Ветроэнергетика, уже вышла из категории «альтернативной», став энергетикой основной, главным направлением энергетического развития.
Например, ветроэнергетика занимает первое место:
а) по чистому приросту новых электроэнергетических мощностей в ЕС за период 2000 – 2014 (116,76 ГВт). К слову, третье место занимает солнечная энергетика, пропустив вперед, на второе место, природный газ.
б) по плановому чистому приросту новых мощностей в США в 2015 году (9,811 ГВт), опережая более чем в два раза природный газ.
Рисунок 3.1 – Чистый прирост генерирующих мощностей в ЕС
В ЕС в 2015 году 100% (!) чистого прироста мощностей пришлось на ВИЭ, среди которых лидирует ветроэнергетика (прирост - более 11 ГВт).
В Китае, где ветроэнергетика уже несколько лет производит больше электричества, чем атомная, в 2014 было установлено 23,2 ГВт мощностей ветряных электростанций – абсолютный мировой рекорд. В перовом полугодии 2015 года ввод новых мощностей составил 9,2 ГВт. Планируется, что за 2015 г. будет установлено 21,5 ГВт. Официальная цель: 200 ГВт мощности ветроэнергетики к 2020 г. Для сравнения, установленная мощность всей российской электроэнергетики: примерно 230 ГВт.
В Дании в 2014 г. доля ветроэнергетики в производстве электричества составила почти 40%, в Испании и Португалии – более 20%, в Ирландии – около 20%, Великобритании – 9%, Германии – 8,6%, Китае – 2,8%.
В 24 странах мира установленная мощность национальной ветроэнергетики превышает 1 ГВт.
Китай – мировой лидер, как по темпам роста, так и по установленной мощности. Бразилия ввела в 2014 г. 2,5 ГВт – четвёртый показатель в мире за этот год, Индия – 2,3 ГВт, и по установленной мощности (22,5 ГВт) занимает в мировой табели пятое место. Южная Африка за один только 2014 г. нарастила мощность с 10 до 570 МВт.
Масштабы сегодняшних перемен в энергетике хорошо демонстрирует еще одно сравнение: построенные за один лишь 2015 г. мощности мировой ветроэнергетики превышают совокупную установленную мощность российских ГЭС и в два раза больше всех действующих атомных электростанций Российской Федерации.
Приведённые цифры доказывают, что ветроэнергетика стала важным способом производства электроэнергии не только в промышленно развитых, но и развивающихся странах.
Размер имеет значение
История развития современной ветроэнергетики – это история роста размеров и мощности ветрогенераторов, рисунок 3.4.
Развитие науки и техники, совершенствование технологий планирования размещения ветряных электростанций привели к тому, что в «нестабильной» ветроэнергетике сегодня обеспечивается достаточно высокий коэффициент использования установленной мощности (КИУМ).
Рисунок 3.4 – Рост размеров ветроустановок с 1980 года
3.1 Экономика и поддержка
На сегодняшний день материковая (onshore) ветроэнергетика превратилась в один из самых дешевых способов производства электричества.
Поскольку данные по странам и проектам в электроэнергетике могут значительно отличаться, мы рассматриваем интегральные, обобщающие исследования, авторы которых анализируют крупные массивы данных множества энергетических проектов.
В январе 2015 г. Международное агентство по возобновляемой энергии (IRENA) опубликовало объемное исследование под названием «Стоимость генерации в возобновляемой энергетике в 2014 г.». «Во многих странах, включая Европу, энергия ветра является одним из самых конкурентоспособных источников новых энергетических мощностей. Отдельные проекты в ветроэнергетике регулярно поставляют электроэнергию по $0,05 за кВт·ч без финансовой поддержки, при этом для электростанций, работающих на ископаемом топливе, стоимостной интервал составляет $0,045–0,14 за кВт·ч,» - сообщает Агентство.
Прогнозные значения на 2020 г. Министерства энергетики США показывают, что конкурировать с материковой ветроэнергетикой по стоимости производства электричества (LCOE) сможет только комбинированная генерация на основе природного газа.
За последние два года, помимо указанных работ, вышло несколько авторитетных исследований по сравнительной экономике энергетики, в которых в целом подтверждаются вышеназванные заключения о высокой ценовой конкурентоспособности ветроэнергетики.
Сегодня не существует ни одного исследователя, который бы сомневался, что капитальные затраты и стоимость производства электричества с помощью ВИЭ будут падать и дальше, а сложность и стоимость добычи ископаемого топлива, наоборот, возрастать. Поэтому в ближайшие годы электричество, производимое ветряными электростанциями, станет устойчиво дешевле продукции углеводородной генерации практически во всех регионах планеты.
