Возобновляемые источники энергии перспективы развития. Возобновляемая энергетика – текущее состояние и перспектива развития в России и мире. Старые пути получения энергии – почему они более не востребованы

Сегодня в Москве в Министерстве энергетики РФ глава Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA) Аднан Амин (Adnan Z. Amin) представил Доклад «Перспективы возобновляемой энергии в Российской Федерации» (фото).

Данный документ является частью программы, которая называется REmap — Roadmap for a Renewable Energy Future (Дорожная карта для будущего возобновляемой энергетики). В рамках программы готовится общий доклад, для всего мира, а также отдельные выпуски по странам. Сегодня настал черед России. Стандартный временной горизонт программы: 2030 г.

Для меня и ряда других участников мероприятия сюрпризом оказались некоторые статистические данные, содержащиеся в Докладе. В первую очередь речь идет о биоэнергетике. В частности, оказалось, что в России установлено почти 1,4 гигаватт электроэнергетических мощностей, работающих на основе биомассы.

Попросив разъяснений у присутствующих на мероприятии представителей министерства энергетики, мы выяснили, что речь идет об объектах генерации на основе биологического сырья при крупных предприятиях, снабжающих их и прилегающие населенные пункты электроэнергией и теплом.

Также обращаю внимание, что на вышеприведенном графике учтены солнечные электростанции, находящиеся в Крыму. Объем мощностей, построенных в остальной России в рамках действующих мер поддержки, не превышает 100 мегаватт.

В целом, нынешняя совокупная мощность ВИЭ в России составляет, как сказано в Докладе, 53,5 гигаватт, из которых 51,5 ГВт – это гидроэнергетика.

Определённый интерес (но больше вопросов) вызывает сравнительная таблица приведенной стоимости производства электроэнергии в России.

Не очень удачно взяты данные за 2014 г (вероятно, наша энергетическая статистика не способна предоставить что-то более свежее). Напомним, что тот год был сильно турбулентным, в том числе и в плане валютных курсов. Любопытно также сравнить данный анализ стоимости разных технологий генерации, например, с последним американским .

Глава компании «Русский Ветер» Евгений Николаев в процессе обсуждения доклада отметил, что КИУМ ветроэнергетики в центральной части России существенно ниже расчетных показателей IRENA 25-35%.

«Динамика» капитальных затрат в российской возобновляемой энергетике указывает лишь на отсутствие рынка или его зачаточное состояние:

Как видит IRENA российскую энергетику в 2030 году в плане развития ВИЭ?

В Докладе REmap сравниваются два сценария: «обычный ход деятельности» и, собственно, REmap, более агрессивный, сценарий.

В случае «обычного хода деятельности» , который соответствует проекту энергетической стратегии России до 2035 г, конечное потребление энергии, произведенной объектами ВИЭ, увеличится почти в два раза с 0,6 ЭДж в 2010 году до 1,1 ЭДж в 2030, что в свою очередь составит порядка 5% от спроса на все виды энергии в 2030 году (сегодня: 3%). Конечное потребление возобновляемой энергии включает потребление электрической и тепловой возобновляемой энергии, потребление биотоплива для транспортных средств, приготовления пищи, а также для отопления и технологического тепла. Гидроэнергетика продолжит оставаться главным ВИЭ, покрывающим больше половины объема конечного потребления возобновляемой энергии. С учетом доступности значительных резервов биомассы в России, рынок биоэнергетики значительно возрастет за счет увеличения использования биотоплива для производства тепловой энергии и в транспортном секторе. Установленная мощность солнечных электростанций к 2030 г составит всего 2,7 ГВт, а ветряных электростанций – 5 ГВт.

Согласно REmap сценарию , в котором рассматривается ускоренный рост возобновляемой энергетики в энергетическом секторе России, к 2030 году её доля в конечном потреблении энергии достигнет 11.3% , то есть увеличится почти в 4 раза по сравнению с нынешним уровнем.

В соответствии с REmap, доля возобновляемой энергии в производстве электроэнергии превысит 34%, и здесь будет доминировать гидроэнергетика.

Доля возобновляемой энергии в производстве тепловой энергии составит около 15%.

В транспортном секторе будет наблюдаться самый большой темп роста использования ВИЭ: к 2030 году её доля достигнет 8% по сравнению с 1% в 2010.

Согласно сценарию REmap, суммарная установленная мощность ветряных электростанций достигнет 23 ГВт, мощность солнечных электростанций возрастет до 5 ГВт, а биоэнергетических установок до 26 ГВт (касательно установленной мощности: в тексте докладе стоят указанные 23 ГВт в ветроэнергетике, а в таблице – 14 ГВт. Не ясно, какая из цифр верная). Совокупная доля солнца и ветра в общем объеме выработки электроэнергии составит в 2030 г 3,4% . При этом Россия, по текущим оценкам, имеет самый высокий в мире технический ветроэнергетический потенциал.

К 2030 общая установленная мощность гидроэлектростанций возрастет до 94 ГВт (касательно установленной мощности: в докладе в тексте стоят указанные 94 ГВт ветроэнергетики, а в таблице – 74 ГВт. Предположительно, верной является вторая цифра) .

В период 2010-2030 общее производство электроэнергии на основе ВИЭ увеличится практически в три раза с 169 ТВт·ч до 487 ТВт·ч. Порядка 100 ТВт·ч электроэнергии, выработанной гидроэлектростанциями и ветроустановками суммарной мощностью 30 ГВт, будет доступно для экспорта в страны Азии. В то же время IRENA отмечает, что экспорт электроэнергии – деятельность нестабильная и ненадежная.

Суммарный объем необходимых инвестиций для достижения сценария REmap оценен в 300 миллиардов долларов США за период 2010-2030, что соответствует среднегодовой потребности в инвестициях в размере 15 миллиардов долларов США в течение данного срока. В то же время выгоды могут превысить расходы, если принимать во внимание такие внешние факторы, как здоровье граждан и изменение климата.

Дополнительные расходы для российской энергетической системы при реализации REmap сценария оцениваются в 8,7 долл/ГДж (расчеты данного показателя приведены, исходя из следующих предпосылок: дисконтная ставка: 11%, цена на нефть: на уровне $80/баррель и оптовая цена на газ: на уровне $3,3 за миллион британских термических единиц (BTU). Предполагается, что в рамках REmap в тепло- и электроэнергетике будет замещаться главным образом природный газ. Установленная мощность угольной генерации по сравнению «с обычным ходом деятельности» не меняется .

Подведем итоги.

Мне понравился оптимизм авторов доклада в части биоэнергетики, который, однако, несколько диссонирует с текущей реальной политикой. Действительно, потенциал (в том числе экспортный) биоэнергетики колоссален. Ответственное обращение с отходами сельского и лесного хозяйства необходимо предполагает их энергетическое использование.

Упор на развитие гидроэнергетики мне представляется неверным.

В целом, весьма «спокойный доклад», написанный в стиле «консервативного реализма» для страны периферийного капитализма, не ставящей пред собой сколько-нибудь значимых задач развития. Обычно довольно агрессивный сценарий REmap-2030 получился в случае России умеренным, особенно, в плане развития электроэнергетики. Посудите сами, 5 гигаватт установленной мощности солнечной энергетики к 2030 году… Некоторые страны столько строят за год. Впрочем, понятно, представители IRENA должны соотносить свои прогнозы с местными стратегическими установками.

ПЕРСПЕКТИВЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ

Кандидат технических наук П.П. БЕЗРУКИХ, начальник_уп_равления Министерства энергетики РФ

В последнее время интерес к возобновляемым источникам энергии резко возрос. В первую очередь это связано с надвигающимся энергетическим кризисом. Действительно, балансовые запасы нефти на планете составляют сегодня всего 400 млрд. т, а ежегодная ее добыча - около 3 млрд. т.

То есть с учетом современных технологий разработки месторождений и при существующих ценах на нефть этих запасов хватит максимум на 50-75 лет.

Аналогичная ситуация и с природным газом. И только угля хватит примерно на 400-500 лет. Вывод напрашивается сам собой: необходимо максимально быстро развивать возобновляемую энергетику.

Создание и использование возобновляемых источников энергии актуально для всех государств. Для одних, особенно про-мышленно развитых, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов, - это прежде всего энергетическая безопасность. Для других, богатых природными ресурсами, наоборот, - важнее экологическая составляющая. Для развивающихся же стран наиболее существенен быстрый, надежный и экологичный путь развития промышленности, одновременно обеспечивающий улучшение социально-бытовых условий населения. Ну, а человечеству в целом использование возобновляемых источников энергии гарантирует выход на устойчивую траекторию развития.

По данным Международного энергетического агентства (1ЕА)

общее энергопроизводство в мире в 1999 г. достигло 10,64 млрд. т в нефтяном эквиваленте, или 15,2 млрд. т условного топлива (усл. т.). Доля же истощаемых его видов составила 81,3% или 12,63 млрд. т усл. т. Вместе с тем, по оценкам экспертов, мировой экономический потенциал возобновляемых источников энергии равен 19,5 млрд. т усл. т. Выходит, он в 1,55 раза больше, чем ежегодная добыча истощаемого топлива. Однако, к примеру, в 1999 г. в странах Европейского Союза доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии (без гидростанций) составила 2,69%, в США - 2,21, в России -0,24%. А к 2010 г. в ЕС поставлена цель получить 22% электроэнергии с помощью возобновляемых источников.

Каковы же состояние и перспективы развития отдельных видов возобновляемых источников энергии?

МАЛАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА

Сначала отметим, что по российской классификации к микро-ГЭС относят станции или отдельные агрегаты мощностью до 100 кВт включительно, а к малым - от 100 кВт до 30 МВт. В настоящее время на всей планете они вырабатывают порядка 10% (70 ГВт в 2000 г.) электроэнергии от производимой на больших ГЭС.

Гидроэнергетика, имеющая уже вековую историю, - одно из самых эффективных направлений использования возобновляемых источников энергии. При удельной стоимости создаваемой в малой гидроэнергетике единицы мощности ГЭС 1200-3000 долл./кВт, цена на элект-

Концентрационный солнечный модуль.

роэнергию - в пределах 3-5 центов за кВт ч.

Поданным Госкомстата, в России в 2000 г: было 59 малых гидростанций. Их общая установленная мощность равнялась 513 МВт, а годовая выработка электроэнергии составляла 2,3 млрд. кВт ч.

