Перспективы развития малой энергетики в регионах россии реферат

Обновлено: 16.05.2024

Малая распределённая энергетика – концепция развития энергетики, обеспечивающая возможности перехода от традиционной организации энергетических систем к новым методикам и практикам. Данный переход осуществляется в условиях децентрализации, цифровизации энергетических систем, с использованием различных видов энергетических ресурсов, с целью повышения энергетической эффективности, снижения экологического влияния на окружающую среду.

Наиболее развитой составляющей распределённой энергетики в России является распределенная генерация, которая представляет собой комплектные энергообъекты мощностью до 25 МВт, расположенные рядом с потребителем.

В настоящее время малая распределенная энергетика является единственным действенным инструментом снижения стоимости электроэнергии для предприятий малого и среднего бизнеса. Возможность работы оборудования малой распределённой энергетики на разных видах топлива (в том числе на сжиженном газе) позволяет устанавливать такие объекты на территориях с обширной географией.

Доля малой распределённой энергетики в мире

Малая распределенная энергетика вот уже несколько десятилетий является ведущим трендом развития мировой энергетики и, по оценкам экспертов, данная тенденция сохранится в ближайшее десятилетие. Navigant Research прогнозирует к 2026-му году в мире трехкратный разрыв новых вводов распределённой генерирующей мощности над централизованной. По оценкам компании SCC Research, размер глобального рынка технологий распределённой генерации в 2015-м году составил 65,8 млрд. долл. Ожидается, что в период до 2021 гг. он вырастет с 69,7 до 109,5 млрд. долл. при среднегодовом темпе роста в 9,5%.

Прогноз ввода новых мощностей централизованной и распределённой генерации в мире (МВт):

Доля малой распределённой энергетики в России

При формировании оценки доли малой распределённой энергетики в России и проведении анализа изменения показателей данной отрасли возникают определенные сложности, т. к. основные регуляторы данной сферы - Минэнерго России, Системный оператор Единой энергетической системы - не выделяют данные показатели при подготовке официальной публичной отчетности.

На объекты распределённой генерации на текущий момент в России приходится около 7% от общего объема выработки электроэнергии. Данный показатель ниже показателей мирового масштаба в два раза. Однако распределенная генерация как явление уже состоялась в России, и данная отрасль активно развивается.

Также по данным Росстата по состоянию на 2017 г. совокупную мощность объектов распределённой генерации в России можно оценить величиной около 23-24 ГВт и доля мощности распределённой генерации в общем объеме выработки электроэнергии страны составляет 9-9,5%.

Данные за 2006 и 2016 гг. представлены на основании расчетов ИНЭИ РАН по данным Росстата; данные за 2017 г. – на основании расчетов McKinsey&Company.

Большая часть проектов отрасли распределённой генерации реализуется с использованием когенерации.

Факторы увеличения темпов роста и емкости рынка малой генерации

К основным факторам увеличения темпов роста и емкости рынка малой генерации в ближайшие 3 года можно отнести:

Значительный рост стоимости электроэнергии

Внешние энергосбытовые и ресурсоснабжающие организации, как правило, повышают тарифы на ресурсы и услуги два раза в год. Система ценообразования электроэнергии - полностью рыночная.

Высокие издержки при передаче электроэнергии

Сетевые компании устанавливают постоянно растущий тариф на передачу электроэнергии по магистральным и распределительным сетям.

Непрозрачный процесс ценообразования

Система тарифообразования ресурсоснабжения и услуг является непрозрачной и недоступной по централизованным системам энергоснабжения, наблюдается путаница в цепочке собственников сетей и их вклада в общую стоимость, сложный процесс ценообразования в централизованной розничной электроэнергетике.

Дорогостоящее и длительное технологическое присоединение

Сегодня в энергетическом комплексе РФ повсеместно наблюдаются значительные сроки технологического присоединения энергопринимающих устройств к централизованным сетям энергоснабжения, высокая стоимость технологического присоединения, сложный механизм согласования и утверждения между субъектами электроэнергетики, отсутствие технической возможности подключения.

Неравномерное и удаленное расположение от централизованных энергоисточников новых промышленных объектов (объектов месторождений)

С экономическим развитием РФ с каждым годом увеличивается число новых промышленных объектов, расположенных в арктических и отдаленных территориях (Камчатский край, республика Саха (Якутия), Ямало-Ненецкий АО, Сахалинская область и др.) вдали от централизованной энергосистемы.

Потребность в замещении изношенных мощностей и повышении надежности энергоснабжения

Одна из глобальных проблем энергетической отрасли России - высокий износ основных средств в энергетическом комплексе, высокая аварийность, плановые и неплановые отключения.

