и. о. доцента
КазНУ им. аль-Фараби
Место и роль возобновляемых источников энергии в энергобалансе
ЕС
За XX в. человечество использовало почти вдесятеро больше традиционных энергоресурсов, чем за предыдущие 60 тыс. лет своей истории. Энергосбережение перекрывается появлением новых масштабных потребителей энергии в лице стран «догоняющего» развития, на чью долю к 2030 г. придется уже 80% прироста спроса на нефть и 2/3 ее мирового потребления. Разведка запасов углеводородов отстает от их добычи, а природа уже не имеет в своем распоряжении какого-то нового ископаемого источника энергии, способного заменить нефть и газ. Технический же прогресс, существенно нивелировавший ранее фактор ограниченности энергоресурсов, ныне все чаще не справляется с этой ролью.
Как следствие, в мире вызревает энергетический кризис, который носит уже не преходящий, конъюнктурный, как ранее, а системный, структурный характер, определяемый фактором редкости ресурса, с трендом к росту равновесных цен ископаемого топлива и не случайно, что выход мировой экономики из кризиса начался с возврата к прежней цене на нефть. Наконец, традиционная энергетика дает 80% выброса вредных газов в атмосферу, чей «парниковый» эффект уже вызывает тревожные негативные изменения климата планеты.
С особой остротой все эти явления характерны для Европейского Союза, где развитая промышленность и плотное население с высокими стандартами жизни соседствует со скудной и истощающейся собственной базой ископаемого топлива. ЕС уже наполовину зависит от импорта энергии (с перспективой роста этого показателя до 70% к 2030 г.), причем каждое удорожание нефти на 10долл/барр оборачивается здесь утерей 0,1 проц. пункта роста ВВП и усилением инфляции на 0,1-0,2 проц. пунктов.
В стратегической перспективе выход из складывающейся ситуации состоит в замещении нынешней традиционной углеводородной энергетики на новую неуглеродную (малоуглеродную) энергетику будущего независимую от невозобновимых ископаемых ресурсов природы и, одновременно, более экологичную. Однако, такой высокотехнологичный уклад для ТЭК, по оценкам специалистов, может сложиться не ранее середины XXI века. Поэтому в странах потребителях энергии стало, заметно активизироваться освоение наличных возобновимых источников энергии (ВИЭ), альтернативных традиционным и способных на этот период (и далее) хотя бы частично дополнить или заместить иссякающие углеводородные, чем сделать переход от современной кризисной к будущей устойчивой энергетике более плавным и управляемым. Соответственно, насущным становится и научный анализ процесса освоения ВИЭ.
Растущая зависимость Евросоюза от импорта энергии, её трёхкратное удорожание за последние годы, известные события на транзитных путях естественно привели к тому, что влияние ЕС концентрируется ныне на освоении новых, возобновляемых источников энергии, заменяющих имеющуюся и традиционную для Европы углеводородную основу её энергетики.
«Угольное прошлое осталось позади, – резюмировал Председатель Комиссии ЕС Баррозо, представляя в январе 2007 года проект новой Энергетической стратегии Евросоюза – пришло время выбирать будущее, которое только в незначительной степени станет связано с углеводородами».
В своём нынешнем виде эти источники могут служить пока лишь подспорьем в решении топливных проблем Евросоюза. Однако всё происходящее в данной области заслуживает пристального внимание.
Актуальность темы объясняется несколькими причинами. Во-первых, энергетический фактор играет достаточно важную роль во внешней политике и дипломатии всех без исключения государств. Во-вторых, заявленная тема представляется достаточно интересной в свете того факта, что использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировой практике отнесено к числу важнейших факторов, обуславливающих развитие энергетики. Интерес к этому виду энергии во всем мире обусловлен их неисчерпаемостью.
Практическое использование нетрадиционных источников энергии получило сегодня интенсивное развитие во многих странах мира.
Следует упомянуть о перспективах развития энергетики в мировом масштабе. Начиная с 2010 г. прогнозируется интенсивное снижение потребления углеводородных источников энергии, которое будет компенсироваться за счет ВИЭ, доля которых в общем энергобалансе достигнет к 2050 г. величины 50 %.
Особенность ЕС в том, что каждая страна все еще проводит свою политику, основываясь на своих национальных особенностях. В рамках ЕС проводятся кампании по формированию единых электросетей, создаются совместные проекты и научные разработки. Большую часть в этих проектах занимает исследование рынка возобновляемой энергетики.
