодняшним меркам крайне мало. Ведь в Европе, уже сегодня, эта доля составляет 15-25%.

Описание

Согласно принятой в научном сообществе классификации, все источники энергии подразделяют на две группы - невозобновляемые и возобновляемые. К невозобновляемым относят нефть, уголь, газ и ядерную энергию. Группа возобновляемых, в свою очередь, делится ещё на две - традиционных и нетрадиционных (альтернативных) источников энергии. К традиционным относят гидроэнергетику и энергию биомассы в части использования древесных отходов. Понятие «нетрадиционных источников» исчерпывающе определяет федеральный закон РФ «Об электроэнергетике»:

Возобновляемые источники энергии - энергия солнца, энергия ветра, энергия вод (в том числе энергия сточных вод), за исключением случаев использования такой энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях, энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоёмов, рек, морей, океанов, геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей, низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных теплоносителей, биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива, биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках.

В мире альтернативная энергетика (АЭ) развивается ускоренными темпами после нефтяного кризиса 1973 года, когда человечество осознало как недопустимо высокую степень своей зависимости от невозобновляемых источников и цен на них. Разработки в направлении использования альтернативных источников велись и ранее.

Сегодня альтернативная энергетика является перспективным с точки зрения экономической и энергетической эффективности направлением деятельности, несмотря на активное противостояние нефтегазового лобби. Подстёгивающим развитие АЭ эффектом обладают случающиеся в последние годы всё чаще политические, экономические и экологические кризисы, они потенциально влияют на энергетическую безопасность государств и регионов. Среди них, в частности, нефтяной кризис (1973), теракты в США (2001), московская энергоавария (2005), перебои с газовым транзитом через Украину в ЕС (2009), авария на японской АЭС «Фукусима-1» (2011) и др.

Россия, обладающая значительными запасами нетрадиционного топлива и имеющая возможность использования одного (а иногда двух и более) возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в каждом своём регионе, не торопилась с развитием альтернативной энергетики вплоть до 2000-х годов, хотя отдельные исследования и разработки в этом направлении активно велись с 1950-1960-х годов. Не прекратили работать построенные ещё в советское время электростанции на ВИЭ.

Сегодня у России есть успешный опыт создания электростанций практически на всех известных видах возобновляемых источников энергии. Проблемой является отсутствие реальной государственной поддержки альтернативных энергопроизводств, несмотря на принятие в конце 2000-х годов ряда основополагающих постановлений и курс правительства на инновации.

Виды источников энергии

Био.

Биомассой называют различные образующиеся в процессе фотосинтеза энергоносители растительного происхождения. Часть биомассы относят к традиционным источникам энергии (отходы деревообрабатывающих производств - древесина, стружка, опилки и т. п.), часть - к нетрадиционным (растения, отходы сельскохозяйственных производств). Переработка биомассы осуществляется либо сжиганием в котлах высокого давления (в этом случае теряется 40-50% энергии, то есть КПД процесса 50-60%), либо сжиганием газифицированной биомассы в газовых турбинах (КПД 93%).

Для использования технологий получения энергии из биомассы необходима близость энергопроизводства к источнику сырья (для «нетрадиционной биомассы» это сельскохозяйственные предприятия, фермы), что позволяет получать приемлемое количество относительно недорогой энергии. В России получение энергии из биомассы целесообразно организовывать в Черноземье, Краснодарском крае, центральной России и на юге Сибири.

Технологии получения биотоплива из биомассы широко используются в мире. В Бразилии из сахарного тростника производится спирт и используется как топливо для автомобилей. В 2004 году доля такого бразильского биотоплива составляла 3% от потребляемого в мире бензина. В США этанол производится из кукурузы. В 2005 году американское правительство, в целях снижения экономической и политической зависимости от нефтедобывающих стран, запланировало к 2012 году троекратно увеличить добавки биотоплива (в основном этанола) в бензин, и выделило на это $11, 2 млрд налоговых субсидий для производителей биотоплива. Как следствие, инвестиции в отрасль выросли, причём настолько, что уже в 2007 году появились признаки перепроизводства этанола.

