1.2 Основные направления развития возобновляемой энергетики в рф

Основными видами возобновляемой энергии в России являются ветровая и солнечная электрогенерация, биотопливо и другие источники возобновляемой энергии.

К основным видами биотоплива, потребляемого сегодня в России, являются этанол и биодизель.

В зависимости от сферы применения биотопливо получило широкое распространение.

Производство твердого биотоплива (торф, дрова, солома) требует наименьших финансовых вложений и поэтому приобрело широкое распространение. Твердое биотопливо служит отличным заменителем традиционных видов топлива (газ, мазут, уголь). Основное направление использования твердого биотоплива – получение тепловой энергии. Сегодня налаживается производство специальных обогревательных котлов, рассчитанных на топливные брикеты и гранулы. Твердое биотопливо применяют в частных и коммунальных котельных. Также его можно использовать в котлах, предназначенных для других видов топлива.

Среди достоинств этанола следует отметить, что он нейтрален в качестве источника парниковых газов, обладает нулевым балансом диоксида углерода, поскольку при его производстве и последующем сгорании выделяется такое же количество CO2, которое было поглощено из атмосферы использованными для его производства растениями.

Применение этанола в автомобильном двигателе даже в виде добавки способствует более полному сгоранию топливной смеси и на 30% сокращает выбросы окиси углерода и токсичных веществ, на 25% – выбросы летучих органических соединений. В России использование этанола дает существенный экологический эффект: по оценке специалистов, в 2015 г. за счет перехода на этанол выбросы парниковых газов (в СО2 эквиваленте) сократились почти на 7,8 млн т, что приравнивается к выхлопам 1,18 млн автомобилей за год.

Однако есть и недостатки. У топлива с добавками этанола увеличивается выброс летучих органических соединений, что затрудняет его применение в жаркую погоду; при использовании этанола происходит загрязнение воздуха уксусным альдегидом. Из-за чувствительности этанола к воде его нельзя транспортировать по трубопроводам и приходится перевозить водным, автомобильным или железнодорожным транспортом, что повышает расходы на перевозку.

Этанол – это вещество многопрофильного использования. На него приходится подавляющая часть выпускаемого в мире топлива. Большая часть производимого в мире биоэтанола (почти 60%) используется как высокооктановая добавка к бензину в обычных двигателях. Его также можно использовать в чистом виде в адаптированных бензиновых двигателях.

Существует несколько разновидностей блендированного горючего, представляющего собой смесь бензина и этанола. В России смесь этанола с бензином обозначают буквой Е, цифра рядом с буквой отражает процентное содержание этанола. Например, Е85 означает смесь из 85% этанола и 15% бензина [15, c. 130].

Термин «биодизельное топливо», или «биодизель» применяется к химическому веществу, которое содержит метиловый и этиловый эфиры, полученные из сырья растительного происхождения и животного жира. Полученное жидкое топливо обладает свойствами, близкими к традиционному дизельному топливу, с содержанием энергии около 88% от нефтяного аналога.

Среди достоинств биодизельного топлива отметим следующие: при попадании в воду оно не причиняет вреда растениям и животным; в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр; в сравнении с обычным дизельным топливом биодизель почти не содержит серы, а при его сгорании выделяется столько углекислого газа, сколько было потреблено растением, являющимся исходным сырьём, за весь период его жизни. Национальный биодизельный совет США уверяет, что биодизель на 5% более экономичен, чем дизельное топливо на основе нефти, и в то же время его энергоемкость на 5% выше [20, c. 20].

Применяют биодизельное топливо либо в чистом виде, либо в виде смесей с традиционным дизельным. В России смесь дизельного топлива с биодизелем обозначается буквой B. Цифра рядом с буквой означает процентное содержание биодизеля.

Для производства биодизеля и этанола в России преимущественно используется кукуруза и соя. В довольно незначительном объеме при производстве биоэтанола в России также используется сорго.

Использование данных видов сырья обусловлено значительными масштабами производства этих культур на территории страны, а также экономическими и технологическими причинами.

По данным ФАО ООН (FAO UN), общая площадь сельскохозяйственных земель в России составляла порядка 414-417 млн га, в том числе пашни – около 174-177 млн га (из нее, площадей под временными культурами – 133-136 млн га), под многолетними культурами – 2,5-2,7 млн га, под пастбищами и лугами – 235-238 млн га.