В ближайшие годы ведущую роль п развитии малой гидроэнергетики станут играть Россия, Китай, Индия, страны Латинской Америки. И Европа тоже рассчитывает увеличить производство электроэнергии на таких ГЭС, В нашей стране в этой связи предстоит решить следующие задачи: найти конструктивные решения, обеспечивающие работу ГЭС, на небольших реках в зимний период; обосновать возможности функционирования малых станций в условиях глубокого промерзания русла эт нк водопотоков; создать сво-боднопоточные погружные и наплавные микро ГЭС мощностью

1, 2, 5, 10 кВт; разработать конструктивные и схемные решения для снижения удельной стоимости сооружения подобных ГЭС, а также обеспечивающие минимальное отрицательное воздействие на стада рыб, идущих на нерест.

СОЛНЕЧНАЯ

ТЕ1UЮВАЯ Э11ЕРГЕТИКА

В этом случае энергия нашего светила, преобразованная в тепловую, используется для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, сушки сельскохозяйственных продуктов и т.д. Осуществляется данный процесс с помощью специальных коллекторов (жидкостных или воздушных). В 2000 г в мире в эксплуатации их находилось свыше 70 млн. м\ а к 2005 г. эта цифра удвоится.

Не удивляют масштабы использования солнечных коллекторов в странах, где много безоблачных дней в году: CUJA (18 млн. мГ), Япония (И), Китай (17,5), Израиль (4,35),

Австралия (3,9), Греция (2,815), Кипр (0,75 млн. м2). Однако и там, где светлых дней немного, масштабы использования коллекторов также значительны: Германия (3,1 млн. м2), Австрия (1,6), Дания (0,297 млн. м2).

Установки солнечного отопления и горячего водоснабжения - это экологически чистый источник энергии, не имеющий ограничений ни в различных климатических условиях, ни в применении (жилые помещения, душевые, бассейны и т.д.).

В России ныне солнечная тепловая энергетика развита недостаточно. Вот почему для нас в обозримом будущем будут актуальны совершенствование и удешевление установок, выполненных на базе жидкостных солнечных коллекторов; разработка воздушных коллекторов и на их основе - систем отопления, горячего водоснабжения (такие устройства наиболее нужны для условий Сибири и Дальнего Востока); создание установок с концентраторами солнечного излучения для выработки горя-

чей воды и электричества на пароводяных машинах.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Тепло Земли давно используется для производства электро- и тепловой энергии (отопление, горячее водоснабжение и т.д.). С 1940 по 2000 г. мощность геотермальных электростанций в мире увеличилась со 130 до 7974 МВт, или в 61 раз. При этом с 1995 по 2000 г ее рост составил 17%, т.е. немногим более 3% в год. Безусловными лидерами тут являются США (2228 М Вт), Филиппины (1909), Италия (785), Мексика (755), Индонезия (589,5), Япония (546,9) и Новая Зеландия (437 МВт).

В России же показатели геотермальной энергетики пока незначительны. Тем не менее в 1997 г. на ее территории были введены в эксппу-атапшо три энергоблока, расположенных на Камчатке, Верхне-Мут-новской ГеоЭС (12 МВт), а в октябре 2002 г. - еще два (по 25 VI Вт каж-

дый). Для расширения использования этого вида энергетики следует создать соответствующее оборудование и соорудить геотермальную установку, работающую по двух-контурной схеме; системы геотермального теплоснабжения на базе тепловых насосов.

ЭНЕРГИЯ Б ИОМАСС Ы

Установленная мощность электростанций на биомассе ныне в мире составляет около 30 Г"Вт. И по прогнозам специалистов, к 2010 г. она утроится.

Существует несколько технологий выработки этой энергии: сжигание биомассы, газификация, получение жидкого топлива и биогаза. 11ослед-нее ведется на малых установках по переработке сельскохозяйственных и бытовых отходов индивидуальных фермерских хозяйств. Общее число подобных установок превысило 6 млн. (наибольшее их количество - в Китае и Индии). Впрочем, сегодня крупных установок по переработке

Верхне-Мутновская ГвоЭС

городских и промышленных сточных вод насчитывается уже свыше 10 000. В последние годы появилось немало мощных комбинированных фабрик по переработке отходов продукции животноводства и крестьянских хозяйств. Биогаз, полученный на названных выше установках, применяется в бьгту, в водонагревательных и паровых котлах, а также в дизель-ге-нераторах, газотурбинных машинах, производящих электроэнергию.

Среди других технологий использования биомассы широкое распространение получили электростанции, в которых сжигают твердые бытовые отхолы городского населения (С!ПЛ. Дания, Италия). В стадии опытно-промышленной эксплуатации находятся установки, сырьем для которых являются специально выращенные так называемые «энергетические» леса. Сегодня уже широко используют отходы лесопереработок и лесозаготовок дли производства

тепла и электричестве! (Скандинавские страны) как при прямом сжигании, так и через их газификацию.

В эксплуатации (Германия, Чехия и др.) ныне находятся десятки механических устройств по «изготовлению биодизельного топлива» из семян рапса. Строят опытно-промышленные установки по производству жидкого топлива по методу «быстрого пиролиза» биомассы. При ее нагревании со скоростью более 10"" °С/с оно образуется в объеме до 75% от веса исходного сырья ло сухому веществу.

Словом, среди возобновляемых источников энергии основная доля приходится на биомассу. В будущем она может сыграть решающую роль в замещении нефтепродуктов. Ее применение особо важно в сельском хозяйстве, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также в коммунальном хозяйстве крупных городов.

ФОТОЭНЕРГЕТИКА

Из всех возобновляемых источников энергии наиболее бурно развивается фотоэнергетика. Лишь за последние пять лет годовой прирост выпуска необходимых для этого фотоэлементов достигает 25-30%. В 2000 г мощность произведенных солнечных фотоэлектрических модулей в мире составила 260 МВт. Через 5 лет она увеличится в 2,5 раза, а еще спустя 10 лет - утроится. Л идирутот Япония (80 МВт в 2000 г.), США(60), Германия (50), Индия (47 МВт). В России, к сожалению, их выпуск не превышает 3 МВт.

Одновременно в мире снижается удельная стоимость фотоэнергетики. Так, за последние 50 лет она упала с 1000 долл./Вт (1950 г.) до 4-5 долл./Вт (2000 г.). Это колоссальный прогресс. Однако и по настоящее время она - наиболее дорогой источник возобновляемой энергетики, хотя работы по снижению ее удельной себестоимости интенсивно ведут специалисты многих стран.

Развитие этого возобновляемого источника энергии не в последнюю очередь обусловлено тем, что он в состоянии обеспечить электроснабжение разных потребителей (потребляющих от долей ватта до сотен киловатт, т.е. от малого бытового прибора до электроснабжения маяков, радио-и телеретрансляционных станций.

жилых домов, офисов, освещения деревень и т.п.). У него высокие эксплуатационные характеристики: надежность фотобатарей из-за отсутствия в них вращающихся частей; долговечность фотоэлементов (25- 30 лет); полная автоматизация; отсутствие шума; сравнительная легкость и прос

02.05.2018

Рост промышленности в XXI веке идет небывалыми темпами. Доля потребления промышленного производства мировой энергии достигает 93-х процентов. В руководстве РФ поставили приоритетную задачу по повышению энергетической эффективности в целом.

Поэтому и повышается популярность возобновляемых источников энергии в российских регионах.

Почему нет востребованности у старых путей получения энергии?

Электричество

Существует тесная взаимосвязь между отраслями промышленности и энергетики. Для обеспечения функционирования предприятий крупного и малого бизнеса и организации транспортных грузоперевозок сегодня не обойтись без мощнейших источников электроэнергии. Это же касается и бытового обеспечения.

Электросети используются для питания:

• Освещения магистралей и автодорог;
• Теле- и радиостанций;
• Жилых, рабочих, торговых кварталов;
• Стационарных и частных заведений;
• Обслуживающих предприятий.

Следовательно, электроэнергия сопровождает нас во всех сферах деятельности. Как же обеспечивается ее получение? Для обеспечения энергией городских сетей эффективно пользуются тепловыми (ТЭС), водяными (ГЭС) и ядерными электростанциями. Они составляют традиционную топливную энергетику.

Подобные станции работают на следующих видах природного топлива: угле, торфе, газе, нефти, радиоактивных рудах (уране, плутонии). Устройство энергопреобразующих станций является примитивным, но высокий показатель КПД подтверждает их эффективность.

Для работы российских ТЭС используется горючее топливо. Происходит высвобождение мощной химической энергии в результате горения и преобразование в электрическую, с достижением максимального показателя КПД — 35 процентов.

Аналогично происходит работа атомных электростанций. Для того, чтобы обеспечить их работоспособность, в России пользуются урановыми рудами или плутонием. Когда распадаются ядра данных радиоактивных источников, происходит выделение энергии, преобразующейся в электрическую, с достижением наивысшего показателя КПД – 44 процента.

Для получения энергии и обеспечения работы гидроэлектростанций пользуются мощными водными потоками. Происходит поступление огромных масс воды на поверхность гидротурбин, что обуславливает их движение и генерирование электроэнергии, с максимальным показателем КПД – 92 процента.

Отметим также использование ГТЭС – газотурбинных станций – относительно новых установок, способных осуществлять генерирование одновременно и электрической, и тепловой энергии, с максимальным показателем КПД – 46 процентов.

Но возможности традиционной энергетики, основанной на работе с нефтепродуктами и радиоактивными элементами, не соответствуют современным взглядам специалистов.

Основы альтернативных видов энергетики и применения ВИЭ

В качестве источников для возобновляемой энергетики выступает энергия, создаваемая:

• ветром;
• малыми речными потоками;
• солнцем;
• геотермальными источниками;
• приливами и отливами.

Стоит обратить внимание на тот факт, что доля возобновляемой энергетики в общем российском энергобалансе не превышает 3%.

Хотя в России стремятся активней пользоваться альтернативными источниками энергии. Развитие данной отрасли происходит следующим образом:

Использование ветра.

Доля ветроэнергетики не превышает 30-ти процентов от всей электроэнергии, генерирующейся на российской территории. Нашу страну нельзя отнести к лидерам по возобновляемым источникам энергии, но данный показатель можно назвать вполне приличным.

Отметим наличие большого показателя КПД у ветроустановок, расположенных в Кавказском регионе, на Урале и Алтае. Развивать ветроэнергетику придется на Тихом и Северном Ледовитом океане, а конкретней, на их российском побережье. Специалисты ищут возможность оснастить крупными ветропарками побережья Азовского и Каспийского морей, южную часть Камчатки, Кольский полуостров. Локализация мощнейших действующих ветропарков существует в Башкортостане, Крыму, на Камчатке и в Калининградском регионе.