Ветровая

Ветер образуется из-за неравномерного нагрева солнечными лучами земной поверхности и нижних слоёв атмосферы - воздушные массы начинают перемещаться близ поверхности земли и выше, до 7-12 км над землёй. Наиболее выгодными участками для расположения так называемых ветряков - сооружений для преобразования энергии ветра - являются на земле береговые линии (не менее 10-12 км от берега), здесь сильнее перепад температур и более сильный и устойчивый ветер (не менее 5 м/с). На территории России такими характеристиками обладают прибрежные районы крайнего Севера и побережья северных и восточных морей на всём протяжении от Мурманска до Приморья.

Первые ветряки появились на территории Европы ещё в XVI веке, и очень быстро самой энерговооружённой страной стала Голландия. Примерно в то же время ветряные мельницы стали использовать на Руси, в основном для помола зерна. До революции 1917 года в Российской империи работало около 200 тыс. ветряков. С 1918 года в России теорией ветряной мельницы занимался профессор В. Залевский, а в 1925 году профессор Н. Жуковский представил теорию ветродвигателя.

Через год в Берлине был смонтирован первый ветродвигатель, а с 1930-х годов передовой страной ветроэнергетики стал СССР. Здесь был налажен серийный выпуск ветроустановок всё возрастающих мощностей (3-4 кВт, 100 кВт, 5 МВт). При освоении целинных земель в Казахстане заработала первая в мире многоагрегатная ветроэлектростанция, прообраз современных ветропарков. Производство ветряков продолжалось до 1960-х годов.

Примерно в то же время в стране разрабатывался так и не осуществлённый впоследствии план размещения ветряных мельниц в тропопаузе (переходном слое от тропосферы к стратосфере) - энергия должна была вырабатываться на аэростатах и передаваться на землю по кабелю. [12] Но в связи с открытием, разработкой сибирских нефтяных месторождений и приоритетом развития этой нефтедобычи проект остановили, а затем остановили и научные исследования в области ветроэнергетики, возобновив их лишь в конце 1980-х годов.

В период «советского перерыва», начиная с 1970-х годов, ветроэнергетика стала активно развиваться на Западе. Отрасль дотировалась государствами, и к 2010-м годам стала настолько конкурентоспособной, что в господдержке отпала необходимость. В России, напротив, ситуация ухудшилась - к 2010-м годам в стране исчезло и производство, и специалисты в области ветроэнергетики. Ветряки сегодня покупаются в зарубежной Европе и Китае. [7]

Несмотря на доступность и экологическую чистоту ветровой энергии, ветроэлектростанции (ВЭС) имеют ряд недостатков - неровный выход энергии, сильный шум (104 дБ рядом с ВЭС мощностью 850 кВт, это сопоставимо с уровнем шума в кабине железнодорожного локомотива), вызывающий вибрацию инфразвук частотой 6-7 Гц вокруг ВЭС, возможные помехи для приёма телесигнала.

Между тем, проблемы шума, вибрации, а также безопасности птиц были решены западными разработчиками в 1990-х годах. На 1 января 2006 года, по данным «Коммерсанта», суммарная мощность ветроустановок в мире составляла 59, 1 МВт, среднегодовой рост - 40, 5%. Ветроустановки в середине 2000-х годов работали более чем в 50 странах мира.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА) лидерами отрасли были Германия (за 2005 год на ВЭС произведено 18 428 МВт), Испания (10 027 МВт), США (9 149 МВт), Индия (4 430 МВт) и Дания (3 122 МВт). К началу 2010-х годов капиталовложения в строительство одного крупного ветропарка в зарубежной Европе составляли $1200-1400 на 1 кВт проектной мощности. Себестоимость электроэнергии ВЭС в 1990-е годы составляла $0, 16, снизившись к концу 2000-х до 0, 035-0, 07$ за 1 кВт-ч.

