Главная   >>   Возобновляемая энергия в России

Возобновляемая энергия в России

ЧАСТЬ I ВОЗМОЖНОСТИ РЫНКА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

ГЛАВА 1 РЕСУРСЫ И ПОТЕНЦИАЛ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

ОБЗОР

Россия обладает огромными запасами возобновляемых источников энергии, причем, вследствие ее географического положения, размеров, разнообразия климата и особенностей местности, виды ВИЭ существенно варьируются. Это отличает Россию от многих меньших по размеру стран, где из-за однородности географических условий доминирует один вид ВИЭ. Большая часть территории России экономически не развита и не населена. Около 80 % ее 145-миллионного населения проживает в Европейской части страны.17 Плотность населения варьируется от 26,6 человек/км2 в Европейской части до 2,4 человек/км2 в Азиатской части. Около трех четвертей населения живет в городах,18 наиболее населены Центральный, Уральский, Северокавказский и Поволжский экономические районы. Российские специалисты оценили потенциал возобновляемых источников энергии в России, учитывая доступность ресурсов, техническую осуществимость и экономическую обоснованность применения технологий возобновляемой энергетики. Валовой потенциал (называемый также извлекаемым) является энергетическим эквивалентом полного количества доступной для извлечения ВЭ. Технический потенциал представляет собой ту часть совокупного потенциала, которая может быть эффективно использована с применением известных технологий, принимая во в нимание социальные и экологические факторы. Экономический потенциал -- это часть технического потенциала, использование которого экономически оправдано при существующем уро вне цен на горючие ископаемые, тепло и электричество, оборудование и материалы, транспорт и рабочую силу. Безруких и др. оценивают экономический потенциал возобновляемых источников энергии в России более чем в 270 миллионов тонн условного топлива (млн. т.у.т.).19 В 2002 году в России общая первичная поставка энергоресурсов (ОППЭ) составила 875 млн. т.у.т. (или 614 млн. тонн нефтяного эквивалента). 20 Таким образом, по оценке, экономический потенциал ВЭ составляет около 30 % ОППЭ.21 Тем не менее, в 2000 году лишь около 1 % ОППЭ было получено от возобновляемых источников энергии (без учета гидроэнергетических источников).

* - по приближенной оценке ресурсы геотермальной энергии в верхней толще глубиной до 3-х км составяют около 180 млн . т.у.т. в год, а пригодные для использования - примерно 20 млн. т.у.т . в год.
** - в качестве экономического потенциала взята оценка запасов первоочередного освоения теплоэнергетических вод и парогидротерм с использованием геоциркуляционной технологии.

Примечания
1)Методология оценки валового, технического и экономического потенциалов возобновляемых источников энергии детально изложена в работе: Безруких, П.П., Арбузов , Ю.Д., Борисов, Г.А., Виссарионов , В.И., Евдокимов, В.М., Малинин, Н.К., Огородов , Н.В., Пузаков, Н.В., Сидоренко Г.И. и Шпак , A.A. (2002), Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России , СПБ, Наука. 2)Таблица основана на российском определении возобновляемых источников энергии , которое немного отличается от определения МЭА. В отличие от российского, определение МЭА не включает тепловые насосы (низкопотенциальное тепло). По определению МЭА, малые гидроресурсы включают станции мощностью до 10 МВт. В российском определении, малые гидроресурсы включают станции мощностью до 30 МВт.
Источ ник: Министерство топлива и энергетики и др. 1999, Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России, в: Яновский, А.П., Безруких, П.П. (ред.), Бизнес и инвестиции в области во зобновляемых источников энергии в России , материалы конгресса , Москва , 31 мая - 4 июня 1999 г. Возможно , сегодня экономические потенциалы уже выше оценки, приведенной в Таблице 1. По данным новой Энергетической стратегии России, экономический потенциал возобновляемых источников в последние годы вырос, т.к. цены на горючие ископаемые увеличились, в то время как стоимость технологий возобновляемой энергетики упала.

