Возобновляемая энергетика: борьба за выживание

Большинство экономически развитых стран в XXI в. вплотную занялось разработкой новых энергетических стратегий, направленных на экономию первичной энергии, сокращение выбросов парниковых газов  и развитие альтернативной энергетики. Во всем мире доля возобновляемой энергии в общем энергопотреблении в 2009 г. составила 17%, в странах ЕС – 11,7%, некоторые национальные показатели перешагнули отметку в 30%. В России этот показатель не превышает 1%. Почему энергетическая сверхдержава в данном случае оказалась в аутсайдерах?

То ли нужно, то ли нет

С одной стороны, Россия располагает всеми необходимыми предпосылками для развития альтернативной энергетики. Есть в необходимом количестве возобновляемые ресурсы: на Камчатке не ограничены запасы геотермальной энергии, на побережьях морей и островах находятся перспективные «ветряные» области, Краснодарский край и Владивосток богаты солнцем. Лесные ресурсы позволяет развивать биоэнергетику. Есть достаточная научная база и технические центры.  Есть первые серьезные игроки на рынке солнечных панелей. Есть крупные производители древесных гранул. Кроме того, большая часть территории России находится в регионах с децентрализованным энергоснабжением. Это такие области, как Камчатка, Магадан, Чукотка, Сахалин, Якутия, Бурятия, Таймыр, где, кроме нетрадиционных, других источников энергии нет.

С другой стороны, избыток ископаемых энергоносителей и, следовательно, низкие цены на электроэнергию, слабая правовая база, отсутствие компенсационных тарифов и разветвленной сети делают значительный прорыв в этой отрасли в России в ближайшее время маловероятным. Но самый сильный тормоз в развитии ВИЭ – это отсутствие политической воли. Для России это неактуально – таков основной лейтмотив высказываний ведущих политиков.

Между тем альтернативная энергетика не может развиваться сама по себе. Во всех странах, особенно энергетических, толчок должен быть дан государством. А во главу угла энергетической политики должна быть поставлена безопасность и экологическая чистота получаемой энергии. Две последние крупные катастрофы – в Мексиканском заливе и на Фукусиме – потрясли мир, но, похоже, не Россию. До сих пор нет экономических и административных механизмов поддержки ВИЭ, в том числе, если вырабатываемый ими «экоток» продается на оптовом рынке электроэнергии. При этом не надо ничего изобретать, достаточно переложить на российские климатические особенности тот же немецкий EEG (Erneuerbare Energie Gesetz, закон о приоритете возобновляемой энергии в Германии.). Что и сделали многие страны.

Импульсом для развития этой отрасли во всем мире стало не только истощение запасов углеводородного сырья и попытка избавиться от энергетической зависимости, но и экологические требования, часто общественный нажим, как это случилось с атомной энергетикой. Мир постепенно начинает оперировать другими цифрами: потенциал ВИЭ оценивается в 20 млрд т. у. т. в год, что в два раза превышает годовую добычу всего ископаемого топлива. Россия же по-прежнему подсчитывает, на сколько лет осталось нефти и газа, сколько лет еще можно «не думать». Тогда как, например, Германия поставила цель к 2020 г. достигнуть 35%-ной доли «экотока» во всей потребленной электроэнергии.

На этом фоне российские плановые 4,5 % выглядят не только почти неосязаемыми, но и в отсутствие правовой базы поддержки едва ли достижимыми. Интересно при этом, что альтернативная энергетика пока очень медленно, но все-таки завоевывает свое место в российских регионах. Солнечный юг и Приморье, «ветреный» Север, геотермальные Курилы и Камчатка уже наработали небольшой опыт использования ВИЭ.

На пути к энергонезависимости

Наиболее перспективное, хотя и локальное, значение имеет геотермальная энергия на Камчатке и Курильских островах. В настоящее время в России работает 5 ГеоЭС – три на Камчатке и две на Курильских островах, общая мощность которых составляет 80,1 МВт. Самые крупные – Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт, Верхне-Мутновская – 12 МВт и Паужетская – 11 МВт. На последней в прошлом году был установлен бинарный блок мощностью 2,5 МВт. С помощью этих электростанций покрывается 25% всего энергопотребления региона.

Для сравнения: мировые мощности геотермальных станций на 2010 г. составили 10 715 МВт. Лидерство у США, где в эксплуатации находятся 77 ГеоЭС общей мощностью 3086 МВт, на втором месте Филиппины с 1904 МВт (18% общего энергопотребления страны).  Значительные мощности – 537 МВт, восьмое место в мире – находятся в Японии, которая, как и Камчатка, Курильские и Филиппинские острова, располагается в зоне Тихоокеанского огненного кольца. До аварии на Фукусиме эта страна делала ставку в основном на ядерную энергетику. Обширное освоение геотермальных ресурсов было затруднено из-за большого количества заповедных зон и национальных парков. После атомной аварии альтернативная энергетика, прежде всего солнечная и геотермальная, получили мощную государственную поддержку. При определенных условиях разрешается глубокое бурение под заповедниками. Япония в течение следующих 10 лет планирует строительство ГеоЭС суммарной мощностью 500 МВт и введение компенсационного тарифа на «экоток» до 0,19 долл.

