Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Традиционные и альтернативные источники в меняющемся энергобалансе евросоюза 16
1.1 Экономический рост на иссякающих ресурсах 17
1.2 Хозяйственное становление альтернативной энергетики 30
ГЛАВА II. Основные виды возобновляемых источников энергии 57
2.1 Энергия ветра 57
2.2 Геотермальная энергия 65
2.3 Мини-ГЭС 69
2.4 Гелиоэнергетика 72
2.5 Энергия Мирового Океана 82
2.6 Водород 86
2.7 Ядерная Энергия 90
ГЛАВА III. Биомасса 100
3.1 Виды биомассы и сферы ее применения 100
3.2 Горизонты применения и возникающие проблемы 114
ГЛАВА IV. Политика и практика энергетического рационализма 126
4.1 Энергосбережение: макроуровень экономики 126
4.2 Энергосбережение: уровень предприятий и домохозяйств 135
ГЛАВА V. Альтернативная энергетика и экология евросоюза 146
5.1 Суть экологической угрозы 146
5.2 Экологизация энергетической политики ЕС и ВИЭ 155
ГЛАВА VI. ВИЭ под патронажем государства 173
6.1 Усилия на корпоративном уровне 174
6.2 Стимулирование освоения ВИЭ: госпрограммирование 180
6.3 Освоение ВИЭ: хозяйственные механизмы стимулирования 193
6.4 Специфика господдержки в энергосбережении и экологии.
ВИЭ и хозяйственный кризис наших дней 220
6.5 ЕС: борьба за мировое лидерство в ВИЭ и ее итоги 238
ГЛАВА VII. Проекция на Россию 249
Выводы и предложения 270
Библиография 281
Приложения и иллюстративные материалы 301-344
Введение
- Экономический рост на иссякающих ресурсах
- Энергия ветра
- Виды биомассы и сферы ее применения
- Энергосбережение: макроуровень экономики
Введение к работе
Даже на фоне текущего финансово-экономического кризиса основной глобальной проблемой человечества остается энергетическая, корни которой уходят в конечность (и ограниченность) запасов в мире ископаемого углеводородного топлива при возрастающем спросе на него.
По оценке акад. А.Э. Конторовича за XX в. человечество использовало почти вдесятеро больше традиционных энергоресурсов, чем за предыдущие 60 тыс. лет своей истории. Энергосбережение перекрывается появлением новых масштабных потребителей энергии в лице стран «догоняющего» развития, на чью долю к 2030 г. придется уже 80% прироста спроса на нефть и 2/3 ее мирового потребления. Разведка запасов углеводородов отстает от их добычи, а природа уже не имеет в своем распоряжении какого-то нового ископаемого источника энергии, способного заменить нефть и газ. Технический же прогресс, существенно нивелировавший ранее фактор ограниченности энергоресурсов, ныне все чаще не справляется с этой ролью.
Как следствие, в мире вызревает энергетический кризис, который носит уже не преходящий, конъюнктурный, как ранее, а системный, структурный характер, определяемый фактором редкости ресурса, с трендом к росту равновесных цен ископаемого топлива и не случайно, что выход мировой экономики из кризиса начался с возврата к прежней цене на нефть. Наконец, традиционная энергетика дает 80% выброса вредных газов в атмосферу, чей «парниковый» эффект уже вызывает тревожные негативные изменения климата планеты.
С особой остротой все эти явления характерны для Европейского Союза, где развитая промышленность и плотное население с высокими стандартами жизни соседствует со скудной и истощающейся собственной базой ископаемого топлива. ЕС уже наполовину зависит от импорта энергии (с перспективой роста этого показателя до 70% к 2030 г.), причем каждое удорожание нефти на 10долл/барр оборачивается здесь утерей 0,1 проц. пункта роста ВВП и усилением инфляции на 0,1-0,2 проц. пунктов.
В стратегической перспективе выход из складывающейся ситуации состоит в замещении нынешней традиционной углеводородной энергетики на новую неуглеродную (малоуглеродную) энергетику будущего независимую от невозобновимых ископаемых ресурсов природы и, одновременно, более экологичную. Однако, такой высокотехнологичный уклад для ТЭК, по оценкам специалистов, может сложиться не ранее середины XXI века. Поэтому в странах потребителях энергии стало заметно активизироваться освоение наличных возобновимых источников энергии (ВИЭ), альтернативных традиционным и способных на этот период (и далее) хотя бы частично дополнить или заместить иссякающие углеводородные, чем сделать переход от современной кризисной к будущей устойчивой энергетике более плавным и управляемым. Соответственно, насущным становится и научный анализ процесса освоения ВИЭ, экономики, организации и перспектив их использования, чему посвящена (на примере ЕС) настоящая диссертация и что, в свою очередь, предопределяет и ее актуальность.
