Приближающаяся угроза топливного "голода" и загрязнения окружающей среды требует увеличения мер по развитию энергосбережения и альтернативных источников энергии

По данным Renewable Energy Agency и согласно статистике нефтяной компании British Petroleum, мировых запасов ископаемого топлива осталось: нефти на 40 лет; природного газа - на 62 года; угля - на 224 года; ядерного топлива - на 40 лет. Учитывая угрозу топливного "голода" и ухудшение состояния окружающей среды, необходимость развития возобновляемой энергии становится очевидной. Казахстан обладает большим потенциалом использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), которые в долгосрочной перспективе составят замену природным ископаемым. Возобновляемая энергия обеспечит сокращение затрат на энергообеспечение, транспорт энергоносителей и разрешение экологических проблем. Правда, для этого Казахстану, прежде всего, необходимо сформировать культуру энергопотребления и энергосбережения.

Альтернативный потенциал

Альтернативные источники энергии условно можно подразделить на возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым относят солнечную, ветровую и геотермальную энергию, энергию водных потоков на суше (мини- и микроГЭС мощностью до 30 МВт при мощности единичного агрегата не более 10 МВт), энергию морей и океанов (морских приливов и волн, течения, температурный градиент, градиент солености), низкопотенциальную энергию окружающей среды (теплонасосы). К невозобновляемым - энергию биомассы (растения, различные виды органических отходов) и водородную энергию. Использование ВИЭ дает миру возможность снизить зависимость от традиционных энергетических ресурсов, а также уменьшить количество токсичных выбросов, загрязняющих атмосферу и нарушающих тепловой баланс планеты. Лидерами по выработке альтернативной электроэнергии (по совокупной мощности действующих объектов) сегодня являются ЕС, США, Китай и Индия. В этих странах альтернативная энергетика превратилась в предмет государственной политики, относительно которого принят ряд нормативно-законодательных актов, выработана система финансирования и приняты меры по стимулированию соответствующего рынка. В СНГ развитие альтернативной энергетики пока не получило широкого распространения в виду того, что причины перехода с традиционных источников на возобновляемые здесь не столь очевидны, как на Западе. Все же интерес к отрасли здесь заметно растет.

По данным АО "Национальный инновационный фонд", суммарная установленная мощность возобновляемой энергетики (без учета большой гидроэнергетики) в мире только за один год - с 2004-го по 2005-й - выросла с 160 тыс. МВт до 182 тыс. МВт соответственно. В настоящее время доля использования альтернативных источников энергии в ЕС составляет 6% от общего энергопотребления, в США - 3%, России - 0,3%, а в Казахстане - 0,02%. Согласно исследованиям, например, в Бразилии и Аргентине, уже 45% автотранспорта переведены на биогаз, дающий нулевые выхлопы (этот вопрос весьма актуален для Алматы). К 2010 году ЕС планирует довести этот показатель до 10%, к 2020 году - до 20%, к 2040 году - до 30%.

АО "Национальный инновационный фонд" ссылается на оценки специалистов, согласно которым в течение 2005 года объем инвестиций в возобновляемую энергетику (ВЭ) составил $38 млрд, что на $8 млрд больше по сравнению с 2004 годом. Ситуация с финансированием той или иной возобновляемой технологии выглядит следующим образом: ветроэнергетика - 27%, фотоэлектрика - 26%, солнечное горячее водоснабжение - 11%, малая гидроэнергетика - 11%, биоэнергетика (электроэнергия + тепло) - 7%, геотермальная энергетика - 7%. Кроме того, около $20 млрд было инвестировано в большую гидроэнергетику. По результатам минувшего года к странам с наибольшими инвестициями в ВЭ - в размере около $7 млрд - относятся Германия и Китай. И если в Германии, например, фотоэлектрика и ветроэнергетика "поглотили" большую часть финансирования, то в Китае приоритетными секторами ВЭ были малая гидроэнергетика и солнечное горячее водоснабжение, не учитывая большую гидроэнергетику, говорится в материалах НИФ. По данным фонда, общее годовое финансирование в сектор ВЭ в КНР составило около $27 млрд, в США - свыше $2,5 млрд, в Испании и Японии - по $2 млрд. Кроме того, помимо финансирования в создание новых мощностей ВЭ, значительные капиталовложения направляются на строительство новых заводов по производству оборудования для фотоэлектрической и биотопливной промышленности. Так, капиталовложения в заводы по производству биотоплива, ввод в эксплуатацию которых намечался до конца 2008 года, только в США превышали $2,5 млрд, в Бразилии - $3 млрд, а во Франции - $1,5 млрд.

По информации АО "Национальный инновационный фонд", значительные объемы международных инвестиций наблюдались в мировой ветроэнергетике, причем по различным направлениям. Датская компания Vestas открыла новый завод по производству лопастей в Австралии и планировала создать еще один в Китае, в то время как немецкая Enercon создает промышленные мощности в Бразилии. В 2005 году германская Nordex начала выпуск лопастей в Китае, испанская Gamesa приступила к финансированию строительства трех новых заводов в США и одного завода в КНР. Испанская Accione, индийская Suzlon и американская GE Energy также открыли новые производственные мощности в Китае. В мировом сегменте большой гидроэнергетики в 2005 году мощности выросли на 12-14 тыс. МВт. Лидировали в этом направлении Китай (введено в эксплуатацию 7000 МВт), Бразилия (2400 МВт) и Индия (1300 МВт). Установленная мощность объектов малой гидроэнергетики выросла на 5000 МВт и достигла мирового показателя в 66000 МВт. Общее производство фотомодулей в мире увеличилось с 1150 МВт в 2004 году до 1700 МВт в 2005 году. Несколько новых производителей, в числе которых китайская Suntech, норвежская REC и германская Q-Cells, присоединились к почетному списку компаний с рыночной капитализацией более $40 млн. Что касается промышленности по производству и поставкам этанола и биодизеля, к концу 2005 года в США работало 95 таких заводов, позже планировалось ввести в эксплуатацию еще 44 завода. В Бразилии, где в 2005 году работало более 300 заводов по производству этанола, на период 2006-2009 запланировано увеличение производственных мощностей отрасли и производства сахарного тростника на 40%. В Канаде в 2005 году началось строительство 6 новых заводов.

