DOI 10.57112/22022-32
УДК 621.31
СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ С ПОЗИЦИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО БЛАГОСОСТОЯНИЯ
Табачников Михаил Сергеевич
Попов Андрей Николаевич
Белицын Игорь Владимирович
Аннотация:
В данной статье рассматриваются возможности более широкого использования в России возобновляемых источников энергии. Проанализирована текущая структура сектора возобновляемой энергетики России, характеризующаяся высоким уровнем удельных капитальных затрат, определены основные мировые энергетические тренды, направленные на решение проблемы глобального изменения климата. Выявлена и обоснована необходимость технологического развития в области ВИЭ, накопителей энергии, водородной энергетики, повышения уровня локализации производств в России. На основе проведенного исследования авторами предлагается ряд мер, которые могут быть использованы при формировании энергетической политики в отношении развития ВИЭ в России.
Ключевые слова: технологическое развитие, возобновляемые источники энергии, стандартизация.
Показаны основные мировые тенденции в традиционной и возобновляемой энергетике. С помощью общепризнанных стандартных показателей сравнивается себестоимость генерации единицы энергии с использованием традиционных и возобновляемых источников. Приведены денежные оценки воздействия на окружающую среду традиционной энергетики. Предоставлены краткий анализ состояния традиционной энергетики России перспективы развития отдельных отраслей возобновляемой энергетики. При этом показано, что в результате существующего состояния традиционной энергетики (ядерной, тепловой, гидроэнергетики) путь развития возобновляемой энергетики является единственным практически возможным выходом из сложнейшей ситуации. Срок эксплуатации ядерной энергетики с учетом продления заканчивается к 2030 году. Тепловая энергетика характеризуется чрезвычайно низким коэффициентом полезного действия и наибольшей среди стран Европы концентрацией опасных веществ в выбросах в атмосферу. Сравнение перспективы развития солнечной и биоэнергетики показало, что положительное влияние биоэнергетики на состояние окружающей среды должно учитываться при оценке эффективности генерации. Если это не учитывать, то, оказывается, биоэнергетика имеет существенно худшие показатели экономической эффективности относительно солнечной и ветровой энергогенерации. На основании построения оптимизационной модели солнечной электрогенерирующей станции (СЭС) доказано, что показатели эффективности вложений в солнечную энергетику улучшаются с ростом установленной мощности. Осуществлены оценки срока окупаемости при различных величинах годового потребления электроэнергии домохозяйством в зависимости от величины установленной мощности. Сделаны оценки дисконтной прибыли проекта по гарантированному сроку эксплуатации. Показано, что инвестирование в СЭС может быть использовано населением в качестве эффективного финансового инструмента.
Важно отметить, что цена «дешевой» традиционной электроэнергии выглядит доступной только потому, что сразу не отражает ни начальных капитальных затрат, ни стоимости модернизации оборудование для ядерной энергетики – хранение, переработку и захоронение ядерных отходов. Также, как правило, не указываются средства на компенсацию ухудшение состояния окружающей среды, а особенно климатических перемен. Уже в настоящее время 42 страны тарифицируют выбросы углерода. Существуют несколько вариантов тарификации за выбросы углерода, однако в настоящее время в развитых странах цена компенсации вреда окружающей среде от 1 тонны углерода находится в пределах 20-30 евро с перспективой рост до 50-100 долл. до 2030 года. В то же время не следует умалять, особенно в странах с низким уровнем доходов населения, влияние величины «зеленого тарифа» на рост тары на электроэнергию для населения и фактическое стимулирование развития возобновляемого направления энергетики за счет средств государственного бюджета как малых мощностей генерации из домохозяйств, так и промышленных. Конечно, этим же путем пошла и Россия, которая вследствие катастрофического состояния традиционной энергетики [9; 10] назначила на начальном этапе чрезвычайно высокий «зеленый» тариф (до 70 евроцентов за 1 кВт⸱ч). Коррекция состоялась в 2015-2016 гг. при принятии энергетической стратегии России 2035 г. Тарифы были уменьшены до величины, не превышающей 18 евроцентов (на солнечную энергия), и в энергетической стратегии было упомянуто, что «зеленый» тариф действует неизменным до 2035 г. И бремя этого развития должно нести все население России – как инвесторы в возобновляемую энергетику, так и обычные потребители электроэнергии. Для перехода на без печного и экологического энергетика нужен инвестиционный потенциал всего населения России. Поэтому нужно создать одинаковые условия для успешного инвестирования как большим, так и малым инвесторам.