Конкретно, объектом исследования в предлагаемой работе являются структурные сдвиги внутри современного ТЭК Евросоюза, обновляющегося за счет альтернативной энергетики, а его предметом – сама такая энергетика и ее становление во взаимосвязи с усилиями по повышению энергоэффективности хозяйствования и защитой окружающей среды.
Степень изученности избранной темы в такой ее постановке остается недостаточной и здесь пока нет какой-либо сложившейся научной школы. При наличии исследований по отдельным разновидностям ВИЭ (которые, к тому же, посвящены, в основном, их техническим характеристикам) имеется крайне мало работ, которые бы анализировали феномен ВИЭ в совокупности и в иерархии технико-экономических возможностей их освоения в привязке ко времени. Статистика ВИЭ остается неполной и разнородной по набору показателей и методикам их исчисления. Выходит достаточно много популистских публикаций, призывающих к освоению ВИЭ любой ценой, причем с политизированным рефреном на «избавление» Евросоюза от энергетической зависимости Евросоюза от ОПЕК и России. Наконец, сама альтернативная энергетика анализируется чаще всего изолированно, как вещь в себе, и вне ее органичной триединой связи с энергосбережением и экологией.
При накоплении и систематизации материала и в процессе исследования диссертант опирался на труды отечественных экономистов и энергетиков В.А. Акулиничева, В.А. Баринова, В.В. Бушуева, Е.П. Велихова, А.Г. Гранберга, Л.М. Григорьева, И.А. Грицевича, В.М. Данилова-Данильяна, Ю.А. Ершова, С.Э.Жизнина, А.З. Жука, Ю.А. Израэля, А.О. Кокорина, А.А.Конопляника, А.Э. Конторовича, Г.А. Крепеца, Н.П. Лаверова, И.А. Мазура, А.А. Макарова, И.А. Платэ, Н.И. Пономарева-Степного, Б.Н. Порфирьева, Е.М. Примакова, Н.Н. Семенова, В.П. Скулачева, С.А. Субботина, О.Н. Фаворского, Н.А. Симония, В.Е. Фортова, М.Д. Хуторского, М.М. Циканова, П.Е. Шейндлина, Э.Э. Шпильрайна и др.
Были обобщены, критически изучены и использованы также работы зарубежных специалистов, в том числе Э. Арнольда, Р. Аркинсона, М. Барроуза, И. Бергера, Ван Джалина, Д. Виктора, М.Винка, Э. Гленна, П. Грациано, Р. Даса, С. Димаса, Ф. Зингера, Дж. Кемпбелла, П. Клемента, А. Клифтона, Б. Кокса, Е. Кольберта, П. Крейга, А. Кумара, М. Лабле, Д. Лобелла, М. Маканта, Ж. Макклада, И.Маккубина, Г. Манна, П. Митчелла, В. Паттерсона, Дж. Руппика, Н. Стерна, С. Стиглица, Дж. Сумбучини, Г. Тревертона, К. Турмса, М. Фортиса, С. Хага, В. Халефельдера, Л. Хехта, В. Шивы, Н. Штайнера, Дж. Штейна и др.
Использованы также документы и материалы международных организаций, в т.ч. Совета и Комиссии ЕС, Европарламента, Евростата, Международного энергетического агентства, ОЭСР, европейских отраслевых союзов производителей ВИЭ, а в части российской проблематики – отечественное законодательство и материалы компетентных российских министерств и ведомств. Были изучены фирменная информация, научная и техническая периодика, материалы информационных агентств.
В основе методологической базы исследования лежат общепринятые принципы познания экономических явлений – диалектический, конкретно-исторический, междисциплинарный, системный подходы, восхождение от частного к общему, анализ, синтез, дедукция, моделирование изучаемых
процессов путем описания, сопоставления, сравнения, обобщения и перекрестной проверки данных, особенно учитывая их разнородную достоверность в данной сфере.
Целью исследования при этом было выявить составные части, место и роль альтернативных (возобновимых) источников энергии в современном ТЭК на примере ЕС, перспективы и пределы развития такой альтернативной энергетики, динамику ее основных технико-экономических показателей и степень влияния ВИЭ на общее энергоснабжение, энергоэффективность, экологию Евросоюза и российский энергоэкспорт на этот рынок.
