Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы и перспективы развития возобновляемых источников энергии 8
1.1. Современные тенденции развития энергетики .8
1.2. Перспективы использования возобновляемых источников энергии 37
2. Анализ состояния и потенциала развития ветроэнергетики в мире 55
2.1. Анализ тенденций развития ветроэнергетики 55
2.2. Технологические особенности использования ветроустановок в качестве источника энергоснабжения 62
2.3. Экономические аспекты использования ветроэнергетики 77
2.4. Анализ рисков, связанных с применением ветроэнергетики 84
3. Разработка методики комплексной оценки экономической эффективности проектов по развитию возобновляемых источников энергии 97
3.1. Критерии комплексной оценки экономической эффективности проектов по развитию возобновляемых источников энергии 97
3.2. Алгоритм оценки экономической эффективности проектов по развитию возобновляемых источников энергии 107
Выводы и предложения 117
Список литературы 119
- Перспективы использования возобновляемых источников энергии
- Технологические особенности использования ветроустановок в качестве источника энергоснабжения
- Анализ рисков, связанных с применением ветроэнергетики
- Критерии комплексной оценки экономической эффективности проектов по развитию возобновляемых источников энергии
Введение к работе
Актуальность проблемы. За последние годы во всем мире, в особенности в странах Евросоюза, резко возрос интерес к вопросам использования возобновляемых источников энергии (ВИЗ). Объясняется это как локально временными причинами, так и глобальными причинами, связанными с последствиями развития мировой экономики. К временным причинам следует отнести беспрецедентный рост цен на энергоносители в последние годы, а также угрозы перебоев поставок энергоносителей в Европу из-за периодически возникающей неурегулированности проблем транзита. Глобальные причины связанны с естественным ходом технического прогресса, предопределяющим поиск альтернативных источников энергии, с необходимостью диверсификации источников энергии и оптимизации топливно-энергетического баланса, а также с обостряющимися экологическими проблемами.
Развитие возобновляемых источников энергии может принести многочисленные экономические и экологические выгоды. Возобновляемые источники энергии, к которым относят биомассу, гидроэнергию, энергии солнца, геотермальных вод и ветра, могут заменять ископаемые виды топлива, сокращать зависимость от импортируемого топлива, создавать дополнительные возможности для некоторых отраслей промышленности и сельского хозяйства, уменьшать выбросы парниковых газов и других вредных веществ, существуют определенные ограничения, затрудняющие развитие ВИЗ. Наиболее значительными среди них являются высокие первоначальные инвестиции в инфраструктуру и технологии, а также неспособность рынка в денежном эквиваленте оценить положительные экс- терналии от использования ВИЭ. Хотя страны, подписавшие Киотский протокол, согласились с законодательным утверждением, начиная с 2010 года, квот на выброс углекислого газа и с правилами международной торговли этими квотами, механизм практической реализации торговли окончательно не разработан. Поэтому развитие проектов по использованию ВИЭ зависит от различных форм прямого и косвенного субсидирования, что может вести к искажениям на рынках товаров и ресурсов и, соответственно, неэффективному использованию ограниченных экономических ресурсов.
На данный момент времени в подавляющем большинстве случаев ВИЭ являются более дорогостоящими, ^ем традиционные источники энергии, такие как ископаемое топливо. Однако в то время как стоимость ископаемых видов топлива и ядерной энергии имеет тенденцию к росту, себестоимость многих возобновляемых источников энергии снижается. При этом оценки показывают, что если цена сырой нефти на мировых рынках превысит порог 100 долларов за баррель, то многие ВИЭ станут экономически конкурентоспособными.
Реализация проектов использования ВИЭ, зависит как от развития технологий и инфраструктуры, которые будут конкурентными с коммерческой точки зрения, так и от внедрения научно обоснованных подходов к всесторонней оценке выгод использования ВИЭ. В этой связи актуальность приобретают исследования, направленные на разработку методов, позволяющих оценивать экономический эффект использования ВИЭ в долгосрочном периоде с учетом аспектов экологии, экономической безопасности, технологического развития, общей занятости и коммерческой эффективности.
Цель работы - оценка экономической эффективности использования возобновляемых источников с учетом вероятностного характера производства энергии из возобновляемых источников (на примере ветроэнергетики Германии) .
Основные задачи исследования:
анализ современных тенденций развития мировой энергетики и перспектив использования возобновляемых источников энергии;
анализ состояния энергетики Германии и определение роли ветроэнергетики в топливно-энергетическом балансе;
анализ перспектив развития ветроэнергетики, технологических особенностей использования ветроустано- вок и формулировка рисков, связанных с их применением;
разработка методики комплексной оценки экономической эффективности проектов производства электроэнергии с помощью ветроустановок;
реализация алгоритма оценки экономической эффективности" проектов по развитию возобновляемых источников энергии для ветроэнергетических установок и проведение с помощью данного алгоритма расчетов для условий Германии.
Научная новизна:
на основе анализа процесса развития мировой энергетики научно обоснованна необходимость расширения использования ВИЭ в странах Евросоюза;
разработана система критериев оценки эффективности использования ВЭИ, включающая набор финансовых показателей, чистый энергетический выигрыш и показатели, характеризующие энергетическую безопасность;
разработан перечень исходной информации, необходимой для проведения оценки эффективности проектов производства электроэнергии с помощью ветроустановок;
исследовано влияние на экономическую эффективность использования ветроэнергетических установок их технологические особенности и вероятностных характеристик ветровой обстановки;
разработана методика оперативного принятия решений об изменении характеристик проектов по строительству ветроэнергетических установок, основанная на построении зон эффективности;
проведена оценка удельных эксплуатационных и капитальных затрат, связанных с выработкой электроэнергии с помощью ветроустановок различной единичной мощности, а также сопоставление данных показателей для других источников энергии в Германии.
Теоретико-методологическая база исследования. Работа базируется на исследованиях ведущих специалистов, занимающихся проблемами использования альтернативных источников энергии, а также на положениях теории управления, математической статистики, теории вероятности и методах финансового и экономического анализа .
Базой исследования послужили труды Безруких П.П., Беляева Ю.М., Дэвинса Д., Красовского Н.П., Перминова Э.М., Серебрякова P.A. и других.
Достоверность результатов исследования вытекает из обоснованности использованных теоретических положений и экономико-математических моделей, а также подтверждается совпадением полученных результатов с экспертными оценками специалистов, занимающихся вопросами развития, внедрения и использования ВИЭ.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что создана и численно реализована методика, позволяющая оценивать эффективность и выбирать оптимальные характеристик проектов строительства сетей ветроэнергетических установок.
Апробация работы. В ходе выполнения диссертационной работы результаты исследований докладывались на 7-ой Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» и на научных семинарах кафедры производственного менеджмента РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина в 2006-2007 гг.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 3' научных работах.
1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
1.1. Современные тенденции развития энергетики
Запасы и добыча первичных энергоресурсов
Значительный рост мирового энергопотребления в XXI веке неизбежен, особенно в развивающихся странах. Этот рост зависит от развития мировой экономики, роста населения и стремления к более равномерному распределению потребления энергии по регионам мира.
В ближайшее десятилетие углеводородное топливо будет продолжать служить главным источником энергии, однако освоенные его месторождения исчерпываются, а введение в оборот новых требует все больших инвестиционных затрат.
Следствием этого должны стать постепенные изменения в инфраструктуре производства энергии, обусловленные как экономическими (повышение цен и их изменчивость) , так и природоохранными факторами, а также дальнейшим развитием технологий новых видов топлива.
Базовой основой развития энергетики в мировом и региональном масштабе являются запасы первичных энергоносителей и, прежде всего нефти, природного газа и угля, а также объемы их производства.
По состоянию на 01.01.06 мировые доказанные запасы нефти и природного газа составляют соответственно 191,5 млрд' т и 173,1 млрд куб м 64% мировых запасов
нефти находится в странах ОПЕК, за ними следует Канада - 12,7% и Россия -12,4% (табл. 1.1 [32].
Таблица 1.1
Доказанные запасы нефти и газа в мире и 10 крупнейших странах по запасам нефти и газа по состоянию на
01.01.2006
На долю стран ОПЕК приходится также около 52% мировых запасов природного газа. В России находится около 28% мировых запасов природного газа и она занимает первое место среди крупнейших стран мира по запасам природного газа.
Таким образом, размещение мировых запасов нефти и газа характеризуется большой концентрацией их в странах ОПЕК и, в основном, в России.
