Перспективы использования альтернативных источников энергии в Российской Федерации

Согласно принятой в научном сообществе классификации, все источники энергии подразделяются на две группы – не возобновляемые (нефть, уголь, природный газ) и возобновляемые (ВИЭ). Группа возобновляемых в свою очередь, делится еще на две – традиционных и нетрадиционных (альтернативных) источников энергии. К традиционным относят гидроэнергетику и энергию биомассы в части использования древесных отходов. К альтернативным относят: биоэнергию, солнечную, ветровую, геотермальную, приливную, космическую энергетику.

Сегодня альтернативная энергетика является перспективным с точки зрения экономической и энергетической эффективности направлением деятельности, несмотря на активное противостояние нефтегазового лобби.

Развитие альтернативной энергетики в России и в мире на сегодняшний день только начинает набирать обороты, но с каждым годом все больше стран понимают, что будущее – за энергосберегающими технологиями и альтернативными источниками энергии. Странами-лидерами в развитии производства энергии из нетрадиционных источников являются: Исландия (25% приходится на долю ВИЭ, в основном используется энергия геотермальных источников), Дания (20.6%, основной источник-энергия ветра), Португалия (18%, основные источники-энергия волн, солнца и ветра), Испания (17.7%, основной источник-солнечная энергия) и Новая Зеландия (15.1%, в основном используется энергия геотермальных источников и ветра).

Россия, обладает значительными запасами нетрадиционного топлива и имеет возможность использования ВИЭ. Россия на сегодняшний день имеет успешный опыт создания электростанций практически на всех известных видах возобновляемых источников энергии. Проблемой является отсутствие реальной государственной поддержки альтернативных энергопроизводств, несмотря на принятие в конце 2000-х годов ряда постановлений и курс правительства на инновации.

Так, например, в январе 2009 года были утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности энергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» – программу развития альтернативной энергетики в России. Программой предусматривается постепенное увеличение доли альтернативной энергетики в энергобалансе страны: к 2010 году до 1.5%, к 2015 году до 2.5%, к 2020 году до 4.5%. Координатор программы-Минэнерго [1].

 

Россия обладает хорошими перспективами в развитии биоэнергетики, за счет использования биомассы. Биомассой называют различные образующиеся в процессе фотосинтеза энергоносители растительного происхождения. Часть биомассы относят к традиционным источникам энергии (отходы деревообрабатывающих производств-древесина, стружка, опилки и т.д.), часть-к нетрадиционным (растения, отходы сельскохозяйственных производств). Переработка биомассы осуществляется либо сжиганием в котлах высокого давления (в этом случае теряется 40-50% энергии, т.е. КПД процесса 50-60%), либо сжиганием газифицированной биомассы в газовых турбинах (КПД 93%).

Для использования технологий получения энергии из биомассы необходима близость энергопроизводства к источнику сырья (сельскохозяйственные предприятия, фермы), что позволит получать относительно недорогую энергию. В России получение энергии из биомассы целесообразно организовывать в Черноземье, Краснодарском крае, Центральной России и на юге Сибири, т.е. в тех регионах где развито сельское хозяйство [2].

Технология получения биотоплива из биомассы широко используется в мире. Так, например, в Бразилии из сахарного тростника производится этанол и используется как топливо для автомобилей, доля такого топлива в 2004 году составляла 3 % от потребляемого в мире бензина. В США этанол производят из кукурузы [3]. По данным за 2010 год биоэнергетика составляет 6.8% потребления первичных энергоресурсов Германии [4].

Несмотря на развивающееся использование биоэнергетики в мире, Россия пока как страна очень богатая полезными ископаемыми и лесными ресурсами хронически отстает от ведущих стран по потреблению и производству биотоплива.

На основании существующей тенденции к повышенному интересу в области новых энергетических технологий, наличие неисчерпаемых ресурсов сырья, позволяет сделать вывод, что перспектива организации в России производства биотоплива является своевременной и актуальной.

Другим перспективным направлением альтернативной энергетики является использование солнечной энергии.

Сегодня солнечная энергия производится с помощью панелей фотоэлементов на крышах зданий (КПД кремниевых преобразователей 23%), гелиостанций (оправданы в южных солнечных регионах), солнечных батарей на космических станциях [5].

Достоинством солнечной энергетики является ее экологическая безопасность, бесшумность и легкая заменяемость отработанных пластин, недостатками-непостоянный объем производства и необходимость больших площадей для установки батарей.