В этом контексте диссертант ставил перед собой следующие задачи:
оценить адекватность собственной базы традиционного ископаемого топлива в ЕС перспективным потребностям экономического роста этого блока;
выявить характерные черты проявления современного энергетического кризиса в ЕС и видение путей выхода из него у руководства Евросоюза, стран-членов и европейского бизнеса;
вскрыть причины активного обращения в ЕС к альтернативным источникам энергии, определить их современный базовый набор и основные технико-экономические характеристики;
показать место ВИЭ в энергобалансе ЕС ныне и на перспективу до 2030г., выявить пороги и динамику их конкурентоспособности в сравнении с традиционными углеводородными энергоносителями, а также основные преимущества и недостатки;
проанализировать влияние текущего финансового-экономического кризиса на сферу ВИЭ и их место в антикризисных программах ЕС;
дать повидовой анализ внедрения каждого из основных ВИЭ в энергопотребление ЕС с прогнозом их дальнейшего технического развития и динамики издержек и цен;
оценить основные элементы новой неуглеродной (малоуглеродной) энергетики будущего и возможные ниши в ней для ВИЭ;
обосновать правомерность причисления к ВИЭ атомных электростанций и неизбежность возврата к расширению их сети в ЕС;
выявить связь и взаимозависимость между ВИЭ и мерами по энергосбережению в Евросоюзе;
проанализировать конкретное влияние освоения ВИЭ на экологию Европы;
показать существенную роль государства в освоении ВИЭ в ЕС, проинвентаризовать его меры поддержки такого освоения, льготный хозяйственный механизм и административный ресурс;
провести сравнительный анализ развития альтернативной энергетики в ЕС и в других районах мира;
обратить внимание на целесообразность освоения ВИЭ даже в такой энергоизобильной стране как Россия, указать на возможные сферы и способы их применения, оценить природный, научно-технический и экспортный потенциал альтернативной энергетики в России, а также степень влияния освоения ВИЭ в ЕС на российский энергоэкспорт;
показать тесную взаимосвязь в российских условиях освоения ВИЭ, энергосбережения и охраны окружающей среды и возможностей международного сотрудничества в этих областях.
Новизна предлагаемого исследования заключается в том, что в нем впервые предпринята попытка комплексного анализа технико-экономических характеристик всего набора основных видов ВИЭ в современном энергобалансе ЕС с прогнозом их развития и проекцией на интересы России. Новым является также и сам подход в работе к альтернативной энергетике, энергоэффективности и экологии как к тесно взаимосвязанной «триаде», требующей междисциплинарного анализа.
Элементами научной новизны отличаются также разделы , посвященные анализу политэкономической сущности ВИЭ как товаров, особенностям ценообразования на них, обобщению инструментария государственной поддержки освоения ВИЭ и сопоставительному анализу масштабов их использования в ЕС и других районах мира. Автор полемизирует с рядом официальных и экспертных оценок, завышающих возможную роль альтернативной энергетики в снижении зависимости ЕС от импорта, игнорирующих неизбежность, в условиях энергокризиса, «ренессанса» ядерной энергетики в Евросоюзе, а также необъективном тезисом «зеленых» об однозначно позитивном воздействии ВИЭ на климат, ибо они генерируют и собственные вредные выбросы в атмосферу и ущерб среде обитания.
Наконец, в работе выдвигается концепция разумного сочетания в России развития сетей централизованного энергоснабжения с прогрессом локальной энергетики на базе ВИЭ в удаленных или энергодефицитных районах страны, что имело бы существенный народнохозяйственный эффект.
Как итог проведенной работы диссертантом получены следующие основные научные результаты, выносимые на защиту:
вывод о том, что односторонняя ориентация экономики и общества на ресурсно ограниченную и истощающуюся традиционную углеводородную энергетику с рубежа XXI в. начинает тормозить экономический рост и социальный прогресс;
характеристика современного энергетического кризиса уже не как преходящего, конъюнктурного, а долгосрочного и структурного, выход из которого может быть стратегически найден лишь на путях становления нового технологического уклада для неуглеродной (малоуглеродной) энергетики будущего, независимой от невозобновимого ископаемого топлива;
тезис, что такой новый технологический уклад может сформироваться лишь к середине XXI в. и потому вполне оправданно стремление стран-потребителей на этот переходный период мобилизовывать любые наличные альтернативные источники энергии заменяющие или дополняющие традиционные;
обобщение, что важнейшими и зас
вывод, что ценообразование на ВИЭ отклоняется от классических канонов, ибо многие их природные элементы не имеют стоимостной (рыночной) оценки, а сами их цены искажаются госсубсидированием или, наоборот, налогообложением конкурирующей традиционной энергии. При этом, однако, цены ВИЭ могут содержать абсолютную, дифференциальную и технологическую ренту;
анализ преимуществ и узких мест ВИЭ, делающими их (кроме водорода и АЭС), даже при возобновимости, лишь переходным этапом в преодолении дефицита энергии в мире, но вполне пригодными для децентрализованного энергоснабжения с возможными «нишами» даже в энергетике будущего;