В своих исследованиях отрасли альтернативной энергетики Казахстана АО "Национальный инновационный фонд" отмечает, что в республиканской структуре установленной мощности генерирующих источников преобладают тепловые электростанции (ТЭС) - 88%, доля гидроэлектростанций (ГЭС) составляет всего 12%. Доля ТЭС в общем объеме вредных выбросов предприятий Казахстана составляет порядка 20-25%. Между тем страна обладает значительным потенциалом ВИЭ, прежде всего в виде гидро-, ветро- и солнечной энергии, которой достаточно, чтобы обеспечить значительную часть его потребности в энергетических ресурсах.

Так, по данным Национального инновационного фонда, в Казахстане потенциальные запасы водной энергии составляют примерно 0,5% ее мировых запасов. Суммарный гидропотенциал Казахстана теоретически составляет порядка 170 млрд кВт/ч в год, из которых экономически эффективно может вырабатываться 23,5 млрд кВт/ч. Основные гидроэнергетические ресурсы сосредоточены в Восточном и Юго-Восточном регионах республики. На территории Южного Казахстана суммарные потенциальные энергоресурсы определены в размере 10 млрд кВт/ч. Северный и Центральный Казахстан располагают минимумом водно-энергетических ресурсов, на их долю приходится всего около 2,08 млрд кВт/ч, или 1,7% потенциальных гидроэнергоресурсов страны. Водно-энергетический потенциал рек Западного Казахстана оценивается в 2,8 млрд кВт/ч. В целом мощность существующих в настоящее время ГЭС Казахстана составляет 2068 МВт с годовой выработкой электроэнергии 8,32 млрд кВт/ч (12% в структуре генерирующих мощностей и выработке электроэнергии). Сегодня в республике используется лишь 30% потенциала ГЭС. В связи с появившимся дефицитом электроэнергии в Южном регионе РК (порядка 900 МВт в зимний период) приобретает большую популярность направление реконструкции и восстановления ранее действовавших малых ГЭС. Так, восстановлены малые ГЭС в поселке Фабричный (мощностью 600 кВт), идет реконструкция Иссыкской ГЭС, проектируется каскад ГЭС на реке Тентек с вводом на ирригационном сооружении ГЭС мощностью 8 МВт (первая очередь - 4 МВт) и освоение стока этой реки при строительстве каскада ГЭС общей мощностью до 200 МВт, разрабатывается ТЭО малых ГЭС для реки Ыргайты. На очереди стоят стоки рек Лепсы, Коктал и Каратал.

Согласно исследованиям Национального инновационного фонда, ссылающимся на данные экспертов, теоретический ветропотенциал Казахстана может составлять около 1820 млрд кВт/ч в год, а технический потенциал - около 3 млрд кВт/ч в год. Имеется не менее 10 районов с большим ветропотенциалом, со средней скоростью ветра 8-10 м/с., тогда как европейские ветростанции работают при средней скорости 4-5 м/с. Наиболее известны в этом плане потенциальные возможности "Джунгарских ворот" и "Шелкового коридора" - районов, расположенных в Алматинской области на границе с Китаем. Предполагается, что в одном районе могут быть размещены около 11000 штук ВЭУ мощностью 100-250 кВт (при диаметре ветроколеса - 25 метров). Выработка одной такой установки ориентировочно составляет 600 тыс. кВт/ч. Из других перспективных районов можно отметить Ерментау - 3700 кВт/ч на кв.м. (Акмолинская область), Форт Шевченко - 4300 кВт/ч на кв.м. (побережье Каспийского моря), Курдай - 4000 кВт/ч на кв.м (Жамбылская область) и некоторые другие. В поселке Бурный Жамбылской области в Чакпакском ветрокоридоре средняя скорость ветра не менее 24 м/сек., что позволяет установить серию ветростанций на 5 МВт. В Алматы предлагается полностью обеспечить потребность в электроэнергии санатория "Алма-Арасан" (2-4 МВт). АО "Национальный инновационный фонд" приводит данные Министерства энергетики и минеральных ресурсов РК, согласно которым до 2030 года планируется рассмотреть вопрос строительства в 46 районах республики ветростанций суммарной мощностью более 1 млн кВт/ч. После реализации проекта в энергетическом балансе областей можно ожидать прибавления до 40 МВт электроэнергии. Ранее усилиями Общественного фонда "Чистый мир ВЭР", ТОО "Энергоэкотрейдинг", ТОО "Казахтранстур" ветроэнергоустановка появилась в "Джунгарских воротах" как национальное изобретение, подтвержденное успешной практикой. С сентября 1999 года по июнь 2000 года на станции Достык испытывалась пилотная ВЭУ навесного типа с диаметром турбовинта 1,6 м. Вторым этапом освоения ветропотенциала "Джунгарских ворот" стала разработка и установка на станции Достык ВЭУ недульной конструкции с диаметром 2,5 м каждого из трех общей мощностью до 60 кВт. Первичные испытания подтвердили правильность расчета изобретателя. На основе полученных данных были созданы проекты передвинтовых, столбовых, навесных, установленных на автомобилях, водных судах ВЭУ. Кроме того, ветроэнергоустановки уже установлены в районе Кентау Южно-Казахстанской области и в Шетском районе Карагандинской области. Рассматривается возможность развития ветровой энергетики при помощи закрывшихся или простаивающих рудниковых шахт. В силу естественной тяги из-за разности температур на земле возникает шахтный воздушный поток. Нагнетаемый в подземные выработки, он обладает большим запасом кинетической энергии и способен вращать колеса ветроагрегатов с постоянной скоростью и в одном направлении. Движение воздуха в них равномерно, а энергетический ток эти агрегаты вырабатывают с определенной частотой и напряжением. Таким образом, получается надежный, эффективный и дешевый способ выработки электрической энергии в подземных условиях, причем без всякого вреда окружающей среде на поверхности земли. Близ села Баканас Алматинской области было осуществлено строительство первой в стране комбинированной солнечно-ветровой системы.