На сегодня уже более 24 тысяч домохозяйств в России используют солнечные электростанции общей мощностью в 618 МВт, а суммарный объем вложенных ими средств составляет около 495 млн евро. Всего более 24 тыс. СЭС в домохозяйствах позволяют генерировать более 700 млн кВт⸱ч экологически чистой электроэнергии в год. А такого объема энергии достаточно для около 230 тысяч семей.
Что касается сельских территорий, то на время принятие Энергетической стратегии считается, что, учитывая производные деятельности аграрного сектора, главной составляющей возобновляемой энергетики будет биоэнергетика, базирующаяся на биологических останках. Дальнейший ход событий показал несостоятельность этих предположений, поскольку, скорее всего, не было учтено, что, в отличие от солнечных или ветровых электростанциях, в биоэнергетике нет бесплатного природного энергетического сырья и за нее нужно платить, в лучшем случае за сбор, транспортировку и складирование. Ситуация меняется, если, кроме экономической составляющей биоэнергетики, учитывать экологическую составляющую, то есть эффективную утилизацию отходов жизнедеятельности домохозяйств, а также их товарного производства растениеводческой и животноводческой продукции.
Цель представленной работы: определить приоритетные направления стратегии развития возобновляемой энергетики на основании максимизации функции общественного благосостояния, учитывающей обеспечение экономики и население доступной электроэнергией, учитываю ли экстремальные эффекты (влияние на окружающую среду).
В 2017 году мировые инвестиции в генерацию электроэнергию за счет возобновляемой энергетики впервые превысили инвестирования в секторы нефти и газа.
В работе Международного энергетического агентства (МЭА) по состоянию на конец 2016 г. приведена устойчивая динамика наращивание энергетических мощностей на основе ВИЭ. В то же время отмечена тенденция вывода из строя угольных энергоблоков (уменьшение мощностей почти на 30 ГВт) и снижение мощностей энергоблоков на природном газе почти на 20 ГВт.
Объемы производства ветровой и солнечной энергии вместе составят более 80% общего потенциала ВИЭ до 2022 г. по основному сценарию МЭА суммарная установленная мощность объектов солнечной энергетики в мире достигнет 740 ГВт к 2022 г.
Согласно отчету МЭА развертывание ввода новых мощностей ВИЭ обусловлено значительным снижением удельных расходов на их развитие с соответствующей инвестиционной и государственной поддержкой.
По состоянию на 2017 год рыночная стоимость возобновляемой энергии была ниже нефти и газа уже в 30 странах мира.
Что касается биоэнергетики, то известно, то есть ряд особенностей ее развития: во-первых, это эффект масштаба (большие по объемам генерации установки более эффективны); во-вторых, основным видом сырья в глобальном масштабе служит сырьё от лесохозяйственной деятельности и ее переработки.
Отдельные эффективные примеры использования отходов переработки (лузга подсолнечника) или остатков производства зерновых (солома в тюках или под брикетирование) не существенно отстают по объемам. Однако для реализации таких проектов нужны большие объемы инвестиций.
Кроме прогресса в области генерации в последние годы наблюдается прогресс и разработки эффективных тех ночных средств сохранения энергии или систем стимулирования энергии.
Причем это происходит как на уровне домохозяйств (незначительные объемы сохранения), так и на уровне отдельных территорий (значительные объемы сохранений).
Исследования показывают, что более быстрое, чем ожидалось, снижение стоимости накопления энергии и использование переменных источников энергии может увеличить потребность в ESS до более 400 ГВт⸱ч уже к 2030 году.