ранжировка отдельных ВИЭ по динамике издержек и по последовательности их выхода на реальную конкуренцию с углем, нефтью и газом в сферах теплоснабжения и электроэнергетики;
тезис, что ведущими среди ВИЭ на обозримую перспективу станут биомасса и энергия ветра с включением в ресурсы биомассы коммунальных отходов и переводом биотоплива на непищевое сырье;
вывод, что нынешний прогресс ВИЭ в решающей степени опирается пока, в основном, не на их конкурентные, технико-экономические преимущества, а на разностороннюю поддержку государства, включая бюджет и другие инструменты ЕС; констатация, что наиболее важную роль в такой поддержке играют стимулирующий хозяйственный механизм, а также востребованность ВИЭ среди крупных энергокорпораций, теряющих свою прежнюю углеводородную базу за рубежом ввиду ее перехода под суверенитет стран-производителей;
подсчет, что в социальном плане ВИЭ создают на единицу энергоотдачи больше рабочих мест, чем традиционная энергетика, а техпрогресс здесь пока нацелен прежде всего на инновации, а не на сопутствующую экономию живого труда;
обобщение прогнозов по емкости и перспективам рынков ВИЭ, оборудования и технологий для их освоения, предопределяющих интерес к ним частного бизнеса и потребителей;
констатация, что биомасса начинает конкурентно использоваться уже не только как топливо, но и в качестве сырья для химической промышленности, что расширяет сферы ее использования;
показ того, что освоение ВИЭ и энергосбережение являются вариантными путями экономии традиционной энергии, хотя и конкурирующими, но дополняющими друг друга;
критический разбор тезиса о позитивности освоения ВИЭ для экологии Европы и планеты с показом как их возможностей в деле торможения неблагоприятных изменений климата, так и наличия у них собственных антропогенных характеристик;
анализ специфических регуляторных мер и хозяйственного механизма ЕС, стимулирующих энергосбережение и охрану окружающей среды;
вывод, что лидерство ЕС в освоении ВИЭ является хотя и заметным, но не безусловным, в частности, по гелиоустановкам и ветровой энергии, а в сфере строительства АЭС Евросоюз существенно отстает от остальных районов мира;
концептуальный тезис о том, что хотя богатой углеводородами России вовсе не обязательно осваивать ВИЭ, подобно ЕС, любой ценой, альтернативная энергетика вполне может найти у нас свое место в сфере децентрализованного, локального энергоснабжения тех районов страны, которые остаются ныне вне энергосетей общего пользования или прокладка там таких сетей экономически нецелесообразна;
оценка ресурсного и научно-технического потенциала альтернативной энергетики в России; обоснование необходимости подхода в нашей
государственной политике к ВИЭ, энергосбережению и экологии как взаимосвязанной «триаде»;
подсчет, что ВИЭ уже сейчас конкурируют с 5% объема нашего энергоэкспорта в ЕС с перспективой удвоения этой доли к 2030 г.;
обобщение положений, касающихся освоения ВИЭ в российских государственных программах и законодательных документах с выводом, что их возможности применительно к России учтены в этих документах не в полной мере, а само такое освоение пока не опирается на необходимый хозяйственный механизм;
и, наконец, заключительный вывод, что сохранение за Россией лидерства в мировой энергетике ныне возможно лишь при продвижении страны по всем направлениям развития ТЭК, включая альтернативную источники энергии.
Практическая значимость исследования видится в том, что оно в обобщенном и аналитическом виде характеризует экономику и организацию альтернативной энергетики в ЕС, позволяя точнее представлять себе возможности и проблемы введения отдельных ВИЭ и всего их комплекса в энергобаланс, критически заимствовать опыт Евросоюза в стимулировании освоения ВИЭ с учетом специфики России и точнее определять перспективы традиционного российского энергоэкспорта на рынок ЕС. Приведенный в диссертации анализ программирования и хозяйственного механизма энергосбережения прямо корреспондируют с путями решения тех задач повышения энергоэффективности отечественной экономики, которые были поставлены Президентом России Д.А. Медведевым на заседании Президиума Госсовета в г. Архангельск 2 июня 2009 года, а в части экологии – решениям Совета Безопасности России от 17 марта 2010 г. по выработке мер борьбы с неблагоприятными изменениями климата.
Практическая, наряду с научной, нацеленность работы обеспечила успешную апробацию ее результатов. Сводные оценки освоения ВИЭ в ЕС были использованы в Государственной корпорации «Ростехнологии» и Минэнерго России, которым поручено развитие отечественной альтернативной энергетики. Опыт энергосбережения в ЕС, отраженный в диссертации, обобщен в материалах переданных в Федеральное собрание, Минэкономразвития, Минэнерго и Совет Безопасности России, а также в МИД в преддверии климатического Саммита в Копенгагене (декабрь 2009 г.).
Кроме того, диссертант принимал личное участие в налаживании производства биобутанола как разновидности биотоплива из непищевого сырья на заводе в г. Тулун Иркутской области и является держателем ряда отечественных и иностранных патентов (патентных заявок) в данной сфере.
Хронологически работа над диссертацией завершена 1 июля 2010 года.
Использованные в ней метрологические показатели и их соотношения приводятся в Приложениях №№ 1 и 2.