Подтвержденные мировые запасы угля оцениваются в 985 млрд т н. э. и распределены несколько равномернее по сравнению с запасами нефти и газа. Более 96% запасов углей земного шара сосредоточены в 10 странах: около 50% находятся в США и странах СНГ, остальные - в порядке убывания запасов - в КНР, Австралии, Индии, Канаде, Германии, ЮАР, Великобритании и Польше [41].
Мировая добыча нефти и газа составила в 2005 г соответственно 3563,8 млн.т и 2740 млрд куб. м. (табл. 1.2, 1.10)[32].
'Около 80 % общемировой добычи г'аза обеспечивается группой 15 крупнейших нефтедобывающих стран мира. Доля стран ОПЕК составляет более 40%, за ними следует Россия (13,2%), США (7,1%), КНР (5,0%).
В 2005 г. добыча нефти возросла на 1% по сравнению с 3,6% в 2004г. и 4,3% в 2003. Замедление темпов роста добычи нефти наблюдается в странах ОПЕК, а также в России. Только Нигерия и Ливия не снизили темпов роста добычи, а в КНР темп роста добычи нефти превысил уровень предыдущих лет.
Добыча нефти в мире и в 15 крупнейших производителях нефти в 2000-2005 гг., млн т
2000 - с учетом Ирака, входившего в список 15 стран, но без Ливии
Источник: О.Виноградова. Мировые итоги 2005. Нефтегазовая вертикаль, №4,2006
В ряде стран, таких как Мексика, Венесуэла, Канада, Иран и ОАЭ добыча снизилась по сравнению с предыдущим годом. Продолжается её сокращение в Норвегии, Великобритании и США. Наблюдается снижение доли стран ОПЕК.
ОПЕК принимает усиленные меры по наращиванию мощностей по добыче нефти и заявляет, что уже к концу 200 6 г. производительность увеличится почти во всех странах организации.
Анализ приведенных в табл. 1.2 данных свидетельствует, что в целом за 2000-2005 гг. зонами макси
мального роста добычи нефти в мире были Россия, ОПЕК, Бразилия и Ангола, зонами снижения - США, Великобритания, Норвегия.
Таблица 1.3
Добыча газа в мире и в 15 крупнейших производителях природного газа в 2000-2005 гг., млрд куб м
Источник: О.Виноградова. Мировые итоги 2005. Нефтегазовая вертикаль, №4,2006
Добыча газа в мире в 2005 г. хотя и выросла всего на 1,8%, однако суммарная добыча газа 15 крупнейших газодобывающих стран мира продолжает снижаться. Мировой прирост добычи газа был обеспечен странами, не входящими в эту группу (Нигерией, Катаром и КНР).
Зонами максимального роста добыча за 2000-2005 гг. были Россия, Туркменистан, Норвегия и Иран, зонами снижения - США, Канада, Великобритания) [32].
Прогноз добычи нефти в мире на 2010 и 2020 гг., млн т
В табл. 1.4-1.5 представлен прогноз мировой добычи нефти, газа, разработанный институтом мировой экономики и международных отношений и скорректированный нами в части добычи нефти и газа с учетом данных Энергетической стратегии России до 2020 гг., утвержденной Правительством РФ в августе 2003 г. (по оптимистическому варианту) [7].
Таблица 1.4
Прогноз добычи природного газа в мире на 2010 и 2020
гг., млрд куб. м
Добыча нефти возрастет как в промышленно- развитых, так и в развивающихся странах, но основной её прирост будет обеспечен за счет стран ОПЕК, особенно в нефтедобывающих странах Персидского залива.
Прирост мировой добычи природного газа произойдет за счет роста его добычи в США, России и развивающихся странах Азии, Латинской Америки, Ближнего Востока и Африки.
Таким образом, наметившиеся в прошедшем пятилетии основные тенденции роста объемов мировой добычи нефти и газа сохранятся и на перспективу до 2020 г. Одновременно с этим усилится роль развивающихся стран в добыче нефти и газа. Россия по-прежнему сохранит лидерство в добыче газа среди газодобывающих стран мира .
Развитие энергопотребления
Потребления первичных энергоресурсов
Согласно опубликованному Администрацией энергетической информации США (IEA) прогнозу развития мировой энергетики (International Energy Outlook 2005. EIA, US. Department of Energy) составит в 2010 г. 17,02 млрд ту. т. ( против 14,1 млрд т у. т .в 2000 г.) и возрастет до 21,8 млрд т у. т. к 2025 году (табл. 1.6) [44]
Среднегодовой темп прироста потребления первичных энергоресурсов за период 2006-2025 гг. ожидается в размере около 2%. При этом наиболее быстрый рост использования первичных энергоресурсов будет в странах Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) (в среднем на 3% в год), в том числе в Китае, Индии и Корее - соответственно на 4,1%, 3,3% и 2,1% в год. Спрос на первичные энергетические ресурсы будет увеличиваться на Ближнем Востоке и Латинской Америке на 2,5%, в Африке - на 2,7%. Потребление первичных энергоносителей в России будет увеличиваться на 1,6% в среднем в год. Самыми низкими темпами будет развиваться потребление первичных энергоресурсов в странах Западной Европы и
Японии (ежегодно на 0,5%) за счет применения высокоэффективных технологий в промышленном производстве и снижения энергоёмкости валового внутреннего продукта. В общем объеме потребления первичных энергоресурсов снижается доля стран Америки, Европы, бывших стран СНГ (в том числе и России), Японии и возрастает удельный вес Китая, Индии, стран Ближнего Востока и Африки.
В структуре потребления первичных энергоносителей в соответствии с прогнозом IEA лидирующее положение сохраняется за нефтью на протяжении всего рассматриваемого периода (табл. 1.7) [44] . Потребление нефти будет возрастать, в основном, за счет увеличения её использования в странах АТР (в среднем на 2,8% в год) и, прежде всего, в Китае (4,5% в год), Индии (3,5 % в год), а также в Северной Америке (1,5% в год), Латинской Америке (2,6% в год.), Ближнем Востоке (2,1% в год) (табл. 1.8).
Практически не увеличивается потребление нефти в Западной Европе и Японии. В представленном прогнозе предполагается, что в России потребление нефти будет возрастать со среднегодовыми темпами 1,4% и достигнет в 2025 г. 175 млн. т. Около 34 % первичных энергоресурсов будет потребляться в странах АТР (в то числе около 12% в Китае), Западной Европе (12,5 %), странах Ближнего Востока (около 8%) и Латинской Америки (около 8%) . ' '
Наиболее быстрыми темпами возрастает использование природного газа, что связано с хорошей ресурсной базой, позволяющей наращивать объемы добычи этого экологически чистого энергоресурса. В результате его удельный вес общем объеме потребления первичных энергоресурсов возрастает к 2025 г до 25,1 %.
Использование газа в ближайшие десятилетия, так же как и нефти, наиболее быстрыми темпами будет расти в странах АТР (в среднем на 3,6% в год), в Центральной и Южной Америке (на 3,2% в год), на Ближнем Востоке (на 3,1%), в Африке (на 4,1)%. После 2020 года ожидается ускорение темпов потребления газа в Китае - до 9,1% в год. В целом за период 2006-2025 ггю потребление газа в Китае будет возрастать в среднем на 7,6% в год и в 2025 г. составит 182 млрд куб. м. (табл. 1.9).
Предполагается, что спрос на газ в России составит 580 млрд куб. м '(среднегодовой прирост 1,4% в год) .
Прогноз динамики потребления первичных энергоресурсов в мире до 2025 по регионам и крупнейшим странам
Прогноз потребления первичных энергоресурсов до 2025
г. по видам
Прогноз потребления нефти в мире до 2025 г. по регионам и крупнейшим странам
Источники: EIA (США), А. Коржубаев. Оценки и прогнозы. Нефтегазовая вертикаль, №9,2006
Прогноз потребления газа в мире до 2025 г. по регионам и крупнейшим странам
Источники: Е1А (США), А. Коржубаев. Оценки и прогнозы. Нефтегазовая вертикаль, №9,2006
В Западной Европе потребление природного газа возрастет до 627 млрд куб. м. Страны Западной Европы обладают ограниченными запасами газа, около 3% мировых запасов) и сконцентрированы они в Нидерландах, Норвегии и Великобритании. Около 1/3 объема потребле-
ния этого региона обеспечивается за счет импорта газа из России, Алжира и Ливии. Основной объем поступает по газопроводам и меньший объем в виде сжиженного природного газа поставляется метановозами из Северной
Африки.
Замедление использования ядерной энергии в мире будет происходить за счет её сокращения в Европе (1,1% в год) и стабилизации в Северной Америке (0,3% в год) .
