Специально для портала «Перспективы»

Владимир Кондратьев

Кондратьев Владимир Борисович – доктор экономических наук, профессор, руководитель Центра промышленных и инвестиционных исследований Института мировой экономики и международных отношений РАН

Электроэнергетика переживает не менее радикальные перемены, чем во время массового строительства ядерных реакторов в 1960 – 1970-е годы. Растет доля альтернативных источников энергии, усиливается диспропорция цен на уголь и природный газ, переосмысливается роль атомной энергетики. Мировая экономика превращается из энергодефицитной в энергоизбыточную. Во второй части статьи рассматриваются глобальные перспективы отрасли и пути ее реформирования в ЕС, Индии, Бразилии, Южной Корее и – более детально – в России.

Широкомасштабные изменения, которые происходят в настоящее время в мировой энергетике, идут достаточно медленно и зачастую малозаметно для окружающих. Однако перед энергокомпаниями и политиками уже стоят новые вызовы, и от того, какие на них будут найдены ответы, зависит будущее отрасли на много лет вперед.

Европейский союз

По сравнению со среднемировой структурой генерации электроэнергии, в странах Евросоюза заметно выше доля АЭС (почти 30%), а также альтернативных источников энергии - ветра, биомассы и др. (около 8%).

Рис. 1.

Источник: U . S . Energy Information Administration . International Energy Statistics. Electricity. U.S. Department of Energy. Wash. D . C .

Основным органом, ответственным за разработку и согласование энергетической политики ЕС, является Генеральная дирекция по энергетике (до 2010 г. - Генеральная дирекция по энергетике и транспорту). Последующие ступени регулирования относятся к уровню отдельных стран-участниц ЕС, в каждой из которых могут действовать различные системы управления отраслью. Один представитель от каждой страны ЕС входит в ассоциацию регуляторов ERGEG (European Regulators" Group for Electricity and Gas). Ассоциация была образована Еврокомиссией в качестве консультативного органа по вопросам создания внутреннего рынка электроэнергии. Основной деятельностью ассоциации является разработка законопроектов и стратегических документов по развитию отрасли.

Либерализация рынков ЕС не предполагала обязательной приватизации электроэнергетики. Во многих странах по-прежнему остались крупные генерирующие компании, большая часть акций которых принадлежит государству (Италия, Швеция). Компании, обладающие большой долей и властью на рынках соответствующих стран, характерны и в целом для ЕС: это EdF во Франции, EdP в Португалии, «Electrabel» в Бельгии и т. д.

Функции передачи электроэнергии и управления режимами энергосистем в большинстве стран выполняются системными операторами. На территории ЕС действуют в настоящий момент 34 системных оператора, объединенных в ассоциацию ENTSO-E. В соответствии с Третьим пакетом энергетических законов она осуществляет общеевропейское планирование и координацию параллельно работающих энергосистем.

Директива EC от 26.06.2003 накладывала на страны-участницы Евросоюза обязательства по дерегулированию и либерализации электроэнергетики. Директива также предполагала последующее объединение локальных рынков электроэнергии в единый внутренний рынок ЕС. В качестве целей реформы были названы повышение эффективности электроэнергетики, снижение цен на электроэнергию, улучшение качества обслуживания и рост конкуренции.

В первую очередь предусматривалось разделение вертикально-интегрированных энергокомпаний по видам деятельности и обеспечение конкуренции в секторах генерации и сбыта. Речь не шла об обязательной смене владельца, если при этом операторы передающих и распределительных сетей обеспечивали недискриминационный доступ к сети с экономически обоснованной ценой подключения. Ключевым элементом разделения было формирование независимых органов управления и принятия решений в передающих, распределительных и генерирующих компаниях.

Директива была нацелена на создание совместимых условий поставки электроэнергии потребителям в странах-членах ЕС, что позволит в дальнейшем прийти к единому европейскому рынку электроэнергии. К таким условиям относятся: уровень конкуренции на рынке, экономическая обоснованность стоимости электроэнергии, возможность свободного выбора поставщика, система тендеров для введения новой мощности, снижение выбросов CO 2 в атмосферу и др.

В результате реформы европейский рынок электроэнергии представляет собой конгломерат соединенных между собой региональных рынков (Балтия; Восточная Центральная Европа; Западная Центральная Европа; Южная Центральная Европа, Северная Европа; Юго-Западная Европа и Франция-Великобритания-Ирландия).

Одна из главных проблем на пути формирования единого рынка - наличие перегрузок на трансграничных сечениях между региональными рынками. Предполагается решить эту проблему посредством стимулирования инвестиций в сетевую инфраструктуру и завершить формирование единого рынка к 2014 г. Наиболее развитым считается рынок Северной Европы, в особенности его скандинавская часть. На этом рынке наблюдаются одни из самых низких цен в Европе, а ликвидность превышает 30%.

На территории ЕС действуют 9 основных бирж электроэнергии: «NordPool», EEX, IPEX, «Powernext», APX NL, APX UK, «Belpex», «Endex» и «Omel». В последние годы отмечается тенденция к слиянию бирж и расширению охватываемой ими территории. На всех биржах торговля осуществляется в режиме «на сутки вперед», на некоторых также существуют внутридневные, балансирующие и фьючерсные рынки.

Несмотря на проведенную либерализацию, во многих странах сохраняется существенная доля регулируемых поставок электроэнергии. В большей степени это касается новых членов ЕС - Болгарии, Эстонии, Литвы, Латвии, Венгрии, Польши, Румынии, Словакии, однако регулируемые тарифы для населения сохраняются и в некоторых странах с развитыми рынками, таких как Франция и Италия.

Индия

Более 30% генерирующих активов контролируется правительством на национальном уровне. Наиболее крупные генерирующие компании - Национальная гидрогенерирующая корпорация, Атомная энергетическая корпорация Индии, Национальная теплоэнергетическая корпорация. На уровне отдельных штатов государство владеет 52% генерирующих компаний и распределительными компаниями. Под контролем государства находится корпорация «PowerGrid of India», отвечающая за функционирование и развитие национальной энергосистемы. Примерно 13% генерации на уровне штатов принадлежит частным владельцам.

В структуре генерации электроэнергии преобладают тепловые электростанции, работающие на угле. По сравнению со среднемировыми показателями в Индии относительно большую роль играют гидроэлектростанции (25%) и возобновляемые источники энергии (7%) - прежде всего биомасса (рис. 2).

Рис. 2. Структура генерации электроэнергии по видам топлива

Источник . C .

За развитие отрасли и формирование энергетической политики в стране в целом отвечает Министерство энергетики Индии. Реализация внутренней энергетической политики на уровне штатов находится в компетенции их правительств.

Тарифы на производство электроэнергии генерирующими компаниями, принадлежащими государству, и на передачу электроэнергии по магистральным сетям устанавливаются Центральной регулирующей комиссией Индии. На региональном уровне деятельность энергокомпаний регулируется 28 соответствующими государственными регулирующими комиссиями штатов.

