Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Эколого-географические аспекты в развитии использования ВИЭ
1.1. Природные, социально-экономические, эколого-географические и законодательные факторы и условия развития использования ВИЭ в мире
Эколого-географические факторы и условия для развития ВИЭ
Влияние социально-экономических факторов на развитие использования ВИЭ Экономические факторы, определяющие рост мировой энергетики, основанной на ВИЭ Социальные факторы, влияющие на развитие использования ВИЭ
1.2. Сравнительно-географический анализ использования ВИЭ в странах с разным ресурсным потенциалом и условиями развития энергетики на ВИЭ Опыт стран Европейского Союза США Китай
1.3 Применимость позитивного международного опыта использования ВИЭ для России
География видов и технологий использования ВИЭ
2.1. Технологическая классификация видов ВИЭ
2.2. Тепловая и электроэнергия
2.3. Подходы и методы оценки ресурсов ВИЭ и технические основы их использования в разных странах
Энергия ветра
Энергия солнца
Энергия морских течений, волн и приливов
Биоэнергетика
Геотермальная энергетика
Гидроэнергетика
Эколого-географические основы развития использования ВИЭ в Российской Федерации
3.1. Географические особенности современного производства и потребления электроэнергии в Российской Федерации 87
3.2. Региональный анализ использования энергии в России 92
Особенности распределения энергосетей 92
Российской Федерации, влияющие на
использование ВИЭ
Распределение потребления и производства 94
энергии на территории Российской Федерации
Электроэнергетика 96
Тепловая энергетика 99
3.3. Регионы Российской Федерации с дотируемой энергетикой 101
3.4. Региональный анализ использования ВИЭ в России 107
Гидроэнергетика 108
Ветровая энергетика 113
Энергия морских течений, волн и приливов 119
3.4. Институциональные и законодательные аспекты развития ВИЭ в регионах Российской Федерации 108
3.5. Влияние энергосистем на окружающую ср еду 120
Глава 4. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в Российской Федерации 124
4.1. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в России: национальный (федеральный) уровень 124
4.2. ВИЭ для системы особо охраняемых природных территорий Российской Федерации 125
4.3. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ 132 в России: региональный уровень
Соловецкий район архангельской области 132
Алтайский регион 134
4.4. Районирование территории Российской Федерации по потенциалу ресурсов ВИЭ и перспективности развития этой отрасли в стране и регионах методика оценки 135
Критерии выделения наиболее 136
перспективных для развития возобновляемой энергетики регионов
Анализ исходных данных 139
Методология и модель для районирования 146
4.5. Районирование территории РФ по перспективности развития ВИЭ 147
Заключения и выводы
Список литературы
Приложения
- Природные, социально-экономические, эколого-географические и законодательные факторы и условия развития использования ВИЭ в мире
- Подходы и методы оценки ресурсов ВИЭ и технические основы их использования в разных странах
- Географические особенности современного производства и потребления электроэнергии в Российской Федерации
- Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в России: национальный (федеральный) уровень
Введение к работе
В конце 20-го - начале 21-го вв. глобальные изменения окружающей среды и климата окончательно перестали быть чисто научными проблемами и приобрели важное экономическое, социальное и политическое звучание. Согласно оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), опубликованным в 2007 г. и отмеченным Нобелевской премией мира за этот год, глобальное потепление, особенно высокая скорость изменений, наблюдаемых в последние десятилетия, определяется, в том числе и антропогенными факторами, такими как поступление парниковых газов при сжигании углеводородного топлива. Как известно, использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является одним из простых и эффективных способов снижения выбросов парниковых газов, а так же экономии и замещения ископаемого углеводородного топлива. География традиционно включает ВИЭ в сферу своих интересов, определяя такие задачи их эколого-географических исследований, как: оценка потенциала ВИЭ отдельных территорий, оптимизация пространственного размещения энергоустановок, работающих на ВИЭ, прогнозирование последствий использования ВИЭ для природы, хозяйства и населения, сопоставление ее эффективности с углеводородной энергетикой, включение объектов ВИЭ в стратегию регионального развития и пр.
