Доклад на тему: "Мировой опыт в области ветроэнергетики"

Актуальность выбранной темы. Топливно-энергетическая отрасль в РФ является одной из наиболее уязвимых на фоне общих глобальных перестроек всемирной экономики и чрезмерной зависимости производственно-технической базы и социальной сферы от импортируемых энергоносителей. Итак, острой проблемой, возникшей перед Россией на современном этапе, является энергетическая проблема. Рост цен на энергоносители, истощение ресурсов основных видов энергоносителей, какими являются, прежде всего, нефть, газ, каменный и бурый уголь, а также ограниченные возможности развития атомной и гидроэнергетики, заставляют обратить внимание на распространение использования альтернативных энергоносителей: древесины и ее отходов, других биотоплива, торфа, горючих сланцев, битумов, нетрадиционных газов, энергии ветра, солнца, тепла земли, биосинтеза и тому подобное. Определение и изучение нетрадиционных возобновляемых источников энергии, развитие альтернативных видов энергоресурсов и перспективу их использования целесообразно рассматривать как один из главных факторов развития энергетики РФ. Проблемы энергетической безопасности приобретают все большую актуальность и требуют поиска эффективных путей их решения, определяют задачи и определяют новые перспективы развития энергетической сферы.

Целью данной работы является анализ мирового опыта в области ветроэнергетики.

1. Характеристика альтернативных источников энергии

Энергетика - основа национальной экономики, системотворческая, базовая отрасль, ведущий фактор ее развития. Эффективное функционирование топливно-энергетического комплекса является очень весомым для повышения благосостояния и обеспечения устойчивого экономического развития нашего государства, для будущего РФ.

Сейчас мировая энергетика характеризуется высоким уровнем эффективности, диверсификацией производственной структуры и более эффективным расположением энергетических объектов. Снижение темпов роста энергопотребления в промышленно развитых странах связано с ростом инвестиционных вложений в энергосберегающие технологии, а не в производство самой энергии. В России одной из глобальных проблем является проблема уменьшения запасов природных энергетических ресурсов, чрезмерная зависимость от импорта нефти и газа. Сейчас эта зависимость слишком усилилась. Все чаще возникают вопросы по рациональному использованию нетрадиционных источников топлива и видов энергетического сырья, производства альтернативных топлив и хранения топливно-энергетических ресурсов. Одним из путей поиска и главной стратегической задачей для решения этой проблемы является разработка экологически безопасных способов получения энергоресурсов на территории нашего государства, поиск экологически чистого энергетического сырья на основе нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.1

Наиболее перспективным для РФ будет производство энергии с использованием таких ресурсов, как энергия ветра, солнца, энергия биомассы, геотермальная энергия и т.д. Именно на основе этих источников могут разрабатываться экологически чистые технологии выработки энергоресурсов.

В общем, альтернативные источники энергии - это возобновляемые источники, к которым относят энергию солнечного излучения, ветра, морей, рек, биомассы, тепло Земли и вторичные энергетические ресурсы, которые существуют постоянно или возникают периодически в окружающей среде2.

Давая определение понятию «альтернативное топливо» следует отметить, что оно считается альтернативным при следующих условиях:

· если топливо изготовлено (добыто) полностью из нетрадиционных источников и видов энергетического сырья или является смесью альтернативного и традиционного видов топлива в пропорциях, установленных в соответствии с государственными стандартами;

· если топливо изготовлено (добыто) из нефтяных, газовых, нефтегазоконденсатных месторождений непромышленного значения, истощенных месторождений, из тяжелых сортов нефти и по своим признакам отличается от требований к традиционному виду топлива;

· если нормативы экологической безопасности и последствия применения альтернативных видов топлива для окружающей среды и здоровья человека соответствуют требованиям, установленным законодательством РФ для традиционных видов топлива.

2. Использование энергии ветра в России как средства энергоэффективности

В настоящее время происходит постепенная трансформация глобальной энергетики в направлении от централизованной генерации к более децентрализованной. Во многих странах в последнее десятилетие происходит бурное развитие распределённой генерации.

Прогнозы аналитиков компании Navigant Research свидетельствуют о трёхкратном увеличении объёма распределённой генерирующей мощности к 2026 году по сравнению с централизованным энергоснабжением (рис. 1).