Помимо больших ветровых площадок, осуществляется сооружение малых, которые смогут обеспечивать близлежащие населенные пункты энергией.

Ведется работы не только с обычными наземными ветрогенераторами, но и зондами, заполненными гелием. Установку таких приспособлений осуществляют на высоте от 1,2 до 3 километров выше уровня земли и используют для генерации энергии в воздухе. Среди преимуществ подобных зондов упомянем о большем производстве энергии, обусловленном более сильными порывами ветра на высоте.

Использование горных рек.

Энергия малых водных потоков также потенциально высока. В некоторых российских регионах (к примеру, на Кавказе) реализованы проекты по возведению небольших ГЭС на горных речках. Для таких установок важен периодический техосмотр. Проведения круглосуточного обслуживания действующего оборудования не требуется. Зато у жителей поселений, расположенных в этих местностях, появилось достаточно сравнительно дешевой электрической энергии. Стоимость организации централизованного энергообеспечения в этих деревушках была бы существенно выше.

Энергия геотермальных источников.

Развитие энергии, получаемой из геотермальных источников, происходит динамично. По имеющей информации, на российской территории 56 таких источников термальных вод. Из них только 20 применяется в промышленности. Весь комплекс термальных ЭС располагается на Курильских островах и Камчатке. В Западной Сибири произошло открытие подземного моря, имеющего площадь примерно 3 миллиона кв.метров. Энергию этого моря пока используют недостаточно.

Энергия Солнца.

На территории Крыма, Башкортостана, Алтайского края можно увидеть немало огромных площадках, усеянных солнечными батареями. В перечисленных регионах использование гелиоэнергетики является наиболее доходным.

На основе данных по ВИЭ в российских регионах можно сделать о медленном, но верном развитии данного направления. Но его еще нельзя сравнивать с мировыми лидерами, эффективно использующими ВИЭ.

Недостатки, присущие системе ВИЭ

Ученые уверены, что при внедрении в российских регионах ВИЭ эта доля энергии должна достигать от 15 до 18 процентов. Но пока этим оптимистичным прогнозам сбыться не удается. В чем причина такого отставания?

Она обусловлена недостатками, присущими системе ВИЭ:

1. Сравнительной дороговизной производства. Окупаемость добычи традиционных ископаемых давно стала высокой, а для сооружения новых видов оборудования, соответствующего стандартам альтернативной энергетики, понадобятся огромные инвестиции. Пока заинтересованности инвесторов не наблюдается, что обусловлено минимальной отдачей. Предприниматели охотней вкладываются в открытие новых месторождений газа и нефти, не желая пускать средства на ветер.
2. Слабость законодательной базы в Российской Федерации. По утверждению мировых ученых, именно от государства зависит развитие альтернативной энергетики. Правительственным органам необходимо позаботиться о формировании надлежащей базы и существенной поддержке. В европейских странах, например, существуют налоги, связанные с выбросами в атмосферу СО₂. В них общая доля использования ВИЭ достигается от 20-ти до 40-ка процентов.
3. Влияние потребительского фактора. Величина тарифов на энергию, полученную от ВИЭ, превышает традиционные до 3,5 раз. Для современно человека важно его благосостояние, он стремится к получению максимального результата при минимуме затрат. Изменение ментальности людей происходит сложно. Ни крупным бизнесменам, ни простым обывателям не хочется переплачивать за источники альтернативной энергии, даже оказывающей влияние на перспективу нашей планеты
4. Критерий переменчивости системы. Следует учитывать переменчивость природы. Разные виды ВИЭ обладают различной эффективностью, соответствующей погодным и сезонным условиям. Производство энергии солнечными элементами будет минимальным в пасмурную погоду. Функционирование ветрогенераторов прекращается в штиль. Человеку сложно справиться с сезонностью ВИЭ.

Стремление успешно развивать российскую возобновляемую энергетику сталкивается с недостаточным потенциалом и поддержкой. Уверенность русских энергетиков заключается в том, что в обозримой перспективе ВИЭ останутся лишь подспорьем для традиционных видов топлива.

Важность перехода к ВИЭ

По мнению биологов и экологов, использование альтернативной энергетики будет наиболее эффективным развитием событий, важных природе и человеку.

Пользование не возобновляемыми источниками энергии (нефтепродуктами) в промышленной сфере является мощным вредоносным фактором для земной экосферы. Это обусловлено следующими причинами:

• Ограниченностью запасов топлива. Человека занимается добычей газа и угля, торфа и нефти из земных недр. Россия объективно обладает этими полезными ресурсами. Но независимо от огромных площадей добычи, источники ископаемых могут быть исчерпаны;
• Из-за добычи ископаемых происходит модификация всех систем на планете. Добыча ресурсов человеком приводит к изменениям рельефа, образованию в коре Земли пустот и карьеров;
• Из-за работы электростанций происходят изменения свойств атмосферы, что приводит к изменениям состава воздуха, увеличению выбросов парниковых газов, образованию озоновых дыр;
• ГЭС наносят вред рекам. Деятельность ГЭС способствует разрушению пойм рек, затоплению близлежащих территорий.

Из-за перечисленных факторов происходят катаклизмы и природные бедствия. Одновременно с этим следует упомянуть о следующих преимуществах альтернативной энергетики:

• Экологической чистоте. Работа с возобновляемыми источниками не приводит к выбросу парниковых газов и опасных веществ в атмосферу. Отсутствует опасность для литосферы, гидросферы, биосферы. Можно утверждать о практически бесконечных запасах ВИЭ. Их исчерпание возможно только после исчезновения нашей планеты. Но до тех пор будут течь реки и дуть ветры, происходить отливы вслед за приливами. Да и Солнце светить не перестанет.
• Абсолютной безопасности для человека, отсутствии каких-либо вредных выбросов.
• Эффективности на удаленных территориях, где нет возможности для обустройства централизованного энергообеспечения. Благодаря возобновляемым источникам энергии в российских регионах возникнет возможность для обеспечения людям светлого, экологически чистого будущего.

Почему ВИЭ в России не получит распространение?

Многие специалисты в данной сфере высказывают уверенность в необходимости устранения большого количества препятствий для внедрения в России возобновляемых источников энергии. Пока использование горючего и ядерного топлива эффективно решает основные задачи.

Традиционную топливную энергетику отличает ряд важных преимуществ:

1. Сравнительная дешевизна. Добычу многих видов топлива давно поставили на конвейер. Десятки лет человечество развивает эту отрасль. В течение такого продолжительного срока было изобретено немало эффективного оборудования, внедренного в добывающую отрасль. Стоимость разработки различных месторождений существенно снизилась. Современный человек обладает опытом в данной сфере, ему проще двигаться по проторенному пути, чем заниматься поиском других вариантов добычи энергии. Человечество не хочет изобретать другие варианты, удовлетворяясь имеющимися.
2. Общедоступность.Добычу ископаемых ведут десятки лет, что привело к покрытию всех затрат на ведение этой деятельности. Можно говорить о полной окупаемости стоимости оборудования, используемого топливной энергетикой. Затраты на обслуживание оборудования не очень высоки. Работа в энергодобывающих компаниях считается престижной. Благодаря этим факторам и продолжают развивать традиционную энергетику, что обуславливает рост ее популярности.
3. Удобство использования. Отметим факторы цикличности и стабильности добычи топлива и производства энергии. Люди должны заботиться о поддержке функционирования данных систем, что обеспечит их высокую доходность.
4. Востребованность. Фактор экономической целесообразности является решающим в отрасли энергетики. Востребованность обусловлена дешевизной и практичностью. Пока этих качеств не добиться при использовании альтернативных источников.

Благодаря всем перечисленным преимуществам топливная энергетика остается фавориткой в мировом производстве. Она пока никак не связана с безвозвратными финансовыми вложениями и обладает высокой доходностью, составляя конкуренцию ВИЭ.

Достоинства топливного производства вполне сравнимы с недостатками, присущими возобновляемым источникам энергии.

После изучения представленных выше списков можно сделать вывод о большей перспективности топливной энергетики. Альтернативная еще только делает первые шаги, сталкиваясь с многочисленными препятствиями.

Заключение

Отметим несовершенство альтернативной энергетики, что препятствует широкому спросу на нее. Хотя специалистам в данной сфере понятна перспектива использования ВИЭ на российской территории. Поэтому научному потенциалу государства необходимо эффективно справляться с проблемами, связанными с ВИЭ, чтобы исключит основные недостатки, характеризующие сегодня альтернативную энергетику.

Новости о рекордах в области использования ВИЭ не сходят с новостных лент в последние несколько лет. По информации Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA), в период 2013-2015 годов доля ВИЭ в новых мощностях в электроэнергетике уже составляет 60%. Ожидается, что еще до 2030 года возобновляемые сместят уголь на второе место и выйдут в лидеры в балансе генерации электроэнергии (по прогнозу МЭА, треть объемов электроэнергии к этому году будет производиться с помощью ВИЭ). С учетом динамики ввода новых мощностей эта цифра выглядит не слишком фантастической - в 2014 году доля возобновляемых в мировом производстве электроэнергии составляла 22,6%, а в 2015 году - 23,7%.

Однако под общим термином ВИЭ скрываются очень разные источники энергии. С одной стороны, это давно и успешно эксплуатируемая крупная гидроэнергетика, а с другой - относительно новые виды - такие как солнечная энергетика, ветер, геотермальные источники и даже совсем экзотическая энергия волн океана. Доля гидроэнергетики в выработке электроэнергии в мире остается стабильной - 18,1% в 1990 году, 16,4% в 2014 году и примерно такая же цифра в прогнозе на 2030 год. Двигателем стремительного роста ВИЭ за последние 25 лет стали именно «новые» виды энергии (прежде всего, солнечная и ветроэнергетика) - их доля увеличилась с 1,5% в 1990 году до 6,3% в 2014 году и предположительно догонит гидроэнергетику в 2030 году, достигнув 16,3%.