Водородная

Водородную энергию получают одним из нескольких способов: из природного газа, лёгкой нефти и мазутов; разложением воды на водород и кислород (электролиз) ; из микроорганизмов (биологический метод) ; из ферментов (биохимический метод). Водородный двигатель в 2-3 раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, он бесшумен. При выработке энергии образуется побочный продукт - дистиллированная вода.

Геотермальная

Геотермальная энергетика предполагает использование тепла земной коры в тех местах, где это экономически целесообразно. Геотермальные источники фактически неисчерпаемы и обладают высокой степенью предсказуемости в отношении количества получаемой энергии.

Первая геотермальная электростанция (ГеоЭС) была построена в начале ХХ века в Италии. Затем ГеоЭС появились в Мексике, Новой Зеландии, США, Ирландии. Первая ГеоЭС на территории России появилась в СССР в 1966 году - Паужетская ГеоЭС на Камчатке.

В настоящее время геотермальная энергия используется в 62 странах, суммарная мощность ГеоЭС мира к 2007 году достигла 19 300 МВт. Доля России в мировом производстве - 10%. Директор Института вулканологии РАН Евгений Гордеев оценивает только камчатский геотермальный энергетический потенциал в 5000 МВт. Перспективными для создания ГеоЭС в России специалисты считают также Кубань, Калининградскую область и Северный Кавказ.

Приливная

Приливная энергетика использует океанские и морские приливы и отливы. Зависимость силы приливов от цикла лунного месяца ещё в средние века выявил Исаак Ньютон. Приливные электростанции (ПЭС) располагают на побережьях с максимальными перепадами уровней воды во время прилива и отлива. Принцип работы ПЭС таков: в заливе строится плотина, отделяющая часть его от океана. Во время прилива и отлива по разные стороны плотины образуется перепад уровней воды, вода устремляется через плотину в сторону нижнего уровня и приводит в движение реверсивные турбины, вращающиеся то в одну (во время прилива), то в другую (во время отлива) сторону.

Самые большие приливы на территории России наблюдаются в Охотском море - в Пенжинской губе до 17 метров, в Гижигинской губе до 13 метров. В Мезенской губе Белого моря - до 10 метров. Приливы в Балтийском и Чёрном морях измеряются лишь сантиметрами, поэтому строительство ПЭС здесь нецелесообразно. По экономическим показателям ПЭС сопоставимы с речными гидроэлектростанциями (ГЭС), в 2, 5-3, 5 раза выгоднее солнечных электростанций, и на 10% экономичнее атомных электростанций (АЭС).

Энергию волн используют также гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Обычно их строят на пресной воде рек, но иногда и в условиях более агрессивной к деталям машин солёной воде морей. С середины 2000-х годов на Гольфстриме во Флоридском заливе США начали строить принципиально новую ПЭС, именуемую также океанской электростанцией (ОЭС), - принцип её работы аналогичен обычной ПЭС, но она расположена вдали от берега на большой глубине и закреплена якорями. Проектная мощность Флоридской ОЭС 136 МВт.

Солнечная

Мощность энергии Солнца составляет 1017 Вт, что в 100 тысяч раз больше уровня энергопотребления землян в конце ХХ века. Сегодня солнечная энергия производится с помощью панелей фотоэлементов.

Достоинствами солнечной энергии является её экологическая чистота, бесшумность и лёгкая заменяемость отработанных пластин, недостатками - непостоянный объём производства и необходимость больших площадей для установки батарей.

В России солнечные электростанции целесообразно строить в Приморье, на юге Сибири, на Кубани, в Якутии и Восточной Сибири. В мире в начале XXI века самым перспективным рынком солнечной энергетики стала зарубежная Европа.

Термоядерная

Термоядерная энергетика ядерного синтеза, или, как её ещё называют, «термояд», по выражению «Известий науки» представляющая собой по сути «производство энергии из воды», обладает такими неоспоримыми преимуществами как неисчерпаемость, экологическая безопасность и экономическая эффективность. Исследования управляемого термоядерного синтеза начались в 1950-е годы в СССР. У истоков стояли Андрей Сахаров, Игорь Тамм, Игорь Курчатов.