В последние десятилетия правительство Индии проводит либерализацию рынков и принимает меры для стимулирования частных инвестиций в электроэнергетику при сохранении государственного регулирования этой отрасли. Закон об электроэнергии, принятый в 2003 г., стал основным государственным актом реформирования электроэнергетики. Закон отменил требования обязательного лицензирования проектов строительства генерирующих объектов, создал условия для развития конкуренции и привлечения иностранных инвесторов, запустил процессы разделения по видам деятельности. В целях привлечения частных инвестиций правительство Индии выпустило специальное руководство, определяющее правила участия частных инвесторов в проектах по генерации, передаче и распределению электроэнергии.

Для развития торговли электроэнергией закон устанавливает следующие этапы:

определение соответствующей регулирующей комиссией тарифа на продаваемую электроэнергию по формуле «издержки производства + нормативная доходность»;

определение тарифа на основе конкурсных торгов;

ценовая конкуренция производителей электроэнергии и открытие рынка.

С июня 2002 г. в стране функционирует Энергетическая торговая корпорация Индии (PTC), основным видом деятельности которой на первом этапе являлась закупка излишков электроэнергии у генерирующих компаний и последующая их продажа вертикально интегрированным энергокомпаниям штатов по экономически обоснованной стоимости, обеспечивающей оптимальное соотношение интересов продавцов и покупателей.

PTC не имела в собственности ни генерирующих, ни сетевых активов и функционировала в качестве единственного поставщика, минимизирующего финансовые и операционные риски покупателей и продавцов электроэнергии. Она гарантировала своевременную оплату производителям электроэнергии и исполнение обязательств по ее поставке покупателям.

Бразилия

Здесь в структуре генерации преобладает гидроэнергетика, на которую приходится до 80% производимой в стране электроэнергии. Значение АЭС, газовых и угольных электростанций невелико. Относительно важную роль играют электростанции, работающие на биомассе (рис. 3).

Рис. 3. Структура генерации электроэнергии по видам топлива

Источник: U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity. U.S. Department of Energy. Wash. D . C .

Бразилия вместе с Канадой и Китаем входит в тройку стран с наибольшей выработкой гидроэлектроэнергии. ТЭС, являющиеся резервом на время сезонов низкой водности, сильно зависят от импортируемого топлива. В настоящее время большое внимание уделяется развитию ветровой и солнечной энергетики, электростанций на биомассе (в частности, на этаноле), малых гидроэлектростанций.

Электроэнергетические предприятия Бразилии в соответствии с формами собственности можно условно разделить на три группы: государственные, муниципальные и частные. К государственным компаниям относятся: «Eletrobrás» - генерация, передача, распределение; «Eletronorte» - генерация, передача, распределение; «Boa Vista» - распределение; NUCLEN - ядерная энергетика; CEPEL - исследования.

Муниципальные предприятия CESP, CEMIG, COPEL, CEEE занимаются генерацией, передачей и распределением, «Transmissão Paulista» - только передачей электроэнергии, а еще 11 муниципальных компаний - исключительно распределением. К категории частных предприятий относятся 5 генерирующих компаний и 40 компаний, занимающихся распределительной деятельностью.

Самой крупной компанией отрасли является холдинг «Eletrobras», 78% акций которого в настоящий момент принадлежит государству. Под контролем «Eletrobras» находятся 40% установленной генерирующей мощности, 60% линий электропередачи и государственные распределительные компании. Десятью крупнейшими компаниями по установленной мощности являются CHESF, «Furnas», «Eletronorte», «Itaipu», CESP (входят в холдинг «Eletrobras»), CEMIG-GT, «Tractebel», COPEL-GER, AES TIETÊ, «Duke Energy».

Национальная объединенная энергосистема (Rede Basica / SIN) - одна из самых больших в мире как по протяженности сетей, так и по установленной мощности. Вне SIN существует изолированная система для части региона Амазонии, которая контролируется «Eletrobras». Бразилия связана линиями электропередачи с Парагваем, Аргентиной, Венесуэлой и Уругваем.

Основные положения отраслевой политики определяются президентом страны на основе предварительных консультаций, проводимых Советом национальной политики в области энергетики и Комитетом профильных министерств (CNPE). В состав CNPE входят Министерство горнодобывающей промышленности и энергетики (MME), Министерство финансов и Министерство окружающей среды.

За стратегию и планирование развития электроэнергетики кроме MME (ведущее министерство) отвечает Государственная исследовательская компания в энергетике (EPE). EPE разрабатывает стратегию на 10-летний период с ежегодной корректировкой и на 25-летний период с корректировкой раз в 3 - 4 года. Ключевые документы, определяющие правила функционирования электроэнергетики Бразилии, разрабатываются в EPE и передаются в MME для дальнейшего утверждения Комитетом профильных министерств.

Независимым регулятором является Национальное агентство по электроэнергетике (ANEEL) - автономный орган, утвержденный законодательно, административно связанный c MME, но не подчиняющийся ему. ANEEL занимается регулированием и контролем генерации, передачи и распределения электроэнергии в соответствии с действующим законодательством, директивами и политикой правительства.

Изначально электроэнергетический сектор Бразилии развивался за счет частного капитала. До 1930-х годов производство электроэнергии контролировали в основном два крупных иностранных объединения - американо-канадское («Group Light») и американское (AMFORP). Впоследствии государство начало проводить политику национализации отрасли. В 1961 г. были созданы «Eletrobrás» и MME, а в 1978 г. государство приобрело «Group Light».

К 1990-м годам основой электроэнергетического сектора Бразилии являлись вертикально интегрированные компании, в основном принадлежащие государству. Гиперинфляция, политика дотируемых тарифов и недостаточное финансирование привели к необходимости реформирования отрасли. В 1996 г. были проведены реформы, направленные на либерализацию рынка. В 1998 г. создан оптовый рынок электроэнергии, который начал работать с 2001 г., после определения нормативов и правил функционирования. С 1995 по 1998 г. приватизировано 60% распределительных компаний.

Результатом этих мер стало сокращение государственных расходов на инвестирование в развитие инфраструктуры - за счет привлечения частного капитала и стимулирования свободной конкуренции. Значительно повысился уровень обслуживания потребителей, снизились объёмы хищения электроэнергии, неплатежей и технических потерь. Однако многолетняя засуха, повлиявшая на объем производства электроэнергии в условиях доминирования гидроэнергетики, несовершенный механизм регулирования и управления отраслью, неудачное распределение инвестиций и их недостаточный объем, а также опережающий предложение спрос нивелировали положительный эффект от реформ и явились основными причинами кризиса 2001 - 2002 гг.

Основными направлениями новой реформы стали централизация принятия решений и придание большей роли государственному регулированию. Решались также задачи обеспечения надежности энергоснабжения потребителей и предоставления всеобщего доступа к электроэнергии посредством социальных программ.

