Экономика ВИЭ. Издание 2-е, переработанное и дополненное

Рисунок 2. Рост инвестиций в энергетику ВИЭ в мире по сравнению с 2004 г., %

Источник: Bloomberg New Energy Finance, 2015: http://about.bnef.com/press-releases/clean-energy-defies-fossil-fuel-price-crash-to-attract-record-329bn-global-investment-in-2015/

Несмотря на некоторое замедление в 2012—13 годах инвестиционный процесс в возобновляемой энергетике за рассматриваемый период производит сильное впечатление своими ежегодными индикаторами объёма. BNEF также оценивает объём инвестиций в корпоративный и правительственный (т.е. за счёт средств государств) НИОКР в возобновляемой энергетике в 2015 г. в $28,3 млрд и рост этих расходов на 1% по сравнению с 2014 г.[18 - http://about.bnef.com/press-releases/clean-energy-defies-fossil-fuel-price-crash-to-attract-record-329bn-global-investment-in-2015/]

По оценкам Министерства защиты окружающей среды ФРГ, сделанным ещё в 2006 г., величина этого рынка может достигнуть к 2030 г. 460 €

в год.[19 - Renewable Energy Sources Act: Progress Report, 2007. BMU, 05.07.2007.] Но исходя из приведённых выше темпов роста инвестиций в ВИЭ, этот индикатор роста может быть и превышен к ожидаемому сроку. Этот сектор экономики создает новые рабочие места, как в производственной части, так и в сопутствующих секторах: НИОКР, обучение и тренинг, производство энергии и обслуживание оборудования и прочее, что неоднократно отмечалось специалистами во многих странах.

Развитие отдельных технологий на основе ВИЭ в мире будет рассмотрено автором ниже.

По мнению МЭА[20 - Medium-Term Renewable Energy Market Report. IEA, 2013.] активное развитие производства энергии на основе ВИЭ в последние годы основывается преимущественно на следующих двух факторах развития.

Во-первых, активное развитие этого типа энергетики в развивающихся странах мира, которые отличаются существенно более высокими темпами роста энергопотребления, чем развитый мир[21 - Например, в период с 2002 по 2012 гг. ВВП США, рассчитанный по паритету покупательной способности в постоянных ценах 2011 года, возрос на 19%, а первичное потребление энергии сократилось более чем на 2,5%; в Германии за тот же период прирост ВВП составил 12%, а сокращение первичного потребления энергии – почти 6%. (Копылов А., Ланьшина Т. Энергосбережение экономики.-«Ведомости», 19 февр. 2016)]. Доля стран – не членов ОЭСР, во главе с Китаем составит 2/3 в суммарном приросте производства энергии на основе ВИЭ к 2018 г. И этот более чем впечатляющий рост сможет компенсировать снижение доли развитых стран в этом процессе, в первую очередь в США и странах ЕС.

Во-вторых, существенно улучшается экономика использования ВИЭ для производства электроэнергии за счёт расширения масштабов и технологического развития отрасли. Например, ветроэнергетика является конкурентоспособной без специальных мер поддержки уже в некоторых странах: Бразилия, Новая Зеландия, Турция. Впечатляющие результаты демонстрируют геотермальная и биоэнергия. Энергия ГЭС давно уже не вызывает вопросов с точки зрения своей конкурентоспособности, особенно с учётом способности ГЭС обеспечивать пиковое потребление и балансирование в энергосистеме.

Неодинаковый уровень развития ВИЭ в разных странах можно объяснить двумя основными факторами:

• существенные различия среди стран по величине суммарного объёма ресурсного потенциала ВИЭ, пригодного для разработки, и по его структуре

• различия в эффективности схем стимулирования ВИЭ

, применяемых отдельными странами для наиболее эффективного использования того ресурсного потенциала ВИЭ, которым располагает страна

• разное время начала активных мер поддержки развития возобновляемой энергетики в стране.