Потенциал развития распределённой генерации в России

Увеличение мощности объектов для возможности замещения крупных ТЭЦ на рынке тепловой энергии

По данным исследования Энергетического центра Бизнес-школы Сколково в случае, если эти мощности будут выводиться из эксплуатации без обновления, отпуск тепловой энергии от действующих ТЭЦ снизится относительно 2016 г. на 26% к 2025 г. и на 30% к 2035 г. При замещении старых мощностей ТЭЦ новыми объектами с полной загрузкой в тепловом графике их мощность может составить около 20 ГВт на горизонте уже 2025-2030 гг. В случае, если из эксплуатации будут выводиться меньшие мощности ТЭЦ, то потенциал распределённой когенерации в этом секторе пропорционально снизится.

Увеличение потребности в тепловой энергии от централизованных источников

В целом по стране данный показатель относительно 2016 г. оценивается ИНЭИ РАН величиной всего 6% к 2035 г. При этом ожидается, что при поддержке теплофикации, как наиболее эффективного способа энергоснабжения, отпуск тепловой энергии от ТЭЦ будет расти быстрее, и увеличится на 7% к 2025 г. и 26% к 2035 г. В случае, если весь прирост спроса новых потребителей на тепловую энергию от ТЭЦ будет обеспечиваться только объектами распределённой когенерации, то их электрическая мощность может составить около 18 ГВт к 2035 г.

Ввод дополнительных объектов распределённой когенерации вместо существующих котельных

По оценке ИНЭИ РАН данные объекты могут, как минимум, полностью закрыть оставшуюся прогнозную потребность в дополнительных генерирующих мощностях. При этом годовая выработка тепловой энергии на котельных сократится, а электрическая мощность новых объектов распределённой когенерации может составить при этом около 30 ГВт к 2035 г.

Анализ факторов, обуславливающих потенциал распределённой когенерации, представлен на основании данных ИНЭИ РАН:

Объекты распределённой генерации малой мощности (до 25 МВт) относятся к объектам собственной генерации, строительство которых осуществляется также сторонними инвесторами для получения прибыли на рынках электрической и тепловой энергии.

В исследовании Энергетического центра Бизнес-школы Сколково на основании данных Росстата, СО ЕЭС и McKinsey&Company представлена динамика мощности собственной генерации в 2015-2035 гг.

Экстраполяция сложившихся за последние 10 лет в этом сегменте трендов позволяет сделать предположение о вводе дополнительно как минимум 12 ГВт к 2035 г. (малая и средняя генерация), а высоком сценарии – до 32 ГВт (малая, средняя и крупная генерация).

Технологии распределённой генерации

Множество технологий распределённой генерации энергии охватывает установки мощностью до 25 МВт, включая нетрадиционные и возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Наиболее известными и изученными среди них являются следующие технологии:

Кроме перечисленных технологий и установок перспективными представляются также микротурбины, двигатели стирлинга, роторно-лопастные двигатели, накопители энергии (химические, инерционные, гравитационные и др.), чиллеры (аппарат для охлаждения воздуха) и т.п.

Другим перспективным направлением распределённой генерации является использование попутного нефтяного газа (ПНГ) на предприятиях нефтегазовой отрасли.

Возобновляемая энергетика

Возобновляемая энергетика - направление альтернативной энергетики, основанное на использовании практически неисчерпаемых ресурсов для получения электрической энергии (солнечная, ветряная, речная, морская, геотермальная и др.).

Автономная гибридная энергоустановка Ветряная электростанция

У возобновляемой энергетики есть как свои преимущества, так и недостатки.

возобновляемый источник энергии;
экологически чистый источник энергии;
низкая себестоимость электроэнергии.

полная зависимость от внешних условий;
нестабильное качество энергии;
высокая стоимость;
необходимость дополнительного оборудования;
низкий КИУМ.

Газовая распределенная генерация – наиболее эффективная технология малой энергетики

На сегодняшний день отрасль малой генерации, основанная на использовании мобильных и высокоэффективных газопоршневых установок, является современным, эффективным и высокорентабельным видом энергетического бизнеса, стремительно набирающим популярность в последние годы.

Мировыми предпосылками развития газовой генерации являются:

Природный газ является самым доступным и эффективным видом топлива в перспективе на ближайшие 30-40 лет.

Постепенный отказ от использования угольного топлива

Уголь является дорогим и неэкологическим видом топлива. В частности, это подтверждается в последнее время переводом крупных электростанций на газовое топливоснабжение.

Атомная энергетика является дорогим видом выработки электроэнергии с высокой долей технологического риска. Данный факт подтверждается сворачивание или уменьшением доли ядерной выработки в энергетических проектах в России и мире.

Высокая эффективность когенерации и тригенерации

Тепловая малая генерация на базе ГПУ является высокоэффективным способом выработки электроэнергии, позволяющим получать попутные виды энергии (тепловая энергия и холод).

Оборудование малой распределённой генерации. ГПУ

Газопоршневые установки (ГПУ) представляют собой двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием и искровым зажигание горючей смеси в камере сгорания. ГПУ использует в качестве топлива газ. Утилизация тепла происходит посредством теплообменника, что обеспечивает повышение общего КПД установки.

