Сегодня мы вплотную подошли к той грани, когда традиционных источников энергии становится недостаточно для удовлетворения постоянно растущего мирового спроса. Это делает альтернативную энергетику одной из важнейших отраслей, от развития которой зависит будущее нашей планеты.
Все это не могло не отразиться на деятельности международных организаций. Организация Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) вот уже тридцать лет сотрудничает с правительствами различных стран, торгово-промышленными организациями и частными корпорациями, содействуя скорейшему внедрению самых передовых энергетических технологий. Одна из наиболее эффективных форм такого сотрудничества — создание международных центров под эгидой ЮНИДО. Сейчас такие центры созданы в Турции, Италии, Индии, Китае, Австралии. В этой статье мы попытались оценить перспективы создания подобного центра на территории России.
Альтернативная энергетика: общий взгляд
Исследования, касающиеся альтернативной энергетики, сейчас ведутся практически во всех развитых государствах, однако наиболее остро вопрос использования возобновляемых источников энергии стоит перед развивающимися странами, которым пока приходится импортировать необходимые технологии и оборудование. Но в будущем развивающимся странам придется самостоятельно наращивать потенциал в области исследования, развития и применения инновационных энергетических технологий.
Многие страны уже активно используют возможности альтернативной энергетики. Более того, некоторые просто вынуждены это делать. Например, на Кипре чуть ли не основным источником энергии является солнце. Согласно законам страны все новые постройки на острове должны оснащаться солнечными коллекторами. Коллекторы-водонагреватели устанавливают на крышах домов под определенным углом к горизонту, обеспечивая нагрев теплоносителя на 40–50 градусов. Такими устройствами оснащены 15 % квартир и 90 % частных домов острова. Помимо Кипра наибольшее количество солнечных коллекторов на душу населения установлено в Израиле, кроме того, они широко используются в США и Японии.
У России есть все шансы стать лидером альтернативной энергетики. Дело в том, что в каждом регионе нашей страны имеется, по крайней мере, один возобновляемый источник природной энергии. Другое дело, что природная энергетика — это все-таки дело будущего. Ее развитие требует немалых усилий как в сфере законодательства, так и в области поддержки новых технологий. Поэтому для запуска долгосрочных проектов по исследованию и созданию технологий необходима поддержка таких крупных международных организаций, как ЮНИДО.
Перспективы России
20 января 2009 года Председатель Правительства Российской Федерации В. В. Путин подписал распоряжение, утверждающее основные направления государственной политики в развитии возобновляемых источников энергии до 2020 года. Сейчас их доля в топливном балансе России ничтожно мала. Принятое распоряжение правительства предполагает ее увеличение в 2015 году до 2,5 %, в 2020 м — до 4,5 %.
Документ предусматривает комплекс стимулирующих мероприятий, таких как привлечение внебюджетных инвестиций для сооружения электростанций на основе возобновляемых источников энергии, содействие развитию малых предприятий, функционирующих в этой сфере. Кроме того, предполагается обязать участников рынка приобретать заданные объемы электроэнергии, полученной из возобновляемых источников, использовать механизмы дополнительной поддержки из государственного бюджета РФ. Как эти инициативы будут работать на практике, сказать пока сложно.
Сейчас в России совокупная мощность генерирующих установок и электростанций, использующих возобновляемую энергию (без учета гидростанций мощностью свыше 25 МВт), не превышает 2200 МВт. Ежегодно ими вырабатывается не более 8,5 миллиарда кВт•ч электроэнергии, что составляет менее 1 % от общего объема производства [8].
Бытует мнение, что в России мало мест, пригодных для размещения объектов альтернативной энергетики: Калмыкия и Калининград подходят для развития ветряной генерации, в Мурманске можно строить приливные станции, геотермальные — на Камчатке, а малые ГЭС — на Кавказе. На самом деле этот список можно существенно расширить: для солнечной энергетики подходят Прибайкалье, Краснодарский край, при освоении технологии глубинного бурения геотермальное тепло можно получать практически повсеместно, энергию приливов можно перерабатывать в Архангельской области и на Камчатке. Что касается ветряков и малых ГЭС, то проще назвать районы, где они не могут работать.
