Где на земном шаре наилучшие условия для развития альтернативной электроэнергетики

Независимые от углеводородов: 10 стран, которые уже перешли на зеленую энергию

Энтузиасты уверены, что планету еще можно спасти. Несмотря на отсутствие политической воли некоторых государств, переход к возобновляемым источникам энергии практически неизбежен, повторяют они. Скептики непоколебимы: практически в каждой стране с резким переходом на возобновляемые источники энергии возникают проблемы. Их корни разные — зеленая энергетика пока недостаточно производительна и ее нужно поддерживать (или научиться накапливать, когда производятся излишки), они требуют огромную инфраструктуру и быстро изнашиваются. К тому же, возобновляемая энергия — это не то же самое, что отсутствие выбросов в атмосферу. «Хайтек» разобрался, как страны, которые переходят на зеленую энергию, находят баланс между плюсами и минусами экологически чистой энергии.

Читайте «Хайтек» в

Недавнее исследование, проведенное учеными Стэнфордского университета, показало, что через 20–40 лет весь мир сможет получать энергию из возобновляемых источников. Учитывая, что технологии уже существуют, это не так сложно представить. На самом деле процесс перехода на зеленую энергию происходит не так быстро, как рассчитывают эксперты, а лидеры этого глобального изменения встречают перед собой множество проблем, в том числе связанных и с лобби ресурсодобывающих компаний и государств.

Исландия

Исландия производит больше зеленой энергии на душу населения, чем любая другая страна — 80%. Для этого они используют свой уникальный ландшафт. В какой-то степени это произошло вынужденно: в стране нет крупных углеродных месторождений — уголь, нефть и другое топливо они закупали из-за рубежа. Поэтому с 1930-х годов здесь начали активно развивать гидротермальную (готовая горячая вода) и петротермальную энергетику (подогрев теплоносителя). Эта инфраструктура — например, геотермальная станция в Голубой Лагуне, стала еще и туристической достопримечательностью.

Однако ученые предупреждают и об обратной стороне зеленой энергии, которая остается в тени многочисленных плюсов и рекламных заголовков. Согласно выводам ученых, некоторые из возобновляемых источников энергии Исландии используются не по назначению, а для получения доходов компаниями за пределами страны. В то время как выгоды для местного населения, в лучшем случае, сомнительны.

При этом минимум два проекта — гидроэнергостанция «Каурахньюкар» и геотермальная станция «Хедлисхейди», по их выводам, явились лишь результатом агрессивной стратегии индустриализации, которую проводили разные правительства в течение нескольких десятилетий.

Эта стратегия предусматривает минимальное экологическое регулирование, гарантированные низкие цены на энергоносители и благоприятный для промышленности налоговый режим, призванный привлечь в Исландию тяжелую промышленность, в частности алюминиевые заводы, которые вряд ли можно назвать экологичными.

Швеция

Швеция всегда была амбициозной страной с точки зрения бережного отношения к экологии. Уже 70-80-е годы, в связи нефтяным кризисом, страна начала строить гидро- и атомные станции. Позже, в 2015 году, Швеция решила искоренить использование ископаемого топлива. Она увеличила инвестиции в солнечную и ветряную энергетику, аккумулирование энергии, интеллектуальные сети и экологически чистый транспорт.

Для того, чтобы бизнесмены и простые жители включились в разработку проекта, государство ввело углеродный налог, освободило производителей возобновляемой энергии практически от всех плат и ввело «зеленые сертификаты». Иногда, чтобы использовать всю энергию, не тратя излишки, используют и фантастические идеи, например, соединяют дымоход крематория с центральной отопительной системой города.

Однако страна уже столкнулась с нехваткой электричества. Как сообщало издание Bloomberg, кризис возник из-за закрытия старейших реакторов страны и перехода на ветряную энергию в то время, пока существующая (пока переходная) энергосистема пытается справиться со спросом в крупных городах. Нехватка, которая сказывается на основных городских районах страны, угрожает всему — от развертывания сети 5G в столице до инвестиций в дата-центры и новые линии метро. Это может даже сорвать заявку Стокгольма на проведение зимних Олимпийских игр 2026 года.

Коста-Рика

Благодаря небольшому населению (всего 4,9 млн человек) и уникальной географии (67 вулканов) Коста-Рика в состоянии удовлетворить значительную часть своих энергетических потребностей за счет гидроэлектростанций, геотермальных, солнечных и ветровых источников энергии. Страна намерена к 2021 году добиться полной углеродной нейтральности и уже достигла впечатляющих результатов, работая на 100% возобновляемой энергии в течение более чем двух месяцев дважды за последние два года.

Однако и в этом случае исследователи обнаружили: хотя в 2017 году Коста-Рика смогла выработать 98% электричества без ископаемого топлива, спрос на традиционные источники энергии в стране на самом деле растет. Коста-Рика использует сочетание гидроэнергии, ветра и геотермальной энергии для обеспечения электроэнергией населения, но из-за бензиновой транспортной системы возобновляемые источники энергии составляют менее четверти от общего объема энергопотребления страны. Машин в Коста-Рике много — примерно 287 на 1 000 человек.

Гибриды и электромобили, которые могут питаться из возобновляемых источников энергии, составляют менее 2% этих транспортных средств, и, по данным властей страны, закупки газа в 2016 году выросли на 11%.

Никарагуа

Никарагуа — еще одна центральноамериканская страна, в которой возобновляемые источники энергии приобретают все большее значение. Как и в Коста-Рике, в стране есть множество вулканов, что делает производство геотермальной энергии вполне реальным, и благодаря государственным инвестициям в ветровую, солнечную и геотермальную энергетику их цель — к 2020 году на 90% использовать возобновляемые источники энергии — представляется достижимой.

Великобритания

Великобритания — ветреная страна, которая использует свою особенность для выработки энергии. Благодаря сочетанию ветряных электростанций, подключенных к сети, и автономных турбин в стране вырабатывают больше электроэнергии на ветряных электростанциях, чем на угольных.

Недавно Великобритания прожила целую неделю, не сжигая угля вообще, это произошло впервые со времен индустриальной революции. Однако экоактивисты беспокоятся из-за того, что инвестиции государства в последние два года упали на 56% — до $10,3 млрд. Это связывают с деятельностью консервативной партии страны.

Германия

С 1990 года производство возобновляемой энергии, включая солнечную, увеличилось в Германии более чем в восемь раз. В 2015 году они установили рекорд по удовлетворению до 78% спроса на электроэнергию за один (правда, очень высокопроизводительный) день за счет возобновляемых источников энергии в стране.

Толчком к этому стала авария на «Фукусиме» в 2011 году — именно тогда канцлер ФРГ Ангела Меркель потребовала, чтобы атомные станции в их стране были закрыты. Однако, как пишет издание «Шпигель», с тех пор правительство потратило лишь много времени и денег на внедрение зеленой энергии, а прогресс был «ограниченным» — страна вырабатывает слишком много энергии и продает ее, однако и не сокращает количество традиционно вырабатываемой энергии.

Только за последние пять лет Energiewende — переход на возобновляемую энергию — обошелся Германии в 32 млрд евро в год. В сельской местности Германии растет противодействие возобновляемым источникам энергии. В результате реализация проекта по возобновляемым источникам энергии и строительство связанных с ним линий электропередач быстро замедляется. В 2018 году было установлено менее половины ветряных турбин, 743, по сравнению с 2017 годом.

Уругвай

Благодаря благоприятной нормативно-правовой среде и прочному партнерству между государственным и частным секторами страна осуществляет крупные инвестиции в ветряную и солнечную энергетику, не прибегая к субсидиям и не увеличивая потребительские расходы. Теперь она может похвастать национальным энергоснабжением, которое на 95% состоит из возобновляемых источников энергии. Этого удалось достичь менее чем за десять лет. Издание The Guardian отмечает, что Уругвай может стать примером для государств Парижского соглашения.

Но 15 лет назад все было совсем по-другому. Еще на рубеже веков нефть составляла 27% импорта Уругвая, и новый трубопровод должен был вот-вот начать поставлять газ из Аргентины. Расширились также масштабы использования биомассы и солнечной энергии. В дополнение к существующей гидроэнергетике это означает, что возобновляемые источники энергии в настоящее время составляют 55% от общего энергобаланса страны (включая транспортное топливо) по сравнению со средней долей в 12% в мире.

В настоящее время признается прогресс в деле декарбонизации экономики страны. Он получил высокую оценку Всемирного банка и Экономической комиссии для Латинской Америки и Карибского бассейна, а в прошлом году WWF назвал Уругвай одним из своих «лидеров зеленой энергетики».

Дания

Дания намерена к 2050 году на 100% отказаться от ископаемых видов топлива и планирует использовать энергию ветра для достижения этой цели. Они уже установили мировой рекорд в 2014 году, производя почти 40% от общей потребности в электроэнергии за счет энергии ветра, и последние данные позволяют им уверенно достичь своей первой цели — получить 50% электроэнергии к 2020 году.

Даже компании, которые планируют на территории страны, вкладывают деньги в зеленую стратегию. Например, Google взял на себя обязательства по нулевым выбросам своих серверов и вложил $700 млн в технологии, которые это обеспечат.

Китай

Они могут быть крупнейшим загрязнителем в мире, но Китай также является крупнейшим инвестором в возобновляемые источники энергии в мире, с огромным уровнем инвестиций как внутри страны, так и за рубежом. В настоящее время Китай владеет пятью из шести крупнейших в мире фирм по производству солнечных модулей, крупнейшим производителем ветряных турбин; крупнейшим в мире производителем ионов лития; и крупнейшим в мире предприятием по производству электроэнергии. Китай полностью привержен сокращению потребления ископаемого топлива и имеет для этого все необходимые стимулы, особенно в сильно загрязненных городах.

Занимая лидирующие позиции в производстве возобновляемой энергии, а также в смежных технологиях, таких как электромобили, Китай фактически хочет стать «державой возобновляемой энергии», отмечал автор Forbes. «Ни одна страна не сделала больше и не работала над тем, чтобы войти в положение мировой сверхдержавой возобновляемой энергии», — говорится в тексте.

Марокко

Марокко — страна, где большую часть года (до 350 дней) есть большое количество солнечного света, поэтому она разумно решила инвестировать значительные средства в производство солнечной энергии. Первая очередь крупнейшей в мире концентрированной солнечной электростанции, недавно открытой в Марокко, в сочетании с ее ветряными и гидроэлектростанциями позволила вырабатывать достаточно энергии для более чем одного миллиона марокканских домохозяйств к 2018 году. Однако страна планирует не только вырабатывать энергию для себя, но и поставлять ее зарубеж.

К 2020 году Марокко рассчитывает получать 14% всего электричества за счет солнечной энергии, а к 2030-му собирается довести долю электричества, получаемого из возобновляемых источников (включая энергию воды и ветра), до 52%.

Географические факторы развития возобновляемой энергетики

В статье рассматриваются географические и природные факторы размещения энергетики на возобновляемых источниках в мире — прежде всего на примере электроэнергетики. Выделяются зоны наибольшего потенциала и развития энергетики на ВИЭ по источникам: гидроэнергия, ветровая, солнечная, геотермальная, биоэнергия. Показано, что общий уровень экономического и технологического развития страны или региона — не единственная, в ряде случаев даже несущественная, предпосылка для создания энергетических мощностей на основе ВИЭ, увеличения общего объёма производства и доли ВИЭ в энергобалансе.

Географические факторы развития возобновляемой энергетики

Вероятно, ответ на вопрос, в каких странах энергетика на возобновляемых источниках развита лучше, будет: «В технически и экономически передовых — Северной Америке, Западной Европе, Японии, Австралии». Но это лишь отчасти так. Есть и другие закономерности развития возобновляемой энергетики, в том числе связанные с географическим положением и природными условиями. Это естественно, учитывая зависимость ВИЭ от природных факторов, таких как количество поступающей на Землю солнечной энергии, сила ветров, продуктивность биосферы, наличие геотермальных источников, речной сток в единицу времени.