ПОТЕНЦИАЛ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ
Потенциал ветроэнергетики распределен по территории России неравномерно. Атлас ветров России23 указывает, что существует множество районов, где среднегодовая скорость ветра превышает 6,0 метров в секунду ( м/с). На Рис. 1 показаны ветроэнергетические ресурсы на высоте 50 метров над уровнем земли для пяти различных топографических условий местности. Цвета в первой колонке таблицы соответствуют цветам на рисунке. Наивысшие средние скорости ветра обнаруживаются вдоль берегов Баренцева, Карского, Берингова и Охотского морей. Другие районы с относительно высокой скоростью ветра (5-6 м/с) включают побережья Восточно-Сибирского, Чукотского морей и моря Лаптевых на севере и Японского моря на востоке. Несколько меньшие скорости ветра (3 ,5-5 м/с) обнаруживаются на берегах Черного, Азовского и Каспийского морей на юге и Белого моря на северо-западе. Значительные ресурсы находятся также в районах Среднего и Нижнего Поволжья, на Урале, в степных районах Западной Сибири, на Байкале. Самые низкие значения средней скорости ветра наблюдаются над Восточной Сибирью в районе Ленско-Колымского ядра Азиатского антициклона.

Над большей частью территории России скорость ветра в дневное время выше, чем ночью, причем эти различия существенно менее выражены зимой. Годовой ход средней скорости ветра (т.е. разница между максимумом и минимумом среднесуточных скоростей) в большинстве районов России незначителен и варьируется в пределах от 1 до 4 м/с, составляя в среднем 2-3 м/с. Более высокие амплитуды наблюдаются в центре Европейской части России, в Восточной Сибири, в Западной Сибири (за исключением
северных районов) и особенно на Дальнем Востоке, где они достигают 4 м/с. Годовые амплитуды менее 2 м/с наблюдаются над юго-востоком и юго-западом Европейской части России и над Центральной Сибирью.24 Зимой и осенью скорость ветра выше над большей частью России, за исключением южной части Центральной Сибири, где максимум скорости ветра приходится на теплые месяцы. Наивысшие скорости ветра над Якутией и Забайкальем наблюдаются в апреле-мае. Начиная с Атласа ветров, опубликованного в Советском Союзе в 1930-е годы, было предпринято несколько попыток точно оценить ветроэнергетический потенциал России. Безруких и др. оценили совокупный ветровой потенциал в 26000 млн. т.у.т., технический потенциал 2000 млн. т.у.т. и экономический 10 млн. т.у.т.

Перминов и Перфилов26 оценивают потенциал генерации электроэнергии c использованием ветра в 80*1015 кВт-час в год (совокупный), 6.2*1015 кВт-час в год (технический) и 31*1012 кВт-час в год (экономический). Их анализ показывает, что около 30 % экономического потенциала сконцентрировано на Дальнем Востоке, около 16 % в Западной Сибири и еще 16 % в Восточной Сибири. Центр Эко-Согласие полагает, что 37 % совокупного потенциала расположено в Европейской части России и 63 % в Сибири и на Дальнем Востоке (Таблица 2).

Ветровая энергия может использоваться во многих районах России, включая Архангельскую, Астраханскую, Волгоградскую, Калининградскую, Магаданскую, Новосибирскую, Пермскую, Ростовскую, Тюменскую области, Краснодарский, Красноярский, Приморский края, Дагестан, Калмыкию и Карелию.28 Большая часть потенциала приходится на территории, где плотность населения ниже одного человека на квадратный километр. Таким образом, во многих ветреных местах ветровая энергия может быть использована в качестве источника энергии для малых изолированных потребителей. В некоторых районах возможны также и крупномасштабные применения ветровой энергии (см. Главу 3).