высокий электрический КПД (40-44%);
увеличенный срок службы (до 240 000 ч);
оптимизация как для параллельной, так и для автономной работы;
увеличенные межсервисные интервалы;
увеличенный ресурс до капительного ремонта;
возможность работы на разных видах газообразного топлива;
относительно низкая стоимость установки.

дополнительные эксплуатационные затраты (масло, свечи);
загрузка не менее 40%.

Что дает малая энергетика потребителю

На вопрос, что дает малая энергетика потребителю и какие мотивы движут теми, кто строит объекты распределённой генерации, можно ответить коротко – снижение тарифа на энергоресурсы. Но, конечно, не только это. Самое главное – размещение объекта генерации возле потребителя, за счет чего потребитель экономит на транспорте энергии, электрической и тепловой, снижая стоимость конечного продукта. Есть и другие важные моменты, например, повышение надежности электроснабжения.

Еще один весомый аргумент - скорость ввода мощностей. Если брать сетевые компании, то техприсоединение с учетом строительства линий может растянуться на годы. В среднем это около двух лет и то при условии, что в соответствующем центре питания есть свободные мощности. Если их нет, дольше. Потому что процедура подключения новых объектов в России конкурсная, связанная с оформлением земельных участков, линейных объектов строительства и пр. Для сравнения: минимальный срок запуска мощностей малой энергетики – около 8 месяцев. Достаточно быстро.

Безусловно, для строительства собственной мини-ТЭС, нужны инвестиции. Однако объем вложений разнится в зависимости от мощности электростанции и вариантов ее реализации. Стоимость одного киловатта можно оценить в диапазоне от 500 до 650 евро. Это значительно ниже, чем стоимость больших объектов энергетики (ГРЭС, ТЭЦ). А значит, и срок окупаемости более интересный – 3-4 года. Попутно также продается тепло – весомая составляющая в экономике. С учетом снижения его стоимости срок окупаемости будет еще меньше.

При этом важно понимать: малая энергетика – не против большой. Они практически не конкурируют. Все зависит от задачи. Это как в авиации: есть самолеты большие – боинги, двухэтажные лайнеры А380. Есть самолеты маленькие, буквально на 12-15 человек. Если у нас задача доставить быстро пассажиров из Москвы в Санкт-Петербург, конечно, нет смысла отправлять огромный самолет, он не окупится, не будет загружен полностью. А малая авиация с этим успешно справится. С другой стороны, перелеты через океан ей уже не под силу. Также и в энергетической отрасли: большая энергетика решает задачу энергоснабжения экономики всей страны, малая распределенная – отдельных объектов.

При подготовке материала использовались открытые данные исследования Энергетического центра Московской школы управления СКОЛКОВО "Распределенная энергетика в России: потенциал развития", 2018 г.

Печально констатировать тот факт, что рынок малой электроэнергетики в России, в отличие от Евросоюза, находится еще в зачаточном состоянии, так как основными источниками электроэнергии в РФ являются крупные энергогенерирующие компании.

Между тем, бурное развитие экономики в последнее время и освоение ранее незаселенных и не индустриализированных областей Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока заставляют все больше внимания уделять малой энергетике, в том числе и возобновляемым источникам энергии.

Уже сегодня становится очевидно, что традиционные энергетические ресурсы в скором времени будут полностью исчерпаны. Так, по пессимистическим прогнозам ученых, ископаемый газ на земле закончится через 40 лет, нефть через 80 лет, запасы урана исчерпаются через 80 лет, а угля через 100 лет. Есть и оптимистические прогнозы, согласно которым угля нам хватит на 1500 лет, газа на 120 лет, а нефти на 250 лет.

Кроме того, малую электроэнергетику уже сегодня можно рассматривать как перспективную область энергосбережения и энергоснабжения в труднодоступных и отдаленных районах Российской Федерации.

Рассмотрим подробнее некоторые виды энергосберегающих и возобновляемых источников энергии, перспективы развития которых на данный момент в России наиболее благоприятны:

1. Дизельные электростанции.

Основной источник энергии в труднодоступных и малонаселенных районах Западной Сибири и Крайнего Севера. Также широко используются в арктических областях России, где, по самым приблизительным подсчетам, работает порядка 47 тысяч дизельных электростанций.

К сожалению, большинство эксплуатируемых в этих областях дизель-электростанций морально устарели, имеют низкий КПД и повышенный расход топлива. Поэтому целесообразно внедрять на них газотурбонаддув, повышать их удельную мощность или заменять современными и более эффективными автоматизированными дизельными электростанциями контейнерного типа.

2. Газодизельные электростанции.

Экономичные и экологически безопасные автономные электростанции, работающие практически на любом виде газа: коксовом, био, шахтном и др. Кроме того, стоимость электроэнергии, вырабатываемой газодизельными электростанциями, в 2-2,5 раза меньше, чем у обычных дизельных электростанций.

3. Парогазовые и газотурбинные энергетические установки.