Этот вопрос чрезвычайно актуален для России, поскольку сейчас для выравнивания пикового на погрузку суточного потребления используется чрезвычайно затратная гидроаккумуляция, кроме того, это актуально и на макроуровне домохозяйства. Региональной энергетической компанией «Русэнерго» в 2018 году было заявлено, что в России до 2025 года необходимо построить 2,5 ГВт высокоманёвренных мощностей, которые предназначены для уравновешивания графика нагрузки энергосистемы, что связано с активным строительством солнечных электростанций.
На сегодня значительную долю энергетического потенциала России составляет ядерная энергетика, которая осталась со времен плановой экономики. Аналогичная ситуация наблюдается с тепловой энергетикой, для которой практически исчерпан ее срок амортизации, а также стоимость, качество и доступность энергоносителей по допустимости от многих рыночных и политических факторов. Итак, можно сделать вывод, что развитие возобновляемой энергетики является единственным возможным шагом достижения энергетической независимости нашей страны, а политика процессов «озеленения» энергетики имеет одинаково привлекать как инвесторов в промышленной мощности генерации из ВИЭ, так и населения на уровни домохозяйств. Причем должен быть соответствующий инвестиционный приоритет мощностей генерации и систем аккумулирования энергии.
По данным Российской ассоциации возобновляемой энергетики по состоянию на конец 2019 года, в проекте возобновляемой энергетики в России было инвестировано около 10 млрд евро, из которых 6,2 млрд евро было привлечено в течение 2018-2019 годов, что делает отрасль одной из топ-пятерки секторов по объему инвестирования в экономику России.
Общая мощность альтернативной энергетики выросла с 999 МВт в 2015 году до 6,8 ГВт на конец 2019 года. Таким образом, мы наблюдаем чёткий прирост мощностей за счет промышленных СЭС и ВЭС, мизерную долю геодезии на биомассе для мощностей промышленного масштаба.
Анализ показателей экономической эффективности малой биоэнергетики, в частности использование биогаза, показал, что они не в состоянии конкурировать с солнечной ветровой генерацией, если не учитывать фактор улучшение состояния окружающей среды за счет дезактивации отходов жизнедеятельности и экономической активности домохозяйств. В этом случае существенно уменьшается срок окупаемости биоэнергетического оборудования [3].
В настоящее время российский рынок биоэнергетического оборудование имеет чрезвычайно ограниченный ассортимент для домохозяйств, недостаточно представлено его обоснованные эксплуатационные характеристики, и это является одной из причин низкой инвестиционной привлекательности малой биоэнергетики. Также практичным путем выясняются проблемные места даже для биогазовых проектов промышленной генерации.
Для малых ГЭС ситуация, связанная с климатическим ними изменениями и маловодьем малых рек, приводит к сомнительным перспективам развития этого направления.
В то же время, несмотря на инвестиционную привлекательность именно СЭС, государство в 2019 году попробовало ограничить «зеленый тариф» для сегмента гене рации СЭС домохозяйств, установив ограничения по мощности и способу расположения фото пане лей для получения зеленого тарифа [1, 3]. Согласно сословной Национальной комиссии , что осуществляет государственное регулирование в сферах энергетики и коммунальных услуг), в 2020 году домохозяйства имеют право на установление возобновляемых источников энергии (ВЭС или комбинированных) с мощностью, не превышающей 50 кВт, но для СЭС такая мощность ограничивается 30 кВт установленной мощности без дополнительных условий их расположения. Тогда как для установок СЭС, введенных в эксплуатацию в 2019 году, и таких, которые претендуют на «зеленый» тариф, действует ограничение относительно условия их расположения на крышах и / или фасадах.
