Возобновляемые энергетические ресурсы и водородная экономика: состояние, результаты и перспективы

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 620.92

ФГБОУ ВПО «Госуниверситет -- УНПК»

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА: СОСТОЯНИЕ, РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Степанова Е.Ю.

По разным оценкам, нефти и газа на Земле осталось менее чем на полвека, а угля и урана - приблизительно на 2,5. Темпы потребления нефти столь велики, что в год человечество потребляет ее в количестве, которое образуется в природе за 2 млн. лет.

Такое сокращение запасов углеводородов на Земле, подогревает интерес правительств к поиску возобновляемых и неисчерпаемых источников энергии: биомассы, солнечной, ветровой, геотермальной, приливной и др. [1-5]. Для стран-импортеров углеводородов, а это большинство развитых стран, желание избавиться от ближневосточной и российской нефтезависимости вынуждает более интенсивно и целенаправленно искать пути энергоэффективности, энергосбережения и разработки альтернативных источников энергии.

Надо сказать, что поиск нетрадиционных, альтернативных нефти и газу источников энергии привлекал к себе внимание исследователей и изобретателей из разных стран не одно столетие и раньше. Вспомним хотя бы, как еще около двух веков назад в Англии начали оснащать автомобили генераторами, перерабатывающими твердое топливо в горючий газ.

В разных странах проблема снижения зависимости от импорта углеводородов решается разными путями.

Так США, потребляя самый большой объем из всех стран мира - порядка 16 млн. баррелей нефти в день, вкладывают огромные инвестиции в развитие нефтедобычи у себя. По данным экспертов IHS Cambridge Energy Research Associates (РБК daily. СПб. №104 (993) от 28.06.2012) в последнее время 48% мировых инвестиций в нефтепроизводство, а это 320 млрд. долл., пришлось на США и Канаду. Интересно мнение директора Института стратегических оценок и анализа В. Гусейнова, «Несомненно, США за последнее время достигли серьезных успехов в деле самообеспечения углеводородами. Добыча нефти в США бьет рекорды, а успехи американских компаний в добыче сланцевого газа делают эту страну независимой от поставок из-за рубежа... США создали практически замкнутый рынок энергоресурсов и фактически не испытывают на себе давление ценовых колебаний на мировых рынках». К 2020 году Америка хочет вдвое сократить поставки нефти с Ближнего Востока с более чем 4 млн. баррелей до 2,5 баррелей в день, а к 2035 году -- вовсе отказаться от них. Обусловлено такое поведение успешным освоением технологий добычи из месторождений шельфовой нефти и нефтеносных песков Канады и сланцевого газа. США постепенно превращается из импортера в экспортера нефти. В конечном счете, цена на нефть к 2020 году может снизиться до 80-83 долл. за баррель. Это представляет серьезную экономическую угрозу для России и очень выгодно Китаю как главному импортеру.

В целом в мире ежегодно в развитие ВИЭ вкладывается ежегодно свыше 250 млрд. долларов. США при этом не упускает из внимания развитие большинства альтернативных источников энергии. Только в развитие биоэнергетики для военных и коммерческих нужд предлагается проект инвестирования государством в лице Министерств ВМС, сельского хозяйства и энергетики, а также частными компаниями более 510 млн. долл. к 2014 году [6]. Проект базируется на президентском указе «Концептуальные основы безопасного энергетического будущего», подписанного Б. Обамой в марте 2011 года. возобновляемый водородный энергетика

Частный бизнес также не стоит в стороне. Известная американская компания Google, являясь одним из крупнейших потребителей электроэнергии в стране, в то же время стала уже много лет одним из крупнейших инвесторов в НИОКР в области солнечной, геотермальной и водородной энергетики.

Большие объемы «нефтяных» финансов, вкладывают Объединенные арабские эмираты в альтернативную энергетику в Европе, Азии и Африке. Ими поставлена задача довести к 2020 году долю альтернативной энергетики до 7% от энергетических потребностей страны [7]. Толчком для таких решений стали нестабильные цены на нефть, обусловленные арабскими революциями, мировой финансовый кризис, замедление темпов экономического роста в мире и, особенно, в Европе. Руководители ОАЭ используют создавшуюся ситуацию для наращивания своего влияния в мире.