Уже сегодня специалисты оценивают экономически доступный потенциал альтернативной энергетики в России примерно в 30 % от общего энергетического баланса страны. То есть каждая третья сжигаемая тонна нефти и кубометр газа могут быть замещены энергией ветра, солнца, биомассы [7].
Биотопливо
По оценкам экспертов, наиболее перспективным направлением является развитие биоэнергетики. Сегодня в мире из биомассы получают около 70 % всей энергии, вырабатываемой из возобновляемых источников [8]. Однако в последние годы развитие отрасли замедлилось в связи с тем, что производство биотоплива из сельхозсырья вызвало глобальный рост цен на продовольствие. Более надежной и эффективной сырьевой базой для биоэнергетики может стать лесопромышленный комплекс.
По словам директора Департамента государственной энергетической политики Минпромэнерго РФ Сергея Михайлова, к 2015 году Россия может производить до 3–5 % всей энергии из возобновляемых ресурсов, однако пока неясно, какую часть в этой доле будет составлять энергия биомассы — отходов лесного и деревообрабатывающего производства, животноводства, бытовых отходов.
По мнению гендиректора Международного фонда биотехнологий Григория Угодчикова, одним из главных направлений биоэнергетики в России должна быть утилизация древесных отходов. Россия могла бы использовать опыт Швеции, где потребности теплоснабжения на 80 % удовлетворяются за счет этого вида биомассы.
| Таблица 1. Перспективы развития биоэнергетики в России | |
| Сильные стороны биоэнергетики | Возможности биоэнергетики |
|---|---|
| Налоговые льготы Государственная поддержка Актуальность для АПК Наличие технологической базы Наличие квалифицированных кадров |
Использование отходов лесопиления утилизация отходов с/х. Сокращение выбросов парниковых газов Создание новых рабочих мест Развитие смежных отраслей |
| Слабые стороны биоэнергетики | Угрозы биоэнергетике во внешней среде |
| Нет спроса на биотопливо на российском рынке Проблемы с ростом цен на продовольствие |
Другие виды возобновляемых источников энергии Экономическая нестабильность |
Также не меньший интерес представляет и утилизация отходов сельского хозяйства, которых в России ежегодно накапливается 700 миллионов тонн. До конца года Министерство сельского хозяйства должно закончить разработку общей стратегии развития биоэнергетики в стране. Она, в частности, предусматривает создание научного центра, который должен заниматься решением проблем новой отрасли.
Среди многих культур по энергетической ценности на первом месте стоит рапс, посевные площади под который должны возрасти с 800000 до 2 миллионов гектаров. В прошлом году в Казани сдан завод по переработке 300 тысяч тонн рапса, такой же завод возводится в Липецкой области. Всего планируется построить 22–25 перерабатывающих предприятий.
Как видно, возможности для развития биоэнергетики немалые. Уже сейчас ощущается необходимость в законе, который бы регулировал дальнейшее поступательное развитие. Сейчас Минсельхозом объявлен конкурс по его разработке.
Перспективы развития биоэнергетики представлены в табл. 1.
Энергия ветра
В подавляющем большинстве случаев для преобразования энергии ветра в механическую работу используются лопастные машины с горизонтальным валом, устанавливаемым по направлению ветра. Намного реже применяются устройства с вертикальным валом. Очевидно, что строить ветроэнергетические установки целесообразно только в местах, где среднегодовые скорости ветра достаточно велики. КПД лучших из таких установок составляет примерно 0,45, то есть при скорости ветра 10 м/с мощность на валу ветрового колеса с длиной лопасти 10 м не может быть более 85 кВт.