Несмотря на такие бурные темпы развития ВИЭ, остается довольно много скептиков, сомневающихся в устойчивости этого тренда. Например, Пер Виммер, в прошлом сотрудник инвестиционного банка Goldman Sachs, а ныне основатель и руководитель собственной инвестиционно-консалтинговой компании Wimmer Financial LLP, считает, что ВИЭ - это «зеленый пузырь», аналогичный пузырю доткомов 2000 года и ипотечному кризису в США 2007-2008 годов. Интересно, что Пер Виммер - гражданин Дании, страны, которая уже давно является лидером в секторе ветроэнергетики (в 2015 году на датских ветряных электростанциях было произведено 42% потребленной в стране электроэнергии) и стремится стать самым «зеленым» государством если не в мире, то уж точно в Европе. Дания планирует полностью отказаться от использования ископаемых источников топлива к 2050 году.

Основной аргумент Виммера состоит в том, что энергия ВИЭ является коммерчески неконкурентоспособной, а проекты с ее использованием - неустойчивыми в долгосрочной перспективе. То есть «зеленая» энергия - слишком дорогая по сравнению с традиционной, и развивается она только благодаря государственной поддержке. Высокая доля долгового финансирования в проектах ВИЭ (до 80%) и его растущая стоимость приведут, по мнению эксперта, либо к банкротству компаний, реализующих проекты в сфере «зеленой» энергетики, либо к необходимости выделения все большего объема средств государственной поддержки для удержания их на плаву. Однако Пер Виммер не отрицает, что ВИЭ должны играть свою роль в энергообеспечении планеты, но государственную поддержку предлагает оказывать только тем технологиям, которые имеют шанс стать коммерчески рентабельными в течение следующих 7-10 лет.

Сомнения Виммера не беспочвенны. Наверное, один из самых драматичных примеров - это компания SunEdison, которая в апреле 2016 года подала заявление о банкротстве. До этого момента SunEdison была одной из самых быстро растущих американских компаний в области ВИЭ, стоимость которой летом 2015 года оценивалась в $10 млрд. Только за три года, предшествующих банкротству, компания инвестировала в новые приобретения $18 млрд, а всего было привлечено $24 млрд акционерного и заемного капитала.

Перелом в отношении инвесторов наступил, когда SunEdison неудачно попыталась поглотить за $2,2 млрд компанию Vivint Solar Inc, занимающуюся установкой солнечных панелей на кровли домов, что совпало со снижением цен на нефть. В результате цена акций SunEdison упала с пиковых значений (более $33 в 2015 году) до 34 центов в момент подачи заявления о банкротстве. История SunEdison - тревожный, но не однозначный сигнал для индустрии. Согласно оценкам аналитиков, проекты у компании были «хорошие», а причина банкротства была в слишком быстром росте и больших долгах.

Однако динамика индекса MAC Global Solar Energy Stock Index (индекс, который отслеживает изменение котировок акций более 20 публичных компаний, работающих в секторе солнечной энергетики со штаб-квартирами в США, Европе и Азии) за последние четыре года также не внушает оптимизма.

Вопрос о субсидиях тоже выглядит неоднозначным. С одной стороны, объем государственной поддержки ВИЭ в мире растет с каждым годом (в 2015 году, по оценкам МЭА, он приблизился к $150 млрд, 120 из которых приходились на сектор электроэнергетики, без учета гидроэнергетики). С другой - ископаемые источники энергии также субсидируются государствами, причем в значительно больших масштабах. В 2015 году объем таких субсидий оценивался IEA в $325 млрд, а в 2014 году - в $500 млрд. При этом эффективность субсидирования технологий ВИЭ постепенно повышается (субсидии в 2015 году выросли на 6%, а объемы новой установленной мощности - на 8%).

Также растет, причем стремительно, конкурентоспособность ВИЭ за счет снижения стоимости производства электроэнергии. Для сравнения себестоимости различных источников электроэнергии часто используется показатель LCOE (levelized cost of electricity - полная приведенная стоимость электроэнергии), при расчете которого учитываются все затраты как инвестиционного, так и операционного характера на полном жизненном цикле электростанции соответствующего типа. По данным компании Lazard, которая ежегодно выпускает оценки LCOE для разных видов топлива, для ветра этот показатель за последние 7 лет снизился на 66%, а для солнца - на 85%.

При этом нижние уровни диапазона оценки LCOE для ветровых и солнечных электростанций промышленного масштаба уже сопоставимы или даже ниже значений этого параметра для газа и угля. Несмотря на то, что методология LCOE не позволяет учесть все системные эффекты и потребности в дополнительных инвестициях (сети, базовые резервные мощности и другое), это означает, что проекты в ветро- и солнечной энергетике становятся конкурентоспособны по сравнению с традиционными видами топлива и без государственной поддержки.

Еще одной характеристикой этого тренда является темп снижения цен, заявляемых энергокомпаниями на аукционах по покупке крупных объемов электроэнергии посредством PPA (power purchase agreement - соглашение о поставках электроэнергии). Например, очередной рекорд для солнечной энергетики в размере 2,42 цента за кв/ч был поставлен консорциумом, состоящим из китайского производителя панелей JinkoSolar и японского девелопера Marubeni, в 2016 году в Объединенных Арабских Эмиратах. Не далее как в 2014 году самый низкий бид на подобных аукционах стоил выше 6 центов за кв/ч.

В заключение следует еще раз вспомнить о ключевых причинах бурного развития ВИЭ в мире. Основной фактор, стимулирующий развитие возобновляемых - это все-таки декарбонизация, то есть принятие мер по сокращению выбросов парниковых газов для борьбы с глобальным потеплением. На это было нацелено принятое 12 декабря 2015 года и вступившее в силу 4 ноября 2016 года Парижское соглашение об изменении климата.

Среди других выгод перехода на ВИЭ можно отметить улучшение экологической обстановки, снабжение энергодефицитных и удаленных районов, а также развитие технологий и появление новых рабочих мест. За последние несколько лет использование ВИЭ стимулировало создание одной из самых высокотехнологичных отраслей промышленности в мире. Объем инвестиций в эту отрасль в 2015 году оценивался в $288 млрд США. 70% всех инвестиций в генерацию электроэнергии было сделано в секторе возобновляемых источников энергии. В данном секторе (не считая гидроэнергетику) в мире занято более 8 млн человек (например, в Китае их число составляет 3,5 млн).

Сегодня развитие возобновляемых источников энергии нужно рассматривать не в изоляции, а как часть более широкого процесса Energy Transition - «энергетического перехода», долгосрочного изменения структуры энергетических систем. Этот процесс характеризуется и другими важными изменениями, многие из которых усиливают «зеленую» энергетику, повышая ее шансы на успех. Одним из таких изменений является развитие технологий хранения энергии. Для зависящих от погодных условий и времени суток ВИЭ появление подобных коммерчески привлекательных технологий, очевидно, станет большим подспорьем. Мировой процесс развития новой энергетики является необратимым, но четкий ответ на вопрос о его месте и роли в российском ТЭК еще предстоит сформулировать. Главное сейчас: не упустить окно возможностей - ставки в этой гонке довольно высоки.

Введение

В современном мире существуют несколько глобальных проблем. Одна из них - истощение природных ресурсов. С каждой минутой в мире используется огромное количество нефти и газа для нужд человека. Поэтому возникает вопрос: на долго ли нам хватит этих ресурсов, если продолжать их использовать в таком же огромном объеме? По расчетам, запас нефтяных ресурсов планеты исчерпается к концу нынешнего столетия. То есть, нашим внукам и правнукам будет нечего использовать для получения энергии? Звучит пугающе. Также использование традиционных полезных ископаемых плохо влияет на экологическую обстановку мира. Поэтому, человечество сейчас все больше задумывается об альтернативных источниках получения энергии. В этом и состоит актуальность данной работы.

Объектом исследования данной работы являются возобновляемые источники энергии. Предмет исследования - возможности использования возобновляемых источников энергии.

Цель работы заключается в анализе возможности использования нетрадиционных энергоресурсов в России и мире.

Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач:

Рассмотреть классификацию возобновляемых источников энергии

Провести литературный обзор;

Рассмотреть виды ВИЭ и возможности их развития в мире и России;

В работе были использованы следующие методы исследования:

) описательный;

) логического анализа и синтеза;

) библиографический;

1. Возобновляемые энергоресурсы

1.1 Классификация возобновляемых источников энергии

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - это энергоресурсы постоянно существующих природных процессов на планете, а также энергоресурсы продуктов. жизнедеятельности биоцентров растительного и животного происхождения Характерной особенностью ВИЭ является цикличность их возобновления, которая позволяет использовать эти ресурсы без временных ограничений.

Обычно, к возобновляемым источникам энергии относят энергию солнечного излучения, потоков воды, ветра, биомассы, тепловую энергию верхних слоев земной коры и океана.

ВИЭ можно классифицировать по видам энергии:

механическая энергия (энергия ветра и потоков воды);

тепловая и лучистая энергия (энергия солнечного излучения и тепла Земли);

химическая энергия (энергия, заключенная в биомассе).

Потенциальные возможности ВИЭ практически неограниченны, но несовершенство техники и технологии, отсутствие необходимых конструкционных и других материалов пока не позволяет широко вовлекать ВИЭ в энергетический баланс. Однако за последние годы в мире особенно заметен научно-технический прогресс в сооружении установок по использованию ВИЭ и в первую очередь: фотоэлектрических преобразований солнечной энергии, ветроэнергетических агрегатов и биомассы.

Целесообразность и масштабы использования возобновляемых источников энергии определяются в первую очередь их экономической эффективностью и конкурентоспособностью с традиционными энергетическими технологиями. Это объясняется несколькими причинами:

Неисчерпаемость ВИЭ;

Нет потребности в транспортировке;

ВИЭ - экологически выгодны и не загрязняют окружающую среду;

Отсутствие топливных затрат;

При определенных условиях, в малых автономных энергосистемах, ВИЭ могут оказаться экономически выгоднее, чем традиционные ресурсы;

Нет необходимости в использовании воды в производстве.

Также, к преимуществам перехода на «зеленую» энергетику относят устранение рисков, связанных с атомной энергетикой (возможность аварий, проблема захоронения радиоактивных отходов), уменьшение последствий возможного энергетического кризиса, сокращение затрат на невозобновляемые ресурсы, прежде всего нефть и газ, а также снижение выбросов парниковых газов. Таким образом, необходимость использования возобновляемых источников энергии определяется такими факторами:

исчерпание в ближайшем будущем разведанных запасов органического топлива;

загрязнением окружающей среды окисями азота и серы, углекислым газом, пылевидными остатками от сгорания добываемого топлива, радиоактивным загрязнением и тепловым перегревом при использовании ядерного топлива;

быстрым ростом потребности в электрической энергии, потребление которой может возрасти в несколько раз в ближайшие годы.