Конкретно, диссертация выстроена по следующей структуре:
Экономический рост на иссякающих ресурсах
В середине прошлого века академик П. Л(. Капица и известный английский ученый Ф. Медоуз в докладе Римского клуба.«Пределы роста» отчетливо показали очевидную корреляцию между уровнем и темпом экономического развития государств и их удельной энерговооруженностью. И хотя эффективность использования энергии, особенно в ресурсосберегающей постиндустриальной экономике, постепенно нарастает, динамические ряды показателей экономического роста и. энергозатрат на него остаются между собой в непосредственной и взаимной связи (см. Приложение 3). Сказанное вполне справедливо и для Евросоюза, о чем говорит соотношение динамик ВВП в текущих ценах и физических объемов потребленной энергии (см. Таблицу 1.1).Таким образом, даже при сокращении удельного потребления энергии за этот период на 1,3% в год валовой спрос на нее в ЕС продолжает увеличиваться, а гипотезы о возможности роста ВВП на фоне снижения энергопотребления как и амбициозное; кредо Комиссии ЕС «развитие, при котором удовлетворение нынешних нужд в энергии вдет без угрозы для будущих поколений- удовлетворять свои» , так и не оправдываются. Тем важнее провести инвентаризацию наличных традиционных энергоресурсов ЕС и динамики:, их объемов, что, в свою очередь, предметно объяснит и растущий интерес, к ВИЭ в рамках этого интеграционного блока .
Статистически доказанные резервы нефти в ЕС (извлекаемые при современном уровне техники) оцениваются ныне в 6,9-9,7 млрд барр., или 0,5-0,8% общемировых и при нынешних (уже сокращающихся) уровнях добычи собственной нефти Евросоюзу этих резервов хватит всего на 7-8 лет, причем нефть добывается уже всего только в трех его странах- членах — Великобритании, Дании и Румынии. Правда, данные резервы в Брюсселе считают применительно к территории не ЕС-27, а Европейского экономического пространства (ЕЭП), т. е. включая Норвегию. Это увеличивает оценку до 15-17 млрд барр., или до 1,2-1,5 % мировых.
Однако и при таком подсчете собственной, нефти ЕС должно хватить примерно на десятилетие.
Не исключено, что на" перспективу нефтяная копилка сможет прирасти! за счет нетрадиционных видов нефтш (тяжелая нефть, битуминозные песчаники и т. д.). Но, в отличие, например, от Канады или» Венесуэлы, Евросоюз беден и ими, и их вклад, даже по максимуму, способен добавить к наличным резервам всего 1/4 и 66% - к общим ресурсам, причем в применении к ЕЭП этот прирост составил бы всего 40% и 55% .
Извлекаемые резервы природного газа в ЕС относительно более значительны и составляют 2,7-3,5 трлн м3 или 1,4-2% мировых (с Норвегией — 5,0-6,2 трлн и 2,7-3,7%). Он добывается в промышленных масштабах в Великобритании, Нидерландах, Румынии и Дании. Однако пик добычи- пройден и здесь. Франция, Италия и Австрия уже вышли из числа его продуцентов, а резервы газа в рамках ЕЭП сокращаются даже быстрее, чем в ЕС, и при нынешнем уровне добычи его должно хватить на 14,4-14,8 лет (по ЕЭП - 19,4-19,9 лет). К нетрадиционным же источникам газа (например, газогидратам) каких-то технических подходов пока не найдено, а переработка в газ сланцев является здесь и не экономичной; и, антиэкологичной.
И по нефти, и по газу дебет их добычи в ЕС падает, а корпоративные прогнозы и оценки выглядят еще скромнее, чем официальные. «Пик открытия новых нефтяных месторождений прошел в 1960-е гг., - резюмирует ситуацию Секретарь Ассоциации по изучению добычи нефти и газа Дж. Кембелл. - Сегодня мир тратит нефти куда больше, чем находит новой, и этот разрыв будет лишь увеличиваться». И его поддерживают в этом эксперты «Бритиш Петролеум» .
Уголь формирует 80% резервов ископаемых углеводородов в ЕС и добывается в Польше, Великобритании, Германии, Венгрии, Швеции и Чехии (но уже иссяк для коммерческой добычи во Франции и Бельгии). Данные о его достоверных резервах противоречивы: в диапазоне 8,5-19 млрд т по каменному углю и. 21-75 млрд т по бурому углю и» лигниту, но в любом случае этого хватило бы более, чем на- полстолетия. Однако твердое топливо постепенно выводится.из эксплуатации, особенно в электроэнергетике, из-за своей неэкологичности. Геологические ресурсы угля в ЕС оцениваются« в 476 млрд т каменного и 83 млрд т бурого угля (и лигнита), но для возвращения этому минералу прежнего статуса «хлеба промышленности» нужен прорыв в технологиях его газификации, превращения в жидкое топливо и улавливания (связывания) углерода при сжигании.
Энергия ветра
Ресурсы земного тепла, были освоены в мире одними из первых уже в античные времена, а с начала. XX века, стали- использоваться для производства электроэнергии. От других ВИЭ их отличает постоянство поступления (до 90%. от« расчетного максимума против. 20-30% для, ветровой или солнечной)98, прямая доставка тепла, бесплатность, экологичность и сопутствующий бальнеологический эффект.