Исчерпаемость большинства основных используемых человечеством источников энергии не вызывает сомнения. В то же время невозможность развития человечества без энергии и энергетики мало оспаривается. Даже в высоко развитых пост индустриальных странах потребление энергии в различных видах продолжает расти, за редкими исключениями, которые
будут рассмотрены в этой работе. Не смотря на то, что работа Медоузов и Иоргена в 1972 году представила миру доказательства губительности и невозможности роста, в силу исчерпаемости большинства ресурсов (Meadows и др., 2004), современное человечество по прежнему видит в количественном росте и развитии только благо и возможность решения всех проблем. Итак, потребление энергии неизбежно растёт, а запасы, используемых человеком энергетических ресурсов сокращаются, в то же время происходят заметные климатические изменения. Эти аргументы уже давно довлеют над человечеством и некоторые научные сообщества, правительства и международные организации уже создали достаточно научных и практических разработок для решения энергетических проблем. Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) с древнейших времён помогало человеку. Забытые в эпоху индустриализации, с использованием современных технологий ВИЭ опять выходят на первый план. Из-за отсутствия реального учёта экстерналий при использовании ископаемого топлива, энергия на его основе получается при благоприятных условиях дешевле, чем энергия на основе ВИЭ и только обеспеченные страны в настоящее время позволяют себе серьёзное развитие возобновляемой энергетики.
Впервые после индустриализации интерес к ВИЭ вырос во время т.н. нефтяного кризиса начала 1970х годов (Verhaegen, 2007; Lipp, 2007). Во многих странах Запада были разработаны программы по развитию использования ВИЭ, позднее заброшенные из-за снижения цены на нефть и другие энергоносители. Всего несколько стран продолжали НИОКР в этой области. Минимум цен на нефть пришёлся на конец 1980х - начало 1990х гг., в это же время международное сообщество озаботилось проблемами глобального потепления климата, что привело к возрождению программ по развитию ВИЭ в некоторых крупных экономиках ЕС и Азии. Позднее этот процесс охватил США и Канаду. В 2000х годах растущие цены на нефть и
падающие цены на технологии ВИЭ сделали некоторые ВИЭ экономически
целесообразными. Нестабильность на Ближнем Востоке и энергетическая политика Российской Федерации подтолкнули страны Запада к развитию ВИЭ в целях повышения энергобезопасности. Переход цены нефти за 90 долларов США за баррель в 2007 г. увеличил поток инвестиций в ВИЭ, т.к. они стали конкурентоспособными по цене даже в условиях развитой энергетической структуры (Гоголев, 2009).
В СССР в 1930-е годы проявлялся серьёзный интерес к развитию использования ВИЭ, заметные успехи советских учёных и конструкторов были уничтожены во время Великой Отечественной Войны и работы не были продолжены после (Фатеев, 1963). В последующие годы СССР развивал крупные гидроэнергетические проекты, не уделяя должного внимания другим ВИЭ и малым гидроэнергетическим проектам. Интерес, появившийся к развитию ВИЭ во всём мире к концу 1990-х, годов к моменту публикации данной работы до Российской Федерации и других республик бывшего СССР так и не дошёл. Можно отметить интерес, проявляемый к ВИЭ российской компанией РусГидро и неудачную попытку этой компании провести закон о ВИЭ в 2007 г. Ещё одна менее удачная попытка была ранее - в 1998 году, когда законопроект не был подписан Президентом. Отдельные ключевые статьи законопроекта 2007 года были внесены в виде поправок в . Федеральный Закон "Об электроэнергетике" в ноябре 2007 г.
Эколого-географический подход к изучению ВИЭ даёт наиболее полную картину развития их использования и оценки последствий для природы, хозяйства и населения. Важнейшую роль в развитие возобновляемой энергетики имеют экологические факторы - уменьшение выбросов парниковых и других газов и улучшение качества атмосферы. Но при этом важно исследовать и факторы воздействия энергоустановок на ВИЭ на окружающую природную среду. При этом факторы размещения в отрасли полностью определяются географическими условиями и необходимостью минимизации негативных последствий их функционирования для природы. Поэтому можно говорить о том, что эколого-географические основы
использования ВИЭ играют ключевую роль в развитие данной отрасли.