В Бразилии существуют две площадки для заключения договоров купли-продажи электрической энергии:

«Ambiente de Contrataçăo Regulado» (ACR) - для заключения регулируемых договоров (на год, 3 и 5 лет вперед). Здесь представлены субъекты генерации и распределения электрической энергии. Купля-продажа осуществляется через ежегодный аукцион, организуемый ANEEL по запросу MME;

«Ambiente de Contrataçăo Livre» (ACL) - для заключения нерегулируемых договоров. На ней представлены субъекты генерации, сбытовые организации, импортеры и экспортеры электроэнергии, а также крупные потребители.

Южная Корея

Структура генерации электроэнергии в Южной Корее достаточно равномерна. Основные доли приходятся на электростанции угольные, работающие на сжиженном газе и АЭС. При этом удельный вес атомной энергетики заметно выше, чем в среднем по миру (рис. 4).

Рис . 4 . Структура генерации электроэнергии по видам топлива

Источник : U.S. Energy Information Administration. International Energy Statistics. Electricity. U.S. Department of Energy. Wash. D . C .

Примерно 93% вырабатываемой в стране электроэнергии приходится на государственную компанию KEPCO («Korean Electric Power Company»), в которой государству принадлежит 51% акций. Остальные 7% генерируется частными компаниями.

Регулирование осуществляется Корейской электроэнергетической комиссией (Korean Electricity Comission, KOREC), созданной в апреле 2001 г. при Министерстве торговли, промышленности и энергетики (MOCIE). Основными задачами KOREC являются: создание конкурентной среды для электроэнергетических компаний; разрешение вопросов, затрагивающих права энергопотребителей; урегулирование споров, относящихся к предпринимательской деятельности в электроэнергетике.

Базовый план реформирования электроэнергетики Южной Кореи был утвержден в 1998 г. и предусматривал поэтапный переход к конкурентному рынку:

1-й этап (2000-2002 гг.) - рынок в форме электроэнергетического пула, в рамках которого цена определяется на основе затрат на производство электроэнергии;

2-й этап (2003-2008 гг.) - также рынок в форме пула, но теперь цена определяется на основе ценовых заявок производителей и потребителей электроэнергии;

3-й этап (начиная с 2009 г.) - розничная конкуренция.

В 2000 г. создана Корейская электроэнергетическая биржа (Korea Power Exchange, KPX), основной задачей которой было управление электроэнергетическим пулом. В 2001 г. начал функционировать пул. Однако переход ко второму этапу реформы так и не состоялся: рынок электроэнергии Южной Кореи до сих пор функционирует как электроэнергетический пул, в котором покупатели не участвуют в ценообразовании.

В 2009 г. по инициативе правительства был запущен проект по изучению возможных вариантов реформирования электроэнергетики. Действующая модель продолжает дорабатываться с целью улучшения условий конкуренции между производителями.

В настоящее время KPX, помимо функций коммерческого оператора по управлению электроэнергетическим пулом, выполняет функции системного оператора, к которым относятся управление электрическими сетями и обеспечение надежного функционирования энергосистемы. Кроме того, KPX осуществляет долгосрочное планирование развития генерации и электрических сетей с целью обеспечения надежности поставок электроэнергии. Биржа также предоставляет участникам рынка и потребителям электроэнергии информацию, необходимую для принятия бизнес-решений.

В состав участников электроэнергетического пула входят производители электроэнергии (по состоянию на 2009 г. - 6 дочерних генерирующих компаний KEPCO и 295 частных генерирующих компаний) и единый закупщик электроэнергии (KEPCO).

Россия

Электроэнергетика является базовой отраслью российской экономики, обеспечивающей электрической и тепловой энергией потребности народного хозяйства и населения, а также осуществляющей экспорт электроэнергии в страны СНГ и дальнего зарубежья. Устойчивое развитие и надежное функционирование отрасли во многом определяют энергетическую безопасность страны и являются важными факторами ее успешного экономического развития.

Современный электроэнергетический комплекс России включает в себя около 600 электростанций мощностью свыше 5 МВт каждая. Общая установленная мощность электростанций России составляет 223,1 ГВт. Структура генерации представлена на рис. 5.

Рис. 5. Структура генерации по видам топлива в 2011 г.

Источник: Росстат, Минэнерго РФ.

Ежегодно все станции вырабатывают около триллиона кВт-ч электроэнергии. В 2012 г. электростанции ЕЭС России выработали 1 053,4 млрд кВт-ч (на 1,23% больше, чем в 2011 г.).

Лидирующее положение в отрасли занимает теплоэнергетика, что для России является исторически сложившейся и экономически оправданной закономерностью. Наибольшее развитие и распространение получили тепловые электростанции общего пользования, работающие на органическом топливе (газ, уголь), преимущественно паротурбинные, на которые приходится около 70% вырабатываемой в стране электроэнергии. Самой большой ТЭС на территории России является крупнейшая на Евразийском континенте Сургутская ГРЭС-2 (5600 МВт), работающая на природном газе (сохранившаяся с советских времен аббревиатура ГРЭС означает государственную районную электростанцию). Из электростанций, работающих на угле, наибольшая установленная мощность у Рефтинской ГРЭС (3800 МВт). К крупнейшим российским ТЭС относятся также Сургутская ГРЭС-1 и Костромская ГРЭС, мощностью свыше 3 тыс. МВт каждая. В процессе реформы отрасли крупнейшие тепловые электростанции России были объединены в оптовые генерирующие компании (ОГК) и территориальные генерирующие компании (ТГК).

Гидроэнергетика предоставляет системные услуги (частоту, мощность) и является ключевым элементом обеспечения надежности Единой энергетической системы страны. Из всех существующих типов электростанций именно ГЭС являются наиболее маневренными и способны при необходимости быстро увеличить объемы выработки, покрывая пиковые нагрузки. У России большой потенциал развития гидроэнергетики: на территории страны сосредоточено около 9% мировых запасов гидроресурсов. По обеспеченности этими ресурсами Россия занимает второе место в мире после Китая, опережая США, Бразилию, Канаду.

В настоящее время на территории страны работают 102 гидроэлектростанции мощностью свыше 100 МВт. Общая установленная мощность гидроагрегатов всех ГЭС России составляет примерно 46 000 МВт (5-е место в мире). В 2011 г. российскими гидроэлектростанциями выработано 153,3 млрд кВт-ч электроэнергии. В общем объеме производства электроэнергии доля ГЭС составила 16%.

В ходе реформы электроэнергетики была создана федеральная гидрогенерирующая компания ОАО «ГидроОГК» (текущее название - ОАО «РусГидро»), которая объединила основную часть гидроэнергетических активов страны. До недавнего времени крупнейшей российской гидроэлектростанцией считалась Саяно-Шушенская ГЭС мощностью 6721 МВт (Хакасия). Однако после трагической аварии 17 августа 2009 г. ее мощности частично выбыли из строя.

