октября 2012 г., Москва 3-й Международный форум «Электросетевой комплекс. Инновации. Развитие». Безруких Павел Павлович, Зам. Генерального директора ЗАО « Институт энергетической стратегии», Председатель Комитета Российского Союза научных и инженерных общественных организаций по проблемам использования возобновляемых источников энергии (Комитет ВИЭ «РосСНИО»), академик-секретарь секции «Энергетика» РИА, д.т.н. Секция 3 Энергоэффективность в энергетике: практические решения О роли ВИЭ в устойчивом развитии и энергоэффективности

2 2 Энергоэффективная экономика Энергоэффективность использования топливно- энергетических ресурсов в их производстве (добыче), транспортировке и потреблении (энергосбережение) Использование ВИЭ в производстве топлива, электрической и тепловой энергии. (Замещение органического топлива) Эффективность использования минерально- сырьевых ресурсов, материалов и изделий (ресурсосбережение) К вопросу о комплексном подходе к проблеме «Энергеэффективность» экономики

3 Технологические компоненты устойчивой эффективной энергетики Энергетическая и экологическая эффективность использования (потребления) электрической и тепловой энергии, а также топлива (энергосбережение) Эффективное использование минерально- сырьевых ресурсов и изделий (ресурсосбережение) Использование возобновляемых источников энергии (возобновляемая энергетика) Энергетическая и экологическая эффективность производства и передачи электроэнергии Энергетическая и экологическая эффективность производства и передачи тепловой энергии Энергетическая и экологическая эффективность производства (добычи) и транспортировки топлива

4 4 К вопросу об удельной энергоемкости ВВП

5 К вопросу о понятии «Энергетическая эффективность» Энергетическая эффективность - это отношение достигнутых к научно обоснованным, определенным в натуральном выражении: удельных расходов топлива и энергии на производство продукции, работ, услуг; удельных расходов топлива и энергии топливо- и энергопотребляющими машинами и оборудованием в процессе их функционирования по прямому назначению; потерь электрической и тепловой энергии при передаче и распределении, а так же топлива при добыче транспортировке; доля возобновляемой энергетики в балансах первичной и электрической энергии. *

6 6 Производитель топлива и/или энергии не заинтересован Производитель товаров и/или услуг условно заинтересован Конечный потребитель товаров, услуг, топлива и энергии безусловно заинтересован К вопросу о заинтересованности в энергосбережении (противоречия интересов)

7 7 Предложения по направлениям преодоления противоречия интересов в энергосбережении К- кнут, П- пряник

8 8 Источник: REN21. Renewables Global status report Индикаторы состояния и темпы развития ВЭ мира

9 Динамика установленной мощности ВЭС в мире за период гг.

10 Динамика установленной мощности ФЭС в мире за период гг.

11 Комментарий к сценариям развития энергетики МЭА (прогноз ИЭС) Сценарий: I «New Policies Scenario» II «Current Policies Scenario» III «450 Scenario» Сценарий МЭА на 2020 г. Производство электроэнергии в мире, всего, млрд. кВт*ч В т.ч. на базе ВИЭ млрд. кВт*ч То же, % 8,47,210,1 Сценарий ИЭС минимальный сценарий. Производство электроэнергии в мире, всего, млрд. кВт*ч В т.ч. на базе ВИЭ млрд. кВт*ч 4000 То же, % 15

12 Прогноз ЗАО «ГУ.ИЭС» производства электроэнергии в мире на базе ВИЭ до 2020 г. Вид ЭСКиум 2010 г.2015 г.2020 г. N, ГВт Э, ТВт*ч Кс.г., 2015/2010 N, ГВт Э, ТВт*ч Кс.г., 2020/2015 N, ГВт Э, ТВт*ч ВЭС0, ,60, ,40, ,6 СЭС (фото)0,154052,60, ,40, СЭС (б) (CSP)0,151,11,40,253,364,40,2510,213,4 Биомасса ТЭС0,662525,90,199,8524,80, ,2 Отходы ТЭС0,5 0,05 0,15 МГЭС0, ,80,05140,4614,90,05179,2784,8 ГеоЭС0,751172,30,0312,783,80,0314,798,8 Итого: 422,11515,6 790,262195,7 2652,15828,8 Доля ВИЭ: 2015 – 9,2%, 2020 – 20%

