Виды и характеристики нетрадиционных источников энергии

Введение

Альтернативная энергетика - совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде. [1]
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии - встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию. Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии - потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Следует, однако, подчеркнуть, что энергосбережение - это не только внедрение технологий, позволяющих увеличить эффективность использования традиционных энергоносителей, но также и диверсификация энергобаланса за счет использования альтернативных источников энергии. К сожалению, последнему аспекту в стратегии энергосбережения уделяется недостаточно внимания.
В стратегическом плане среди альтернативных источников энергии наиболее важную роль будут играть возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Среди них особый интерес представляют нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ): энергия солнца, ветра, тепла земли, малых рек, океана, биомассы и торфа. [1]
Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей более чем шестимиллиардного населения Земли становится сейчас все более насущной. Не зря говорят: «Энергетика - хлеб промышленности». Чем более развиты промышленность и техника, тем больше энергии нужно для них. Основу современной мировой энергетики составляют тепло- и гидроэлектростанции.
Потребляя огромное количество ископаемого органического топлива, такого как нефть, торф, уголь, человечество стало перед угрозой его исчезновения. И к тому же, сжигая огромное количество топлива, выбрасывая тем самым в атмосферу колоссальное количество углекислого газа, мы столкнулись с проблемой глобального потепления.
Поэтому нашей главной задачей на сегодняшний день является поиск, разработка и внедрение новых, альтернативных, не загрязняющих окружающую среду, источников энергии.
В природе есть масса других источников энергии, которые мы можем и должны использовать. Это энергия ветра, воды, Солнца, геотермальная энергия, а также тепло, содержащееся в воде, воздухе и земле.
Цель работы: изучить виды и характеристики нетрадиционных источников энергии.
Задачи работы:
-рассмотреть виды и классификацию нетрадиционных источников энергии;
--сравнить показатели традиционных и нетрадиционных источников энергии;
-расмотреть перспективы использования нетрадиционных источников энергии в России.