Россия обладает технологией ядерной энергетики полного цикла от добычи урановых руд до выработки электроэнергии. На сегодняшний день в стране эксплуатируется 10 АЭС (в общей сложности 33 энергоблока) установленной мощностью 23,2 ГВт, которые вырабатывают около 15% всего производимого электричества. В стадии строительства - еще 5 АЭС. Широкое развитие атомная энергетика получила в европейской части России (30% от общего объема выработки электроэнергии), особенно на Северо-западе (37%). В декабре 2007 г. в соответствии с Указом Президента РФ была образована Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», которая управляет всеми ядерными активами, включая как гражданскую часть атомной отрасли, так и ядерный оружейный комплекс. На нее также возложены задачи по выполнению международных обязательств России в области мирного использования атомной энергии и режима нераспространения ядерных материалов.

Основные объекты электроэнергетики России были построены в советский период. Однако уже в конце 1980-х годов проявились признаки замедления темпов развития отрасли: обновление производственных мощностей стало отставать от роста потребления электроэнергии. В 1990-е годы объем потребления электроэнергии существенно уменьшился, в то же время процесс обновления мощностей практически остановился. По технологическим показателям российские энергокомпании серьезно отставали от своих аналогов в развитых странах. Отсутствовали стимулы к повышению эффективности, рациональному планированию режимов производства и потребления электроэнергии, энергосбережению. Из-за снижения контроля за соблюдением правил безопасности и значительной изношенности фондов существовала высокая вероятность крупных аварий.

Отрасль требовала срочных масштабных преобразований, способствующих обновлению основных мощностей, повышению эффективности, надежности и безопасности энергоснабжения потребителей. С этой целью Правительство РФ в начале 2000-х годов взяло курс на либерализацию рынка электроэнергии, реформирование отрасли и создание условий для привлечения масштабных инвестиций в электроэнергетику.

В 2000 - 2001 гг. в качестве основного возможного источника инвестиционных ресурсов рассматривался частный сектор. Был реализован принцип разделения вертикально интегрированной структуры отрасли. При этом так называемые естественные монополии - передача электроэнергии, оперативно-диспетчерское управление - были отделены от конкурентных секторов: генерации и сбыта, ремонта и сервиса.

Монополии, равно как и атомные электростанции, остались под контролем государства, тогда как генерирующие, сбытовые и ремонтные компании должны были стать частными и конкурировать друг с другом. За счет этого создавались предпосылки для свободного рынка электроэнергии, цены на котором не устанавливаются государством, а определяются на основе соотношения спроса и предложения. Как ожидалось, частные энергокомпании станут заинтересованными в повышении эффективности и снижении издержек.

На базе тепловой генерации было создано шесть экстерриториальных структур - оптовых генерирующих компаний (ОГК). В отдельную структуру были выделены ГЭС (компания «РусГидро»). Кроме того, создали 14 территориальных генерирующих компаний (ТГК), в состав которых были включены в основном ТЭЦ. На базе распределительных сетей возникли межрегиональные распределительные сетевые компании (МРСК), объединенные в холдинг, контрольный пакет акций которого остался у государства (в отличие, например, от Украины, где все облэнерго были преобразованы в самостоятельные компании). Наконец, магистральные сети перешли под контроль Федеральной сетевой компании (ФСК).

Правительственное постановление «О реформировании электроэнергетики Российской Федерации» было принято в июле 2001 г., реально реформа стартовала в 2003 г. К началу 2008 г. завершилось формирование ОГК и ТГК, которые были приватизированы. Новые собственники, в число которых вошли как государственные («Газпром», «Интер РАО»), так и российские и иностранные частные компании («Норильский никель», «Евросибэнерго» Олега Дерипаски, итальянская «Enel», немецкая E.ON), подписали весьма серьезные инвестиционные обязательства.

В целом с 2008 г. российский энергорынок живет и работает по новым правилам. Но результаты этой работы выглядят весьма противоречивыми и не вполне удовлетворяют как правительство, так и потребителей электроэнергии.

Наиболее заметным следствием реформы стал рост тарифов на электроэнергию, которые увеличились за пять лет более чем вдвое. И если для населения ее стоимость устанавливается государством и пока удерживается на относительно низком уровне, то промышленные предприятия платят порой больше, чем их европейские конкуренты. К 2012 г. средние цены для промышленных потребителей в России вплотную приблизились к американскому уровню (рис. 6) - притом что до реформы они были ниже более чем в два раза.

Рис. 6. Средние цены на электроэнергию для промышленных потребителей
в России и США, в центах США за 1 кВт-ч

Начиная с 2002 г. цены для промышленности выросли в 2,7 раза, что лишило отечественную экономику одного из важнейших конкурентных преимуществ - более низких издержек на электроэнергию по сравнению с другими развитыми странами. Непрогнозируемый рост стоимости электроэнергии поставил под вопрос конкурентоспособность России на мировом рынке. Так, заметно снизилась рентабельность энергоемких отраслей: если, например, в металлургии в 2008 г. она составляла 21 - 32%, то в 2012 - 6-13%, что даже ниже, чем в кризисном 2009 г.

Конкуренция, на которую возлагали такие надежды, не оправдала себя. Несмотря на создание в России оптового рынка электроэнергии и отказ от регулирования цен для промышленных потребителей, тарифы продолжают подниматься, а качество услуг, предоставляемых отраслью, по-прежнему находится на низком уровне. Особенно заметно отсутствие свободного выбора поставщика.

Резко обострилась ситуация с подключением новых потребителей, в первую очередь промышленных. По данным Института проблем естественных монополий, удельная стоимость подключения в расчете на 1 кВт мощности составила в 2010 г. 1,5 тыс. долл., в то время как в остальных странах подключение либо вообще бесплатно, либо стоит от 50 до 200 долл. Дороговизна и сложность подключения новых потребителей к сети стала огромной проблемой. Данный процесс длится в среднем более девяти месяцев. Как считают некоторые российские специалисты, этот фактор является одним из главных барьеров, препятствующих развитию в России малого и среднего бизнеса.

Наконец, инвестиции в российскую энергетику в необходимом объеме так и не поступили. Инвестобязательства, которые взяли на себя новые собственники ОГК и ТГК, не были выполнены. По данным Росстата, в 2009 г. (то есть после завершения реформы) были введены в строй 1,9 млн кВт новых мощностей. Это ниже, чем в 2005 г. (2,2 млн кВт), значительно ниже, чем в 1990 г. (3,7 млн кВт), и уж тем более, чем в 1985 г. (9 млн кВт). В 2011 г. показатели ввода мощностей снизились и составили 1,5 млн кВт . Еще красноречивее свидетельствуют цифры по отдельным пятилетиям (табл. 1).