РАЗВИТИЕ НАЗЕМНОЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ

Ветроэнергетика в мире, начиная с 90-х годов ХХ века, испытывает значительный подъем. Причем этот подъём выражается сразу в нескольких факторах: рост суммарной установленной мощности ветроустановок, повышение темпа роста установленной мощности, увеличение объёма инвестиций, как в энергетику ВИЭ в целом, так и в ветроэнергетику в частности.

За 2012 год по данным IRENA и GWEC глобальный рынок ветроэнергетики вырос в стоимостном выражении на 10% по сравнению с 2011, что составило $78 млрд или €60 млрд.

Вот несколько цифр, характеризующих тенденции и результаты развития мировой ветроэнергетики, а также место России в этом развитии:

– на конец 2014 года в мире эксплуатировалось примерно 268.000 ветроагрегатов, из которых 76.241 агрегат был установлен в Китае.[22 - http://www.gwec.net/global-figures/wind-in-numbers/] Общая установленная мощность ветрогенерации в мире достигла 432,4 ГВт[23 - Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016], что более, чем в два раза превышает нынешнюю установленную мощность всей российской генерации (210 ГВт, из них в России мощность работающих ВЭС составляет только 5,5 МВт (0,00003%);

– по итогам 2015 г. страной – лидером мировой ветроэнергетики остался Китай (впервые страна стала лидером по итогам 2010 г.) с общей установленной мощностью ВЭС более 145.000 МВт, обгоняя США с общей мощностью ВЭС 74.471 МВт. Приросты установленной мощности составили за 2015 г.: в Китае около 30.500 МВт[24 - Там же.], в США прирост мощности составил 8.598 МВт (6.810 МВт в 2010 г.[25 - http://www.windpoweringamerica.gov/wind_installed_capacity.asp]). Любопытно, что, обгоняя США по объёму установленной мощности ВЭС, Китай существенно отстаёт от них по объёму производимой на ВЭС электроэнергии. В 2015 г. в США было произведено на ВЭС 190 млрд кВт·ч электроэнергии[26 - http://www.aweablog.org/american-innovation-at-work-u-s-worlds-top-wind-energy-producer/ – сост. на 09.03.2016]. Китай (в сообщении Национальной энергетической администрации (NEA))[27 - http://www.energymarketprice.com/SitePage.asp?act=NewsDetails&newsId=19145&trydf – по сост. на 24.03.2016], в свою очередь, сообщил о суммарных потерях объёмов производства электроэнергии на своих ВЭС в 2015 г. на 33,9 млрд кВт·ч, что составляет примерный эквивалент 20% суммарного производства электроэнергии на ВЭС в Китае или, примерно, 169,5 млрд кВт·ч;

– ещё в 2009 году установленная мощность ветрогенерации в Германии (25,8 ГВт) превысила установленную мощность российских АЭС (22 ГВт), на конец 2015 года мощность ВЭС в Германии составляет 44.947 МВт[28 - Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016]

Отдельно стоит подчеркнуть территориальную особенность распространения ветростанций по всему миру. Если раньше работающие ветроустановки были частью пейзажа только развитых стран Западной Европы и США, то сейчас наблюдается скачок в использовании энергии ветра в странах Азии, Латинской Америки, Восточной Европы и постсоветском пространстве. Данную тенденцию можно связать, в первую очередь, с последовательной долгосрочной политикой стран-лидеров в сфере поддержки развития возобновляемой энергетики в целом и ветроэнергетики, в частности, с ростом цен на углеводородные энергоносители, введением квот на выбросы СО

и парниковых газов, удешевлением конструкций и технологического цикла производства ветроустановок, налаженным механизмом их подключения к сети, появлением более дешевых аналогов, в основном, производства КНР, развитием вторичного рынка установок.

График роста мощности ВЭС (Рисунок 3) имеет вид, близкий к экспоненте, что говорит о высокой скорости нарастания индикатора установленной мощности.

Рисунок 3. Рост суммарной мировой установленной мощности ВЭС, МВт

Источник: Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016

Прирост её только за последний рассмотренный год (2015) составил 17,0%.

Отметим, что индикатор объёма ежегодно устанавливаемой мощности в 2013 году был ниже, чем в предыдущем, что объясняется воздействием кризиса и неустойчивой ситуацией в странах Северной Америки, что и проиллюстрировано следующим графиком на Рисунке 4.

Рисунок 4. Ежегодный прирост установленной мощности, МВт

Источник: Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016

Особого внимания заслуживает структура стран, производящих электроэнергию посредством ВЭС (Рисунки 5 и 6), как наиболее быстро развивающийся и самый большой после ГЭС сектор возобновляемой энергетики. До середины первого десятилетия ХХI века лидерами по объёму установленной мощности были США и страны континентальной Европы. Сейчас на ведущие позиции, как было отмечено ранее, вышел Китай (он, кстати, также является лидером по объёму прироста установленной мощности) и Индия. Также относительно высокую активность по установке новых мощностей ВЭС демонстрируют США[29 - Проблема развития американской ветроэнергетики состоит в действующей в стране системе её поддержки на основе налоговых списаний, которая приводит к существенным колебаниям вводимых мощностей каждые 2 года из-за ожидания решения Конгресса США и президента по величине этих списаний. В год перед таким объявлением новых условий вводы мощностей резко падают, т.к. инвесторы откладывают их в ожидании решени правительства США по условиям поддержки.].

Рисунок 5. Суммарная установленная мощность ВЭС на конец 2015 (10 крупнейших стран), МВт

Источник: GWEC, Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016

Рисунок 6. Введённая в 2015 г. установленная мощность ВЭС (10 крупнейших стран), МВт

Источник: GWEC, Global Wind Statistics, 2015.-GWEC, 10.02.2016

Если в августе 2012 г. Американская ветроэнергетическая ассоциация известила о преодолении США рубежа 50 ГВт мощности ВЭС,[30 - Американская ветроэнергетическая ассоциация: ветроэнергетика США преодолевает рубеж установленной мощности ВЭС в 50 ГВт: http://www.vetern5.com/index.php?pid=5&PHPSESSID=6de7a2ec47fb0d7d79ed3e2598fd55ce] то всего через 3 года установленная мощность превысила 74 ГВт, т.е. выросла на 50%.

Прогноз сравнительной динамики рынка в разрезе основных регионов (Северная Америка, Европа, Азия, Латинская Америка, страны Африки и Ближнего Востока, страны Тихоокеанского бассейна) можно проследить на Рисунке 7 ниже.

Рисунок 7. Прогноз развития рынка ветроэнергетики по регионам, ГВт

Источник: GWEC, 2012

Прогноз суммарной установленной мощности ветроэнергетики (красный) и ежегодного прироста (синий) приведен ниже на Рисунке 8. Как следует из этого графика величина ежегодного прироста выходит на фазу медленного роста, в то время, как прирост суммарной установленной мощности будет ещё продолжать высокую динамику на протяжении ближайших 5—7 лет. Если сравнить данный прогноз, сделанный в 2012 г., с данными на Рисунке 3, то станет очевидным вывод, что ветроэнергетика пока идёт с опережением самых оптимистичных прогнозов и по показателю суммарного ввода мощностей (+3,3% по отношению к прогнозу 2012 г.), и по показателю ежегодного ввода (+26%).

Прогноз темпа прироста суммарной мощности (синий) и прирост годового темпа (красный) показаны на Рисунке 9 ниже.

Рисунок 8. Прогноз роста суммарной мировой установленной мощности ВЭС, ГВт

Источник: GWEC, 2013

Рисунок 9. Прогноз изменения темпа роста суммарной мировой установленной мощности ВЭС, %

Источник: GWEC, 2013

Как уже было отмечено нами ранее, прирост годового темпа выходит на своеобразное плато на уровне 8—10% ежегодно, а темп прироста суммарной мощности постепенно замедляется в мире. Скорее всего, следует ожидать нового скачка темпов роста и прироста после существенного ускорения роста ветроэнергетики морского базирования или открытия последнего большого географического рынка – России.

Технологическое развитие ветроэнергетики идёт сразу в нескольких направлениях. Во-первых, это рост единичной мощности ветроагрегатов. Если раньше, ещё 7—8 лет назад «рабочим» считался уровень единичной мощности ветроагрегата 1,2—1,5 МВт, то теперь, это уже 2,5—3 МВт. Самый мощный из ветроагрегатов принадлежит датской компании Вестас имеет мощность 8 МВт и диаметр ротора 164 м, т.е. лопасть длиной 82 м. Один из крупнейших производителей лопастей компания LM Wind Power известила[31 - http://www.lmwindpower.com/en/stories-and-press/stories/news-from-LM-Places/Record-breaking-LM-88-4-blade – по сост. на 23.06.2016] в июне 2016 г. о завершении производства самой длинной лопасти ветроагрегата длиной 88,4 м для станций морского базирования. Однако были сообщения о ведущемся в Sandia National Laboratories исследовательских работах по созданию лопастей длиннее 290 м для ветроагрегатов единичной мощностью более 50 МВт для ВЭС морского базирования.[32 - Pelosi, Ray. The Next Generation in Wind Power Technology.-Renewable Energy World: http://digital.renewableenergyworld.com/renewableenergyworld/20160304?sub_id=48vIC8LdYiPt&folio=26&pg=29#pg29]

Во-вторых, растут высоты башен ветроагрегатов для достижения более высоких средних скоростей потоков, а также для освоения площадок, для которых свойственны слабые ветра на стандартных ранее и ныне высотах башен 80—90 м. Сегодня многие производители готовы предложить ветроагрегаты с высотами башен более 100 м и наибольшая из известных сегодня на рынке башен ветрагрегатов превышает 170 м. Рост высоты башен привёл к необходимости использования совершенно новых технологий их производства. Традиционно башни разбиваются на секции, свариваемые на заводе и доставляемые на площадку ВЭС для сборки самой башни. Как правило для соединения секций башен используется болтовая конструкция. Однако увеличение высоты башни не только ведёт к увеличению количества секций, но и к увеличению диаметра нижних из них. А это, в свою очередь, создаёт серьёзные проблемы с их транспортировкой на площадку. Поэтому в настоящее время используются новые подходы к производству башен прямо на площадках. Компания GE предлагает высокие башни на 5 осях, обмотанных специальной строительной тканью. Другие предлагают использование бетона для их возведения или использование комбинированных конструкций. NREL в США разрабатывает в сотрудничестве с другими компаниями технологию спиральной сварки башен из рулонов листовой стали прямо на площадке.[33 - Там же.]

В-третьих, логичным развитием, связанным с предыдущими двумя отмеченными факторами, стало увеличение длин лопастей ротора ветроагрегатов. Ныне лопасти длиной более 50 м становятся почти стандартом, а новые технологии изготовления составных лопастей позволили изготовить лопасть ротора длиной 74 м. Такие новые размеры заново ставят перед разработчиками вопросы не только аэродинамических качеств лопасти, но и её надёжность, прочность за счёт используемых материалов и конструкции и цена. Причём последний из факторов по мнению специалистов начинает сейчас доминировать.[34 - Bayar, Tildy. Sharpening the Blade. – Power Ingineering International, 2015, February: http://www.powerengineeringint.com/articles/print/volume-23/issue-2/features/sharpening-the-blade.html – по сост. на 16.03.2016]

В-четвёртых, использование новых технологических и схемных решений ветроагрегатов для решения проблемы выравнивания скорости вращения ротора ветроагрегата при изменении скоростей ветра и обеспечения за счёт этого необходимого качества вырабатываемого и выдаваемого в энергосистему тока. Используемые решения отличаются достаточно большим разнообразием вариантов. Новые решения используются для перехода от управления отдельными ветроагрегатами ВЭС к управлению всеми ветроагрегатами станции во взаимосвязи для оптимизации режимов выработки не столько каждого отдельно взятого ветроагрегата, сколько выработки всей ВЭС в целом.