1 НЕОБХОДИМОСТЬ ПЕРЕХОДА НА НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Основные аспекты, указывающие на важность скорейшего перехода к нетрадиционным источникам энергии [2]:
1). Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.
2). Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;
3). Экономический: переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;
4). Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.
5). Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.
Геологические запасы органического топлива в мире более 80 % приходится на долю угля, который становится все менее популярным. А известные запасы топливных ресурсов к 2100 г. будут исчерпаны. По данным экспертов, в начале XXI в. добыча нефти и природного газа начнет сокращаться: их доля в топливно-энергетическом балансе снизится к 2030 г. с 66,6 % до 20 %. На долю гидроэнергетики приходится всего 1,5 % общего производства энергии в мире и она может играть только вспомогательную роль. Таким образом, ни органическое топливо, ни гидроэнергия не могут решить проблемы энергетики в перспективе.
Что касается ядерной энергии, все известные запасы урана, пригодного для реакторов, действующих на тепловых нейтронах, будут исчерпаны в первом десятилетии XXI в. Создание и эксплуатация АЭС на реакторах-размножителях значительно дороже и не менее безопасны, чем на тепловых нейтронах. От населения до сих пор скрывают не только реальную опасность атомной энергетики, но и ее реальную стоимость. Учитывая все затраты на добычу топлива, нейтрализацию, утилизацию и захоронение отходов, консервацию отработавших реакторов (а их ресурс не более 30 лет), расходы на социальные, природоохранные нужды, то стоимость энергии АЭС многократно превысит любой экономически допустимый уровень. По оценкам специалистов, только затраты на вывоз, захоронение и нейтрализацию накопившихся на российских предприятиях отходов ядерной энергетики составят около 400 млрд. долл. Затраты на обеспечение необходимого уровня технологической безопасности составят 25 млрд. долл. С увеличением числа реакторов повышается вероятность аварий: по прогнозам МАГАТЭ, из-за увеличения количества реакторов в 2000 г. вероятность крупной аварии повысится до одной в 10 лет. В районах расположения АЭС, уранодобывающих и производящих предприятий постоянно растет уровень заболеваемости, особенно детской. АЭС служит одним из основных «нагревателей» атмосферы: в процессе деления 1 кг урана выделяется 18,8 млрд. ккал. Таким образом, тезис о безопасности и дешевизне атомной энергии - пустой и опасный миф, а атомная энергетика по причине огромной потенциальной опасности и низкой рентабельности не имеет долгосрочной перспективы. [4]
Что касается электростанций на основе термоядерного синтеза, то, по оценкам специалистов, в ближайшие 50 лет они вряд ли будут технологически освоены, а пагубное тепловое влияние на климат планеты будет не меньшим, чем от ТЭС и АЭС. [4]
К так называемым нетрадиционным источникам энергии относятся: тепло Земли (геотермальная энергия), Солнца (в том числе энергия ветра, морских волн, тепла морей и океанов), а также «малая» гидроэнергетика: морские приливы и отливы, биогазовые, теплонасосные установки и другие преобразователи энергии.
Основные технические и экономические причины, которыми обусловлен бурный интерес в мире в особенности с 1995-2000 гг. к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии (НВИЭ), вызваны принципиальными технико-экономическими проблемами традиционной энергетики (в первую очередь, тепловые и атомные электростанции):
-быстрым истощением природных ресурсов;
-загрязнением окружающей среды;
-резким повышением капитальных и эксплуатационных затрат при внедрении перспективных технологий, направленных на повышение эффективности использования первичных топливно-энергетических ресурсов и недостаточно эффективных для улучшения экологической ситуации. [5]
При этом использование ВИЭ позволяет не только улучшить экологию за счет снижения выбросов парниковых газов, но и обеспечить энергетическую безопасность регионов, не располагающих ископаемыми топливно-энергетическими ресурсами, сохранить ограниченные запасы собственных энергоресурсов, развить индустрию создания новых экономически оправданных машин и технологий, увеличить возможность потребления сырья (газ, нефть, уголь) для неэнергетического использования.
Необходимость развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в России обусловливается следующими принципиальными (кроме общемировых) факторами [5]:
-возможностью решения проблем энергообеспечения отдаленных, труднодоступных и экологически напряженных районов;
-сокращением объема строительства линий электропередач, особенно в труднодоступных и отдаленных местах;
-участием в оптимизации графиков загрузки оборудования на электростанциях с учетом их сезонного использования;
-снижением выбросов СО2, NOx и других компонентов, что позволяет финансировать строительство за счет использования оплат «квот за выбросы» (согласно Киотскому протоколу);
-организацией децентрализованного энергоснабжения на территории, где централизованное экономически неоправданно, так как доставка топлива в эти регионы затруднена, и оно используется недостаточно эффективно.
Несмотря на крупные мировые научно-технические достижения в разработке конструкций и технологий по использованию возобновляемых источников энергии ВИЭ, динамика их практического использования в России весьма неравномерна и уровень использования ограничен.
При наличии высокотехнологичных разработок оборудования практически по всем видам ВИЭ и при экономически эффективном потенциале - 270 млн т.у.т. (без крупных ГЭС и дровяной биомассы и торфа) фактически используется 1,5 млн т.у.т. Активно использовались ВИЭ (дровяная масса, торф) в 30-х годах. Затем, в 60-х годах, из-за доступности жидкого и газообразного топлива доля использования ВИЭ резко снизилась (только использование биомассы составило менее 2%). И только изменившиеся в последние годы (начиная с 1980-х, позднее, чем во всех странах мира) экономические условия и связанный с ними рост цен на традиционные виды топлива, а также экологические требования возобновили интерес и в России к практическому использованию нетрадиционной энергетики.
Исходя из реальных потребностей, в мире наблюдается также тенденция в создании автономных источников энергообеспечения, рассчитанных на самого мелкого потребителя (дома, коттеджи, фермы, отдельные предприятия, школы и др.). Они базируются главным образом на НВИЭ.
Особенно активно автономные источники энергии развиваются в Китае, Индии, Южно-Африканских странах, а также в США, Скандинавии, Германии, Новой Зеландии, Канаде, Италии.
Весьма существенная ставка на развитие водородной энергетики и топливных элементов, как и других видов нетрадиционной энергетики, сделана Евросоюзом и США. С 2003г. США и Евросоюз скоординировали глобальное сотрудничество по ускорению развития водородной энергетики.
Как это уже неоднократно подчеркивалось, использование ископаемого углеводородного сырья (нефть, газ) ограниченно. В связи с этим мир стремится избежать мирового энергетического кризиса. При этом пессимисты утверждают, что он возможен через 20 лет, оптимисты - через 50, а это в масштабах человечества сроки весьма малые (как и разница в цифрах прогноза). Естественно, перспективен вариант с развитием атомной энергетики, чем занимаются и США и Россия. Но и атомная энергетика зависит от ограниченных запасов урана и, кроме того, наносит существенный удар по окружающей среде своими радиоактивными отходами.
Перспективой избежать энергетического кризиса в мире является использование термоядерной энергии. Лучшее термоядерное топливо изотоп гелий-3. На земле этот изотоп практически отсутствует, что заставляет работать с дейтерием. В изобилии этот изотоп имеется на Луне. Именно этим, а не только научным любопытством можно объяснить планы США по колонизации Луны и Марса, объявленные президентом в январе 2004г. Это не столько космическая, сколько экономическая программа. Прагматичные США по реализации этой программы через 20 лет могут стать обладателями мирового энергетического рынка. По мнению академика Э. Алимова (институт геохимии и аналитической химии РАН), одного загруженного сжиженным гелием «Шаттла» хватит на обеспечение энергопотребления США на целый год, а двух «Шаттлов» - на годовое обеспечение всей планеты. Так как не у всех стран экономические возможности позволяют осуществлять столь дорогостоящие проекты, они активизируют работы по использованию альтернативных углеводородному топливу источников энергии [6].