Таблица 1. Ввод новых мощностей в электроэнергетики по пятилетиям, млн кВт

1981 - 1985 гг.	1986 - 1990 гг.	2001 - 2005 гг.	2006 - 2010
30,8	21,0

Основные проблемы развития электроэнергетики России связаны: с технической отсталостью и износом фондов отрасли, несовершенством хозяйственного механизма управления энергетическим хозяйством, включая ценовую и инвестиционную политику, ростом неплатежей энергопотребителей. В условиях кризиса экономики сохраняется высокая энергоемкость производства.

В настоящее время более 18% электростанций полностью выработали свой расчетный ресурс установленной мощности. Очень медленно идет процесс энергосбережения. Правительство пытается решить проблему разных сторон: одновременно идет акционирование отрасли (51% акций остается у государства), привлекаются иностранные инвестиции и начала внедряться программа по снижению энергоемкости производства.

В качестве основных задач развития российской энергетики можно выделить следующее: 1) снижение энергоемкости производства; 2) сохранение единой энергосистемы России; 3) повышение коэффициента используемой мощности энергосистемы; 4) полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, полный переход на мировые цены, возможный отказ от клиринга; 5) скорейшее обновление парка энергосистемы; 6) приведение экологических параметров энергосистемы к уровню мировых стандартов.

Сейчас перед отраслью стоит ряд проблем. Важной является экологическая проблема. На данном этапе, в России выброс вредных веществ в окружающую среду на единицу продукции превышает аналогичный показатель на западе в 6-10 раз.

Экстенсивное развитие производства, ускоренное наращивание огромных мощностей привело к тому, что экологический фактор долгое время учитывался крайне мало или вовсе не учитывался. Наиболее не экологична угольная ТЭС, вблизи них радиоактивный уровень в несколько раз превышает уровень радиации в непосредственной близости от АЭС. Использование газа в ТЭС гораздо эффективнее, чем мазута или угля; при сжигании 1 тонны условного топлива образуется 1,7 тонны углерода против 2,7 тонны при сжигании мазута или угля. Экологические параметры, установленные ранее не обеспечивают полной экологической чистоты, в соответствии с ними строилось большинство электростанций.

Новые стандарты экологической чистоты вынесены в специальную государственную программу “Экологически чистая энергетика”. С учетом требований этой программы уже подготовлено несколько проектов и десятки находятся в стадии разработки. Так, существует проект Березовской ГРЭС-2 с блоками на 800 мВт и рукавными фильтрами улавливания пыли, проект ТЭС с парогазовыми установками мощностью по 300 мВт, проект Ростовской ГРЭС, включающий в себя множество принципиально новых технических решений. Отдельно рассмотрим проблемы развития атомной энергетики.

Атомная промышленность и энергетика рассматриваются в Энергетической стратегии (2005-2020гг.) как важнейшая часть энергетики страны, поскольку атомная энергетика потенциально обладает необходимыми качествами для постепенного замещения значительной части традиционной энергетики на ископаемом органическом топливе, а также имеет развитую производственно-строительную базу и достаточные мощности по производству ядерного топлива. При этом основное внимание уделяется обеспечению ядерной безопасности и, прежде всего безопасности АЭС в ходе их эксплуатации. Кроме того, требуется принятие мер по заинтересованности в развитии отрасли общественности, особенно населения, проживающего вблизи АЭС.

Для обеспечения запланированных темпов развития атомной энергетики после 2020 г., сохранения и развития экспортного потенциала уже в настоящее время требуется усиление геологоразведочных работ, направленных на подготовку резервной сырьевой базы природного урана.

Максимальный вариант роста производства электроэнергии на АЭС соответствует как требованиям благоприятного развития экономики, так и прогнозируемой экономически оптимальной структуре производства электроэнергии с учетом географии ее потребления. При этом экономически приоритетной зоной размещения АЭС являются европейские и дальневосточные регионы страны, а также северные районы с дальнепривозным топливом. Меньшие уровни производства энергии на АЭС могут возникнуть при возражениях общественности против указанных масштабов развития АЭС, что потребует соответствующего увеличения добычи угля и мощности угольных электростанций, в том числе в регионах, где АЭС имеют экономический приоритет.

Основные задачи по максимальному варианту: строительство новых АЭС с доведением установленной мощности атомных станций до 32 ГВт в 2010 г. и до 52,6 ГВт в 2020 г.; продление назначенного срока службы действующих энергоблоков до 40-50 лет их эксплуатации с целью максимального высвобождения газа и нефти; экономия средств за счет использования конструктивных и эксплуатационных резервов.

В этом варианте, в частности, намечена достройка в 2000-2010 годы 5 ГВт атомных энергоблоков (двух блоков - на Ростовской АЭС и по одному - на Калининской, Курской и Балаковской станциях) и новое строительство 5,8 ГВт атомных энергоблоков (по одному блоку на Нововоронежской, Белоярской, Калининской, Балаковской, Башкирской и Курской АЭС). В 2011 - 2020 гг. предусмотрено строительство четырех блоков на Ленинградской АЭС, четырех блоков на Северо-Кавказской АЭС, трех блоков Башкирской АЭС, по два блока на Южно-Уральской, Дальневосточной, Приморской, Курской АЭС -2 и Смоленской АЭС - 2, на Архангельской и Хабаровской АТЭЦ и по одному блоку на Нововоронежской, Смоленской и Кольской АЭС - 2.

Одновременно в 2010 - 2020 гг. намечено вывести из эксплуатации 12 энергоблоков первого поколения на Билибинской, Кольской, Курской, Ленинградской и Нововоронежской АЭС.

Основные задачи по минимальному варианту - строительство новых блоков с доведением мощности АЭС до 32 ГВт в 2010 г. и до 35 ГВт в 2020 г. и продление назначенного срока службы действующих энергоблоков на 10 лет.

Основой электроэнергетики России на всю рассматриваемую перспективу останутся тепловые электростанции, удельный вес которых в структуре установленной мощности отрасли составит к 2010 г. 68%, а к 2020 г. - 67-70% (2000 г. - 69%). Они обеспечат выработку, соответственно, 69% и 67-71% всей электроэнергии в стране (2000 г. - 67%).

Учитывая сложную ситуацию в топливодобывающих отраслях и ожидаемый высокий рост выработки электроэнергии на тепловых электростанциях (почти на 40-80 % к 2020 г.), обеспечение электростанций топливом становится в предстоящий период одной из сложнейших проблем в энергетике.

Суммарная потребность для электростанций России в органическом топливе возрастет с 273 млн т у.т. в 2000 г. до 310-350 млн т у.т. в 2010 г. и до 320-400 млн т у.т. в 2020 г. Относительно не высокий прирост потребности в топливе к 2020 г. по сравнению с выработкой электроэнергии связан с практически полной заменой к этому периоду существующего неэкономичного оборудования на новое высокоэффективное, что требует осуществления практически предельных по возможностям вводов генерирующей мощности. В высоком варианте в период 2011-2015 гг. на замену старого оборудования и для обеспечения прироста потребности предлагается вводить 15 млн кВт в год и в период 2016-2020 гг. до 20 млн кВт в год. Любое отставание по вводам приведет к снижению эффективности использования топлива и соответственно к росту его расхода на электростанциях, по сравнению с определенными в Стратегии уровнями.