Значительной поддержкой пользуется геотермия в странах ЕС, хотя на сегодня в Европе ее доля очень незначительна. Именно поэтому на ток геотермальных станций глубокого бурения компенсационный тариф был повышен и теперь составляет 25 евроцентов.

Для России наиболее интересен исландский опыт строительства ГеоЭС. Эта страна благодаря своим геотермальным ресурсам покрывает более 80 % общего энергопотребления. Исландцы специализируются на строительстве комплексов из геотермальной станции и крупного промышленного потребителя «экотока». Один из возможных совместных проектов компании «РусГидро» и «Рейкьявик Геотермаль» предусматривает строительство ГеоЭС мощностью 250 МВт на базе существующей Мутновской электростанции и алюминиевого завода как основного потребителя электроэнергии.

Ветер перемен

На начальном этапе развития находится российская ветроэнергетика. Она, к сожалению, не выдерживает сравнения с достижениями в остальном мире. Хотя экономически эффективный ветропотенциал России оценивается в диапазоне 32–71 млрд кВт∙ч ежегодной выработки, технически возможный к использованию находится в диапазоне 6519–14339 млрд кВт∙ч (в 2009 году выработка всех электростанций России составила 957 млрд кВт∙ч).

В России экономически обосновано размещение ветрогенераторов примерно на 20 % площади страны. Это районы, прилегающие к побережьям Баренцева, Карского, Берингова, Охотского и Японского морей, некоторые районы Поволжья и  западной Сибири. В этих регионах скорость ветра достигает своих максимальных значений осенью и зимой, именно в периоды наивысшей потребности в энергии. На сегодня суммарная мощность всех ВЭС России примерно 13 МВт, что дает менее 0,1% всей вырабатываемой в стране энергии. Общая мощность ВЭС, подключенных к Единой энергосистеме, составляет менее 10 МВт. Крупнейшей ветроэлектростанцией в России считается Куликовская ВЭС в Калининградской области мощностью 5,1 МВт, состоящая из 21 ветроагрегата и переданная в дар властями Дании.

В странах ЕС, где установки на базе ВИЭ уже более 20 лет получают господдержку, отрасль ветроэнергетики в конце 90-х и начале нулевых годов пережила настоящий бум. В последние годы наблюдается некоторый спад как в странах Европы, так и в мире. В 2010 году на первое место по количеству ветромощностей вышел Китай, отодвинув США и Германию на 2-е и 3-е места соответственно. Там было установлено 16500 МВт, что составило чуть менее половины мирового прироста. На 2010 г. Китай располагал ВЭС суммарной мощностью 42287 МВт, США – 40180 МВт, Германия – 27214 МВт. При перерасчете мощностей на душу населения лидером в Европе оказалась не Германия, а Дания с 686,6 кВт/1000 жителей, за ней следует Испания с 449,6 кВт/1000 жителей. Датчане владеют одной из крупнейших морских ветростанций, расположенной в Балтийском море, которая способна обеспечить электроэнергией 200 тыс. домов. Всего же в ЕС ветряки поставляют 5,3% энергопотребления (в «средний» по силе ветра год), причем национальные показатели сильно отличаются друг от друга, превышая в Испании и Дании 20% энергопотребления.

Территории Солнца

Юг России – настоящая кладовая возобновляемых ресурсов. Прибрежные зоны Азовского и Черного морей и Армавирский ветровой коридор пригодны для установки ветрогенераторов, избыток лесных ресурсов поставил на ноги производство биомассы в Архангельской области, а Краснодарский край по интенсивности солнечного излучения сравним с Южной Францией. Там его интенсивность достигает 4–4,5 кВт∙ч на 1 кв. м. Регионы восточнее Байкала, Владивосток и Приморье одарены солнцем даже больше, чем Испания, там интенсивность добирается до 5 кВт∙ч на 1 кв.м, что составляет более 2 тыс. солнечных часов в год. Например, в Германии в году около 1000 солнечных часов, что сравнимо с регионами средней полосы России. Это не помешало немцам выйти в европейские лидеры по количеству установленных солярных мощностей.

Краснодарский край последние 10 лет последовательно занимается проведением энергосберегающей политики, для чего при администрации края был создан Центр энергосбережения и новых технологий. На сегодня в числе работающих проектов – солнечно-топливная котельная городской больницы в городе Анапе с площадью солнечных коллекторов 413 кв.м; такая же котельная в поселке Солоники Лазаревского района, 268 кв.м; гелиоустановка в локомотивном депо в городе Тихорецке. Крупнейшая гелиотермическая система в 600 кв.м установлена на Усть-Лабинской больнице, летом она полностью покрывает потребность в горячей воде, а ежегодная экономия на отоплении составляет около 1,5 млн руб.