Суммарный годовой потенциал солнечной энергии в Казахстане тоже велик и, по данным Национального инновационного фонда, оценивается примерно в 340 млрд тонн условного топлива. Количество солнечных часов в году достигается 2-3 тыс., а энергия солнечного излучения 1,2 кВт на кв.м в год. Основной элемент для развития этой энергии - кремний, большими запасами которого обладает наша страна. Сегодня чрезвычайно важна разработка дешевых методов получения кремния в больших масштабах для производства солнечных кремниевых батарей. Ученые Казахстана и России готовы сотрудничать в этой области. По сообщению АО "Национальный инновационный фонд", в июле 2003 года Казахстан запустил свой первый проект по использованию солнечной энергии в Алматы, финансируемый программой развития ООН (ПРООН) и Канадским международным агентством по развитию (КМАР). По первоначальному плану реализация программы охватит 1500 жителей республики. В начале 2008 года на территории СЭЗ "Морпорт Актау" было начато строительство завода по производству солнечных батарей с участием немецкой Silicon Technology GmbH, Freudenstadt. Дирекция СЭЗ подписала контракт с ТОО "SilicaSolar-Aktau" на реализацию данного проекта, оценивающегося в $165 млн и включающего в себя три производственных цикла: производство кристаллических стержней и пластин (солнечные батареи), производство плат (ячеек) и производство электронных дисплеев (модулей). Продукция должна производиться по современнейшим технологиям германской фирмы Schmid Group. На заводе будет установлено новейшее технологическое оборудование, лаборатория, отвечающая международным стандартам. Кроме того, будет предусмотрена техническая возможность для наращивания объема выпускаемой продукции. С солнечной энергетикой связан еще один проект, которым планирует заняться в Алматинской области ТОО "Металлургический комбинат "Казсиликон" (входит в TSC Group), подписавший в начале октября 2007 года соглашение с НИИ Сибирского отделения РАН, иркутским ООО "Солнечный кремний" об организации производства поликристаллического кремния для солнечных батарей. В рамках пятилетних договоренностей казахстанская сторона получит лицензии на производство кремния, а также доступ к технологиям сибирских ученых. Взамен специалистам из Сибири будет отчисляться роялти. По оценкам самих специалистов, общий доход разработчиков может достигнуть 70 млн евро. Рентабельность проекта пока неизвестна, однако, по словам представителей СО РАН, объем инвестиций в новый проект оценивается более чем в $100 млн. На сегодняшний день, по данным специалистов, кремний производят в Уштобе Алматинской области на предприятии "Жер су". Однако качество выпускаемого здесь кремния на данном этапе развития не соответствует необходимым для производства солнечных элементов стандартам. Также осенью 2007 года под эгидой проекта ПРООН с целью демонстрации возможностей применения солнечных технологий в Казахстане был осуществлен проект по установке солнечной батареи на котельной в одном из районов Алматы совместно с АО "Алматытеплокоммунэнерго". Солнечные панели площадью 260 кв.м имеют тепловую производительность примерно 0,1 Гкал/час. На данный момент это самая большая солнечная установка в стране. Другая - площадью 72 кв. м смонтирована НПО "Тарбие" на Доме ребенка в Кызылорде при финансировании со стороны Программы малых грантов ПРООН. Представители ПРООН надеются, что эти установки станут своего рода рекламой возможностей, которые имеются в использовании солнечной энергии в Казахстане. Также в Индустриальном парке Темиртау Карагандинской области строится завод мощностью 25 тыс. тонн высокочистого кремния, 10,5 тыс. тонн микрокремнезема и 875 тонн кремниевого шлака. В будущем планируется создать вторую очередь предприятия и довести производство до 50 тыс. тонн высокочистого кремния. Добыча кварца в объеме 130 тыс. тонн в год будет осуществляться на месторождениях Актас и Ашколы-III в Улытауском районе Карагандинской области. А компания Kun Renewables планирует построить в Индустриальном парке Астаны завод по производству поликристаллического кремния (первый этап), моно- и мультикристаллических пластин (второй этап). Сейчас в КазНТУ им. К. Сатпаева и ФТИ МОН разрабатываются технологии переработки кремния для солнечных установок, которые позволяют осуществить полный цикл производства дешевого и высокочистого кремния солнечного качества, а в перспективе и полупроводникового кремния на основе собственных сырьевых материалов. Другим методом является силановый метод получения кремния, также разработанный во ФТИ. Предварительные оценки показывают, что себестоимость кремния, полученного новым методом, будет значительно ниже существующего уровня цен на мировом рынке. Это может привлечь частных инвесторов для промышленного внедрения этой инновационной технологии.