На сегодняшний день являются наиболее перспективными источниками электрической и тепловой энергии, интеграция которых наиболее актуальна в уже существующие котельные всех форм собственности, которые могут быть превращены в мини-ТЭС без значительных материальных затрат. В первую очередь, речь идет о газовых котельных, реконструкция которых не требует больших финансовых вложений.

4. Гибридные (ветродизельные) электростанции.

Основными достоинствами гибридных (ветродизельных) электростанций являются существенная экономия дизельного топлива (до 50%) и увеличение ресурса дизельного электрогенератора в 2-3 раза. Эксплуатация гибридных (ветродизельных) электростанций особенно актуальна в арктических районах, где существуют трудности с доставкой топлива, и имеется хороший ветровой потенциал.

5. Ветроэнергетические установки.

В условиях российских просторов с хорошими ветроэнергетическими ресурсами эксплуатация ветровых генераторов является одним из самых перспективных направлений развития малой электроэнергетики. По некоторым данным, потенциал ветровой энергии в России составляет до 30% производства электроэнергии всеми электростанциями страны. Особенно актуально использование ветроэнергетических установок на территориях Юга России, Дальнего Востока и Крайнего Севера.

В развитии цивилизации и научно-технического прогресса все возрастающую роль играет энергетика. При этом быстро развивающееся энергетическое хозяйство сложно и многогранно, а основными видами топлива остаются такие невозобновляемые источники, как уголь, сланцы, газ и нефтепродукты. До недавнего времени считали, что этих запасов хватит на долгие годы. Лишь в последние десятилетия выяснилось, что запасы этих ресурсов ограничены. Известно, что однажды использованная энергия не может быть применена повторно, и в любой замкнутой системе, к какой относится и наша планета, энтропия непрерывно возрастает и даже с помощью механизма цен, к которому, как правило, прибегает человечество, нехватку невозможно превратить в изобилие.

Мировое сообщество живет в настоящее время в эпоху прогрессирующего энергетического кризиса. Вместе с тем в результате интенсивного использования невозобновляемых источников энергии для отопления, транспортных средств, строительно-дорожных машин, сельскохозяйственных агрегатов и различных бытовых устройств, образуется огромное количество оксидов углерода, серы и азота. Все это способствует повышению температуры земной и водной поверхности, вызывает загрязнение окружающей среды, выпадение кислотных дождей, а также стимулирует интенсивное таяние льдов, повышение уровня океанов, затопление огромных территорий суши, зарождение циклонов и ураганов, охватывающих целые континенты. Эти явления ведут к широкомасштабному разрушению сельскохозяйственных угодий, исчезновению лесов и животного мира, повышенному размножению вредных насекомых, возрастанию частоты засух, лесных пожаров, проливных дождей, наводнений и т.п.

Поэтому актуальна разработка альтернативных решений использования энергии на основе нетрадиционных подходов, а также с использованием возобновляемых источников. Исследования в области использования возобновляемых источников энергии связаны с созданием и практическим применением гелио- и ветроустановок, гидроэлектростанций и различного рода преобразователей. Вырабатываемые при этом энергоресурсы, кроме использования по прямому назначению, могут также накапливаться различными аккумулирующими системами.

Среди перечисленных видов возобновляемых источников прежде всего необходимо остановиться на энергии солнечного излучения, поток которой составляет примерно 3,8 10 26 Вт и представлен всем спектром электромагнитных волн. При этом энергетическая освещенность земной атмосферы достигает примерно 1,4 кВт/м 2 , а непосредственно поверхности нашей планеты - около 1 Вт/м2. За двое суток Солнце посылает нам столько тепла и света, сколько способны дать при сжигании все земные запасы угля, нефти, газа и сланцев. Однако пока не создано достаточно экономичного способа преобразования солнечной энергии в электрическую, хотя уже и имеются разработки, приемлемые для практической реализации. Например, солнечные батареи, питающие электроэнергией космические объекты. Коэффициент полезного действия таких систем, работающих по схеме фотоэлектрического преобразования, уже превышает 20? и может быть заметно увеличен в случае использования вместо химически чистых полупроводников типа кремния, арсенида галлия и сульфида кремния, менее дорогостоящих, но более эффективных материалов. Одним из них может быть соединение сурьмы с алюминием. Можно ожидать заметного повышения коэффициента полезного действия также и от солнечных батарей, созданных на основе сплавов сурьмы с индием. Они могут быть перспективными при освоении области инфракрасного излучения, которое составляет около половины от всей лучистой энергии Солнца.

Наряду с солнечным излучением, перспективно использование и энергии ветра. Согласно данным, последняя классифицируется как "солнечная", поскольку возникает в результате нагрева атмосферного воздуха солнечными лучами. Ветровая энергия давно используется в мореплавании, а также для приведения в движение мельничных колёс. С недавних пор она находит применение и для выработки электроэнергии.