Структура мирового производства электроэнергии на ВИЭ

Рассмотрим это на примере производства электроэнергии. Общие объёмы и структура мирового производства электроэнергии по источникам представлена в табл. 1. Рассмотрим ведущих мировых производителей электроэнергии на возобновляемых источниках в абсолютном выражении (табл. 2). Детализация по регионам мира и ведущим производителям электроэнергии рисует сложную картину, местами прямо противоположную представлениям о лидерстве западных стран.

Из табл. 2 мы видим, что наиболее высока доля ВИЭ в энергобалансе (более 56 %) в странах Центральной и Южной Америки. При этом доля данного региона в мировом производстве электроэнергии на ВИЭ составляет 17,4 % (820 из 4715 млрд кВт·ч), что существенно выше его доли в мировом производстве электроэнергии в целом, составляющей 6,8 % (1456 млрд из 21,532 трлн кВт·ч).

Далее, высокая доля ВИЭ (50,6 %) характерна для африканских стран, не входящих в число ведущих производителей на континенте. При этом в ряде стран континента (Конго, Эфиопия, Замбия, Мозамбик) она достигает практически 100 %.

Наиболее высока доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе (более 56%) в странах Центральной и Южной Америки. При этом доля данного региона в мировом производстве электроэнергии на возобновляемых источниках энергии составляет 17,4 %

На страны Азии вне Ближнего Востока приходится, прежде всего, наибольший абсолютный объём производства возобновляемой электроэнергии — 1502 млрд кВт·ч или 31,9 % мирового. Примерно 2/3 этого объёма или более 1000 млрд кВт·ч приходится на Китай.

Если говорить о доле ВИЭ в энергобалансе, то он несколько ниже среднего мирового уровня (17,7 % против 21,9 %), но за счёт Японии, Южной Кореи и Тайваня. Напротив, максимальная доля ВИЭ в данном регионе принадлежит Вьетнаму (44,9 %), Пакистану (31,9 %), Филиппинам (29,6 %), а также остальным, сравнительно небольшим азиатским странам-производителям электроэнергии. Доля ВИЭ в их электроэнергетическом балансе составляет в среднем 24 %, а в ряде случаев превышает 70 % (Афганистан, Мьянма, Северная Корея) или даже 90 % (Бутан, Лаос, Непал).

Среди стран «третьего мира» также выделяется Папуа — Новая Гвинея, где доля ВИЭ составляет 32,8 %.

Доля возобновляемых источников энергии в Европе (29,1 %) существенно превосходит среднюю мировую, в то же время в Северной Америке она ниже (19,4 %), при этом в отдельно взятых США — всего 12,4 %, а в Японии и Австралии (12,7 и 10,1 %, соответственно) существенно ниже, чем в мире в среднем, и заметно ниже, чем в России (16,6 %).

Таким образом, исходя из данных цифр, приходится говорить не о лидерстве, а о среднем уровне развития возобновляемой энергетики в группе стран, считающихся экономически наиболее развитыми, в то время как лидерство принадлежит Центральной и Южной Америке и ряду стран Азии и Африки.

При этом доля ВИЭ в энергобалансе резко различается и внутри группы развитых стран — от 21-24 % в Германии и Испании и даже 50-100 % в ряде менее крупных стран (Норвегии, Исландии, Новой Зеландии, Дании) до 10-14 % (существенно ниже средних мировых показателей) в Австралии, Японии, США, Нидерландах, Бельгии.

Россия, о которой речь пойдёт более подробно в следующих материалах, также по доле ВИЭ в электроэнергетике занимает среднее положение в мире, уступая в среднем Европе, но превосходя США, Японию и Австралию.

География мировой гидроэлектроэнергетики

Данный эффект определяется учётом гидроэлектроэнергии, на которую приходится 77 % производства всей электроэнергии на основе ВИЭ.

Размещение же ГЭС подчинено, прежде всего, наличию гидроэнергетических ресурсов. Мы можем выделить несколько регионов, где они наиболее велики благодаря сочетанию геоморфологических и климатических условий, обеспечивающих полноводность и достаточно большие уклоны рек, и где производится в настоящее время основная часть гидроэлектроэнергии мира.

Как правило, это предгорные районы:

1. Территории Центральной и Южной Америки, прилегающие к Андам, Гвианскому и Бразильскому плоскогорьям в бассейнах Амазонки, Ориноко, Параны и других полноводных рек — там производится более 700 млрд кВт·ч в год или более 20 % мирового производства электроэнергии.

2. Центральная и Южная Африка в бассейнах Нила, Конго, Замбези и Лимпопо, также берущих начало в горных районах, связанных с Восточно-Африканским рифтом (Эфиопское нагорье, ВосточноАфриканское плоскогорье, Рувензори) — около 100 млрд кВт·ч или 3 % мирового.

3. Территории Южной и Восточной Азии, связанные с горными системами Памира, Тибета и Гималаев и бассейнами рек Инда, Ганга, Брахмапутры, Иравади, Янцзы, Меконга — более 1000 млрд кВт·ч или 30 % мирового.

4. Центральная и северная части Северной Америки (юго-западные, южные и юго-восточные районы Канады и северные районы США), прилегающие к Кордильерам и Лаврентийской возвышенности в бассейнах рек Колумбия, Миссури, Черчилл, Святого Лаврентия — около 500 млрд кВт·ч или 15 % мирового.

5. Скандинавский полуостров (Норвегия, Швеция и, в несколько меньшей степени, Финляндия), склоны и отроги Скандинавских гор, бассейны рек Гломма, Вефсна, Намсен, Лулеэльв, Умеэльв, Оунасйоки, Кемийоки и др. — более 230 млрд кВт·ч, что составляет 7 % мирового и 43 % европейского производства электроэнергии.

РФ относится к числу ведущих мировых производителей электроэнергии на ГЭС. На нашу страну приходится более 5 % мирового производства. По выработке гидроэлектроэнергии РФ занимает пятое место в мире

Таким образом, на этих пяти массивах, занимающих примерно 25-30 % площади земной суши, вырабатывается около 75 % мировой гидроэлектроэнергии. При этом гидроэнергетический потенциал Латинской Америки, Азии и, тем более, Африки остаётся в значительной степени неосвоенным.

Фактор общего экономического развития в объёмах производства гидроэлектроэнергии играет свою роль. Однако доля развитых стран (упомянутой выше «триады» Северная Америка, Европа,

Япония) ниже их доли в общем производстве электроэнергии в мире, и этот разрыв имеет тенденцию к некоторому увеличению на фоне общего снижения доли мировых экономических лидеров в производстве электроэнергии (рис. 1).

Можно выделить ещё ряд территории с высоким гидроэнергетическим потенциалом и существенным производством электроэнергии на ГЭС. В Европе это, прежде всего, горные и предгорные южные районы — Пиренеи, Альпы, Апеннины. К числу крупных европейских производителей энергии за счёт ГЭС относятся Швейцария, Австрия, Франция, Италия.

Среди западных стран выделяются также Исландия, где на ГЭС приходится 70 % выработки электроэнергии при 16 % в среднем в Европе и Новая Зеландия, где на ГЭС приходится более 52 % выработки электроэнергии. Это примеры небольших стран с высоким природным и технико-экономическим потенциалом ВИЭ, который они активно используют, обеспечивая себя энергией главным образом из возобновляемых источников. Соответственно, 100 и 72 % выработки электроэнергии в этих странах приходится на ВИЭ в целом. Но, как отмечалось выше, в этом же ряду находятся и далеко не самые богатые и развитые азиатские и африканские страны (рис. 2а).

Крупным производителем гидроэлектроэнергии и обладателем высокого гидроэнергетического потенциала также является Япония, на которую приходится 75 млрд кВт·ч или 2 % мирового производства электрической энергии. В то же время при общих размерах японской экономики и связанных с ней больших объёмах производства электроэнергии доля ГЭС невысока по сравнению с большинством стран со сходными природными условиями.

Что касается России, то значительные ресурсы и объёмы производства электроэнергии связаны также с территориями, соседними со Скандинавией и связанными с Балтийским щитом — Кольским полуостровом и Карелией, Кавказом и горными массивами Южной Сибири и Дальнего Востока. Отметим, что роль каскада ГЭС на Волге снижается — на них в настоящее время приходится около 3 % всей выработки электроэнергии в стране и менее 20 % гидроэлектроэнергии. Одна Саяно-Шушенская ГЭС на Енисее по мощности и потенциальной выработке электроэнергии сопоставима со всем волжским каскадом.

Россия относится к числу ведущих мировых производителей электроэнергии на ГЭС. На нашу страну приходится более 160 млрд кВт·ч в год или 5 % мирового производства. По выработке гидроэлектроэнергии Россия занимает пятое место в мире после Китая (850 млрд), Бразилии (411 млрд), Канады (377 млрд) и США (276 млрд кВт·ч). В то же время гидроэнергетический потенциал России также остаётся освоенным далеко не в полной мере — прежде всего, это относится к территориям к востоку от Урала.

Представление о масштабах недоиспользования потенциала гидроэнергии может дать сопоставление с Канадой — страной, сходной с Российской Федерацией по природным условиям и сопоставимой по территории, где общий объём производства электроэнергии на ГЭС выше в 2,3 раза, а плотность производства (в кВт·ч на 1 км 2 площади страны) — выше в 3,9 раз.

Что же касается стран бывшего СССР, то значительным гидроэнергетическим потенциалом, также далеко не полностью используемым, обладают как государства Южного Кавказа (Грузия, Армения и Азербайджан), так и Средней Азии, прилегающие к Памиру и Тянь-Шаню (Таджикистан, Киргизия, отдельные районы Казахстана и Узбекистана). На гидроэнергетику приходится 95 % всего производства электроэнергии в Таджикистане, 94 % — в Киргизии, более 75 % — в Грузии, 30 % — в Армении, 22 % — в Узбекистане, 8,8 % — в Казахстане, 8,3 % — в Азербайджане.

Если рассматривать ВИЭ без учёта ГЭС, включая только геотермальную, солнечную, ветровую и биологическую энергию, то в данном случае зависимость от уровня экономического развития страны вырисовывается отчётливее, но природно-географических закономерностей она также не отменяет

Добавим, что крупнейшие ГЭС также построены в обозначенных выше регионах мира — в частности, «Три ущелья» и Силоду на реке Янцзы в Китае (22,5 и 13,9 ГВт), Итайпу на реке Парана на границе Парагвая и Бразилии (14 ГВт), Гури на реке Карони в Венесуэле (10,2 ГВт) и др. В этом перечне самая крупная российская ГЭС (Саяно-Шушенская, 6,4 ГВт), занимает примерно 9-10 место. В этих же регионах в настоящее время проектируется и строится ещё ряд крупных и сверхкрупных ГЭС (рис. 2а).

Энергетика на ВИЭ (кроме ГЭС) — закономерности размещения

Если рассматривать ВИЭ без учёта ГЭС, включая только геотермальную, солнечную, ветровую и биологическую энергию, то в данном случае зависимость от уровня экономического развития страны вырисовывается более отчётливо, но природно-географических закономерностей она также не отменяет. Рассмотрим цифры из табл. 2, связанные с объёмами и долями производства электроэнергии на основе ВИЭ, кроме ГЭС, и табл. 3, где даётся разбивка ВИЭ по источникам энергии. В данном случае безусловного лидерства ведущих западных стран также нет. Всего на долю ВИЭ, помимо ГЭС, приходится 5 % мирового производства электроэнергии или 1069 млрд кВт·ч в 2012 году. Выделим регионы и ряд отдельных стран, где доля ВИЭ в энергетике выше среднемировой (табл. 3):

1. На первом месте с 17,3 % оказывается Центральная Америка (Белиз, Гватемала, Гондурас, Никарагуа, Коста-Рика, Панама). Высокая доля ВИЭ достигается почти в равной мере за счёт геотермальной и биоэнергетики. В силу в целом незначительного производства электроэнергии абсолютные величины производства электроэнергии на ВИЭ также невелики — 8 млрд кВт·ч в год или всего 0,8 % мирового объёма. В тоже время в мировом производстве геотермальной энергии доля региона составляет уже 6 % (4 млрд кВт·ч), а в производстве биоэнергии — около 1 % (1 млрд кВт·ч).

