Глава II. Анализ зарубежного опыта по применению возобновляемых источников энергии
За рубежом нетрадиционная энергетика начала всерьез развиваться после нефтяного кризиса середины 1970-х годов. По данным Международного энергетического агентства, сегодня производство электроэнергии за счет возобновляемых источников оценивается более чем в 200 млрд кВт.ч, или около 2% всей производимой энергии .
1. Применение геотермальных источников энергии за рубежом
Благодаря планомерному развитию отрасли в течение многих лет, многие страны мира уже сейчас получают немалую выгоду от использования энергии Земли.
Сегодня уже в 80 странах мира в той или иной степени используется геотермальное тепло. В большей части из них, а именно в 70 странах, утилизация этого вида природного тепла достигла уровня строительства теплиц, бассейнов, использования в лечебных целях и т.д. А ГеоТЭС имеются примерно в 25 странах.
Потенциал различных типов геотермальных источников в мире.
Таблица 1
| Наименование континента | Тип геотермального источника | ||
| высокотемпературный, используемый для производства электроэнергии, ТДж/год | низкотемпературный, используемый в виде теплоты, ТДж/год(нижняя граница) | ||
| традиционные технологии | традиционные и бинарные технологии | ||
| Европа | 1830 | 3700 | >370 |
| Азия | 2970 | 5900 | >320 |
| Африка | 1220 | 2400 | >240 |
| Северная Америка | 1330 | 2700 | >120 |
| Латинская Америка | 2800 | 5600 | >240 |
| Океания | 1050 | 2100 | >110 |
| Мировой потенциал | 11200 | 22400 | >1400 |
Потенциал геотермальных источников энергии просто колоссален, однако используется он крайне незначительно.Однако в настоящее время геотермальная электроэнергетика развивается ускоренными темпами, не в последнюю очередь из-за галопирующего увеличения стоимости нефти и газа. Этому развитию во многом способствуют принятые во многих странах мира правительственные программы, поддерживающие это направление развития геотермальной энергетики.
Мировые установленные мощности ГеоТЭС в 2005-2013 годы
Таблица 2
| Страна | 2005 | 2013 | ||
| мощность, МВт | энергия ГВт*ч | мощность, МВт | энергия ГВт*ч | |
| Австралия | 0,2 | 0,5 | 1,1 | 0,5 |
| Австрия | 1,1 | 3,2 | 1,4 | 3,8 |
| Китай | 28 | 96 | 24 | 150 |
| Коста Рика | 163 | 1145 | 166 | 1131 |
| Сальвадор | 151 | 967 | 204 | 1422 |
| Эфиопия | 7,3 | 0 | 7,3 | 10 |
| Франция | 15 | 102 | 15 | 95 |
| Германия | 0,2 | 1,5 | 13 | 50 |
| Гватемала | 33 | 212 | 52 | 289 |
| Исландия | 202 | 1483 | 575 | 4597 |
| Индонезия | 797 | 6085 | 1197 | 9600 |
| Италия | 791 | 5340 | 843 | 5520 |
| Япония | 535 | 3467 | 536 | 3064 |
| Кения | 129 | 1088 | 167 | 1430 |
| Мексика | 953 | 6282 | 958 | 7047 |
| Новая Зеландия | 435 | 2774 | 628 | 4055 |
| Никарагуа | 77 | 271 | 88 | 310 |
| Папуа Новая Гвинея | 6 | 17 | 56 | 450 |
| Филиппины | 1930 | 9253 | 1904 | 10311 |
| Португалия | 16 | 90 | 29 | 175 |
| Тайланд | 0,3 | 1,8 | 0,3 | 2 |
| Турция | 20 | 105 | 85 | 490 |
| США | 2564 | 16840 | 3093 | 16603 |
| Всего | 8854 | 55624 | 10643 | 66805 |
В 2005 году было 8854 МВт установленной мощности в 24 странах, которые выработали 55624 ГВт / час в год. Темп роста рынка новых турбин составил 20 % и достиг показателя в 66805 ГВт и к концу 2015 планируют достичь 18 500 МВт
Страны с наибольшим увеличением установленной мощности (МВт) в период между 2005 и 2013 годы были:
1) США — 530 МВт,
2) Индонезия — 400 МВт,
3) Исландия — 373 МВт,
4) Новая Зеландия — 193 МВт,
5) Турция 0 62 МВт.