2 ВИДЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВИЭ

К возобновляемым источникам энергии относятся [8]:
-солнечное излучение (гелиоэнергетика);
-энергия ветра (ветроэнергетика);
-энергия рек и водотоков (гидроэнергетика);
-энергия приливов и отливов;
-энергия волн;
-геотермальная энергия;
-рассеянная тепловая энергия: тепло воздуха, воды, океанов, морей и водоемов;
-энергия биомассы, куда в свою очередь относятся:
-растительная биомасса, образуемая на основе фотосинтеза и включающая различные виды растений;
-биомасса животного происхождения, представляющая отходы жизнедеятельности и переработки животных, включая птицеводство;
-торф (согласно международной классификации торф относится к растительной биомассе);
-бытовые отходы антропогенной деятельности (органического состава);
-органические отходы целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и лесной промышленности, лесозаготовок.
Все это многообразие можно свести к трем глобальным видам источников:
-энергия Солнца;
-энергия Земли;
-энергия орбитального движения планет.
В свою очередь возобновляемые источники энергии делятся на группы [8]:
-нетрадиционные возобновляемые источники энергии 1-й группы (НВИЭ-1), куда входят: энергия солнца, ветра, геотермальная энергия и др.;
-нетрадиционные возобновляемые источники 2-й группы (НВИЭ-2) куда входят биомасса, продукты ее переработки, бытовые отходы и др.
В понятие «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ) не входят возобновляемые источники энергии, получаемые за счет крупных гидроэнергетических установок (гидроэлектростанции большой мощности) в отличие от гидроэнергии, используемой за счет малых рек и водотоков.
По данным Мирового Энергетического совета, представившего варианты прогноза ввода новых возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в миллионах тонн нефтяного эквивалента до 2020 года, в максимальном варианте они достигают 8...12% (табл

