Экономика ВИЭ. Издание 2-е, переработанное и дополненное

3. органические технологии фотопреобразования (пока не достигли стадии промышленного развития).

Тонкоплёночные технологии еще более разнообразны и выбор той или иной технологии в первую очередь обусловлен климатическими особенностями той местности, где строится солнечная электростанция. Комбинированные гибридные технологии стали результатом разработок, осуществляемых в развитие тонкопленочной технологии, и благодаря сочетанию свойств обладают большим потенциалом роста эффективности преобразования солнечной энергии и снижения себестоимости. Их разработка ведется компаниями-лидерами отрасли, в том числе в Японии (Panasonic) и США (SolarCity, First Solar). В последнее время аналогичные разработки начаты и в России (компания «Хевел» совместно с ФТИ им Иоффе).

В последние годы мы стали свидетелями эволюции фотоэлектрических модулей, КПД преобразования которых для технологии на основе кристаллических кремниевых пластин (на которые приходится более 90% рынка) увеличился со значения порядка 12% или ниже до текущего стандартного значения 18%. Что касается производственных мощностей, то по состоянию на конец 2011 года более 20 производителей заявляли о возможной производственной мощности, исчисляемой в ГВт, т.е. явно превышающую единичную мощность их производства в 1000 МВт, однако, для развития в те годы было характерно не просто увеличение мощности, но и усовершенствование в плане автоматизации технологических операций и управления процессами производства. Результат этой эволюция нашел свое отражение в определении цены 1 ватта установленной пиковой мощности (Вт

) солнечных батарей и, впоследствии, в стоимости 1 кВт•ч электроэнергии, произведённой на основе фотопреобразования энергии солнца.

3. Состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики в России

Россия располагает колоссальным потенциалом практически по всем видам ВИЭ[50 - Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива /показатели по территориям/. Под ред. П.П.Безруких – М., «ИАЦ Энергия», 2007, 272 с.] и могла бы при введении ранее в действие полномасштабной системы её поддержки стать уже к настоящему моменту частью этого быстро растущего нового глобального рынка возобновляемой энергетики. Обычно оценки ресурсного потенциала проводят применительно к трём его уровням: валовой, технический и экономический. Наиболее значимым является, конечно, экономический потенциал ВИЭ.

Валовой потенциал считается на основе всех природных ресурсов возобновляемой энергетики, в принципе доступных на территории России: средние скорости ветра на территории всей страны, уровень инсоляции, объём стока малых рек, общий объём древесной биомассы и т. д. В этом смысле значение объёма валового потенциала представляет собой достаточно теоретическую категорию, имеющую мало связи с реалиями развития энергетики той или иной страны.

Технический потенциал оценивается уже с учётом уровня развития технологий трансформации валового потенциала ВИЭ в энергию и возможностей её передачи в места потребления. Для этого необходимо понимать не только сегодняшний уровень технологического развития процессов трансформации энергии источника в электрическую или тепловую энергию для потребления, но и конкретные условия возможного размещения генерирующего оборудования и объектов инфраструктуры. Например, сколько ветроагрегатов можно разместить так, чтобы они не «затеняли» друг друга, обеспечивая эффективную выработку электроэнергии каждым из них, сколько плотин малых ГЭС Вы можете построить на конкретной реке с учётом её стока, высот, профилей, типов грунта, характеристик створов и т.д.? Какова будет площадь станций солнечной генерации с учётом лесных посадок, горных местностей и труднодоступных территорий и др.? Поэтому технический потенциал, как правило, в разы (а иногда и на порядки) меньше величины валового потенциала ВИЭ.

Экономический потенциал ВИЭ рассчитывается на основе объёма исследованного технического потенциала, но с учётом экономической оправданности и целесообразности его реализации (использования) в конкретном месте, регионе в рамках конкретной технологии с учётом её достигнутого и возможного технологического уровня, а также уровня всех совокупных затрат. Естественно, что по мере развития технологий возобновляемой энергетики и повышения их эффективности оценки величин технического и экономического потенциала ресурсов ВИЭ должны меняться. Тем более это важно в текущей ситуации, когда происходит очень быстрое развитие почти всех технологий возобновляемой энергетики и повышение уровня их зрелости.

Например, валовой потенциал ветровой энергии на территории России огромен именно в силу величины её территории, однако величина технического её потенциала будет всегда ограничена, с одной стороны, коэффициентом 0,56 по закону Бетца-Жуковского, а также высотой башен ветроагрегатов, которая не позволит использовать энергию ветра, начиная с определённой высоты воздушных потоков (на сегодня, это, примерно, 170—180 м максимум).