С точки зрения процентного увеличения в первой пятерке стран были:
1) Германия — 2,774%,
2) Папуа-Новая Гвинея — 833%,
3) Австралия — 633%,
4) Турция — 308%,
5) Исландия — 184%
Хотя установленные мощности в мире выросли на 20% с 2005 до 2013 года, страны с проектами в стадии разработки выросли на гораздо более быстрыми темпами. В 2007 году насчитывалось 46 стран, а в 2013 году определены 70 стран с проектами в стадии разработки (52% увеличение с 2007 года.)
США является мировым лидером геотермального производства электроэнергии — 3093 МВт установленной мощности от 77 электростанций.
Филиппины являются второй по величине производителем геотермальной энергии в мире, с 1904 МВт. Энергия из геотермальной энергии составляет около 18% электроэнергии страны.
Кения планирует производить 490 МВт геотермальной энергии к 2015 году и столько же до 4000 МВт в течение 20 лет.
Европейский рынок геотермальной энергетики является исторически сложившимся, хотя Европа обладает существенно меньшим потенциалом для ее развития по сравнению с другими регионами мира.
В ряде европейских стран, таких как Исландия и Италия, геотермальная энергетика доказала свою экономическую состоятельность по сравнению с другими технологиями, использующими возобновляемые источники энергии.
Вместе с тем следует отметить, что темпы роста установленной мощности геотермальных источников энергии в Европе в последнее десятилетие были существенно меньшими, чем прирост генерирующего оборудования с использованием других технологий на возобновляемых источниках энергии.
Динамика суммарных установленных мощностей ГеоТЭС в Европе.
Таблица 3
| № п/п | Показатель | 2005 г. | 2010 г. | Показатели динамики | |||
| абсолютный прирост | темп прироста | абсолютное значение одного % прироста | |||||
| Δ2/1 | Тпр 2/1 | I%I 2/1 | |||||
| 1 | суммарная установленная мощность |
1045,3 |
1558,4 |
513,1 | 49,09 | 10,45 | |
В настоящее время суммарная доля геотермальных источников энергии в Европе в общей выработке электроэнергии возобновляемыми источниками не превышает 0,5%.
Несмотря на имеющиеся препятствия, проекты в сфере геотермальной энергетики получают все большее распространение в странах Европейского Союза.
Предполагается, что суммарная установленная мощность геотермальных электростанций возрастет с 1600 МВт в 2009 году до 4000-5100 МВт к 2016 году.
На сегодняшний день основными географическими рынками геотермальной энергетики в Европе являются Италия, Исландия, Турция, Франция, Германия.
В среднесрочной перспективе основными факторами, сдерживающими развитие геотермальной энергетики в Европе, будут являться:
- необходимость получения значительного числа разрешений, а также вопросы лицензирования;
- отсутствие единой стратегии развития геотермальной энергетики в странах Европы;
- недостаточная информированность общественности и лиц, принимающих решения в сфере инвестиционной политике в энергетике, о преимуществах использования геотермальных технологий;
- недостаточный объем финансирования научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в этой сфере.
Недостаточно высокая степень коммерциализации технологий геотермальной энергетики является одной из основных причиной относительно высокой стоимости проектов подобного рода в Европе.
Так, удельные капитальные затраты при строительстве геотермальной станции с использованием паротурбинной установки, работающей на сухом или влажном паре составляет порядка 4000-5000 Евро/кВт, а для бинарных систем – порядка 6000-6500 Евро/кВт. Вместе с тем, геотермальные электростанции характеризуются низкими эксплуатационными затратами, которые составляют от 40 до 100 Евро/МВтч.
Стоимость вырабатываемой на геотермальных станциях электрической энергии составляет на сегодняшний день от 0,07 до 0,25 Евро/кВтч.
Рынок геотермальной энергетики в Европе характеризуется сформировавшейся структурой его участников.
Вместе с тем, структура игроков этого рынка достаточно разнородна и включает в себя:
- компании, специализирующиеся на реализации проектов исключительно в сфере использования геотермальной энергии;
- энергетические компании;
- независимые поставщики энергии;
- поставщики оборудования и компонентов для геотермальной энергетики;
- компании, специализирующиеся на бурении скважин для использования геотермальной энергии, а также предоставлении сопутствующих сервисных услуг в этой сфере.
Доминирующие позиции на европейском рынке геотермальной энергетики занимает ограниченное число компаний. Рыночная доля лидеров рынка – Ansaldo Energia, Mitsubishi Power Systems,- составляет порядка 65%, в то время как на компании GE Nuovo Pignone, Fuji Electric, Ormat приходится порядка 25% рынка.