С середины 1980-х годов совместными усилиями международного сообщества осуществляется проект ITER, в ходе которого в Кадараше (Франция) создаётся экспериментальный термоядерный реактор-»бублик». Температура внутри реактора будет поддерживаться на уровне 150 млн градусов (в 7, 5 раз выше, чем в центре Солнца).

Стройку, стоимость которой первоначально оценивалась в 5 миллиардов евро, первоначально планировалось закончить в 2016 году, однако постепенно предполагаемая сумма расходов выросла вдвое, и затем срок начала экспериментов сдвинулся к 2020 году. Результаты исследовательских экспериментов, какими бы они ни были, учёные планируют получить к 2050-2060 годам.

Прочие

Среди нетрадиционных источников энергии упоминают также тепло промышленных и бытовых жидких стоков, тепло вентиляционных выбросов, попутный газ, твёрдые бытовые и прочие отходы.

Источником энергии может быть также перепад температур океанской воды. Тёплая океанская вода испаряет жидкость с низкой температурой кипения (например, аммиак), пары вращают турбину и, охлаждаясь холодной океанской водой, вновь превращаются в жидкость.

Стратегии

Доиндустриальная эпоха была периодом преимущественного использования человеком возобновляемых источников энергии ветра, воды и солнца. Используемые для получения энергии устройства со временем всё более совершенствовались, и к началу Второй мировой войны человечество имело в своём арсенале такие технически сложные системы выработки энергии как геотермальные и ветровые электростанции. В 1960-е годы во Франции и в СССР заработали приливные электростанции, на Камчатке была построена первая советская геотермальная электростанция.

Послевоенные годы стали периодом возникновения и распространения новых технологий, созданных учёными и испытанных на практике. Появление квантовой электроники, теории информации, космонавтики, молекулярной биологии, океанологии, экологии и ядерной физики создали спрос на новые производства, тем самым ещё в середине 1950-х годов заложив интерес к альтернативной энергетике. В 1950-е годы в СССР начались термоядерные исследования. В поисках новых возобновляемых источников энергии человечество продолжало работать над совершенствованием технологии добычи солнечной энергии, в том числе из космоса.

Мировой нефтяной кризис 1973 года подстегнул интерес к альтернативным возобновляемым источникам энергии. В течение 1974 года цена на нефть выросла вчетверо, и западные страны, осмыслив причины кризиса, приступили к исследованиям в области получения альтернативной энергии, их стратегической целью стало обеспечение национальной энергетической безопасности. Работа учёных велась по разным видам альтернативных источников, единственным очевидным ограничительным фактором были природно-климатические условия конкретных территорий. В СССР в это же самое время исследования в области АЭ понемногу сворачивались, уступая исследованиям в области угля, нефти, газа и атома.

Воплощением нового западного отношения к альтернативной энергетике стала опубликованная в 1980 году в США и быстро ставшая популярной книга Элвина Тоффлера «Третья волна», в которой автор подвёл итог уходящего десятилетия и аргументировал идею новой, постиндустриальной, эпохи («третьей волны») в истории человечества. По словам Тоффлера, «эпоха нефти» (индустриальная «вторая волна»), эпоха преобладания угля, нефти и газа закончилась, энергоёмкие технологии больше не должны зависеть от одного источника энергии, а должны быть приведены в соответствие с современными достижениями науки и организации производства.

Усовершенствования традиционных технологий стали, по выражению Тоффлера, «артефактами уходящей „второй волны“, запутавшейся в собственных неразрешимых противоречиях», и вкладывать в них ресурсы - значит «принимать слишком большое участие в прошлом». По Тоффлеру, в обществе «третьей волны» преобладающими должны стать возобновляемые источники энергии, энергопроизводства должны быть удобно для людей распределены географически, а многообразие методов получения ВИЭ никоим образом не должно ограничиваться.

