Учредитель журнала

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВИЭ В РАМКАХ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ

УДК 620.92

DOI 10.52815/0204-3653_2023_4193_26
EDN: AHHOES

Бизина Елена
Преподаватель кафедры информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве Московского государственного строительного университета
E-mail: GuzanovaEI@mgsu.ru

Васильева Елена
Доцент кафедры менеджмента и инноваций Московского государственного строительного университета, к. э. н.
E-mail: elena.chibisova_metr@mail.ru

Введение

В настоящее время в энергетической отрасли России существует ряд проблем, из которых авторы выделили наиболее острые [1, 2, 3].
Значительный возраст (см. рис. 1) и высокая степень износа энергетического оборудования, достигающая 60–70%, хотя в разных сегментах отрасли степень износа отличается (см. рис. 2).
В свою очередь существенный износ энергетического оборудования был вызван низким уровнем инвестиций в обновление основного капитала отрасли в 1990‑х гг., влияние которого не удается преодолеть до сих пор, несмотря на рост объемов инвестиций.

Рис. 1. Средний возраст основного оборудования электростанций [4]

Энергодефицитность в той или иной степени характерна для более чем 50% регионов страны. Данная проблема связана, с одной стороны, с износом оборудования (физически изношенное и устаревшее оборудование потребляет больше ресурсов), а с другой стороны, со слишком высокими ценами на привозное топливо.

Рис. 2. Степень износа мощностей российского энергетического сектора по сегментам [4]

Следующая проблема – недооцененность и весьма ограниченное использование региональных топливно-­энергетических ресурсов, в том числе нетрадиционных: возобновляемых (ВИЭ, таких, как как солнечная, ветровая, геотермальная, биологическая генерация и т. д.) и вторичных (сбросная теплота тепловых электростанций, нерегулируемый отбор пара из турбин, теплота воды после конденсаторов, используемых в теплицах, теплота уходящих газов металлургических печей, котлоагрегатов; теплота горячей воды и сбросного пара (из турбин) от промышленных производств; теплота газокомпрессорных станций (ГКС) магистральных газопроводов; сбросная теплота вентиляции и кондиционирования животноводческих и птицеводческих ферм и т. д. [3, 5, 6]. Кроме того, наблюдается ограниченное использование региональных топливно-­энергетических ресурсов, в том числе нетрадиционных. По данным Международного энергетического агентства, Россия занимает достаточно скромное место в рейтинге по доле ВИЭ в общем производстве энергии (рис. 3).

Рис. 3. Динамика доли ВИЭ в общей электрической мощности (с учетом гидроэнергетики) по сравнению с мировыми показателями [7, 8, 9]

Высокая себестоимость вырабатываемой традиционной электроэнергии, и, как следствие, высокие тарифы на электроэнергию. В среднем по России они составляют порядка 3,5 руб. за 1 кВт·ч. Но если в наиболее благополучных регионах они немного превышают 1 руб­ль за кВт·ч, то в децентрализованных районах тарифы варьируются от 23 до 90 руб­лей за кВт·ч [3]. Такая дороговизна продиктована климатическими условиями районов, их удаленностью от источников традиционных топливно-­энергетических ресурсов, дорогой доставкой топлива, высокой стоимостью оборудования и его доставки к месту эксплуатации. Подобные удаленные районы являются малопривлекательными для инвесторов, соответственно – завышены требования к доходу и тарифы.
Запасы месторождений нефти и газа истощимы, а разработка новых участков идет довольно медленно. Кроме того, истощение природных запасов не соответствует принципу ответственности перед будущими поколениями.
Заключительная, но не последняя по важности проблема – это экологический вред при использовании традиционной энергетики. Это и урон, наносимый в момент разведки и добычи ископаемого топлива, и разного рода техногенные катастрофы, и значительные выбросы в атмосферу.
В свете перечисленных проблем закономерен интерес о применении возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Единого мнения относительно значения ВИЭ для энергетического сектора России до сих пор не существует. Основные точки зрения сводятся к следующему:
ВИЭ можно и нужно использовать как можно шире;
ВИЭ малоперспективны, нерентабельны и в ближайшем будущем не смогут внести какого‑либо заметного вклада в энергетический баланс РФ;
Применение электрогенерации на базе ВИЭ возможно точечно, в удаленных энергодефицитных районах, не подключенных к единой системе энергоснабжения.
По нашему мнению, ни одна из этих позиций не является абсолютной истиной.
Авторами статьи были изучены различные мнения, а также достоинства и недостатки ВИЭ и перспективы их применения для стабильного и инновационно направленного развития регионов России.

Результаты исследования

Возобновляемые источники энергии, несомненно, имеют целый ряд преимуществ [10, 11, 12].
Важнейшим преимуществом ВИЭ является неистощимость.
Отсутствие вредного воздействия на окружающую среду в случае применения ВИЭ вместо ископаемого топлива.
Положительный вклад в решение глобальных проблем человечества (экологической, продовольственной, энергетической, повышение качества и комфорта жизни на отдаленных территориях).
Возможность избежать расходов на доставку традиционного топлива в отдаленные районы либо расходов на создание протяженных сетей для доставки электроэнергии до потребителя.
Диверсификация источников энергии в конкретном регионе, и как результат – повышение надежности снабжения электроэнергией потребителя.
Короткие сроки строительства объектов, рассчитанных на использование ВИЭ.
Достаточно низкие эксплуатационные издержки, затраты на топливо, стремящиеся к нулю.
Основными недостатками ВИЭ являются неравномерность выработки электроэнергии в зависимости от погодных условий и отсутствие на текущий момент надежных масштабных систем накопления энергии. Кроме того, ВИЭ отличает небольшая плотность энергетического потока. Плотность энергетического потока – это численная величина потока энергии через малую площадь, перпендикулярную направлению этого потока в отношении к этой площади – количество кВт на 1 м2 (см. таблицу 1).