Другой пример. Технический потенциал приливной энергетики России, измеряемый потенциально в установленной мощности будущих станций, равняется десяткам тысяч мегаватт. Только мощность большой Мезенской приливной электростанции оценивается специалистами в величину 8.000—12.000 МВт. Однако известные четырёхчасовые колебания выработки станции такой мощности в течение дня потребуют задействовать для их компенсации и выравнивания либо мощности ГЭС почти всего Волжского каскада, либо строительство новых ГАЭС мощностью около 3.000—3.500 МВт. Достаточно будет добавить, что именно ГЭС Волжского каскада сегодня являются основным инструментом системного оператора для регулирования и балансирования Европейской части ЕЭС, для которой тогда придётся искать новые мощности регулирования и балансирования. Следовательно, с экономической точки зрения возможность реализации технического потенциала Мезенской ПЭС сегодня близка к нулю, если не изменить условия её реализации. Следовательно, экономический потенциал приливной энергетики в России на сегодняшнем этапе также пренебрежительно мал.

Несмотря на некоторое устаревание величин оценок экономического потенциала ресурсов ВИЭ в России в силу быстрого развития и обновления технологической базы возобновляемой энергетики, использованной для его оценки в своё время, все без исключения специалисты и российские, и зарубежные отмечают его большую величину, ставящую Россию в число мировых лидеров по этому показателю.[51 - На сегодняшний день по данным МЭА Российская Федерация является 5-м в мире производителем энергии на основе ВИЭ, в основном, за счёт больших ГЭС.] Конечно, бесспорно, что во многом его величины проистекают из масштабов территории страны, что не отменяет значимости самого этого факта. Такой ресурсный потенциал ВИЭ в России стал основанием для включения развития возобновляемой энергетики в число приоритетных направлений в Энергетической стратегии России на период до 2030 г., утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №1715-р.

Оптимизм оценок возможного развития возобновляемой энергетики в России, несмотря на сегодняшние скромные показатели развития этой отрасли (см. Таблицу 1), кроме большой гидроэнергетики, базируется не только на величине потенциала этих ресурсов, которыми располагает страна.

Россия на сегодняшний день также располагает технологиями и научным заделом в сфере ВИЭ достаточно высокого уровня: малая и большая гидроэнергетика, приливная, геотермальная энергетика, биомасса, тепловые насосы, солнечная (фотоэлектрическое преобразование и гелиотермальная). Исключение составляют технологии ветроэнергетики, оставшиеся, как правило, на уровне конца 80-х – начала 90-х гг. Причиной такого положения отечественной ветроэнергетики можно считать очень слабый уровень её развития в стране на настоящий момент. Фактически российская ветроэнергетика представлена на сегодняшний день несколькими десятками устаревших ветроагрегатов импортного производства, включая украинские АВ-250, также снятые с производства (Таблица 2).

Однако быстрое овладение ими не станет серьёзной проблемой и недавний опыт Франции, Индии и Китая – тому подтверждение.

В России имеется почти весь необходимый промышленный потенциал для реализации широкого подхода к развитию возобновляемой энергетики за счёт местного производства всех базовых элементов технологического оборудования и соответствующих подсистем.

Мы уже имеем примеры создания новых производств и отраслей возобновляемой энергетики. Например, за последние 7—8 лет в стране появилась новая отрасль промышленности – производство древесных пелет в составе, примерно, 240 заводов разной мощности. Почти все они экспортируют свою продукцию, местное потребление ничтожно по сравнению с масштабами производства.

Введён в строй завод по производству панелей солнечных батарей компании «Хевел солар» (входит в финансово-промышленную группу «Ренова») в г. Новочебоксарске на основе тонкоплёночной технологии. ОАО «Роснано» также планирует строительство ещё одного завода по производству панелей солнечных батарей.

Прошедший 2015 год оказался очередным годом динамичного развития не только мировой, но и российской солнечной энергетики. Он ознаменовался как увеличением мощности установленной солнечной генерации, так и ростом инвестиций в отрасль. По данным маркетингового исследования РБК.Research «Российский рынок альтернативной энергетики – 2015», совокупная мощность проектов солнечных электростанций, отобранных в 2013—2014 гг., и планировавшихся к вводу в эксплуатацию до конца 2015 года, должна была составить 175,2 МВт. При этом в Астраханской области должны были появиться солнечные электростанции совокупной установленной мощностью 90 МВт, в Оренбургской области – 30 МВт, в Белгородской области и Республике Башкортостан – по 15 МВт.