Ветровые установки, как правило, сооружаются на принципе использования воздушных потоков, к тому же они громоздки, сложны и даже при диаметре колеса 150 м улавливается не более половины энергии ветра и в узком диапазоне скоростей. К тому же стоимость выработанной ими электроэнергии заметно превышает стоимость энергоресурсов, получаемых по другим технологиям. Кроме того, одной из самых сложных проблем, препятствующих более широкому распространению ветроэнергетических установок, является непостоянство действия ветра и часто меняющаяся его скорость. В этом направлении следует обратить внимание на совершенствование ветровых установок для конвенционных электростанций и способов аккумулирования электроэнергии.

К исключительно ценным возобновляемым источникам энергии относится биогумус, состоящий из птичьего помета, навоза животных, отходов жизнедеятельности человека и разлагающейся растительности. Уже накоплен опыт переработки перечисленных отходов, в результате чего получаются экологически чистые энергетические ресурсы в виде биогаза (70% CH₄ и 30% СО₂ ) с теплотой горения 5500-6000 ккал/м 3 . При этом одновременно осуществляется обеззараживание как вредных для природной среды патогенных микроорганизмов, так и выработка высококачественных удобрений и кормовых добавок в виде различных модификаций витаминов группы В. Причем после биообработки органических удобрений заметно сокращается или вовсе исключается применение ядохимикатов для борьбы с сорняками. Производство биогаза, высококачественных удобрений и кормовых добавок способствует улучшению экологической обстановки в местах образования и переработки биогумуса.

Еще один вид возобновляемых источников энергии - это энергия падающей воды. Преобразование потенциальной энергии падающей воды в механическую энергию вращения с целью приведения в действие мельничных колес и других механизмов, известен давно. Физические принципы преобразования энергии падающей воды в электрическую заключаются в том, что упомянутая среда под напором, создаваемым плотиной гидроэлектростанций, направляется в водовод, который заканчивается турбиной. Благодаря этому турбина воздействует на вал, связанный с ротором генератора, вращающимся в магнитном поле статора. Здесь все зависит от потенциальной энергии падающей воды и коэффициента полезного действия ее преобразования в электрическую.

Мощность гидроэлектростанций определяется как количеством воды, так и перепадом между водной поверхностью водохранилища и уровнем размещения гидроагрегата. Для получения одинаковой мощности на высоконапорной гидроэлектростанции требуется меньший расход воды. Причем от напора воды зависят габариты турбины, что в целом способствует удешевлению стоимости гидросооружения.

Следует отметить, что строительство крупных гидросооружений может оказать негативное влияние на природную среду. Так, возведение высоких плотин и создание огромных водохранилищ ведет к истреблению уникальной флоры и фауны, затоплению больших площадей сельскохозяйственных угодий, сокращению стока рек и т.п. При этом с водой выносится значительное количество наносов, которые, оседая в водохранилищах, со временем снижают их мощность. Кроме того, строительство крупных гидроэлектростанций создает значительное давление на малый участок земной поверхности, что вызывает большие перенапряжения в подстилающих грунтах и создает благоприятные условия для инициирования землетрясений, особенно в сейсмоопасных зонах. Естественно, что в таких местах предпочтение следует отдавать строительству микро- и малых гидроэлектростанций.

В Центральноазиатском регионе возможности возведения малых гидроэлектростанций, не требующих больших инвестиций, давно привлекают к себе пристальное внимание. Исследовательские работы здесь ведутся по ряду направлений, во-первых, производится перевооружение и реконструкция действующих объектов; во-вторых, осуществляется восстановление законсервированных и части списанных станций; в-третьих, сооружаются малые гидроэлектростанции при ирригационных водохранилищах; в-четвертых, строятся новые их модификации на реках и, прежде всего, в районах децентрализованного электроснабжения. Кроме того, в связи с переходом на рыночные отношения и прогрессирующим развитием автономных фермерских хозяйств появилась необходимость в создании проектов по возведению микрогидроэлектростанций различной мощности. При этом следует иметь в виду тот факт, что горные реки характеризуются большим количеством наносов, интенсивными ледовыми явлениями и значительной деформацией русел. Все это существенно затрудняет нормальную эксплуатацию гидросооружений.

Кроме описанных, к важным направлениям производства энергоресурсов на основе водной и воздушной сред относится получение кислорода, водорода и его перекиси (пероксида). Кислород и водород используется в устройствах по сварке, пайке, резке и других видах обработки материалов. В то же время, как показывает опыт, водород является идеальным энергетическим ресурсом, например, при электролизе воды. Сам по себе способ весьма прост. При прохождении постоянного электрического тока через элемент, состоящий из катода и анода, помещенных в водный электролит, на катоде выделяется водород, а на аноде - кислород. Как правило, устройства для получения кислорода и водорода состоят из электролизеров, разделительных колонок, работающих за счет разности плотностей газожидкостных смесей, холодильников, регуляторов давления газов, циркуляционного и подпитывающего насосов. Может быть и другой вариант устройства для получения кислорода и водорода, который состоит из электролизера, вертикально размещенных разделительных колонок упомянутых газов, их промывателей и регуляторов давления с массивными поплавками.