2. Второе место принадлежит Европе с 13 % и высокой долей использования как ветровой, так и солнечной энергии, а также биоэнергетике. При этом в Европе максимальный объём производства электроэнергии на ВИЭ в абсолютных величинах — 440 млрд кВт·ч или почти 44 % общемирового.

3. Далее следует группа стран Южной Америки — Бразилия, Чили, Уругвай, где доля ВИЭ составляет от 7,5 до 11 %, прежде всего, за счёт биоэнергетики. В данном случае это 47 млрд кВт·ч или 4,5 % мирового производства, а в биоэнергетике — более 40 млрд кВт·ч или 11 % мирового производства.

4. За ними следуют США с 5,7 % за счёт, прежде всего, ветроэнергетики (3,5 %). В абсолютных единицах они занимают второе место после Европы — 232 млрд кВт·ч в год или 22 % от мирового.

Геотермальная энергетика чётко привязана к определённым геолого-тектоническим условиям. Ветроэнергетика в наибольшей степени развита на атлантическом побережье. Развитая солнечная энергетика характерна для юга Европы и Средиземноморских стран

Кроме того, выделяется ряд отдельных стран и групп стран с высокой долей того или иного возобновляемого источника энергии в энергобалансе:

1. Группа островов Карибского моря (Аруба, Гваделупа, Ямайка) с долей ВИЭ 5,6-9,1 % (в случае Арубы за счёт ветроэнергии, на Гваделупе за счёт геотермальной энергии, на Ямайке за счёт ветроэнергии и биоэнергии примерно равны).

2. Фолклендские острова с 16,7 % за счёт ветровой энергии.

3. Кения в Африке с 23,8 %, прежде всего, за счёт геотермальной энергии, а также за счёт биоэнергии.

4. Группа восточноафриканских островных и континентальных стран — Маврикий, Реюньон, Судан (с Южным Суданом) с долей ВИЭ от 5,3 до 19,0 %, прежде всего, за счёт биоэнергии.

5. Группа стран Юго-Восточной Азии и Океании — Индонезия (5,2 %), Филиппины (15,1 %), Папуа — Новая Гвинея (11,9 %), Новая Зеландия (20,6 %), где высокая доля ВИЭ связана главным образом с геотермальными источниками, хотя в Новой Зеландии заметное место занимают и ветроэлектростанции.

Отдельно следует рассмотреть Европу — регион мира с наиболее развитой энергетикой на ВИЭ и, в то же время, неоднородный (табл. 4).

Абсолютные объёмы производства электроэнергии на ВИЭ в странах Европы в высокой степени коррелируют с общим объёмом производства электроэнергии по странам. В частности, первая пятёрка производителей электроэнергии в целом также лидирует в производстве электроэнергии на ВИЭ.

В то же время есть свои пространственные различия. В частности, лидерами (с большими абсолютными объёмами и высокой долей в структуре) производства по видам источников являются: геотермальная (Исландия, Италия), ветровая (Испания, Германия, Великобритания, Италия, Дания, Португалия, Ирландия), солнечная (Германия, Италия, а также Испания) и биоэнергия (Германия, Великобритания, Италия, Швеция, Финляндия, Дания, Польша, Нидерланды).

Геотермальная энергетика чётко привязана к определённым геолого-тектоническим условиям. Ветровая энергетика в наибольшей степени развита на атлантическом побережье. Развитая солнечная энергетика в большей степени характерна для юга Европы и Средиземноморских стран. Биоэнергетика в большей степени развита в Центральной и Северной Европе, что можно связать с развитым сельским и лесным (в Финляндии и Швеции) хозяйством.

Германия, занимающая центральное положение в Европе, отличается равномерно высоким развитием всех типов энергетики на возобновляемых источниках, кроме геотермальной. При этом геотермальная энергетика практически полностью отсутствует где-либо, кроме Исландии и Италии, а солнечная отсутствует в странах Северной Европы.

Кроме того, наиболее высокая доля ВИЭ в энергобалансе характерна для небольших стран — Дания (50,7 %), Португалия (31,7 %), Исландия (29,9 %).

Таким образом, в общей структуре мирового производства электроэнергии на ВИЭ (без учёта ГЭС) на Западную Европу и Северную Америку приходится более 65 % мирового производства, с Японией, Южной Кореей и Австралией — более 70 %, хотя этот показатель вместе с общей долей этих стран в производстве электроэнергии постепенно снижается. Тем не менее, в отличие от гидроэнергии (рис. 1), фактор общего экономического развития страны играет ключевую роль, и доля ведущих стран мира в производстве ветровой, солнечной и биоэнергии выше их доли в общем мировом производстве электрической энергии (рис. 3).

В то же время, мы видим, что существуют и природно-географические факторы, создающие сложную мозаичную картину, приведённую выше. Для её упорядочения привяжем регионы к источникам энергии (табл. 5). Наиболее чётко проявляется привязка к определённым природным условиям у геотермальной энергетики. Основная её часть привязана к Огненному поясу Земли или Тихоокеанскому вулканическому кольцу — окаймляющей Тихий океан зоне разломов повышенной сейсмической и вулканической активности и высокого теплового потока из недр, что создаёт благоприятные условия для развития на этой территории геотермальной энергетики.

В нашем случае это острова Восточной и Юго-Восточной Азии и Океании на западном побережье Тихого океана и Америка (Центральная и западная часть Северной, в частности, запад США) на противоположной его стороне. Сюда же входит Япония, где на данный момент на геотермальную энергетику приходится 3 млрд кВт·ч выработки электроэнергии или 4,4 % мирового объёма. Также сюда входят российские Сахалин, Курильские острова и Камчатка, где геотермальная энергетика хорошо развита в местном масштабе (обеспечивая, в частности, около 40 % энергопотребления Камчатского края), и продолжается строительство новых геотермальных станций.

Три других заметных очага развития геотермальной энергетики отличаются сходными геолого-тектоническими условиями. Это Исландия, где повышенный потенциал геотермальной энергии связан со Срединно-Атлантическим хребтом, Италия, находящаяся в Альпийско-Гималайской зоне высокой тектонической активности, и Кения, где геотермальная энергия привязана к Восточно-Африканскому рифту. К той же зоне, что Италия, относится и Кавказ. Как следствие, до некоторой степени геотермальная энергетика развита в Турции и российской части Кавказа, где геотермальные воды используются, главным образом, для отопления, и также идёт строительство новых мощностей. В свою очередь, перспективы и планы развития геотермальной энергетики существуют не только в Кении, но и других восточноафриканских странах.

Более сложная картина в биоэнергетике, где уровень развития определяется комбинацией высокой естественной продуктивности биосферы, развитого сельского хозяйства и, в ряде случаев, лесопромышленного комплекса и общим уровнем технико-экономического развития страны. Ведущие позиции в биоэнергетике занимают Европа (прежде всего Северная и Центральная) и Северная Америка (прежде всего, США), Центральная и Южная Америка и восточноазиатский кластер, включающий Китай и Японию.

Более сложная картина в биоэнергетике, где уровень развития определяется комбинацией высокой естественной продуктивности биосферы, развитого сельского хозяйства, лесопромышленного комплекса и общим уровнем технико-экономического развития страны

Европу и Северную Америку можно объединить в Северный пояс развития биоэнергетики. Сюда же включается и территория России — прежде всего северо-западные районы, а в последние годы также юг Сибири и Дальнего Востока. Биоэнергия в данный момент не играет какой-либо роли в производстве электроэнергии в нашей стране. Однако Российская Федерация является одним из ведущих мировых производителей (наряду с Канадой, США и скандинавскими странами) древесных пеллет на базе развитого лесопромышленного комплекса, основная часть которых в настоящее время идёт на экспорт в страны Западной Европы, а в последнее время также и Восточной Азии [1].

В то же время при улучшении внутренней конъюнктуры возможно и развитие внутреннего рынка с существенным ростом доли биоэнергии в энергетическом балансе России.

В Центральной и Южной Америке выделяется, прежде всего, Бразилия. Благодаря комбинации высокой доли гидроэлектроэнергии (см. выше) и биоэнергии Бразилия отличается наиболее высокой (около 85 %) долей ВИЭ в электроэнергетическом балансе среди крупных мировых производителей электроэнергии.

Восточная Азия (Китая и Япония) на данный момент объединяет преимущества западных (развитая экономика) и латиноамериканских (благоприятные естественные предпосылки) стран в биоэнергетике, и, вероятно, в регионе следует ожидать дальнейшего роста данного сегмента.

Свои перспективы развития биоэнергетики имеет и Африка, как мы видим на примере некоторых стран континента (табл. 3), но, вероятно, в силу общего экономического и политического неблагополучия региона, масштабное развитие следует считать делом сравнительно отдалённого будущего.

Развитие ветроэнергетики в ещё большей степени определяется общим экономическим лидерством страны или региона. В то же время наблюдается определённая неравномерность внутри группы развитых стран. Ветроэнергетические мощности, например, Европы концентрируются, прежде всего, в странах атлантического побережья, в зонах стабильных и сильных ветров. В дополнение к этому обозначается очаг развития ветроэнергетики на Антильских островах (табл. 3) и других островных территориях (Фолклендские острова), что имеет те же естественные предпосылки.

В целом, наиболее перспективно использование ветроэнергии в прибрежных зонах, которые не ограничены Северной Атлантикой, а также на открытых континентальных пространствах (в частности, в степях).

Что касается солнечной энергетики, то она, на данный момент, вероятно, в наибольшей степени привязана к общим экономическим и политическим факторам. В 2012 году почти 60 % мирового производства солнечной электроэнергии приходилось на три европейские страны — Германию (27 %), Италию (20 %) и Испанию (13 %). В то же время мы видим, что внутри группы развитых стран производство солнечной энергии смещено в зоны с более высокой солнечной энергией (в Средиземноморье) и практически отсутствует в Северной Европе. Дальнейшее развитие солнечной энергетики, в частности, в Средиземноморском бассейне, вероятно, следует считать делом сравнительно близкого будущего. В условный средиземноморский пояс можно включить и юг европейской части России; более того, большая часть проектов солнечной энергетики и имеющихся мощностей в нашей стране сосредоточена именно там (Республика Крым, Краснодарский край, Ставропольский край и сопредельные территории).

С географических позиций можно выделить следующие частично перекрывающиеся крупные мировые зоны или пояса развития различных типов возобновляемой энергетики, помимо гидроэнергетики (рис. 2б):

1. Тихоокеанский геотермальный (связанный с Тихоокеанским огненным кольцом Земли).

2. Три биоэнергетических — Северный, Центрально-Южноамериканский и Восточноазиатский.

3. Североатлантический ветровой.

4. Средиземноморский солнечный.

Следует сделать оговорку — в наибольшей степени природные физикогеографические и геологические факторы действуют в отношении гидроэнергетики, геотермальной и биоэнергетики.

В солнечной и ветроэнергетике — отраслях со сравнительно недавней историей масштабного развития — на первое место выходят факторы общего экономического и технологического развития в сочетании с целенаправленной государственной политикой стимулирования. В то же время географические аспекты в распределении мощностей и производство ветровой и солнечной энергии проявляются уже сейчас и, вероятно, будут усиливаться в дальнейшем.