Для принятия решения, может только рекомендуется компетентный в этой сфере советник, нужно рассмотреть следующие группы вопросов:
– энергетические затраты домохозяйства: на явные и перспективные на уровне ожиданий и на уровни значимости, определяемой лицом, которая принимает решения. Доля потребности в ин больших формах энергии, кроме электрической. На явность и объемы энергетических остатков растениеводства и животноводства;
– природно-географические особенности расположения домохозяйства: широта, высота над уровнем моря, среднее количество солнечных дней по сезонам, средняя скорость ветра;
– состояние технологий возобновляемой энергетики (ценовые и технологические показатели), ожидаемая на срок окупаемости величина «зеленого» тарифа;
– наличие собственных или возможность заимствованных чтения финансовых ресурсов.
Существуют два типа подключения СЭС с возможностью продажи в сеть избытка генерируемой электроэнергию: сетевое и гибридное. При сетевом подключении не нужны аккумуляторы, а при гибридном нужны. Поэтому гибридное стоит на 40 % дороже и требует дополнительного места для аккумуляторов солнечные батареи работают 10-30 лет.
К сожалению, в настоящее время существуют чрезвычайно близкие оценки инвестиционного потенциала как городского, так и сельского населения. Валютные кредиты для физических лиц не предлагаются, а получение кредитов за имеющихся ставок приводит к существенному удорожанию энергетических проектов. Например, при росте стоимости проекта на 20 % в случае кредитования срок окупаемости может вырасти на 50 % и более.
Для реализации задач Энергетической стратегии России государство может сделать такие шаги:
– гарантировать стабильность или определить тенденции изменения тарифов на следующие 15 лет;
– осуществить реальную поддержку инвестиционных стремлений населения относительно возобновляемой энергетики путем макроэкономической стабилизации и возможности получения доступных целевых кредитов.
Несмотря на текущие макроэкономические составляющие для страны в отношении этой отрасли, вызванные историческими составляющими тому подобное, развитие сектора альтернативной энергетики является долгосрочным, объективным энергетическим и экологическим приоритетом для России, что предусмотрено отечественным законодательством и участием в международных соглашениях. В долгосрочной перспективе использование ВИЭ является залогом энергетической независимости России и стабильности энергосети, требующей замещения устаревших и нестабильных АЭС и ТЭС. В условиях России инвестирования в возобновляемую энергетику является первым случаем успешного сотрудничества государственных институтов и населения, поэтому крайне важно, чтобы этот почин остался правильным решением общенациональной задачи перехода к экологическим и эффективным источникам энергопоставки.
Использование промышленных и бытовых (для гибридных СЭС) современных систем аккумулирования энергии поможет эффективно использовать ВИЭ путем балансировки затрат и сглаживания по току генерируемой возобновляемой энергии. Интеграция ESS в системе электроснабжения предоставит источники пикового энергоснабжения и резервные источники. Развертывание банков ESS способны играть весьма главную роль в управлении поставками из периодически возобновляемых источников, что поможет устранить потребности импорта электроэнергии, а, следовательно, решить вопрос национальной безопасности. В результате проведенных исследований показано, что инвестирование в СЭС чрезвычайно привлекательно для населения. Однако при этом следует подчеркнуть, что для получения прибыли за сроки эксплуатации инвестиции должны превышать некоторые предельные значения, алгоритм вычисления которых предоставляется. Показано, что срок окупаемости объема инвестиции этой начинается с 7 лет и его реализация возможна только в случае установки большей мощности величину, зависящую от объема годового потребления электроэнергии домохозяйством и долей генерированного и потребленного в течение года.
Список используемой литературы
1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р. – Текст : электронный.– URL : http://minenergo.gov.ru/node/1026. – Режим доступа: свободный.
2. Энергетическая стратегия России на период до 2035 г. Проект документа в редакции от 30 сентября 2015 г. – Текст : электронный.– URL : http://government.ru/docs/all/128340/. – Режим доступа: свободный.
3. В Минэнерго России состоялось заседание рабочей группы по внедрению интеллектуальных энергетических систем. – Текст : электронный. – Загл. с экрана. – URL : http://minenergo.gov.ru/node/2460 – Режим доступа: свободный.
Информация об авторах
Попов А. Н. – к.т.н., доцент, Белицын И. В. – к.п.н., доцент, Табачников М. С. – студент группы 8Э-21, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.
-