Также в последнее время ведутся разработки других способов получения водорода, в том числе биологическим, биохимическим и синтетическим методам. В первом из них для разложения воды на водород и кислород используют микроорганизмы. Количество получаемого водорода по этому способу пока незначительно, но в перспективе можно ожидать появления разработки более эффективных его модификаций. Биохимический метод предлагает при разложении водной среды в реакторе использовать ферменты, однако и в этом случае водород тоже производится в малых количествах. Основу синтетического метода составляет фотолиз при полном отсутствии биологических компонентов. Нужно отметить, что хотя некоторые из перечисленных методов в настоящее время и недостаточно производительны, следует продолжать работы по повышению их эффективности.

Учитывая, что водород служит идеальным энергоносителем, необходимо найти более надежные способы его аккумулирования и последующего хранения. Согласно литературным данным, он может находиться в газообразной или жидкой формах, а также в качестве составной части какого-либо химического соединения. Однако следует иметь в виду, что аккумулирование водорода в виде сжатого газа имеет ограничения из-за низких соотношений между его количеством и массой баллонов, в которых он содержится. Что же касается хранения водорода в жидкой форме, то здесь также имеются сложности, поскольку он сжижается при температуре -252,87°С при расходе значительной энергии. При этом его криогенное хранение представляет сложную проблему и требует многогранных исследований. Наиболее приемлемым вариантом компактного и безопасного хранения водорода является его содержание в составе особого класса компаудов-металлических гидридов. Последнее достигается тем, что водород под давлением принудительно вступает во взаимодействие с очищенной поверхностью какого-либо металла и, находясь в атомарной форме, растворяется в его межкристаллитном пространстве. При очень высоких давлениях отношение количества атомов водорода к атомам металла больше единицы, а часто может превышать и двойку. В этом случае образуются химические соединения - гидриды. В принципе они могут создаваться при взаимодействии с любым чистым элементом и с большой частью двойных сплавов.

Таким образом, источником аккумулирования энергии, пригодным для использования при работе всех видов техники, в том числе и любых транспортных средств, может быть водород, который по сравнению с другими видами горючего, наиболее дешевый и экологически чистый. В случае перевода двигателей внутреннего сгорания в современных машинах на такое водородное горючее необходимо лишь незначительно изменить конструкцию карбюратора и отрегулировать угол опережения зажигания для приведения его в соответствие с необходимым количеством воздуха и скоростью распространения фронта пламени. В процессе эксплуатации таких двигателей внутреннего сгорания выхлопными продуктами являются водяной пар и небольшое количество азота. Причем его выделение можно регулировать при помощи реакторов каталитической конверсии нашей разработки. Кроме того, при использовании водорода в качестве горючего для транспортных средств отсутствуют несгоревшие углеводороды, соединения свинца и окиси углерода, которые существенно загрязняют окружающую среду.

В результате, можно сделать вывод, что нетрадиционные подходы к выработке энергоресурсов с использованием возобновляемых источников, которые состоят из энергии солнечных лучей, ветровой энергии, биогумуса, являются как никогда актуальными.

1. Свиденко В.Н. К вопросу рационального использования природных ресурсов и энергосбережения // Материалы международн. научно-практич. конф. "Проблемы строительства и архитектуры на пороге XXI века". - Бишкек: КГ УСТА, 2000. - С 21-35.

2. Мак-Вейг Д. Применение солнечной энергии / Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1981. - 205 с.

3. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 207 с.

В России малая энергетика делает первые шаги, имея большие перспективы для развития и не имея соответствующей законодательной базы. В статье автор рассматривает актуальные вопросы регулирования, существующие проблемы и ближайшие планы развития малой генерации в нашей стране. Автор приводит как плюсы — эффективность, экологичность, экономичность, автономность малой энергетики, так и присущие ей недостатки — проблемы со сбытом электроэнергии, низкой надежностью, негативным влиянием на других потребителей. Автор выражает надежду на полноценное развитие малой генерации при условии снятия существующих барьеров в отрасли.

Производство электрической и тепловой энергии для собственных нужд или в непосредственной близости от конкретного потребителя с каждым годом становится все более актуальным. И если на Западе это уже стало трендом, например, в Дании на долю нецентрализованной генерации приходится порядка 50% от всей вырабатываемой в стране электрической энергии, то в России малая энергетика 1 скорее делает свои первые шаги. Во многом это связано с историческими особенностями развития нашей страны, когда энергетика в течение длительного времени существовала как единый хозяйственный комплекс. В результате Единая энергетическая система (ЕЭС) России сформировалась и функционирует на основе принципов централизованной выработки электроэнергии и концентрации генерирующих мощностей на крупных электростанциях.

К этому нужно прибавить трудности с получением и выполнением технических условий на необходимую мощность, сложность и дороговизну присоединения новых объектов к сетям, а также недостаточную надежность существующих схем энергоснабжения. Поэтому в сложившихся условиях малая энергетика обладает значительным потенциалом и является достойной альтернативой традиционному централизованному энергоснабжению.