В России из альтернативных источников электроэнергии наибольший потенциал имеет именно солнечная энергия (более 2000 млрд. тонн условного топлива (т.у.т)). Несмотря на огромный потенциал в России солнечная энергия пока мало востребована. Однако потенциал для ее использования в России есть, особенно это касается Краснодарского края и Ставрополья, восточных регионов (Якутия, Магаданская обл.), юга Сибири. В этих областях страны число солнечных дней в году достигает трехсот. Этот показатель сопоставим с показателями Южной Европы, где фотоэлектрические установки используются активно. Солнечная энергетика полезна и для регионов, которые слишком дорого подключать к единой энергосистеме (отдаленные районы Восточной Сибири и Дальнего Востока).

Вторым огромным российским потенциальным потребителем солнечной энергии является сельскохозяйственный сектор, который самостоятельно способен потреблять в год сотни мегаватт энергии солнечных батарей. Если к этому добавить уже естественно зарождающийся рынок автономных солнечных энергосистем для навигационного обеспечения, систем телекоммуникаций, коттеджей, уличных фонарей и т.д., то суммарные потребности в России в солнечных батареях могут составит более 1 ГВт/год.

Автономные солнечные энергосистемы могут быть успешно использованы в городах и районах с централизованным энергоснабжением. В развитых странах солнечная энергетика активно используется для автономного освещения подъездов жилых домов, рекламных щитов, для уличного освещения.

Еще одним перспективным источником альтернативной энергии является энергия ветра.

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

На 1 января 2011 года мировым лидером в области ветроэнергетики стала Испания (за 2010 год на ВЭС произведено 43 ГВт, это 16.4% в общем объеме производства электроэнергии в стране), оттеснив Германию на второе место (соответственно: 36.5 ГВт и 6.2%).

Россия уже имеет успешный опыт в сфере эксплуатации ВЭС, несмотря на малое использование альтернативных видов энергии в целом по РФ. Так, в сфере ветроэнергетики на северо-западе страны работают ВЭС в поселке Куликово Калининградской области (мощность 5.1 МВт), ВЭС ООО «Красное» в Ленинградской области (75 кВт), ВЭС ЗАО «Ветроэнерго» в Мурманской области (200 кВт)и ВЭС в Коми «Воркутинских электросетей» (1.2 МВт). В центре и на юге страны – Морпосадская ВЭС в Чувашии (200 кВт), ВЭС Тюпкельды в Башкортостане (2.2 МВт), Калмыцкая ВЭС (1 МВт). На северо-востоке России – Чукотская ВЭС (2.5 МВт) и ВЭС Южных сетей в селе Никольское на Камчатке (500 кВт).

В большинстве регионов России среднегодовая скорость ветра не превышает 5 м/с, в связи с чем привычные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения практически не применимы, их стартовая скорость начинается с 3-6 м/с, и получить от их работы существенное количество энергии не удастся. Однако на сегодняшний день все больше производителей ветрогенераторов предлагают устройства с вертикальной осью вращения. Принципиальное отличие состоит в том, что вертикальному генератору достаточно 1 м/с, чтобы начать вырабатывать электричество. Данный тип ветрогенераторов можно будет использовать в качестве локальных энергосистем, вырабатывающих достаточное количество энергии, например для уличного освещения или питания объектов инженерно-технической инфраструктуры (базовые станции сотовой связи, пункты наблюдения, метеостанции и т.д.).

Следующим перспективным направлением альтернативной энергетики является использование геотермальной энергии.

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

В настоящее время геотермальная энергия используется в 62 странах, суммарная мощность ГеоЭС мира к 2007 году достигла 19300 МВт. Доля России в мировом производстве-10%. Перспективными для создания ГеоЭС в России являются Камчатка, Кубань, Калининградская область и Северный Кавказ.

В сфере геотермальной энергетики три ГеоЭС работают на Камчатке – Паужетская (мощность 12 МВт), Мутновская и Верхне-Мутновская (суммарная мощность 60 МВт) [5].

В настоящее время развиваются партнерские отношения между Россией и Исландией в рамках развития программы сотрудничества двух стран в сфере альтернативной энергетики. Один из прорабатывающихся совместных проектов России и Исландии – строительство ГеоЭС на Камчатке (Исландия на 100% обеспечивает себя энергией из геотермальных источников).

Помимо вышеперечисленных видов ВИЭ следует отметить альтернативную энергию приливов, которая стоит особняком среди всех видов альтернативной энергетики, в-первую очередь благодаря своей мощности.