Геологически они основаны на механизмах кондуктивного теплового потока (теплопроводности) земных пород и конвективного выноса тепла гидротермальной или вулканической деятельности и различаются, в свою очередь, на гидротермальные и петротермальные, т. е. использующие тепло, содержащееся, соответственно, в подземных водах и в твердых горных породах.
Разница температур в. толще Земли редко превышает 3С на каждые сто метров. Однако, как отмечает О. А. Верещагин, «в местах молодого вулканизма; вблизи разломов земной коры, порой уже на глубине, нескольких, сот метров I залегают либо сухие горные породы, нагретые до 100С и выше, либо запасы воды или паропроводящей смеси такой же температуры, пригодные для создания геотермальнои электростанции» .
Среди специалистов идут споры, считать ли геотермику разновидностью ископаемого топлива или же солнечной энергии в той части, в которой она абсорбируется Землей.. Однако в обоих случаях, как отмечают, российские исследователи геотермальной энергии М. Д. Хуторской, В. И. Кононов и Б. Г. Поляк, «изучение геотермического поля свидетельствует о наличии в Земле мощного возобновляемого геотермального источника энергии, ресурсы которого можно считать неисчерпаемыми» , что и дает основания для причисления геотермики к ВИЗ.
Геотермальная энергия, так или иначе, используется в более чем 60 странах мира; а в рамках ЕС - в лидирующей по этому источнику в Евросоюзе Италии, а также в Германии, Австрии, Франции, Венгрии, Чехии, Словакии, Швеции и Польше. Это закономерно,. ибо и промышленность,, и быт предъявляют высокий и устойчивый спрос на низкотемпературное тепло, например, в ФРГ - до 20% всего энергопотребления страны (см. Таблицу 2:2). Динамика производства геотермальной электроэнергии в ЕС
Таким образом, в отличие от других ВИЭ, производство геотермальной электроэнергии растет весьма медленно ввиду ее точечного характера выхода на поверхность, давней освоенности этих выходов; а главное, потому, что этот ВИЭ используется прежде всего, для местного производства тепла, статистика которого отсутствует. Кроме; того/ термальные воды обычно высокоминерализованы, а подчас содержат токсичные соединения. Однако известно, что в Италии потенциал только гидротермальных источников оценивается в 105 ТКВч в год при технической реализуемости более половины этого объема, а в 2005 г. на них было произведено 8916 ТДж тепла . В мире же уже действуют более полусотни ГеоГЭС.
По методам извлечения и использования геотермальная энергия различается по четырем видам: гидротермальная, выносимая на поверхность в. виде горячей воды, пара или их смесей; твердопородная, отдающая тепло- нагретых твердых пород ("hot dry rock"); геоспрессованная из рассолов, образующихся в недрах под» давлением и содержащих метан и магматическая, т. е. связанная с вулканической активностью. При этом- плотность теплового потока (и КПД конверсии- поступающей энергии в используемую) зависит от возраста тектономагматической активности данного участка земной коры и колеблется от 100 МВт- на м2 в каинозоиских и вулканических породах до вдвое меньшего показателя в- архейских, а сам упомянутый КПД варьируется от 5 до 24%, что ниже энергоэффективности других освоенных ВИЭ .
Такие показатели и тот факт, что земное тепло является, как правило, низкотемпературным и потому может транспортироваться без потери температуры, не далее 20 км, относится к недостаткам »данного ВИЭ, равно, как и то, что он связан с риском вулканических извержений и землетрясений. Эта энергия пока дорога с прогнозом выхода на издержки в 2-5 ц./кВтч лишь к 2020 г. Но и при таких недостатках она широко используется для отопления и кондиционирования домов, производства электроэнергии, в парниках, бассейнах, аквакультуре, для борьбы с оледенением на дорогах и- в аэропортах, а также в целях туризма и медицины. В хозяйственный оборот включаются даже низкотемпературные грунтовые воды, залегающие на небольших глубинах, которые отдают свое тепло с повышением его температуры через тепловые насосы, и даже в такой невулканической стране как Швеция 30% домов подключены к подземному теплу через тепловые насосы общей мощностью в 4 ГВт.
Будущее- геотермальной энергии тесно связано с прогрессом в технике ее отбора, причем магистральными направлениями технического прогресса называются здесь глубинные скважины для доступа к высокотемпературным» подземным водам, в т. ч. пробуренные в твердых геотермальных породах, и тепловые насосы.
Виды биомассы и сферы ее применения
Свои, причем опять-такише; совпадающие, оценки уже на период до 2030-п дает по биомассе- и; ее 1фодуктш Агентства общий спрос на биомассу за период 2006-2030 гг. в ЕС будет расти на 3% в год, ее использование дня? электрогенерацит - 3-6% по отпуску электроэнергии и на 3,3% по установленной мощности» электростанций. Скорее всего, эти расхождения объясняются различиями в системах учета биомассы и методологии прогнозирования: Из того же прогноза МЭА следует, что быстрее всего продукты из биомассы в 2006-2030 гг. будут внедряться на транспорте (рост на 6,7% в год) и меньшим темпом — в промышленности в быту (2,3% в год) .