Иная стратегия была у СССР. Советский Союз в 1970-е годы в результате роста цен на нефть существенно увеличил её поставки, и его политика отличалась от курса Запада на развитие альтернативной энергетики. При этом в СССР не отрицалась её необходимость и востребованность исследований и разработок в сфере возобновляемых источников, однако по факту приоритеты сместились в нефтегазовую сторону.

В 1983 году была принята Энергетическая программа СССР, рассчитанная на 20 лет, с двумя десятилетними этапами. На первом этапе предполагалось форсировать добычу традиционных источников - нефти, газа и атомной энергии. Целью первого этапа было надёжное энергообеспечение народного хозяйства СССР. На втором этапе программа предусматривала развитие возобновляемых источников энергии, энергии управляемого термоядерного синтеза и ядерной энергетики. Целью второго этапа было энергосбережение на основе разработки новых технологий получения энергии.

В России

В силу социально-экономических и политических перемен в советском государстве Энергетическая программа СССР не была выполнена. Однако в 1992-1993 годах Россия определила приоритетные географические районы и территории развития ВИЭ:

Районы децентрализованного тепло- и электроснабжения (около 70% территории страны), в том числе Крайний Север. Цель использования здесь ВИЭ - энергообеспечение территорий.

Зоны неустойчивого централизованного энергоснабжения. Цель использования здесь ВИЭ - профилактика отключений, резервное энергообеспечение.

Отдельные населённые пункты, и, в частности, зоны массового отдыха. Цель использования здесь ВИЭ - снижение вредных выбросов от работающих на неэкологичном традиционном топливе теплоэлектростанций.

Тем не менее, к 2000-м годам исследовательские работы в области альтернативной энергетики в России практически прекратились. Но несложные подсчёты показывали, что вслед за ростом народонаселения (в течение ХХ века в 3, 75 раза) в мире выросло и энергопотребление (в течение ХХ века в 15 раз в целом и в 4 раза на душу населения), и что в будущем потребности в энергии, а значит и в новых способах её получения, будут только увеличиваться. Это понимание не дало полностью остановить российские «альтернативные» энергетические проекты, но выгодное для нефтегазовой отрасли России увеличение стоимости барреля нефти обеспечило трудности развитию альтернативной энергетики в стране. Основные же противостоящие силы ещё в 1980 году выделил и охарактеризовал Элвин Тоффлер. Это описание относилось к западному обществу 1970-х годов, но оказалось актуальным и для России 2000-х:

В этой войне идей и денег, которая уже ведётся во всех странах, обладающих высокими технологиями, можно выделить не двух, а трёх противников. Прежде всего, это те, кто имеет обширные интересы в старой энергетической базе «второй волны». Они призывают использовать обычные источники энергии и технологии - уголь, нефть, газ, атомную энергию и их различные модификации. В действительности они борются за продление статус-кво «второй волны». И поскольку они засели в нефтяных компаниях, коммунальных службах, атомных комиссиях и в их ассоциированных профсоюзах, силы «второй волны» кажутся неприступными.

В противоположность этому, те, кто приветствует приближение энергетической базы «третьей волны», - комбинация потребителей, специалистов по окружающей среде, учёных, организаторов передовых отраслей промышленности и их различные союзники - выглядят рассеянными, не имеющими достаточного количества денег и часто неискушёнными в политике. Пропагандисты «второй волны» регулярно изображают их наивными, не обращающими внимание на финансовую реальность и ослеплёнными технологией чистого неба.

Присоединение России в 2005 году к Киотскому протоколу аналитики расценили как реализацию торгово-экономических, а не экологических задач правительства - Россия получила возможность заработать на излишках квоты. Но ВИЭ в 2006-2008 году, тем не менее, были включены в российские федеральные экологические программы. В 2008 году правительство РФ, в русле реализации идеи инновационной экономики, приступило к созданию нормативно-правовой базы развития альтернативной энергетики. К тому времени доля всех ВИЭ в энергобалансе России составляла менее 0, 9% (8, 5 млрд кВт-ч в год), из них 0, 5% приходилось на биомассу и биогаз, 0, 3% на малую гидроэнергетику (традиционный ВИЭ) и лишь 0, 1% приходился на альтернативные возобновляемые источники.