После 2020 года ожидается ускорение темпов потребления газа в Китае - до 9,1% в год. В целом за период 2006-2025 гг. потребление газа в Китае будет возрастать в среднем на 7,6% в год ив 2025 г. составит 182 млрд куб. м.
Предполагается, что спрос на газ в России составит 580 млрд куб', м (среднегодовой прирост 1,4'% в год) .
Около 36% общемирового потребления природного газа приходится на страны АТР (в том числе Китай составляет 17%). Затем следует США (20,5%), Западная Европа (11,8%). Доля России в мировом потреблении газа сохраняется на протяжении всего периода на уровне 6%.
Прогноз предусматривает рост потребления угля (среднегодовой темп роста 2% в год) и доля его после некоторого увеличения к 2010 году до 24,9 к 2025 году снизится' до 24,2% . Самые высокие темпы потребления угля ожидаются в Китае.
В данном прогнозе предусматривается среднегодовой рост потребления' атомной энергии в размере 1% в год. Однако, доля её в общем объеме потребления первичных энергоресурсов энергии к 2025 г. сократиться до 5,3%, что обусловлено политикой развитых стран по повышению безопасности и экологической надежности энергетических систем.
Замедление использования ядерной энергии в мире будет происходить за счет её сокращения в Европе (1,1% в год) и стабилизации в Северной Америке (0,3% в год) .
Среднегодовой темп роста потребления возобновляемых энергоресурсов (гидро-геотермальной энергии, ветровой, солнечной энергии, также биомассы) составит около 2% в год. Однако, роль их в структуре потребления первичных по прогнозу [7] энергоносителей не претерпит существенных изменений и сохранится на уровне около 8%.
Таким образом, в потреблении первичных энергоресурсов сохраняется сложившаяся тенденция лидерства углеводородных источников энергии.
Развитие электроэнергетики
Электроэнергия является самым удобным в пользовании и экологически чистым энергоносителем. Она необходимая основа ускорения технического прогресса в различных секторах экономики, дальнейшего развития наукоемких отраслей и информатизации общества. Именно по этому ожидается дальнейший рост масштабов и глубины электрификации мировой экономики.
Более 63% мировой выработки электроэнергии приходится на промышленно развитые страны - члены экономического сотрудничества и развития (ОЭСР). В развивающихся странах, где проживает 75% мирового населения. Производится лишь около 20% электроэнергии. В результате почти четверть населения Земли не имеет доступа к электроснабжению.
Наибольшее количество электроэнергии производится в США. Значительными темпами растет производство в КНР, которая по этому показателю стоит на втором месте в мире. Самым крупным экспортером электроэнергии остается Франция. Среди крупных импортеров электроэнергии - США, Великобритания, Италия, Испания (табл. 1.10) .
Производство, экспорт и импорт электроэнергии в стра
нах мира (данные 2002 г.)
производство электроэнергии без учета производства аккумулирующих станций (брутто)
Нефть; 8,5%
Другие; 1,6%
Газ; 17,1%
Уголь; 38,1
АЭС; 17,2%
ГЭС; 17,5%
Прогнозы развития энергетики, предлагаемые в последние годы международными и национальными организациями и частными фирмами, основываются на различных предпосылках и охватывают разные периоды, что затрудняет их сопоставление и обобщение.
С начала 2000 г. г. Министерство энергетики США публикует ежегодные прогнозы развития энергетики в мире и отдельных регионах. По базовым прогнозам 2004 г. потребление электроэнергии в мире к 2025 г. удвоится (рис. 1.2). Наибольший прирост ожидается в развивающихся странах Азии.
Темпы роста потребления электроэнергии в промыш- ленно развитых странах прогнозируются в размере 1,6% в год, что ниже, чем в развивающихся странах (3,5% в год) [66]. Особенно быстрый рост потребления ожидается в Китае (более 5%) [7].
Рис. 1.2. Мировое потребление электроэнергии в начале XXI века и прогноз до 2025 г., млрд кВт*ч.
В странах с переходной экономикой (страны бывшего СССР) темпы роста электропотребления составят около 2% в год.
Вклад угля в мировое производство электроэнергии останется по прогнозам наибольшим. Страны, имеющие большие запасы этого энергоносителя, более половины электроэнергии будут по-прежнему производить на угольных ТЭС (например. США, Германия, ЮАР. Канада, Польша и Австралия) . В Индии и КНР доля угля превысит 75%. Россия - вторая по запасам угля страна мира - производит на угольных ТЭС только треть электроэнергии. Это связано с тем, что природные условия позволяют ей существенно диверсифицировать энергоносители и использовать для производства природный газ, мазут и ядерную энергию.
В то же время в некоторых странах, имеющих доступ к дешевому газу, использование угля будет снижаться. Так, в Западной Европе прогнозируется его снижение с 44% в настоящее время до 24% в 2025 г. Использование угля ограничено в странах Центральной и Южной Америки, Ближнего Востока, Канаде и Мексике.
Природный газ становится одним из наиболее популярных энергоносителей для производства электроэнергии во многих промышленно-развитых странах. В странах с переходной экономикой прогнозируется дальнейшее использование газа в электроэнергетике и доля ТЭС на газе в выработке электроэнергии к 2025 г. может достичь 51%.
Использование нефти для производства электроэнергии будет сокращаться во многих странах, кроме стран Среднего Востока. Предполагается, что доля нефти в производстве электроэнергии возрастет в некоторых развивающихся странах, где традиционно использовалось такое топливо, как древесина и отходы животноводства.
Прогнозы развития ядерной энергетики резко различаются для промышленно развитых и развивающихся стран. В целом по миру ожидается падение вклада АЭС с 17% в настоящее время до 12% к 2025 г. [66].
В прогнозе, выполненным ИМЭМО РАН [7] снижение доли ядерной энергии до данного уровня предусматривается в 2020 г. (табл. 1.11)
Ядерная энергетика по большей части является относительно дорогостоящим направлением для производства электроэнергии, если 'природный газ и уголь останутся доступными и дешевыми, как в настоящее время, а экономические санкции на выбросы парниковых газов не претерпят коренных изменений. Кроме того, в некоторых регионах сохраняются настроения против ядерной энергетики, основанные на сомнениях в безопасности АЭС, нерешенности проблем удаления отходов и опасности распространения ядерного оружия. Экономические показатели АЭС бесспорно будут предпочтительны в тех регионах, где ископаемое топливо отсутствует или относительно дорого.
Динамика структуры потребления первичных энергоресур- сов для потребления электроэнергии в мире, %%
Источник: International Energy Outlook 2001 (US/ Wash., DOE./EIA,
Отношения к развитию ядерной энергетики в странах западной Европы изменяется в зависимости от результатов выборов в парламент, от того какая партия приходит к власти - либералы или консерваторы. Так, выбранные в последнее время консервативные правительства во Франции, Нидерландах и Италии более благосклонно относятся к ядерной энергетике.
Либеральные правительства в ряде стран последовательно проводят политику отказа от АЭС. Так, в Германия намечалось остановить все АЭС к середине 2020-х гг. или несколько позже по мере того, как блоки отработают в среднем по 32 года. Вместе с тем в Германии было выработано соглашение между правительством и энергетическими фирмами, согласно которому продолжается практически неизменной эксплуатация АЭС. [бб].
Среди возобновляемых источников только гидроэнергия может успешно конкурировать на современном рынке энергоносителей. Ожидается, что производство электроэнергии из возобновляемых источников к 2025 г. возрастет почти на 57%, однако их вклад в общее производство практически не изменится (около 20%).
Роль возобновляемых источников энергии в будущем зависит от йх конкурентоспособности с невозобновляе- мыми источниками.
Главный вывод состоит в том, что в настоящее время и в обозримом будущем сохранится преобладание не- возобновляемых источников энергии (ископаемых топлив и атомной энергии), что диктует, в частности, необходимость осуществления соответствующих программ по экологической безопасности при развитии мировой энергетики по этому пути.
По мнению Европейского комитета по экономике и социальному развитию, полная замена АЭС электростанциями на возобновляемых энергоносителях нереальна в обозримом будущем, как для Европы, так и мира в целом. Современное состояние технологий производства электроэнергии на возобновляемых энергоносителях не позволит компенсировать потери в поставках электроэнергии при отказе от АЭС.
Вместе с тем, в опубликованном недавно докладе Международного энергетического агентства (МЭА) с прогнозами развития энергетических рынков мира - World Energy Outlook 2006 окончательно реабилитируется ядерная энергетика, которую в Европе после трагедии в Чернобыле стали постепенно сворачивать. По мнению главы агентства, к 2030 году объем производства электроэнергии на АЭС должен увеличиться на 40% с нынешнего уровня.