13 13 Россия. Аргументы ЗА: возобновляемая энергетика (ВЭ) – это наиболее быстрый и дешевый способ решения проблем энергоснабжения (электроэнергия, тепло, топливо) удаленных труднодоступных населенных пунктов, не подключенных к сетям общего пользования, фактически речь идет о жизнеобеспечении 10 – 15 млн. человек; сооружение энергетических установок возобновляемой энергетики – наиболее быстрый и дешевый способ энергообеспечения предприятий малого и среднего бизнеса, а это дополнительные рабочие места в деревнях и малых городах, где безработица – прямой путь к нищете; сооружение объектов возобновляемой энергетики не требует больших единовременных капитальных вложений и осуществляется за короткое время (один – три года), в отличии от 5 – 10 летних периодов строительства объектов традиционной энергетики;

14 Россия. Аргументы ЗА: крупные объекты возобновляемой энергетики – это сокращение дефицита мощности и энергии в дефицитных энергосистемах, т.е. устранение препятствий в развитии промышленности; развитие возобновляемой энергетики – это развитие инновационных направлений в промышленности, расширение внутреннего спроса на изделия машиностроения, а также расширение экспортных возможностей. Только на основе расширения внутреннего спроса возможно устойчивое развитие страны, как справедливо утверждают настоящие экономисты всех общественных формаций. 14

15 Развитие возобновляемой энергетики означает развитие наукоемких технологий и оборудования. В технологиях возобновляемой энергетики реализуются последние достижения многих научных направлений и технологий: метеорологии, аэродинамики, электроэнергетики, теплоэнергетики, генераторо- и турбостроения, микроэлектроники, силовой электроники, нанотехнологии, материаловедения и т.д. В свою очередь развитие наукоемких технологий имеет значительный социальный и макроэкономический эффект в виде создания дополнительных рабочих мест за счет сохранения и расширения научной, производственной и эксплуатационной инфраструктуры энергетики, а также создания возможности экспорта наукоемкого оборудования. 15

16 Россия. Аргументы ЗА: возобновляемая энергетика стремительно развивается более, чем в 80 странах мира. В условиях кризиса темпы роста в годах по отношению к предыдущему году составили: по ветроэнергетике 20 – 25 % ; по фотоэнергетике 40 – 45 % ; по солнечным коллекторам 10 – 15 %. отсутствие потенциальной опасности техногенных катастроф. 16

17 17 Развитие возобновляемой энергетики в России означает: повышение экологической безопасности в локальных территориях, т.е. снижение вредных выбросов от электрических и котельных установок в городах со сложной экологической обстановкой, в местах массового отдыха населения, санитарно-курортных местностях и заповедных зонах. 13

18 Безвозвратные потери воды на электростанциях США. Вид ЭСПотери воды, л/кВт*ч АЭС2,3 ТЭС (уголь)1,9 ТЭС (нефть)1,6 ТЭС (комб.,газ)0,95 ВЭС0,004 ФЭС0,11

19 Аргументы ПРОТИВ: *Из-за нестабильности выдачи мощности от ВЭС и ФЭС: - возможность нарушения устойчивости энергосистемы? -невозможность прогнозирования производства электроэнергии? *необходимость 100% резервирования мощности ВЭС и ФЭС?? *неконкурентоспособность (дороговизна оборудования, особенно ФЭС)?? *низкая плотность энергии (требуется много земли)?? *ВЭС опасны экологически: гибнут насекомые и грызуны, нарушается нормальный режим ночного сна у животных и людей, живущих рядом с ВЭС?? *малая мощность ВЭС по сравнению с существующими ТЭС.

