В поисках альтернативы

Областной журнал «Самара и Губерния», номер 1#2012 (апрель)

По примерным оценкам экспертов, через 100-150 лет нефть, газ и уголь, используемые как топливо в большинстве электростанций, закончатся. И когда электричество станет роскошью, настанет эра альтернативных источников энергии. Во многих странах уже сегодня альтернативная энергетика активно развивается. Вот только о России этого пока сказать нельзя.

В Самарской области, как и в целом по стране, развитие альтернативной энергетики носит, в основном, теоретический характер. Единичные примеры практической реализации проектов в этой сфере являются исключениями из общего правила, интересными экспериментами. Для коренного перелома ситуации требуется создание нормативно-правовой базы, стимулирующей переход на альтернативные источники энергии.

Из чего выбирать?

Роль атомной и гидроэнергетики как альтернативы горючим ископаемым сегодня подвергается серьёзному сомнению. Опасность техногенных катастроф и ограниченный потенциал использования, связанные с этими источниками энергии, вынуждают учёных и экономистов всё чаще обращаться к так называемым возобновляемым источникам, среди которых наиболее перспективными считаются солнечная, ветряная, биотопливная энергетика, а также мини-гидроэлектростанции, в том числе геотермальные и работающие на силе прилива.

Главными преимуществами альтернативных технологий перед углём, нефтью и газом является высокая экологическая безопасность. Отсутствуют и экологические издержки, связанные с добычей, переработкой, транспортировкой и утилизацией топлива. Кроме того, альтернативные технологии позволяют обеспечить энергией регионы, куда транспортировка традиционных источников затруднена.

В России потенциал возобновляемых источников энергии колоссален. По оценкам «Агентства по прогнозированию балансов в электроэнергетике» (АПБЭ), он достигает 4,5 млрд. тонн условного топлива в год, что более чем в четыре раза превышает ежегодное внутреннее потребление первичных энергоресурсов в стране.

Одним из наиболее перспективных направлений является ветроэнергетика. Технический потенциал отрасли в России оценивается в 50 млрд. кВт/ч в год, а экономический – около 30% от всего производства электроэнергии в стране. При этом суммарная мощность всех ветровых электростанций России до сих пор не превышает 18 МВт.

Ещё одним интересным для нашей страны направлением эксперты называют биоэнергетику. Ежегодно в России образуется порядка 100 млн. тонн пригодных для получения энергии отходов биомассы – органический мусор, навоз, опилки и многое другое. Энергетическая ценность такого мусора составляет до 300 млн. МВт/ч, при этом уровень реальной утилизации не превышает 10%, отмечают в АПБЭ. Из биотоплива можно производить и биогаз, который является альтернативой природному газу. По оценкам экспертов, биогазовый потенциал России эквивалентен 10% современной газодобычи в России (60-80 млрд. кубометров в год). В ближайшее время ожидается бум в использовании биотоплива, в стадии утверждения десятки проектов общей мощностью до 50 МВт.

В области солнечной энергетики в целом суммарный объём введённых мощностей, по разным оценкам, составляет не более 5 МВт. При этом уровень инсоляции России сопоставим с показателями той же Германии, где объём солнечной генерации на сегодняшний день достиг уже 20 ГВт. Большим потенциалом обладают южные территории России, а также регионы Дальнего Востока.

Значительные возможности скрыты и в энергетических технологиях, связанных с водой. В частности, на Кавказе есть возможности для строительства мини-ГЭС, а на Камчатке – геотермальных электростанций. Также в России существуют проекты приливных энергообъектов.

Несмотря на значительные ресурсы, уже реализованные российские проекты в области альтернативной энергетики пока можно пересчитать по пальцам. В основном они носят экспериментальный характер и даже суммарно не смогут обеспечить электроэнергией сколь-нибудь значительную часть населения.

Сами себе энергетики

Что касается самого населения, то спрос на альтернативную энергетику растёт параллельно с ростом цен на электричество и ухудшением качества современного электроснабжения, сопровождающимся порчей бытовой техники и многодневными отключениями. Большую роль играет и такой фактор, как дороговизна подключения объектов к сетям.

Наибольшей популярностью пользуются маленькие солнечные электростанции. Некоторые фирмы за 40 тыс. рублей готовы поставить комплекс оборудования, который в летние месяцы может обеспечить светом дачный дом, подзарядить батарейки телефонов и ноутбуков и даже «выдержать» на какое-то время чайник и холодильник. Есть возможность приобрести и мобильные солнечные модули, позволяющие заряжать телефоны и фонари в походе.

Недостатки использования такой техники связаны с чрезвычайно малосолнечными зимами в центральной России. Но здесь возможен вариант установки комбинированной системы, включающей возможности получения ветровой и солнечной энергии, а в их отсутствие – с помощью традиционных источников. Подобная система способна надёжно обеспечить электричеством в случае перебоев в электроснабжении.

Также можно установить собственную ветровую станцию. Предполагается, что при удачной эксплуатации стоимость вырабатываемой ею электроэнергии может составить 50–60 копеек за киловатт. Стоимость же установки для производства биогаза из органического мусора может составлять десятки и сотни тысяч евро.

Позади планеты всей

Во многих странах альтернативная энергетика в последние годы бурно развивается – рост составляет 20-30% в год. Причём это характерно не только для Европы и США. Так, по данным исследовательского агентства INFOLine, Китай в 2010 году по сравнению с 2009 годом увеличил потребление возобновляемой энергии на 74,5%, Турция – на 88,1%, Египет – на 35%.

В Дании есть возможность использовать энергию ветра – и в некоторые ветреные ночи страна полностью обеспечивает свои потребности в электроэнергии за счёт этой технологии. Турецкая Анталия полностью отапливается за счёт ресурсов солнца, которое там светит 300 дней в году.