А в Шымкенте "Южно-Казахстанский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации" наладил производство гелиосистем горячего водоснабжения, на основе гелиоколлекторов из специальных алюминиевых профилей. Разработанные в Алматинском институте энергетики и связи опытные гелиотепловые концентрирующие установки типа ГК мощностью 3-35 кВт и фотоэлектротепловые установки с гелиоконцентратором типа САК и мощностью ОД-2 кВт были запущены в разное время в Алматы и Талгаре. ТОО "Еркин и К" внедрило в производство серию изобретений по солнечным коллекторам и опреснителям, установило более 160 единиц таких устройств, которые способны вырабатывать от 100 до 20 тыс. литров горячей воды в день. Установки позволяют получать горячую воду с температурой до 100°С, максимальное давление в установках - до 20 атмосфер, срок службы - более 10 лет. Осуществлена продажа лицензий по патентам на солнечные коллекторы и опреснители южнокорейским компаниям K&K-electronics и MiraeSL Com. К слову, разведанные запасы геотермальных источников в Казахстане, где температура воды в устье скважин составляет 40-100°С, составляют около 100 млрд тонн условного топлива, что на порядок превышает суммарные запасы нефти и газа страны. Большинство геотермальных источников в основном находятся в Западном Казахстане - 75,9%, Южном Казахстане - 15,6% и Центральном Казахстане - 5,3%. А самым высоким температурным потенциалом обладают два 3-километровых геотермальных колодца вблизи Жаркента с температурой около 96°С, которые можно использовать для решения проблем теплоснабжения этого района.

Стабильным источником биомассы для производства энергии в республике вообще могут являться отходы сельскохозяйственного производства. АО "Национальный инновационный фонд" утверждает, что, по приблизительным оценкам, годовой выход животноводческих и птицеводческих отходов по сухому весу составляет 22,1 млн тонн, или 8,6 млрд кубометров газа, растительных остатков - 17,7 млн тонн, что эквивалентно 14-15 млн тоннам условного топлива, или 12,4 млн тоннам мазута. За счет их переработки может быть получено около 2 млн тонн условного топлива биогаза в год. Переработка этого газа в электрогазогенераторах позволит получать ежегодно до 35 млрд кВт/ч электроэнергии и одновременно 44 млн Гкал теплоэнергии. Фонд ссылается в своих исследованиях на данные НПО "ЭкоМузей" Караганды, подсчитавшего, что при использовании биогаза для производства электроэнергии ее себестоимость оказывается всего $0,025-0,075 за кВт/ч, в то время как электроэнергия от традиционных источников обходится в $0,1-0,15 за кВт/ч. Таким образом, биогаз в 2-4 раза экономичнее. НПФ "Гылым" располагает новой технологией ускоренного (до суток вместо 72 часов) анаэробного брожения органических отходов для создания автономных источников тепла или электроэнергии, опреснения, получения белковых кормовых добавок и экологически чистых обеззараженных органических удобрений. В Северо-Казахстанской области компанией "Баско" был построен завод по производству биоэтанола - производственный комплекс "Биохим", занимающийся получением биобензина марок БЭ-92, БЭ-95, состоящего из топливного биоэтанола, синтезируемого из зерна. В Костанае еще одно предприятие по производству биотоплива строится на частные инвестиции. Этот завод будет производить биодизель, для которого исходным сырьем служит рапс.

АО "Национальный инновационный фонд" заявляет, что, согласно планам правительства РК, в отрасли альтернативной энергетики доля использования альтернативных источников энергии до 2012 года должна составить 0,05%, до 2018 года - 1%, до 2024 года - 5%; обеспечение замещения альтернативными источниками энергии к 2009 году должно составить 65 тыс. тонн условного топлива, к 2012 году - 165 тыс. тонн условного топлива, к 2018 году - 325 тыс. тонн условного топлива, к 2024 году - 688 тыс. тонн условного топлива и к 2030 году - 1,139 млн тонн условного топлива; доля использования ВИЭ (без учета крупных гидроэлектростанций) в производстве электрической энергии должна возрасти до 3000 МВт мощности и 10 млрд кВт/ч электроэнергии в год к 2024 году.

Влияние ВИЭ  на окружающую среду

В материалах АО "Национальный инновационный фонд" говорится, что сегодня предприятия энергетического сектора Казахстана являются самым крупным источником загрязнения атмосферы, выбрасывая в атмосферу более 1 млн тонн вредных веществ и около 70 млн тонн двуокиси углерода. Приблизительная оценка экономического ущерба от загрязнения окружающей среды только угольной энергетикой составляет в республике порядка $3,4 млрд в год. Таким образом, игнорирование использования альтернативной энергетики и централизация энергоснабжения приводят к нерациональному использованию энергоресурсов, снижению экономичности и надежности энергоснабжения, а также наносят ощутимый вред экологии и здоровью людей. Впрочем, как утверждают эксперты, мнение о том, что выработка электроэнергии за счет ВИЭ представляется абсолютно экологически чистой, не совсем верно. Эти источники энергии обладают принципиально иным спектром воздействия на окружающую среду по сравнению с традиционными энергоустановками на органическом, минеральном и гидравлическом топливе, причем в некоторых случаях воздействия последних представляют даже меньшую опасность.