Наибольшее распространение сегодня получили ветроэнергетические установки мощностью от 100 до 500 кВт. В связи с непостоянством скорости ветра большую часть времени ветряки вырабатывают мощность меньше номинальной. Считается, что если среднегодовая скорость ветра в данном месте не менее 5–7 м/с, а эквивалентное число часов в году, при котором вырабатывается номинальная мощность, не менее 2000, то там имеет смысл строить крупную ветроэнергетическую установку или даже ветровую ферму.
| Таблица 2. Перспективы развития ВЭУ в РФ | |
| Сильные стороны ветроэнергетики | Слабые стороны ветроэнергетики |
|---|---|
| Использование в отдаленных регионах Государственная поддержка Использование зарубежного опыта |
Целесообразно использовать только в местах, где велика среднегодовая скорость ветра Непостоянность ветра в различных регионах |
| Возможность ветроэнергетики | Угрозы ветроэнергетике |
| Снижение стоимости за счет совершенствования оборудования Использование автономных установок малой мощности |
Другие ВЭИ Традиционные источники энергии |
В России масштабный проект по выработке электроэнергии за счет ветра намереваются реализовать на Кольском полуострове. Его стоимость — почти шестьдесят миллиардов рублей. Ветропарк мощностью не менее 200 мегаватт создадут в районе поселка Териберка на берегу Баренцева моря, где среднегодовая скорость ветра равняется семи-девяти километрам в час. Проект будет реализовываться вместе с голландскими энергетиками. По их подсчетам, потенциал ветров Мурманской области вполне достаточен для возведения здесь объектов ветроэнергетики суммарной мощностью не менее двух тысяч мегаватт. А по исследованиям ученых Кольского научного центра РАН, ветровые ресурсы на Кольском полуострове оцениваются в 360 миллиардов кВт•ч. [9]
Ожидается, что ветроэнергоустановки заменят давно устаревшие — морально и физически — дизель-генераторы. Ветряки способны не только обеспечить жителей труднодоступных сел электроэнергией, но и позволят сэкономить деньги, которые тратятся на ремонт двигателей и покупку топлива для них, а это 200–300 тысяч рублей ежемесячно. Кроме того, они могут улучшить энергообеспечение метеорологических станций, маяков, пограничных застав, объектов Северного флота, пунктов по добыче рыбы и зверя. Ветроэнергоустановки способны сократить расход дефицитного органического топлива на 30–50 процентов, а в наиболее ветреных районах — и на 70 процентов.
Пока специалисты не могут сказать, насколько экономически выгодно использовать энергию ветра. Если учесть затраты на строительство и эксплуатацию энергоустановки, то ветровая электроэнергия обойдется дороже, чем, например, полученная на атомной электростанции. Выгоду от использования ветряков можно получить лишь через многие годы. Тем не менее правительство Мурманской области считает ветроэнергетику перспективным направлением и продолжает готовить инвестиционную программу развития нетрадиционной и возобновляемой энергетики. Плюсы и минусы развития ветровой энергетики в России сведены в табл. 2.
Солнечная энергетика
| Таблица 3. Перспективы развития солнечной энергии на территории РФ | |
| Сильные стороны солнечной энергетики | Слабые стороны солнечной энергетики |
|---|---|
| Государственная поддержка Потенциал равен потенциалу атомной энергетики Не загрязняет окружающую среду |
Значительные материальные затраты |
| Возможность солнечной энергетики | Угрозы солнечной энергетики |
| Экспорт поликремния Строительство новых заводов совместно с зарубежными инвесторами Развитие новых технологий |
Усиление конкуренции Другие ВЭИ |
Центром производства оборудования для солнечной энергетики, согласно заявлениям Правительства России, предстоит стать Красноярскому краю. Недавно в Железногорске (бывший Красноярск 26) прошла презентация проекта создания инновационного кластера солнечной энергетики. Участвовавший в мероприятии В. В. Путин дал проекту положительную оценку и назвал развитие новых технологий в Сибирском регионе одним из приоритетов для нашей страны.
Презентация прошла в администрации горно-химического комбината, одного из немногих в России производителей поликристаллического и монокристаллического кремния, необходимого для производства солнечных батарей, а также радиоэлектронной аппаратуры.
Для развития солнечной энергетики планируется создать 7 новых заводов по производству поликремния. Самый большой из них, Nitol Solar, расположенный вблизи Иркутска, уже приступил к производству.
Среди российских компаний, планирующих открыть производство поликремния, — Russian Silicon, Renova Orgsyntes, Poldosky, Baltic Silicon Valley и Synthetic Technologies. Помимо исходного сырья они будут выпускать солнечные ячейки, модули и преобразователи для национального и мирового рынков [10].