1.2 Ветроэнергетика

Энергия ветра уже более 6000 тысяч лет используется людьми.

Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельниц барабанного типа, построенных ещё во II-I вв. до н. э. Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами.

Начиная с XIII в., ветродвигатели получили широкое распространение в Западной Европе, особенно в Голландии, Дании и Англии, для подъёма воды, размола зерна и приведения в движение различных станков.

Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в 19-м веке в Дании. Там в 1890-м году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908-му году насчитывалось уже 72 станции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 м и четырехлопастные роторы диаметром 23 м.

Однако в начале 19-20вв. НТП затормозил развитие ветроэнергетики. Полезные ископаемые, такие как нефть и газ, заменили ветер в качестве источника энергии. Но человечество такими темпами истощает природные ресурсы Земли, что вновь встает вопрос о возврате к истокам, т.е. к новому этапу развития ветровой энергетики.

Наиболее острый вопрос ветроэнергетики - экономическая эффективность ВЭУ. Очень важно выбрать правильное место для установки агрегатов. Для этого существуют специальные характеристики, позволяющие правильно подобрать местоположение. Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. В море, на расстоянии 10-12 км от берега (а иногда и дальше) строятся оффшорные фермы. Башни ветрогенераторов устанавливают фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Также могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания.

Не стоит забывать, что производительность энергии зависит от 2 главных факторов: направления и скорости ветра.

Скорость ветра - главное препятствие развития ветровой энергетики. Ветер характеризуется не только многолетней и сезонной изменчивостью. Он может менять скорость и направление в течение очень коротких промежутков времени. Отчасти кратковременные колебания скорости ветра компенсируются самим ветроагрегатом, особенно на больших скоростях ветра, когда он начинает подтормаживать своё вращение (обычно, после 13-15 м/с). Однако более длительные изменения или снижение скорости ветра влияют на выработку ветроагрегата и всего ветропарка в целом. Но в современной ветроэнергетике этот недостаток сводится к минимуму тем, что ветромониторинг, начинающийся еще на предпроектной стадии, продолжает вестись и в дальнейшем. Накопленная база данных ветропотенциала позволяет прогнозировать выработку ветропарка уже на 2-м году его эксплуатации на 24 часа вперед с достаточно высокой для электрических сетей точностью.

Все ветровые установки можно разделить на 2 больших типа: с вертикальной осью вращения ротора и с горизонтальной.

Рисунок 1.1 Вертикально-осевая ветроэнергетическая установка Савониуса

Рисунок 1.2. Традиционная горизонтально-осевая ветряная установка

ВЭС с вертикальной осью вращения (на вертикальную ось «насажено» колесо, на котором закреплены «приемные поверхности» для ветра), в отличие от крыльчатых, могут работать при любом направлении ветра, не изменяя своего положения. Ветродвигатели этой группы тихоходны, поэтому не создают большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах, что позволяет применять простые электрические схемы без риска потерпеть аварию при случайном порыве ветра. Главными недостатками таких агрегатов является их малый период вращения и малый КПД по сравнению с горизонтальными ВЭС. К побочным действиям работы таких установок следует отнести наличие низкочастотных вибраций, возникающих за счет дисбаланса ротора.

Агрегаты с горизонтальной осью вращения являются традиционной компоновкой ветряков. В них используются лопасти, которые вращаются под действием ветрового потока. Система устанавливается в самое выгодное положение в потоке ветра с помощью крыла-стабилизатора. На мощных станциях, работающих на сеть, для этого используется электронная система управления рысканием. Недостатками такой системы являются высокий уровень шума, потеря в механической передаче энергии, снижение продолжительности эксплуатации оборудования. Также при сильных порывах ветра лопасти агрегаты могут получить значительные повреждения или, вовсе, сломаться.

Ветроэнергетический рынок - один из самых динамично развивающихся в мире. Его рост за 2009 год - 31%.До сих пор ветроэнергетика наиболее динамично развивалась в странах ЕС, но сегодня эта тенденция начинает меняться. Всплеск активности наблюдается в США и Канаде, в то время как в Азии и Южной Америке возникают новые рынки. В Азии, как в Индии, так и в Китае, в 2005 году зарегистрирован рекордный уровень роста.

В настоящее время промышленным производством ВУЭ занимается более 300 фирм. Наиболее развитую промышленность имеют Дания, Германия, США. Серийное производство ветроустановок развито в Нидерландах, Великобритании, Италии и других странах.

1.3 Гидроэнергетика

ветроэнергетика солнечный возобновляемый

Человек с давних пор использовал энергию воды и ее течения в своих нуждах. Поэтому история гидроэнергетики берет свое начало с древних времен: еще древние греки использовали водяные колеса для помола зерна. С течением времени технологии совершенствовались, и в 19 веке была изобретена первая водная турбина. Ее создали отдельно друг от друга 2 ученых: русский исследователь И. Сафонов в 1837 и французский ученый Фурнейрон в 1834 году. Однако изобретателем гидротурбины, можно даже сказать первой ГЭС, считается М. Доливо-Добровольский. Свое изобретение он продемонстрировал на выставке во Франкфурте. Оно состояло из генератора трехфазного тока, который вращала водяная турбина, а электричество, вырабатываемое ею, передавалось по 170 километровым проводам на всю территорию выставки. В настоящее время энергия воды составляет более 60 процентов от всех ВИЭ и является самой производительной из всех (КПД современных ГЭС составляет около 85-95%). После этого в мире начинается «гидроэнергетический бум».

Основными причинами столь бурного развития гидроэнергетики являются постоянное возобновление ресурсов круговоротом воды в природе и относительно простыми механизмами добычи самой энергии. Однако, зачастую, постройка и установка ГЭС очень трудоемкий и капиталоемкий процесс. Особенно это относится к сооружению плотин и накоплению огромных масс воды за ними. Также стоит отметить, что добыча гидроэнергии экологически чистый процесс. Но пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния снегов, стекают в моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с помощью плотин, человечество получило бы дополнительно колоссальное количество энергии.

Если описывать работу ГЭС, то ее принцип заключается в выработке энергии турбиной, вращаемой с помощью падающей с неопределенной высоты воды. Гидравлическая турбина преобразует энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Существуют разные конструкции гидротурбин, соответствующие разным скоростям течения и разным напорам воды, но все они имеют только два лопастных венца. Ось вращения турбины, рассчитанной на большой расход и малый напор, обычно располагают горизонтально. Такие турбины называют осевыми или пропеллерными. Во всех крупных осевых турбинах лопасти рабочего колеса могут поворачиваться в соответствии с изменениями напора, что особенно ценно в случае приливных ГЭС, всегда работающих в условиях переменного напора. Турбины устанавливаются в зависимости от напора водяного потока на ГЭС.

Гидравлическая энергия рек обусловлена проекцией силы тяжести на направление движения потока воды, которая определяется разностью уровней воды в начале и в конце рассматриваемого участка реки. При разности уровней Н [м] на длине участка / [м] и среднем расходе воды Q [м 3 /с], мощность водотока/* [Вт] составит:

P= сgQH= 9810QH (1)

где р - плотность воды, кг/м 3 ; g - ускорение свободного падения, м/с 2 .

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

Мощные - вырабатывают от 25 МВТ до 250 МВт и выше;

Средние - до 25 МВт;

Малые гидроэлектростанции - до 5 МВт.

Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Существуют также гидроаккумулирующие электростанции. Они способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные моменты (времена не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы, и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и, соответственно, приводит в действие дополнительные турбины.

В гидроэлектрические станции, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.

В настоящее время лидерами по выработке гидроэнергии являются Норвегия, Китай, Канада, Россия. Лидером по количеству энергии воды на душу населения является Исландия.

1.4 Гелиоэнергетика

Солнце - один из самых источников излучения в нашей Вселенной. И поэтому не случайно энергия звезды все больше используется человеком для переработки в электричество. Действительно, излучение Солнца, доходящее до всей поверхности Земли, имеет колоссальную мощность 1,2*10 14 кВт. И иногда очень обидно, что огромная часть этой энергии пропадает зря, особенно если она по своему количеству в разы превосходит ресурсы всех остальных ВИЭ вместе взятых. Поэтому в последние годы все активнее развивается гелиоэнергетика, в которой используется солнечная радиация для получения электричества.

Первые зачатки гелиоэнергетики появились в середине 19 века. Первооткрывателями стали ученые Адамс и Дей, которые впервые провели эксперимент с твердотельными фотоэлектрическими элементами на основе селена. Однако прошло более 50-ти лет, чтобы их открытие переросло во что-то большее. Основой для создания первых солнечных батарей послужила разработка теории полупроводниковых материалов с p-n переходом. В этой методике используются атомы кремния. Суть всей технологии заключается в том, что при повышении температуры молекулы кремния за счет нагревания солнечной энергией, тепловые колебания кристаллической решетки приводят к разрыву некоторых валентных связей. В результате этого часть электронов, ранее участвовавших в образовании валентных связей, отщепляется и становится электронами проводимости. При наличии электрического поля они перемещаются против поля и образуют электрический ток.

В целом, поступление радиации на земную поверхность зависит от:

Географической широты;

Состояния атмосферы;

Климатических особенностей территории;

Высоты места приема над уровнем моря;

Высоты солнца над горизонтом и др.

Общее излучение, доходящее до Земли подразделяется на:

Прямое излучение, дошедшее до Земли;

Рассеянная радиация;

Противоизлучение атмосферы.

На основе этих величин составляется суммарный радиационный баланс земли, по которому определяются наиболее удачные места для расположения гелиостанций.

Классифицировать их можно по:

) Виду преобразования солнечной энергии в другие ее виды - тепло или электричество

) Концентрированию энергии - с концентраторами или без них
3) Технической сложности - простые и сложные

К простым установкам относят опреснители, нагреватели воды, сушилки, печные нагреватели ит.д.

К сложным относятся установки, которые преобразуют поступившую солнечную энергию в электрическую путем фотоэлектрических приборов.

Тепловые гелиостанции в основном используются для нагрева воды и воздуха. Также солнечное тепло используется для различных печей и зерносушек, а также в солнечных дистилляторах, которые могут вырабатывать чистейшую пресную воду.