3.2 Ключевой игрок энергетической системы 2050
Принимая во внимание растущую экономическую привлекательность энергии из ветра в сочетании с практически неограниченными ветроэнергетическими ресурсами планеты, теоретически возможно снабжение всего человечества электроэнергией, практически полностью произведенной только на основе ветра. Исследование Гарвардского университета, основанное на весьма консервативных допущениях, показывает, что потенциал ветроэнергетики примерно в 40 раз превышает глобальное потребление электричества.
Среднегодовой темп роста мощностей мировой ветроэнергетики начиная с 2014 г. составляет 21,4% в год, а за последнее десятилетие ее установленная мощность выросла в восемь раз. На конец 2015 г. она составила 370 ГВт, и, предположительно, к 2020 г. достигнет 1000 ГВт.
Рисунок 3.5 – Установленная мощность ветряных электростанций в мире, ГВт
Обобщение различных прогнозов и сценариев развития энергетических рынков и ветряного сегмента возобновляемой энергетики показывает интервал от 10,3% до 30,6% — такую долю в мировом производстве электричества может занять ветроэнергетика к 2050 г.. При этом во многих технологически развитых странах доля ветроэнергетики будет приближаться к верхней границе указанного интервала или даже превосходить ее. Дания, уже производит порядка 40% электричества посредством энергии ветра, а по мнению Министерства энергетики США в 2050 г. ветроэнергетика может вырабатывать 35% американской электроэнергии. Здесь, как и в других сегментах возобновляемой энергетики, дальнейшее развитие во многом будет зависеть от совершенствования технологий и развития сравнительных экономических преимуществ.
Одна из очень старых идей в энергетической сфере Казахстана, породившая уже несколько несостоявшихся проектов, начинает, наконец-то, реализовываться: Министерство энергетики и минеральных ресурсов определило победителя в тендере на строительство первой пилотной ветроэнергостанции в Джунгарских воротах.
Данный проект осуществляется совместно министерством и Программой Развития ООН (ПРООН), основная цель его - помочь Казахстану начать использовать значительные ресурсы возобновляемых источников энергии, в частности - развивать ветроэнергетику.
Известно, что республика обладает очень значительным потенциалом в этой сфере, но до сих пор он фактически не используется. В условиях Казахстана ветроэнергетика обладает целым рядом преимуществ, основное из них: совершенно не потребляется топливо для выработки электроэнергии, источники энергии могут быть расположены максимально близко к потребителям и при этом они не загрязняют окружающую среду и не выбрасывают так называемые "парнирковые" газы, оказывающие влияние на потепление климата на Земле.
Сегодня Казахстан, при его значительном и энергоемком промышленном потенциале, потребляет очень значительное количество энергии, занимая одно из первых мест в мире по энергоемкости внутреннего валового продукта - почти в десять раз выше, чем в развитых странах. По удельным выбросам "парнирковых" газов на единицу ВВП Казахстан занимает третье место в мире. Снижение энергоемкости ВВП является одной из основных целей Стратегии индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на 2003-2015 годы. Значительное потребление энергии и, соответственно, производство энергии, приводит также к существенному загрязнению окружающей среды. Не секрет, что атмосфера в большинстве наших индустриальных центров далека от разрешенных нормативов качества воздуха. А по удельным выбросам "парнирковых" газов на единицу ВВП Казахстан занимает третье место в мире.
Таким образом, производство электроэнергии на базе возобновляемых источников энергии с частичным замещением традиционной энергетики с использованием угля, нефти, газа позволит снизить потребление невозобновляемых энергетических ресурсов, а также экологическую нагрузку на окружающую среду, как на местном, так и глобальном уровне.
Развитие ветроэнергетики в Казахстане служит выполнению задач Стратегии индустриально-инновационного развития страны, и один из первых этапов в реализации данного проекта по ветроэнергетике.
Тендер на строительство ВЭС был успешно завершен в конце ноября 2014 г. выбором кампании, которая будет осуществлять и строительство ветроэлектростанции и ее будущую эксплуатацию. Примечательно, что делать это будет местная, казахстанская компания ТОО "АЛД-Консалтинг", которая намерена работать по проекту совместно с японской Tohoku Electric Power Do. Inc, являющейся подразделением компании "Мицубиси". Намерение принять участие в проекте выразили также казахстанский Национальный инновационный фонд и Европейский Банк Развития и Реконструкции.
Состоять электростанция будет из пяти ветроустановок мощностью в 1 МегаВатт каждая. То есть, суммарная установленная мощность ветроэлектростанции будет 5 МВт, что позволит условно обеспечить электроэнергией порядка десяти тысяч человек. Но и у компании-инвестора, и у ее японских партнеров есть намерение в будущем развивать суммарную мощность станцию до 50 МВт, что могло бы частично покрывать потребности Талдыкорганского региона.
- Там самым будет положено начало использованию ветропотенциала и самих Джунгарских ворот, и в целом Казахстана, - заметил г-н Дорошин.