Потенциально дальнейшее развитие энергетики на основе возобновляемых источников энергии может быть связано как с этими поясами, так и с освоением новых территорий с благоприятными естественными предпосылками. Вероятно, географический фактор развития возобновляемой энергетики будет усиливаться. Это связано как с диффузией технологий из стран технологического Центра («триада» Северная Америка, Европа, Япония) на Полупериферию и Периферию [2], так и с общими тенденциями развития возобновляемой энергетики, о которых говорилось в одной из предыдущих статей [3], связанными с ростом прагматизма в отношении развития отрасли.

Дальнейшее развитие энергетики на основе возобновляемых источников энергии может быть связано как с мировыми поясами применения ВИЭ, так и с освоением новых территорий с благоприятными естественными предпосылками. Вероятно, географический фактор развития ВИЭ будет усиливаться. Это связано как с диффузией технологий из стран технологического Центра, так и с общими тенденциями развития идеологии применения возобновляемых источников энергии

С большой вероятностью в силу удачного сочетания природно-ресурсных и экономических предпосылок лидирующее положение в энергетике на основе ВИЭ захватят, как это уже произошло или происходит в целом ряде сфер, страны Восточной и Юго-Восточной Азии. В частности, уже в 2014 году доля Китая в мировом производстве солнечных батарей превысила 60 %, и с этой продукцией Китай доминирует не только на внутреннем, но и на европейском рынке, вытесняя местных производителей. По общему количеству установленных мощностей ветроэлектростанций Китай вышел на первое место в мире, а по темпам роста энергетики на основе ВИЭ также занимает лидирующие позиции.

Что касается России, то наш потенциал развития энергетики на основе ВИЭ, как природный, так и технико-экономический, также использован далеко не в полной мере, и у нас есть свои ниши для развития возобновляемой энергетики по ряду направлений. Об этом подробнее в следующих статьях.

Альтернативная энергетика

Мировое потребление энергии растет. Хотя традиционные производства и сервисы становятся все более энергоэффективными, рост населения планеты и появление новых сервисов приводит к увеличению общего энергопотребления. В 2015 году мировое энергопотребление составило 20,76 трлн кВт*ч, по данным Международного энергетического агентства, прогноз на 2030 год — 33,4 трлн кВт*ч, а к 2050 — до 41,3 трлн кВт*ч.

На «цифровую экономику» приходится примерно десятая часть глобального потребления энергии, но эта доля возрастает. Например, пару лет назад майнинг криптовалют был уделом гиков, а сейчас это направление в глобальном масштабе потребляет больше энергии, чем многие страны. Например, майнинг Bitcoin «съедает» за год 14,6 ТВт*ч, а потребление Таджикистана pа год составляет всего лишь 13 ТВт*ч, по данным DigiEconomist, а ведь есть еще и другие криптовалюты, например, на майнинг Ethereum за год уходит около 5 ТВт*ч [1] .

Миру нужно больше энергии, причем, по возможности, за меньшие деньги. Чтобы обеспечить растущие глобальные запросы, энергетике нужны качественные изменения. Использование восстанавливаемых источников энергии (ВИЭ), децентрализация генерации и широкое внедрение «умных сетей» (smart grid) приведут к радикальному снижению стоимости электроэнергии.

Изменение климата

Место альтернативных источников в электрогенерации

Страны лидеры по установленной мощности

Направления альтернативной энергетики

Использование восстанавливаемых источников энергии (ВИЭ) общественное мнение чаще всего рассматривает в контексте «зеленой энергетики», которая в процессе работы минимально влияет на окружающую среду, и считает это весьма инновационным направлением, которое появилось совсем недавно. Однако, это не совсем верно.

Классическим примером генерирующих мощностей, использующих ВИЭ, являются гидроэлектростанции, которые по всему миру строят более века. Ветряные, приливные, солнечные, геотермальные и другие электростанции на ВИЭ также разработаны многие десятилетия назад, причем в основу таких решений могут быть положены самые разные технологические подходы. Например, солнечные могут быть оснащены полупроводниковыми панелями, которые напрямую «конвертируют» свет в электричество, а могут представлять собой систему зеркал, которые фокусируют свет на резервуаре и нагревают содержащуюся там жидкость, которая крутит турбину. Вариаций приливных электростанций тоже множество.

ВИЭ-решения, принципы действия которых разработаны десятилетия назад, создают с использованием новых материалов и современных инженерных подходов, благодаря чему станции обходятся дешевле и становятся более эффективными. На примере солнечных батарей, в совершенствование которых вложены астрономические средства, такое развитие наиболее заметно, но для увеличения эффективности соответствующих решений есть и другие подходы. Например, в Южной Корее будет построена плавающая солнечная электростанция, батареи которой будут поворотными, чтобы в течение всего дня сохранять оптимальную ориентацию на Солнце. По заявлению компании Solkiss, которая уже испытала прототипы, такой простой подход новому решению позволит увеличить выработку солнечной энергии на 22% по сравнению с наземными электростанциями, использующими стационарные батареи. Размещение батарей на водной поверхности упрощает изменение ориентации панелей, аналогичное решение можно создать и наземное, только оно окажется сложнее и дороже. Напомним, что размещение панелей на воде позволяет избежать нагрева, который сильно уменьшает эффективность солнечных батарей. Как видно, для получения существенного прироста эффективности не понадобилось открывать новые физические эффекты, создавать новые технологии производства полупроводниковых панелей и т.д., а достаточно оказалось традиционных инженерных подходов. Подобных примеров много, внимание инженеров привлечено к «зеленым электростанциям», поэтому изящные решения для этих систем создают десятками.

Электростанции на ВИЭ работают нестабильно. По понятной причине в темное время суток солнечные электростанции не генерируют электричество, построенные на других принципах «зеленые» решения в большинстве случаев также сильно зависят от капризов погоды: например, наступает штиль — ветряные электростанции простаивают, а мощность волновых падает на порядки.

Сезонные явления тоже способны существенно изменить эффективность ВИ-станций по причинам, известным из школьного курса природоведения и физической географии. В зимнее время уменьшается световой день, становится меньше ясных дней и солнце ниже над горизонтом — и выработка электричества солнечными батареями снижается не на проценты, а в разы.

Это означает, что «зеленые электростанции» будут эксплуатировать параллельно с генерирующими объектами традиционной энергетики. Получаемый синтез обеспечивает снижение цены электричества при сохранении стабильности энергопитания. Но для смягчения ситуации, вызываемой нестабильностью электростанций на ВИЭ все чаще используют и другие решения. Ситуацию могут несколько смягчить энергонакопители.

Гидроэнергетика

Самый надежный в мире возобновляемый источник энергии — не ветер и не солнечный свет, а вода. В 2019 году мировые гидроэнергетические мощности достигли рекордных 1308 гигаватт. Гидроэлектроэнергия дешевая, легко хранится и отправляется, производится без сжигания топлива, следовательно, экологична. Водная энергетика была очень востребована во время пандемии Covid-19, поскольку производство электроэнергии было мало затронуто из-за степени автоматизации современных объектов. Однако, как и в случае с другими источниками энергии, гидроэнергетика не обходится без экологических издержек, может нанести ущерб местным водным экосистемам [2] .

Ветроэнергетика

Солнечная энергетика

• Солнечная энергетика (рынок России)
• Солнечная энергетика (мировой рынок)

Биоэнергетика

Электричество испарением воды

Испарение — это процесс, с помощью которого вещество переходит из жидкого состояния в газообразное. Как правило, испарение является следствием нагревания вещества до определенной температуры. Именно благодаря испарению на Земле поддерживается круговорот воды, и испарителем в данном случае выступает Солнце. Масштабы энергии, которая тратится на процесс испарения по всей планете, на самом деле весьма велики, хоть мы в повседневной жизни и не замечаем этого [3] .

По словам Озгура Сахина (Ozgur Sahin) и его коллег из Колумбийского университета, вода, которая испаряется из всех рек, озер и плотин на территории современных США (за исключением Великих озер) может обеспечить до 2,85 миллиона мегаватт-часов электроэнергии в год. Для сравнения, это эквивалентно двум третьим электроэнергии, произведенной во всех штатах США за 2015 год! И это при том, что в 15 из 47 штатов потенциальная мощность электростанций превышает реальный спрос на энергию.

Двигатели будущего: все дело в воде

Исследователи предлагают установить на пресноводных водоемах двигатели [4] , которые не только вырабатывали бы электроэнергию, но и вдвое уменьшили бы интенсивность самого испарения, что во многих ситуациях позволило бы сохранить огромные запасы питьевой воды. Однако подобная технология предполагает, что водный массив будет накрыт поглощающими панелями — что крайне нежелательно. Для начала, впрочем, необходимо построить сам испарительный двигатель, но здесь ученые уже продемонстрировали всю мощь науки и создали несколько миниатюрных, но вполне рабочих прототипов установки.

Тестовые двигатели основаны на материалах, которые при высыхании сжимаются — к примеру, в конструкции задействована лента, покрытая бактериальными спорами. Теряя воду, споры ссыхаются и сжимаются, сокращая при этом ленту. Сахин сравнивает принцип работы этой конструкции с мышечной системой, поясняя, что микроскопические споры могут натягивать ленту с довольно большой силой. Чтобы избежать загрязнения почвы из-за многократного вымачивания и обилия химических веществ, прототипы регулируют свою работу в зависимости от изменения общего уровня влажности. К примеру, в одной из версий двигателя «мышца» расположена чуть выше водного слоя. Когда испаряющаяся влага поднимается вверх, то ленты, натянутые по принципу жалюзи, расправляются и создают щели, благодаря которым в них поступает воздух и помогает лентам снова высохнуть и избежать переувлажнения.

Достоинства и недостатки изобретения

Научное сообщество согласно с тем, что потенциал этого изобретения огромен. На сегодняшний день основные проблемы заключаются в его использовании. Кен Калдейра из Института Карнеги по науке в Стэнфорде, штат Калифорния, сомневается, что можно эффективно преобразовать энергию испарения в электрическую энергию. По его мнению, промышленная разработка двигателей в той степени, когда их производство станет массовым, а использование — повсеместным, является чрезвычайно трудоемкой задачей.

Основным конкурентом новых двигателей выступают хорошо знакомые всем солнечные батареи, поскольку все более распространенным явлением для плавучих солнечных ферм является их размещение на водохранилищах. Однако испарительные двигатели могут быть изготовлены из дешевых биоматериалов, которые легче утилизировать, чем солнечные батареи — а это немаловажно.

Если технология получит распространение, то ее использование повлияет и на локальный климат за счет изменения степени испарения воды. Но это будет иметь хоть какое-то значение лишь в том случае, если площадь закрытой поверхности составит 250 000 км2 и более. Впрочем, когда речь идет о таких масштабах, то любая энергетическая установка, какой бы экологически чистой она не была, будет оказывать воздействие на окружающую среду. Более того, в дождливых районах, где частые осадки вызывают множество проблем, снижение интенсивности испарения воды будет крайне полезным.

«Дождевые батареи»

В мире появятся не только солнечные, но и «дождевые батареи». В феврале 2020 года стало известно о разработке способа получения электричества благодаря падению дождевой воды, который позволяет увеличить энергоэффективность процесса в тысячи раз. Первый электрогенератор на основе новой технологии могут создать через пять лет [5] .

Группа ученых сразу из нескольких научных организаций Китая и США разработала принципиально новый способ получения электричества с помощью падения дождевой воды на поверхность. Об этом пишет РИА Новости со ссылкой на научную статью в журнале Nature. Этот способ позволяет увеличить мощность подобных установок в тысячи раз по сравнению с существующими прототипами.

«Наше исследование показывает, что капля объемом 100 микролитров воды, падающая с высоты 15 сантиметров, может генерировать напряжение свыше 140 вольт. А за счет ее мощности могут питаться 100 небольших светодиодных ламп», — приводятся в пресс-релизе слова руководителя научной группы Ван Цуанкая из Городского университета Гонконга.