. 1). [9]

Таблица 1 - Прогноз вклада ВИЭ в общее энергопотребление


Масштабные проекты развития малой нетрадиционной энергетики активно реализуются в Канаде, Италии, Новой Зеландии. Современная биомасса в этих проектах включает в себя отходы сельскохозяйственного производства, осадки сточных вод, органические отходы лесной, пищевой, мясомолочной, деревообрабатывающей, гидролизной и целлюлозно-бумажной промышленности, а также твердые отходы коммунального хозяйства.
По прогнозу мирового энергетического конгресса, к 2020 году доля возобновляемых ресурсов в балансе мировой энергетики может достигнуть 20 % и при этом биомасса составит более одной трети, что примерно в 2...3 раза превышает ожидаемые доли реализации других возобновляемых источников (солнечной, геотермальной, ветровой).
В мире, по данным Международного энергетического агентства, производство электроэнергии с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии к 2002 г. оценивалось более чем в 200 млрд кВт·ч, что составляет примерно 2% общемировой выработки энергии. Мощность нетрадиционных энергоустановок, например в США, составляет около 1% всей мощности электростанций страны. В Дании уже сейчас более 15% электроэнергии производится нетрадиционными возобновляемыми источниками. [9]


3 ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ (ВЭР) РОССИИ

Российская Федерация располагает значительными возобновляемыми энергоресурсами, что видно из таблицы 2. [9]

Таблица 2 - Ресурсы НВИЭ России

Следовательно, использование энергии биомассы дает экономический потенциал достаточно весомый, значительно превышающий потенциал от энергии ветра, солнечной энергии, сопоставимый с гидроэнергоресурсами для малых ГЭС. Особенно важно, что эти ресурсы в достаточном количестве имеются в большинстве регионов, в первую очередь в проблемных с точки зрения энергоснабжения.
Потребность расширения использования возобновляемых источников энергии и местных энергоресурсов для России актуальна, в связи с тем, что примерно на 70% территории страны, где постоянно проживает около 20 млн человек, нет централизованного энергоснабжения, а во многих случаях оно экономически неоправданно. Приходится завозить в эти регионы с большими трудностями и расходами топливо и крайне неэффективно его использовать.
Развитие нетрадиционной энергетики позволяет решить проблему энергообеспечения отдаленных труднодоступных и экологически напряженных регионов.
Распространение возобновляемых источников энергии, кроме того, способствует уменьшению объемов строительства линий электропередачи, особенно в труднодоступных и отдаленных местах; оптимизации графиков загрузки оборудования на базовых электростанциях с учетом их сезонного использования; сокращению выбросов СО2 и NOx и других вредных веществ. К сожалению, на 2016 г. общий вклад невозобновляемых источников энергии в России составляет весьма малую величину и не превышает 0,1%.
В то же время, как известно, основные фонды энергетической отрасли ускоренно стареют. К 2020 г. парк генерирующего оборудования, выработавшего свой ресурс, может достигнуть 100 млн кВт, что примерно составляет 50% установленной мощности. В этих условиях целесообразно увеличить долю нетрадиционной энергетики в балансе электроэнергии.
Для этого необходимо предусмотреть увеличение доли нетрадиционной энергетики в балансе электростанций в программе «Схема развития ОЭС России на период до 2020 года».
Россия обладает значительными ресурсами растительной биомассы. Кроме того, в городах образуются значительные количества твердых бытовых отходов - более 400 кг на человека в год, органическая часть которых превышает 50%.
В целом, доступные для энергетического использования ресурсы растительной биомассы в России эквивалентны, примерно 400 млн т у.т. (а по некоторым оценкам даже 1 млрд т у.т.).
В пределах России ежегодно конвертируется до 227х1021 Дж солнечной энергии и продуцируется до 15 млрд т биомассы (в результате усвоения миллиардов тонн углекислого газа). Энергия химических связей этого количества биомассы составляет 0,24х1024 Дж, что эквивалентно 8,2 млрд т условного топлива. [9] В стране за год накапливается до 320 млн т органических отходов (сухого вещества), из которых 250 млн т в сельском хозяйстве и 60 млн т в виде твердых бытовых отходов.
4 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В ТРАДИЦИОННОМ ИСПОЛНЕНИИ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИЭ

Существующая устойчивая тенденция роста капитальных вложений в традиционную энергетику стимулирует в свою очередь их снижение при внедрении технологий с использованием возобновляемых источников энергии.
С 1995 по 2015 гг. удельные капитальные вложения на тепловых электростанциях повысились с 750 долл. за киловатт установленной мощности до 1000...1100 долл.; на атомных электростанциях с 1500 долл./кВт до 2200 долл./кВт. [10]
Например, для строящейся электростанции Пуэртольяно (Испания), являющейся крупнейшей в мире угольной ТЭС, использующей газификацию угля и комбинированный парогазовый цикл производства электроэнергии удельные капитальные вложения составляют 1714 долл./кВт.
За этот же период (1995-2015 гг.) удельные капитальные вложения в ветроустановки снизились с 4000 долл./кВт до 900 долл./кВт. Удельная стоимость фотоэлектрических модулей за этот период снизилась с 50000 долл./кВт до 4000-5000 долл./кВт. Отечественное оборудование для ВИЭ дешевле импортного на 30-50% и более. Например, удельная стоимость 1 кВт установленной мощности в России для малых ГЭС составляет 1000-1200 долл., а для микроГЭС, работающих изолированно - 600-700 долл., тогда как в Европе удельная стоимость для этих установок равна 1500-1800 долл.
Цена 1 кВт·ч электроэнергии для электростанций на угле в настоящее время (2015 г.) составляет 5,2-8 центов, на газе 5-6,5 центов, на атомных электростанциях 4-8 центов (см. таблицу 3).


Таблица 3 - Усредненные максимальные и минимальные цены на электроэнергию от разных источников [10]

Цена на электроэнергию в России в централизованных энергосистемах составляет 1,5-2,0 цента/кВт·ч, а в автономных энергосистемах - 4-30 центов/кВт·ч и более.
В Дании, например, стоимость электроэнергии от угольных ТЭС повысилась за период 1995-2015 гг. с 0,045 евро за 1 кВт·ч до 0,05 евро, а цена электроэнергии за этот же период от ветростанций снизилась с 0,13 евро за 1 кВт·ч до 0,035 евро.
Срок окупаемости капитальных вложений в энергетике составляет 8-10 лет. Кроме того, тепловая электрическая станция строится 6-8 лет, а крупная гидростанция 10-12 лет.
Ветростанция, например мощностью 50 МВт, за рубежом строится за 5-6 месяцев, начиная от подписания контракта, и окупается за 8-10 лет.