Для республики сейчас это достаточно крупный проект в области возобновляемых источников энергии. Стоимость пилотной станции составит порядка 7 млн. долларов США.
ПРООН и Глобальный Экологический Фонд выделяют 1 млн. долларов США в виде гранта для поддержки этого проекта. Министерство энергетики и природных ресурсов, как уполномоченный правительством орган, окажет поддержку проекту в том, что после завершения строительства станции с ней будет заключен долгосрочный договор на покупку ее электроэнергии на весь тот инвестиционный период, который инвестор определил в своей заявке. Цена электроэнергии составит 3,73 евроцента за 1 кВт/час. Это довольно дорого, но эта стоимость включает в себя не "чистую" стоимость производства электроэнергии, но и инвестиционную составляющую, то есть деньги, которые надо вернуть инвесторам.
По предварительным оценкам, которые мы провели, внешние затраты, связанные с воздействием угольной энергетики на окружающую среду и здоровье населения, составляют, примерно, 7 тенге на каждый киловатт электроэнергии. Таким образом, считается, что угольная энергетика самая дешевая, но мало кто задается вопросом о цене того вреда, который она наносит окружающей среде.
С учетом всех этих факторов, использование экологически чистой возобновляемой энергии является важнейшим направлением в энергетике 21 века.
Заключение
Нужна ли Казахстану ветроэнергетика? Ставить вопрос таким образом – то же самое, что спрашивать, «нужен ли Казахстану автомобильный транспорт».
Развитие ВИЭ – долгосрочная стратегическая тенденция развития мировой энергетики. Использование экономически эффективных и экологичных способов возобновляемой генерации со временем станет необходимостью.
И здесь есть только два пути: либо мы развиваем национальную науку, инженерную культуру и производство, либо закупаем технику за рубежом. Сегодня Казахстан идёт по второму пути, который, однако, постепенно заканчивается. Экономическая модель «нефть в обмен на остальное» не имеет перспектив.
Во исполнение решений, принятых Президентом страны, АО «НАК «Казатомпром» открыло дочернее предприятие ТОО «Экоэнергомаш» и утвердило программу освоения энергии ветра, обеспечивающую возможность создания новых международных альянсов с крупными технологическими компаниями мира, расширения бизнеса за счет регионов присутствия АО «НАК «Казатомпром» в мире.
Предусматривается создание в Республике Казахстан новой отрасли - энергетического машиностроения, ориентированной на выпуск инновационной продукции – ветровых турбин, электрогенераторов, силового и вспомогательного электрооборудования энергетических систем широкого диапазона мощностей для электроснабжения автономных потребителей и выработки электроэнергии в местные и центральные энергетические системы.
Перспективными для Республики Казахстан являются следующие направления развития ветроэнергетики:
- автономные ветроэнергетические комплексы малой мощности 2, 5, 10, 20, - 100 кВт для питания обособленных объектов;
-энергетические комплексы средней мощности 200 - 800 кВт для питания рассредоточенной нагрузки на территориях с низкой плотностью населения;
- энергетические комплексы с агрегатами большой мощности 1600 – 5000 кВт для использования в синхронизированных энергосистемах.
Практически все эксперты признают экономическую целесообразность внедрения в Казахстане новых ветроэнерегитческих установок. В то же время сегодня существует ряд барьеров для развития, внедрения и широкомасштабного использования ветроэнергетики в Казахстане. Это недостаточная государственная поддержка, отсутствие программы развития ветроэнергетики и стимулов для инвестирования в отрасль, неразвитость инфраструктуры и недостаток квалифицированных кадров.
Ветроэнергетика имеет необозримые экономические и социальные перспективы. Она обеспечивают продвижение бизнеса и цивилизации на территории с низкой плотностью населения, открывают новые возможности для их развития, не требует расхода воды и является существенным вкладом в энергетическую безопасность государства.
Список литературы
1. КАЗАХСТАНСКАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ АССОЦИАЦИЯ. Комитет по Возобновляемым Источникам Энергии https://www.windenergy.kz.
2. Программа по развитию электроэнергетики Республики Казахстан на 2010 – 2014 годы.
3. Национальная Программа развития ветроэнергетики в Республике Казахстан до 2015г. с перспективой до 2024г.
4. Шефтер Я.И, Использование энергии ветра. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 2013. 200 с.
5. Бетц А. Энергия ветра и её использование посредством ветряных двигателей: Пер. с нем. / Под ред. Д.М. Беленького. Харьков, 2013. 53.
6. Трофимов А., Маринушкин Б., К генеральной схеме развития ветроэнергетики Казахстана. М.: Журнал «Энергетика», Алматы. 2012.
7. План действий по развитию альтернативных и возобновляемых источников энергии в Республике Казахстан в 2013-2020г.г., Самрук-зеленый.