ПОТЕНЦИАЛ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Солнечная радиация зависит, главным образом, от широты места, т.е., на экваторе она принимает наибольшую величину, убывающую к полюсам. Ро ссия расположена между 41 и 82 градусами северной широты, и уровни солнечной радиации на ее территории существенно варьируются. По российским оценкам, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт-час/м2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт-час/м2 в год.29 Уро вни солнечной радиации демонстрируют также большие сезонные колебания. Например, на широте 55 градусов солнечная радиация составляет в январе 1,69 кВт-час/м2 в день, а в Июле - 11,41 кВт-час/м2 в день.

Безруких и др. оценивают совокупный потенциал солнечной энергии в 2300000 млн. т.у.т., технический потенциал в 2300 млн. т.у.т. и экономический -- в 12,5 млн. т.у.т. 30 (см. Таблицу 1). Потенциал солнечной энергии наиболее велик на юго-западе (Северный Кавказ, район Черного и Каспийского морей) и в Южной Сибири и на Дальнем Востоке.
Значительными ресурсами обладают Калмыкия, Ставропольский край, Ростовская область, Краснодарский край, Волгоградская область, Астраханская область и другие регионы на юго-западе, а так же Алтай, Приморье, Читинская область, Бурятия и другие регионы на юго-востоке. В некоторых районах Западной и Восточной Сибири и Дальнего
Востока годовая солнечная радиация составляет 1300 кВт-час/м2 , превосходя значения для южных регионов России. Например, в Иркутске (52 градуса северной широты) поступление солнечной энергии достигает 1340 кВт-час/м2 , а в Республике Якутия-Саха (62 градуса северной широты) -- 1290 кВт-час/м2.

В таблицах 3 и 4 представлены данные по приходу солнечной радиации в течение года для пяти мест, расположенных в различных климатических зонах. Астрахань и Сочи расположены на юге Европейской части России, Кызыл -- на юге Сибири, Мангут -- на юге Забайкалья, и Владивосток -- на Дальнем Востоке.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ БИОМАССЫ
Российские ресурсы биомассы включают огромные леса, открытые лесистые местности, отходы лесного и сельскохозяйственного производств. На первое января 2001 года в России было 406 млн. гектаров сельскохозяйственных угодий (23,8 % всей территории) и 1097 млн. гектаров лесных угодий (64,1 % всей территории). По данным российской организации Интерсоларцентр, занимающейся вопросами возобновляемой энергии, в России ежегодно производится около 15 миллиардов тонн биомассы, что является энергетическим эквивалентом 8 млрд. т.у.т. Биомасса, пригодная для производства энергии включает до 800 млн. тонн древесины, 250 млн. тонн сельскохозяйственных отходов, 70 млн. то нн древесных отходов (лесная и целлюлознобумажная промышленность), до 60 млн. тонн твердых бытовых отходов и 10 млн. тонн отходов животного происхождения. Эти ресурсы в принципе могут обеспечить производство около 100 млн. т.у.т. биогаза (120 млрд. м3) и от 30 до 40 млн. т.у.т. метанола в год.

По оценкам шведской организации NUTEK, ресурсы био массы то лько Европейской части России эквивалентны 400 ТВт-час в год. Эти ресурсы включают:
- 265 ТВт-час в год не используемой древесины, которая в принципе может быть удалена из леса и использована, например, в качестве дров для ото пления;
- 109 ТВт-час в год древесины, уже используемой в качестве дров;
- 58 ТВт-час в год сельскохозяйственных отходов, включая как не используемые, так и используемые уже в настоящее время для энергетических нужд отходы и солому;
- 37 ТВт-час в год дополнительных древесных отходов деревообрабатывающей промышленности.
На северо-западе России в Мурманской, Архангельской, Вологодской, Псковской, Новгородской, Ленинградской областях, в республике Коми и Карелии отходы лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятий могли бы обеспечить от 45 до 50 ТВт- час в год.35 По оценкам Лесного комитета Ленинградской области древесные отходы в
области составляют 250000 м3 (12 % годового объема деревообработки), из которых от одной трети до половины остаются неиспользованными.36 Карелия, Коми, Вологодская и Архангельская области каждая ежегодно производит от 2,5 до 7,5 млн. м3 древесных отходов.
Лесное хозяйство
Россия, обладая 20 % лесов планеты, является самой «лесной» страной в мире. Количество лесов, их плотность и видовой состав неодинаковы в разных районах страны. Рис. 3 показывает, насколько велико разнообразие древесной растительности в России.