При этом роль государства в привлечении инвестиций в развитие АЭС должна усилиться, иначе никакого прорыва в этой сфере не произойдет.
Интерес представляет 'также изложенные в докладе соображения о перспективах развития мировой энергетики.
В первой части доклада аналитики прогнозируют развитие мировой энергетики в случае, если правительства не учтут их рекомендаций и до 2030 года не изменят свои стратегии (базовый вариант). Во второй - дают анализ альтернативного сценария и его «стоимости» для мировой экономики.
Спрос на нефть в альтернативном сценарии будет расти в среднем на 0,9% в год (в базовом - на 1,3%). К 2015 году спрос возрастет на 15% по сравнению с 2004 годом (на 21% - по базовому сценарию). .Экономия нефти должна достигаться за счет применения более эффективного топлива в новых автомобилях и широкого использования альтернативного топлива.
Согласно базовому сценарию (при сохранении существующей динамики развития глобального рынка энергии и отсутствии дополнительных мер со стороны государств) мировой спрос на первичные энергоносители увеличится к 2030 году на 53%. При этом более двух третей прироста приходится на развивающиеся страны во главе с Китаем и Индией.
Обеспечивать этот прирост будут, в основном, страны ОПЕК, которые смогут диктовать условия на будущем энергорынке.
Все это приведет, по мнению авторов, доклада к значительному росту зависимости стран-потребителей от ОПЕК и других крупнейших нефтяных производителей. Данный процесс будет сопровождаться рост'ом цен на нефть. Так, к 2010 году средняя цена барреля достигнет 57, 7 9 долл., а к 2030-му - 97,3 долл. Это значительно выше предыдущего прогноза агентства, по которому средняя цена должна была упасть в долгосрочной перспективе до 4 7 долл. за баррель
Эксперты агентства считают, что в связи с ресурсной бедностью основных потребителей импорт нефти и газа в этих странах, как и в ОЭСР, будет расти даже быстрее, чем спрос. По мнению МЭА, потребление главного энергоносителя - нефти - вырастет на 43% (с 84 до 116 млн баррелей в день). А обеспечивать эти нужды придется ограниченному количеству членов ОПЕК, поскольку примерно к 2015 году возможности других стран-производителей по наращиванию добычи будут полностью исчерпаны
Основной вывод экспертов: угроза энергетической безопасности мира действительно существует и со временем будет лишь нарастать. Энергопотребляющие страны подвержены рискам, связанным со срывом поставок, и следовательно, вероятному ценовому шоку. Для предотвращения кризиса нужны активные политические действия правительств.
Потребителям энергии предлагается сосредоточиться на внедрении сберегающих технологий, поскольку при растущем спросе на топливо инвестиции, даже по самым смелым оценкам, вряд ли способны обеспечить необходимый уровень добычи первичных энергоресурсов.
Эту неприглядную картину можно изменить, считают авторы доклада, при условии, если 'мировые правительства предпримут решительные меры. Но и при таком радикальном варианте рост спроса на энергоносители можно снизить лишь до отметки 37%, то есть получить ежегодное увеличение на 1,2%. Однако даже в этом случае зависимость всего мира от нескольких государств с нестабильными политическим режимами значительно уменьшится .
На период до 2030 года ископаемое топливо в обоих сценариях будет по-прежнему главным источником энергии. Его запасы вполне достаточны, чтобы удовлетворить растущий спрос.
При этом эксперты МЭА предсказывают, что разница между двумя сценариями особенно четко проявится в 2015 году - она составит 4%, а в пересчете на условное топливо будет равна текущему энергопотреблению Японии.
В базовом сценарии общая потребность в инвестициях для энергетики на период 2005-2030 годов (по курсу доллара в 2005 году) составляет более $20 трлн. Причем на электроэнергетику приходится 56% всех инвестиций. Потребность в инвестициях нефтедобывающего сектора за тот же период оценивается в $4 трлн. При этом более половины общего объема инвестиций должно уйти в развивающиеся страны, где спрос и добыча растут самыми быстрыми темпами. Например, потребность Китая в инвестициях составляет $3,7 трлн., или 18% от общемирового уровня.
Хотя изложенные в докладе опасения в отношении угрозы энергобезопасности мира, на наш 'взгляд, несколько преувеличены, с другой стороны, они могут стать весьма эффективным стимулом для интенсивного развития использования возобновляемых источников энергии.
Таким образом, проведенные исследования позволили выявить основные тенденции развития энергетики, которые заключаются в следующем:
Наличие огромного экономический потенциала возобновляемых источников энергии (ветровая, солнечная и геотермальная энергия, биомасса) в мире в объеме 19,5 млрд ту. т., который превосходит годовую добычу органического топлива в мире почти в 1,6 раза.
Низкий уровень самообеспеченности топливно- энергетическими ресурсами стран большинства Европейских стран, а также США, Японии и др.
Повышение эффективности использования потенциала различных видов возобновляемых источников энергии в развитых странах с ограниченными первичными энергетическими ресурсами, и, прежде всего, ветроэнергетики.
Сохранится неравномерность размещения запасов нефти и газа по регионам и странам мира: концентрация запасов нефти и газа в странах ОПЕК и России. Прирост мировой добычи нефти будет осуществляться за счет стран ОПЕК, а прирост мировой добычи природного газа произойдет за счет роста его добычи в России, США и развивающихся странах Азии, Латинской Америки, Ближнего Востока и Африки. Россия по-прежнему сохранит лидерство' в добыче газа среди газодобывающих стран мира.
Среднегодовой темп прироста потребления первичных энергоресурсов за период 2006-2025 гг. ожидается в размере около 2%. При этом наиболее быстрый рост использования первичных энергоресурсов будет в странах Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР), в том числе в Китае, Индии и Корее.
В общем потреблении первичных энергоресурсов продолжатся существенные изменения в сторону увеличения доли газа и стабилизации доли угля при относительном снижений удельного веса нефти, но по-прежнему сохранении её лидирующего положения. Сохранится рост возобновляемых источников энергии (гидро и других) хотя доля их в общем энергопотреблении не превысит 8%.
Наибольший прирост электроэнергии ожидается в развивающихся странах Азии. Потребление электроэнергии в развивающихся странах будет развиваться более быстрыми темпами, чем в промышленно развитых странах.
Доля нефти и возобновляемых энергоресурсов в балансе первичных энергоресурсов, используемых для производства электроэнергии, сохранится на уровне 10 и около 20 соответственно. Удельный вес угля несколько снизится при одновременном увеличении использования природного газа. Предусматриваемое многими прогнозами снижение доли атомной энергии с 17 до 12% может претерпеть изменения, так как изложенные в докладе соображения МЭА относительно угрозы энергетической безопасности мира свидетельствуют' о том, что, по всей вероятности, прогнозируемое ранее сокращение использования ядерной энергии в некоторых странах Западной Европы будет пересмотрено.
В условиях дефицита собственных первичных энергоресурсов и неопределенности в развитие атомной энергетики во многих странах-импортерах ТЭР усилится тенденция роста использования возобновляемых источников энергии.
1.2 . Перспективы использования возобновляемых источников энергии
К возобновляемым источникам энергии (ВЭИ) относятся те источники энергии, которые образуются на основе постоянно существующих или периодически возникающих процессов в природе, а также жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества [11].
К ВИЭ также принято относить малые ГЭС (мощностью до 30 МВт при мощности единичного агрегата не более 10 МВт), которые отличаются от традиционных - более крупных - ГЭС только масштабом.
Согласно классическим представлениям, существует три первичных возобновляемых источника энергии: солнечное излучение, энергия Земли (геотермальная энергия) , энергия гравитации, обусловленная силами притяжения планет.
На рис. 1.3 представлены потенциальные мощности возобновляемых источников энергии по видам, направления их использования, а также типы энергетических установок [12] .
Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в мире оценен в объеме 19,5 млрд ту. т., который превосходит годовую добычу органического топлива в мире почти в 1,6 раза. При этом истощаемое органическое топливо (нефть, газ и уголь) используется безвозвратно, а экономическим потенциалом возобновляемых источников энергии в размере 19,5 млрд ту. т. человечество располагает ежегодно [13]. Величина экономического потенциала ВИЭ будет неуклонно возрастать с увеличением стоимости ископаемого топлива, с одной стороны, и снижением оборудования для возобновляемых источников энергии.