Необходимость радикального изменения условий топливного обеспечения тепловых электростанций в европейских районах страны и ужесточения экологических требований обусловливает существенные изменения структуры мощности ТЭС по типам электростанций и видам используемого топлива в этих районах. Основным направлением должно стать техническое перевооружение и реконструкция существующих, а также сооружение новых тепловых электростанций. При этом приоритет будет отдан парогазовым и экологически чистым угольным электростанциям, конкурентоспособным в большей части территории России и обеспечивающим повышение эффективности производства энергии. Переход от паротурбинных к парогазовым ТЭС на газе, а позже - и на угле обеспечит постепенное повышение КПД установок до 55 %, а в перспективе до 60 % что позволит существенно снизить прирост потребности ТЭС в топливе.

Для развития Единой энергосистемы России Энергетической стратегией предусматривается:

• 1) создание сильной электрической связи между восточной и европейской частями ЕЭС России, путем сооружения линий электропередачи напряжением 500 и 1150 кВ. Роль этих связей особенно велика в условиях необходимости переориентации европейских районов на использование угля, позволяя заметно сократить завоз восточных углей для ТЭС;
• 2) усиление межсистемных связей транзита между ОЭС (объединенной энергетической системой) Средней Волги - ОЭС Центра - ОЭС Северного Кавказа, позволяющего повысить надежность энергоснабжения региона Северного Кавказа, а также ОЭС Урала - ОЭС Средней Волги - ОЭС Центра и ОЭС Урала - ОЭС Северо-Запада для выдачи избыточной мощности ГРЭС Тюмени;
• 3) усиление системообразующих связей между ОЭС Северо-Запада и Центра;
• 4) развитие электрической связи между ОЭС Сибири и ОЭС Востока, позволяющей обеспечить параллельную работу всех энергообъединений страны и гарантировать надежное энергоснабжение дефицитных районов Дальнего Востока.

Альтернативная энергетика. Несмотря на то, что Россия по степени использования так называемых нетрадиционных и возобновляемых видов энергии находятся пока в шестом десятке стран мира, развитие этого направления имеет большое значение, особенно учитывая размеры территории страны. Ресурсный потенциал нетрадиционных и возобновляемых источников энергии составляет порядка 5 млрд. т условного топлива в год, а экономический потенциал в самом общем виде достигает не менее 270 млн. т условного топлива (рис. 2).

Пока все попытки использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России носят экспериментальный и полуэкспериментальный характер или в лучшем случае такие источники играют роль местных, строго локальных производителей энергии. Последнее относится и к использованию энергии ветра. Это происходит потому, что Россия еще не испытывает дефицита традиционных источников энергии и ее запасы органического топлива и ядерного горючего пока достаточно велики. Однако и сегодня в удаленных или труднодоступных районах России, где нет необходимости строить большую электростанцию, да и обслуживание ее зачастую некому, «нетрадиционные» источники электроэнергии - наилучшее решение проблемы.

Намечаемые уровни развития и технического перевооружения отраслей энергетического сектора страны невозможны без соответствующего роста производства в отраслях энергетического (атомного, электротехнического, нефтегазового, нефтехимического, горношахтного и др.) машиностроения, металлургии и химической промышленности России, а также строительного комплекса. Их необходимое развитие - задача всей экономической политики государства.

В 2003 г. была разработана программа «Энергетическая стратегия России», которая на период до 2020 г. предусматривала высокоэффективное производство электроэнергии, экономичные системы её передачи, распределения и использования.

Разработанная в 2010 г. Минэнерго РФ и ОАО «СО ЕЭС» «Программа модернизации электроэнергетики России на период до 2030 г.» имеет следующие главные цели:

а) кардинальное обновление электроэнергетики на базе отечественного и мирового опыта;

б) преодоление нарастающего технологического отставания;

в) морального и физического старения основных фондов;

г) повышение надёжности энергоснабжения;

д) повышение энергетической безопасности страны;

е) снижение тарифов на электроэнергию и тепло.

В Программе предусматривается создание эффективной системы управления функционированием электроэнергетики России, на базе новых перспективных технологий управления производством, передачей и распределением электроэнергии, созданием технологических интеллектуальных электроэнергетических систем и новых энергетических технологий на базе, например:

Распределённой генерации электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии;

Новых проводников для линий электропередач и накопителей энергии;

Прямого преобразования солнечной энергии;

Котлов с циркулирующим кипящим слоем.

Решение этих задач должно сочетаться с углубленным анализом вопросов развития, функционирования, устойчивости и надежности Единой энергетической системы России, ее связей с электроэнергетическими системами других стран, в первую очередь стран СНГ.

К стратегическим целям развития отечественной электроэнергетики в перспективе до 2030 г. следует отнести решение проблемы энергетической безопасности, как важнейшей составляющей государственной энергетической политики, являющейся составной частью национальной безопасности России. При этом развитие электроэнергетики должно обеспечить:

Гарантию надежного энергоснабжения предприятий и населения страны электроэнергией;

Повышение эффективности использования энергоресурсов за счет использования энергосберегающих технологий;

Повышение эффективности функционирования энергетической системы России;

Создание и сохранение целостности Единой энергетической системы на всей территории России с усилением ее интеграции с другими энергетическими объединениями на Евразийском континенте;

Уменьшение вредного воздействия энергетической отрасли на окружающую среду.

Целевые показатели программы включают в себя следующие основные базовые ожидаемые показатели её осуществления:

1. Снижение удельного расхода топлива на отпуск электроэнергии от ТЭС с 332,7 до 300 у.т. /(кВт·ч) в 2020 г. и до 270 у.т. /(кВт·ч) в 2030 г.

2. Сокращение потерь электроэнергии в Единой национальной электросети с 4,6 до 3,5 % в 2020 г. и до 3 % в 2030 г.

3. Сокращение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях с 8,9 до 6,5 % в 2020 г. и 5 % в 2030 г.

Результаты выполненных исследований оптимального развития генерирующих мощностей выявили, что основная часть вводов генерирующих мощностей должна быть осуществлена на ТЭС (от 70 до 180 млн кВт в зависимости от уровня электропотребления) в районах, нуждающихся в новых генерирующих мощностях.

Основным направлением технического перевооружения и реконструкции тепловых электростанций является замена вырабатывающих свой ресурс энергоустановок новыми передовыми, высокоэффективными технологиями и оборудованием, которое размещается в действующих или новых главных корпусах на тех же площадках. На тепловых газовых электростанциях используются установки комбинированного цикла, на тепловых угольных электростанциях – установки со сжиганием топлива в циркулирующем кипящем слое. В отдаленном будущем будут применяться угольные технологии комбинированного цикла с предварительной газификацией угля или его сжиганием в котлах, оборудованных топками с кипящим слоем под давлением.