Инвесторами проектов должны были стать: ООО «Авелар Солар Технолоджи», ООО «КомплексИндустрия», ООО «МЭК-Инжиниринг», ООО «МРЦ Энергохолдинг» и ОАО «Красноярская ГЭС».[52 - http://marketing.rbc.ru/news_research/28/08/2015/562949996837998.shtml] Однако этого, к сожалению, не произошло[53 - Подробнее см.: Фомичёва А. «Энергия солнца» ушла за инвестиционный горизонт.-Коммерсант, 24 марта 2016, стр. 9.] и компании ООО «КомплексИндустрия», ООО «МЭК-Инжиниринг», ООО «МРЦ Энергохолдинг» не выполнили своих инвестиционных обязательств по ДПМ ВИЭ. Таким образом, на конец 2015 г. суммарная установленная мощность ФЭ станций в России по данным Ассоциация солнечной энергетики России (http://pvrussia.ru/) составляет 60 МВт на оптовом рынке и примерно 8 МВт малых установок на розничном рынке без генерации Крыма.

Что касается крымской солнечной энергетики, то там ситуация следующая. В Республике Крым в 2010—2012 гг. были построены 4 СЭС общей мощностью 227,3 МВт, в том числе:

• СЭС «Родниковое» (7,5 МВт);

• СЭС «Охотниково» (82,65 МВт);

• СЭС «Перово» (105,6 МВт).

• СЭС «Митяево» (31,55 МВт);

В 2013 году была построена и находится в опытно-промышленной эксплуатации СЭС «Николаевка» мощностью 69,7 МВт и СЭС «Владиславовка» мощностью 110 МВт. На территории Севастополя построена и находится в опытно-промышленной эксплуатации СЭС мощностью 3,2 МВт. Общая выработка электроэнергии на СЭС составила в Крыму в 2013 году 297,55 млн кВт·ч (26% от общей выработки энергии в Крыму и 5% от общего её потребления (без учёта г. Севастополя)).

Итого, на территории КФО введено в эксплуатацию 227,3 МВт солнечной генерации, находится в опытно-промышленной эксплуатации 182,9 МВт солнечной генерации. Однако следует иметь в виду, что солнечная ФЭ энергетика Крыма находится в настоящее время вне правового поля российской системы поддержки ВИЭ в силу своей «оторванности» от рынка электроэнергии и мощности. Изменения могут произойти не ранее 2017 г., когда будучи соединённой надёжно с российской энергосистемой по энергомосту, Крым войдёт в состав 1-ой ценовой зоны рынка. Тогда с учётом мощностей КФО суммарная мощность российской ФЭ генерации составила на конец 2015 г. почти 300 МВт.

Анализируя состояние и перспективы развития российской энергетики на основе ВИЭ, особо следует отметить российскую энергетику на основе твёрдой биомассы, располагающую мощным потенциалом роста, даже учитывая её сегодняшнее лидирующее положение среди всех остальных технологий генерации на основе ВИЭ в России, кроме больших ГЭС.

Оценивая экономический потенциал биомассы в России, мы выделяем по происхождению следующие её виды:

• отходы лесозаготовки – отходы, образующиеся в процессе вырубки лесов (ветви, сучья, кора, листва, хвоя, крупные опилки, некондиционная древесина)

• отходы деревообрабатывающей промышленности – опилки, щепа, кора

• специально выращенная биомасса древесных посадок.

Как уже было отмечено ранее, станции на биомассе в России лидируют по общей установленной мощности среди всех остальных видов станций на основе ВИЭ, за исключением больших ГЭС (Таблица 4).

Как видно из приведённого перечня станций на биомассе, все они были построены при целлюлозно-бумажных или лесо- (дерево-) перерабатывающих комбинатах ещё в советское время. Станции, естественно, работают на сырье и отходах этих комбинатов и производств.

Основными технологиями использования лесной биомассы в качестве источника энергии являются:

• прямое сжигание в топочных устройствах энергоагрегатов

• механическая и термическая переработка (сушка и прессование, в некоторых случаях предварительное измельчение) с целью формирования топливных пелет или брикетов для последующего сжигания в топочных устройствах энергоагрегатов

• химическая переработка (сбраживание, переэтерификация) для получения жидких биотоплив второго поколения с целью последующего использования в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств или энергоагрегатов.

Примерный потенциальный объём производства тепловой энергии из отходов лесозаготовок, исходя из оцениваемых объёмов потенциала лесной биомассы, составляет 35 910 тыс. Гкал, а из отходов деревообрабатывающей промышленности – 70 420 тыс. Гкал.

Примерный потенциальный объём производства электрической энергии из отходов лесозаготовок составляет 41,76 ТВт·ч, а из отходов деревообрабатывающей промышленности – 81,89 ТВт·ч. Оценивая перспективы развития возобновляемой энергетики в России, необходимо проанализировать те ориентиры развития этой энергетики, которые были установлены недавними правительственными решениями (См. раздел 4.3. далее).

Распределяя объёмы генерации электрической энергии между различными технологиями генерации, необходимо, по мнению автора, исходить из следующих предпосылок и допущений:

1. Россия располагает всем набором ресурсов возобновляемых источников энергии, существующих в мире.

2. Этот набор и объёмы по каждому отдельно взятому виду ресурсов позволяют развивать возобновляемую энергетику в стране по любому направлению с формированием технологических приоритетов, если в этом будет необходимость.

3. При некотором подходе к расчётам можно принять за основу «естественный» модельный сценарий развития различных технологий и их соотношения, для которого возможной методологической основой соответствующего распределения может служить уже сложившаяся в мире технологическая структура генерации энергии на основе ВИЭ.

4. За исключением большой гидроэнергетики в сложившейся на сегодняшний день структуре генерации энергии на основе ВИЭ в России выделяются 3 очевидных лидера: малые ГЭС, производство электрической энергии на тепловых станциях с использованием биомассы и геотермальная энергетика. Поэтому при сопоставлении долгосрочных целей развития возобновляемой энергетики с использованием именно данных технологий имеется возможность сопоставить указанные цели с реально достигнутым уровнем. Применительно к остальным технологиям генерации: ветроэнергетика, солнечная и приливная, такое сопоставление на основе местных данных и накопленного опыта провести невозможно в силу слабой их представленности в энергетике страны.

В качестве общего замечания следует сказать, что существенное влияние на перспективную структуру генерации энергии на основе ВИЭ могут иметь политические решения правительства, распределение объёмов генерации между оптовым и розничным рынками электроэнергии, а также «удачность» и обоснованность принимаемых правительством решений.

Особое место в этом ряду технологий занимает приливная энергетика. В этой сфере ещё Советский Союз развивал пионерные технологии, однако широкого промышленного развития приливная энергетика не получила ни в советское время, ни позже. На настоящий момент в России накоплен хороший научно-технический потенциал и опыт строительства и эксплуатации приливных станций, который может позволить стране относительно быстро преодолеть имеющееся отставание и выйти в число мировых лидеров. Поэтому в прогноз развития энергетики на основе ВИЭ в России необходимо включить мощности и объёмы генерации только того проекта строительства приливной станции, о котором известно на настоящий момент – Северная ПЭС мощностью 12 МВт. Остальные известные проекты потребуют дополнительного обоснования и решения ряда технических и экономических проблем, чтобы их можно было включать в прогнозные перечни на такие относительно короткие периоды планирования.

4. Ресурсные и экономические предпосылки формирования сценариев перспективного развития энергетики на основе ВИЭ в России

В 2010—2012 гг. международная консультационная компания АФ-Меркадос при непосредственном участии автора проводила по заказу НП Совет рынка расчёты и моделирование возможного развития возобновляемой энергетики в России при различных переменных условиях. Основной задачей проведённого исследования было определение целесообразного уровня экономической поддержки развития возобновляемой энергетики с разбивкой по технологиям и мерам поддержки: фиксированные тарифы, надбавки к цене электрической энергии (мощности), плата за мощность для генераторов на основе ВИЭ[54 - Результаты упомянутых работ будут представлены автором далее.]. Похожие работы выполнялись и позже в рамках консультационных проектов по подготовке нормативных решений по созданию в России национальной системы поддержки развития возобновляемой энергетики, когда основной формат такой системы для оптового рынка был уже определён – плата за мощность по договорам предоставления мощности.

При проведении указанных работ и исследований было необходимо, с одной стороны, уточнить возможные объёмы производства такой энергии по технологиям генерации и, с другой стороны, оценить, во что обойдётся такое развитие этой отрасли (в смысле объёмов производства и степени использования имеющегося ресурсного потенциала ВИЭ) экономике всей энергетики страны и её экономике в целом. Поэтому рассматривались технические предпосылки такого развития и финансово-экономические. Вторые необходимы были для расчёта стоимостных индикаторов, величин выручки и окупаемости отдельных потенциальных проектов, уровня поддержки тех или иных технологий для обеспечения окупаемости проектов и т. д.