Так, согласно данным фонда, отнесение солнечных станций к экологически чистым электростанциям нельзя назвать полностью обоснованным в силу недостаточной изученности данного ВИ и последствий его использования. В лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию - стадию эксплуатации солнечных электростанций (СЭС), и то относительно. Дело в том, что СЭС являются достаточно землеемкими, их удельная землеемкость изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее вероятными значениями 0,003-0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС, говорят ученые. Также солнечные станции весьма материалоемки (металл, стекло, бетон и т.д.), к тому же в приведенных значениях землеемкости не учитываются изъятие земли на стадиях добычи и обработки сырья. В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеемкость повысится, и увеличится опасность загрязнения подземных вод рассолами. Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д. Также нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями, приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

При работе же ветроэлектростанций наиболее важным фактором влияния на окружающую среду, по мнению экспертов, является акустическое воздействие. Впрочем, считают они, удаление ВЭС от населенных пунктов и мест отдыха решает проблему шумового эффекта для людей. Однако шум может повлиять на фауну, в том числе на морскую фауну в районе экваториальных ВЭС. Вероятность поражения птиц ветровыми турбинами оценивается в 10%, если пути миграции проходят через ветровой парк. Размещение ветровых парков повлияет на пути миграции птиц и рыб. Помехи, вызванные отражением электромагнитных волн лопастями ветровых турбин, могут сказываться на качестве телевизионных и микроволновых радиопередач, а также различных навигационных систем в районе размещения ветрового парка ВЭС на расстоянии нескольких километров.

Фактор господдержки

В материалах АО "Национальный инновационный фонд" отмечается, что в Казахстане эффективное развитие альтернативной энергетики, в особенности отрасли ВИЭ, затруднено по многим причинам. Эксперты называют 5 ключевых барьеров, препятствующих развитию ВИЭ. Первый - отсутствие законодательной базы, а именно Закона "О поддержке использования возобновляемых источников энергии", в котором должны быть четко сформулированы государственные цели и приоритеты развития ВИЭ. Пока, как известно, экономика Казахстана по-прежнему опирается на колоссальные запасы углеводородов, что препятствует широкому развитию ВИЭ. Имеет место сильное лоббирование интересов энергокомпаний, ориентированных на применение традиционных методов и технических средств для получения энергоресурсов. Кроме того, таможенное законодательство не рассматривает правила импорта специального оборудования для ВИЭ (эксперты считают целесообразным снизить таможенные пошлины на ввоз спецоборудования для ВИЭ), а налоговое не предусматривает предоставление льгот для производителей и системы упрощенной тарификации для потребителей. Второй - финансовый барьер, демонстрирующий отсутствие экономических стимулов для вложения инвестиций в отрасль на фоне высокой стоимости спецоборудования, низкой покупательской способности внутри страны, отсутствия госдотаций. Третий - информационный барьер, означающий дефицит сведений о выгодах доходности инвестиций от использования ВИЭ. Четвертый - институциональный барьер, показывающий неэффективность системы мер по принуждению выполнения экологического законодательства и нежелание госорганов участвовать в финансировании инвестпроектов по освоению ВИЭ. Пятый - научно-технологический барьер, которому характерны нехватка инженерных, научных, производственных кадров, владеющих проблемой использования ВИЭ, а также недостаточно эффективная система присвоения патентов в Казахстане, включающая несколько утомительных этапов.

Между тем эксперты считают, что именно государство должно выступить инициатором развития альтернативной энергетики, в первую очередь, создав благоприятные условия для участников этой отрасли путем предоставления кредитов и других стимулирующих программ, введения налоговых и прочих льгот как для производителей оборудования ВИЭ, так и для производителей энергии с использованием альтернативных источников энергии.

В отчете АО "Национальный инновационный фонд", в частности, отмечается, что для ускорения создания и дальнейшего развития технологий получения энергии на основе широкомасштабного использования ВИЭ в РК необходимо проведение целого ряда мероприятий. Прежде всего, необходимо разработать Государственную программу по развитию возобновляемой энергетики, в которой бы были прописаны условия для развития ВИЭ и внедрения чистых технологий во всех отраслях экономики. Кроме того, по мнению экспертов, нужно принять пакет законов и законодательных актов о ВИЭ (например, принять закон "О возобновляемых источниках энергии" и разработать к нему механизмы, гарантирующие покупку всей электроэнергии государством), создать методы финансовой поддержки проектов по ВИЭ (займы под гарантию правительства, низкопроцентные банковские ставки, налоговые каникулы, различные преференции, ввести систему "зеленых" сертификатов, отменить налоги в СЭЗ и т. д.). Так, специалисты считают вполне разумным установление льготного процента на кредиты и займы в области ВИЭ по ставке не более LIBOR + 1%, что, по их мнению, позволит привлечь больший интерес к данным проектам со стороны инвесторов и поспособствует более быстрому развитию отрасли. Государственная страховая корпорация по страхованию экспортных кредитов и инвестиций должна осуществить страхование проектов использования ВИЭ для содействия экспорту товаров и услуг казахстанских производителей путем страхования и перестрахования всех видов рисков. Также должно быть расширено бюджетное финансирование фундаментальных и прикладных научно-исследовательских и демонстрационных проектов и опытно-конструкторских разработок в области ВИЭ. Согласно материалам АО "Национальный инновационный фонд", для проведения эффективной государственной политики регулирования тарифов на электроэнергию и тепло, производимые с использованием ВИЭ, необходимы в том числе законодательные гарантии для установления стабильных цен в течение длительного периода, вплоть до 20 лет.