Что же.касается конкретных продуктов и технологий, то в настоящее время в биоэнергетике главными из них выступают следующие:
Биогаз начал производиться еще в годы второй мировой войны в Германии путем каталитического гидрирования угля (метод Фишера- Тропша). Однако эта технология, рожденная военно-мобилизационной экономикой; была крайне затратной, и потому ныне биогаз получают ферментацией- исходного сырья (клетчатка, отходы) путем анаэробной биологической конверсии,» или« промышленной, в. т. ч. газогенераторной, переработки? в. топливо. Наиболее простым и экономичным1 в данном случае является метод метанового брожения, с образованием, метана в биогазе при, КПД 85%. Используемым сырьем при этом- могут быть- солома, навоз, силос, кизяк, отходы быта» и промышленности/ сточные воды, торф и т. д. В природных условиях (подземное захоронение) этот процесс начинает давать газ через несколько месяцев (и стабильно продолжается несколько лет), в. промышленных-это достигается, в срок до двух месяцев с содержанием в . биогазе на выходе до 80% метана и до 20% двуокиси углерода. Например, три шведских фермера построили общую простейшую биогазовую установку, состоящую из ямы в 5 м , смесителя; ферментатора и пресс-фильтра. Мощность установки в 80 КВт, которой хватает для их нужд, а также для продажи!на сторону дог500-600 тыс. КВт электроэнергии ежегодно по цене 0;15 шведских крон за КВтч.ш Крупных же биогазовых установок в ЕС работает около тысячи (только в ФРГ - около 600).
В таком виде биогаз используется в четырех основных сферах применения, а именно при подаче в газоперерабатывающие установки с передачей усилий, на электрогенератор или же, при обогащении газа до чистого метана, в нагревательные приборы. Как вариант, в последнем случае газоперерабатывающая установка может быть подключена к обычным сетям газоснабжения или заправочным станциям для автомашин, работающих на газе. Типичным становится также использование биогаза в процессах «когенерации» тепла и электроэгнергии, и; наконец, при соответствующей наладке двигателя, он может использоваться и как моторное топливо, в т. ч. для автобусов и грузовиков.
Так, в Швеции биогаз используют до тысячи автобусов и тысячи «бинарных» (бензин/биогаз) легковых машин. Разработан даже поезд на биогазе с дальностью пробега до бОО км: Валовое производствог биогаза в- ЕС оценивается примерно в; 6 млн. т у. т., в т. ч. в ФРГ - 2 млн; Великобритании - 1,7 млн, Италии - 0,35; Испании - 0,33, Франции - 0,22 и Нидерландах и Австрии - по? 0,12 млн т у. т. В производстве электроэнергии на базе биогаза ЕС прочно занимает первое место? в; мире (61% общей генерации! в 2006 г.); аг внутри Евросоюза лидерами; в его использовании являются Германия (6,16 ТВтч в 2006 г.) и Великобритания (4,89 ТВтч). В особую подотрасль, выделятся в этом случае биогаз; из муниципальных твердых и жидких отходов, на базе. которых Германия в 2006 г. произвела-3,6 ТВтч, за которой следуют Италия (1,5 ТВтч) . В частности, г. Берн ежегодно очищает 31-35 млн м. коммунальных стоков; извлекая из них биогаз с содержанием метана 65%, на базе чего работают ТЭС и эксплуатируются 32 городских автобуса, число которых к 2010 г. увеличено до 84. Наконец, биогаз (получаемый из кукурузы и сорго) может использоваться и как-химическое сырье: .
Биодизель выступает преимущественно как моторное топливо (хотя нашем могут работать также и небольшие электростанции) и производится преимущественно из древесной клетчатки и рапса. Последний имеет несомненные преимущества; перед; соей и подсолнечником; давая до 1,1 т масла с га против 0,2 т и 0,6 т у этих двух культур , соответственно. Поэтому уже сейчас в странах ЕС производство, биодизеля приближается к миллиону тонн в год и только в Великобритании под рапс отведено уже более 1,5 млн га. И если в остальном мире среди моторных биотоплив преобладает биоэтанол (до 90%), то в ЕС это, наоборот, на 75% биодизель. В 2008 г. в ЕС работало уже 214 установок по производству биодизеля с установленной мощностью 16 млн т в год против 5,74 млн т, фактически? произведенных в 2007 г. Тем не менее, видные европейские-эксперты?по биотопливу П! Хоуз, « Ш. Маккубин» М- Лэнди! ш Э! Рленн в; своем» докладе Европарламенту полагают, что ЕС будет в перспективе нуждаться, в импорте значительных количеств! биодизеля;, без чего контрольная«цифра ВИЭ в 10% моторного топлива к 2020 г. не сможет быть достигнута .