Таблица 1. Сравнительная плотность энергетического потока
для разных источников энергии [9]

Логическим продолжением этого недостатка зачастую является большая площадь энергетических установок, такого недостатка лишены современные ТЭС и АЭС. Поля ветряных установок или солнечных батарей – это существенные территории, изъятые из хозяйственного оборота.
До сих пор не решен вопрос с утилизацией отработавших солнечных панелей и гондол ветровых установок. Последние создаются из высокопрочных пластиков и специальных смол и с трудом поддаются переработке.
Кроме того, при своей экологической чистоте установки, использующие ВИЭ не так уж безобидны. Например, солнечные панели – это испорченный вид ландшафта, а ветряные установки – это источник шума и инфразвука. Исследования Международной организации здравоохранения, специализированное предприятие Resonate Acoustics (Австралия), Министерства экономики, энергетики, транспорта и территориального развития немецкой федеральной земли Гессен, Министерства окружающей среды, климата и энергетического хозяйства земли Баден-­Вюртемберг, Государственного департамента здоровья Канады и других авторитетных организаций [13] доказывают, что шум, в том числе низкочастотный шум и инфразвук от ветряных установок, находятся в пределах нормы (35–40 дБ в ночное время) и не оказывают вредного воздействия на здоровье людей и животных, однако, очевидно, могут причинять дискомфорт, если будут находиться на близком расстоянии от них. Поэтому существуют национальные и местные стандарты расстояний от ветряных электростанций до жилых поселений (от 480 до 1000 м).
Сравнивая показатели традиционных объектов энергетики и объектов с использованием ВИЭ, авторы составили таблицу 2.

Таблица 2. Сравнительная характеристика традиционных объектов
энергетики и объектов с использованием ВИЭ
Источник: составлено авторами

Заключение

Таким образом, применение ВИЭ имеет как достоинства, так и недостатки. Поэтому использование их целесообразно при определенных условиях, но они не являются панацеей по оптимизации энергобаланса страны в целом.
Авторы полагают, что в интересах эффективного развития регионов РФ, основанного на инновационном подходе и отвечающего направлениям Энергетической стратегии России на период до 2030 г., следует основываться на следующих идеях:

  1. Дифференцированно подходить к каждому региону с точки зрения целесообразности и перспектив развития в нем возобновляемой энергетики [9, 14]. Использовать в регионе следует только тот вид ВИЭ, который обладает достаточной плотностью энергетического потока, суточной, сезонной и погодной стабильностью. Само географическое положение и природные условия регионов диктуют планы по развитию возобновляемой нетрадиционной энергетики:
    – в северных прибрежных регионах страны наилучшие перспективы имеет ветроэнергетика;
    – в южных регионах – энергия солнца;
    – в прибрежных регионах и регионах с мощными крупными реками – гидропотенциал (энергия приливной волны).
    На рис. 4 представлен один из вариантов карты РФ, иллюстрирующей обеспеченность регионов тем или иным видом ВИЭ, имеющим практическое значение и перспективы.
  2. Возобновляемые источники энергии целесообразно использовать в отдельно взятых регионах, где традиционная энергетика является неоправданной (нерентабельной), либо нежелательной по экологическим соображениям. К первому случаю можно отнести:
    – районы децентрализованного электроснабжения, которые не обеспечены традиционными топливно-­энергетическими ресурсами, а доставка электроэнергии потребителю в этих регионах слишком дорога;
    – регионы с низкой плотностью населения и невысокой экономической активностью (такие как Крайний Север);
    – регионы с централизованным электроснабжением, но страдающие от дефицита мощности и несущие существенные материальные потери из-за отключений электроэнергии потребителям;
    – регионы, испытывающие проблемы с обеспечением электроэнергией частного жилого сектора, дачных поселков, садово-­огородных товариществ, мелких фермерских хозяйств [9].
    Порядка 15% населения проживает в децентрализованных районах, которые подпадают под рассмотренный случай, и использование ВИЭ означает улучшение обеспечения электроэнергией этих потребителей.
    Второй случай (нежелательность использования) традиционных источников энергии) включает в себя:
    – регионы, где уже сложилась неблагоприятная экологическая обстановка и есть необходимость снизить выбросы в атмосферу от котельных, работающих на традиционном топливе;
    – заповедные территории;
    – эколого-­экономические зоны [9].
  3. Применение ВИЭ должно идти параллельно с повышением энергоэффективности [15] и снижением стоимости выработки электроэнергии.
  4. Необходимы меры государственной поддержки распространения и развития ВИЭ [16], а также систематическая работа с организациями и населением по продвижению использования ВИЭ.
Рис. 4. Дифференцированный подход к использованию ВИЭ по видам в регионах России: ветра при скорости > 5 м/c, солнечной энергии при интенсивности > 2000 солнечных часов в год, древесного топлива (около 60% территории страны), тепла земли (отмечены перспективные территории) [9]