В июне 2008 года был подписан указ президента, в соответствии с которым за счёт поддержки и стимулирования реализации проектов ВИЭ энергоёмкость ВВП страны в 2020 году должна понизиться на 40% по сравнению с 2007 годом. В январе 2009 года премьер России Владимир Путин утвердил «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» - программу развития альтернативной энергетики в России. Программой предусматривается постепенное увеличение доли альтернативной энергетики в энергобалансе страны: к 2010 году до 1, 5%, к 2015 году до 2, 5%, к 2020 году до 4, 5%. Координатор программы - Минэнерго. Главным лоббистом Программы выступало ОАО «РусГидро».

Помимо федеральной программы, в России к концу 2000-х годов стали разрабатываться и региональные энергетические стратегии на период до 2030 года. Все они, как правило, предусматривают развитие ВИЭ, правда, власти некоторых регионов оценивают перспективы альтернативной энергетики весьма туманно.

Достижения

В сфере ветроэнергетики на северо-западе России работают ВЭС в посёлке Куликово Калининградской области (мощность 5, 1 МВт), ВЭС ООО «Красное» в Ленинградской области (75 кВт), ВЭС ЗАО «Ветроэнерго» в Мурманской области (200 кВт) и ВЭС в Коми «Воркутинских электросетей» (1, 2 МВт). В центре и на юге страны - Морпосадская ВЭС в Чувашии (200 кВт), ВЭС Тюпкельды в Башкирии (2, 2 МВт), Калмыцкая ВЭС (1, 0 МВт), Маркинская ВЭС в Ростовской области (300 кВт). На северо-востоке России - Чукотская ВЭС (2, 5 МВт) и ВЭС «Южных сетей» в селе Никольское на Камчатке (500 кВт). Суммарная мощность всех российских ветроэлектростанций, по информации Росстата 2004-2005 годов, - 13, 3 МВт.

В сфере геотермальной энергетики три ГеоЭС работают на Камчатке - Паужетская (установленная мощность 12 МВт), Мутновская и Верхне-Мутновская (суммарная мощность 60 МВт).

В сфере космической энергетики Россия ведёт пока разрозненные научные исследования и существенно отстаёт от стран Запада, в частности, от США и Японии.

В сфере солнечной энергетики компании Nitol Solar, «Хевел» (ГК «Ренова»), «Русский кремний» и Подольский химико-технический завод с конца 2000-х годов начали производство солнечного кремния, несмотря на то, что мировой рынок уже практически насыщен конкурентоспособными аналогами. ГК «Ренова», кроме налаживания в чувашском Новочебоксарске производства солнечных тонкоплёночных модулей по современным швейцарским технологиям в партнёрстве с «Роснано» (совместное предприятие назвали ООО «Хевел»), ранее вышла на зарубежный европейский рынок альтернативной энергетики под маркой Avelar Energy с планами проникновения на рынки Италии, Германии, Испании и Греции. В России компания также создаёт собственный научно-технический центр в сотрудничестве с ФТИ имени Иоффе, а при поддержке правительства Чувашской Республики реализует в регионе программу энергоэффективного жилищного строительства по технологии «умный дом» и создаёт систему подготовки кадров на базе ведущих учебных и научных учреждений Чувашии. В России наиболее перспективными для развития солнечной энергетики регионами ГК «Ренова» считает Якутию, Дальний Восток, Красноярск, Иркутск, Кубань, Ставрополье и Северный Кавказ. Компания планирует реализовывать в России 15% своих солнечных батарей.