Скачкообразного роста мощности подобных генераторов удалось добиться благодаря идее накрыть их специальной пленкой из политетрафторэтилена (ПТФЭ). Она способна накапливать поверхностный заряд при непрерывном попадании капель воды, пока он не достигнет насыщения. В подобном устройстве капли действуют как резисторы, а поверхностное покрытие — как конденсатор, отмечается в публикации агентства.

Первый прототип «дождевого» электрогенератора для практического применения будет создан в ближайшие пять лет, считают в научной группе. Если его испытания завершатся успехом, в мире могут появиться аналоги солнечных батарей для использования в условиях сильного дождя. Например — инновационные зонты с функцией зарядки телефонов. Или «дождевые батареи», рассчитанные на применение в отдельных регионах в период сезона сильных дождей.

Что интересно, в уникальном научном исследовании были задействованы сразу 13 ученых из пяти научных организаций. Помимо Городского университета Гонконга это университет Небраски-Линкольна в США, Университет науки и технологий КНР, Университет электронных наук и технологий Китая, а также Институт наноэнергии и наносистем пекинского отделения Китайской академии наук.

Энергонакопители — от насосов до аккумуляторов

Выработанную электрическую энергию надо потреблять сразу, но такая возможность есть далеко не всегда. Ситуации, когда в силу каких-либо причин образовался избыток электричества, зачастую приводят к необходимости утилизации энергии. Фирма Google, купившая избыточные мощности, был вынуждена закупать промышленные калориферы, которые грели атмосферу. С экономической точки зрения совершенно непозволительно, но иногда другого выхода просто нет.

Электроэнергия очень плохо поддается «консервированию», но энергонакопители все же существуют, причем довольно разнообразные. Заметим, что энергонакопители также не являются продуктом последней пятилетки, подобные решения существовали давно, еще в доцифровую эпоху. Например, энергонакопителем является система, которая при избытке энергии насосами перекачивает воду в гидросистеме с нижнего уровня на верхний, а в последствии эта вода может быть использована для вращения генераторов, вырабатывающих электричество, когда оно нужно потребителям. Разумеется, потери будут огромными — КПД и у насосов, и у турбин далеки от стопроцентных, а также нужно обслуживать сложные и дорогостоящие гидросооружения — но в ряде случаев применение таких систем оказывается экономически обоснованным.

Все чаще в качестве энергонакопителей применяют аккумуляторы. Аккумуляторная батарея для дома, которую предлагает Элон Маск, по понятной причине является наиболее известным продуктом такого плана. Одна из компаний Маска предлагает домохозяйствам систему из солнечных батарей и аккумулятора. Батареи в светлое время суток обеспечивают домашние электроприборы энергией и заряжают домовой аккумулятор, а когда солнца нет — электричество дом получает уже от аккумулятора. Конечно, это не единственное такое решение, аналогичные системы предлагают и российские компании, например, «Эковольт».

Австрийская компания Luna создает накопителей энергии общей мощностью 100 МВт на основе литий-ионных аккумуляторов. Согласно планам, в 2016 году будут построены системы хранения энергии — они будут расположены в Австрии и в Германии — общей мощностью 60 МВт, а первой половине следующего года должны быть введены в строй оставшиеся 40 МВт. Разработчиком систем является японская Nidec, батареи поставляет LG. Накопители представляют собой сорокафутовые контейнеры, каждый из которых может хранить около 3 МВт. По заявлению компании, создаваемая система энергонакопителей будет позволять в течение часа обеспечивать электроэнергией примерно 350 тысяч домохозяйств.

Эффективность всех типов существующих сегодня накопителей оставляет желать лучшего, но все же лучше использовать их, чем попусту греть атмосферу, как в рассмотренном выше примере. Проблема нестабильной работы «зеленых электростанция» приводит к росту значимость и, соответственно, популярность решений собственной генерации.

Собственная генерация

Собственные генерирующие мощности — по сути, маленькие электростанции — давно присутствуют на большом количестве объектов. В первую очередь это, разумеется, удаленные от централизованных сетей электроснабжения площадки — строительные, геологоразведочные, промысловые, туристические и т.д. Но существует и большое количество ситуаций, когда собственные генерирующие мощности актуальны и на территориях с развитой инфраструктурой, в том числе, и электрическими сетями.

Иногда наличие решений собственной генерации — требование нормативов ГО и ЧС, предписывающих наличие таких решений на объектах, которые не могут остаться без электричества в любой ситуации. Централизованное электроснабжение по какой-либо причине — от стихийного бедствия до техногенных аварий — может пропасть, а без энергии даже на короткое время не могут остаться больницы, родильные дома аварийные службы, убежища и т.д. Иногда наличие мощностей собственной генерации — требование бизнеса. Любой бизнес-центр, оставшийся без электричества, понесет убытки, но существует множество площадок, на которых перебои с энергопитанием: дата-центры, узлы связи и т.д. Практически на всех перечисленных объектах есть дизель-генераторы, запуск которых в аварийных условиях обеспечит электричеством палаты интенсивной терапии, серверы, боксы для новорожденных и другие элементы инфраструктуры.Если в отдаленных от цивилизации районах мощности собственной генерации нагружены постоянно, в городах их чаще всего используют как резервные источники питания на случай аварийных ситуаций, но существует и другой вариант — когда их используют для снижения затрат на электричество. В ряде случаев такой подход экономически оправдан.

Часто в инфраструктуре — развернутой или создаваемой — есть элементы, которые можно заставить заодно крутить генераторы. Простейший пример — котельные, создающие достаточно количество потоков воды и пара, которые можно использовать для вращения генераторов. Такие решения, способные кроме тепла давать еще и электричество, и называют системами когенерации. Решения для собственной генерации не сводятся к упомянутым «дизелям» и котельным «двойного назначения», способным заодно с отоплением выдавать и электричество. Иногда, например, генераторы крутят сточные воды и это пример того, как собственная генерация может быть «зеленой».

Все чаще в решениях собственной генерации используют солнечные батареи. Наиболее выразительный пример — кампус Apple (ISpaceship (офис Apple)), крыша которого покрыта солнечными батареями, вырабатывающими столько энергии, что хватает и самому «яблочному» офису, и даже на продажу. Но этот пример не единственный — солнечные батареи все активней применяют в студенческих кампусах, дачных поселках и даже в отдельных офисах и жилищах. Решения, развернутые в масштабах дачного участка, квартиры, дома или жилого квартала относят к микрогенерации. Разумеется, мощность каждого отдельного такого решения невелика, но их очень много и их количество растет, соответственно, увеличиваются вырабатываемые ими мощности. Системы микрогенерации начинают конкурировать с традиционными электростанциями, с которыми успешно сосуществуют.

В России

В мире

Быстрый рост числа ветряных турбин и солнечных батарей в Китае

Перспективы роста чистой энергетики Китая в 2022 году становятся все более значительными. По данным на июнь, в 2022 году Китай установит рекордные 156 гигаватт ветряных турбин и солнечных панелей. Это на 25% больше, рекорда установленного в прошлом году, согласно данным BloombergNEF.

Заработала первая в мире газовая турбина на чистом водороде

10 июня 2022 года было объявлено о запуске первой в мире газотурбиной установки, работающей на чистом водороде. Проект реализован норвежским Университетом Ставангера в сотрудничестве с Немецким аэрокосмическим центром (DLR), который также предоставил камеру сгорания, благодаря которой стало возможно провести испытания. Подробнее здесь.

Названы страны лидеры по возобновляемым источникам энергии

В 2021 году Индия заняла третье место в мире по приросту мощностей возобновляемых источников энергии (15,4 ГВт) после Китая (136 ГВт) и США (43 ГВт). Об этом говорится в исследовании REN21, опубликованном в июне 2022 года.

По приросту солнечных фотоэлектрических (ФЭ) мощностей Индия заняла третье место в мире, 13 ГВт прироста в 2021 году. ФЭ материалы и устройства используются для преобразования солнечного света в электрическую энергию. Индия заняла четвертое место по общему количеству установок 60,4 ГВт, впервые обогнав Германию с 59,2 ГВт.

Инвестиции в сектор солнечной энергетики в Индии увеличились после того, как страна расширила национальную программу производства солнечной энергии на $24,3 млрд. Эта программа предоставляет стимулы отечественным и международным компаниям для создания заводов по производству батарей, говорится в отчете REN21. Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики: Китай, США, Япония и Великобритания.

В то время как многие эксперты надеялись, что переход к «зеленым» технологиям начнется после пандемии коронавируса COVID-19, в REN21 обнаружили, что экономический подъем в 2021 году увеличил конечное потребление энергии на 4%, «компенсировав рост возобновляемых источников энергии».

В отчете также говорится, что по состоянию доля возобновляемых источников энергии в конечном потреблении энергии остается достаточно низкой, при этом использование зеленой энергии ограничивалось лишь 11,2% для отопления и охлаждения, 3,7% для транспорта и 28% для использования энергии.

Эти три сектора представляют собой основные виды использования энергии, при этом на отопление и охлаждение по-прежнему приходится 51% от общего конечного энергопотребления, опережая транспорт (32%) и электроэнергетику (17%).

Китай с 2011 по 2021 год стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.

Президент США Джо Байден не только вернул США в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году. Также к 2050 году планируют использовать только возобновляемые источники энергии Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. [6]

Рост инвестиций до рекордных $174 млрд в 1-м полугодии

Инвестиции в возобновляемые источники энергии выросли до рекорда в 1 полугодии. За этот период на солнечную, морскую ветряную и другие «зеленые» технологии и компании было потрачено $174 млрд.

Но хотя это на 1,8% больше, чем годом ранее, уровень на 7% ниже, чем в предыдущие шесть месяцев. Для достижения климатических целей «зеленые» инвестиции должны значительно увеличиться.

Треть производства электроэнергии в Британии приходится на возобновляемые источники

Возобновляемые источники энергии к середине 2021 г обеспечивают более одной трети производства электроэнергии в Британии.

Рост возобновляемой энергетики в мире достиг достиг 45% (280 гВт)

Несмотря на пандемию, прирост возобновляемых источников энергии достиг 45% (280 гВт) в 2020 году, согласно новому отчету Международного энергетического агентства (МЭА). Это самый большой годовой прирост с 1999 года.

В 2020 году возобновляемые источники энергии были «единственным источником энергии, спрос на который увеличился . в то время как потребление всех других видов топлива снизилось», — заявляет МЭА.

Среди лидеров по развитию возобновляемой энергетики Китай, на долю которого в течение нескольких лет приходилось около 40% мирового прироста мощностей в этой сфере. КНР также стала одним из крупнейших поставщиков сырья и материалов, необходимых для производства ветряных турбин и солнечных панелей, в том числе кремния, стекла, стали, меди, редкоземельных металлов. За четвертый квартал 2020 года на долю одного только Китая пришлось более 92 гВт мощностей, что в три раза превышает показатель за аналогичный период в 2019 году. США добавили за четвертый квартал 19 гВт, что значительно превышает показатель в 13,7 гВт за тот же период в 2019 году.

В МЭА отмечают, что развитие солнечной энергетики «продолжит бить рекорды» — к концу 2021 года ежегодный прирост мощности достигнет 162 гВт, что на 50% больше прироста мощности солнечной энергетики в допандемийный период.

Согласно отчету МЭА, мировое потребление угля, являющегося основным источником выбросов парниковых газов, которые способствуют глобальному изменению климата, упало на 4% в 2020 году. Это самое большое падение со времен Второй мировой войны. Тем не менее, с конца 2020 года спрос начал расти заново благодаря экономике стран Азии, которые одними из первых начали восстанавливаться после пандемии COVID-19.