Еще в 2009 году Финляндия использовала ВИЭ в 29,8 % производства конечной энергии, а в Швеции - 50,2 % [5]. В Швеции 80% автотранспорта работает на биоэтаноле, Бразилия еще с 2006 года отказалась практически от нефти в пользу биоэтанола из сахарного тростника. Венгрия становится лидером в ЕС по производству биоэтанола. В России даже запатентована технология получения биоэтанола из злостного сорняка - борщевика (патент РФ 2458106), который дает в четыре раза больше выход топлива, чем из сахарного тростника, а ученые Сибирского института Физиологии и биохимии растений СО РАН недавно предложили получать биотопливо из тополей. Для этого ими уже созданы трансгенные быстрорастущие пирамидальные тополя, которые можно разводить на специальных плантациях.

Динамично растет рынок ветровых электростанций - на 30 % в год, солнечной - на 50 %. Теоретически 1% условного солнечного «топлива» мог бы решить все энергетические потребности человечества на сотни тысяч лет вперед.

Испания решила построить сразу шесть крупных солнечных электростанций. В целом Европарламент обязал все страны Евросоюза к 2020 году довести долю альтернативной энергетики до 20% в общей генерации, а к 2040 году - до 40 %[8]. Есть оптимисты, которые считают, что долю ВИЭ можно довести до 100%. Дания уже сейчас производит 26% электроэнергии на ветроустановках. Доля ВИЭ в энергобалансе Германии достигает 25%, а к 2020 году ожидается до 35%. В Индии, Китае и США ВИЭ составляет около 12%, в Дании одна только ветровая энергетика обеспечивает 26% потребностей [9].

Полезным примером для нашей страны могут стать меры по стимулированию ВИЭ, предусмотренные программой развития энергетики Евросоюза [10]:

- дополнительное налогообложение для предприятий, занимающихся добычей полезных ископаемых;

- повышенные тарифы на выработку электроэнергии из ВИЭ («зеленые тарифы»);

- субсидирование потребителю от 20 до 40% стоимости покупки энергосберегающего оборудования и оборудования для выработки электроэнергии из ВИЭ;

- обязательные к исполнению госпрограммы по ускоренному освоению ВИЭ.

В России также утверждены основные направления государственной политики в сфере возобновляемых источников энергии. Государство впервые установило индикатор для ВИЭ, который должен быть достигнут в 2020 году - 4,5 % от общего объема производства. Даже к зимней олимпиаде в Сочи было запланировано введение энергоустановки в 1 ГВт на ВИЭ.

Стоимость электроэнергии в Якутии на привозном топливе достигает 25 - 60 рублей за кВт-час. Поэтому там, в отдаленных районах, а таких районов в стране много, альтернативные источники энергии, например, солнечные и ветровые станции становятся выгодными уже сегодня. В ближайшее время 1 кВт·ч энергии от солнечной батареи, по прогнозам специалистов, будет стоить не более 20 евроцентов.

Однако, несмотря на огромный ветроэнергетический потенциал России, который оценивается в 40 млрд. кВт?ч в год, благоприятные природные условия и большую инвестиционную привлекательность, у нас до сих пор нет ни одного ветропарка европейского уровня.

Среди многих альтернативных видов энергетики выделяется водородная энергетика, которая, по мнению специалистов, может стать в обозримом будущем основным источником экологически чистой энергии для промышленности, ЖКХ и автомобилей. Ее еще называют «декарбонизированной», или «биосферосовместимой» т.е. без выбросов углекислого газа и других веществ в атмосферу и отсутствии вреда природе. Водород является простейшим и самым распространенным элементом во Вселенной - 75% ее материи состоит из водорода. Считается, что в глобальном масштабе его запасы неисчерпаемы и доступны всем странам. Однако он никогда не встречается в природе в чистом виде, всегда находится в соединении с другими элементами. Неисчерпаемым источником водорода является вода, при сжигании водорода образуется вода. Таким образом, применение водорода может спасти человечество от глобальной экологической катастрофы, а также обеспечить его устойчивое развитие и энергетическую безопасность в долгосрочной перспективе.

Известно, что NASA использует водородное топливо для запуска космических челноков, а также в топливных элементах, обеспечивающих тепло, электричество и питьевую воду для космонавтов. Жидкий водород используется NASA уже с 1970 года. По прогнозам Министерства энергетики США (United States Department of Energy (DOE)) к 2015 году стоимость водорода сравняется со стоимостью бензина [11].