Россия публикует статистику своего лесно го хозяйства каждые 5 лет. В 1998 году, относительно которого имеются наиболее свежие официальные российские данные, площадь лесных угодий оценивалась в 881,97 млн. га. Согласно докладу Организации ООН по продовольствию и сельскому хозяйству (FAO), в 2000 году площадь лесо в в России была 851,4 млн. га.

Ежегодный прирост древесины составляет в России около 1 млрд. кубометров, причем, лишь 540 млн. м3 из них являются разрешенной лесосекой. Существенная часть российских лесных запасов не эксплуатируема из-за экологических запретов, низкой полноты древостоя, удаленности лесов от внутренних и международных рынков, отсутствия транспортной сети и технологических ограничений. Согласно Страхову, пригодные к эксплуатации леса составляют в целом по России около 55 %, а для Европейской части -- 85 % земель, находящихся в государственном управлении. Унаследованная от Советского периода практика ведения лесного хозяйства не обеспечивает устойчивого развития и подрывает сегодняшние усилия России по регенерации лесов. Программы по регенерации и защите лесов от пожаров недофинансируются. Частые пожары вносят свой вклад в деградацию и разорение лесных богатств. В последние годы, усугубляя проблему обезлесения, расширились незаконные лесозаготовки и торговля лесом. Все эти проблемы дополнительно обостряются коррупцией и криминализацией отрасли, недостатком эффективных механизмов внедрения новых правил хозяйствования.С 1946 по 1996 год, в России вырабатывалось в среднем по 313 миллионов м3 коммерческой древесины в год. В то же время, в 90-е годы производство деловой древесины значительно сократилось (см. Табл. 6). В 1997 в лесном секторе промышленности действовало 2380 крупных и средних предприятий, в том числе 153 целлюлозно-бумажных завода, 18 предприятий лесохимии, 1384 крупных лесопильных завода и 1277 лесозаготовительных компании. Размещение предприятий лесной промышленности показано на Рис. 4.

Промышленность лесоматериалов обладает значительным потенциалом роста. В настоящее время доля России на рынке лесоматериалов составляет всего 3 %,44 несмотря на то, что она обладает пятой частью мировых ресурсов леса. По оценкам российского правительства, некоторые сектора отрасли могли бы увеличить выпуск продукции на 5-7
%.
ПОТЕНЦИАЛ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
Источником геотермальной энергии является природное тепло Земли. Геотермальные ресурсы разделяются на низкотемпературные (менее 90-100°C), среднетемпературные (от 90-100°C до 150°C) и высокотемпературные ( выше 150°C). Наиболее высокотемпературные ресурсы обычно используются для производства электроэнергии. Низко- и среднетемпературные ресурсы могут быть использованы непосредственно или при помощи тепловых насосов. Непосредственное использование включает подогрев воды (без тепловых насосов и электростанций) для технологических процессов, отопление зданий и теплиц, аквакультуру (разведение рыбы), устройство курортов. Проекты непосредственного использования обычно эксплуатируют источники с температурами от 38 до 149 °С. Тепловые насосы используют почву или грунтовые воды в качестве источника тепла зимой и в качестве стока тепла летом. Используя ресурсы с температурами 4-38°C, тепловые насосы зимой передают тепло почвы дому, а летом -- тепло дома почве.