Доля прочих участников рынка не превышает 10%. К этой группе компаний относятся Siemens, Alstom, GMK, Turboden.
Перспективы развития геотермальной энергетики в Мире в ближайшие годы будут определяться главным образом наличием программ развития данного направления возобновляемых источников энергии, созданием эффективного механизма стимулирования инвестиций в данной сфере, а также научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими разработками в этой области, призванными обеспечить снижение стоимости технологии и повысить ее конкурентоспособность.
2. Применение источников ветровой энергии за рубежом.
Зарубежный опыт применения ветроэнергетических станций (ВЭС) свидетельствует о бурном развитии этой отрасли в электроэнергетике. По данным Всемирной ветроэнергетической ассоциации установленная мощность мировой ветроэнергетической отрасли достигла 159 213 МВт в 2013 году, что является самым высоким показателем с 2001 года. На конец 2013 года мировая ветроэнергетика вырабатывала 340 ТВт*ч электроэнергии, что соответствует 2 % от глобального электропотребления.
Темп роста рынка новых ветротурбин составил 42,1 % в 2013г. и достиг показателя в 38 312 МВт по сравнению с 26 969 МВт в 2012 году, 19 808 МВт в 2011 году и 15 111 МВТ в 2010 году. Десять лет назад объем рынка новых ветротурбин составлял всего 4 ГВт, т.е. одну десятую рынка 2013 года.
Мировые темпы роста установленных мощностей с 2002-2013 года (%)
С 2008 года, среднегодовые показатели темпа роста ветроэнергетики постоянно повышаются, достигнув в 2013 году наивысшего показателя – 31,7%, по сравнению с 28,7% в 2012 году, 26,7% в 2011, 25,6% в 2010 и 23,8% в 2009.
Наивысший темп роста – более 100% — продемонстрировала в 2009 году Мексика, увеличив установленную мощность своей ветроэнергетики в четыре раза. Хорошую динамику роста также продемонстрировала Турция (132%), в прошлом году показавшая наивысшие темпы роста, Китай (113%), а также Марокко (104%). Следует отметить тот факт, что три из четырех наиболее динамично развивающихся ветроэнергетических рынков находятся в Африке и Латинской Америке, несмотря на тот факт, что оба эти региона по-прежнему отстают от всего мира в области коммерческого использования ветроэнергетики. Кроме того, высокие темпы роста также наблюдались и на таких крупных рынках, как США (39,3%), Канада (40,1%) и Франция (32,8%), показатели которых являются выше среднего.
Оффшорные ветротурбины.
Перспективным крупномасштабным направлением современной ветроэнергетики являются оффшорные ВЭС, функционирующие на морском шельфе. Номинальная мощность оффшорных ВЭС достигает 400 МВт при единичной мощности базовых ВЭУ не менее 2 МВт. По экономическим критериям (дороговизна подводных энергокоммуникаций, фундаментов и монтажа ВЭУ) рентабельны ВЭС, установленные на расстоянии до 40 километров от берега и на глубине шельфа не более 35 метров.
Основные полигоны оффшорных ВЭС— Балтийское, Северное и Норвежское моря, суммарный ВЭП которых по оценкам превосходит энергетические потребности Европы.
На конец 2013 в 12 станах мира установлены оффшорные ВЭС, причем 10 из них работали в Европе, и по одной небольшой оффшорной ВЭС – в Китае и в Японии.
Мировые установленные оффшорные мощности за 2013 год.
Таблица 3
| № | страна | общая оффшорная мощность, конец 2012 (МВт) | новые оффшорные мощности за 2013 (МВт) | общая оффшорная мощность, конец 2013 (МВт) | темп роста (%) |
| 1 | Соединенное Королевство | 688 | 104 | 574 | 19,9 |
| 2 | Дания | 663,6 | 237 | 426,6 | 55,6 |
| 3 | Нидерланды | 247 | 0 | 247 | 0 |
| 4 | Швеция | 164 | 30 | 134 | 22,4 |
| 5 | Германия | 72 | 60 | 12 | 500 |
| 6 | Бельгия | 30 | 0 | 30 | 0 |
| 7 | Финляндия | 30 | 0 | 30 | 0 |
| 8 | Ирландия | 25 | 0 | 25 | 0 |
| 9 | Китай | 23 | 21 | 2 | 1050 |
| 10 | Испания | 10 | 0 | 10 | 0 |
| 11 | Норвегия | 2,3 | 2,3 | 0 | 0 |
| 12 | Япония | 1 | 0 | 1 | 0 |
| Итого | 1955,9 | 454,3 | 1491,6 | 31,13 |
Общая установленная мощность мировой оффшорной ветроэнергетике достигла почти 2 ГВт, что соответствует 1,2% от общей установленной ветроэнергетической мощности в мире.