В настоящее время водород применяется для атомно-водородной сварки, в нефтепереработке, синтезе метанола, в производстве аммиака, хлороводорода, твердых жиров, мыла и пластмасс, ракетного топлива, топлива для легкового и грузового автотранспорта. Многие технологии получения и применения водорода освоены и в России. Горючим для легендарного космического челнока «Буран» был жидкий водород и кислород. Большой задел был получен с 70-х до 90-х годов в институтах РАН. Но в процессе социально-политических потрясений 90-х годов было уже не до ВИЭ.

С 2006 года группа «ОНЭКСИМ» М. Прохорова вложила более 60 млн. долларов в водородную энергетику: построила инфраструктуру, оснастила лаборатории, сотни сотрудников начали работать над перспективными направлениями водородной генерации. Общий объем инвестиций должен был составить порядка 10 млрд. рублей. Но кризисные процессы в мире, резкий спад спроса на электроэнергию, высокая капиталоемкость исследований и длительный срок окупаемости снизил экономическую обоснованность проекта, который в 2009 году был заморожен. Не способствует развитию водородной экономики отсутствие сети АЗС и массового спроса, нет окончательного решения вопросов безопасности. А самой главной причиной является мощное лобби нефтяных и газовых вертикально интегрированных компаний, которые обеспечивают львиную долю наполнения экспорта и бюджета страны, а также имеют сверхприбыль от экспорта углеводородов.

Но крупнейшие компании-мировые бренды продолжают вкладывать огромные средства в технологии использования водорода на автомобильном транспорте и в топливных элементах. Оценку этого рынка можно представить по следующим известным данным: на сегодня в США на 300 млн. жителей приходится 200 млн. автомобилей, в Китае на 1 млрд. 300 млн. - 50 млн. машин, в России на 143 млн. жителей - порядка 36 млн. машин. Если мир будет развиваться по американскому сценарию, то по нашим подсчетам, в Китае должно быть под 900 млрд. машин, а в России - порядка 100 млн. Можно представить, что будет с экологией, если не работать над поиском новых источников энергии для автомобилей сейчас. Игнорированием вопросов развития ВИЭ, в том числе водородных, можно получить результат, который мы имеем сегодня с компьютерной техникой, электроникой, сланцевым газом ит.п.

Как ни парадоксально, но мировой рынок водородных энергоносителей развивается уже сейчас в условиях острейшей конкуренции. На этом рынке представлены водородные топливные элементы для компьютеров и мобильных телефонов, срок работы которых без заправки достигает несколько недель; автомобили, скутеры, инвалидные коляски, подводные лодки, самолеты, АЗС, «водородные шоссе и коридоры» и многое другое.

Важность развития возобновляемых источников энергии в России подтверждает принятое Постановление Правительства РФ от 28.05.2013 года № 449 «О стимулировании использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности», но касается оно в основном солнечной, ветровой и гидрогенерации.

Анализ выступлений, докладов, нормативно-правовых актов, говорит о том, что политика министерства энергетики РФ заключается в нахождении баланса между традиционной и «зеленой энергетикой». Но при наличии в стране громадных запасов традиционных энергоносителей и развитой инфраструктуры в этой отрасли оно не готово отдавать приоритет ВИЭ из-за ограниченности инвестиционных ресурсов.

Мало чем отличается и взгляд законодательной власти в лице председателя Комитета ГД РФ по энергетике И.Д. Грачева «Цены на углеводороды будут монотонно расти, пока не появится дешевый «термояд» и отклонений от этого процесса не ожидаются»…Но для России главное это атомная энергетика, углеводородная энергетика, уголь и экологически чистые методы его переработки». Президент России В.В. Путин в своих выступлениях [12] отмечал неоднократно необходимость развития возобновляемых источников энергии, таких как энергии отливов и приливов, солнечной энергетики и водородной генерации. Он считает альтернативную энергетику по сравнению с атомной и углеводородной генерациями неэффективной, но полагает актуальным целенаправленное развитие этой отрасли. «В настоящее время альтернативная энергетика существует лишь потому, что её субсидируют, но это не значит, что её не нужно развивать», - заявил президент. Важно отметить, что в этой области создаются и отрабатываются новые материалы и технологии, которые могут совершить революцию в авиационно-космической, оборонной отраслях, во многих приложениях, особенно при использовании наноматериалов и нанотехнологий. В итоге можно признать, что сегодня водородная энергетика представляет собой новацию с блестящими экологическими, но с пока еще не совсем ясными и глубоко просчитанными экономическими последствиями. Необходимость слома старой с большим трудом созданной углеводородной инфраструктуры и экономики, которая фактически кормит всю страну, конечно, вызывает у многих явное неприятие и отторжение. Сложившуюся ситуацию используют в своих интересах сторонники традиционных видов энергии, материально заинтересованные в сохранении старого энергетического порядка. Есть и объективные причины, например, не в полной мере проработана нормативная, техническая и правовая базы, недостаточно развито производство оборудования, отсутствует сервисная сеть, не до конца решены вопросы подключения к сетям «нетрадиционщиков», так как по мнению сетевиков, качество энергии ВИЭ неудовлетворительное, особенно в части несоблюдения частоты, а также небольшие и «скачущие» во времени объемы вырабатываемой энергии и т.п.