Водородное топливо
| Таблица 4. Перспективы развития водородной энергетики в РФ | |
| Сильные стороны водородной энергетики | Слабые стороны водородной энергетики |
|---|---|
| Экологически чистая система Применение в смежных областях Международный опыт использования Государственные и частные инвестиции |
Сложность транспортировки Сложность хранения |
| Возможность водородной энергетики | Угрозы водородной энергетики |
| Снижение зависимости от существующих энергоносителей Инновационные проекты Стимулирование государственных и частных инвестиций Создание инновационных энергетических зон |
Традиционные и возобновляемые источники энергии Экономическая нестабильность |
Водородная энергетика является одним из основных направлений развития устойчивых экологически чистых энергетических систем, так как водород наиболее эффективно преобразуется в энергию. Фактически задача перехода на водородные источники энергии состоит в том, чтобы создать соответствующие топливные элементы.
В России принята и реализуется Национальная водородная программа. Она включает в себя четыре этапа, среди которых — осуществление научных и инновационных проектов, а также формирование партнерства государства, науки и бизнеса для крупномасштабного освоения водородной энергетики. И здесь не последнюю роль может сыграть ЮНИДО, став площадкой для международного сотрудничества в данной отрасли.
Мировой опыт
Итак, в России есть необходимые природные ресурсы для развития альтернативной энергетики. Нельзя сказать, что они присутствуют в изобилии и равномерно распределены по территории, но их достаточно, чтобы решать такие задачи, как повышение надежности электроснабжения, создание резервных мощностей, компенсация потерь, а также электроснабжение удаленных районов. Выше мы говорили о возможности открытия в нашей стране Центра по альтернативной энергетике под эгидой ЮНИДО. Для того, чтобы понять роль такого Центра в разработке и освоении инновационных технологий, касающихся возобновляемых источников энергии, обратимся к опыту стран, где подобные проекты уже реализуются.
Международный центр по солнечной энергетике в Китае
Китай за последние два десятилетия достиг огромных успехов в развитии солнечной энергетики. Стремительно идет процесс разработки новых и усовершенствования существующих технологий. К концу 2004 года в Китае было установлено более 70 миллионов квадратных метров солнечных водонагревателей, 380 000 рядов солнечных плит, более 10 миллионов квадратных метров зданий с солнечным энергоснабжением, 30 тысяч квадратных метров солнечных сушек.
В солнечном производстве задействовано более 3000 предприятий, часть из них экспортируют свои продукты на международный рынок.
Благодаря поддержке международных организаций, в том числе и ЮНИДО, в Китае был создан самый большой в Азии экспериментально-демонстрационный центр с использованием солнечной энергии в городе Ланьчжоу. Работа по улучшению качества получаемых продуктов, проводимая в Центре, получила международное признание. Более того, само предложение ЮНИДО по созданию Международного центра по развитию солнечной энергетики может сыграть огромную роль в распространении и передаче технологий развивающимся странам.
Проект предусматривает трансформацию Научно-исследовательского института в Ганьсу в Международный центр по солнечной энергетике, задачами которого станут создание стандартов для продуктов и технологий из смежных областей и наращивание потенциала Центра по солнечной энергетике с помощью развития соответствующих институтов и программ обучения [2].
Основной причиной привлечения ЮНИДО в первую очередь является возможность использования уже имеющегося потенциала (группы международных экспертов) и содействие в передаче технологий. В дальнейшей перспективе Центр будет работать независимо от ЮНИДО, но в тесном сотрудничестве с этой организацией.
Международный центр по малой гидроэнергетике в Индии
Международный центр по малой гидроэнергетике был создан в индийском городе Керала в 2004 году. Керала постоянно сталкивается с многочисленными энергетическими проблемами, притом что регион имеет огромный потенциал для развития возобновляемой энергетики, особенно гидроэнергетики.
Основной задачей проекта ЮНИДО в Керале является поддержка деятельности маломощных ГЭС. Одновременно с началом работы Центра ЮНИДО были проведены информационные семинары и обучающие курсы. Все это облегчило на государственном уровне обоснование рентабельности развития маломощных ГЭС, использующих произведенное в Индии оборудование и создающих новые рабочие места.