454, 3 МВт оффшорных мощностей были введены в 2013, в первую очередь в Дании, Соединенном Королевстве, Германии, Швеции и Китае.
Скорость роста оффшорной ветроэнергетике составила 30%, что незначительно ниже показателя роста всей ветроэнергетике в целом.
В Дании наибольшая на сегодня оффшорная ВЭС была введена в строй в Северном море – Horns Rev II мощностью 209 МВт.
В Китае недалеко от Шанхая была введена в строй первая за пределами Европы оффшорная ВЭС мощностью 21 МВт.
Занятость населения в ветроэнергетическом секторе.
Мировой ветроэнергетический сектор в 2013 году также являлся ведущим «генератором» новых рабочих.
К концу 2013 года 550000 человек были заняты в различных подразделениях мирового ветроэнергетического сектора.
Только за последние четыре года число людей в мире, занятых в ветроэнергетике, удвоилось с 235000 в 2005 году до 550000 в 2013 году. Эти 550000 человек, работающих в ветроэнергетической промышленности в мире, причем большинство из них являются высокопрофессиональными специалистами, вносят свой вклад в выработку 340 ТВт*ч электроэнергии. К концу 2014 года, ожидается, что число задействованных в ветроэнергетическом секторе составит 670000 человек, а в 2016 число рабочих мест в мировой ветроэнергетике достигнет одного миллиона.
по континентам с 2011-2013 года
Наиболее динамический прогресс в развитии ветроэнергетической промышленности наблюдался в Азии и в Северной Америке. В целом можно сказать, что «фокус» мирового ветроэнергетического сектора сместился в регионы, расположенные далеко за пределами Европы.
Впервые на долю Европы пришлось менее половины установленной мощности: за предыдущие годы доля Европы сокращалась с 65,5% в 2010 до 61% в 2011, 54,6% в 2012 и до 48 % в 2013.
Еще 5 лет назад Европа доминировала на мировом рынке ветротурбин – на ее долю приходилось 70,7% всех новых введенных мощностей. Однако в 2013 этот показатель составил всего 27,3%, что позволяет говорить уже о третьем месте в мировом ранге (2012 год – 32,8%), сразу же после Северной Америки (28,4% в 2013 году, по сравнению с 32,6% в 2012 году).
Новым лидером среди континентов стала Азия, на долю которой приходится 40,4% от введенных в мире новых ветроэнергетических мощностей (31,5% в 2012 году).
Скромный вклад в увеличение ветроэнергетических мощностей в мире внесли Латинская Америка (этот показатель возрос с 0,6% до 1,5%), и Африка (постоянно на уровне 0,5%). Оба континента смогли значительно увеличить свои показатели по введенным новым ветроэнергетическим установкам, в частности Латинская Америка до 1,5% (2012 год – 0,4%) и Африка – 0,4% (2012 год – 0,3%).
Ветроэнергетика Африки.
В Африке за 2013 год было установлено 770 ГВт ветроэнергетических мощностей, что составляет 0,5% общей установленной мощности в мире, из которых 169 МВт было введено только в двух странах – Египте и Марокко.
Развитие ветроэнергетики в Африке в 2013 году оставалось на сравнительно низком уровне, и хотя темп роста ветроэнергетической отрасли составил 28%, этот показатель вновь оказался ниже среднемирового, составившего 31,6%.
Тем не менее, увеличилось число правительств африканских стран, начавших осознавать ветроэнергетический потенциал своих стран и проявлять интерес к созданию необходимой базы для развития данной отрасли.
Настоящим прорывом стало введение Национальным регулятором по энергетике ЮАР первого специального тарифа на электроэнергию, выработанную за счет ВИЭ, эффективная реализация которого в 2010 году имеет решающее значение. С введением новой нормативно-правовой базы у Южной Африки появилась возможность возглавить развитие ветроэнергетики в регионе Тропической Африки (к югу от пустыни Сахара), став примером для других стран.
В процессе реализации находятся новые ветроэнергетические проекты в ведущих странах Африки – Египте и Марокко, а также на новых рынках, уже упомянутой ЮАР, в Эфиопии, Кении, Намибии, Тунисе и Кабо-Верде.