Например, несмотря на то, что Китай активно инвестирует в «зеленую» энергетику, страна также продолжает строить новые угольные электростанции. На Китай приходится около трети годового потребления угля в мире — и ожидается, что в 2021 году он достигнет нового рекордного уровня, заявило МЭА. [7]

Вода, ветер и вода впервые обошли уголь и газ в электроэнергетике ЕС

В 2020 году впервые в истории доля возобновляемых источников энергии (ветер, солнце, вода) в генерации электричества в Европе превысила долю ископаемого топлива (угля и природного газа) — 38% против 37% соответственно. Об этом свидетельствуют данные отчета британского аналитического центра Ember и немецкого института Agora Energiewende. Подробнее здесь.

Снижение объема ввода новых мощностей из-за COVID-19

Международное энергетическое агентство прогнозирует, что из-за коронакризиса COVID-19 возобновляемая энергетика в 2020 году прибавит мощностей на 167 гигаватт, что на 13% ниже, чем в 2019-м, однако уже в 2021 году прирост мощностей будет примерно таким же, как в 2019-м.

Все большее число корпораций увеличивает долю возобновляемых источников энергии в своем общем профиле энергопотребления. Эта тенденция особенно заметна в Европе, Азии и Северной Америке, но и развивающиеся рынки постепенно нагоняют тренд. Согласно исследованию Международного агентства по возобновляемой энергии, активнее прочих возобновляемыми источниками пользуются производители разного рода материалов – химическая промышленность, целлюлозно-бумажная и деревообрабатывающая промышленность, сектор добычи и обработки полезных ископаемых и металлургия.

Ученые заявили об опасности возобновляемых источников энергии для биоразнообразия

Согласно выводам нового исследования, ветряные, солнечные и гидроэнергетические установки представляют угрозу для важных районов биоразнообразия, в том числе природных заповедников [8] .

Команда ученых из Университета Квинсленда (Австралия) проанализировала расположение 12,5 тысячи источников возобновляемой энергии, которую получают из природных ресурсов, — солнечных, ветровых и гидроэнергетических сооружений. Как оказалось, более 2000 таких объектов могут оказывать негативное влияние на биоразнообразие районов, в которых они построены. При этом порядка 169 из них обнаружились на особоохраняемых природных территориях.

«Помимо того, что свыше 2200 объектов возобновляемой энергии уже работают в важных районах биоразнообразия, еще 900 находятся на стадии строительства. <…> Энергетические объекты и инфраструктура вокруг них, например дороги, и повышенная активность человека (люди, работающие на таких объектах, порой строят рядом поселения. — Прим. ред.) могут нанести невероятный ущерб окружающей среде. Эти события несовместимы с усилиями по сохранению биоразнообразия», — объяснил ведущий автор исследования, опубликованного в Global Change Biology, Хосе Ребейн [9] .

Авторы работы отмечают, что переход от ископаемого топлива — нефти, угля, горючего сланца, природного газа, торфа, а также прочих горючих минералов и веществ, добываемых под землей или открытым способом — к возобновляемой энергии, источники которой, по мнению человека, неисчерпаемы, служит основополагающим фактором для замедления хода нынешнего антропогенного изменения климата.

Однако, подчеркивают исследователи, количество объектов «зеленой» энергии за последние 20 лет утроилось и зачастую они превращаются в территории с интенсивным землепользованием и могут воздействовать на охраняемые близлежащие районы. Подобные сооружения чаще всего превосходят по площади те же электростанции, работающие на ископаемом топливе, и им требуются в десять раз большие территории, чтобы производить такое же количество энергии.

Стоимость киловатта энергии в альтернативных системах

В зеленую энергетику инвестировано $300 млрд

Всего в мире инвестиции в «зеленую» энергетику в 2019 году составили около $300 млрд, а к 2030 году этот показатель может увеличиться до $1,9 трлн.

С начала XXI века возобновляемые источники энергии завоевали существенную нишу в мировой энергетической промышленности. Если в 2000 году на них приходилось около 21,8% от вводимых в эксплуатацию электрогенерирующих мощностей, то в 2019 году — уже 34,7% (согласно данным исследования Международного агентства по возобновляемой энергии – IRENA). Этому во многом поспособствовала растущая озабоченность международного сообщества вопросами экологии и изменения климата. Стоит также отметить и перераспределение долей рынка между сегментами внутри самой отрасли возобновляемой энергетики. Например, на гидроэнергетику в 2000 году приходилось примерно 93% от общего объема энергии, генерируемой за счет возобновляемых источников, а уже к 2019 году эта доля упала до 47%. Это произошло за счет увеличения объемов выработки энергии солнечными и ветряными электростанциями.

Правительства стран Азиатского региона начали сокращать субсидии

Расширение генерирующих мощностей, использующих возобновляемые источники, продолжалось непрерывно с 2003 года. В 2019 году правительства почти всех стран в Азиатском регионе начали сокращать субсидии в развитие этой отрасли. Как результат, в 2019 году годовой прирост «зелёных» генерирующих мощностей впервые за 17 лет снизился, хотя сокращение составило всего 2 %. В 2020 году возобновляемую энергетику ждёт удар со стороны пандемии коронавируса, который ещё сильнее затормозит развитие отрасли [10] .

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, которые приводит издание Nikkei, в 2019 году во всем мире было добавлено 176 ГВт возобновляемых генерирующих мощностей, из которых 97,68 ГВт составили солнечные электростанции. По первой позиции годовое сокращение составило 2 %, по второй ― 2,5 %.

Основной вклад в замедление роста «зелёных» мощностей внесла Азия. В 2019 году в регионе добавилось на 12 % меньше возобновляемых генерирующих мощностей, чем в 2018 году. В Китае и Японии произошло снижение на 15 % и 40 % соответственно. Стимулы закончились, и интерес инвесторов пропал. За все прошедшие годы японским налогоплательщикам льготные тарифы обошлись в 2 трлн иен ($18,6 млрд). Тем не менее, правительство Японии планирует внедрить механизм премиальных надбавок производителям «зелёной» энергии сверх рыночных ставок. Китай же сократил государственные субсидии на возобновляемые источники энергии.

Проект по использованию камней в качестве накопителей энергии

Немецкий энергоконцерн Siemens презентовал летом 2019 года пилотный проект по использованию камней в качестве накопителей энергии.

При ветровой электростанции в Гамбурге открыто пилотное хранилище, где находится 1000 тонн вулканической породы. С помощью выработанной лопастями электроэнергии камни нагреваются до 750 градусов по Цельсию. Камни могут сохранять до 130 МВт·ч тепловой энергии в течение недели. При необходимости с помощью паровой турбины ее можно переводить обратно в электрическую. Задача инженеров – довести этот показатель до 1 ГВт·ч, что позволит сутки обеспечивать электрической энергией город на 50 тысяч домохозяйств.

Гамбургское камнехранилище – часть совместного проекта концерна Siemens, Института инженерной термодинамики при Гамбургском технологическом университете и местной коммунальной компании Hamburg Energie GmbH. Финансирует Future Energy Solutions правительство Германии.

Солнце и ветер снова уступили углю

В 2018 году во всем мире в очередной раз увеличился спрос на электроэнергию — по оценкам нефтегазовой компании BP, рост составил 3,7%, что стало одним из самых высоких показателей за последние 20 лет [12] .

Об этом заявил главный экономист BP Спенсер Дейл, представляя ежегодный обзор мировой энергетики компании в ИМЭМО РАН. Главным образом рост обеспечили потребности развивающихся рынков, прежде всего Китая и Индии, а также США.

Как отмечают в компании, с точки зрения способа получения электроэнергии рост обеспечили источники возобновляемые (ВИЭ). Так, за счет последних во всем мире в прошлом году уже вырабатывалось на 14,5% больше электроэнергии. И значительно меньшими темпами росло производство электроэнергии за счет угля и природного газа. Больше всего электроэнергии из возобновляемых источников было произведено в Китае, а активнее всего росло использование ветряных электростанций.

Однако, несмотря на, казалось бы, все более активное использование ВИЭ, доля последних в производстве электричества практически не меняется на протяжении последних 20 лет. Крайне значимую роль здесь по-прежнему играет природный газ, а главное, уголь. Так, именно за счет угля, уточняется в докладе, производится 38% электроэнергии в мире, а за счет возобновляемых источников — 36%. Оборотной стороной такой структуры рынка остается высокий уровень углеродных выбросов.

Исследование EWG: 100% переход на возобновляемую энергию в 2050 году рентабельнее нынешней энергосистемы

Переход на 100%-ное использование возобновляемой энергии во всех странах Европы более рентабельный по сравнению с нынешней энергетической системой и ведет к сокращению выбросов до нуля к 2050 году. К такому выводу пришли исследователи EWG в своём исследовании, результаты которого были опубликованы в декабре 2018 г. Исследование моделирует полномасштабный переход на возобновляемую энергию в электроэнергетическом, теплоснабжающем и транспортном секторе. Подробнее здесь.

В Ирландии планируется довести долю регулируемой ВИЭ-генерации в общем объеме потребления до 75%

После успешного завершения пятимесячных испытаний системные операторы Ирландии EirGrid и Северной Ирландии SONI объявили о том, что имеющаяся в составе энергосистемы острова генерация на базе ВИЭ (прежде всего ветровая), управление режимами работы которой осуществляется системными операторами, способна удовлетворить до 65% от всего электропотребления на острове. В дальнейшем планируется довести долю управляемой системными операторами ВИЭ-генерации в общем объеме потребления до 75% [13] .

Системные операторы отметили, что в период испытаний зафиксирован исторический максимум нагрузки ветровой генерации в размере 3 655 МВт (14 марта 2018 г.).

Одновременно EirGrid и SONI приняли решение о переносе на 1 октября 2018 г. запуска новой структуры энергорынка (Integrated Single Electricity Market, I-SEM) из-за задержек с проведением тестирования. Ввод в эксплуатацию программного обеспечения I-SEM, разрабатываемого специально для рынков мощности, а также рынка на сутки вперед и внутрисуточного изначально был намечен на 1 мая 2018 г.

40 городов по всему миру полностью перешли на возобновляемую энергию

Более 40 городов по всему миру полностью перешли на возобновляемую энергию, и по меньшей мере сотня городов обеспечивает 70% запроса на электроэнергию с помощью чистых источников. С момента подписания Парижского соглашения, количество городов, которые работают над сокращением углеродных выбросов, выросло с 308 до 572, сообщает Fast Company [14] .

В список городов США, которые на 70% перешли на возобновляемые источники, входят Сиэттл, Юджин и Аспен. Берлингтон перешел на чистую энергетику в полном объеме. Аналогичную цель поставили Атланта и Сан-Диего. Именно города больше всех влияют на загрязнение окружающей среды, поэтому их курс на возобновляемые источники сможет внести самый весомый вклад в борьбу с изменением климата. В частности, они могут выделять субсидии для предприятий, готовых отказаться от ископаемого топлива и вводить финансовые стимулы организаций, чьи новые объекты будут изначально оборудованы солнечными панелями.

Если же поощрительные меры не возымеют эффекта, можно ужесточить строительные нормы и правила. Например, в Сан-Франциско 15-30% крыш вновь построенных домов должны быть оборудованы либо солнечными панелями, либо — зелеными насаждениями. Само собой, ограничения должны касаться и выбросов с предприятий, которые используют уголь и природный газ.

В Европе к 2030 году разрешения на выбросы CO2 будут стоить €31 за тонну — это в три раза дороже, чем сейчас. Закрывать угольные электростанции будет выгоднее, чем модернизировать их в соответствии с новыми экологическими стандартами. Поэтому все угольные электростанции Европейского Союза и Великобритании станут убыточными в ближайшие десять лет. Их будет субсидировать государство, отведя им роль страховочного варианта на случай, если солнечные и ветровые электростанции не будут справляться в периоды пикового спроса на электричество.