В сфере приливной энергетики на территории Мурманской области, в Кислой губе Баренцева моря, работает Кислогубская ПЭС, являющаяся одновременно научной базой НИИ энергетических сооружений (НИИЭС). В Архангельской области проектируется Мезенская ПЭС мощностью 11, 4 ГВт, часть энергии она сможет передавать в зарубежную Европу. КПД её ортогональных турбин (это новая российская разработка) - 63%, что в два раза больше, чем у зарубежных аналогов. На Камчатке будут построены две мощные ПЭС, способные поделиться электроэнергией с энергодефицитными районами Юго-Восточной Азии. Мощность Тугурской ПЭС, что близ Николаевска-на-Амуре, составит 8 ГВт, а расположенной в Пенжинском заливе Пенжинской ПЭС - 87 ГВт.

Проблемы

энергетика технология

Основная проблема российских производителей альтернативной энергии - отсутствие законодательно-нормативной базы. Налицо и другие проблемы: невыгодность вложений в российскую альтернативную энергетику, неконкурентоспособность альтернативных ВИЭ по сравнению с традиционными ВИЭ и невозобновляемыми источниками, отсутствие инфраструктуры развития альтернативной энергетики.

Сегодня российским предприятиям выгоднее снижать объёмы парниковых газов и получать за это деньги от торговли квотами на рынке. Так, с 1990 до 2010 года Россия, по данным местного отделения «Гринпис», снизила парниковые выбросы на 36%, и, по мнению Всеволода Гаврилова, одного из руководителей оператора углеродных единиц в России, Сбербанка, к 2015 году может занять 10% мирового рынка углеродных квот.

По сравнению с 2000 годом, в 2013 году в производстве электроэнергии доля возобновляемых источников энергии выросла, но не за счёт новых технологий альтернативной энергетики, а за счёт традиционных возобновляемых ресурсов - сжигания древесины и отходов целлюлозно-бумажных (ЦБК) и деревообрабатывающих комбинатов (ДОК).

В условиях отсутствия инвестиционного интереса не развивается инфраструктура российской альтернативной энергетики - нет достаточного количества и качества исследовательских работ, отсутствует мониторинг отрасли, не проводится обмен информацией, не готовятся кадры, нет общественной поддержки, нет поддержки инвесторов.

В 2000-е годы в Госдуме РФ обсуждался отдельный законопроект о возобновляемых источниках энергии, но после многолетних дискуссий законодатели ограничились принятием поправок к отдельным статьям Федерального закона 2003 года «Об электроэнергетике». После принятия в январе 2009 года Программы развития альтернативной энергетики в России ожидалось, что увеличится поток зарубежных инвестиций. Но поскольку эта программа и спустя четыре года не подкреплена конкретизирующими нормативно-правовыми актами, интерес к ней не проявляют ни зарубежные, ни российские инвесторы. Тем не менее, лоббирование альтернативной энергетики продолжается.

Критика

Мощная критика альтернативной энергетики началась ещё в 1970-е годы, когда 8 октября 1975 года академик Пётр Капица, пользуясь физическими расчётами и аргументами, доказал бесперспективность каждого вида ВИЭ как равноценного заменителя традиционных источников, за исключением энергии управляемого термоядерного синтеза.

По убеждению Капицы, солнечная энергия требует невероятно больших площадей для установки требуемого числа батарей, станции на топливных элементах будут стоить дороже вырабатываемой ими энергии, ветровая и приливная энергия слишком непостоянны, геотермальные источники характеризуются низкой теплопроводностью пород, и даже малая гидроэнергетика потребует большого числа водопадов либо затопления огромных площадей. Термоядерные же исследования потребуют много времени, прежде чем человек сможет безопасно использовать эту технологию.

Современным аргументом критиков АЭ служит очевидная дороговизна электроэнергии, полученной от использования альтернативных возобновляемых источников. Так, директор Фонда энергетического развития Сергей Пикин считает, что время альтернативной энергетики ещё не пришло, и планы типа «50% к 2050 году» нереальны. Кроме того, говорит Пикин, ВИЭ непостоянны, и прежде чем приступить к их массовому использованию, нужно создать «умную сеть» (smart grid), перераспределяющую нагрузку в зависимости от работы разных источников в разные отрезки времени. По мнению Пикина, альтернативная энергетика может быть лишь вспомогательной, а базовой должна оставаться атомная, гидро- и газовая.