Актуальность
настоящей работы определяется не только проблемами потепления климата и нарастающим дефицитом углеводородного сырья, но и необходимостью именно с географических позиций определить перспективы использования ВИЭ в Российской Федерации, где исходно природная среда предопределяет их высокий потенциал. Имеющаяся правовая база федерального и международного уровней («Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», Федеральные законы «Об энергосбережении» и «Об электроэнергетике»), а также некоторые Федеральные целевые программы, способствуют развитию возобновляемой энергетики. Ратификация Рамочной Конвенции ООН об изменении климата и Киотского протокола обязала Российскую Федерацию принимать меры по снижению выбросов парниковых газов. Вместе с тем, развитие возобновляемой энергетики по "Энергетической стратегии Росси на период до 2020 года" будет в ближайшее десятилетие минимальным: за счет альтернативной энергетики к 2020 году планируется экономить меньше 1% всех топливных ресурсов страны. Россия выбирает другие приоритеты, не отвечающие принципам экологической безопасности и ресурсосбережения, например расширение использования угля. В то время, когда Европейский Союз поставил перед собой цель достичь 20% ВИЭ в электроэнергетике к 2020 году.
Применение эколого-географического подхода и геоэкологических принципов (Дьяконов, Звонкова, 1997; Дьяконов, Дончева, 2005) в изучении ВИЭ способно дать наиболее полную картину развития использования ВИЭ в Российской Федерации. Важнейшую роль в определении перспектив развития ВИЭ здесь имеет пространственный фактор (оптимальное размещение энергоустановок на ВИЭ в соответствии с их региональными ресурсами и условиями) и экологические факторы, определяющие перспективы уменьшения выбросов парниковых и других газов и улучшения
качества атмосферы, снижения водозабора и риска регулирования стока. При этом в «экологическую составляющую» подхода входит и обратная задача -оценка возможных воздействий энергоустановок использующих ВИЭ на окружающую среду. Одним из направлений синтеза результатов реализации эколого-географического подхода при изучении перспектив развития энергетики Российской Федерации на ВИЭ должно стать комплексное районирование территории страны, способное оценить сами ресурсы ВИЭ отдельных регионов и перспективность их вовлечения в региональный энергетический комплекс. Именно с этих позиций формулировались цель, задачи, актуальность, новизна и практическая значимость настоящей работы.
Научная новизна
Комплексное эколого-географическое исследование ресурсов ВИЭ и
оценка перспектив их использования в нашей стране ранее не проводилось.
Использование комплексной оценки на данном этапе исследований,
позволяющих обосновать задачи развития данной отрасли энергетики в
рамках «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» (2003),
дали возможность автору определить направления дальнейших исследований
ВИЭ в отечественной географической науке. По результатам обобщения
международного опыта (исследовательского, экономического,
законодательного) развития ВИЭ впервые проведён анализ его
применимости и направления адаптации к географическим и экономическим
особенностям Российской Федерации. Впервые проведена комплексная
эколого-географическая оценка и сравнительно-географическое
сопоставление ресурсов ВИЭ для регионов Российской Федерации. Разработаны критерии выделения перспективных районов для развития использования ВИЭ и на их основе проведено комплексное районирование территории Российской Федерации. Оно позволило выделить регионы и объединить их группы по перспективам использования разных видов ВИЭ. Обоснованы подходы к оценке экономической целесообразности
использования ВИЭ в некоторых субъектах федерации и доказана возможность развития этой отрасли в современных тарифных границах в энергетике.
Методология и методы
При проведении исследования использован эколого-географический подход, сочетающий в себе анализ, как физико-географических, так и экологических (геоэкологических, экологических, эколого-экономических) особенностей территорий. Применялись такие методы как статистический (обработка исходных данных), районирования (дифференциация и группирование регионов по отдельным параметрам ВИЭ и их совокупности), картографический (отображение результатов районирования и исходных данных), сравнительно-географический (сравнение различных регионов по совокупности параметров ВИЭ) и экспедиционный (сбор первичных данных в полевых условиях). В качестве программного обеспечения для обработки статистических данных и построения графиков использовался Microsoft Excel, а для построения карт ГИС пакет Arc View.
Исходные данные
В основе диссертационной работы лежат результаты комплексного
изучения и анализа фондовых материалов (научные библиотеки
географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, Всероссийского
института энергетики сельского хозяйства РСХА, Институт географии РАН,
национальных библиотек Панамского Канала (Панама) и университета
Макуари в Сиднее (Австралия). Некоторые статистические данные по
потреблению энергии в России получены непосредственно в Федеральной
службе государственной статистики (Росстате). Для выявления перспектив
использования ВИЭ для энергоснабжения на особо охраняемых природных
территориях в 2005-2008 гг. были проведены экспедиционные поездки в
заповедники Курской области, Алтайского края, Республики Карелии и в
Соловецкий музей-заповедник. Математической основой для проведения
комплексного районирования территории России по потенциалу ВИЭ и оценке перспектив его использования послужили опубликованные данные коллектива П.П. Безруких (2002-2008).
Структура работы
Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. В первой главе - «Эколого-географические аспекты в развитии использования ВИЭ», приведён литературный анализ зарубежного опыта, проведён сравнительно-географический анализ использования ВИЭ в РФ и за рубежом, приведён анализ законодательства стран — лидеров в области развития ВИЭ, а так же проанализированы природные и социально-экономические факторы и условия, влияющие на развитие использования ВИЭ. Вторая глава - «География видов и технологий использования ВИЭ», рассматривает общие вопросы географического распределения технологий использования ВИЭ, конкретные технологии производства различных видов энергии из разных ВИЭ, а так же оценивает перспективы развития отдельных технологий использования ВИЭ. В третьей главе — «Эколого-географические основы развития использования ВИЭ в Российской Федерации», рассматривается состояние энергетической отрасли в нашей стране и географический анализ потребления энергии по субъектам федерации, так же приводится региональный анализ использования ВИЭ в России, и изучаются эколого-географические основы развития использования ВИЭ. В последней главе — «Эколого-географический потенциал развития использования ВИЭ в Российской Федерации», производится оценка потенциала ВИЭ, рассматриваются ресурсные, эколого-экономические и социальные предпосылки развития использования ВИЭ. На основе данного анализа предлагается схема районирования территории Российской Федерации по перспективности использования ВИЭ, особое внимание уделяется возможностям развития использования ВИЭ на особо охраняемых природных территориях.
Цели и задачи
Цель работы - на основе эколого-географического подхода определить пространственные особенности размещения ВИЭ, оценить их потенциал для развития энергетики на возобновляемых источниках энергии в Российской Федерации и провести районирование ее территории для выявления наиболее перспективных регионов развития энергетики на ВИЭ.
Для реализации цели потребовалось решение следующих основных задач:
Анализ отечественного и зарубежного опыта использования ВИЭ (экономико-географические, экологические и законодательные аспекты).
Оценка особенностей современных технологий использования ВИЭ, и анализ возможностей их адаптации для использования на территории Российской Федерации.
Выявление природных (физико-географических) и социально-экономических факторов, влияющих на современное развитие энергетики на ВИЭ.
Оценка современного уровня использования ВИЭ в регионах России и потенциала их ресурсов. Типизация групп регионов по перспективам развития энергетики на ВИЭ.
Проведение целевого районирования территории Российской Федерации по потенциалу ресурсов ВИЭ и перспективности развития этой отрасли в регионах.
Выделение наиболее перспективных регионов РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ для развития отрасли.
Выявление перспектив развития энергетики на ВИЭ для регионов, не подключённых к единой энергосистеме, в первую очередь для отдельных особо охраняемых природных территорий (заповедников,
национальных парков) и объектов массовой рекреации.
Благодарности
Научные исследования, лёгшие в основу данной работы, были начаты в период учёбы диссертанта на Географическом факультете Московского Государственного Университета им М. В. Ломоносова (2000-2005 гг.), под руководством члена корреспондента РАН Н.Ф. Глазовского. В дальнейшем работа была продолжена в аспирантуре Института географии РАН. После безвременной кончины Никиты Фёдоровича, научное руководство принял и осуществлял профессор А.А. Тишков.
Автор выражает благодарность своему научному руководителю профессору Аркадию Александровичу Тишкову за неустанное внимание и регулярные консультации. Автор глубоко признателен своему первому научному руководителю Никите Фёдоровичу Глазовскому, под руководством которого диссертант сделал дипломную работу. Никита Фёдорович оказал глубокое влияние на разработку идейного фундамента работы.
Диссертант выражает признательность Г.В. Сдасюк за конструктивное обсуждение и критические рекомендации по стилистике работы.
Нельзя не отметить с благодарностью внимание и интерес научного коллектива Лаборатории биогеографии и Отдела геоэкологии к данной работе. Пожелания и рекомендации коллег были в высшей степени полезны при написании диссертации.
«Not only will atomic power be released,
but someday we will harness the rise
and fall of the tides and imprison the
rays of the sun»
«Мы не только освободим энергию атома,
однажды мы используем подъём вод приливов
и завладеем лучами солнца»
Томас Эдисон 22 августа 1921
Природные, социально-экономические, эколого-географические и законодательные факторы и условия развития использования ВИЭ в мире
Для успешного развития крупномасштабного использования ВИЭ необходимо наличие определённых факторов и условий. В данном разделе рассмотрим природные факторы и условия, служащие предпосылками к использованию ВИЭ. Главным природным условием служит наличие ресурса. В отличие от углеводородного сырья ресурсы ВИЭ, за исключением биологических, не транспортабельны и годятся для местного использования или для передачи в преобразованном виде.
Современные литий-йонные аккумуляторы могут решать проблему хранения энергии только в очень небольших системах. Надежды возлагается на водород, как энергоноситель, и водородные топливные элементы, как источник энергии.
Узким звеном в «водородной экономике» будет транспортировка (Heiman, 2007). Идеи о производстве энергии за счёт солнца в Сахаре и перевозке её в форме водорода по всему миру не представляются столь просто реализуемыми. Водород надо охлаждать до значительно более низких температур, чем природный газ и занимает он в три раза больший объём, что приведёт к росту размеров танкеров. Хотя сейчас и разрабатываются новые материалы для его хранения. Технологии топливных элементов пока по цене не доступны потребителю и находятся на различных стадиях апробации
Ресурсы ВИЭ мы будем рассматривать, как определяющий фактор размещения энергетических объектов. Когда делаются попытки их классифицировать, как правило, выделяют три группы: первая - обусловлена поступлением солнечного излучения, к ним относят саму солнечную радиацию, энергию ветра, биомассы (выросшей за счёт солнечной радиации), океанических течений и волн; вторая - ресурсы тепла земли, они имеют совершенно другую физическую природу; третья — приливы и отливы, их энергия, как и в первой группе, имеет космическое происхождение, и является следствием взаимодействия земли с гравитационными полями других космических тел, среди которых самое сильное воздействие оказывает луна (Безруких, 2007).
С точки зрения возобновляемой энергетики Землю нельзя рассматривать, как замкнутую систему, т.к. из всего разнообразия ресурсов ВИЭ истинно земным может считаться только геотермальный. Классификация ресурсов будет приведена нами в Главе 2.
Помимо наличия ресурса ВИЭ необходимо учитывать их качество. Неравномерность распределения атмосферного давления, вызывающая движение воздуха (ветер) представлена повсеместно. Солнце освещает всю поверхность планеты. Технически целесообразно использовать их энергию далеко не всегда и не везде. В природе должна быть определённая концентрация данного ресурса ВИЭ. Так, ветер должен дуть со скоростью более 6 м/с для коммерческого использования и более 4,5 м/с для местного. Температура геотермальных источников должна превышать 85С для производства электроэнергии и 30 С для эффективного получения тепла (Поваров, 2004). Продолжительность солнечного сияния для экономически эффективного использования в качестве ВИЭ должна быть более 2000 часов в год (Безруких, 2001). А прирост биомассы должен проходить с большей скоростью, чем её использование.
Влияние социально-экономических факторов на развитие использования ВИЭ
Среди социально-экономических факторов самыми важными являются наличие потребителя, политической воли и законодательной базы по использованию ВИЭ, знаний и специалистов по ВИЭ, платёжеспособности потребителя или желания инвестора, а так же сочетания экономических факторов создающих благоприятную ситуацию для развития возобновляемой энергетики. Рассмотрим значение всех этих факторов для развития использования ВИЭ.