Вместо строительства топливно-энергетической станции в районе города Экибастуз мощностью 7200 МВт с выдачей мощности в Китай по ЛЭП постоянного тока без возможности промежуточного отбора мощности, эксперты предлагают построить комплекс ветропарков, гидроаккумулирующих станций и магистральных ЛЭП переменного тока напряжением 1150 кВт для электроснабжения Южного Казахстана и Китая. Это позволит не выбрасывать в атмосферу 34-36 млн тонн парниковых газов промышленными предприятиями и, соответственно, не платить за превышение установленные квоты по 100-200 евро за каждую тонну двуокиси углерода после 2010 года (в этом году Казахстаном ожидается достичь уровня выбросов парниковых газов базового 1990 года). В ряде ветровых районов предлагается организовать специальные СЭЗ со льготным налогообложением (оффшорные зоны ВИЭ) для организации на их территориях производства надежных и дешевых установок по преобразованию ВИЭ в электричество и тепло. Целесообразно также принять инструкцию "По параллельному использованию электроэнергии ветровых электростанций", которая определит порядок покупки электроэнергии местными электрическими сетями, установит составные части стоимости единицы электроэнергии и условия продажи такой электроэнергии всем потребителям сети, а не только расположенным вблизи от ветропарков, полагают эксперты.

При становлении отрасли альтернативной энергетики они считают необходимым применять опыт и разработки других стран-лидеров в данной отрасли. К слову, в Австралии, Австрии, Франции и Японии предоставляют инвестиционные субсидии, в Индии и Португалии - действуют налоговые льготы и льготы при госзакупках, в Калифорнии (США), Швеции и Великобритании - сертификаты-обязательства по квотам на возобновляемую энергию.

Все вышеперечисленные меры должны, по мнению специалистов, реализовываться отдельным госорганом, который будет курировать отрасль альтернативной энергетики, в том числе разрабатывать законопроекты, лоббировать интересы отрасли в правительстве, отслеживать все направления деятельности в отрасли. Необходимость создания такого госоргана обусловлено тем, что Минэнерго на сегодняшний день курирует большой блок вопросов, связанных с традиционной энергетикой, и в этой связи программы по альтернативной энергетике, как правило, уходят на второй план, либо их решение откладывается на неопределенный срок.

Развитие основных направлений данной отрасли должно идти одновременно, в том числе параллельно с повышением благосостояния населения. Важно, чтобы процесс создания технологий и изучения потенциала происходил одновременно с процессом разработки и принятия законодательной базы, говорят эксперты.

(http://www.enecsis.ru/articles/art_kz.htm)

Электроснабжение экологически чистыми ветростанциями

В 1993 г. Электроэнергетический исследовательский институт США писал: "Есть веские основания ожидать, что в следующие 10—12 лет ветер будет производить более дешевую энергию по сравнению с любыми другими ресурсами".

Это предвидение начинает сбываться.

С начала восьмидесятых годов прошлого столетия  стоимость электроэнергии получаемое от эксплуатации ветроэлектростанций  упала более чем на порядок, в 10 раз. С началом промышленного использования ветростанции, средняя стоимость производимой ими электроэнергии составляла около 30 центов за кВт-ч. Сейчас  ветроэлектростанции производят электроэнергию по цене около 3 центов за кВт-ч. Во многих странах стоимость электроэнергии получаемой от использования ветра сравнима, а то и меньше стоимости электроэнергии получаемой от сжигания не возобновляемых ресурсов. Во всех индустриально развитых странах приняты правительственные программы развития альтернативных источников энергии, в том числе и ветроэнергетики на многие годы и десятилетия вперед. В ведущих научных исследовательских центрах мира идут  интенсивные работы по созданию  ветроэлектростанций нового поколения, способных генерировать электроэнергию по цене, сравнимой с ценой электроэнергии, вырабатываемой паротурбинными электростанциями на газе.

Правительственная программа Германии "Эльдорадо ветер", принятая в 1993 году, предполагала строительство  ветростанций общей мощностью 250 МВт, а также прямые инвестиции в поддержку промышленности. Это в совокупности с налоговыми льготами и другими мерами поощрения использования ветровой энергии привлекло частный капитал в объеме, превышающем на порядок правительственные инвестиции. Общая мощность ветроэлектростанций увеличилась с 280 МВт в 1993 г. до 1576 МВт в 1996 году. Германия стала второй после США страной по мощности работающих ветроустановок.

В США с начала 1980-х годов на федеральном уровне и на уровне штатов было проведено множество мероприятий по стимулированию использования возобновляемых источников энергии. В настоящее время в некоторых штатах действует закон, обязывающий энергоснабжающие компании производить определенную часть электроэнергии от возобновляемых источников энергии. Введение временного освобождения от налога (по-американски "tax credit") — это кредит для налогоплательщиков, которые владеют и эксплуатируют ветроэнергетические станции и установки и передают электрическую энергию потребителям через собственную сеть или через сети энергосистемы.

В Индии в 1992 году было создано специальное министерство, по развитию альтернативных источников энергии. Были введены в строй пилотные  проекты ветростанций общей мощностью более 50 МВт. Их финансирование  осуществлялось Центральным Правительством и Правительствами штатов. Для привлечения частного капитала в ветроэнергетику разработаны различные инструменты, в частности  освобождение от налогов на 5 лет, предоставление 100 % ускоренной амортизации, льготные таможенные пошлины на отдельные компоненты ветроустановок и скидка в размере 25 % на всю ветроустановку и др. 