Франция собирается стать крупным игроком на рынке приливной энергии

В начале 2018 года стало известно, что Франция запускает исследования побережья Бретани и Нормандии на наличие потенциала для производства приливной электроэнергии. В конечном итоге, страна хочет стать европейским лидером в этой отрасли, пишет Renewable Energy World [15] .

Северное побережье Франции уже много лет обсуждается в качестве серьезного источника приливной энергии. В 2013 году местные власти встречались с представителями Европейского морского энергетического центра Шотландии (EMEC) с целью создания испытательных полигонов в этом районе.

С предложениями провести испытания в Нормандии выступали компании Alstom и GDF Suez, а Fortum, DCNS и AW-Energy — в Бретани. DCNS — теперь Naval Energies — объявила о планах по строительству первой приливной турбины в Шербуре стоимостью $146 млн.

Ocean Energy Europe не раскрывает, какова будет экономическая выгода для Франции от строительства приливных электростанций. Тем не менее, аналогичные усилия, предпринимаемые в Великобритании, показывают, что это весьма выгодное направление. К 2050 году мировой рынок приливной энергии может составить $6,8 млрд, а по данным Marine Energy Pembrokeshire, инвестиции в этот рынок только в Уэльсе составили около $52 млн. Приливную энергетику также собирается развивать Шотландия.

Общий объём инвестиций в возобновляемые источники энергии в мире составил $ 279,8 млрд

Согласно данным совместного отчета «Общие тенденции инвестирования в возобновляемую энергетику 2018», подготовленного офисом Программы ООН по окружающей среде (UNEP) и компанией Bloomberg New Energy Finance (BNEF), объем инвестиций в ВИЭ за последние восемь лет превысил $ 200 млрд.

Общий объём инвестиций в ВИЭ в течение 2017 г. составил $ 279,8 млрд (без учёта инвестиций в крупные гидрогенерирующие объекты) и обеспечил рекордный объем ввода в эксплуатацию ВИЭ-генерации, составил 157 ГВт. Для сравнения в 2016 г. объем ввода в эксплуатацию ВИЭ-генерации составил 143 ГВт (+9.7%). При этом объем вводов генерации на ископаемом топливе в 2017 г. составил 70 ГВт.

Крупнейшим инвестором в ВИЭ, как и в предшествующие годы, стал Китай — $ 126,6 млрд (+31% в сравнении с 2016 г.), из которых две трети было направлено на развитие солнечной энергетики. В 2017 г. в КНР было введено в эксплуатацию 53 ГВт СЭС.

В то же время в США объем инвестиций в ВИЭ снизился на 6% и составил $ 40,5 млрд. В Европе также наблюдается снижение на 36% (до $ 41 млрд) инвестирования в ВИЭ. В Великобритании объем инвестиций в ВИЭ снизился на 65% (до $ 7,6 млрд), а в Индии — на 20% (до $ 10,9 млрд).

Инвестиции в солнечную энергетику в целом по миру достигли $ 160,8 млрд, что на 18% больше, чем в 2016 г. Инвестиции в строительство СЭС составили 57% от всех инвестиций в ВИЭ, произведённых в 2017 г. (за исключением инвестиций в сооружение крупных ГЭС), и превосходят глобальные инвестиции в угольную и газовую генерацию.

В отчете отмечается чрезвычайно мощный рост вложений в ВИЭ в 2017 г.: в Австралии на 147% (до $ 8,5 млрд), в Мексике на 810% (до $ 6 млрд) и в Швеции на 127% (до $ 3,7 млрд). В Египте инвестиции в ВИЭ выросли в шесть раз и составили $ 2,6 млрд.

В то же время на «старых» европейских и азиатских энергорынках, таких как рынки Великобритании, ФРГ или Японии, наблюдается снижение инвестирования в ВИЭ. Частично это связано с изменением тарифного регулирования ВИЭ-генерации (Великобритания), а частично — со снижением удельных капитальных затрат на сооружение объектов генерации на базе ВИЭ, что позволяет строить тот же объем новой генерации при прежнем уровне расходов.

Треть электричества в Британии обеспечивают возобновляемые источники

В то же время доля безуглеродной генерации в общем объеме производимой в Британии электроэнергии достигла отметки 54,4%, благодаря ветровым и солнечным фермам, а также атомной энергетике, пишет Independent [16] .

В третьем квартале 2017 года возобновляемые источники энергии произвели треть электричества в Великобритании. Их доля в энергопотреблении выросла на 5% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, достигнув 30%. По словам аналитика Energy and Climate Intelligence Unit Джонатана Маршала, такие цифры «забили последний гвоздь в гроб утверждения, что чистая энергетика не может быть полноправным участником рынка».

В целом, доля неуглеродной генерации в общем объеме производимой электроэнергии возросла до 54,4%, благодаря ветровым и солнечным электростанциям, а также АЭС. При этом, доля атомной энергетики стремительно падает, в то время, как инвестиции в ветровую и солнечную генерацию растут.

Энергетический сектор составил 17,5% от общего потребления топлива в Великобритании в 2016 году. По мнению Маршала, декарбонизация именно этой сферы позволит впоследствии произвести революцию и в других областях. В частности, электрифицировать транспорт.

Этого можно будет достичь за счет увеличения мощностей ветровых электростанций. Недавние ограничения на строительство наземных ветровых электростанций заставили британцев перейти на морские ветрогенераторы.

В Германии электроэнергия из возобновляемых источников также составит 33% от общего потребления на конец 2017 года. Разрыв между углем и возобновляемыми источниками в выработке электроэнергии в Германии сократился с 11% до 4% всего за один год. На самом деле, доля энергии из чистых источников была в Германии в этом году еще выше — почти 36%, просто ФРГ экспортирует излишки в соседние страны.

20 стран откажутся от угольных электростанций к 2030 году

Отказаться от использования угля для получения электроэнергии пообещали в ноябре 2017 года 20 стран с разных континентов. Ожидается, что в 2018 году количество противников углеводородов увеличится более чем в три раза. Однако самые активные потребители угля пока не стали присоединяться к альянсу.

На конференции ООН по климатическим изменениям в Бонне (Германия) 20 государств присоединились к альянсу Powering Past Coal. Он выступает за прекращение использования угля в электроэнергетике. Реализовать этот план страны намерены до 2030 года, сообщает ABC News.

К проекту присоединились такие европейские державы, как Дания, Италия, Финляндия, Франция, Португалия, Нидерланды, Великобритания, Люксембург, Австрия, Швейцария и Бельгия. Также отказаться от угля для выработки электроэнергии решили Канада, Новая Зеландия, Ниуэ, Эфиопия, Ангола, Мексика, Сальвадор, Фиджи и Маршалловы острова.

Однако главными потребителями угля в мире остаются Китай, Индия, Россия, США и Германия, которые пока не стали вступать в союз.

ООН предполагает, что на климатическом саммите в Катовице (Польша) в 2018 году число стран-участниц альянса вырастет до 50. Юридически участие в Powering Past Coal ни к чему не обязывает, соглашение лишь подчеркивает намерения государств. Также предполагается, что участницы объединения будут делиться друг с другом технологиями сокращения выбросов CO2.

Многие страны, вошедшие в состав Powering Past Coal, уже объявили о планах полностью отказаться от угля. К 2025 году такой план реализует Италия, к 2030 — Финляндия. К 2030 году Нидерланды закроют все угольные электростанции в стране, Франция сделает это к 2023 году, а Британия — к 2025. Избавиться от угольной энергетики к 2030 году также планирует Канада.

Крупнейшие потребители углеводородов Китай и США пока планируют только сокращение добычи угля. В 2017 году КНР сократит этот показатель на 150 млн тонн, а Америка к концу следующего года урежет потребление на 30 млн тонн в год.

Узбекистан: Пользователей альтернативных источников энергии освободят от налогов

Законопроект, согласно которому в Узбекистане для граждан, которые используют альтернативные источники энергии, хотят отменить налог на землю и налог на имущество, подготовил осенью 2017 года Государственный налоговый комитет республики Узбекистан. Документ доступен для обсуждения общественности на портале нормативно-правовых актов [17] .

По проекту закона, освобождение от уплаты налогов будет действовать в течении трех лет, начиная с месяца, в котором установлены источники альтернативной энергии. Для того, чтобы воспользоваться этим правом, нужно будет взять в энергосберегающей организации справку, подтверждающую использовании альтернативных источников электрической энергии.

В текущей версии документа есть и один минус – льгота будет предоставляться в том случае, когда домохозяйство будет полностью отключено от действующих сетей энергоресурсов.

Программа мер по дальнейшему развитию возобновляемой энергетики и повышения энергоэффективности в отраслях экономики и социальной сфере на 2017–2021 годы была утверждена главой государства в конце мая этого года. Правительством запланированы в ее рамках 28 мероприятий, направленных как на разработку нормативно-правовых актов, так и адресных программ.

Большинство стран могут полностью перейти на возобновляемую энергию к 2050 году

Международная группа ученых под руководством Марка Джейкобсона (Mark Z. Jacobson) из Стэнфордского университета подготовила «дорожную карту» мер, которые позволят 139 странам мира к середине века получать всю необходимую электроэнергию из возобновляемых источников. По оценкам ученых, использование альтернативной энергетики не только позволит сократить использование невозобновляемых ресурсов, но и создаст десятки миллионов рабочих мест [18] .

Авторы работы оценили, каким количеством потенциальных источников «зеленой энергии» обладает каждая из стран. Учитывалась энергия, получаемая с помощью воды, ветра и солнечного света. Ученые подсчитали, сколько «зеленых» генераторов потребуется каждой из стран для перехода на возобновляемые источники и сколько места для них понадобится. По оценке экспертов, большинству стран будет достаточно всего 1% доступных площадей земли и искусственных поверхностей (например, крыш зданий). Также были подсчитаны затраты, которые понесут промышленность и бизнес.

В исследовании рассматривались страны, данные о которых доступны Международному энергетическому агентству. Этим странам принадлежит 99% выбросов углекислого газа в атмосферу. Ученые определили, каким странам легче и труднее всего будет перейти на возобновляемые источники энергии. Проще всего эта задача окажется для стран со средней плотностью населения, например для некоторых стран Евросоюза. Сложнее всего переход пройдет для жителей небольших, но густо населенных стран, окруженных морем, — таких как Сингапур.

По мнению ученых, «зеленая энергетика» способна решить множество современных проблем. Снижение выбросов в атмосферу позволит избежать миллионов преждевременных смертей из-за заболеваний, вызванных загрязнением воздуха. В связи с этим уменьшатся и затраты на здравоохранение. Также ученые прогнозируют изменения рынка труда. По их оценке, переход к возобновляемой энергии уничтожит около 28 миллионов рабочих мест, но создаст 52 миллиона новых.

Впрочем, у таких «дорожных карт» есть и критики. Они отмечают, что изменение основных источников энергии потребует больших затрат [19] .

Япония впервые в истории смогла получить энергию из океанских течений

Японская IHI Corporation и Организация по развитию новой энергетики и промышленных технологий (NEDO) успешно завершили тестирование первой в мире системы получения электроэнергии от океанских подводных течений, сообщает телеканал NHK.

По данным телеканала, в ходе эксперимента, который проходил в районе течения Куросио недалеко от острова Кутиносима, на глубину от 20 до 50 метров была погружена установка, состоящая из металлических цилиндров. Длина каждого цилиндра составляет около 20 метров, по бокам двух из них установлены генераторы с лопастями диаметром 11 метров.

За время эксперимента специалистам удалось добиться выработки электроэнергии мощностью до 30 киловатт. Разработчики надеются начать практическое использование установки уже к 2020 году.

Азербайджан намерен продавать альтернативную энергию

Экспортный потенциал планирует повысить Азербайджан с помощью альтернативной и возобновляемой энергетики. К 2020 году в стране этот сегмент должен занять 20% рынка.