Рис.1. Прогноз объема распределенной и централизованной генерации электроэнергетики в мире3

Промышленные предприятия в РФ являются достаточно энергоемкими производствами, в которых электроэнергия и газ выступают важными компоненты себестоимости продукции. Поэтому проблема обеспечения предприятий альтернативными источниками энергии - вопрос не только экологического характера, но и экономического. В современных условиях нестабильности как на национальном, так и на мировом рынках ресурсов необходимо искать пути использования альтернативных источников энергии уже сейчас. К тому же замена традиционных источников альтернативными есть экономически выгодной и может привести к повышению конкурентоспособности отечественных предприятий на международных рынках.4

Альтернативные источники энергии, которые можно использовать на отечественных предприятиях: солнечная энергия, энергия ветра и энергия биомассы. Эти источники являются восстановительными и бесконечно накопленными в отличие от ископаемых, это означает, что их использование не ведет к неизбежному исчерпанию.

Ветроэнергетика на данный момент является наиболее развитым видом из существующих нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в РФ. Страна имеет и внедряет собственные разработки ветроэнергетических установок (ВЭУ) и собственное промышленное производство.

Преимущества производства ветровой энергии - это абсолютно экологически чистое производство, значительная экономия, доступность, практическая неисчерпаемость. Промышленные предприятия могут использовать ВЭУ небольшой мощности для покрытия собственных расходов электроэнергии или ее части.

По данным Всемирной ветроэнергетической организации, энергия ветра используется более чем в 70 странах мира. Страны, достигшие высоких показателей в освоении энергии ветра: США, Германия, Дания, Испания, Китай. Сегодня доля ветровой энергетики в производстве электроэнергии мира составляет около 1%. Рынок ветроэнергетики развивается достаточно динамично, с 1998 г.. Мощность ветроэнергетики выросла почти в 10 раз5.

Россия с ее огромным географическим охватом и меняющимся климатом обладает большим потенциалом для использования возобновляемых ресурсов. Согласно IRENA, Россия теоретически может увеличить долю возобновляемых источников энергии в общем энергобалансе до 11,9 процента в 2030 году. Правительство поставило цели на 2024 и 2030 годы в размере 2,5 и 3,5 процента соответственно. В 2024 году доля энергии ветра должна составить 1,5 процента от общего энергобаланса.

Однако текущий уровень отстает от этих амбиций. В 2019 году возобновляемые источники энергии (ветровая и солнечная, кроме гидроэнергетики) составили 0,1 процента от общего энергобаланса России (0,98 ТВт). Наибольшая установленная мощность ветроэнергетики в 2019 году была в Волгоградской области (183,9 МВтч), Юге России (93 МВтч), Северо-Западе (5,3 МВтч) и Уральском регионе (1,6 МВтч).

В России энергия поставляется пользователям либо через Национальную сеть передачи электроэнергии (NETG), либо через внесетевые решения. 35% территории России обслуживается компанией NETG. В основном это относится к более густонаселенным районам, крупнейшим городам на западе и юге страны. В эту сеть подается энергия от крупных ветроэнергетических проектов. Остальные 65 процентов России, более отдаленные районы, NETG не обслуживаются. Эти малонаселенные районы в Сибири и на Дальнем Востоке по-прежнему зависят от энергии, которая либо вырабатывается на месте, либо транспортируется грузовиками. Здесь до сих пор встречаются старые и экологически вредные дизельные генераторы. Как по экономическим, так и по экологическим причинам спрос на маломасштабные ветровые проекты в этих регионах растет.

Все крупные проекты, которые будут построены в течение следующих четырех лет, были одобрены правительством, и большинство из них будет построено в 10 лучших регионах согласно RAWI23. Эти регионы представлены ниже. Суммарная мощность в 2024 году составит 3149,36 МВтч, большая часть из которых будет реализована крупными компаниями. Это консорциумы Fortum Russia-Rusnano-Vestas (1823 МВтч), NovaWind-Lagerwey (1000 МВтч) и Enel-Siemens Gamesa (291 МВтч)6.

В обозримом будущем Россия останется зависимой от своего нефтегазового сектора. Тем не менее, российское правительство уделяет все больше внимания сектору возобновляемой энергетики, и последним примером является ратификация Парижского климатического соглашения в сентябре 2019 года.