Тем не менее общая площадь установленных в России солнечных коллекторов крайне мала и составляет около 15 тыс. кв. м. Только в Германии она в тысячу раз больше и достигла в 2011 году. отметки в 15 млн кв.м. Европейские показатели на 2010 год – без малого 36 млн кв. м, а в мире перевалили за 120 млн кв. м. На сегодняшний день потребность Краснодарского края в солнечных коллекторах составляет 1,45 млн кв. м, что может обеспечить 25% потребности края в тепле. Такие цифры прозвучали на межрегиональной научно-практической конференции, прошедшей в этом году в Краснодаре.

В планах пока – возведение четырех ВЭС в Карелии в Кемском и Беломорском районах по 24 МВт каждая. Строительство и ввод в эксплуатацию намечены на 2014–2016 гг. Еще более отдаленные планы в Томской области. Там к 2020 г. с помощью ветросолнечной станции намереваются электрифицировать два десятка удаленных поселков.

Неплохо развито в России производство фотовольтаических модулей. Многие предприятия имеют многолетнюю историю, как, например, краснодарский «Солнечный ветер», выходец из советского НПК «Сатурн». Это малое предприятие – практически единственный в России производитель двусторонних солнечных модулей, имеющих на сегодня наибольший КПД. Львиная доля его продукции уходит на экспорт в такие страны, как Италия, Германия, Англия, США. Потребители на внутреннем рынке – лишь редкие частные фирмы и региональные администрации. Если Россия всерьез планирует выйти на 4,5% «экотока» и при этом десятая часть от него будет производиться солнечными генераторами, то, по мнению Марата  Закса, директора компании, к 2020 г. в стране необходимо установить солнечные энергосистемы суммарной мощностью 5,6 ГВт. Без создания новых производств это практически нереально. В 2010 году выпуск мощностей не превышал 10 МВт, что опять на порядки меньше, чем в Европе. В Германии, даже несмотря на последовательное снижение компенсационных тарифов для новых установок фотовольтаики, в прошлом году количество электроэнергии, выработанной такими системами, сравнялось с результатом всех гидростанций – 19 млрд кВт∙ч.

Экодом ждет жильцов

Отдельно стоит упомянуть о «солнечных» домах массового строительства Solar-5 и Solar-K, которые разработал архитектор из Владивостока Павел Казанцев. Они заслуживают внимания не столько из-за особенностей проектов, их приспособленности к климатическим условиям Приморья, сколько потому, что в их судьбе отражаются проблемы альтернативной энергетики в России.

В прошлом году дома Казанцева были удостоены международной премии Energy Globe World Awards, отмечающей проекты за вклад в экономное использование ресурсов  земли и альтернативных источников энергии. «Солнечные» дома спроектированы по основным принципам энергоэффективного домостроения и при этом учитывают особенности местного климата. Большие окна и зимний сад на южной стороне и отсутствие окон на северной. Освещение северных комнат происходит через окна направленной на юг кровли. Наклон северной крыши обессиливает ветер: скользнул и улетел. В качестве «ветроломов» служат многочисленные маленькие сточные желоба на северной стороне. Плюс хорошая теплоизоляция и солнечный коллектор. При площади дома от 60 до 120 кв.м  пассивные и активные солнечные системы покрывают до 80% всей потребности в отоплении. Стоимость такого дома на 15–25% выше обычного, вложения, по проекту, окупаются за 5–7 лет.

При таких условиях европейские домовладельцы не заставили бы себя долго ждать. Но дело в том, что массовые малоэтажные дома в Приморье – это государственные проекты, направленные на обеспечение жильем семей военных и привлечение кадров на Дальний Восток. Такая массовая застройка планируется «под газ», об энергоэффективности речи нет. А в «экодоме» весь эффект от экономии получает его собственник, поэтому инвестору и строителю такой проект невыгоден. Кроме того, не только в Приморье, но и во всей России такой дом лежит за пределами финансовых возможностей обычной семьи: дом владивостокского архитектора нашел до сих пор лишь одного частного заказчика. Что неудивительно: средний класс, который формирует в Европе массовый спрос на энергоэффективные технологии, на солнечные коллекторы и батареи, пытаясь сэкономить свои деньги, практически отсутствует в России. У нас солнечные коллекторы, как и системы фотовольтаки, по-прежнему – роскошь, доступная состоятельному классу, для которого энергоэффективность остается лишь вопросом моды.

Вот поэтому российской альтернативной энергетике для выживания срочно нужен не только отлаженно работающий закон, но и система экономических стимулов и мотиваций для энергосбережения, с которым она идет рука об руку. Только тогда энергетика России органично пополнится «альтернативным» сегментом. 

Вера Траутенбергер

Энергоэффективность и Энергосбережение № 6/2012