Вывод: для стимулирования развития ВИЭ необходимы как административные, так и экономические меры на основе государственной поддержки [13]: проведение тендеров на разработку и реализацию новых технологий; создание благоприятного общественного климата по признанию технологий ВИЭ; установление обязательных квот по производству ВИЭ; проведение государственной политики развития технологий ВИЭ на всех уровнях административной иерархии; государственное финансирование НИОКР в сфере производства ВИЭ; предоставление грантов на развитие технологий ВИЭ; освобождение производителей ВИЭ от налогов; надбавки к тарифам на энергию, получаемую от установок ВИЭ; применение методов ускоренной амортизации установок ВИЭ; ГЧП в сфере строительства объектов ВИЭ; выдача лицензий на строительство объектов ВИЭ и согласование проектной документации; проведение информационно-рекламных компаний и выставок в поддержку технологий ВИЭ.

Подытожить анализ развития ВИЭ можно словами академика РАН, выдающегося энергетика М.А. Стыриковича «Энергетика - это физика и экономика, и ничего больше», которые произнес нынешний президент РАН В.Е. Фортов при обсуждении комплексной программе по водородной энергетике в 2003 году. Главное - не упустить бы время.

Литература

1. Степанова Е.Ю. Роль крупных корпораций в развитии альтернативной энергетики //Энерго- и ресурсосбережение XXI: Сб. матер. V-ой межд. науч.-прак. интернет-конф. - Орел: ООО «Издательский дом «ОРЛИК» и К», 2007.- С. 190 - 191.

2. Попель О.С. Возобновляемые источники энергии: роль и место в современной и перспективной энергетике //Рос. хим. ж. (Ж. рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2008. т. LII. № 6. С. 95 - 106.

3. Степанова Е.Ю. Тенденции развития энергетики России и роль корпораций в развитии возобновляемых источников энергии //Энерго- и ресурсосбережение - XXI: Сб. матер. VII межд. науч.-прак. интернет-конф. март-июнь. - Орел: ОрелГТУ, 2009. - С. 190-195.

4. Степанова Е.Ю. Рынок солнечной энергетики в России: состояние и перспективы //Энерго- и ресурсосбережение - XXI: Сб. матер. X межд. науч.-прак. Интернет-конф. 01 марта -- 30 июня. - Орел: Госуниверситет - УНПК, 2012. - С. 303 - 307.

5. Разумнова Л. Возобновляемая энергетика становится глобальной //Нефть России. № 5. 2012. - С. 80 - 84.

6. Европа как лидер «зеленой» энергетики: власти Старого Света стимулируют развитие возобновляемой энергетики: водородная энергетика в Западной Европе //«ЭКОмониторинг. №1. 2013. Энергетическая эффективность. С. 17 - 19.

7. Окороков Р.В. Энергетические технологии XXI столетия: тенденции развития. Ч. II. Энергетические технологии производства энергии, использующие возобновляемые энергетические ресурсы //Академия Энергетики. - № 4 (30). Август 2009. - С. 4 - 19

Аннотация

Дан анализ развития возобновляемых источников энергии в мире и в России. Приводятся причины и пути поиска возобновляемых источников энергии, место водородной энергетики, меры по стимулировании ВИЭ в Европе и России. Отмечена роль государства в развитии водородной энергетики и перспективы ее становления в России.

The analysis of the development of renewable energy sources in the world and in Russia. The reasons given and the search path of renewable energy, hydrogen energy place, measures to stimulate renewable energy in Europe and Russia. The role of government in the development of hydrogen energy and perspectives of its development in Russia.

Размещено на Allbest.ru