Ещё один упрёк сторонникам АЭ - отсутствие провозглашаемой ими «идеальной экологичности» возобновляемых источников энергии. Генеральный директор Института проблем естественных монополий Юрий Саакян отмечает, что создаваемые «альтернативщиками» искусственные водохранилища, вполне вероятно, способствуют образованию парниковых газов благодаря гниению биомассы на затопленных территориях; в производстве солнечных батарей используются очень ядовитые гибразин и арсин. По мнению Саакяна, альтернативная энергетика несвоевременна, она - дело будущего, а пока нужно вкладывать средства в повышение КПД традиционных источников энергии.

Перспективы

Конечно же, эксплуатация солнечных и ветрогенераторных установок в наших климатических условиях - пока экзотика. Однако тепловые насосы - вполне достойная альтернатива традиционному газу и солярке. Несмотря на дороговизну такого оборудования, всё больше владельцев строящегося жилья за городом отдают предпочтение технологии, независимой от «сети». Такое решение продиктовано как рациональными мотивами - точным расчётом затрат на установку оборудования и его дальнейшую эксплуатацию, так и эмоциональными - желанием остановить «счётчик» в условиях безудержного роста энерготарифов.

Общая оценка производственного потенциала солнечной, ветровой, гидро и геотермальной энергии, а также энергии биомассы, сточных вод и т. д. составляет около 30% всех потребляемых первичных энергетических ресурсов России за год. Следует отметить, что детальные расчеты потенциала нетрадиционных ВИЭ в России производились в конце XX века. К настоящему времени они, по всей видимости, возросли с учетом повышения эффективности технологий ВИЭ.

Но прогресс не стоит на месте - постепенно снижается стоимость компонентов альтернативной энергетики, например, тех же солнечных панелей.

Большой потенциал роста альтернативной энергетики обусловлен такими глобальными факторами, как необходимостью обеспечения национальной энергобезопасности, растущей озабоченностью экологическими последствиями использования ископаемых источников энергии, а так же их устойчивым удорожанием. Солнечная энергетика имеет и ряд уникальных преимуществ: энергия солнца доступна всем, бесплатна и практически неисчерпаема. Кроме того, солнечные фотоэлектрические установки являются модульными, что позволяет создавать генерирующие мощности практически любого желаемого размера и мощности.

Заключение

Одним из основных факторов, сдерживающих развитие сектора, является пока еще относительно высокая (по сравнению с традиционными) стоимость систем ВИЭ.

При сохраняющейся ситуации с развитием альтернативной энергетики технологическое отставание России по перспективным технологиям в широком внедрении ветровых и солнечных электростанций достигнет 30 лет.

Атомная энергетика остаётся пока единственной отраслью, способной в экономических масштабах заместить традиционную тепловую энергетику. Гидроэнергетика ограничена наличием водных ресурсов, в альтернативной энергетике пока нет технологий, способных составить реальную конкуренцию.

По всей видимости, пока ставка в российской энергетике будет делаться на рост потребления газа и угля, существенных перспектив не появится, за исключением тех регионов, которые изначально изолированы от единой энергетической системы страны и в которых есть возможность выбирать альтернативные пути развития.

Источники

«Энергосвет» № 1, №3 (2012г.)

«История ветроэнергетики» ОАО «РусГидро»

Гоффлер Э. «Третья волна» 1980

Беляков А., Орлов А., Голубович А. «Альтернативная энергетика в России»

Филиппова, А. «Альтернативным источникам не хватает ресурса. « «Коммерсантъ» № 105/В (2011 г.).

Хвостик, Е. «Альтернативной энергетике нашлась альтернатива. « «Коммерсантъ» № 196 (2008 г.).

Медведев, Ю. «Энергия Солнца совсем не бесплатна. « «Российская газета» № 10 (2011 г.).

Размещено на Allbest.ru