Источники Энергии Виды энергии Типы установок
ВСЕГО 1,2* 1017 Вт
Рис. 1.3. Мощность возобновляемых источников энергии и направления их использования
По данным Международного Энергетического Агентства доля возобновляемых источников энергии в мире в производстве первичной энергии (без крупных ГЭС) в настоящее время составляет 11-12% от общего энергопотребления .
Возобновляемые источники энергии имеют как положительные, так и отрицательные свойства. К положительным свойствам относятся повсеместная распространенность большинства их видов, экологическая чистота. Эксплуатационные затраты по использованию нетрадиционных источников не содержат топливной составляющей, так как энергия этих источников как бы бесплатная. Отрицательные качества - это малая плотность потока (удельная мощность) и изменчивость во времени большинства ВИЭ.
Первое обстоятельство заставляет создавать большие площади энергоустановок, «перехватывающие» поток используемой энергии (приемные поверхности солнечных установок, площадь ветроколеса, протяженные плотины приливных электростанций и т.п.). Это приводит к большой материалоемкости подобных устройств, а, следовательно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками.
Правда, повышенные капиталовложения, впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных затрат, но на начальной стадии они весьма значительны.
Вопросы использования ВИЭ актуальны для всех стран мира в силу различных причин, основными из которых являются:
- энергетическая безопасность для промышленно развитых стран, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов. При этом актуальность использования ВИЭ усиливается в услови- ях повышения цен на нефть и газ;
сохранение запасов собственных энергоресурсов для будущих поколений для промышленно- развитых стран, богатых энергоресурсами;
завоевание мировых рынков сбыта оборудования, особенно в развивающихся странах;
экологическая безопасность для всех стран мира, связанная с уменьшением вредного влияния энергетики на окружающую среду, в том числе необходимость снижения выбросов парниковых газов;
обеспечение диверсификации деятельности компаний, действующих на энергетических рынках.
особое значение развитию возобновляемой энергетики придается в странах с низкими значениями коэффициента самообеспеченности топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР), который определяется отношением объема собственного производства ТЭР к объему потребления их.
Среди стран «большой восьмерки» (табл. 1.12) в 2004 г. только Канада и Россия имели значения коэффициентов самообеспеченности ТЭР, превышающих единицу, что характеризует их как страны-экспортеры ТЭР.
Остальные страны «большой восьмерки» являются импортерами ТЭР. Особенно низкие значения коэффициента самообеспеченности ТЭР наблюдаются в 2004 г. в Италии (0,1558), Японии (0,1875) и Германии (0,3986).
Соотношение объемов производства и потребления энергоресурсов в странах «большой восьмерки»
Источники: IEA, [10]
В целом же коэффициент обеспеченности энергоресурсами всех стран-членов Организации Экономического Сотрудничества и развития (Organization for Economic CO-Operation and Development - OECD) снизился, с 0,72 в 2000 г до 0, 70 в 2004 г. [10] .
Низкий уровень обеспеченности собственными энергоресурсами является главным стимулом государств к ускоренному развитию использования возобновляемых источников энергии.
В табл. 1.13 представлен прогноз установленной мощности электроустановок на различных видах ВИЗ в мире до 2010 г. [12].
Таблица 1.13
Установленная мощность оборудования возобновляемой
энергетики в мире
В скобках указан годовой ввод мощности фотоэлектрических установок
К малым ГЭС относятся ГЭС с мощностью 30 МВт в Европе и 20МВТ в остальных странах.
Примечания: 1. Числитель - 1 вариант развития геотермальных станций и установок, знаменатель - II вариант.
2. В квадратных скобках приведена площадь солнечных коллекторов, в миллионах квадратных метров.
Вероятность осуществления прогнозов развития использования ВИЭ зависит от правильности оценки стой- мостных показателей оборудования и энергии и динамики их изменения.
Как видно из табл. 1.13 развитие использования возобновляемых источников энергии характеризуется быстрыми темпами, особенно в области ветроэнергетики.
Ветроэнергетика [10]
По данным многих исследователей ветроэнергетические ресурсы значительны на всех шести континентах. Общий ветровой ресурс, технически возможный к использованию (технический ресурс) оценен в 53000 ТВт-ч в год, что более, чем вдвое превышает прогнозируемое на 2020 г. потребление электроэнергии в мире [64].
Ветровая энергия наиболее дешевая из возобновляемых источников. В местах с хорошими ветровыми условиями она успешно конкурирует с традиционными топливными и атомными электростанциями. В отдельных странах (Германия, Дания, Испания, Индия и отчасти США) она превратилась в самостоятельную отрасль. "
По состоянию на конец 2004 г. в мире общая установленная мощность ветроэнергетических установок составила свыше 47,6 ГВт, около 73% которой находится в Европе (табл. 1.14) [70].
Лидирующие позиции в развитии ветроэнергетики занимает Германия, общая установленная мощность ветроэнергетических установок которой в 2004 г. составила 16,6 ГВт или около 35% от установленной мощности ВЭУ в мире й около 50% от установленной мощности в Европе .
Таблица 1.14
Состояние развития ветроэнергетики по континентам ми
ра на конец 2004 г.
На конец 2005 года по данным EWA установленная мощность ВЭУ в мире возросла до 59290 МВт, в 15 странах Европейского Союза - до 40317 МВт, в том числе в Германии - до 18428 МВт.
Развитие ветроэнергетики в Германии характеризуется ростом номинальной мощности установок, что является одним из факторов снижения удельных капиталовложений в строительство ВЭУ (табл. 1.15).
Динамика номинальной мощности ВЭУ Германии
По состоянию на конец 2005 г. в Германии установлено 17574 ветроэнергетических установок, которыми было выработано 26,5 ТВт-ч электроэнергии, что составило 5,5% от общего объема потребляемой электроэнергии в стране (табл. 1.16). При этом в общем производстве электроэнергии из всех видов возобновляемых источников энергии в 2005 г. в Германии (53,9 ТВт-ч) доля ветра составляла более 4 6% (рис. 1.4).
Таблица 1.15
Таблица 1.16
Основные показатели состояния ветроэнергетики Герма
нии в 2005 г.
Фотоэлемент; 0,90%
Мусор; 3,"'
Геотермальный источник; 0,40%
Биомасса; 9,60%
Гидростанции; 38,80%
Рис. 1.4. Структура производства электроэнергии из возобновляемых источников энергии в Германии в 2005 г. Источник: УБЕИ-КопдгезБ 08.06.2006
Дальнейшее развитие ветроэнергетики Германии характеризуется увеличением масштабов строительства морских ветроустановок в зонах Северного и Балтийского морей (табл. 1.17).
В результате установленная мощность ветроустановок возрастет к 2010 году до 36,0 ГВт и к 2020 году до 48,2 ГВт, в том числе около 39% установленной мощности будет располагаться в оффшорных зонах.
Ожидается, что выработка электроэнергии в 2015 году составит 77,2 ТВт-ч, из них 32,5 ТВт-ч или 42,1% будет вырабатываться ветроустановками, расположенными на море (табл. 1.18).
Перспективы развития ветроэнергетики в Германии
Таблица 1.18 Прогноз выработки электроэнергии в Германии
При этом ожидается, что доля ветроэнергетики в общем потреблении электроэнергии Германии возрастет в 2010 г - до 12,5%, а в 2020 г. - до 20%. Доля ветро- энергии в общем потреблении энергии возрастет в 2010 г. до 4,2% и в 2020 г - до 13% [85].
Согласно современным оценкам, имеющийся в мире технический потенциал возобновляемых источников энергии до середины текущего столетия сможет покрывать около 50% мировой потребности в энергетических ресурсах. В настоящее время за счет возобновляемых источников энергии удовлетворяется лишь 4% спроса.
Считается, что в Германии такой потенциал составляет 8 700 ПДж в год, что соответствует 60% сегодняшнего уровня потребления первичных энергоресурсов [85] .
Технический потенциал производства электроэнергии с использованием возобновляемых энергоресурсов составляет, по оценкам Федерального министерства окружающей среды, охраны природы и безопасности ядерных реакторов, 525 ТВт-ч в год, что соответствует современному общему валовому объему производства электроэнергии в Германии. До сих пор он используется только на 5%. В случае полного использования в Германии потенциала возобновляемых источников энергии, можно было бы сэкономить приблизительно '3 600 ПДж ископаемых энергоресурсов, что составляет приблизительно 70% энергии, получаемой конечным потребителем.