По расчетам Минэнерго России срок окупаемости различных проектов на ВИЭ составляет от 3 до 15 лет. Федеральной программой «Развитие нетрадиционной энергетики России на 2010-2020 гг.» предусматривается приращение замещения органического топлива в объеме 2,2 млн т условного топлива в год. При этом предусматривается срок окупаемости капитальных затрат на указанный объем 5 лет.
Расчеты, проведенные Минэнерго РФ для различного сочетания факторов, влияющих на срок окупаемости объектов возобновляемой энергетики, показали следующее:
-в централизованных энергосистемах приемлемый срок окупаемости 5-10 лет - имеет место при удельных капитальных вложениях 1500 долл./кВт и менее при числе часов использования установленной мощности 2000 часов и более в год;
-для автономных энергосистем - соответственно 2000 долл./кВт и 1500 часов в год;
-установленным критериям соответствуют практически все виды оборудования возобновляемой энергетики.
Все причины, указанные выше, по которым развитые страны активно работают в области использования ВИЭ, безусловно, относятся и к России. Однако для России имеет место специфика, связанная с состоянием экономики и самого общества в целом, т.е. экономические и социальные критерии.
Сюда относятся (в порядке приоритетности) [11]:
- обеспечение энергоснабжения удаленных районов, не подключенных к сетям энергосистем.
В районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири ежегодно завозится 6...8 млн т жидкого топлива (дизельное топливо, мазут) и 20...25 млн т угля. В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива удваивается и составляет, например в Республике Тыва, в Республике Алтай, на Камчатке, 350 и более долларов за тонну условного топлива;
- предотвращение или снижение ограничений потребителей подключенных к сетям энергосистем.
В особенности это относится к дефицитным энергосистемам. Здесь необходимо создание конкурентной среды в энергетике, так как ограничение потребителей с ФОРЭМ (Федеральный оптовый рынок энергии и мощности) по разным причинам, а также перерывы в энергоснабжении из-за аварийных отключений приносят ущерб, оцениваемый в миллиарды долларов (в сельском хозяйстве, в непрерывных производствах обрабатывающей промышленности и других отраслях с непрерывным технологическим циклом);
- снижение общей экологической напряженности за счет снижения всего комплекса вредных выбросов (оксидов азота, серы, твердых пылевзвесей и др.), не только парниковых газов;
- обеспечение энергетической безопасности регионов России с напряженными условиями энергоснабжения (Камчатка, Сахалин, Чукотка, Приморье, Архангельская область и др.);
- создание регулируемого рынка независимых энергопроизводителей;
- развитие собственной промышленности (реализация научно-технического потенциала России, увеличение в экспорте доли машин и оборудования и др.).
Основное преимущество возобновляемых источников энергии - их неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Именно эти качества являются главной причиной бурного развития технологий с использованием возобновляемых источников энергии. Использование ВИЭ играет значительную роль в решении трех главных проблем, стоящих перед человечеством: энергетика, экология, продовольствие.


5 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИЭ

По оценке Американского общества инженеров-электриков, если в 1980 г. доля производимой электроэнергии в мире на ВИЭ составляла 1%, то к 2003г. она достигла 5%, а к 2020г. 13% и к 2060г. 33%.
По данным Министерства энергетики США в этой стране к 2020г. объем производства электроэнергии на базе ВИЭ может составить от 11 до 22% от общего производства (включая мощные ГЭС).
В планах Европейского Союза увеличение доли использования ВИЭ в энергопотреблении (т.е. производства электричества и тепла) с 6% в 1996 г. до 12% в 2020 г. Большое внимание поддержке и субсидированию разработок по использованию ВИЭ, уделяемое в странах ЕС, способствует быстрому развитию этой важной отрасли энергетики. Это видно из табл.1, где приведены сравнительные данные по перспективам роста мощностей по отдельным видам ВИЭ в ЕС.

Таблица 4 - Сравнительные данные по перспективам ростамощностей по отдельным видам ВИЭ в ЕС [12]


Как видно из таблицы, в течение 25 лет мощности энергоустановок на биомассе и геотермальных станций возрастут более чем в 3 раза, а потенциал ветроэнергетики увеличится в 16 раз.
Предполагается также, что к 2020 году мощности ВИЭ на солнечной энергии (в основном тепловые) составят 35 млн т нефтяного эквивалента, а на энергии мирового океана (приливы и отливы, океанские течения, энергия волн и др.) 1000 МВт.

Таблица 5 - Прогноз роста установленной в мире мощности оборудования НВЭ [12]


Более двух третей мировых мощностей, использующих энергию ветра, которые в 2015 г. превысили 23000 МВт приходится на Европу (лидеры здесь Германия, Дания, Испания).
Согласно директивным указаниям ЕС в ближайшие 10 лет (2010-2020 гг.) производство энергии на ВИЭ должно удвоиться и к 2020 г. достигнуть почти 22% от общей выработки (включая выработку гидроэлектростанций).
При этом основной результат в общей картине определяет Германия, в которой планируется увеличение доли ВИЭ (в основном за счет энергии ветра, солнца и биомассы) с 5,9% в 2000 г. до 12% в 2020 г.
В Великобритании доля ВИЭ в 2020 г. составит 10% при установленной мощности 7000 МВт (в 2010 г. доля ВИЭ 2,8%), при этом выбросы СО2 сократятся на 2,7%. В Дании доля ВИЭ уже в 2010 г. составила 10%. В Нидерландах соответственно 3% в 2010г, и 10% в 2020 г. Швеция и Австрия лидируют в использовании энергии биомассы.
В мире электрическая мощность электростанций на ВИЭ (без крупных ГЭС) в 2020 г. составит 380...390 ГВт. Для сравнения, это превышает мощность всех электростанций России в 2000 г.(215 ГВт) в 1,8 раза.

5.1 Общая оценка состояния и перспективы использования ВИЭ

Несмотря на крупные мировые научно-технические достижения в разработке конструкций и технологий использования ВИЭ, динамика их внедрения в России весьма неравномерна и уровень их практического применения весьма ограничен.
В России впервые в мире разработана новая бесхлорная технология получения солнечного поликристаллического кремния с низкими энергетическими затратами, новая безполимерная технология герметизации фотоэлектрических модулей со сроком службы 40 лет (что в 2 раза превышает срок службы существующих модулей).
Российские ученые впервые в мире создали фотоэлектрические модули со стационарными концентрациями, которые позволяют почти в 30 раз сократить потребление солнечного кремния на единицу мощности и довести стоимость производства до 0,5...1,0 долл./кВт по сравнению с 2,5...3,0 долл./кВт для стандартных плоских модулей.
Россия имеет современные технологии и оборудование для геотермальных электростанций и малых ГЭС.
Освоено производство надежных и недорогих солнечных коллекторов и солнечно-ветровых установок малой мощности (до 1 кВт). (Фотоэлектрические и ветровые установки в основном производятся на экспорт.)
Были созданы экспериментальные и опытно-промышленные установки:
-Кислогубская приливная электростанция на Кольском полуострове мощностью 450 кВт;
-экспериментальные Паратунская двухконтурная, мощностью 11 МВт и опытно-промышленная Паратунская одноконтурная геотермальные ТЭС (ГеоТЭС);
-Крымская опытно-промышленная солнечная башенная электростанция мощностью 5 МВт с 1600 гелиостатами с электронно-вычислительным управлением;
-экспериментальная солнечная база в Алуште с крупным «солнечным котлом»;
-солнечные водонагревательные установки в Ростовской области, республике Дагестан, в Краснодарском крае;
-теплонасосные станции в Крыму и на Кавказе.
Накопленный в России опыт сжигания торфа до сих пор используется западными странами:
-были построены и успешно работали крупные электростанции на торфе (ГРЭС-8 Ленэнерго и др.);
-на дровяной биомассе работало свыше 200 стационарных газогенераторных установок;
-существовал крупнейший в мире парк газогенераторных автомобилей и тракторов (около 20000), работающих на древесном топливе;
-эксплуатировались 300 судов (и даже танки) с газогенераторами на древесной массе.
Однако из-за конъюнктурных соображений, а также экономических сложностей в период переориентации развития экономики, а также относительной дешевизны и доступности жидкого и газообразного топлива в 60-е годы эти работы были практически свернуты.
И только с конца 80-х годов в силу целого ряда экономически обоснованных условий (экономика, экология, децентрализация энергоснабжения трудно осваиваемых регионов и др.) возобновился и в России интерес к практическому использованию нетрадиционных возобновляемых источников энергии