В 2013 году правительство приняло Постановление 449 (2013) «О механизме продвижения возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электроэнергии и мощности», которое закладывает основу для правил и положений на рынке возобновляемых источников энергии в России до 2024 года. действовать как катализатор инвестиций в проекты мощностью более 5 МВт

3. Анализ мирового опыта в области ветроэнергетики

3.1. Современное состояние мирового рынка ветроэнергетики

Согласно новому докладу Всемирного энергетического совета, часть возобновляемых источников энергии составляет более 30% совокупной мощности производства энергии и 23% от всего производства электроэнергии в мире, пишет CleanTechnica. Доклад опирается на опыт 32 стран на пяти континентах.

Таблица 1

Возобновляемые источники энергии в глобальной энергосистеме. Рост энергетических мощностей в мире и производство энергии по источникам за 2010-2020 годы

Одним из основных открытий исследования стал рост использования энергии ветра и Солнца – за последние 10 лет среднегодовое увеличение мощностей таких электростанций составило 23% и 51% соответственно. При этом совокупная доля этих видов энергии в общем производстве составляет всего 4%. Второе важное открытие – возобновляемая энергия стала большим бизнесом. В 2017 году в 154 ГВт новых мощностей ВИЭ была инвестирована рекордная сумма – $286 млрд. На ветровую и солнечную энергетики пришлось 76% инвестиций.

Рынок зеленой энергетики медленно смещается от развитых стран в сторону развивающихся стран. К концу 2019 года в 164 странах мира появилась стратегия поддержки возобновляемой энергетики, при этом 95 из них относятся к странам, которые развиваются. Для сравнения: к 2005 году их было всего 15. 7

Среди объектов распределённой генерации наиболее пристальным вниманием пользуются объекты на возобновляемых источниках электроэнергии. В результате оценки действующих государственных планов стран Евросоюза по переходу на возобновляемую энергетику аналитики Wood Mackenzie пришли к выводу, что бóльший объём вырабатываемой электроэнергии к 2030 году будет приходиться на ВИЭ. По их данным, в 2019 году количество электроэнергии, получаемой на солнечных и ветровых электростанциях, превысит объёмы, вырабатываемые на угольных ТЭС. На рис. 2 показан существующий рост доли ВИЭ в энергетическом секторе по годам в период 2010–2018 годов и перспективный. Потребление энергии ветра возрастает с 12% в 2018 году до 26% к 2030-му, а потребление солнечной энергии увеличивается практически в три раза с 4 до 11%. Биомасса почти удваивает свою долю с 6 до 11% при условии, что выработка гидроэлектроэнергии остаётся неизменной.
В 2019 году мировая мощность ветряных электростанций увеличилась на 24 процента до 59 100 мегаватт. Европа является лидером в этом глобальном увеличении использования энергии ветра с установленной мощностью 40 500 мегаватт, или около двух третей общей мощности в мире, и этого достаточно для удовлетворения потребностей более 40 миллионов человек.

При среднегодовых темпах роста в 29 процентов за последние десять лет ветер является источником энергии с самыми высокими темпами роста, опережая солнечные фотоэлектрические системы (26 процентов) и намного уступая ископаемым видам топлива, таким как уголь, с темпами роста 2,5 процента в год.

Ветряные электростанции производят три процента электроэнергии в Европе, и, как ожидает Европейская ассоциация ветроэнергетики (EWEA), к

2030 году эта цифра увеличится до 23 процентов. Ближайшей к этой цели страной является Дания, которая уже получает 20 процентов электроэнергии за счет энергии ветра и является лидером в области морских ветроустановок. По данным EWEA, в Европе достаточно ветровых ресурсов для удовлетворения спроса на электроэнергию всех своих стран.

Распределение общей мощности по европейским странам на конец 2007 г.

Рис.3. Распределение общей мощности по европейским странам на конец 2019 г.

С другой стороны, в других регионах мира, например в США, в течение многих лет возможность использования налоговых льгот, направленных на стимулирование роста производства ветровой энергии, вводилась и приостанавливалась непоследовательно. Однако недавнее продление льгот на два года означает, что в 2022 году ветроэнергетический сектор США готовится увеличить установленную мощность на 25 процентов по сравнению с 2019 годом.

В настоящее время Индия является ведущей азиатской страной в области ветроэнергетики, а с ее мощностью 4400 мегаватт она занимает четвертое место в мире после Германии, США и Испании. В Китае новый Закон о возобновляемых источниках энергии предусматривает налоговые льготы и субсидии, связанные с ветроэнергетикой, с намерением увеличить мощность производства ветровой энергии до 30 000 МВт к 2010 году. В настоящее время в стране производится 1 260 мегаватт.9

Согласно EPI, основной причиной распространения ветроэнергетики в мире является растущий технический прогресс. Современные турбины выше и имеют более длинные лопасти ротора, чем те, что были 20 лет назад, что позволяет им генерировать до 200 раз больше энергии.