При этом, несмотря на то что Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. 4 упоминает развитие малой энергетики в числе основных приоритетов, в законодательстве до сих отсутствует даже ее определение, не говоря уже о правовой основе для ее развития и механизмах поддержки.

В специальной и научной литературе под малой энергетикой понимается направление энергетики, обеспечивающее получение энергии (мощности) независимо от централизованных источников 5 . При этом цель создания объекта энергетики (обеспечение собственных нужд или нужд других потребителей) или тип используемого топлива (традиционное или из возобновляемых источников) значения не имеют.

Ограничение верхнего предела мощности объекта по производству электрической энергии планкой в 25 МВт для этой цели не случайно. Так, закон об электроэнергетике 8 и правила оптового рынка электрической энергии и мощности 9 предусматривают обязанность субъектов генерации с установленной генерирующей мощностью 25 МВт и выше реализовывать произведенную ими электрическую энергию исключительно на оптовом рынке. Субъекты с меньшей генерирующей мощностью могут продавать выработанную электрическую энергию на розничных рынках. А поскольку выход на оптовый рынок и деятельность на нем сопряжены с определенными трудностями 10 , соответствие генерирующего объекта данному критерию означает возможность без дополнительных препятствий продавать излишки произведенной электрической энергии в сеть. Кроме того, на оптовом рынке функционирование малой генерации неэффективно технологически, т.к. себестоимость производства чаще всего несопоставимо выше оптовой цены на электрическую энергию.

В свою очередь объекты малой генерации иногда разделяют на три подкласса: микрогенерация — станции мощностью до 15 кВт, мини-электростанции мощностью до 1 МВт, малые электростанции мощностью более 1 МВт.

Экологичность

Малая генерация в основном ассоциируется с использованием первичной энергии возобновляемых источников энергии (ВИЭ), таких как солнце, ветер, тепло земли (геотермальные источники). Кроме того, в последнее время появляются проекты по строительству малых станций, функционирующих на основе вторичных энергоресурсов: твердых бытовых отходов и отходов производства (от древесных опилок и стружек до выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов), что также экологичнее углеводородного топлива, на котором работают крупные электростанции.

Эффективность

Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии (когенерация), а также холода (тригенерация), в режиме которой работает большинство малых станций на традиционных видах топлива, многократно повышает их эффективность. В таком режиме при производстве электрической энергии вырабатывается вторичный (попутный) энергоресурс в виде тепла, который может быть использован для целей теплоснабжения или кондиционирования. Современные когенерационные и тригенерационные установки на каждый мегаватт электрической мощности дают примерно столько же тепловой мощности. При этом стоимость ее производства приближена к нулю.

Кроме того, за счет непосредственной связи генерирующего объекта с потребителями многократно повышается эффективность загрузки генерирующих мощностей, увеличивается коэффициент использования мощности (КИУМ) и сокращаются потери при передаче электрической энергии.

Экономичность

Субъекты малой генерации могут предложить более низкую цену электрической энергии за счет исключения сетевой составляющей и сбытовых надбавок. Использование возобновляемых источников энергии, местных энергоресурсов и продуктов собственного производственного процесса, таких как попутный газ, создают дополнительный положительный эффект за счет снижения топливной составляющей.

Эффективное использование собственной генерации наряду с сетевой электроэнергией помогает сократить платежи за последнюю на розничном рынке. В первую очередь — за счет уменьшения энергопотребления из сети в часы пиковой нагрузки, когда стоимость электроэнергии самая высокая.

Определение объема мощности, подлежащего оплате конкретным потребителем, происходит не в зависимости от величины присоединенной мощности, а пропорционально объемам фактического пикового потребления. Если время реальной пиковой нагрузки конкретного потребителя не приходится на часы, определенные коммерческим оператором для всего региона (например, в результате использования потребителем в эти часы собственной генерации), то такой потребитель практически не платит за мощность.

Автономность

Объекты малой энергетики позволяют снизить зависимость от источников большой генерации, что актуально, например, на случай ремонта или аварий в сетях. Развитие малой энергетики в зонах децентрализованного энергоснабжения приводит к повышению эффективности использования местных энергоресурсов, развитию местного электросетевого хозяйства и сокращению объемов потребления завозимых нефтепродуктов 11 . Кроме того, если мы говорим об отдаленных и труднодоступных регионах, такие объекты позволяют отказаться от необходимости строить протяженные линии — что, в свою очередь, означает уменьшение потерь энергии при передаче и повышение энергоэффективности.

Однако функционирование объектов малой генерации в нашей стране сопровождается рядом практических проблем и недостатков.

Проблемы со сбытом электроэнергии

Во-первых, субъектам малой генерации трудно конкурировать с крупными производителями в части цены электрической энергии, поскольку себестоимость производства последних значительно ниже за счет большой мощности. А высокие котловые тарифы на передачу делают поставку от распределенной генерации до потребителя по распределительным сетям еще более невыгодной, даже несмотря на их территориальную близость.