Наличие и характер потребителя определяет спрос на энергию, в общем, и на возобновляемую энергию в частности. Как мы упоминали ранее, ресурсы ВИЭ нетранспортабельны и привязаны к конкретному месту, поэтому наличие потребителя в данном месте и является одним из ключевых условий для развития ВИЭ. Характер потребителя определяет, какая энергия и в каком количестве и по какому графику необходима для его существования и бесперебойного функционирования.
Подходы и методы оценки ресурсов ВИЭ и технические основы их использования в разных странах
Многие государства, расположенные в разных частях света и соответственно имеющих различные географические, экономические и политические условия приняли решение развивать использование ВИЭ. Решения на государственном уровне не всегда выражается в практических успехах, но анализируя опыт первопроходцев в данной сфере можно однозначно выделить определённые схемы развития отрасли и оценить их сильные и слабые стороны. В Российской Федерации такой анализ особенно актуален, т.к. в нашей стране нет даже зачатков отрасли и в случае перемены курса в отношение ВИЭ он поможет избежать ошибок других стран и успешно, без промедлений создать новую современную отрасль энергетики. Ниже будет рассмотрен опыт конкретных стран, которые, по мнению автора, добились достаточного прогресса в сфере развития использования ВИЭ.
Опыт стран Европейского Союза
Европейский союз один из главных игроков в области возобновляемой энергетики, на его территории имеются значительные запасы различных ресурсов, европейские фирмы-пионеры области разработки ВИЭ занимают лидирующие позиции на мировых рынках, а политические меры по развитию использования ВИЭ в ЕС и некоторых отдельных его членах являются эталоном для всего мира. При этом меры принимаемые разными членами ЕС настолько же разнообразны, насколько разнообразны и природно-социальные условия этих стран. В 2005 году Европарламент предложил провести долгосрочную цель - получение 35% электроэнергии из ВИЭ к 2020 году, но Еврокомиссия согласилась только на 20%. Другая Европейская директива (RES-E), принятая в 2001 году, ставит целью достичь 21% потребления электроэнергии в ЖКХ за счёт ВИЭ к 2010 году (Verhaegen и др., 2007), но по прогнозам ЕС удаётся выйти только на 19% (Le Journal des Energies Renouvelable, 2008) из-за отставания новых членов. В любом случае страны, предпринимающие такие амбициозные планы, заслуживают особого рассмотрения.
Островное расположение Великобритании, протяжённые побережья и морской климат с сильными ветрами располагают к развитию ветровой и морской энергетики. Политическая система в Великобритании достаточно сильно централизована, что даёт Правительству возможность проводить значительные реформы в энергетике и влиять на процессы внутри страны, но при этом местные органы власти и бизнес оторваны от лиц принимающих решения и соответственно от политического процесса. В 1989 году Правительство приняло решение по либерализации рынка электроэнергии и внедрения конкуренции. Однако приватизация атомной промышленности была затруднительна и правительству пришлось ввести механизм субсидирующий эту отрасль, данный механизм получил название Non Fossil Fuel Obligation (NFFO) и начал действовать в 1990 году. Для финансирования NFFO был введён налог Fossil Fuel Levy (FFL), в результате атомная отрасль субсидировалась за счёт конечного потребителя электроэнергии. Возобновляемыми источниками энергии правительство Великобритании заинтересовалось примерно в то же время и первые шаги по развитию их использования были предприняты в 1988 году. NFFO решили использовать и для поддержки энергетики использующей ВИЭ, но до 1996 года на ВИЭ шло только порядка 10% средств NFFO. Однако, по законам ЕС такие субсидии могли быть оправданы только в случае их использования в целях охраны окружающей среды и Европейский Союз предупредил Великобританию, вследствие чего с 1998 года 49% средств пошло на поддержку использования ВИЭ. Определение квот на субсидирование шло в департаменте торговли и промышленности, это означает, что министерство в Лондоне определяло, сколько должно было вырабатываться энергии из ВИЭ и какими конкретными технологиями. Для распределения субсидий была введена система тендеров, в которой производители энергии, использующие определённые правительством виды ВИЭ делали предложения по цене и производители, предлагавшие самые низкие цены получали контракт на субсидии.
Географические особенности современного производства и потребления электроэнергии в Российской Федерации
Несмотря на то, что срок эксплуатации генераторов, работающих на тепловых электростанциях определен в 25 лет, генераторы старше 25 лет составляют более половины мощностей тепловой электроэнергетики. Многим генераторам меньшей мощности уже по 40-50 лет (рис 3.2.), а некоторые еще предвоенной сборки. Из высоковольтных электрических машин тепловых электростанций только 10-15 % составляют современные модели.