Технологические усовершенствования также помогают снизить затраты на энергию ветра с 0,30 евро за киловатт-час в середине 1980-х годов до всего 0,03 евро сегодня в лучших ветроэнергетических установках. К другим факторам снижения цен относятся эффект масштаба при производстве компонентов ветряных турбин и снижение затрат на финансирование ветроэнергетических проектов. Более того, 48 стран приняли законы и постановления, способствующие развитию возобновляемых источников энергии.

В EPI указывается, что если бы экологические, социальные и другие расходы были включены в цену электроэнергии, энергия ветра была бы дешевле, чем энергия ископаемого топлива. Кроме того, энергия ветра обеспечивает долгосрочную энергетическую безопасность. Приведенные цифры составлены EIP в рамках группы «индикаторов эко-экономики», которые используются EIP для отслеживания наиболее важных тенденций, влияющих на переход к эко-экономике.

3.2. Прогноз развития мирового рынка ветроэнергетики

Ожидается, что мировой рынок ветроэнергетики будет расти в среднем на 7,9% в прогнозируемый период 2021-2025 гг.

Основными факторами, связанными с ростом, являются благоприятная политика правительств, увеличение инвестиций в проекты ветроэнергетики и снижение стоимости энергии ветра, что привело к более широкому использованию энергии ветра, что положительно повлияло на спрос на энергию ветра. Все большее распространение альтернативных источников энергии, таких как газовая и солнечная энергия, вероятно, будет препятствовать росту рынка.10

Береговая энергия ветра стала одним из наиболее ценных возобновляемых источников энергии во всем мире. По оценкам, совокупная установленная мощность ветровой энергии на суше в 2021 году увеличится на 8,33% по сравнению с мощностью предыдущего года. Однако оффшорный сектор набирает обороты в мировой ветроэнергетике, и ожидается, что в ближайшем будущем он станет свидетелем самого быстрого роста.

Развивающиеся рынки в Африке и Южной Америке предлагают надежные возможности для бизнеса ветроэнергетики, поскольку страны, включая Бразилию, Южную Африку, Чили и т.д., находятся на пороге развития, а спрос на электроэнергию растет, ожидается, что в ближайшие годы появятся рыночные возможности для развития ветроэнергетики. Более того, огромный потенциал ветроэнергетики в сочетании со снижением ее стоимости, вероятно, в ближайшем будущем предоставит рынку широкие возможности для бизнеса.

Северная Америка - один из наиболее зрелых и конкурентоспособных регионов на рынке ветроэнергетики, с сильным ростом в Соединенных Штатах.

Оффшорный сектор станет самым быстрорастущим сегментом

В 2019 году установленная мощность морского сектора увеличилась на 26% по сравнению с предыдущим годом. К концу 2019 года на Европу приходилось более 80% мировой совокупной установленной мощности морских ветроэнергетических установок.

На рынке морских ветряных турбин доминируют Великобритания, Германия и Китай. Соединенное Королевство, что представляло почти половину валовой мощности Европы в 2019 году, а оффшорная ветроэнергетика в стране должна удвоиться после того, как Министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS) объявило о долгосрочной политической поддержке оффшорной отрасли ветроэнергетики11.

Хотя в центре внимания былой значительный успех оффшорного сектора в Европе в прошлом, оффшорная индустрия Китая, наконец, набирает обороты. В 2017 году в стране было установлено 1162 МВт новых ветроэнергетических мощностей, которые были распределены между 18 оффшорными ветряными электростанциями, и девять из них (968 МВт) находились в провинции Цзянсу, которая по-прежнему является основным направлением развития оффшорной ветроэнергетики.

Индия также сосредотачивается на морских разработках. В апреле 2018 года Индия призвала к выражению интереса (EoI) к первому в стране оффшорному ветроэнергетическому проекту, который создается в заливе Хамбат у побережья штата Гуджарат.

Такие страны, как Китай, сейчас сталкиваются с проблемой, заключающейся в том, что все многообещающие участки ветряных электростанций в пределах 6 миль от берега уже эксплуатируются. Чтобы еще больше увеличить мощность и достичь своих целей по возобновляемым источникам энергии на 2021 год, большинство стран исследуют оффшорные зоны. В результате ожидается, что в ближайшие годы оффшорная ветроэнергетика будет расти более быстрыми темпами.

Северная Америка - наиболее зрелый и конкурентоспособный регион на рынке ветроэнергетики. В 2018 году в регионе Северной и Южной Америки было добавлено 11,9 ГВт ветроэнергетических мощностей, во главе с США, Бразилией и Мексикой.

В 2019 году в США установленная мощность ветроэнергетики увеличилась на 7 411 МВт, что на 8,32% больше совокупной мощности в 2018 году. Рост объясняется недавним и окончательным продлением налоговой льготы на производство (PTC) в Соединенных Штатах. Кроме того, политические обязательства Калифорнии и уверенность отрасли в использовании более низких уровней стоимости налоговых льгот на добычу оправдывают скромное повышение уровня в наземном секторе США.

В 2019 году Мексика установила около 1 ГВт новых ветряных турбин, что является одним из самых высоких показателей увеличения мощности, когда-либо сделанных в стране. После установки установленная мощность ветроэнергетики в Мексике составила 4,9 ГВт. Ситуация с возобновляемыми источниками энергии значительно улучшилась после проведенных в 2014 году энергетических реформ, которые в первую очередь направлены на либерализацию рынка электроэнергии. Кроме того, перед страной стоит цель вырабатывать 35% своей мощности за счет возобновляемых источников энергии до 2024 года.12

По данным Глобального совета по ветроэнергетике (GWEC), ожидается, что в период с 2021 по 2023 год в регионе Америки произойдет значительное расширение. Кроме того, по данным GWEC, ежегодное развертывание ветроэнергетики в регионе Америки, как ожидается, приведет к вводу в эксплуатацию 60 GW в ближайшие пять лет.

Выводы

Таким образом, на сегодняшний день рынок ветроэнергетики остается сильно фрагментированным и конкурентным, с присутствием большого количества фирм, включая коммунальные предприятия, IPP и т.д. Ключевые операторы ветряных электростанций включают Acciona Energia SA, Duke Energy Corporation, Electricit de France (EDF) SA, rsted A / S, NextEra Energy Inc, E.ON SE.

Хотя в 2019 году 37 производителей поставили ветряные турбины на мировой рынок ветроэнергетики, на долю 10 ведущих компаний приходилось почти 85%. Некоторые из основных поставщиков ветряных турбин, участвующих в мировом рынке ветроэнергетики, включают Vestas Wind Systems AS, Siemens Gamesa, Xinjiang Goldwind Science & Technology Co. Ltd. (Goldwind), GE Renewable и Enercon.

Список источников

1. Данилов Н. И.(ред.) Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Материалы Всероссийской научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, Екатеринбург, 16-19 дек., 2014. Т. 2. Екатеринбург: УрФУ. 2015, 294 с.

2. Кравцов Ю. Реальные перспективы альтернативной энергетики [Электронный ресурс] // Наука и инновации. – Режим доступа: http://innosfera.org/ alt_energy

3. Линник В.Ю., Линник Ю.Н. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БИОЭНЕРГЕТИКИ. // Вестник университета. - 2019, 10. – С.59-66.

4. Развитие распределённой генерации в мире и в России [Электронный ресурс] - https://www.c-o-k.ru/articles/razvitie-raspredelennoy-generacii-v-mire-i-v-rossii

5. Сечная Н.Ю. Чистый воздух, тепло и свет – это альтернативные источники энергии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://physics03. narod.ru/Interes/Doclad/alten.htm

6. Суслов К. В., Уколова Ев. В., Уколова Ек. В. Экономика и возобновляемые источники энергии. Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири: Сборник научных трудов. Вып. 15. Иркутск. 2015, с. 94-98.

7. Титова, Е., Бондарчук, Н., Романова, Е. Экономические аспекты культивирования некоторых растений, используемых в качестве сырья при производстве биотоплива//Международный сельскохозяйственный журнал. - 2017. - № 1. - С. 54-61.

8. Федченко, И. А., Соловцова, А. С., Лукьянов, А. Н. Биотопливо. Основные тенденции развития рынка [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://gisee.ru/articles/infographics/53637

9. Щинов А.Н., Липатов М.С. ВОЗМОЖНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНАХ РФ. // Символ науки. -2019. – С.64-66.

10. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ ecol/ecol05.htm