Статистика государств-членов показывает, что возобновляемые источники энергии будут расти более быстрыми темпами, в ближайшие годы до 2020 года, чем в прошлом. Почти половина государств-членов (Австрия, Болгария, Чешская Республика, Дания, Германия, Греция, Испания, Франция, Литва, Мальта, Нидерланды, Словения и Швеция) планируют превысить свои собственные цели и предоставить излишки потенциального использования альтернативных источников или квот на выбросы для других стран. Если все эти прогнозы по производству альтернативной энергетики будут выполнены, то общая доля возобновляемых источников энергии в ЕС будет, как и запланировано, превышать эти 20% в 2020 году.
По прогнозам Европейского Совета по возобновляемой энергетике к 2040 году возобновляемые источники смогут обеспечить 50 % производства энергии в мире. В соответствии с решением Европарламента доля ВИЭ в энергобалансе ЕС в 2020 году должна составить 20 %, в 2040 году – 40 %. Согласно данным Евростата, если в 2004 году в ЕС 7,9 % электроэнергии было получено за счет ВИЭ, то в 2011 году этот показатель составил уже 13 %.
Лидерами в использовании ВИЭ в ЕС являются Норвегия (64,7 %), Швеция (46,8 %), Латвия (33,1 %) и Финляндия (31,8 %).
Одну из ведущих позиций по уровню развития практически всех видов ВИЭ занимает Германия. В 2004 году в Германии был принят специальный закон («EGG») который предусматривает расширение доли ВИЭ в электроэнергетике к 2020 году до 35%, 2030 году – до 50 %. В 2011 году этот показатель составил 20%.
Что касается характеристик энергопотребления стран, то: Италия (26,6%), Испания (33,2%), Португалии (53,2%), Финляндия (30%), Австрия (67,9%), Швеция (58,2 %), Дания (40,4%), Латвия (54,9%), Люксембург (35,4%) уже покрывают часть своих потребностей в валовом производстве электроэнергии за счет альтернативных источников энергии. В частности, Португалия является одной из лидирующих по использованию альтернативной энергетики стран. Нефть и нефтепродукты составляют чуть больше половины всего потребления, а возобновляемые источники занимают второе место и составляют 22,5% валового энергопотребления. И в то же время 53,2% всего электричества производится за счет альтернативной энергетики. Более того, в Португалии совсем не используется атомная энергетика, а доля альтернативной может увеличиться до 31% к 2020 году. В 2010 году 33,9% энергии в Швеции добывалась за счет альтернативных источников, в основном из биомассы. Доля возобновляемых источников в производстве электричества – 58,2%, а томной энергетики – 40,9%. К 2020 Швеция стремится достичь отметки в 49% по общему использованию альтернативной энергетики.
Новая директива ЕС, касающаяся развития возобновляемых источников энергии, предоставляет странам-членам ЕС возможность гибкого применения различных тарифных моделей в зависимости от специфики стран.
Вступившей в силу в июне 2009 г. Директивой Европейского Парламента и Совета по стимулированию использования энергии из возобновляемых источников предусматривается довести к 2020 г. долю энергии от возобновляемых источников до 20 % от общего количества потребляемой энергии.
В настоящее время на уровне ЕС имеются два инструмента для стимулирования развития возобновляемых источников энергии: Директива ЕС по стимулированию развития ВИЭ на рынке электроэнергии, а также Директива стимулирования рынка биотоплива. Центральным элементом вступившей в силу в 2001 г. Директивы ес по стимулированию развития ВИЭ на рынке электроэнергии является возрастание доли регенеративных источников в производстве электроэнергии от 14 % в 1997 г. до 21 % в 2010 г. в 25 странах Евросоюза. Директива по стимулированию рынка биотоплива ставит цель довести долю биотоплива в общем потреблении топлива до 5,75 % к 2010 г. эти две директивы будут являться основой для принятия в 2011 г. нового закона, объединяющего сектора электроэнергии, биотоплива и теплообеспечения, в области использования ВИЭ (RL 2009 / 28 / ЕG). Этот новый закон будет являться составной частью европейского климатического и энергетического пакета, который предусматривает увеличение доли возобновляемых источников энергии в общем потреблении стран Европейского Союза с 8,5 % в 2005 г. до, как уже упоминалось, 20 % в 2020 г. Эта цель должна быть достигнута всеми странами Евросоюза с учетом национальных особенностей. Что касается транспортного сектора, то в этих странах к 2020 г. должна быть достигнута доля биотоплива в размере 10 % в общем потреблении бензина и дизельного топлива. В новой директиве предусматриваются дифференцированные национальные обязательства государств-участников по достижению доли возобновляемых источников энергии в конечном потреблении энергии, которые ориентируются на достигнутые результаты в 2005 г. и соответствующие национальные потенциалы. Национальные цели государств - участников ЕС на 2020 г. находятся между 10 % для Мальты и 49 % для Швеции. Для Германии предусмотрена национальная цель в размере 18 %. В приложении к постановлению ЕС от 01.01.2001 г. не предусматривается обязательной доли биотоплива, однако установлен минимальный размер 10 % возобновляемых энергий в общем потреблении энергии в транспортной области. поэтому в транспортном сек - торе существует возможность зачета не только биотоплива, но и других источников, например электрических и тепловых машин, которые используют энергию из возобновляемых источников. Для того чтобы достичь поставленных целей, директивы должны базироваться на национальных механизмах стимулирования.