В термоэлектрических преобразователях солнечная энергия используется для возникновения эффекта Зеебека. Он заключается в том, что если два различных проводника, соединенных последовательно, содержать в разных температурных средах, то в них появляется электродвижущая сила. Следовательно, вырабатывается ток. Солнечная радиация применяется для того, чтоб создать разность температур. Обычно, ею нагревается «горячий» проводник. Обычно, такие установки применяются как автономные источники питания.

Концентраторами солнечной энергии являются параболовидные агрегаты, сделанные обычно из стекла или полированного металла. Их значение заключается в том, чтобы «ловить» солнечные лучи и отражать их в солнечный коллектор.

Одним из лидеров использования солнечной энергии является Швейцария. В данный момент в стране эффективно развивается программа по строительству гелиостанций. Также идет тенденция на производство солнечных батарей, устанавливающихся на крыши зданий или как фасады. Такие установки могут компенсировать 50…70% энергии, затрачиваемой на производство

1.5 Энергия биомассы

К биомассе относятся все вещества органического происхождения.

Что же можно применить в качестве источника энергии?

1. Древесина. Уже многие тысячи лет человек использует дрова для получения тепла, приготовления пищи, освещения жилья. Да и до сих пор в мелких поселениях традиционно используется этот вид получения энергии. К сожалению это все приводит к одной из важнейших проблем мира - вырубки лесов. Однако эта задача решается с помощью использования энергии быстрорастущих деревьев, таких как тополь, ива и др.

2. Отстой сточных вод. Если вдуматься, то в использованных человеком водах таятся огромные запасы энергии. При отстаивании жидкости образуется огромное количество твердого вещества, которое при переработке анаэробными бактериями может содержать около 50% органического вещества. Однако существуют значительные трудности при переработке сточных вод. Главное из них - высушивание этих вод, так как на это тратится много тепла, которое по своим количественным характеристикам может превосходить теоретические значение энергии при полном сгорании отстоянного вещества. Также этот процесс не рентабелен с точки зрения экологии. Ведь при сгорании выделяется большое количество углекислого газа. Самым правильным вариантом в этом случае считается получение метана при помощи анаэробных бактерий. Но установки для этого весьма несовершенны, поэтому этот способ в современное время не получает большого размаха.

Отходы животноводства. Экскременты животных содержат высокое количество органического вещества, которые может использоваться для получения энергии. Однако так же, как и в случае со сточными водами, в навозе содержится большое количество влаги, поэтому его высушивание не выгодно. Тогда существует другой вариант - это анаэробное перегнивание. С помощью него получают метан, а оставшиеся вещества могут пойти на удобрения для почв. Но стоит помнить, что количество перерабатываемого вещества гораздо больше в более свежем навозе, поэтому, чтобы его переработка была экономически выгодна, нужны специальные постройки, позволяющие собирать все экскременты в одно место, не теряя его свежести.

Растительные остатки. После сбора урожая всегда остаются неиспользуемые части растений. Они представляют еще один источник энергии. В них содержится целлюлоза - углеродсодержащий углевод. Благодаря относительно небольшому количеству влаги в останках, при сжигании они выделяют много энергии. Ограничивающим фактором развития этого источника энергии является сезонность произрастания культур. Чтобы обеспечить круглогодичное использование останков растений, нужны специальные сооружения для их роста. Также немаловажными факторами являются потребность в перевозки к месту переработки и легкость сбора культур.

Пищевые отходы. Они тоже могут служить источником получения энергии. Особенно учитывая, что, например, в отходах фруктов содержится большее количество углеродсодержащих сахаров, чем в остатках зерновых культур, а в остатках мясных продуктов значительное количество протеина. Но наличие влаги затрудняет возможность получения энергии путем сгорания отходов. Поэтому целесообразней из них получать метан с помощью бактерий. Но тут появляется другая трудность: пищевые отходы с успехом используются в животноводстве. Поэтому этот источник практически не развивается в наше время. Исключение только составляют отходы в виде семян и шелухи, а также остатки от сахарного тростника. Например, в странах, где произрастает много тростника, его отходы идут на производство этанола, который при сжигании выделяет большое количество энергии. Самым ярким примером могут послужить Гавайские острова.

2. Состояние и перспективы возобновляемых природных источников энергии в мире и в России

2.1 Ветроэнергетика в мире и России

Установленная мощность ВУ в Европе в 1990 г. составляла 324 МВт, наибольшая часть в Дании. По оценкам экспертов мощность ВЭС к 2008 г. в Европе составит 4860 МВт. Главными производителями ВУ в Европе являются Дания, Великобритания, Германия и Бельгия. Дания является ведущей страной в мире по производству и экспорту ВУ, в том числе и в США. По неофициальным данным к 2010 г. в Дании за счет ВЭУ будет произведено до 10% вырабатываемой в стране электроэнергии.

В Германии к 2010г. общая мощность ВЭС по оценкам составит 500 МВт с выработкой 0,2% электропотребления страны. Лидером ветроэнергетики в Германии в последние годы является фирма «Enercon», выпустившая в 2000 году 27% всего объема продукции ветроэнергетики страны.

В Нидерландах освоение ВУ начато с 1976 г. Ветроэнергетической программой предусматривается увеличение действующих мощностей ВУ с 100... 150 МВт (1990 г.) до 1000 МВт (2008 г.), что позволит получить 4...7% от общего энергопотребления. Не стоят на месте голландские производители. Фирма «Enron Wind» установила в Швеции несколько ВЭУ собственного производства.

В Великобритании энергия ветра признана одним из перспективных источников. Правительственной программой по ветроэнергетике предусмотрено увеличить мощность ВЭУ к 2008 г. до 600 МВт, получить в 2008 г. за счет энергии ветра 10% потребляемой в стране электроэнергии, далее довести этот показатель до 20%.

Не отстают от Европы и азиатские страны. Например, в Индии было создано Министерство нетрадиционных источников энергии, которое осуществляет разработку отрасли в целом, планирование инвестиций и меры экономического развития. В настоящее время несколько крупных индийских компаний, таких как «Micon», «Vestas», «Zond» и другие заняты сборкой и производством ВЭУ.

Основу мировой ветровой энергетики составляют ВЭУ, работающие на сети энергосистем. Их доля составляет 99% от суммарной мощности действующего ветроэнергетического парка. Это объясняется тем, что для работы таких установок не требуются дополнительные источники питания.

Доля ВЭУ, применяемых в качестве автономных источников едва превышает 1%. Это объясняется тем, что автономные ВЭУ имеют малую мощность при большое цене. Также, на отдельные ВЭУ не распространяются налоговые льготы государств, поэтому это делает их нерентабельными.

В России допущено наибольшее отставание от передовых достижений зарубежных стран в области освоения ВИЭ именно в ветровой энергетике. В дореволюционной России действовало более 20 тысяч ветряных мельниц общей мощностью 1 млн.кВт.

В настоящее время в РФ выпускаются серийно только агрегаты типа АВЭЦ-6-4М мощностью 2...4 кВт. Кроме того, освоено мелкосерийное производство зарядных ВЭА мощностью 100...250 Вт и водоподъемные ВА с механическим приводом производительностью 1 м3/ч (воды). За последние годы (8 лет) введено в эксплуатацию около 10 тысяч ВУ такого типа. Оценка ресурсов ветроэнергетики показывает, что для энергетического использования пригодны около 8 млн.км2 территории, где среднегодовая скорость ветра превышает 5 м/с. Если использовать только 1% территории для размещения ВЭУ, то их установленная мощность может превысить 300 млн. кВт.

Тормозом развития, внедрения и широкомасштабного использования ветроэнергетики в России является целый ряд причин.

Основные из них - отсутствие государственной позиции и, как следствие, неопределенность государственных целей и приоритетов. До сих пор в стране не приняты общегосударственные и региональные программы развития ветроэнергетики и не созданы государственные органы управления на федеральном и региональном уровнях.

Законодательные барьеры обусловлены отсутствием законов и механизмов, регулирующих развитие и внедрение ВИЗ, а также нормативов, обеспечивающих свободный доступ независимых производителей к электросетям энергосистем.

Экономические барьеры связаны с отсутствием госфинансирования, низкой платежеспособностью населения и организаций, с отсутствием экономических стимулов для вложения инвестиций (налоговых льгот, льготных кредитов) и гарантий возврата вложенных средств.

Научно-технические и профессиональные барьеры обусловлены отсутствием по большинству видов ВИЭ готовых систем энергоснабжения и системы сертификации оборудования, неразвитостью инфраструктуры и ремонтно-эксплуатационной базы, отсутствием квалифицированных кадров, низким уровнем технологических разработок и научно-информационного сопровождения проектов.

Информационные барьеры связаны со слабой осведомленностью населения, руководства и общественности о возможностях, преимуществе и эффективности использования ВЭС и с отсутствием системы пропаганды в СМИ.

Существенным барьером для широкомасштабного внедрения ВЭС является необоснованное мнение об их экономической неэффективности, по крайней мере, в РФ с ее запасами органических, ядерных и водных энергоресурсов.

Но если посмотреть с другой стороны, то в нашей стране есть существенные предпосылки для развития этого вида энергетики, которые обусловлены:

· острой необходимостью обновления устаревших и выработавших ресурс энергетических мощностей страны (до 5% в год от суммарных генерирующих мощностей страны, составлявших к 2005 году около 217 ГВт);

· высокой технической и экономической конкурентоспособностью современных ВЭС с традиционными технологиями энергопроизводства на основе невозобновляемых видов топлива

· высоким уровнем развития ветроэнергетических технологий в мире и возможностями быстрого и эффективного их трансферта и использования в России

· богатейшим сухопутным и морским ветроэнергетическим потенциалом во многих регионах России, высоким уровнем его изученности, а также наличием эффективных отечественных методик быстрого и экономичного проведения технико-экономического обоснования ветроэнергетических проектов.

2.2 Состояние и перспективы мировой гидроэнергетики

Объем генерирующих мощностей ГЭС по всему миру неуклонно рос в среднем на 3 процента ежегодно в течение последних четырех десятилетий. Согласно последним данным специалистов Института политики Земли, в 2011 году ГЭС вырабатывали 3.5 трлн. киловатт-часов электричества. На гидроэнергетику пришлось около 16 процентов мирового производства электроэнергии. Почти все генерирующие мощности сконцентрированы на 45 000 с лишним крупных плотинах. Сегодня гидроэнергетика развита и широко используется в более чем 160 странах мира.