Вводы генерирующих мощностей на ГЭС и АЭС оказываются незначительными по сравнению с вводами на ТЭС, что связано с существенными капитальными затратами на их строительство и длительным сроком сооружения. Поэтому основными направлениями развития гидроэнергетики в России, например до 2015 г., являются обеспечение реконструкции и технического перевооружения действующих ГЭС, завершение начатого строительства ГЭС, сохранение экономически оправданных темпов гидроэнергетического строительства в последующей перспективе (с суммарным вводом около 2-3 ГВт мощности ГЭС в течение каждых последующих пяти лет).

В Сибири, на Дальнем Востоке, Северном Кавказе, Северо-Западе и в европейской части должны быть достроены гидроэлектростанции общей мощностью около 9000 МВт. Потребность в ускоренном вводе отдельных начатых строительств ГЭС (Бурейская на Дальнем Востоке, Зеленчукская и Ирганайская на Северном Кавказе) обусловлена острым дефицитом электроэнергии в районах их расположения.

Перечень перспективных проектов гидроэнергетических объектов включает в себя десятки средних и крупных гидроэнергоузлов общей мощностью около 40 млн кВт. Наиболее перспективными регионами гидроэнергостроительства в России остаются Дальний Восток, Северо-Запад и Северный Кавказ.

Важным дополнением к развитию традиционной гидроэнергетики является развитие малой гидроэнергетики. В период до 2030 г. может быть сооружено большое число малых ГЭС единичной мощностью менее 30 МВт с суммарной годовой выработкой электроэнергии 2,2 млрд кВт·ч (преимущественно в европейской части страны).

Развитие ядерной энергетики связано с завершением строительства и вводом в эксплуатацию блоков высокой степени готовности, а также проведением работ по продлению срока службы АЭС на экономически оправданный период времени. В долгосрочной перспективе вводы мощности на АЭС будут связаны с заменой демонтируемых блоков на ряде существующих станций на энергоблоки нового поколения, отвечающие современным требованиям безопасности. Предусмотрено строительство головного энергоблока нового поколения на опытной АЭС в поселке Сосновый Бор; сооружением Смоленской АЭС-2 и Южно-Уральской АЭС.

Предполагается существенно расширить использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии там, где это экономически выгодно:

Ветроустановок для удаленных потребителей;

Солнечных установок для отопления и горячего водоснабжения;

Выходов геотермальных вод;

Установок по производству биогаза из отходов животноводства.

Доля нетрадиционных источников, включая использование малых рек, может составить к 2015 г. 1,0–1,5 % в общем энергобалансе страны.

В России имеется значительный потенциал приливной энергии, оцениваемый в 270 млрд кВт·ч. В качестве перспективных объектов могут рассматриваться: Тугурская (приливная электрическая станция) ПЭС в южной части Охотского моря, Мезенская ПЭС на Белом море, однако ввод этих объектов возможен лишь в отдалённой перспективе.

При формировании единой энергосистемы России и единого энергообъединения на всем Евразийском континенте ключевыми проблемами становятся проблемы повышения пропускных способностей межсистемных связей.

Программа развития существующей электрической сети России должна предусматривать в ближайшее десятилетие устранение существующих технологических ограничений по передаче электроэнергии между различными регионами России, в том числе обеспечивать лучшее использование энергетических возможностей сибирских гидроэлектростанций. В настоящее время «запертые» мощности региона составляют около 10 млн кВт. Эту задачу можно решить путем создания надежных межсистемных связей, обеспечивающих параллельную работу энергосистем Европейской части, Сибири и Дальнего Востока.

Одним из наиболее эффективных способов решения проблемы повышения пропускных способностей и управляемости линий электропередачи является применение гибких (управляемых) электропередач. Эта принципиально новая технология в области электроэнергетики основана на широком внедрении силовой электроники или преобразовательной техники последнего поколения, новейших технологий в области высокотемпературной сверхпроводимости, микропроцессорных систем автоматического управления и регулирования.

Управление линиями электропередач (ЛЭП) – часть общей системы управления потоками мощности в сетях, включения резервных источников электроэнергии, оптимизации режимов работы ЛЭП и генераторов на электростанциях, в том числе за счет использования различных накопителей электроэнергии (индуктивных, емкостных, электрохимических и других). Все это невозможно осуществить без создания глобальной системы обмена информацией о состоянии всех элементов системы, включая источники, сети и потребителей, а также общей системы управления балансом мощности и энергии в системе.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Презентация представляет собой дополнительный материал к урокам, посвящённым развитию энергетики. Энергетика любой страны является основой развития производительных сил, создания материально – технической базы общества. В презентации отражены проблемы и перспективы всех видов энергетики, перспективные (новые) виды энергетики, используется опыт музейной педагогики, самостоятельные поисковые работы обучающихся (работа с журналом «Япония сегодня»), творческие работы обучающихся (плакаты). Презентацию можно использовать на уроках географии в 9 и 10 классах, во внеурочной деятельности (занятиях на факультативах, элективных курсах), в проведении Недели географии «22 апреля – День Земли», на уроках экологии и биологии «Глобальные проблемы человечества. Сырьевая и энергетическая проблема».

В своей работе я использовала метод проблемного обучения, который заключался в создании перед обучающимися проблемных ситуаций и разрешении их в процессе совместной деятельности учащихся и учителя. При этом учитывалась максимальная самостоятельность обучающихся и под общим руководством учителя, направляющего деятельность обучающихся.

Проблемное обучение позволяет не только сформировать у обучающихся, необходимую систему знаний, умений и навыков, достигать высокого уровня развития школьников, но, что особенно важно, оно позволяет сформировать особый стиль умственной деятельности, исследовательскую активность и самостоятельность обучающихся. При работе с данной презентацией у обучающихся проявляется актуальное направление – исследовательская деятельность школьников.

Отрасль объединяет группу производств, занятых добычей и транспортировкой топлива, выработкой энергии и передачей её потребителю.

Природные ресурсы, которые используют для получения энергии – это топливные ресурсы, гидроресурсы, ядерная энергия, а также альтернативные виды энергии. Размещение большинства отраслей промышленности зависит от развития электроэнергии. Наша страна располагает огромными запасами топливно – энергетических ресурсов. Россия была, есть и будет одной из ведущих энергетических держав мира. И это не только потому, что в недрах страны находится 12% мировых запасов угля, 13% нефти и 36% мировых запасов природного газа, которых достаточно для полного обеспечения собственных потребностей и для экспорта в сопредельные государства. Россия вошла в число ведущих мировых энергетических держав, прежде всего, благодаря созданию уникального производственного, научно – технического и кадрового потенциала ТЭК.

Сырьевая проблема

Минеральные ресурсы – первоисточник, исходная основа человеческой цивилизации практически во всех фазах ее развития:

– Топливные полезные ископаемые;
– Рудные полезные ископаемые;
– Нерудные полезные ископаемые.