20 Об устойчивости работы энергосистем Отечественного опыта нет. Но возможность работы ВЭС в энергосистеме не «раскачивая» ее, подтверждается всеми европейскими странами. Специалисты Испании утверждают, что энергосистема Испании работает в течении 3-4 часов, когда доля электроэнергии от ВЭС составляет 60% и более. Полагаю, что решающее значение имеет появившаяся за последние 5-10 лет возможность ВЭС производить реактивную мощность и регулировать напряжение в точке присоединения ВЭС к энергосистеме.

21 К вопросу устойчивости

22 О возможности прогнозирования выработки на ВЭС Равным образом опыт эксплуатации зарубежных ВЭС подтверждает возможность прогнозирования выработки от ВЭС на различные периоды: год-месяц-сутки и даже часы с вероятностью до 95%. Это стало возможным на базе: *накопленного опыта годового хода скорости ветра на площадке ВЭС в течение 15 лет и более; *прогноза скорости ветра на базе данных НАСА, функционирующей в режиме открытого доступа.

23 Производство электроэнергии на ВЭС в Дании годы ( к вопросу о прогнозировании выработки) Источник: EIA Monthly Electricity and Eurostat Monthly Energy Statistics 27

24 В США по данной проблеме проведено много исследований. Вот как звучит вывод по проблеме Utiliti Wind Group ( организация включающая 55 электрических компаний США, имеющих в своих энергосистемах ветростанции). «Устаревшие и непрофессиональное мнение, одно из главных беспокойств, часто выражаемое в энергетике состоит в том, что ветростанции будут нуждаться в резервировании или передаваемой мощности в равном объеме. Сейчас ясно, что как раз при умеренной доле ветроэнергетики, необходимость иметь дополнительную генерирующую мощность для компенсации нестабильности ветростанции, значительно меньше, чем один к одному и часто близко к нулю». Одно из авторитетнейших исследований, проведенное в 2004 году для департамента коммерции штата Миннесота США, подтвердило, что дополнительное включение ВЭС мощностью 1500МВт в энергосистему наибольшего объединения Xeel Energy в штате Миннесота, будет нуждаться в дополнительном вводе мощностей всего лишь 8 МВт на традиционном топливе, для того, чтобы погасить дополнительные вариации мощности. О необходимости резервирования мощности ВЭС 30

25 Об экономической эффективности возобновляемой энергетики (к вопросу о конкурентоспособности) Вот что пишут об экономической оценке ведущие специалисты Мирового Банка. «Традиционный финансовый анализ основан на расчете дисконтированного кеш-флоу. Но такого рода анализ не способен адекватно учесть будущие риски, связанные с ценами на топливо. Он также полностью игнорирует затраты на охрану окружающей среды и здравоохранение, связанные с эмиссиями на электростанциях сжигающих ископаемое топливо. Если мы рассмотрим затраты на полный технический цикл, то некоторые возобновляемые источники уже сейчас могут конкурировать с традиционными энергетическими ресурсами. Несмотря на это, потенциал этих финансово жизнеспособных технологий ВИЭ не реализуется полностью из-за различных барьеров рынка, таких как государственное субсидирование традиционных топлив». По данным этих авторов ежегодное государственное финансирование в России газовой промышленности составляет 25 млрд. долл. США, а электроэнергетики – 15 млрд. долл. США. Источник: Anil Cabraal, Sachin Agarwal, Masaki Takahashi, «Rising tu the challenge»/ Renwable Energy World, July-August 2007

26 К вопросу стоимости ФЭС Динамика цен на модули ($/Втпик) (усредненные значения производителей США) Годы % сниж.за 5 лет Среднего д. абс. снижени е за 5 лет Тонкоплен.3,003,253,001,651,581,07-19%3,04 раза Крист.3,393,503,252,181,641,48-15%2,4 раза Источник: Ren.Energy World, 07-08/2011 Стоимость современных фотоэлектрических станций примерно в два раза дороже стоимости модулей Куд = 2000 – 3000 Евро/кВт

27 К вопросу использования земли под ВЭС Как правило ВЭС сооружаются на землях не пригодных для использования в сельском хозяйстве. Собственно под ветроустановку требуется мало земли:площадка порядка 25 на 25 метров плюс дорога. Между ветроустановками расстояние составляет 5-10 диаметров ветроколеса (70-90 м.), т.е. от 0,5 до 1 км. Плодородная земля между ветроустановками используется как сельскохозяйственные угодья для выращивания овощей, кормов, рапса. Между ветряками пасется скот, живут насекомые и черви, о жизни которых так заботятся противники ветроэнергетики. Сказанное может подтвердить любой, кто бывал в странах Европы.