В рамках новой директивы ЕС по стимулированию использования энергии из возобновляемых источников в центре внимания находится доля виэ в общем потреблении энергии. следует констатировать, что в настоящее время статистика учитывает только вклад отдельных секторов энергетики в общее потребление. Согласно статистическим сведениям, на долю возобновляемых источников энергии приходится около 8 % энергопотребления стран-членов ЕС, из которых биомасса/ отходы составляют 56 %, энергия гидроэлектростанций – 28 %, ветровая энергия – 8 %, биотопливо – 6 %, на долю солнечной и геотермаль - ной энергетики приходится по 1 %. Евросоюз в отношении использования возобновляемых источников энергии играет важную роль в глобальном контексте, при этом особое значение приобретает использование так называемых «новых» возобновляемых технологий (солнечная, ветровая и морская энергия).
В секторе ветроэнергетики Евросоюз с размером установленных мощностей ветроустановок около 65 ГВт. на конец 2008 г. (в 2007 г. – около 56,5 ГВт) является ведущим регионом мира и производит более 54 % электроэнергии от всех ветроэнергетических установок мира.
Международное энергетическое агентство оценивает мощность установленных солнечных тепловых коллекторов в 2007 г. в размере 154 ГВт термической мощности, при этом в Евросоюзе установлено 16,8 ГВт, что составляет около 11 %.
Вклад морской энергии в энергоснабжение европейского союза и в целом в мире сегодня незначителен, хотя в этом секторе имеется хороший потенциал, который оценивается с учетом новейших технологий величиной около 80 000 Tвт·ч в год [IEA, 2009].
Увеличение доли возобновляемых источников энергии в общем производстве электрической энергии происходит прежде всего за счет использования твердой биомассы и энергии ветра. Однако, несмотря на достигнутые результаты, темпы роста остаются медленными. В опубликованной в марте 2005 г. книге «Европейская стратегия для устойчивой, конкурентоспособной и безопасной энергии» Еврокомиссия акцентирует внимание на широкое использование энергии ветра и солнца, биомассы, гидроэнергии, геотермальной энергии. В ближайшие годы в отрасли возобновляемой энергетики планируется создать более 300 000 рабочих мест, что даст возможность занять Евросоюзу ведущую роль в этом секторе.
Структура возобновляемой энергетики сильно варьируется в различных государствах-участниках ЕС. В 5 странах доминирующим является производство электричества из энергии рек с долей более 90 % (болгария, латвия, румыния, словакия, словения). В Дании и Ирландии производство электрической энергии из ветра находится в пределах от 65 до 70 %, в Нидерландах, Греции, Германии, Испании и Эстонии – от 38 до 56 %. Наиболее существенный вклад энергии биомассы наблюдается в Венгрии (84 %) и Бельгии (77 %), а также Великобритании, Нидерландах, Люксембурге и Бельгии (около 35 %). Италия является пионером в области освоения геотермальной энергетики, уже в 1904 г. была сооружена первая геотермическая установка для производства электроэнергии (Larderello). Сегодня использование тепла земли для производства электроэнергии занимает около 11 % и является существенным резервом ВИЭ. Наибольших успехов в освоении фотоэлектричества достигло государство Люксембург, имеющее 7 % солнечного фотоэлектричества в общем балансе электроэнергии.
Согласно данным, предоставленным Европейской Ассоциацией Ветроэнергетики (EWEA), на конец 2008 г. в странах-членах ЕС впервые был реализован ветровой потенциал в размере 65 гвт.
54 % от мирового производства, которое составляет 121 гвт. Наиболее интенсивно ветроэнергетика развивалась в Германии и Испании, на которые в 2008 г. приходилось 75 % всего европейского производства, или 34 % от мирового производства. Только в Германии на конец 2008 г. установленная мощность ветроустановок составляла 23 903 Мвт, что позволило ей занять второе место в мире. Первое место по установленным мощностям занимает США (25 170 Мвт), далее следуют Испания (16 754 Мвт), Китай (12 210 Мвт) и Индия (9 645 Мвт).