Рабочая группа Минтопэнерго России, созданная в 1993 году для разработки "Концепции развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России" определила, что технический потенциал ветровой энергии составляет 6218 млрд. кВт-ч в год. Это почти в 10 раз превышает потребление электроэнергии в России в 1997 г. Однако этот потенциал распределен неравномерно. Перспективными регионами по применению энергии ветра являются:  Архангельская, Астраханская, Волгоградская, Калининградская, Камчатская, Ленинградская, Магаданская, Мурманская, Новосибирская, Пермская, Ростовская, Сахалинская, Тюменская области; Краснодарский, Ставропольский, Приморский, Хабаровский края; другие субъекты Российской Федерации: Дагестан, Калмыкия, Карелия, Коми, Ненецкий автономный округ, Хакасия, Чукотка, Якутия, Ямало-Ненецкий автономный округ.

Перспективными являются также отдельные районы других краев, областей и республик Российской Федерации. Но имеющийся ветроэнергетический потенциал используется в совершенно недостаточной мере. На сегодня в России функционируют ветроэлектростанции, подключенные к общей энергосистеме, суммарной мощностью около 3 МВт, вырабатывающие около 4 млн. кВт-ч в год. Основная часть этих станций находится в Калмыкии, Воркуте, Ростове, Калининграде, на Чукотке. Подсчитано, что в энергосистеме России, включая районы автономного энергоснабжения, экономически оправданная доля ветроэнергетики может составлять не менее 5 % от общего электропотребления.

По данным научных исследований в мировом масштабе ветер может дать энергию, эквивалентную 5800х1015 (квад) BTUS (Британских тепловых единиц) ежегодно. Это превышает в 15 раз общее потребление энергии в мире. Каждый "квад" соответствует около 172 млн. баррелей нефти или 40 млн. т угля. Тихоокеанская Северо-Западная Лаборатория "Бателле" (Batelle) оценила, что при современной технологии ветровая энергия может составлять около 20 % всей годовой выработки США, т.е. ежегодно 560 млрд. кВт-ч. Хотя ресурсов ветровой энергии гораздо больше. Только в одном штате Северная Дакота   на  ветроэлектростанциях   может  быть   установлена мощность, способная произвести одну треть электроэнергии, потребляемой в США.

В 1994 г. ветроэнергетические станции штата Калифорния предотвратили эмиссию углекислого газа в объеме 1,8 млн. тонн, который был бы выброшен в атмосферу при работе электростанций на угле и природном газе — огневых электростанциях. Углекислый газ — первый из "газов земного дома", вызывающий глобальное потепление климата Земли. Если бы 3,3 млрд. кВт-ч выработанных ветровыми станциями в Калифорнии были генерированы путем сжигания ископаемого топлива, было бы дополнительно выброшено в атмосферу 27 тыс. т диоксида серы, оксида азота и мелких твердых частиц. Диоксид серы и оксид азота первые предвестники кислотных дождей. Также исключается эмиссия тяжелых металлов, таких как ртуть и мышьяк, содержащихся в угле. Если принять удельный расход топлива на электростанциях на угле порядка 340 грамм условного топлива на 1 кВт-ч, то это означает экономию 1,2 млн. тонн в угольном эквиваленте.

Ветроэлектростанции построены во всех частях света. В десятке стран-лидеров  входят как самые богатые и самые развитые страны (США, Германия, Швеция), так и развивающиеся гигантские страны (Индия, Китай), а также небольшие европейские государства (Дания, Нидерланды). Это доказывает настоятельную необходимость развития ветроэнергетики в России, несмотря на наши богатые запасы органического топлива.

Эффективное использование энергии ветра для выработки электроэнергии и создание рентабельных ветроэлектростанций является важной задачей современной науки. По своей природе ветер – сложный источник энергии с непредсказуемыми показателями, связанными с частотной пульсацией порывов внутри ветрового потока и собственной «розой» ветров, определяющей смену направления и силы ветра в течение временного интервала.

Существуют два основных вида  установок: с вертикальной осью вращения и с горизонтальной осью вращения. Ветроустановки с горизонтальной осью составляют около 95 %.

По технико-экономическим показателям в секторе большой мощности (до 5 МВт) получили распространение пропеллерные станции, которые совершенствуются в направлении новых конструктивных решений и применяемых материалов. Современный мировой опыт показывает, что наиболее благоприятной территорией для их размещения является морское побережье с одно векторной «Розой» ветров. В случае, когда  ветер имеет двух векторную или много векторную структуру, типичную для многих континентальных и горных районов, коэффициент использования ветра всеми видами пропеллерных станций уменьшается более чем два раза, делая таким образом ветростанции не рентабельными или просто не пригодными для эксплуатации в этих условиях. Система "наведения" на ветер усложняет и удорожает их.

К эксплуатационным неудобствам пропеллерных ветростанций относятся – расположение тяжелого механического и электрического оборудования на большой высоте. Стартовая скорость большинства современных станций находится в пределах 4 — 5 м/с. Но нужно, чтобы скорость ветра продержалась на этом уровне не менее 10 мин, только тогда автоматика даст разрешение на пуск ветроустановки. Поэтому кратковременные порывы ветра в счет не идут, если длятся менее 10 мин. С увеличением мощности растут их габариты. В установке мощностью 2MВт длина лопасти более 40 метров, а высота мачты более 50 м. Генератор имеет большие габариты. Длинные лопасти становятся источником высокочастотных (ультразвук) и низкочастотных (инфразвук) шумов, вредных для людей и животных. Это делает необходимым возведение ветростанций  далеко от места потребления электроэнергии. Кроме того, вращающиеся лопасти оказывают негативное влияние на телевизионные и радиосигналы, создаются неудобства для движения транспорта, что делает нежелательным их размещение вблизи жилья. Следует учитывать сложность в производстве, эксплуатации, ремонте из-за размещения силовых агрегатов на высоте, что делает стоимость и эксплуатацию дорогим.