Одной из основных причин низкого использования потенциала возобновляемых источников энергии является цена: ископаемые энергетические ресурсы и атомная энергия предлагаются по более низкой цене, чем большинство возобновляемых видов энергии.
Так, «ветряная энергетика» в Германии остается дотационной отраслью: цена достигает более 8 центов за один кВт-ч при средней цене в Германии 2,5 цента за кВт-ч. За счет ввода новых, более мощных ВЭУ планируется снизить себестоимость вырабатываемой ими электроэнергии и постепенно перейти на самоокупаемость .
При этом необходимо отметить, что долгосрочные риски и ущерб, связанные с использование традиционных энергоресурсов, не находят отражения в их цене и связанные с ними расходы перекладываются, таким образом, на будущие поколения. В то же время способы использования многих возобновляемых видов энергии в техническом плане еще недостаточно совершенны, из-за чего к ним обращается не так много потребителей.
Однако энергетический рынок характеризуется при этом высокой технологической и экономической динамикой, что позволяет рассчитывать на довольно быстрый рост конкурентоспособности возобновляемых видов энергии. Крупные энергетические компании в Германии уже сегодня рекламируют в наборе предлагаемых ими услуг варианты использования возобновляемых энергоресурсов. Ожидается, что это будет стимулировать спрос на использование возобновляемых источников энергии в Германии. И, как следствие растущего спроса, производство энергии на основе возобновляемых энергоресурсов станет более рациональным.
Геотермальная энергетика [10]
Установленная мощность геотермальных электростанций (ГеоЭС) возросла с 678 МВт в 1970 г. до 8000 МВт в 2000 г. Страны-лидеры: США - 2228 МВт, Филиппины - 1909 МВт, Мексика - 755 МВт, Италия - 785 МВт, Индонезия - 589 МВт, (Россия - 23 МВт) . Среднегодовой рост мощности ГеоЭС за последние 30 лет составил 8,6% к предыдущему году.
Установленная мощность геотермальных тепловых установок за последние 20 лет возросла с 1950 МВт до 17175 МВт.
Солнечная энергетика [10]
В производстве фотоэлементов (прямое преобразование солнечной энергии в электрическую) и систем на их основе наблюдается настоящий бум. В 1999 году годовое производство в мире составило 200 МВт. Годовые темпы роста за последние 5 лет составляют 30%. Страны- лидеры: США - 60 МВт, Япония - 80 МВт, Германия - 50 МВт, (Россия - 0,5 МВт).
Общая площадь солнечных водонагревателей (солнечных коллекторов) в мире превысила по неполным данным 21 млн м2, при этом' годовое производство солнечных' коллекторов превышает 1,7 млн м2. Страны лидеры: Япония - 7 млн м2, США - 4 млн м2, Израиль - 2,8 млн м2, Греция - 2,0 млн м2, (Россия - 0,1 млн м2) .
Энергия биомассы
Использование энергии биомассы осуществляется по нескольким направлениям. В том числе.
Производство биогаза и удобрений на:
- малых установках по переработке сельскохозяйственных и бытовых отходов индивидуальных крестьянских фермерских хозяйств, общее количество которых превысило б млн. штук (это направление особенно развито в Китае и Индии);
больших установках по переработке городских сточных вод (более 10000 установок) и комбинированных установках по сбраживанию городских и промышленных сточных вод (более 100 новейших установок);
- мощных комбинированных установок (фабрик) по переработке отходов продукции сельского хозяйства, животноводства и фермерских хозяйств (фабрики получили большое распространение в Дании, где находится 18 из 50 фабрик Европы).
Биогаз, полученный на указанных выше установках, используется в быту, в водонагревательных и паровых котлах, а также в дизель-генераторах, производящих электроэнергию.
Другие формы использования биомассы.
Широкое распространение получили электростанции (США, Дания), на которых сжигаются твёрдые бытовые отходы (ТБО) городов, а также электростанции, работающие на биогазе свалок ТБО (Италия).
В стадии опытно-промышленной эксплуатации находятся электростанции, для которых организовано выращивание "Энергетических лесов", т.е. они работают на сжигании в котлах древесины. Широко используются отходы лесопереработки и лесозаготовок для производства тепла и электричества (страны Скандинавии), как при прямом сжигании отходов, так и через их газификацию с последующим сжиганием полученного газа.
Гидроэнергетика
Экономический потенциал гидроэнергии в мире составляет 8100 млрд кВт-ч, установленная мощность всех гидростанций - 669000 МВт, вырабатываемая электроэнергия - 2 691 млрд кВт-ч, т.е. экономический потенциал используется на 33%. В России эти данные составляют соответственно 600 млрд кВт-ч, 43940 МВт, 157,5 млрд кВт-ч и 26%. По экономическому потенциалу малые и микроГЭС составляют примерно 10% от общего экономического потенциала. В России экономический потенциал малых и микроГЭС использован примерно на 0,5%, т.к. число малых ГЭС с 5 тыс. в 50-х годах сократилось до 300 в девяностых. Сейчас начинается процесс восстановления разрушенных и строительства новых малых и микроГЭС.
Мировым лидером в малой гидроэнергетике является Китай, где с 1950 года по 1996 год общая мощность малых ГЭС выросла с 5,9 МВт до 19200 МВт. В планах Китая на ближайшее десятилетие - строительство более 4 0000 малых ГЭС с ежегодным вводом до 1000 МВт.
В Индии на конец 1998 г. установленная мощность малых ГЭС (единичной мощностью до 3 МВт) составляет 173 МВт и в стадии строительства находятся ГЭС общей мощностью 188 МВт. Определены места строительства еще около 4000 станций с общей проектной мощностью 8370 МВт.
Эффективно работают малые ГЭС в ряде Европейских стран, в том числе в Австрии, Финляндии, Норвегии, Швеции и др.
Общая перспектива развития использования ВИЭ
По оценке Американского общества инженеров- электриков, если в 1980 году доля производимой электроэнергии на ВИЭ в мире составляла 1%, то к 2005 году она достигнет 5%, к 2020 г. - 13% и к 2060 г. - 33%. По данным Министерства энергетики США в этой стране к 2020 году объём производства электроэнергии на базе ВИЭ может составить от 11 до 22% от общего производства (включая мощные ГЭС).
В планах Европейского Союза увеличение доли использования ВИЭ в энергопотреблении (т.е. производства электричества и тепла) с 6% в 1996 г. до 12% в 2010 г.
Исходная ситуация в странах ЕС различна. И если в Дании доля возобновляемых источников энергии в 2000 году достигла 10%, то Нидерланды планируют увеличить долю возобновляемых источников энергии с 3% в 2000 г. до 10% в 2020 г. Основной результат в общей картине определяет Германия, в которой планируется увеличить долю возобновляемой энергетики с 5,9% в- 2000 году до 12% в 2010 году в основном за счёт энергии ветра, солнца и биомассы.
Перспективы развития использования возобновляемых источников энергии в значительной степени зависят от направлений и тенденций развития энергетики в мире, отдельных регионах и странах мира.
Перспективы использования возобновляемых источников энергии
Отношения к развитию ядерной энергетики в странах западной Европы изменяется в зависимости от результатов выборов в парламент, от того какая партия приходит к власти - либералы или консерваторы. Так, выбранные в последнее время консервативные правительства во Франции, Нидерландах и Италии более благосклонно относятся к ядерной энергетике.
Либеральные правительства в ряде стран последовательно проводят политику отказа от АЭС. Так, в Германия намечалось остановить все АЭС к середине 2020-х гг. или несколько позже по мере того, как блоки отработают в среднем по 32 года. Вместе с тем в Германии было выработано соглашение между правительством и энергетическими фирмами, согласно которому продолжается практически неизменной эксплуатация АЭС. [бб].
Среди возобновляемых источников только гидроэнергия может успешно конкурировать на современном рынке энергоносителей. Ожидается, что производство электроэнергии из возобновляемых источников к 2025 г. возрастет почти на 57%, однако их вклад в общее производство практически не изменится (около 20%).
Роль возобновляемых источников энергии в будущем зависит от йх конкурентоспособности с невозобновляе- мыми источниками.
Главный вывод состоит в том, что в настоящее время и в обозримом будущем сохранится преобладание не- возобновляемых источников энергии (ископаемых топлив и атомной энергии), что диктует, в частности, необходимость осуществления соответствующих программ по экологической безопасности при развитии мировой энергетики по этому пути.
По мнению Европейского комитета по экономике и социальному развитию, полная замена АЭС электростанциями на возобновляемых энергоносителях нереальна в обозримом будущем, как для Европы, так и мира в целом. Современное состояние технологий производства электроэнергии на возобновляемых энергоносителях не позволит компенсировать потери в поставках электроэнергии при отказе от АЭС.
Вместе с тем, в опубликованном недавно докладе Международного энергетического агентства (МЭА) с прогнозами развития энергетических рынков мира - World Energy Outlook 2006 окончательно реабилитируется ядерная энергетика, которую в Европе после трагедии в Чернобыле стали постепенно сворачивать. По мнению главы агентства, к 2030 году объем производства электроэнергии на АЭС должен увеличиться на 40% с нынешнего уровня.
При этом роль государства в привлечении инвестиций в развитие АЭС должна усилиться, иначе никакого прорыва в этой сфере не произойдет. Интерес представляет также изложенные в докладе соображения о перспективах развития мировой энергетики.
В первой части доклада аналитики прогнозируют развитие мировой энергетики в случае, если правительства не учтут их рекомендаций и до 2030 года не изменят свои стратегии (базовый вариант). Во второй - дают анализ альтернативного сценария и его «стоимости» для мировой экономики.
Спрос на нефть в альтернативном сценарии будет расти в среднем на 0,9% в год (в базовом - на 1,3%). К 2015 году спрос возрастет на 15% по сравнению с 2004 годом (на 21% - по базовому сценарию). .Экономия нефти должна достигаться за счет применения более эффективного топлива в новых автомобилях и широкого использования альтернативного топлива.
Согласно базовому сценарию (при сохранении существующей динамики развития глобального рынка энергии и отсутствии дополнительных мер со стороны государств) мировой спрос на первичные энергоносители увеличится к 2030 году на 53%. При этом более двух третей прироста приходится на развивающиеся страны во главе с Китаем и Индией.
Обеспечивать этот прирост будут, в основном, страны ОПЕК, которые смогут диктовать условия на будущем энергорынке.
Все это приведет, по мнению авторов, доклада к значительному росту зависимости стран-потребителей от ОПЕК и других крупнейших нефтяных производителей. Данный процесс будет сопровождаться рост ом цен на нефть. Так, к 2010 году средняя цена барреля достигнет 57, 7 9 долл., а к 2030-му - 97,3 долл. Это значительно выше предыдущего прогноза агентства, по которому средняя цена должна была упасть в долгосрочной перспективе до 4 7 долл. за баррель
Эксперты агентства считают, что в связи с ресурсной бедностью основных потребителей импорт нефти и газа в этих странах, как и в ОЭСР, будет расти даже быстрее, чем спрос. По мнению МЭА, потребление главного энергоносителя - нефти - вырастет на 43% (с 84 до 116 млн баррелей в день). А обеспечивать эти нужды придется ограниченному количеству членов ОПЕК, поскольку примерно к 2015 году возможности других стран-производителей по наращиванию добычи будут полностью исчерпаны
Основной вывод экспертов: угроза энергетической безопасности мира действительно существует и со временем будет лишь нарастать. Энергопотребляющие страны подвержены рискам, связанным со срывом поставок, и следовательно, вероятному ценовому шоку. Для предотвращения кризиса нужны активные политические действия правительств.
Потребителям энергии предлагается сосредоточиться на внедрении сберегающих технологий, поскольку при растущем спросе на топливо инвестиции, даже по самым смелым оценкам, вряд ли способны обеспечить необходимый уровень добычи первичных энергоресурсов.
Эту неприглядную картину можно изменить, считают авторы доклада, при условии, если мировые правительства предпримут решительные меры. Но и при таком радикальном варианте рост спроса на энергоносители можно снизить лишь до отметки 37%, то есть получить ежегодное увеличение на 1,2%. Однако даже в этом случае зависимость всего мира от нескольких государств с нестабильными политическим режимами значительно уменьшится .
На период до 2030 года ископаемое топливо в обоих сценариях будет по-прежнему главным источником энергии. Его запасы вполне достаточны, чтобы удовлетворить растущий спрос.
При этом эксперты МЭА предсказывают, что разница между двумя сценариями особенно четко проявится в 2015 году - она составит 4%, а в пересчете на условное топливо будет равна текущему энергопотреблению Японии.
Технологические особенности использования ветроустановок в качестве источника энергоснабжения
Скорость ветер выше на большой высоте над землей, так как уменьшается влияние поверхности и уменьшается вязкость воздуха. На скорость ветра около поверхности оказывают влияние ландшафт местности, наличие деревьев или зданий.
Фермы ВУ часто имеют много установленных турбин. Так как каждая ВУ извлекает часть энергии ветра, важно обеспечить адекватный интервал между турбинами, чтобы избежать лишних потерь энергии. В районах, где много свободной земли, ВУ располагают на расстоянии трех - пяти диаметров ротора по направлению перпендикулярному преобладающему ветру, и пяти - десяти диаметрам ротора по направлению преобладающего ветра. Потери эффективности в этом случае может быть ниже 2% от суммарной установленной мощности ВУ.
Широкое использование ВУ ограничено минимальными температурами, которые наблюдаются в районе ее размещения. Обычно область использования ВУ ограничена температурой -20С. ВУ должны быть защищены от накопления льда, который может вызвать большие нагрузки в конструкции и даже их повреждение. Некоторые изготовители предлагают ВУ в низкотемпературном исполнении, что дополнительно увеличивает стоимость оборудования за счет включения дополнительных внутренних нагревателей, специальной системы смазки, а также использования особых сплавов для конструкционных элементов, которые позволяют эксплуатировать ВУ при низких температурах . Если одновременно наблюдаются условия низких температур и малая скорость ветра, .то для ВУ будет требоваться дополнительная обслуживающая электростанция мощностью, эквивалентной нескольким процентам от установленной мощности ВУ. Обслуживающая электростанция будет поддерживать функционирование оборудования в периоды резких похолоданий. Эти факторы существенно влияют на экономическую эффективность ВУ, эксплуатируемых в условиях холодного климатах.
К ВУ на суше относят сооружения на расстояниях более 3 км от береговой линии. Их обычно строят в холмистых или гористых областях, чтобы использовать так называемое топографическое ускорение. Холм или горный хребет заставляют ветер ускоряться. Большое внимание при этом нужно обращать на определение оптимального положения ВУ, т.к. в ряде случаев перенос ВУ на 30 м может приводить к удвоению производства энергии. Поэтому до проведения монтажа ВУ должна быть проверена местная ветровая обстановка на основе наблюдений в течение года или большего периода.
Для небольших систем ВУ такой сбор данных является слишком дорогим или трудоёмким, поэтому проводится исследование, состоящее в поиске деревья или растительности, которая подверглась влиянию преобладающих ветров. Можно использовать карту скорости ветра и исторические данные, полученные от близлежащих метеорологических станций. Последний метод дает менее надежные результаты.
Выбор места расположения фермы ВУ может иногда быть очень спорным, особенно на вершинах гор и прибрежных районах, т.к. эти участки являются часто живописными и экологически чувствительными (например, места массовых гнездовий птиц). Местные жители во многих потенциальных участках установки ВУ часто выступают против установки ферм ВУ и блокируют строительство некоторых систем.
К прибрежным ВУ относят те, которые расположены на суше в пределах трех километров от береговой линии и на море в пределах десяти километров от суши. Ветровая обстановка в этих зонах является промежуточной между сушей и морем. Проблемы при использовании прибрежной зоны для установки ВУ состоят в высокой степени экологической уязвимости (это место обитания птиц), в создании препятствий морскому транспорту и в нарушении визуальной эстетики.
В то же время морское побережье обладает значительным ветровым потенциалом и хорошо подходят для установки ВУ, потому что имеется первичные источники ветра - конвекция, связанная с различием в нагревании и охлаждении суши и моря в течение дня и ночи. Кроме того, ветры на уровне моря несут несколько больше энергии чем ветры той же самой скорости в гористых областях, потому что воздух на уровне моря более плотен.
К морским ВУ относят те, которые расположены на расстоянии более десяти километров от суши. Морские ВУ являются более приемлемыми, чем ВУ на суше, поскольку их значительные размеры и создаваемый шум могут быть смягчены значительным расстоянием от берега. Поскольку поверхность воды является ровной, то средняя скорость ветра обычно значительно выше, чем на суше. Коэффициенты использования ВУ для морских систем значительно выше, чем для ВУ на суше и в прибрежных районах. Кроме того, это позволяет использовать более короткие опоры для морских ВУ, делая их менее заметными.
Анализ рисков, связанных с применением ветроэнергетики
Сгорание ископаемых видов топлива является источником выбросов вредных веществ, которые могут создавать негативные внешние эффекты. Эти эффекты могут быть местными (смог), региональными (кислотные дожди) или глобальными (глобальное потепление). Наиболее вредными выбросами считаются окись серы, окись азота, углекислый газ.
Использование ВИЭ может снижать выбросы вредных веществ, улучшая экологический баланс (т.е. можно получить более низкий уровень выбросов углекислого газа на единицу произведенной энергии). Следует отметить, что создание всеобъемлющего баланса, который бы определил все экологические эффекты, вызываемые каждым видом топлива, является очень трудной задачей. Например, для биотоплива необходимо учитывать соотношения эффектов поглощения растениями СО2 при их выращивании и выделения СО2 при их сжигании.
В целом использование ВИЭ может привести к значительному сокращению выбросов вредных веществ, например, углекислого газа. Благодаря использованию ВИЭ только в 2004 г. Германия избежала выбросов около 70 млн. т С02. Без использования ВИЭ общие выбросы С02 (около 830 млн. т) были бы на 8,4% выше. В тоже время доля ВИЭ в первичном энергопотреблении составила 3,6%.
Анализ выгоды-затраты экономисты используют для оценки инвестиций и мер экономической политики с целью выявления проектов, для которых соотношение выгод к затратам превышает единицу. Теоретически, анализ выгоды-затраты является наиболее тщательным, комплексным способом для оценки и сравнения энергоресурсов, поскольку он включает в себя все критерии, обсуждаемые выше (экологию, ЧЭВ, энергетическую безопасность) . На практике, однако, провести такой анализ достаточно трудно. Во-первых, для того чтобы точно оценить все выгоды и издержки от реализации проекта, нужно верно оценить выгоды и издержки при отказе от реализации проекта. Во-вторых, комплексный анализ должен принимать во внимание все имеющие отношение к проекту выгоды и издержки, хотя многие из них, в особенности связанные с окружающей средой, не поддаются оценке и прогнозам. И, наконец, расчет отношения издержки-выгоды включает их агрегирование в денежной форме, то есть через оценку всех выгод и затрат в рублях, евро или другой валюте. При этом очень трудно оценить в денежной форме такие издержки как, например, потери, связанные с уничтожением уникальных биологических видов и мест при добыче торфа или значительные визуальные последствия при установке ветровых турбин. Оценка таких неявных факторов как «экологический ущерб» или «энергетическая зависимость» также часто являются причиной различных мнений по поводу субсидирования ВИЭ.
В целом, развитие ВИЭ в Евросоюзе активно субсидируется; В Германии закон «О возобновляемой энергии» (Erneuerbare Energien Gesetz (EEG)) обязывает компании, которые занимаются производством или трансмиссией электроэнергии, покупать генерируемую с помощью ВИЭ электроэнергию по специальным гарантированным тарифам. Без этих гарантий и тарифов она не смогла бы конкурировать с электроэнергией, производимой с помощью традиционных ресурсов. Высокие цены, по которым энергосистема обязана покупать, например, ветровую электроэнергию, перекладываются на конечных потребителей (население и промышленность), которые в результате платят более высокую цену. Следовательно, в Германии производство электроэнергии с помощью ВИЭ субсидируется конечными потребителями.
Критики субсидирования доказывают, что более высокие цены вследствие требований Закона «О возобновляемой энергии» снижают международную конкурентоспособность немецкой экономики и страны ЕС используют как предлог для продолжения субсидий в сельское хозяйство развитие некоторых видов биотоплив. Как известно, прямые сельскохозяйственные субсидии в настоящее время ограничены требованиями Всемирной торговой организации. Сторонники ВИЭ утверждают, что политика их субсидирования создает реальные экологические выгоды и стимулирует исследования в области, которая в будущем может стать основой конкурентоспособности экономики Германии. Следует отметить, что вследствие увеличения цен на ископаемые виды топлива и очевидных размеров и издержек глобального потепления, общественное мнение на стороне государственной поддержки развития и использования ВИЭ.
С точки зрения определения оптимальных размеров субсидирования, позволяющих получать производителям нормальную прибыль и гарантирующих перспективность проектов развития возобновляемых источников энергии, важным элементом в анализе проектов по ВЭИ по- прежнему остается финансовый анализ проекта.
Критерии комплексной оценки экономической эффективности проектов по развитию возобновляемых источников энергии
Сгорание ископаемых видов топлива является источником выбросов вредных веществ, которые могут создавать негативные внешние эффекты. Эти эффекты могут быть местными (смог), региональными (кислотные дожди) или глобальными (глобальное потепление). Наиболее вредными выбросами считаются окись серы, окись азота, углекислый газ.
Использование ВИЭ может снижать выбросы вредных веществ, улучшая экологический баланс (т.е. можно получить более низкий уровень выбросов углекислого газа на единицу произведенной энергии). Следует отметить, что создание всеобъемлющего баланса, который бы определил все экологические эффекты, вызываемые каждым видом топлива, является очень трудной задачей. Например, для биотоплива необходимо учитывать соотношения эффектов поглощения растениями СО2 при их выращивании и выделения СО2 при их сжигании.
В целом использование ВИЭ может привести к значительному сокращению выбросов вредных веществ, например, углекислого газа. Благодаря использованию ВИЭ только в 2004 г. Германия избежала выбросов около 70 млн. т С02. Без использования ВИЭ общие выбросы С02 (около 830 млн. т) были бы на 8,4% выше. В тоже время доля ВИЭ в первичном энергопотреблении составила 3,6%.
Анализ выгоды-затраты экономисты используют для оценки инвестиций и мер экономической политики с целью выявления проектов, для которых соотношение выгод к затратам превышает единицу. Теоретически, анализ выгоды-затраты является наиболее тщательным, комплексным способом для оценки и сравнения энергоресурсов, поскольку он включает в себя все критерии, обсуждаемые выше (экологию, ЧЭВ, энергетическую безопасность) . На практике, однако, провести такой анализ достаточно трудно. Во-первых, для того чтобы точно оценить все выгоды и издержки от реализации проекта, нужно верно оценить выгоды и издержки при отказе от реализации проекта. Во-вторых, комплексный анализ должен принимать во внимание все имеющие отношение к проекту выгоды и издержки, хотя многие из них, в особенности связанные с окружающей средой, не поддаются оценке и прогнозам. И, наконец, расчет отношения издержки-выгоды включает их агрегирование в денежной форме, то есть через оценку всех выгод и затрат в рублях, евро или другой валюте. При этом очень трудно оценить в денежной форме такие издержки как, например, потери, связанные с уничтожением уникальных биологических видов и мест при добыче торфа или значительные визуальные последствия при установке ветровых турбин. Оценка таких неявных факторов как «экологический ущерб» или «энергетическая зависимость» также часто являются причиной различных мнений по поводу субсидирования ВИЭ.
В целом, развитие ВИЭ в Евросоюзе активно субсидируется; В Германии закон «О возобновляемой энергии» (Erneuerbare Energien Gesetz (EEG)) обязывает компании, которые занимаются производством или трансмиссией электроэнергии, покупать генерируемую с помощью ВИЭ электроэнергию по специальным гарантированным тарифам. Без этих гарантий и тарифов она не смогла бы конкурировать с электроэнергией, производимой с помощью традиционных ресурсов. Высокие цены, по которым энергосистема обязана покупать, например, ветровую электроэнергию, перекладываются на конечных потребителей (население и промышленность), которые в результате платят более высокую цену. Следовательно, в Германии производство электроэнергии с помощью ВИЭ субсидируется конечными потребителями.
Критики субсидирования доказывают, что более высокие цены вследствие требований Закона «О возобновляемой энергии» снижают международную конкурентоспособность немецкой экономики и страны ЕС используют как предлог для продолжения субсидий в сельское хозяйство развитие некоторых видов биотоплив. Как известно, прямые сельскохозяйственные субсидии в настоящее время ограничены требованиями Всемирной торговой организации. Сторонники ВИЭ утверждают, что политика их субсидирования создает реальные экологические выгоды и стимулирует исследования в области, которая в будущем может стать основой конкурентоспособности экономики Германии. Следует отметить, что вследствие увеличения цен на ископаемые виды топлива и очевидных размеров и издержек глобального потепления, общественное мнение на стороне государственной поддержки развития и использования ВИЭ.
С точки зрения определения оптимальных размеров субсидирования, позволяющих получать производителям нормальную прибыль и гарантирующих перспективность проектов развития возобновляемых источников энергии, важным элементом в анализе проектов по ВЭИ по- прежнему остается финансовый анализ проекта.