Сейчас крупнейшими производителями гидроэнергии в абсолютных значениях являются Китай, Канада, Бразилия, США и Россия. Однако абсолютный лидер по выработке гидроэнергии на душу населения - Исландия. Кроме нее, этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке - 98 процентов), Канаде и Швеции.

Стоит отметить, что в развитых странах Европы и Америки практически исчерпаны возможности для строительства новых ГЭС. Так что смело можно прогнозировать, что новые большие ГЭС будут строить в основном в Африке, Азии и Южной Америке, так как на других континентах, везде, где только можно построить большую ГЭС, они уже стоят.

Эти выводы подтверждаются тем, что крупнейшие ГЭС мира находятся именно в этих регионах. Так, именно в Азии, в Китае, располагается крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья» на реке Янцзы. Мощность этой станции составляет 22,4 ГВт. Кроме того, в Китае ведется строительство крупнейшего по мощности каскада ГЭС. Вторая по величине гидроэлектростанция в мире называется «Итайпу» и стоит на реке Парана, на границе Бразилии и Парагвая. Ее мощность - 14 ГВт. Наконец, «тройку призеров» замыкает гидроэлектростанция имени Симона Боливара, или «Гури», в Венесуэле, на реке Карони. Ее мощность - 10,3 ГВт.

Однако все эти достижения инженерной мысли меркнут перед ГЭС «Гранд Инга». Эта гидроэлектростанция, мощность которой составит 39 ГВт, планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир). У «Гранд Инга» будут пятьдесят две гидротурбины по 750 МВт каждая, плотина высотой 150 метров, будет использоваться часть потока скоростью 26 400 кубометров в секунду. В случае успеха проекта «Гранд Инга» вдвое превзойдет «Три ущелья».

Но все это касается крупных станций. Не стоит забывать и о развитии малых ГЭС, которые по темпу своего развития могут поспорить с их «старшими собратьями». Хотя их удельная мощность не столь велика, все же они играют неоценимую роль в локальном обеспечении человека электричеством.

Строительство микро ГЭС имеет широкие перспективы развития в различных регионах мира с трансграничными речными бассейнами. Малая гидроэнергетика свободна от многих недостатков крупных ГЭС и признана одним из наиболее экономичных и экологически безопасных способов получения электроэнергии, особенно при использовании небольших водотоков.

Преимущества малых ГЭС над крупными:

эффективные технологии;

минимальные площади затопления и застройки;

местное и региональное развитие;

помощь в обслуживании речного бассейна;

электрификация сельских территорий;

небольшой срок окупаемости.

При строительстве и эксплуатации МГЭС сохраняется природный ландшафт, практически отсутствует нагрузка на экосистему. К преимуществам малой гидроэнергетики - по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе - можно также отнести: низкую себестоимость электроэнергии и эксплуатационные затраты, относительно недорогую замену оборудования, более длительный срок службы ГЭС (40-50 лет), комплексное использование водных ресурсов (электроэнергетика, водоснабжение, мелиорация, охрана вод, рыбное хозяйство).

В настоящее время нет общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции. Однако во многих странах в качестве основной характеристики такой ГЭС принята ее установленная мощность. К малым, как правило, относятся ГЭС мощностью до 10 МВт (в некоторых странах до 50 МВт).

Традиционная гидроэнергетика будет продолжать расти по мере ввода в эксплуатацию объектов в Китае, Бразилии и других странах, в том числе в Эфиопии, Малайзии и Турции. Одновременно с этим существует огромный потенциал для развития нетрадиционной гидроэнергетики: приливных и волновых проектов, а также небольшого числа проектов, которые не потребуют строительства новых плотин.

Энергия волн также привлекает внимание инженеров и инвесторов. Компании во Франции, Шотландии, Швеции и других странах активно работают для захвата этого рынка. По оценкам Всемирного энергетического совета, во всем мире волновая энергия имеет потенциал для генерации 10000 ГВт - более чем вдвое выше генерирующих мощностей от всех видов современных источников во всем мире.

Гидроэнергетический потенциал рек России оценивается величиной 852 млрд. кВт/ ч. в год. Это так называемый экономический потенциал, пригодный для промышленного использования. По величине гидроэнергопотенциала Россия занимает 2-е место в мире, уступая только Китаю.

Распределение гидроэнергоресурсов по территории страны крайне неравномерно. На Европейскую часть России приходится 25%, на Сибирь 40% и 35% на Дальний Восток. В наиболее промышленно развитой части страны - Центре Европейской части, гидроэнергопотенциал использован практически полностью. Возможности развития гидроэнергетики в Европейской части имеются на Северо-западе и Северном Кавказе. В целом по Европейской части России использование гидроэнергопотенциала составляет около половины возможного.

Необходимо отметить, что в наиболее развитых странах мира процент использования гидроэнергетических ресурсов, как правило, существенно выше. Если же такие страны располагают существенным гидропотенциалом, то они практически полностью обеспечивают себя электроэнергией за счет ГЭС - Норвегия, Швейцария, Австрия и др. Пожалуй, нам нужно брать пример с Норвегии. Она является абсолютным мировым лидером по производству электроэнергии на душу населения - 24 000 кВт час в год, 99,6% из которых производится на ГЭС.

В России наиболее богатым гидроэнергоресурсами регионом является Сибирь. Здесь протекают крупнейшие реки России - Енисей, Ангара Лена и др. На сегодня гидроэнергоресурсы Сибири использованы на 20%. Здесь построены крупнейшие ГЭС России - Красноярская, Братская, Усть-Илимская, Саяно-Шушенская. На базе этих ГЭС возник мощный промышленно развитый регион, основу которого составили предприятия с энергоемкими производствами: металлургические, химические, лесоперерабатывающие и др.

Наименее освоены гидроэнергоресурсы Дальневосточного региона. Из крупных ГЭС здесь действуют только Зейская и Колымская ГЭС, заканчивается строительство Бурейской. Потенциал региона освоен только примерно на 4%.

Однако чтобы заполнить эти «недостатки», в умеренных темпах развивается строительство новых станций на всех пригодных территориях нашей страны. В ближайшие 5 лет планируется ввести наибольший объем мощностей ГЭС с помощью ряда строящихся установок: Бурейской ГЭС, Богучанской ГЭС, Усть-Среднеканской ГЭС, Светлинской ГЭС, Ирганайской ГЭС и др.

Смело можно сказать, что большинство станций находятся на стадии завершения строительства, а некоторые даже в настоящее время эксплуатируются.

Следующим этапом планирования должна стать среднесрочная перспектива, ориентированная на 2020 - 2030 годы. Здесь уже на первый план должны выйти соображения общегосударственного значения. Именно государство должно принять основополагающее решение - необходимо ли в данном регионе развитие энергетики или нет? Решение это должно приниматься с учетом всестороннего анализа условий существования региона - экономических, социально-политических, экологических и др. Если принято положительное решение, то есть развитие энергетики является безальтернативным, то далее в действие вступают механизмы выбора оптимальной структуры энергообеспечения. Это могут быть разные типы генерирующих мощностей, конфигурация линий электропередач и пр. Здесь уже могут быть задействованы рыночные методики сравнительной эффективности, позволяющие выделить наиболее экономически эффективные объекты из числа рассмотренных. Но формальные показатели абсолютной эффективности даже самого оптимального из них могут оказаться отрицательными. В этом случае надо говорить об общественной эффективности, которая будет получена не за счет продажи электроэнергии. Она определится развитием региона, повышением уровня жизни, созданием благоприятных условий жизни для населения и обеспечит прочие условия.

В России можно выделить определенные зоны предпочтительного развития гидроэнергетики. Это районы с наличием гидропотенциала, то есть рек с большими перепадами высот. В России так сложилось, что именно в таких местах экономика развита слабее, чем в равнинных районах центра европейской части, где неиспользованного гидропотенциала практически уже нет. Поэтому в ряде случаев возникает вопрос о целесообразности передачи энергии ГЭС, расположенных в малообитаемых и труднодоступных районах в экономически более развитые районы.

К числу таких проектов относится Эвенкийская ГЭС. Эта ГЭС мощностью 12 млн. кВт может быть построена в самом малонаселенном районе России, в Эвенкии, на реке Подкаменная Тунгуска. Энергию этой ГЭС в объеме 46 млрд. кВт/ч в год предполагается передавать в европейскую часть России и район Тюмени. В случае реализации эта ГЭС вошла бы в тройку крупнейших ГЭС мира.

Весьма перспективным для строительства ГЭС является район бассейна реки Амур. Если в основном русле реки строительство ГЭС проблематично из-за равнинной местности, то на ее притоках - реках Зея, Бурея, Шилка и др. могут быть построены ряд достаточно эффективных ГЭС.

В целом, можно сказать, что для России перспективы развития ГЭС огромны. Не стоит забывать, что мы обладаем одних из самых богатых водных ресурсов в мире. И не смотря на все трудности развития этой отрасли, нужно создавать определенные программы совершенствования столь важной отрасли, и заниматься этим должно государство, которое, все-таки, не столь пристально уделяет внимание своим прямым обязанностям.

2.4 Солнечная энергетика в мире и России

Каждый день на Землю поступает огромное количество энергии, которое может покрыть все потребности современного мира. Если бы человек научился получать хотя бы 0,5% этой энергии, то можно было покрыть все затраты мира в электричестве и тепле. Но из-за природных барьеров мы не можем этого сделать. Однако в некоторых странах гелиоэнергетика занимает одно из ведущих мест. Один из примеров - Швейцария. Созданная в стране программа «Солар-91» помогает расширять ареал действия гелиоэнергетики. В стране построено около 2500 солнечных фотоустановок, которые помогают решить энергетические и экологические проблемы государства.

Несмотря на относительное непостоянство солнечной энергии, ее «добыча» активно развивается в последние годы. В США построены 8 крупных электростанций модульного типа, мощностью около 470 МВт. Энергия от них идет на обеспечение штатов. Мощность произведенных фотоэлектрических преобразователей в мире достигает около 300 МВт в год. В настоящее время в мире работает более 1,5 млн. гелиоустановок теплового типа.

Разрабатывают и необычные проекты гелиостанций. Например, в Австралии принят план строительства солнечной башни, высотой 1 км. У подножия будет располагаться огромная семикилометровая в диаметре теплица. Воздух, нагретый в теплице, будет идти по трубам, вращая ветродвигатели. Мощность такой станции оценивается в 200 МВт, а стоимость в 300 млрд. $.