Приливная энергетика использует океанские и морские приливы и отливы. Приливные электростанции (ПЭС) распологают на побережьях с максимальными перепадами уровней воды во время прилива и отлива. Принцип работы ПЭС таков: в заливе строится плотина, во время прилива и отлива по разные стороны плотины образуется перепад уровней воды, вода устремляется через плотину в сторону нижнего уровня и приводит в движение реверсивные турбины, вращающиеся то в одну (во время прилива) то в другую сторону (во время отлива).

Самые большие приливы на территории России наблюдаются в Охотском море – в Пенжинской губе до 17 метров, в Гижигинской губе до 13 метров. В Мезенской губе Белого моря – до 10 метров. Приливы в Балтийском и Черном морях измеряются сантиметрами, поэтому строительство ПЭС здесь нерентабельно. По экономическим показателям ПЭС сопоставимы с речными гидроэлектростанциями (ГЭС), в 2.5-3.5 раза выгоднее солнечных электростанций, и на 10% экономичнее атомных электростанций (АЭС).

Россия имеет успешный опыт в сфере эксплуатации ПЭС. Так, в сфере приливной энергетики на территории Мурманской области, в Кислой губе Баренцева моря, работает Кислогубская ПЭС. В Архангельской области проектируется Мезенская ПЭС мощностью 11.4 ГВт, на Камчатке планируется постройка двух мощных ПЭС, способных поделиться электроэнергией с энергодефицитными районами Юго-Восточной Азии. Мощность Тугурской ПЭС, что близ Николаевска-на-Амуре, составит 8 ГВт, а расположенный в Пенжинском заливе Пенжинской ПЭС – 87 ГВт [5].

В заключении следует отметить еще один перспективный вид альтернативной энергетики – космическая энергия.

По мнению ученых, потенциал космической солнечной энергии таков, что произведенная в космосе энергия может обеспечить 30-40% энергетической потребности землян.

Сегодня наиболее вероятной считается технология размещения на околоземной орбите солнечных батарей, преобразующих энергию Солнца в СВЧ-излучение и без проводов передающих его на наземные преобразователи. КПД технологии пока довольно низок – 10%, но в перспективе предполагается поднять его не менее чем в 4 раза.

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

Таким образом, все вышеперечисленные источники альтернативной энергии могут эффективно использоваться в России и в перспективе частично заменить нефть и природный газ.

Предполагается, что наиболее перспективным видом альтернативной энергетики в России является использование солнечной энергии. Вследствии того, что во многих областях России число солнечных дней в году превышает 300, также солнечная энергетика экологически безопасна и бесшумна. В РФ установки по преобразованию солнечной энергии могут быть эффективно использованы в городах и районах с централизованным энергоснабжением, для автономного освещения подъездов жилых домов, рекламных щитов, для уличного освещения, а также в тех регионах, которые не подключены к единой энергосистеме.

Также, к числу наиболее перспективных отраслей альтернативной энергетики в России следует отнести и использование энергии ветра. Использование ветрогенераторов с вертикальной осью вращения, будет иметь успех, в плане получения энергии для обеспечения ею например, уличного освещения или питания объектов инженерно-технической инфраструктуры.

Основной проблемой российских производителей альтернативной энергии является отсутствие законодательно-нормативной базы. Налицо и другие проблемы: невыгодность вложений в альтернативную российскую энергетику, неконкурентоспособность альтернативных источников энергии по сравнению с традиционными и не возобновляемыми источниками, отсутствие инфраструктуры для развития альтернативной энергетики.

Однако, несмотря на трудности, движение в этом направлении есть, в частности, предусматривается предоставление государственной финансовой помощи развитию альтернативной энергетики в России.

Хотелось бы, чтобы правительство взялось за развитие альтернативной энергетики, путем создания различных государственных программ предусматривающих выделение необходимых средств, для нужд отрасли. Нужно выводить страну на новый энергетический уровень.

 

Список использованной литературы

 

1. Министерство энергетики РФ «Анализ итогов деятельности электроэнергетики за 2011 год,прогноз на 2012год» февраль 2012 г.

http://minenergo.gov.ru/upload/iblock/d6f/d6fb1b2ad5fa7be6db40215f7bc3e5b6.pdf.[1]

2. Биоэнергетика в России.http://mcx-consult.ru/page0215102009. [2]

3. Кукуруза для этанола.http://www.arbinada.com/main/node/117. [3]

4.Биоэнергетика.http://gisee.ru/energy_service/articles/foreign_politics/27613/.[4]

5. Альтернативная энергетика в России.

http://www.memoid.ru/node/Alternativnaya_ehnergetika_v_Rossii#. [5]

 

© ИхсановИ.Х., 2012

УДК 331.56

ББК 65.24

Кагарманова Э.Р.,

студентка БашГУ, г. Уфа

Джамалова Д.Ф.,