Во-вторых, им трудно конкурировать с гарантирующим поставщиком за потребителей. Однако этот фактор скорее субъективный, поскольку на практике сами потребители отдают предпочтение гарантирующему поставщику, не решаясь заключить договор с независимым производителем, несмотря на преимущества, которые предоставляет малая генерация. Связано это по большей части с неосведомленностью самих потребителей, которые за долгие годы привыкли к тому, что в условиях централизованной системы у них отсутствовала возможность выбора поставщика 12 .

В-третьих, сами гарантирующие поставщики часто препятствуют выходу на рынок розничных производителей, создавая искусственные ограничения для потребителей в выборе контрагентов. Происходит это из-за недостаточной проработки механизма продажи электрической энергии субъектами распределенной генерации и на практике может выражаться в отказе уменьшать объемы электрической энергии, приобретаемой потребителем у гарантирующего поставщика, на объемы, приобретаемые им у производителя, в отказе гарантирующего поставщика от заключения договора на приобретение у производителя излишков электрической энергии.

В-четвертых, независимые производители сталкиваются с трудностями при продаже электроэнергии в сеть, что объясняется слабостью нормативной базы. Самый, казалось бы, очевидный способ — продажа сетевым организациям для целей компенсации потерь — наталкивается на ряд законодательных препятствий. Среди них приоритет покупки у источников генерации, работающих на ВИЭ, а также необходимость установки сетевыми организациями приборов учета, обеспечивающих почасовой учет, на всех объектах сетевого хозяйства. В итоге это приводит к тому, что независимые производители вынуждены выдавать электроэнергию в сеть бесплатно.

Низкая надежность

Другой важной проблемой распределенной генерации, не связанной со сбытом, является низкая надежность энергоснабжения при работе в островном режиме, когда потребитель параллельно не будет присоединен к сетям. С другой стороны, при сохранении подключения к сети экономическая эффективность генерации для собственных нужд действует ровно до того момента, пока не будет введена плата за резерв сетевой мощности 13 .

Негативное влияние на иных потребителей

Использование собственной генерации при сохранении подключения к сетям и отсутствии платы за резерв сетевой мощности на розничных рынках электрической энергии приводит к тому, что расходы на поддержание сетей в готовности к передаче объема энергии, необходимого такому потребителю, фактически перекладываются на остальных потребителей региона.

В условиях существующей системы переход участников рынка на собственную генерацию в итоге приводит к росту тарифов за счет увеличения платежей для поддержания энергосистемы, что, в свою очередь, дает оставшимся участникам еще больше стимулов к уходу. В итоге получается такая псевдоэффективность: с одной стороны, малая генерация действительно эффективна с точки зрения конкретного потребителя, но, с другой стороны, сам такой потребитель неэффективен в качестве участника рынка, поскольку провоцирует для остальных участников необоснованное увеличение их финансовой нагрузки. В итоге это наносит ущерб всей энергосистеме. Отдельные авторы в связи с этим даже высказывают опасение, что развитие распределенной энергетики может подорвать благополучие Единой энергосистемы страны: уход потребителей в распределенную энергетику приведет к быстрому сокращению ее финансовой базы 14 .

В качестве вывода

Проведенный анализ показывает основные преимущества и недостатки современной малой энергетики в России. Несмотря на привлекательность для потребителей и несомненную эффективность, распределенная генерация пока не является полноценным элементом российской энергосистемы. Официальные документы если и говорят о необходимости ее развития, то чаще всего применительно к энергетически изолированным или удаленным районам, нежели как о полноценной альтернативе традиционному централизованному энергоснабжению по всей стране.

Для дальнейшего полноценного развития малой генерации в России необходимо сформировать соответствующую законодательную базу. В первую очередь, необходимо ввести определение объекта малой (распределенной) генерации, урегулировать деятельность субъектов малой генерации на розничных рынках электроэнергии, установить порядок ценообразования в отношении отпускаемой ими электроэнергии, упростить процедуру выдачи разрешений на строительство объектов малой генерации и их присоединения к электрическим сетям.

Первым шагом на пути к законодательному урегулированию малой энергетики в России можно считать принятые в конце 2019 г. изменения в части урегулирования микрогенерации и стимулирования ее дальнейшего развития. В законодательство об электроэнергетике введено понятие и критерии объекта микрогенерации 15 , владельцы таких объектов получили право реализовывать излишки произведенной электрической энергии на розничных рынках 16 , доходы физических лиц от продажи излишков произведенной электроэнергии освобождены от налога до 1 января 2029 г. 17

2 Утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 3 апреля 2013 г. № 511р.

4 Утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715р.

6 Утв. приказом Минпромторга России от 22 февраля 2011 г. № 206.

7 Утв. приказом Минэнерго России от 13 августа 2012 г. № 387.

9 Утв. Постановлением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2010 г. № 1172.

10 В среднем процедура выхода на ОРЭМ занимает от нескольких месяцев до полутора лет.

Читайте также: