Современное состояние мирового производства электроэнергии на базе возобновляемых источников

Беляков П.Ю., Профессор Международного института компьютерных технологий, г. Воронеж

Приведен анализ динамики развития новых экологически чистых отраслей электроэнергетики, базирующихся на возобновляемых первичных источниках, по отдельным регионам и странам мира за период с 1995 по 2005 год.

Возобновляемые источники энергии в последнее десятилетие продолжают укреплять свои позиции в мировой электроэнергетике. В период с 1995 по 2005 год суммарная выработка электроэнергии на базе возобновляемых источников увеличилась с 2672,9 до 3282,5 ТВт·ч и составила около 18,1% от общего количества произведенной электроэнергии. При среднегодовых темпах роста традиционного сектора (топливной энергетики) на 3,5% ветроэнергетика прибавляла по 28,4% в год, солнечная энергетика – по 19,5%.

В предлагаемой вниманию читателя работе приводится подробный анализ состояния вопроса, основанный на статистических данных, регулярно публикуемых международной организацией «Observatoire des énergies renouvelables».

Состояние мировой электроэнергетики

Электроэнергия - это двигатель экономического и социального развития народонаселения мира, которое, по прогнозам, достигнет 10 миллиардов человек в 2050 (против 6,275 в настоящее время). Ее производство на душу населения может служить индикатором экономического развития (рис. 1).

Разница в несколько сотен кВт·ч на человека в бедных регионах (526 кВт·час в Центральной Африке и 566 кВт·час в Южной Азии в 2005 году) и 14929 кВт·ч в Северной Америке свидетельствует о различии уровней развития разных регионов мира.

Однако этот показатель требует осторожного обращения. Большая выработка электроэнергии на душу населения не означает обязательного наличия более высокого уровня экономического развития.

Например, производство электроэнергии на душу населения в странах СНГ (рис. 2) в 2,2 раза выше, чем в Центральной Америке (включая Мексику), а доходы на душу населения несколько ниже.

Необходимо понимать, что различия не отражают только диспаритеты в области доходов они учитывают и разницу в уровне энергетического содержания экономического развития (количество электроэнергии, необходимое для производства единицы валового продукта).

По причине различной обеспеченности первичными источникам энергии, исключительного географического положения и истории или экономики, базирующейся на различных секторах и технологиях, производство электроэнергии может идти различными путями при сравнимых уровнях развития.

Пример стран СНГ и Восточной Европы в этом отношении красноречив. На самом деле эти страны характеризуются поддержанием повышенного энергопотребления,обусловленного их предшествующей моделью экономического развития (экстенсивной и энергозатратной).

Рост производства электроэнергии на душу населения (рис.3) значительно ниже в индустриально развитых регионах,таких как Западная Европа (в среднем +1,6% за год), страны СНГ(в среднем +1,0% в год) и Северная Америка (+0,6% в год). Низкие темпы роста выработки электроэнергии на душу населения в этих регионах требуют пояснения.

В Северной Америке данный показатель уже весьма высок, поэтому он и возрастает медленно, не являясь первостепенным во все более и более процветающей экономике

Слабый рост производства электроэнергии на душу населения в странах СНГ объясняется реструктуризацией энергетики, начавшейся после развала Советского Союза в 1991 году.

Эта реструктуризация еще продолжается и позволяет рационально осуществлять производство электроэнергии, а значит, и ограничивать новые потребности в электроэнергии, обусловленные возобновлением экономического роста.

Присутствие Центральной и Южной Африки в группе регионов с наиболее низкими темпами роста производства электроэнергии на душу населения(+0,9% в среднем в год) объясняется двумя причинами. Первая из них - мощный демографический взрыв (самый быстрый прирост населения в мире за рассматриваемый промежуток времени с 1995 по 2005 год); вторая – расположение в данном регионе Южно-Африканской Республики, относящейся к развитым государствам и производящей 63,5% электроэнергии в регионе.

В мире в целом наблюдается снижение затрат электроэнергии на производство. Выработка на единицу валового продукта за рассматриваемое десятилетие в среднем снизилась на 0,5%. Но эта цифра скрывает различия между постиндустриальными регионами, в которых экономическая активность поворачивается в сторону обработки информации, что требует меньших энергозатрат, и регионами, активно развивающими промышленность, которым требуется энергия для производства дополнительного валового продукта.

Несоответствие между экономическим ростом и производством электроэнергии отмечается в Северной Америке (-1,6% в год). Этот регион производит все больше услуг с высокой добавочной стоимостью, которые требуют малых энергозатрат, и импортирует все больше и больше промышленных продуктов, производство которых требует большого количества энергии, из других стран.

Положение в странах СНГ и Центральной Европы является исключительным. Происходящая там реструктуризация промышленности и энергетики имеет целью снижение энергозатрат на производство единицы валового продукта (-3,2% и -2,1%соответственно).

Западная Европа занимает промежуточное положение(-0,03% в среднем в год), при котором производство единицы дополнительного валового продукта за последнее десятилетие требует практически неизменного количества электроэнергии.

Северная Африка, Южная Америка, Ближний Восток, Центральная Америка и Восточная и Юго-Восточная Азия являются регионами с возрастающим энергопотреблением. Азиатский и Южно-Азиатский регионы являются сложными для анализа, поскольку там расположен Китай, находящийся в стадии ускоренной индустриализации, и Япония, которая имеет стабильно развитую экономику.

Вклад Китая выводит регион в число нуждающихся в росте выработки электроэнергии для производства дополнительного валового продукта.

Производство электроэнергии на базе возобновляемых источников

Выработка электроэнергии на базе возобновляемых источников является значимой составной частью мирового энергопроизводства. В течение 2005 года (рис. 4) оно составило 3283ТВт-ч, или 18,1 % мирового производства, что превышает выработку электроэнергии на атомных электростанциях (15,2% в 2005), но значительно ниже выработки тепловых электростанций на ископаемых топливах(66,4%).

Исключая гидроэнергетику, производство электроэнергии на базе иных возобновляемых источников достигает 1,88% от суммарного мирового(341,45 ТВт-ч) в 2005 году. В таблице 1 приведена структура мирового производства электроэнергии на базе возобновляемых источников по видам источников в 2005 году.

Гидроэнергетика, как и в прошлые годы, занимает лидирующие позиции в суммарном производстве электроэнергии на базе возобновляемых источников со своими 89,5%.

Биомасса (и отходы, не подлежащие вторичному использованию) находится на второй позиции с 5,6%, ветроэнергетика дает 3%, использование геотермальных источников выходит на уровень 1,7%.

Производство электроэнергии полупроводниковыми фотопреобразователями в основном сконцентрировано в трех странах - Соединенные Штаты Америки, Япония и Германия - и составляет 0,1% от суммарного производства на базе возобновляемых источников.

Распределение объемов выработки по годам и типам источников, включая базу традиционной электроэнергетики, приведено в таблице 2.

Ситуация с производством электроэнергии на базе возобновляемых первичных источников улучшилась, начиная с 2004 года с увеличением своей доли в общем производстве электроэнергии на 0,3% между 2003 и 2005 годами.

Это увеличение, наблюдавшееся в 2004 году, подтвердилось в 2005 и обозначило замедление постоянного увеличения традиционной части электроэнергетики, которая выросла на 2,3% между 1995 и 2003 годами.

Улучшение ситуации в конце периода более заметно, чем рост традиционной электроэнергетики в ходе последних лет. Между 1995 и 2001 годами прирост выработки «зеленой» энергетики составил 3,0% в год и 4,1% между 2004 и 2005 годами.

Это изменение, благоприятное для возобновляемой энергетики, в конце последнего десятилетия объясняется не только значительным вкладом роста гидроэнергетики (+244,6 ТВт·ч с 2003 по 2005 год), но и подтверждением роста мощностей в других видах возобновляемой электроэнергетики (+60 ТВт·ч). В частности,ветроэнергетика прибавила 31,3 ТВт·ч, а энергетика на базе биомассы - 21,2ТВт·ч. Дополнительный вклад возобновляемой энергетики с 1995 года возрос на 609,6 ТВт·ч, что соответствует приблизительно суммарному производству электроэнергии в такой стране, как Канада.

Значительный вклад гидроэнергетики, которая медленно развивалась в течение рассматриваемого периода (+1,5% в среднем в год), скрывает динамику развития других направлений возобновляемой энергетики. Без гидроэнергетики рост производства электроэнергии на базе возобновляемых источников за последнее десятилетие составляет 8,5% в год, что более чем вдвое превышает темпы роста традиционного сектора. Доля возобновляемых источников в суммарном производстве электроэнергии в мире выросла с 1,1% в 1995 году до 1,9% в2005 году.

Детальный анализ по направлениям показывает, что наиболее активно в указанный период времени развивалась ветроэнергетика.

Среднегодовой прирост выработки электроэнергии на ветроэлектростанциях (рис. 5) составил28,4%. Солнечная электроэнергетика, прибавляла каждый год по 19,5%, занимая второе место. Этот прирост отмечен с учетом ге-лиотермодинамических электростанций, выработка которых возрастала в среднем на 1,9% в год.Среднегодовой рост выработки электроэнергии полупроводниковыми фотопреобразователями составил около 31,6%.

Различные направления переработки биомассы в электроэнергию также развивались более быстрыми темпами, чем традиционная электроэнергетика.Твердая биомасса, которая на 75% обеспечивает производство электроэнергии данного направления, показала среднегодовой прирост использования порядка 4,7%. Этот прирост достигнут благодаря электростанциям, использующим биомассу и построенным по принципу когенерации*, который

позволяет одновременно с выработкой электроэнергии запитывать теплосети или производить пар для технологических целей.

Развитие производства биогаза особенно значительно (1,51%в среднем в год), благодаря все более широкому применению биомето-ногенеза как средства переработки отходов. Использование электроэнергии, производимой электростанциями, сжигающими органические отходы,также возрастало на 5,5% в год.

Экспоненциальный рост направления по выработке жидкого биотоплива (+216,7% в год) объясняется исключительно очень незначительным производством в начале рассматриваемого периода. Это направление скорее предназначено для производства горючего для транспортных средств (биодиезель - заменитель соляры, биоэтанол и т. д.). Зато рост производства электроэнергии на основе геотермальных источников несколько превосходит показатель традиционной электроэнергетики (+4% против +3,9%).

Два основных фактора определяли этот рост в последнее десятилетие. На первом месте значительный прогресс в области технологий энергетики возобновляемых источников. Это наверняка привлекло новых инвесторов, заинтересованных перспективами развития, приводящими, в свою очередь, к более активному технологическому соперничеству. Эти инвесторы в настоящее время появились не только в Европе, Америке и Японии, но и в Китае, на Тайване, в Индии и Бразилии.

В настоящее время мы присутствуем при настоящей глобализации индустрии возобновляемых источников энергии,которая вскоре будет более активно развиваться на мировом уровне.

На втором месте стоят вопросы глобальной экологии, а именно угроза климатических изменений, которая усилила политическую волю многих промышленно развитых стран к поддержке развития чистых источников энергии. Эта воля выражается в амбициозных проектах возобновляемой энергетики и разработке специфического регламентирующего инструментария,призванного способствовать их воплощению в жизнь (гарантированные цены, «зеленые» сертификаты, квоты, льготное налогообложение и т.д.).

Верно, что на фоне традиционной электроэнергетики доля возобновляемых источников (не считая гидроэнергетики) пока невелика.

Разная конкурентоспособность, большое количество стран, базирующихся на ископаемых видах топлива, противоречия финансирования и очень низкие цены на ископаемые топлива в течение рассматриваемого периода времени, без сомнения,объясняют эту ситуацию.

В то же время если большинство направлений возобновляемой энергетики нерентабельны при действующих ценах, то они уверенно приближаются к порогу рентабельности. Увеличение их доли в мировом производстве электроэнергии показывает все более и более заметный интерес к этим новым направлениям. Они доказали свое право на присутствие в мировой энергетике. Их потенциал начал развиваться, и их конкурентоспособность возрастает.

Подготовлено по материалам лаборатории Observ'ER (Франция)

La production d'électricité d'origine renouvelable dans le monde

Collection chiffres et statistiques

Huitième inventaire -Edition 2006