Следует отметить, что на континенте, прежде всего в Египте, стало развиваться и производство ветротурбин. Можно ожидать, что создание стабильных ветроэнергетических рынков на континенте может привести к созданию местной ветроэнергетической промышленности в ряде Африканских стран.
Так как у большинства африканского населения по-прежнему нет доступа к энергосетям, ключевая роль должна принадлежать малым, децентрализованным и неподключенным к энергосети ветроустановкам в сочетании с другими возобновляемыми источниками энергии. На ранней стадии все еще находится процесс использования возобновляемых технологий для сельской электрофикации. Основным сдерживающим фактором по-прежнему остается отсутствие доступа к ноу-хау и финансовым источника.
В данном контексте итоги обсуждений ООН по изменению климата и возможное создание Международного фонда инвестиций в возобновляемую энергетику открыли бы для многих стран Африки огромные возможности по преодолению многочисленных преград в получении инвестиций на развитие ветроэнергетики: что происходит из-за отсутствия финансовых возможностей.
Ветроэнергетика Азии.
В 2013 году Азия занимает одно из лидирующих мест в мировой ветроэнергетики, в основном благодаря двум огромным ветроэнергетическим рынкам – Китаю и Индии. Общая установленная мощность ветроэнергетики Азии достигла 40,0 ГВт (что составляет 25,1% мировой установленной мощности). Азиатский континент занимает второе место по темпам роста среди всех регионов мира (63,3% по сравнению с 54,1% в 2012 году), установив в 2013 году 15,5% ГВт новых ветромощностей.
Четвертый год подряд Китай удваивает суммарную мощность своих ветроустановок. По результатам 2013 года страна заняла первое место в мире по введению в строй новых мощностей и второе место по количеству общей установленной мощности (26 ГВт). Впечатляющие темпы развития ветроэнергетики значительно повлияли на приоритеты китайского правительства по созданию устойчивой системы энергоснабжения, основанной в основном на местных возобновляемых источниках энергии. В 2009 году в Китае также был введен специальный тариф на электроэнергию, выработанную за счет ВИЭ, гарантирующий фиксированную оплату в течение всего срока реализации проекта.
Впервые китайские производители ветротурбин попали в пятерку лидеров мировых производителей, при этом экспорт продукции был незначительный, в основном они снабжали внутренний рынок Китая. 2014 год может стать для Китая стартовым по экспорту ветротурбин в другие части мира.
Вторым по размерам остается ветроэнергетический рынок Индии, темп роста которого составляет 14%, а общая установленная мощность – 11 ГВт. Дальнейший умеренный темп роста ожидается и в будущем.
За последние несколько лет Индия стала значительным игроком в области ветроэнергетической промышленности и в ближайшие годы за счет стабильного внутреннего рынка только укрепит свои позиции.
В тройку стран Азии с ветроэнергетическими рынками среднего размера входят Япония (с общей мощностью 2 ГВт), остров Тайвань(436 МВт) и Южная Корея (364 МВт).
Также на континенте существует еще огромный неиспользованный потенциал, и многие страны еще серьезнее занялись вопросом внедрения ветроэнергетических технологий.
Например, к числу потенциально перспективных ветроэнергетических рынков относятся Иран, Пакистан, Филиппины и Вьетнам, также в процессе реализации находятся проекты по строительству крупных ветроэлектростанций в Иордании и Монголии.
Ветроэнергетика Австралия и Океания
В 2013 году этот регион ввел в строй 555 МВт, достигнув 2388 МВт общей установленной ветроэнергетической мощности. Темп роста, составляющий 30,3%, лишь немного ниже среднего мирового показателя. Основываясь на показателе введения новых мощностей, и показателе общей установленной мощности, доля региона составляет 1,5% общей установленной мощности ветроэнергетики мира, причем этот показатель значительно превышает процент населения региона. Особенно показателен пример Новой Зеландии, установленная мощность которой составляет 511 МВт, а темп роста составил 50,8%. Темп роста Австралии – 25,6%. А общая установленная мощность достигла 1877 МВт.
Австралия поставила перед собой цель по достижению к 2020 году ежегодной выработке электроэнергии в объеме 45000ГВт*ч за счет ВИЭ.
Как ожидается, разделение отрасли на промышленный и малый («домашнее хозяйство») сектора будет способствовать привлечению новых инвестиций и ускорению темпов роста национальной ветроэнергетики.