В России же на альтернативные источники (кроме крупных ГЭС) приходится не более 1% от общего объёма генерации и этот показатель не растёт. Главной причиной этого, по убеждению экспертов, является наличие нефти и газа, а также консерватизм и недостаток собственных ресурсов, как технических, так и человеческих. Отсутствует и государственная поддержка в этой области, в первую очередь – нормативно-правовая. Хотя основные направления госполитики в сфере применения возобновляемых источников энергии предусматривают увеличение их доли в общем энергобалансе страны до 4,5% к 2020 году.

Безусловно, альтернативная энергетика имеет и свои минусы, главные из которых – непостоянство возобновляемых источников во времени, проблема с запасанием энергии, высокие потери при её передаче на расстояния, а также высокие капитальные затраты. Строительство ветряков и солнечных панелей существенно дороже обычных электростанций, и в богатой тем же природным газом стране государство вполне естественно уделяет больше внимания вопросам газификации и строительства инфраструктуры.

В ожидании старта

Самарская область сегодня не может похвастаться большими успехами в деле использования альтернативных и, в частности, возобновляемых источников энергии. Но как регион с большим научно-производственным потенциалом, она накопила солидный багаж исследований, проектов, экспериментальных разработок в этой сфере. О наиболее интересных из них, а также об общих тенденциях развития региональной альтернативной энергетики нам рассказал Владимир Васильевич Бирюк, доктор технических наук, профессор кафедры «Теплотехника и тепловые двигатели» СГАУ, член Правления СРО НП «АЭКСО»:

– Альтернативные источники энергии в настоящее время достаточно дороги во всём мире. И без нормативно-правовой поддержки государства, без финансово-экономического механизма реализации проектов альтернативной энергетики сделать что-нибудь масштабное в этой сфере невозможно. В таких странах, как Бельгия, Голландия, Германия, внедрение этих источников активно поддерживается государством. У нас же выделение серьёзных бюджетных средств на поддержку данного направления законодательством не предусмотрено, хотя провозглашён общий курс государства на увеличение доли альтернативных источников в энергетике.

В Самарской области в 2011 году впервые было проведено комплексное исследование перспектив использования возобновляемых источников энергии и вторичных энергетических ресурсов на территории региона. Сразу надо сказать, что у нас не слишком хорошие условия с точки зрения использования альтернативных источников. Сколь-нибудь эффективные мини-ГЭС в области строить нельзя ввиду равнинного характера местности, а значит – необходимости затопления значительных территорий. Тем не менее, есть очень интересные места, такие, например, как район Переволок с достаточно большим перепадом уровня воды между Усой и Волгой. Здесь можно устроить так называемую «трубопроводную» гидроэлектростанцию местного значения.

Несколько лучше выглядит перспектива развития солнечной энергетики, так как количество солнечных дней в году у нас достаточно велико. Однако есть и ряд проблем, к числу которых относится значительная разница условий освещённости зимой и летом, а также проблема снега и пыли. Нужны новые материалы, более эффективно преобразовывающие солнечную энергию и более устойчивые к неблагоприятным погодным условиям. В этом направлении ведётся активная работа.

Тем не менее, уже сейчас солнечные батареи – достаточно популярное «увлечение» владельцев индивидуального жилья. В области по крайней мере несколько десятков жилых объектов в той или иной степени используют солнечную энергию. Есть компании, которые специализируются в этой сфере. Существует даже хороший пример работы целой организации на альтернативных источниках. Это мусорный полигон в посёлке Водино, где для освещения полигона и электроснабжения офисного здания используются ветряк и солнечные батареи. Проект реализован самарской компанией «Эко Энерджи», одним из учредителей которой является наш университет.

Кстати, капитальные вложения в киловатт установленной мощности ветряка составляют 800 долларов. Современные ветроэнергетические станции могут устойчиво работать, начиная со скорости ветра в 8-10 м/c. Средняя же скорость ветра по Самарской области – 4 м/с. В этих условиях нужны особые технические решения для использования энергии воздушных потоков. Одно из них – вихревая ветроэнергетическая мини-установка, разработанная специалистами нашего университета. Её можно использовать на восходящих воздушных потоках многоэтажных зданий, например, над шахтами лифтов. Мощность такой установки может быть от 500 до 5000 Вт. И за счёт неё возможно обеспечить работу лифта и освещение подъезда.

Но наибольшую перспективу, по моему мнению, имеет биоэнергетика. В области накапливается большой объём органических отходов в сельском хозяйстве и перерабатывающих производствах. Есть отходы лесного производства. Получаемый в процессе «медленного горения» таких отходов биогаз можно успешно использовать для отопления.

Нам приходится рассматривать достаточно много проектов по альтернативной энергетике и энергосбережению в рамках экспертизы проектов технопарка «Жигулёвская долина». Конечно, далеко не все они «выдающиеся», но встречаются очень интересные и перспективные как с научной, так и с экономической точки зрения.

В условиях отсутствия системного бюджетного финансирования альтернативной энергетики задачей сегодняшнего дня, на мой взгляд, является популяризация и демонстрация возможностей отрасли. А для этого необходимо реализовывать как можно больше пилотных проектов по использованию различных альтернативных источников энергии. Они станут базой для опытных исследований и практической доработки проектов, а также мощным фактором привлечения потенциальных инвесторов. Это, в свою очередь, должно подвигнуть государство к разработке соответствующей нормативно-правовой базы, появление которой даст старт реализации накопленного потенциала научно-инженерных решений в сфере альтернативной энергетики.

Автор: Алексей Сергушкин