Около 60 % всех 256 генераторов ГЭС мощностью свыше 50 МВт старше 25 лет и не подвергались существенной реконструкции. Несколько генераторов относятся к концу 50х годов, самые старые были изготовлены в 1940-41 годах (World Bank, 2002).
В России насчитывается около 49 тысяч малых электростанций (98,6 % от общего числа) общей мощностью 17 млн. кВт (8% общей установленной мощности). Это, в основном, дизельные (Рис. 3.2.), бензиновые, а так же устаревшие газотурбинные установки (Безруких, 1997).
Данные приведённые выше, указывают на то, что в Российской Федерации наблюдается сильнейший износ основных энергетических фондов, сопровождающийся очень низкими темпами их обновления. Как видно из рисунка 3.3. с 1970 года по 2002 год степень износа выросла более чем вдвое, и при этом коэффициент обновления основных фондов уменьшился более чем в пять раз. В совокупности с реформой («распаковкой») РАО ЕЭС, когда единая энергетическая разделена на множество региональных генерирующих, продающих и транспортных дочек, это может привести к краху всей Российской энергетической системы в обозримом будущем. Поскольку это недопустимо, в энергетику будут делаться огромные вложения преимущественно государственных средств, тем временем частные средства тоже будут вкладываться в прибыльные региональные компании, расположенные в перспективных регионах. Будет постепенно происходить перестройка и обновление всей энергосистемы.
Такая инвестиционная программа разработана в РАО ЕЭС и была представлена на 4 конференции ТЭК России XXI век. Эта программа практически не учитывает ВИЭ, хотя и носит весьма амбициозный характер и из-за этого подвергается заметной критике. Менее чем через год после официального представления данной программы и упразднения РАО ЕЭС, многие её пункты уже не выполняются. Можно наблюдать ситуацию, аналогичную с «Энергетической стратегией России на период до 2020 года», она устарела уже на момент её принятия в 2003 году. Целесообразно задуматься о технологиях, которые будет разумно применять в вышеупомянутой перестройке энергетической отрасли, имея ввиду краткосрочные, среднесрочные и долгосрочные перспективы. Как показано в данной работе, в некоторых случаях использование ВИЭ выгодно даже в краткосрочной перспективе.
Основные производственные фонды энергетики России были созданы в 1950-1970 гг., в те годы об экономии сырья и энергии беспокоились не в той мере, в какой это делают сейчас, что привело к общему росту энергоемкости ВНП сравнительно с ведущими государствами мира. Особенности технологического развития страны и консервативность структур энергетического комплекса, предопределили проецирование негативных последствий и в последующее десятилетие (1960 гг.). Вначале 1990 гг.
разразился энергетический кризис обострившийся на фоне общего социально-экономического кризиса. Возможности удовлетворения спроса снизились, создалась диспропорция между энергодифицитными и энергоизбыточными районами страны. Из 70 энергосистем России, дефицитными по мощности и производству стали 45 (65%). При этом дефицит в 50% и более характерен для 24 энергосистем (более 34%) (Атаев, 2003, 2006).
Можно достаточно уверенно заявлять, что вследствие ограниченности запасов (и возможностей их извлечения) и роста потребления будут расти цены на энергоносители. Россия, вследствие труднодоступности большей части перспективных запасов топливно-энергетических ресурсов тоже будет следовать этим тенденциям. Учитывая данные рынков, можно сделать вывод, что дешёвое сырьё для получения дешёвой энергии может оскудеть, даже в богатой энергоносителями России, уже в ближайшие 5-10 лет.
Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в России: национальный (федеральный) уровень
Отечественная наука достаточно давно обратила внимание на оценку потенциала ВИЭ, но, несмотря на 80— летнюю историю этого направления, Комплексные оценки потенциала ВИЭ в РФ стали проводиться только в последнее время. Современные учёные имеют доступ к гораздо более репрезентативной и обширной информационной базе по фактическим метеорологическим и климатическим наблюдениям и обладают современными вычислительными средствами для их обработки. Помимо этого технологический прогресс в использовании ВИЭ ускорившийся с начала 1990х годов сильно изменил понятия о том, какие вообще ресурсы и какого качества могут использоваться для получения энергии. Изменения в мировой системе привели к переоценке стоимости и ценности многих ресурсов и в настоящее время практическая важность подобных оценок велика, как никогда. В России из-за слабой законодательной и технологической базы ресурсы ВИЭ очень слабо используются, несмотря на то, что все оценки указывают на огромное количество технологически и экономически обоснованных потенциалов.
Первые работы по оценке энергетического потенциала рек и ветра в нашей стране относятся к 20-30м годам XX века. Но, если гидроэнергетика пройдя в своём развитие через малые ГЭС, сосредоточилась на сооружении гигантских гидроузлов, то ветроэнергетика, которая, так, же активно развивалась в СССР до второй мировой войны, практически распалась после разрушения экспериментальной ветро-энергетической станции на Ай Петри в Крыму (Фатеев, 1963) и пошла по пути развития малых объектов. В результате по гидроэнергетике имеется огромное количество работ, но лишь небольшая их часть обращает внимание на распределение ресурса и в особенности на энергетический потенциал малых рек, который может использоваться с наименьшим уроном для окружающей среды. Ветроэнергетика развивалась только в русле снабжения водой и электроэнергией удалённых скотоводческих хозяйств, распределением ресурсов занимались не очень активно. Существуют работы Н.В. Красовского (1935 год), а так же работы коллектива института Энергетики АН СССР (1957-1960) по методологии определения ветроэнергопотенциала, применительно к существующим на тот момент советским ветродвигателям. Изучение потенциала других видов ВИЭ в этот период в нашей стране практически не проводилось. Хотя разработки технологий солнечных батарей и генераторов биогаза велись достаточно активно. Эколого-географические же вопросы, связанные с развитием ВИЭ изучались крайне слабо. Существуют зарубежные оценки потенциала различных ВИЭ на территории СССР, среди которых можно выделить атлас энергетики СССР, выпущенный центральным разведывательным управлением США (USSR Energy Atlas, 1985). Особенно следует отметить современные труды главной геофизической лаборатории им. А. И. Воейкова (Энциклопедия климатических ресурсов России, 2005) и П. П. Безруких (Безруких, 2001, 2005, 2007) по комплексному определению ресурсов ВИЭ в Российской Федерации.
Российская Федерация обладает одной из лучших и старейших систем ООПТ в мире. В России насчитывается 204 ООПТ федерального уровня, они занимают площадь 580 тыс. км . Распространены ООПТ достаточно равномерно и находятся в 84 регионах страны. Особую важность имеют заповедники, которых на территории Российской федерации 101, из них 36 имеют статус международных биосферных резерватов (Заповедники и национальные парки России, 1998; Охраняемые природные территории в России, 2003). Одной из важнейших целей функционирование заповедников, является изучение естественного хода природных процессов и явлений, что не допускает вмешательства в естественные процессы на территории заповедников (Штильмарк Ф. Р., 2005; Амирханов и др., 2002). Тем не менее, в большинстве ООПТ функционируют мелкие электростанции на дизеле или мазуте, которые оказывают значительное локальное негативное воздействие на атмосферу. Использование ВИЭ позволит уменьшить сжигание ископаемого топлива на территории ООПТ, а в некоторых случаях и отказаться от него, кроме этого возможно будет сэкономить средства на завоз топлива в труднодоступные районы и обеспечить независимость кордонов.
Заповедники в основном снабжаются электроэнергией из сетей общего пользования и автономными дизельгенераторами и котельными. Из-за недостаточного финансирования инфраструктуры последние десятилетия ЛЭП обветшали, а дизельгенераторы и котельные выработали свой ресурс, что приводит к перебоям с электроснабжением во многих заповедниках. Такие условия негативно сказываются на охранной и научной деятельности. Использование небольших установок ВИЭ даст в заповедниках следующие преимущества: уменьшение негативного воздействия на окружающую среду уменьшение затрат на топливо энергетическую независимость и стабильное энергоснабжение сократить заготовку дров улучшение условий на кордонах (использование бытовой и вычислительной техники, современных измерительных приборов)