Таким образом, Россия обладают значительным ресурсом сельскохозяйственных земель, который бы мог являться базовым резервом для дальнейшего развития производства биотоплива в стране. Но одновременно существует и «рыночный» фактор, оказывающий непосредственное влияние на перераспределение земель в общей структуре посевных площадей. Так, в одни годы высокий спрос на кукурузу (и, соответственно, растущие цены на нее на отечественном и мировом продовольственных рынках) является драйвером для роста площадей, занятых посевами данной культуры, на фоне снижения посевных площадей сои. В другие периоды наблюдается обратная ситуация.

Однако в настоящее время перспективы развития производства биотоплива в стране вызывают большие вопросы, поскольку освоение новых территорий под посевы технических культур для обеспечения производства биотоплива может вызвать выделение из почвы содержавшегося там диоксида углерода (парниковый газ). Таким образом, может возникнуть угроза ухудшения экологической ситуации в стране, несмотря на то, что производство биотоплива направлено, в том числе и на борьбу с выбросами СО2 в атмосферу.

В России занялись производством этанола в конце 2000-х годов, но только в последнее время объемы производства этанола стали существенными. По данным EIA, доля этанола был немногим более 1% от объема бензина в 2009 году, но достигла почти 10% внутреннего потребления бензина в 2014 году.

По данным Renewable Fuels Association, в 2015 г. в России действовало 15 заводов по производству биоэтанола общей производственной мощностью 96 тыс. барр./сутки.

П

В мире устанавливается тенденция к росту значимости «зеленых» технологий в строительстве, производстве, транспортной отрасли.

Чаще всего под «зелеными» технологиями понимают безотходные типы производства, неагрессивные по отношению к человеку и внешней среде. В последнее время количество «зеленых» зданий во всем мире неуклонно растет. Это можно считать одним из способов решения важных экологических проблем. Необходимость в улучшении состояния экологии возникла еще в 90-х годах прошлого столетия. Все это подтолкнуло развитые страны использовать «зеленые» технологии в строительстве.

Сейчас энергосбережение в России находится на низком уровне. Это утверждение подтверждает тот факт, что большой объём тепловой энергии зданий тратится в атмосферу. И как раз это объясняет одно из последних мест у нашей страны по уровню энергосбережения в целом. В Америке расход на 1 м2 жилья в год составляет 30 Ккал, показатель в России превышает этот показатель в 20 раз и составляет 600 Ккал на 1 м2. Исходя их этой проблемы, одна из наиболее приоритетных задач государства состоит в тепловой защите существующих зданий и сооружений и возведение новых по технологии “зелёного” строительства. Для того, чтобы такие технологии развивались и применялись необходима поддержка государства. В нашей стране строительство по таким технологиям только зарождается, в то время как в западных странах оно активно применяется и поддерживается государством. В России существует достаточно проблем осложняющих развитие “зелёных” технологий строительства: это недостаточный рынок технологий и материалов. Появляется необходимость ввоза материалов и оборудования из других стран для того, чтобы наша страна соответствовала международным стандартам строительства.

о оценкам Министерства энергетики России, рынок бензинов России вырастет примерно со 142 млрд галлонов (537,5 млрд л) в настоящее время до 149 млрд галлонов (564 млрд л) к 2015 г. Таким образом, 10%-ая норма замещения (введения в топливную смесь) потребует порядка 56,4 млрд л этанола для обеспечения рынка к 2016 г. Заявленная цель практически достигнута уже к настоящему моменту - 50,3 млрд л этанола в 2015 г. [30].

Коммерческое производство биодизеля началось в России в 2008 г., когда 9 млн галлонов были произведены, в основном, из соевого масла. Как и производство этанола, производство биодизеля растет быстрыми темпами в последнее десятилетие. Производство биодизеля увеличилось в 2014 г. более чем в 10 раз по сравнению с уровнем 2008 года. В отличие от производства этанола, производство биодизеля имеет возможности для роста без серьезных изменений в существующем законодательстве и транспортных средствах.

Потребление биодизеля выросло с 326 млн галлонов (1,2 млрд л) в 2011 г. до 878 млн галлонов (3,3 млрд л) в 2014 г. При этом доля биодизеля составляла менее 1% в потреблении дизельного топлива и мазута в 2011 г. и выросла до 1,5% в 2014 г. По оценкам, производство биодизеля достигло 967 млн галлонов (3,7 млрд л) в 2014 г. и Россия является как экспортером, так и импортером биодизеля.

Министерство энергетики РФ в начале 2013 г. объявило о поддержке биотопливных проектов, касающихся использования водорослей.

Финансирование касается научных исследований, связанных с технологией и экономикой выращивания водорослей. Наиболее важные вопросы: минимизация затрат на производство биотоплива из водорослей и изучение вопросов центрифугирования и экстракции. Научные проекты должны способствовать максимизации выхода биотоплива из водорослей и улучшению самого качества топлива. Это приведет к уменьшению затрат на производство биотоплива, т.к. из каждого кусочка водоросли будут получать максимальное количество готового продукта. Результатом исследований должна стать коммерциализация технологии производства биотоплива из водорослей.

Национальные программы России в области биотоплива:

1. Чистый воздух для мегаполисов: законодательно установлено содержание кислорода в бензине на уровне 2,7% для территорий с высокой плотностью населения. При этом сохраняется тенденция на запрещение MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether) из-за его канцерогенности и накопления в почвенных водах.

2. Федеральный уровень: Акцизы уменьшены на 29% для E10 (10% этанола). В пересчете на чистый этанол это ~$0.14 на литр этанола, произведенного из возобновляемого сырья.

3. Региональный уровень: Программы стимулирования производства: субсидии производителю от $0.05 до $0.10 на литр произведенного этанола.

Внутренний рынок для малых ветровых установок в России (распределенной генерации) сократился после 2012 г., когда была введена в эксплуатацию новая ветровая установка (рисунок 5).

В

В мире устанавливается тенденция к росту значимости «зеленых» технологий в строительстве, производстве, транспортной отрасли.

Чаще всего под «зелеными» технологиями понимают безотходные типы производства, неагрессивные по отношению к человеку и внешней среде. В последнее время количество «зеленых» зданий во всем мире неуклонно растет. Это можно считать одним из способов решения важных экологических проблем. Необходимость в улучшении состояния экологии возникла еще в 90-х годах прошлого столетия. Все это подтолкнуло развитые страны использовать «зеленые» технологии в строительстве.

Сейчас энергосбережение в России находится на низком уровне. Это утверждение подтверждает тот факт, что большой объём тепловой энергии зданий тратится в атмосферу. И как раз это объясняет одно из последних мест у нашей страны по уровню энергосбережения в целом. В Америке расход на 1 м2 жилья в год составляет 30 Ккал, показатель в России превышает этот показатель в 20 раз и составляет 600 Ккал на 1 м2. Исходя их этой проблемы, одна из наиболее приоритетных задач государства состоит в тепловой защите существующих зданий и сооружений и возведение новых по технологии “зелёного” строительства. Для того, чтобы такие технологии развивались и применялись необходима поддержка государства. В нашей стране строительство по таким технологиям только зарождается, в то время как в западных странах оно активно применяется и поддерживается государством. В России существует достаточно проблем осложняющих развитие “зелёных” технологий строительства: это недостаточный рынок технологий и материалов. Появляется необходимость ввоза материалов и оборудования из других стран для того, чтобы наша страна соответствовала международным стандартам строительства.

2015 г. добавленные мощности установок малых и средних ветрогенераторов были на самом низком уровне за последние 10 лет. Причиной слабости рынка американской распределенной ветровой энергетики стали низкие цены на электроэнергию, конкуренция со стороны других видов распределенной генерации, а также относительно большие затраты на получение разрешений и другие организационные трудности.

В мире устанавливается тенденция к росту значимости «зеленых» технологий в строительстве, производстве, транспортной отрасли.

Чаще всего под «зелеными» технологиями понимают безотходные типы производства, неагрессивные по отношению к человеку и внешней среде. В последнее время количество «зеленых» зданий во всем мире неуклонно растет. Это можно считать одним из способов решения важных экологических проблем. Необходимость в улучшении состояния экологии возникла еще в 90-х годах прошлого столетия. Все это подтолкнуло развитые страны использовать «зеленые» технологии в строительстве.

Сейчас энергосбережение в России находится на низком уровне. Это утверждение подтверждает тот факт, что большой объём тепловой энергии зданий тратится в атмосферу. И как раз это объясняет одно из последних мест у нашей страны по уровню энергосбережения в целом. В Америке расход на 1 м2 жилья в год составляет 30 Ккал, показатель в России превышает этот показатель в 20 раз и составляет 600 Ккал на 1 м2. Исходя их этой проблемы, одна из наиболее приоритетных задач государства состоит в тепловой защите существующих зданий и сооружений и возведение новых по технологии “зелёного” строительства. Для того, чтобы такие технологии развивались и применялись необходима поддержка государства. В нашей стране строительство по таким технологиям только зарождается, в то время как в западных странах оно активно применяется и поддерживается государством. В России существует достаточно проблем осложняющих развитие “зелёных” технологий строительства: это недостаточный рынок технологий и материалов. Появляется необходимость ввоза материалов и оборудования из других стран для того, чтобы наша страна соответствовала международным стандартам строительства.

Рисунок 5 – Месячная выработка электроэнергии из разных возобновляемых источников, июнь 2014 и июнь 2015 г., тыс. МВтч

Большая часть турбин, установленных в 2014 г., была связана с распределительными сетями. Распределенные турбины могут соединяться с сетями, а могут устанавливаться отдельно, чтобы обеспечивать местное потребление. Они имеют мощность менее 1 МВт, поэтому не входят в обзор ветровой энергетики Управления энергетической информации. В то же время крупные ветрогенераторы мощностью 1 МВт и выше зачастую также используются для местного энергоснабжения, а не передают электричество на оптовый рынок.

Большая часть распределенной ветрогенерации в России базируется в школах, университетах и электроэнергетических кооперативах. Правительственные установки городских, муниципальных или армейских энергосистем обеспечили в 2014 г. более четверти установленных мощностей. Другие сектора (промышленный, торговый, сельскохозяйственный, жилищный) обеспечили относительно небольшой прирост мощностей, но большее количество установок малой мощности.

В 2014 году отмечается значительный рост производства ветровой электрогенерации. Темп роста по сравнению с 2013 годом составил 8,3%, по сравнению с 2010 годом – 26%.

Некоторые потребители, устанавливающие ветрогенераторы, пользуются федеральными налоговыми льготами, в частности инвестиционным налоговым кредитом (ITC), который обеспечивает сокращение стоимости установки на 30% для ветрогенераторов мощностью 100 кВт и меньше.

Инвестиционный налоговый кредит стал одним из главных факторов как наращивания мощностей распределенной ветрогенерации с 2010 по 2014 г., так и спада после 2014 г.

Факторами сокращения установки новых мощностей распределенной ветрогенерации стали относительно низкие цены на сетевое электричество и сокращение стоимости систем солнечной энергетики, которые также получают 30%-й ITC.

Выработка электроэнергии на крупных солнечных станциях в России (мощностью 1 МВт и выше) в июне 2015 г. поставила рекорд – было выработано 2,765 тыс. ГВтч. Рост по сравнению с июнем 2014 г. составил 35,8% [17, c. 100].

Главной движущей силой этого роста стало наращивание установленных мощностей фотогальванической генерации (PV), которое составило 47,5% по сравнению с июнем 2014 г. За то же время установленная мощность солнечной концентраторной (solar thermal) энергетики выросла на 18,1%. Выработка электричества на солнечных установках в июне – хороший индикатор развития отрасли, поскольку июнь – самый солнечный месяц в году.

Значительный темп роста производства солнечной электроэнергетики был достигнут в 2014 году – 102,8%. Это означает, что основные усилия государственной политики в области солнечной электроэнергетики были направлены только сейчас.

Начиная с 2013 г., начала быстрее расти фотогальваническая генерация, хотя солнечная концентраторная энергетика по объему выработки преобладала. И только в 2014 г. фотогальваническая энергетика вышла на первый план – ее доля составила 8,6% от общего объема электроэнергии, поступившей в сети от солнечной генерации. В первом полугодии 2015 г. фотогальваническая энергетика обеспечила уже 8,7% общей выработки солнечной генерации.

Большая часть прироста выработки электроэнергии на крупных солнечных установках в России обеспечивается Оренбургской областью. В июне 2015 г. Оренбургская область дала больше половины общей выработки (56,5%).

Основным возобновляемым источником энергии в России является биомасса (в том числе биотопливо), на долю которой пришлось 50,49% от всей энергии ВИЭ. Далее идут гидроэнергетика, ветроэнергетика, геотермальная и солнечная энергетики, на долю которых пришлось соответственно 32,69%, 10,95%, 4,55%, 1,32% от общего объема (рисунок 6).

В мире устанавливается тенденция к росту значимости «зеленых» технологий в строительстве, производстве, транспортной отрасли.

Чаще всего под «зелеными» технологиями понимают безотходные типы производства, неагрессивные по отношению к человеку и внешней среде. В последнее время количество «зеленых» зданий во всем мире неуклонно растет. Это можно считать одним из способов решения важных экологических проблем. Необходимость в улучшении состояния экологии возникла еще в 90-х годах прошлого столетия. Все это подтолкнуло развитые страны использовать «зеленые» технологии в строительстве.

Сейчас энергосбережение в России находится на низком уровне. Это утверждение подтверждает тот факт, что большой объём тепловой энергии зданий тратится в атмосферу. И как раз это объясняет одно из последних мест у нашей страны по уровню энергосбережения в целом. В Америке расход на 1 м2 жилья в год составляет 30 Ккал, показатель в России превышает этот показатель в 20 раз и составляет 600 Ккал на 1 м2. Исходя их этой проблемы, одна из наиболее приоритетных задач государства состоит в тепловой защите существующих зданий и сооружений и возведение новых по технологии “зелёного” строительства. Для того, чтобы такие технологии развивались и применялись необходима поддержка государства. В нашей стране строительство по таким технологиям только зарождается, в то время как в западных странах оно активно применяется и поддерживается государством. В России существует достаточно проблем осложняющих развитие “зелёных” технологий строительства: это недостаточный рынок технологий и материалов. Появляется необходимость ввоза материалов и оборудования из других стран для того, чтобы наша страна соответствовала международным стандартам строительства.

Рисунок 6 – Удельный вес каждого источника в структуре ВИЭ России, 2015г.

Таким образом, среди возобновляемых источников энергии гидроэнергетика занимает 32,69% после использования биотоплива.

К остальным видам возобновляемых источников энергии можно отнести геотермальную энергетику и биогаз.

Можно выделить следующие преимущества геотермальной энергии:

- можно использовать в разных климатических условиях и в разные времена года;

- коэффициент использования превышает 90%;

- цена электроэнергии ниже, чем электричества, получаемого с использованием других возобновляемых источников энергии.

Указанные преимущества приводят к тому, что геотермальная энергетика, несмотря на свою молодость (у нее всего 100-летняя история) развивается сейчас во всем мире.

Однако специфика геотермальных ресурсов включает и ряд недостатков: низкий температурный потенциал теплоносителя, нетранспортабельность, трудности складирования, рассредоточенность источников, ограниченность промышленного опыта.

Также развитие геотермальной энергетики останавливает цена установок, а также более низкий выход энергии в сравнении с газовыми и нефтяными скважинами. С другой стороны их можно использовать гораздо дольше, чем месторождения традиционных источников. Преимуществом геотермальных установок является также то, что они практически не нуждаются в техническом обслуживании.

Необходимо отметить, что расходы на производство геотермальной энергии зависят от региона. Следовательно, экономически целесообразно развивать данный вид энергетики в вулканических областях или регионах с горячими термальными источниками. Там можно просто пробурить скважину к грунтовым водам, тогда водный пар поднимется вверх и поступит в сеть централизованного теплоснабжения или на турбины, приводящие в действие генераторы.

По оценке института GGA из Ганновера, теоретически с помощью геотермальных источников энергии можно было бы покрыть четырехкратное потребление электроэнергии и пятикратное потребление тепла в Германии.

На рисунке 7 представлены данные по производству геотермальной энергетики в России.

Рисунок 7 – Динамика производства геотермальной энергетики в России, МВт

Таким образом, по результатам проведенного исследования, можно сделать следующие выводы. Россия имеет высокие показатели по развитию возобновляемых источников энергии после Китая и США. На особо высоком уровне находится производство биотоплива, по нему страной достигнуты высокие показатели роста. Если приводить абсолютные цифры, то общее количество энергии, произведенной на базе ВИЭ в 2015 году составило 58,7 млн т н.э., тогда как производство энергии всеми Отечественными ГЭС составило 61,4 млн т н.э.