28 Много ли надо земли под ФЭС, если ими заменить все электростанции России? В 2010 г. Nуст = 214,8686 млн. кВт, Эвыр = 1004,72 млрд. кВт*ч - Киум = 0,53 Приход солнечной энергии на оптимально ориентированную площадку на широте Екатеринбурга (угол 50 гр.) составляет 1480 кВт*ч/м 2 в год. Потери на ФЭС составляют до 25%, а КПД преобразования из постоянного в переменный ток составляют 92%, принятый КПД модуля – 15%. Удельная годовая выработка составляет: 1480*0,75*0,92*0,15=153,75 кВт*ч/м 2 в год. Потребная площадь для фотоэлектрических преобразователей равна: 1004,72*10 9 /153,75=6,159*10 9 м 2 =6159 км 2 Площадь модулей при коэффициенте заполнения 0,89 равна Sм = 6159/0,89=6920 км 2 Площадь ФЭС с учетом расстояния между рядами модулей: Sфэс= 6920*3,5=24200 км 2 Площадь России равна Sр= км 2 Под ФЭС нужно: 24200/ =0, или 0,142%*Sр

29 А сколько нужно средств? Средний коэффициент использования установленной мощности Киум=0,12 Nфэс=1004,72*10 9 кВт*ч / ( 0,12 *8,76*10 3 ) = 955,8 млн. кВт В 2004 г. удельная стоимость модуля составила на кристаллическом кремнии 1,48 $/Вт Стоимость ФЭС составляет порядка 3 $/Вт Общая стоимость полной замены действующих электростанций на ФЭС: 955,8*10 6 *3*10 3 = 2867, долл. США

30 ФЭС мощностью более 20 МВт. п/п Название ФЭС Страна Пиковая мощность по постоянному току, МВт 1.Olmedilla Photovoltaic Park Испания60 2.Strasskirchen Solar Park Германия54 3.Lieberose Photovoltaic Park Германия53 4.Puertollano Photovoltaic Park Испания50 5.Moura photovoltaic power station Португалия46 6.Kothen Solar Park Германия45 7.Finsterwalde Solar Park Германия42 8.Waldpolenz Solar Park Германия40 9.Planta Solar La Magascona & La Magasquila Испания Arnedo Solar Plant Испания34 11.Planta Solar La Magascona & La Magasquila Испания30 12.Planta Solar Dulcinea Испания Merida/Don Alvaro Solar Park Испания30 14.Planta Solar Ose de la Vega Испания30 15.Planta Fotovoltaico Casas de Los Pinos Испания28 16.Planta Solar Fuent Alamo Испания26 17.DeSoto Next Generation Solar Energy Center США25

31 ФЭС мощностью более 20 МВт. п/пНазвание ФЭССтрана Пиковая мощность по постоянному току, МВт 18.SinAn power plant Корея24 19.Monalto di Castro PV power plant Италия24 20.Arnprior Solar Generating Station Канада Sarnia PV power plat Канада Planta fotovoltaica de Lucainena de las Torres Испания Parque Fotovoltaico Abertura Solar Испания Parque Solar Hoya de Los Vincentes Испания23 25.Huerta Solar Almaraz Испания Mengkofen Solar Park Германия Parque Solar El Coronil 1 Испания Solarpark Calveron Испания21.2 Примечание: 1. ФЭС, мощностью 20 МВт, занимает около 25 га. 2. Перечень действующих ФЭС мощностью 10 МВт и выше содержит 28 станций общей мощностью 4310,3 МВт. 3. Перечень намечаемых к строительству ФЭС содержит 12 станций, общей мощностью 2000,6 МВт