Крупномасштабное промышленное использование геотермальной энергии возможно в тех местах, где потоки природного тепла Земли подходят к поверхности достаточно близко для того, чтобы вынести на по верхность пар или горячую воду. Чаще всего такие места расположены на краях кристаллических щитов или в зонах разломов; обычно они характеризуются наличием вулканов, горячих источников и других геотермальных явлений. Разведка геотермальных ресурсов была начата в Советском Союзе в 1957 году, когда были пробурены первые скважины на геотермальном месторождении Паужетка на Камчатке. В настоящее время российский геотермальный потенциал в основном разведан, причем обнаружено значительное число термальных месторождений. Полуостров Камчатка и Курильские острова сейсмически ак тивны и обладают наибольшими геотермальными ресурсами. На Камчатке находятся 127 вулканов, причем 22 из них - действующие. Здесь же находятся около 150 групп термальных источников и 11 высокотемпературных гидротермальных систем. Другие районы России также обладают значительными геотермальными ресурсами с температурами от 50 до 200 °С, залегающими на глубинах от 200 до 3000 метров. Эти территории включают Северный Кавказ, Дагестан, Центральную Россию, Западно-Сибирскую равнину, район озера Байкал, Красноярский край, Чукотку и Сахалин (см. Рис. 5). Кроме того, некоторые ресурсы доступны в пределах Восточно- европейской и Сибирской платформ, на Урале, Алтае и в Саянах, а так же в ОхотскоЧукотском вулканическом поясе. В этих районах на глубинах около 3 километров залегают межгранулярные и трещинные гидротермальные системы с температурами 50-70 °С.

Энергетический потенциал геотермальных ресурсов, залегающих на глубинах до 3 км составляет, по оценкам русских специалистов, 180 млн. т.у.т. в год. Из этого потенциала около 20 млн. т.у.т пригодны для освоения. Экономический потенциал ресурсов теплоэнергетических вод и пароводяных смесей оценивается в 115 млн. т.у.т в год при использовании геоциркулярной технологии. По оценке Олега Поварова, из геотермальной энергии теоретически может быть получено 16,9 мрд. КВт-час или почти 2 % производства электроэнергии в России.

ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
Россия занимает второе после Бразилии место в мире по среднемноголетнему объему годового стока рек.51 Число российских рек превышает два миллиона, а озера и водохранилища бесчисленны.52 Большая часть речных стоков расположена в восточной части страны, на европейскую часть приходится 25 % всех водных ресурсов страны.

Годовой объем стока значительно варьируется по стране. На Северном Кавказе этот параметр превышает 2000 мм в год, на Северном Урале, на Алтае и в горах Восточной Сибири он близок к 1000 мм. В Европейской части России он значительно ниже и составляет от 300-400 мм на северо-западе до нуля на юго-востоке. Речной сток испытывает также сезонные колебания. На большей части страны 50-70 % годового стока обычно приходится на период апрель -- июнь. Кроме того, объем речного стока меняется год от года; особенно на юге России, где водные ресурсы ограничены.

На Рис. 6 показан гидроэнергетический потенциал различных территорий России. Согласно данным Всемирной комиссии по плотинам, российский совокупный гидроэнергетический потенциал составляет 29000 миллиардов кВт-ч. в год, из которых 83 % приходится на крупные и средние реки. Технический потенциал оценивается в 2030 миллиардов кВт-ч. Экономический потенциал, учитывающий уровень экономического развития, экономическую целесообразность, экологию и другие факторы, составляет по оценкам 35 % полного потенциала или 1015 миллиардов кВт-ч. в год Большая часть потенциальных гидроэнергетических ресурсов расположена в Центральной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Северный Кавказ и западная часть Урала также имеют хороший гидроэнергетический потенциал.55 На Дальний Восток и Восточную Сибирь в совокупности приходится более 80 % всего гидроэнергетического потенциала. По оценке Иванова, эти регионы могли бы производить 450-600 миллиардов кВт-ч. в год. По оценкам Министерства топлива и энергетики России, совокупный гидроэнергетический потенциал малых мощностей составляет 360,4 млн. т.у.т. в год, технический потенциал -- 124,6 млн. т.у.т. в год, а экономический потенциал 65,2 млн.
т.у.т. в год.57 Всемирная комиссия по плотинам оценивает экономический потенциал малой гидроэнергетики в пределах от 80000 до 493000 ГВт.