Таким образом, гелиоэнергетика постепенно получает одно из приоритетных мест в энергетическом развитии многих стран. Государства, в свою очередь, принимают законы, которые оказывают существенную поддержку развитию данной отрасли. Без принятия таких законов развитие солнечной энергетики гасло бы на начальных стадиях развития.

В России практическое использование солнечной энергии крайне ограничено, несмотря на широкие исследования, которые проводились и проводятся в этом направлении. В стране существует лишь несколько производств солнечных модулей, которые являются основой солнечных фотоэлектрических установок (СФЭУ) различных типов, и очень ограниченный сегмент потребителей, готовых приобретать СФЭУ. Осведомленность о существовании и возможностях солнечной энергетики находится на низком уровне, отсутствуют законодательные нормы, поддерживающие производство и использование СФЭУ.

Сегодня возникает одновременно целый ряд проектов по созданию и развитию производства СФЭУ в России. Проект строительства завода по производству солнечных модулей на базе передовой тонкопленочной технологии в Чувашской Республике (г. Новочебоксарск), реализуемый компанией «Хевел».

Российская Федерация обладает огромным потенциалом использования солнечной энергии. Регионы юга России, Дальнего Востока и Забайкалья отличаются высоким уровнем солнечной радиации, сравнимым с южными регионами Европы, где солнечная энергетика уже получила интенсивное развитие.

К факторам, которые в различной степени влияют на развитие отрасли в РФ можно отнести:

Климатические условия. Не стоит забывать, что значительная часть нашей страны располагается в северных широтах, где значение инсоляции очень мало.

Государственная поддержка. Наличие законодательно установленных экономических стимулов к развитию солнечной энергетики оказывает решающее значение на ее развитие. Среди видов государственной поддержки, успешно применяющихся в ряде стран Европы и США, можно выделить: льготный тариф для СЭС, субсидии на строительство СЭС, различные варианты налоговых льгот, компенсация части расходов по обслуживанию кредитов на приобретение СФЭУ.

Стоимость СФЭУ. Сегодня солнечные электростанции являются одними из наиболее дорогих используемых технологий производства электроэнергии. Однако по мере снижения стоимости 1 кВт/ч выработанной электроэнергии солнечная энергетика становится конкурентоспособной. От снижения стоимости 1Вт зависит спрос на установки. Снижение стоимости достигается за счет повышения КПД, снижения технологических затрат и снижения рентабельности производства.

Экологические нормы. На рынок солнечной энергетики положительно может повлиять ужесточение экологических ограничений и штрафов. Совершенствование этих механизмов может дать новый экономический стимул для рынка СФЭУ.

Важным фактором развития СЭ является сравнение себестоимости электроэнергии, полученной от СФЭУ, со стоимостью электроэнергии, полученной из традиционных источников. Показателем перспективности СЭ, а соответственно и экономической целесообразности применения СФЭУ, в регионе является достижение равенства этих стоимостей.

В итоге можно сказать, что нам есть, куда расти. Гелиоэнергетический потенциал нашего государства велик, нужно только с умом подойти к развитию данной отрасли энергетики.

2.5 Развитие биоэнергетики в мире и России

Один из наиболее перспективных видов возобновляемого энергетического сырья в России и мире является биомасса. Пока же её ресурс задействован в очень небольшой степени. Однако, по факту, около 10% всего топлива в мире приходится на древесину. С одной стороны, это успех в развитии ВИЭ. Но с другой стороны, количество потребляемой древесины превосходит ее ежегодный прирост. Также древесные ресурсы используются крайне не продуктивно. Ведь около 50% сырья идет на отходы. Это одна из главных проблем, над которыми следует призадуматься.

В США действуют правительственные программы поддержки роста интенсивности лесного хозяйства. Лесничие штатов помогают частным владельцам в вопросах многостороннего использования леса, используются прямые субсидии на развитие биоэнергетики. Уровень субсидий на переработку неделовой древесины в США таков, что фактическая себестоимость производства топливных гранул составляет всего 3 доллара против 40-50 долларов в России.

Среди разных видов биотоплива в последние годы большим вниманием пользуется древесный уголь. Возможно многофункциональное использование этого продукта - в качестве топлива, сорбента, исходного сырья для производства кристаллического кремния и материала, повышающего плодородие почв.

Об эффективности внесения древесного угля в почву заговорили несколько лет назад. Этот уголь получил наименование «биочар», применение которого уже называют новой «зеленой революцией», которая может спасти человечество от вновь надвигающегося голода. В России эксперименты с биочаром проводили ещё в середине XX века, и они доказали его эффективность, но пока наша страна остаётся в стороне от развития производства этого продукта.

Также спросом в мире пользуется торфяное топливо. Оно экологически чище угля и топочного мазута. В выбросах котельных, работающих на торфяном топливе, содержится значительно меньше диоксида серы, основной причины образования и выпадения кислотных дождей, и более чем в 10 раз меньше других вредных выбросов. Торфяная топливная продукции может производиться в виде фрезерной крошки, кускового торфа, брикетов, пеллеты, формованного заводского топлива. Вид продукции, получаемой из торфа, зависит от сырьевой базы и от требований к сжиганию топлива. Кроме того, организация добычи и переработки торфа - легко диверсифицируемое производство.

В последние двадцать лет торфяная промышленность России переживала резкий спад: в 1991 году общее производство продукции из торфа составляло 1,3 млн. тонн, но к 2005 г. оно сократилось до 7 тыс. тонн - почти в 200 раз. Однако, в последние пять лет, обозначилась смена тенденции, и к 2010 году общий объем продукции уже превысил 70 тыс. тонн. В развитии торфяной отрасли инициатива на данный момент принадлежит Кировской, Ивановской, Псковской, Владимирской областям, где торф используется, главным образом, как местный энергетический ресурс. Большой интерес представляет также использование топливных брикетов. Это спрессованный под высоким давлением растительный материал (опилки, торф, солома), который, в результате прессования, приобретает улучшенные свойства.

К сожалению, у использования биомассы в качестве топлива есть свои преграды. Как и в случае с ископаемым топливом, сжигание вызывает образование CO 2 . Однако ископаемое топливо выделяет CO 2 миллионы лет, создавая его избыток в атмосфере. В противоположность, углекислый газ, выделяемый биомассой при сжигании, поглощается растениями. Биотопливо считается "углеродно-нейтральным" и пока оно только позволяет сократить выбросы вредных веществ в атмосферу.

В будущем биомассы могут заменить нефть, газ и уголь во многих областях. Правительства различных стран будут финансировать исследования в области развития биотоплива. Среди вещей, которые предстоит усовершенствовать, - фабрики по очистке биомассы. Такие фабрики будут принимать различные виды биотоплива и создавать постоянный запас для использования в различных областях промышленности. На одной из рафинадных фабрик в качестве основы для ферментации используются сахар в виде целлюлозы и лигнин из растений, в результате получается этанол. В качестве биотоплива может использоваться дерево и различные виды трав. На других рафинадных заводах для стандартизации биомассы используется термохимический подход, превращающий массу в более эффективные жидность или газ.

Исследователи видят будущее биомассы в замене нефти, как источника многих химикатов, используемых в современном мире. Вещи из пластика, краски и клеи можно производить не из нефтепродуктов, а из биомассы.

Подводя итог, можно сказать, что в мире активно ищут способы для получения биоэнергии. Надо признать, что не во всех странах это происходит. Одним из главных факторов торможения является не обеспеченность поддержкой государства развития данной отрасли. Не во всех странах правительство поощряет инициативу в пользу биоэнергетики. Поэтому нужно находить способы расширения отрасли на государственном уровне.

Заключение

В данной работе были рассмотрены виды возобновляемых источников энергии, их классификация и возможности развития в мире и России.

Проведенная работа включала несколько этапов:

На первом этапе был проведен обзор литературных источников в области нетрадиционной энергетики.

На втором этапе были рассмотрены виды и структура ВИЭ, их классификация и тенденции развития.

На третьем этапе был проведен анализ перспектив использования ВИЭ в мире и России.

Таким образом, развитие ВИЭ в мире представляется актуальным и перспективным проектом. Во-первых, развитие и использование ВИЭ благоприятно влияют на экологическую обстановку в мире, которая в последнее время «хромает». Во-вторых, в будущем нехватка традиционных ресурсов может сильно сказаться на рынке, возможно, будет мировой энергетический кризис, поэтому очень важно начать сейчас развивать нетрадиционные источники энергии, чтобы через несколько десятков лет, а может быть и меньше, не допустить экономического коллапса.

Список использованной литературы

1. Биомасса как источник энергии: Пер. с англ. / Под ред. С. Соуфера, О. Заборски. - М.: Мир, 1985.- 368 с.

2. Благородов В.Н. Проблемы и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии / В. Благородов // Энергетик. - 1999. - №4. - С. 2.

Бринкман, Энди. Физические проблемы экологии / Э. Бринкман; пер. с англ. А.Д. Калашникова; доп. В.В. Тетельмина. - Долгопрудный: Интеллект, 2012. - 287 с.

Ветроэнергетика / Под ред. Д. де Рензо: Пер. с англ.; под ред. Я.И. Шефтера. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 272 с.

Гидроэнергетика: Учебник для студентов высших учебных заведений / В.И. Обрезков, Н.К. Малинин, Л.А. Кароль [и др.].; Под ред. В.И. Обрезкова. - М.: Энергоиздат, 1981. - 608 с.

Городов Р.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Р.В. Городов, В.Е. Губин, А.С.Матвеев. - 1-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 294 с.

Инновационные технологии производства биотоплива второго поколения: научное издание / В.Ф. Федоров и др.; М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации. - М.: Росинформагротех, 2009. - 67 с.

Лукутин Б.В. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении / Б.В. Лукутин, О.А. Суржикова., Е.Б. Шандрова. - М.: Энергоатомиздат, 2008. - 231 с.

Сибибкин М.Ю. Технология энергесбережения: учебник для студентов учреждений сред. проф. образования, обучающихся по группе специальностей «Машиностроение» / М.Ю. Сибибкин, Ю.Д. Сибибкин. - 2-е изд., перераб. и. доп. - М.: Форум, 2010. - 351 с.

Сибикин Ю.Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. - М.: КноРус, 2010. - 227 с.

Тарасов, А. Стимулирование освоения нетрадиционных возобновляемых источников энергии: мировые тенденции и Россия / А. Тарасов. // Экономические науки. - 2009.-№5. - С. 176 - 178.

Ушаков В.Г. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: Учеб. пособие для энерг. и технол. спец. вузов / Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1994. - 120 с.