Проект осуществляется ЮНИДО при поддержке Департамента по промышленной политике и развитию министерства промышленности, правительства Индии и областного департамента по энергетике. Кроме того, поддержка оказывается со стороны Международного Центра по маломощным ГЭС в Ганьсу (Китай). Компетентный персонал для проведения необходимых работ для развития проекта будет направлен из Центра по управлению энергопотреблением. ЮНИДО в свою очередь будет прилагать все усилия для привлечения международных экспертов.
При посреднической роли Центра по управлению энергопотреблением Центр по гидроэнергетике в Индии совместно со спонсируемым ЮНИДО Международным центром по малой гидроэнергетике запустил 18 малых ГЭС общей мощностью 107 МВт [4].
Международный центр по водородной энергетике в Турции
В 2003 году в Стамбуле под эгидой ЮНИДО и при попечительстве министерства по энергетике Турции был создан Международный центр по водородной энергетике. Он занимается поиском и продвижением конкурентоспособных технологий, базирующихся на водородной энергетике.
Центр существует за счет денежных средств, предоставляемых правительством Турции Целевому фонду ЮНИДО, созданному для финансирования строительства учебных корпусов, создания необходимой инфраструктуры и налаживания первой ступени запуска проекта. Для привлечения инвестиций со стороны промышленных предприятий в рамках проекта организуются специализированные семинары и конференции.
В самом Центре планируется запустить ряд интересных проектов, среди которых: создание систем электрического самообеспечения удаленных островов, водородные ветряные электростанции в Сахаре, топливная батарея для системы резервного питания, электромобиль с приводом от топливных элементов.
Помимо этого, Центр проводит различные конференции и симпозиумы по данной проблематике, чтобы в дальнейшем привлечь молодых специалистов для создания международного студенческого городка, где принимали бы ученых и инженеров со всего мира [3].
Международный центр по науке и высоким технологиям в Италии
В Европе также существуют центры, где занимаются альтернативной энергетикой. Международный центр по науке и высоким технологиям в Триесте (Италия) — один из них. Он был создан в 1988 году по инициативе нобелевского лауреата Абдус Салама и стал частью ЮНИДО лишь в 1996 году. С тех пор его основная задача — развитие системы передачи прикладных знаний и высоких технологий развивающимся странам с целью их экономического, экологически и социально устойчивого промышленного развития.
Центр в Триесте занимается исследованием всех видов возобновляемой энергетики. В настоящее время основные усилия его специалистов сконцентрированы на изучении технологий использования геотермальной энергии, а также на производстве водорода из возобновляемых ресурсов [1].
Подводя итоги, можно сказать, что создание российского Центра по альтернативной энергетике при поддержке ЮНИДО поможет нашей стране занять место среди поставщиков технологий, перестав быть только источником природного сырья, что, в свою очередь, позволит нам диктовать свои условия на мировом рынке.
Есть за что бороться, не правда ли?
Литература
- Материалы II Международного форума «Водородные технологии для развивающегося мира», апрель 2008 г.
- Отчет о реализации проекта КНР в области создания международного центра по солнечной энергетике.
- Отчет о реализации проекта в области создания Международного центра по водородной энергетике в Турции.
- Официальный сайт ЮНИДО — .
- Официальный сайт Международного центра по солнечной энергетике в Китае — www.gneri.org.
- Сайт «Независимая газета», статья «Как выжить летом на острове Афродиты», .
- Сайт международной организации Гринпис, статья «Правительство “увидело” энергетическую альтернативу», январь 2009 г., www.greenpeace.org.
- Информационный портал Росинвест — .
- Сайт «Российская газета», статья «Попутного ветра», .
- Новостной сайт о нанотехнологиях, статья «Солнечная энергетика расшевелила и российский бизнес», .
А. Г. Ананьева, Е. А. Рассадкина, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»; С. А. Коротков, Центр международного промышленного сотрудничества ЮНИДО в РФ
Предоставлено журналом «ЮНИДО в России», вестником Центра ООН по промышленному развитию
Центры по альтернативной энергетике как перспективный проект ЮНИДО