Около половины общего количества произведенной в странах-членах ЕС энергии используется в целях отопления. При этом вклад возобновляемых источников оценивается только в 10 %. видно, что значение ВИЭ на рынке отопления значительно меньше, чем на рынке электроэнергии.
Важнейшим возобновляемым ресурсом, который имеет преимущественное значение для сектора теплоэнергетики, является биомасса, на долю которой приходится около 97 %, или 623 твт•ч. Вклад других источников незначителен и оценивается величиной от 1 до 2 %.
Развитие рынка солнечных тепловых коллекторов.
Европейский рынок солнечных тепловых коллекторов особенно бурно развивался в 2008 г. (рост составил 51,4 %), в общей сложности было введено в эксплуатацию 3 238,5 Mвт термической мощности (в 2007 г. – 2138 Mвт). Это соответствует дополнительному вводу площади солнечных коллекторов около 4,6 млн м2. общая производительность солнечных тепловых коллекторов в странах-членах ЕС составляла в 2008 г. около 20 ГВт, при этом наблюдается сильное различие в уровне внедрения установок в зависимости от страны. ведущие позиции в Евросоюзе занимает Кипр, с установленной мощностью около 590 квт термической мощности на 1 000 жителей, в Германии этот показатель составляет 40 квт на 1 000 жителей. До сегодняшнего дня горячее водоснабжение является важнейшей областью применения. Однако в последние годы были разработаны комбинированные установки, позволяющие наряду с приготовлением воды обеспечивать отопление помещений. такие установки в настоящее время составляют более 50 % от производимых. На конец 2007 г. в эксплуатации в Европе находилось в общей сложности 130 тепловых установок общей мощностью 137 Мвт. Самая крупная из них находится в Марстале (Дания), она имеет площадь коллекторов 18 365 м2 и производительность 12,9 Мвт термической мощности, что позволяет обеспечивать треть потребности города Марсталь в тепле. Самая крупная солнечная тепловая установка Германии находится в Крайсхайме, имеет производительность 7 Мвт и площадь коллекторов 10 000 м2. В мире в 2007 г. имелось 146,8 гвт термической мощности солнечных коллекторов, в 2008 г. эта величина оценочно составляла 165 гвт. С помощью этой установленной мощности можно производить около 89 твт•ч тепловой мощности, что снижает выбросы парниковых газов на величину около 39 млн т. в отрасли солнечных тепловых коллекторов создано более 200 тыс. рабочих мест.
Биотопливо. Одна треть всего потребления энергии в странах-членах ЕС приходится на транспортный сектор. Германия играет ведущую роль на рынке топлива в ЕС с долей биотоплива около 50 % в общем расходе. По оценкам Eurobserv’ER рынок биотоплива в странах-членах ЕС оценивался в 2007 г. величиной около 95 Tвт·час. Это соответствует одной пятой части от мирового производства биотоплива, которое составляет 450 твт•ч. Однако по состоянию на 2007 г. долю биотоплива в общем потреблении топлива автотранспортом можно оценить только величиной 2,4 % [OECD, 2008]. В странах-членах ЕС биодизель с долей 75 % от общего расхода биотоплива является важнейшим. Биодизель производится в Европе преимущественно из рапсового масла. В 2007 г. в Евросоюзе было использовано около 71 твт·ч биодизеля. Однако в мировом масштабе на биодизель приходится только 25 % от общего потребления биотоплива. Важнейшим источником биотоплива является этанол, из которого производится ЕТВЕ (Ethyl-Tertiaer-Butyl-Ether). В 2007 г. в ЕС использовалось около 14,3 твт·ч этого топлива. Наряду с биодизелем и этанолом также растительное масло вносит достойный вклад в портфолио биотоплива, в 2007 г. только в Германии было израсходовано около 8,8 твт•ч энергии из растительного масла. В этом отношении следует отметить, что биотопливо оказывает существенный вклад в сокращение эмиссий парниковых газов в транспорт - ном секторе. В соответствии с директивой 2003/30/ес были сформулированы первые индикативные цели для биотоплива в странах ЕС: начиная с 2 % в 2005 г. до 5,75 % – в 2020 г. в новой директиве ЕС (2009/28/ EG) впервые сформулированы обязательные цели для транспортного сектора – до 2020 г. для всех транспортных средств без исключения страны-участники ес должны достичь доли энергии из возобновляемых источников не менее 10 %.