В   настоящее время все большее внимание уделяется разработке ВЭС с  вертикальным расположением ветровоспринимающих элементов и низким размещением генератора. Это объясняется значительным упрощением конструктивной схемы, удобством монтажа и обслуживания. Одно из главных достоинств таких ветрстанций – возможность принятия  ветровых течений разного направления и вообще отсутствие необходимости учитывать направление ветра при установке и эксплуатации.

Российская компания ООО «НПП ЭНЭКСИС» разработала  технологию Вертикально – Осевой Ветроэнергетической Турбины (ВВТ ЭНЭКСИС), которая оказалась несравненно эффективнее в утилизации ветровой энергии, чем традиционные пропеллерные  ветровые турбины. «ВВТ ЭНЭКСИС», как никакая другая турбина, приемлема для местностей с постоянно изменяющимися направлениями ветра таких как, острова, пустыни, прибрежные зоны, горные перевалы и ущелья, а также  равнинные степные районы. Уникальное решение «статор – ротор», усиливающее скорость ветрового потока, отсутствие редуктора, специально разработанный электрогенератор обеспечивают ей высокую экономическую эффективность. Турбина не требует ориентации «на ветер», имеет модульное построение. Мощность может быть увеличена  добавлением стандартных модулей. В продаже находятся ветростанции установленной мощностью от  0,5 до 5 кВт.   Увеличение суммарной мощности достигается созданием ветроплотин. Одно киловатная станция в условиях московской области (средняя годовая скорость ветра составляет 3,5 метра в секунду) способна обеспечить потребности отдельно взятого дома по эксплуатации современных  бытовых приборов в обычном режиме: холодильник, телевизор, освещение, компьютер, циркулярный насос, погружной насос, электроплита, морозильник.

 Отличительные особенности ВВТ «ЭНЭКСИС»:

•          рабочая скорость ветра от 3 м/с и выше без ограничений (испытана до 45 м/с);

•          использование энергии шквалов, порывов и пульсаций скорости;

•          работа при ветрах любого направления без каких – либо настроечных операций;

•          модульный принцип конструкции ветромеханической части;

•          широкодоступные конструкционные материалы;

•          «утилизирует» внезапные порывы и высокочастотные пульсации скорости ветра;

•          вращение ротора начинается самостоятельно;

•          увеличение устойчивости конструкции при повышении скорости вращения ротора за счет гироскопического эффекта;

•          простота монтажа и технического обслуживания;

•          высокие эксплуатационные свойства и устойчивость, поскольку генератор и другое оборудование находится на уровне земли,

•          экологическая чистота и бесшумность  (до 30 dB на расстоянии 5 м при скорости ветра 15 м/с), безопасность для птиц и животных;

•               минимальный эффект  визуального вторжения в ландшафт;

•          возможность создания многорядных ветроэнергетических плотин большой мощности;

•          возможность автономной или параллельной работы с другими источниками постоянного и переменного тока, солнечными преобразователями, аккумуляторной батареей, дизельными станциями или энергосистемой;

•          электрический генератор и система автоматики оригинальной конструкции с высоким КПД, который согласован с ветромеханической частью ВЭС и соединен без редуктора непосредственно с валом ротора.

•          безопасность, обусловленная отсутствием внешних вращающихся лопастей;

•          высокая надежность конструкции.

            Работы над электростанцией начались в 1991 году. Первый экспериментальный образец был запущен в 1992 году в Казахстане. Было создано более 10 различных модификаций, проведено более сотни экспериментов. Ветростанции прошли испытания в в суровых горных и степных условиях.   Две установки работают в горах Тяньшаня, более 3500 метров над уровнем моря, где температура зимой опускается до -40 градусов и дуют снежные бури.  В степях работают  семь установок, в условиях регулярных пылевых бурь и перепадах температуры от -30 до +60 градусов. В порывах скорость ветра доходила до 45 метров в секунду.  Две ветростанции эксплуатируются в пустынном районе, где часто бывают песчаные бури. В результате многочисленных многолетних  натурных испытаний в конструкцию были внесены десятки изменений, улучшающих эксплуатационные характеристики. Ветроэлектростанция «Энэксис» является простым и  надежным в эксплуатации, способным без присмотра человека способна автономно работать на протяжении многих лет, независимо от погодных и ветровых условий.

Потребителей привлекает простота, практическое отсутствие  эксплуатационных расходов, надежность, долговечность (25-30 лет), бесшумность и самое главное - использование бесплатной, даровой энергии ветра. Потратившись один раз, он навсегда решает проблему с электроэнергией и получает взамен хороший, ликвидный актив. Он больше не зависит от непрерывного роста цен на него. Для  предпринимателя, фермеров, туристических и горно-спортивных комплексов, промысловых артелей, для любых автономных хозяйств появляется реальная возможность минимизировать себестоимость выпускаемой продукции и оказываемых услуг. А для это единственная возможность существования и развития. Так как сегодня провести ЛЭП намного дороже, чем купить ветроэлектростанцию.  Кроме того, ЛЭП надо построить за свои деньги и передать на баланс местной обслуживающей энергокомпании, не получая за потраченные деньги никакого актива взамен, а только счета за использованную электроэнергию.

Неприхотливость к внешним условиям эксплуатации в любых климатических  и географических зонах ветростанция незаменима для развития средств связи, путем встраивания модуля внутрь ретрансляционных мачт. Для электроснабжения датчиков контроля нефте–газо проводов, удаленных метеостанций и военных объектов, погран застав и постов наблюдения. Большой потенциал у станции для эксплуатации в городских условиях, на крышах высоких зданий.

(http://www.enecsis.ru/articles/art_technomir.htm)