Биоэтанол! выступает как: моторное, топливо для двигателей: внутреннего сгорания и получается преимущественно? из зерновых (кукуруза, пшеница, рожь, я ч мень); сахарно го тростника, сахарной свекл ы, картофеля и других корнеплодов, а также фруктов (и даже вина) и других видов. лигноцеллюлозного. и гемицеллюлозного сырья путем превращения содержащихся в них Сахаров и крахмала в спирты, а из них в этанол.
Энергосбережение: макроуровень экономики
Однако все эти годы основное внимание властей Евросоюза и стран-членов было сосредоточено на снижении энергоемкости в; местах конечного потребления энергии. Действительно, по ряду оценок, потенциал экономии энергии в, ЕС равен в строительстве - до 40%. ее нынешнего потребления, ЖКХ — 22%, при освещении улиц и зданий - 30-50%, в бытовых энергоприборах - 5-10% и т. д. , а 47%, опрошенных предприятий считают, что они использовали пока меньше половины ресурса повышения энергоэффективности .
Соответственно, сбережение энергии идет через модернизацию и замену существующего оборудования, энергосетей и предложение новых продуктов и проектов зданий и сооружений, прошедших соответствующий «экодизайн» и специальный энергетический аудит, который.уже регулярно проходят со своими проектами более 5 тыс. фирм ЕС и расходы на который, давая до 10-50% экономии энергии, оправдываются в течение 6-36 мес. При этом считается, что при особой остроте энергокризиса в ЕС «здесь может сыграть свою роль каждый отдельный источник энергосбережения» .
Так, в дополнение к модернизации генерирующих мощностей, в ЕС намечена массовая замена котельно-печного оборудования в вариантах мощности от 4 до 400 кВт. В области строительства введен энергетический аудит всех общественных зданий площадью свыше 1000 м и индивидуальных домов (коттеджей) площадью свыше 50 м на предмет их соответствия установленным стандартам теплоизоляции, вентиляции, климатизации, качества энергооборудования, монтажа на них установок улавливания солнечной и иной возобновляемой энергии, теплонасосов и т. д., причем эти требования касаются как новых, так и реконструируемых зданий. Здесь нет мелочей, и только в Швеции лучшая теплозащита зданий позволяет экономить до половины потребляемого тепла . В среднем же по ЕС реконструкция жилого дома площадью в 170 м по современным нормам теплоизоляции дает сокращение счетов за электроэнергию в 1500 евро в год, что и привлекает к этим мерам население . Появились даже проекты «энергосамодостаточных» зданий и сооружений, и ожидается, что все эти меры помогут сэкономить до 28% таких бытовых энергозатрат или не менее 11% общего энергопотребления в ЕС .
Аналогично, на транспорте, поглощающем 1/3 всего энергопотребления Евросоюза, постепенно реализуется маневр по передаче части грузов с автомобильного на более экономичный и экологичный электрифицированный железнодорожный и водный транспорт. Поощряется внедрение электромобилей, средств немоторизированного транспорта, автомобилей и автобусов на топливных батареях (водороде) или «гибридных» двигателях. Не остается вне внимания энергоинженеров и традиционное автостроение. Например, оптимизация сцепления шин с дорогой дает экономию до 20% бензина, расшивка автопробок - на 20%, синхронизация давления в шинах, на 5% (правда пока 45-70%- автолюбителей в ЕС ездит.при несинхронизированном давлении, что ведет к 4% перерасходу топлива), своевременное переключение передач снимает с затрат на бензин до 100 евро в год и т. д. Что касается потребления топлива, автомодели 2008-2010 гг. расходуют на 100 км в среднем уже всего 5;8 литра бензина и 5,25 литров дизтоплива, т. е. на 25% меньше, чем в 1998 г.257, а авто, превосходящие своих конкурентов по энергопоказателям на 10-20%, могут маркироваться премьер-группой «А».
Эти меры дальше всего зашли в сфере производства и эксплуатации бытовой электротехники. Это и- понятно,» ибо,1 после существенного исчерпания резервов энергосбережения в индустрии, потребление энергии в ЕС начало во многом идти за динамикой роста населения, обрастающего бытовой электротехникой и электроникой. Для холодильников, морозильников, посудомоечных машин, стиральных машин, кондиционеров и аппаратов i климатизации, бытовых печей, водонагревателей, водоаккумулирующих устройств, светотехнического оборудования и т. д. в ЕС введена специальная «экомаркировка», основанная на их энергоемкости с обязательным доведением сведений о ней до потребителя, что дает также право маркировать ее «СЕ», т. е. «сделано в ЕС и по стандартам ЕС». Стандарты такой «экомаркировки» регулярно ужесточаются, а с 2005 г. они распространяются на нагревательное оборудование зданий, бытовые электромоторы, осветительные приборы, офисное оборудование, бытовую электронику и т. д.258
Под энергосберегающие требования к перечисленным выше товарам подведена система нормативных (т. е. обязательных к выполнению) директив ЕС.