32 Перечень действующих и строящихся наземных ветростанций мира мощностью 300 МВт и более по состоянию на конец 2008 года Перечень действующих и строящихся наземных ветростанций мира мощностью 300 МВт и более по состоянию на конец 2008 года п/п Название ветростанции Установленная мощность, МВт Страна, штат 1.Altamont Pass Wind Farm596 (606)США, Калифорния 2.Buffalo Gap Wind Farm523США, Техас 3.Capricorn Ridge Wind Farm662США, Техас 4.Cedar Creek Wind Farm300США, Колорадо 5.Crystal Lake Wind Farm350США, Айова 6.Fântânele Wind Farm600Румыния 7.Fowler Ridge Wind Farm750 США, Индиана 8. Horse Hollow Wind Energy Center 736США, Техас 9.Huitengliang Wind Farm300Китай 10.Klondike Wind Farm 400 США, Орегон 11.Lone Star Wind Farm400США, Техас

33 Перечень действующих и строящихся наземных ветростанций мира мощностью 300 МВт и более по состоянию на конец 2008 года Перечень действующих и строящихся наземных ветростанций мира мощностью 300 МВт и более по состоянию на конец 2008 года п/п Название ветростанции Установленная мощность, МВт Страна, штат 12. Maple Ridge Wind Farm 322 США, Нью-Йорк 13. Panther Creek Wind Farm458США, Техас 14. Peetz Wind Farm 400США, Колорадо 15. Roscoe Wind Farm781США, Техас 16. San Gorgonio Pass Wind Farm 619США, Калифорния 17. Sherbino Wind Farm 750США, Техас 18. Shiloh Wind Farm300 США, Калифорния 19. Stateline Wind Project300США, Орегон 20. Sweetwater Wind Farm 585 США, Техас 21. Tehachapi Pass Wind Farm685 (690) США, Калифорния 22. Twin Groves Wind Farm396США, Иллинойс Примечание: 1. перечень действующих и сооружаемых ВЭС мощностью более 100 МВт содержат 45 ВЭС; 2. Перечень ветростанций, намеченных к строительству содержат: наземных 131, общей мощностью 29669МВт; Морских 49, общей мощностью МВт

34 34 Краткие выводы 1. Доля ВИЭ в производстве электроэнергии без крупных ГЭС в Европе, а вероятно и в мире к 2020 году составит около 20% 2. Доля ветровой энергии в производстве электрической энергии в мире к 2020 году составит около 10%, общая установленная мощность ветроустановок достигает 1200 ГВт. 3. Мощность фотоэлектрических установок в мире к 2020 году составит порядка 800 – 1000 ГВт. 4. Производство жидкого топлива из биомассы к 2020 году возрастет более чем в 15 раз и достигнет 1 трлн. литров в год. 5. Доля производства электроэнергии в России на базе ВИЭ к 2020 г. должна достичь 4,5% или млрд. кВтч. России необходимо завершить разработку нормативных документов по стимулированию использования ВИЭ, предусмотренных Федеральным законом 37-ФЗ «Об электроэнергетике» и приступить к разработке закона по стимулированию использования ВИЭ для производства тепловой энергии, топлива и автономных энергоустановок. (продолжение на сл. слайде) 34

35 35 Краткие выводы (продолжение) 5. Разработать проект Федерального закона под условным названием «О дополнительных мерах по стимулированию использования возобновляемых источников энергии». 6. Разработать методические указания по декомпозиции целевых показателей по производству электрической и тепловой энергии с использованием ВИЭ по субъектам РФ, компаниям ТЭК и компаниям, имеющим долю в предприятиях ТЭК. 7. Развитие ВЭ регламентируется тремя видами документов, утверждаемых на первом уровне управления: государственная программа, техническая платформа, дорожная карта. Необходимо установить взаимосвязь этих документов, особенно в части финансирования работ и проектов. 35

36 Спасибо за внимание! П.П. Безруких Секция «Энергетика» РИА, Комитет ВИЭ РосСНИО, ЗАО «Институт энергетической стратегии» Эл. почта : тел. 8(495) (495)