В настоящее время, как сообщает в апреле 2017 года Trend [20] со ссылкой на замглавы Госагентства по альтернативным и возобновляемым источникам энергии Азербайджана Джамиля Меликова, альтернативная энергетика пользуется большим спросом во многих странах мира [21] .

В Азербайджане, по словам эксперта, к 2020 году доля данных энергетических источников должна дойти до 20%. Преимущества налицо. Это положительное влияние на экологию, широкие возможности использования в аграрном секторе. Главный эффект, которого ждут от широкого распространения альтернативной и возобновляемой энергетики в прикаспийском государстве, это заметное повышение экспортного потенциала Азербайджана.

В настоящее время в стране в год в среднем производят 20 млрд кВт/ч электроэнергии. На это уходит примерно 6 млрд кубометров газа, что является настоящим ударом по экспорту, как считают эксперты.

Саудовская Аравия вложит $50 миллиардов в альтернативную энергетику

Власти Саудовской Аравии намерены инвестировать от 30 до 50 млрд долл. в строительство на территории страны ветряных и солнечных электростанций. Об этом пишет Bloomberg. В планах довести суммарную мощность альтернативной энергетики до 10 гигаватт уже к 2023 году.

Уже объявлен первый конкурс на строительство ветряных и солнечных электростанций суммарной мощностью в 700 мегаватт. Заявки от потенциальных участников принимаются до 20 марта, итоги конкурса объявят 10 апреля. Об этом объявил министр энергетики страны Халид аль-Фалих.

В апреле 2016 года член королевской семьи Саудовской Аравии принц Мухаммад ибн Салман рассказал о подготовке страны к «сумеркам нефтяного века». Он сообщил, что страна планирует создать суверенный фонд объемом 2 трлн долл. Средства фонда направят на избавление страны от нефтяной зависимости.

2016: В ООН зафиксировали рекорд мощности от «зеленой энергетики»

По данным организации ООН по охране окружающей среды (ЮНЕП), в условиях минимального инвестирования отрасли возобновляемой энергетики замечен максимальный прирост глобальной мощности.

По итогам года рекордный показатель мощности в области экоэнергетики составил 138,5 ГВт. За аналогичный период 2015 года эта цифра не превысила 127,8 ГВт.

Собранные в ЮНЕП данные доказывают: рост мощности произошел на фоне падения инвестиций. Инвестиционный климат отрасли возобновляемых источников энергетики «потерял» 23% в сравнении с 2015 годом.

Однако специалисты говорят, что вкладывать в «зеленую энергетику» перспективно и выгодно. Спад общей суммы инвестиций связан в первую очередь с доступностью установок. В среднем расходная часть на единицу МВт «упала» минимум на 10%. Цифры 2016 года засвидетельствовали, что на «зеленую энергетику» пришлось свыше половины (55%) от общих инновационных энергогенерирующих мощностей.

2015 год является рекордным для мирового рынка альтернативной энергетики в целом и возобновляемых источников энергии в частности по объему установленных мощностей, по объему выработанной электроэнергии и по объемам инвестиций в ВИЭ. Тем не менее, на долю ВИЭ приходится всего 3% в общем объеме потребления первичной энергии. Наиболее развиты рынки альтернативной энергетики в Китае, США и Европе (особенно Германии). В 2015 году сильный рост продемонстрировал Китай, а также остальные развивающиеся страны, в частности, Индия. На развитие рынка ВИЭ в мире наибольшее влияние оказывает государственная поддержка альтернативной энергетики, также отмечается постоянно снижающиеся цены на солнечную и энергию ветра.

Альтернативная энергетика: за чем будущее?

Сегодня весь мир обеспечен электроэнергией благодаря сжиганию угля и газа (ископаемое топливо), эксплуатации водного потока и управлению ядерной реакцией. Эти подходы достаточно эффективны, но в будущем нам придётся от них отказаться, обратившись к такому направлению, как альтернативная энергетика.

Во многом эта необходимость обусловлена тем, что ископаемое топливо ограничено. Кроме того традиционные способы добычи электроэнергии являются одним из факторов загрязнения окружающей среды. Поэтому мир нуждается в «здоровой» альтернативе.

Предлагаем свою версию ТОПа нетрадиционных способов получения энергии, которые в будущем могут стать заменой привычным электростанциям.

7 место. Распределённая энергетика

Перед тем как рассматривать альтернативные источники энергетики, разберём одну интересную концепцию, которая в перспективе способна изменить структуру энергетической системы.

Сегодня электроэнергия производится на больших станциях, передаётся на распределительные сети и поступает в наши дома. Распределённый подход подразумевает постепенный отказ от централизованного производства электричества. Добиться этого можно посредством строительства небольших источников энергии в непосредственной близости к потребителю или группе потребителей.

В качестве источников энергии могут использоваться:

• микротурбинные электростанции;
• газотурбинные электростанции;
• паровые котлы;
• солнечные батареи;
• ветряки;
• тепловые насосы и пр.

Такие миниэлектростанции для дома будут подключены к общей сети. Туда будут поступать излишки энергии, а при необходимости электросеть сможет компенсировать недостаток питания, например, когда солнечные панели работают хуже из-за облачной погоды.

Однако реализация этой концепции сегодня и в ближайшем будущем маловероятна, если говорить о глобальных масштабах. Связанно это в первую очередь с большой дороговизной перехода от централизованной энергетики к распределённой.

6 место. Грозовая энергетика

Зачем генерировать электричество, когда его можно просто «ловить» из воздуха? В среднем один разряд молнии – это 5 млрд Дж энергии, что эквивалентно сжиганию 145 л бензина. Теоретически грозовые электростанции позволят снизить стоимость электроэнергии в разы.

Выглядеть всё будет так: станции размещаются в регионах с повышенной грозовой активностью, «собирают» разряды и накапливают энергию. После этого энергия подаётся в сеть. Ловить молнии можно с помощью гигантских громоотводов, но остается главная проблема – за доли секунды накопить как можно больше энергии молнии. На современном этапе не обойтись без суперконденсаторов и преобразователей напряжения, но в будущем возможно появление более деликатного подхода.

Если говорить об электричестве «из воздуха», нельзя ни вспомнить о приверженцах образования свободной энергии. Например, Никола Тесла в своё время якобы продемонстрировал устройство для получения электрического тока из эфира для работы автомобиля.

5 место. Сжигание возобновляемого топлива

Вместо угля на электростанциях можно сжигать так называемое «биотопливо». Таковым является переработанное растительное и животное сырьё, продукты жизнедеятельности организмов и некоторые промышленные отходы органического происхождения. В качестве примера можно привести обычные дрова, щепу и биодизель, который встречается на заправках.

В энергетической сфере чаще всего применяется древесная щепа. Она собирается при лесозаготовке или на деревообрабатывающем производстве. После измельчения она прессуется в топливные гранулы и в таком виде отправляется на ТЭС.

К 2019 году в Бельгии должно завершиться строительство крупнейшей электростанции, которая будет работать на биотопливе. Согласно прогнозам, она должна будет производить 215 МВт электроэнергии. Этого хватит на 450 000 домов.

Интересный факт! Многие страны практикуют выращивание так называемого «энергетического леса» – деревья и кустарники, наилучшим образом подходящие для энергетических нужд.

Будет ли альтернативная энергетика развиваться в направлении биотоплива пока маловероятно, ведь есть более перспективные решения.

4 место. Приливные и волновые электростанции

Традиционные гидроэлектростанции работают по следующему принципу:

1. Напор воды поступает на турбины.
2. Турбины начинают вращаться.
3. Вращение передаётся на генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

Строительство ГЭС обходится дороже ТЭС и возможно только в местах с большими запасами энергии воды. Но самая главная проблема – это нанесение вреда экосистемам из-за необходимости строительства плотин.

Приливные электростанции работают по схожему принципу, но используют для выработки энергии силу приливов и отливов.

«Водные» виды альтернативной энергетики включают такое интересное направление, как волновая энергетика. Её суть сводится к генерации электричества посредством использования энергии волн океана, которая гораздо выше приливной. Самой мощной волновой электростанцией на сегодня является Pelamis P-750, которая вырабатывает 2,25 МВт электрической энергии.

Раскачиваясь на волнах, эти огромные конвекторы («змеи») изгибаются, вследствие чего внутри приходят в движение гидравлические поршни. Они прокачивают масло через гидравлические двигатели, которые в свою очередь вращают электрогенераторы. Полученное электричество доставляется на берег через кабель, который проложен по дну. В перспективе количество конвекторов будет многократно увеличено и станция сможет вырабатывать до 21 МВт.

3 место. Геотермальные станции

Альтернативная энергетика неплохо развита и в геотермальном направлении. Геотермальные станции вырабатывают электричество, фактически преобразуя энергию земли, а точнее — тепловую энергию подземных источников.

Существует несколько типов таких электростанций, но во всех случаях они основываются на одинаковом принципе работы: пар из подземного источника поднимается по скважине и вращает турбину, подключенную к электрогенератору. Сегодня распространена практика, когда в подземный резервуар на большую глубину закачивается вода, там она под воздействием высоких температур испаряется и в виде пара под давлением поступает на турбины.

Лучше всего для целей геотермальной энергетики подходят районы с большим количеством гейзеров и открытых термальных источников, которые разогреваются вследствие вулканической активности.

Так, в Калифорнии работает целый геотермальный комплекс под названием «Гейзеры». Он объединяет 22 станции, вырабатывающие 955 МВт. Источник энергии в данном случае – очаг магмы диаметром 13 км на глубине 6,4 км.

2 место. Ветряные электростанции

Энергия ветра – один из самых популярных и перспективных источников для получения электричества.

Принцип работы ветрогенератора прост:

• под воздействием силы ветра вращаются лопасти;
• вращение передаётся на генератор;
• генератор вырабатывает переменный ток;
• полученная энергия обычно накапливается в аккумуляторах.

Мощность ветрогенератора зависит от размаха лопастей и его высоты. Поэтому их устанавливают на открытых территориях, полях, возвышенностях и в прибрежной зоне. Эффективнее всего работают установки с 3 лопастями и вертикальной осью вращения.

Интересный факт! На самом деле энергия ветра является разновидностью солнечной энергии. Объясняется это тем, что ветры возникают из-за неравномерного прогрева солнечными лучами земной атмосферы и поверхности.

Чтобы сделать ветряк, не нужны глубокие познания в инженерии. Так, многие умельцы смогли себе позволить отключиться от общей электросети и перейти на альтернативную энергетику.

Для производства электричества в промышленных масштабах используются ветровые электростанции, состоящие из множества ветряков. Крупнейшей является электростанция «Альта», расположенная в Калифорнии. Её мощность – 1550 МВт.

1 место. Солнечные электростанции (СЭС)

Наибольшие перспективы имеет солнечная энергетика. Технология преобразования солнечного излучения с помощью фотоэлементов развивается из года в год, становясь всё эффективнее.

Гелиотермальные электростанции также зарекомендовали себя неплохо. Их работа основана на использовании солнечного тепла для нагрева воды и получения пара, который раскручивает электротурбину.

В России солнечная энергетика развита относительно слабо. Однако некоторые регионы показывают отличные результаты в этой отрасли. Взять хотя бы Крым, где функционирует несколько мощных солнечных электростанций.

В будущем возможно может развиваться космическая энергетика. В этом случае СЭС будут строиться не на поверхности земли, а на орбите нашей планеты. Самое главное преимущество такого подхода – фотоэлектрические панели смогут получать гораздо больше солнечного света, т.к. этому не будет препятствовать атмосфера, погода и времена года.

Заключение

Альтернативная энергетика имеет несколько перспективных направлений. Её постепенное развитие рано или поздно приведёт к замещению традиционных способов получения электричества. И совершенно необязательно, что во всём мире будет использоваться только одна из перечисленных технологий. Подробнее об этом смотрите в ролике ниже.