Современные темпы энергопотребления растут в геометрической прогрессии. Если даже учесть, что темпы роста потребления электроэнергии несколько сократятся из-за совершенствования энергосберегающих технологий, запасов электрического сырья хватит максимум на 100 лет. Однако положение усугубляется ещё и несоответствием структуры запасов и потребления органического сырья. Так, 80% запасов органического топлива приходится на уголь и лишь 20% на нефть и газ, в то время как 8/10 современного энергопотребления приходится на нефть и газ.

Следовательно, временные рамки ещё более сужаются. Однако лишь сегодня человечество избавляется от идеологических представлений о том, что они практически бесконечны. Ресурсы минерального сырья ограничены, фактически невосполнимы.

Энергетическая проблема.

Сегодня энергетика мира базируется на источниках энергии:

– Горючих минеральных ископаемых;
– Горючих органических ископаемых;
– Энергия рек. Нетрадиционные виды энергии;
– Энергия атома.

При современных темпах подорожания топливных ресурсов Земли проблема использования возобновляемых источников энергии становится всё более актуальной и характеризует энергетическую и экономическую независимости государства.

Преимущества и недостатки ТЭС.

Преимущества ТЭС:

1. Себестоимость электроэнергии на ГЭС очень низкая;
2. Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии;
3. Отсутствует загрязнение воздуха.

Недостатки ТЭС:

1. Строительство ГЭС может быть более долгим и дорогим, чем других энергоисточников;
2. Водохранилища могут занимать большие территории;
3. Плотины могут наносить ущерб рыбному хозяйству, поскольку перекрывают путь к нерестилищам.

Преимущества и недостатки ГЭС.

Преимущества ГЭС:
– Строятся быстро и дешево;
– Работают в постоянном режиме;
– Размещены практически повсеместно;
– Преобладание ТЭС в энергетическом хозяйстве РФ.

Недостатки ГЭС:

– Потребляют большое количество топлива;
– Требует длительной остановки при ремонтах;
– Много тепла теряется в атмосфере, выбрасывают много твердых и вредных газов в атмосферу;
– Крупнейшие загрязнители окружающей среды.

В структуре выработки электроэнергии в мире первое место принадлежит тепловым электростанциям (ТЭС) – их доля составляет 62%.
Альтернативой органическому топливу и возобновляемым источником энергии является гидроэнергетика. Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Гидроэнергетика – это получение электроэнергии за счет использования возобновляемых речных, приливных, геотермальных водных ресурсов. Это использование возобновляемых водных ресурсов предполагает управление паводками, укрепление русла рек, переброс водных ресурсов в районы, страдающие от засухи, сохранение подземных токовых вод.
Однако и здесь источник энергии достаточно сильно ограничен. Это связано с тем, что крупные реки, как правило сильно удалены от промышленных центов либо их мощности практически полностью использованы. Таким образом, гидроэнергетика, в настоящий момент обеспечивающего около 10% производства энергии в мире, не сможет существенно увеличить эту цифру.

Проблемы и перспективы АЭС

В России доля атомной энергии достигает 12%. Имеющиеся в России запасы добытого урана обладают электропотенциалом в 15 трлн. кВт.ч, это столько сколько смогут выработать все наши электростанции за 35 лет. На сегодня только атомная энергетика
способна резко и за короткий срок ослабить явление парникового эффекта. Актуальной проблемой является безопасность АЭС. 2000 год стал началом перехода принципиально новые подходы к нормированию и обеспечению радиационной безопасности АЭС.
За 40 лет развития атомной энергетики в мире построено около 400 энергоблоков в 26 странах мира. Основными преимуществами атомной энергетики являются высокая конечная рентабельность и отсутствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания, основными недостатками является потенциальная опасность радиоактивного заражения окружающей среды продуктами деления ядерного топлива при аварии и проблема переработки использованного ядерного топлива.

Нетрадиционная (альтернативная энергетика)

1. Солнечная энергетика . Это использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой.

Преимущества солнечной энергии:

– Общедоступность и неисчерпаемость источника;
– Теоретически, полная безопасность для окружающей среды.

Недостатки солнечной энергии:

– Поток солнечной энергии на поверхности Земли сильно зависит от широты и климата;
– Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в утренних и вечерних сумерках;
Фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д., а их производство потребляет массу других опасных веществ.

2. Ветроэнергетика . Это отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра - кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Так как энергия ветра является следствием деятельности солнца, то её относят к возобновляемым видам энергии.

Перспективы ветроэнергетики.

Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью, так в конце 2007 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов составила 94,1 гигаватта, увеличившись впятеро с 2000 год. Ветряные электростанции всего мира в 2007 году произвели около 200 млрд кВт·ч, что составляет примерно 1,3 % мирового потребления электроэнергии. Прибрежная ферма ветроэнергетических установок Миддельгрюнден, около Копенгагена, Дания. На момент постройки она была крупнейшей в мире.

Возможности реализации ветроэнергетики в России. В России возможности ветроэнергетики до настоящего времени остаются практически не реализованными. Консервативное отношение к перспективному развитию топливно-энергетического комплекса практически тормозит эффективное внедрение ветроэнергетики, особенно в Северных районах России, а также в степной зоне Южного Федерального Округа, и в частности в Волгоградской области.

3. Термоядерная энергетика. Солнце - природный термоядерный реактор. Ещё более интересной, хотя и относительно отдалённой перспективой выглядит использование энергии ядерного синтеза. Термоядерные реакторы, по расчётам, будут потреблять меньше топлива на единицу энергии, и как само это топливо (дейтерий, литий, гелий-3), так и продукты их синтеза нерадиоактивны и, следовательно, экологически безопасны.

Перспективы термоядерной энергетики. Данная область энергетики имеет огромный потенциал, в настоящее время в рамках проекта "ITER", в котором участвуют Европа, Китай, Россия, США, Южная Корея и Япония во Франции идет строительство крупнейшего термоядерного реактора, целью которого является вывести УТС (Управляемый термоядерный синтез) на новый уровень. Строительство планируется завершить в 2010 году.

4. Биотопливо, биогаз. Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель) и газообразное (биогаз, водород).

Виды биотоплива:

– Биометанол
– Биоэтанол
– Биобутанол
– Диметиловый эфир
– Биодизель
– Биогаз
– Водород

На данный момент самые развитые – биодизель и водород.

5. Геотермальная энергия. Под вулканическими островами Японии скрыты огромные количества геотермальной энергии, этой энергией можно воспользоваться извлекая горячую воду и пар. Преимущество: выделяет примерно в 20 раз меньше углекислого газа при производстве электричества, что снижает ее влияние на глобальную окружающую среду.

6. Энергия волн, приливов и отливов. В Японии важнейший источник энергии волновые турбины, которые преобразуют вертикальное движение океанских волн в давление воздуха вращающего турбины электрогенераторов. На побережье Японии установлено большое количество буев, использующих энергию приливов и отливов. Так используют энергию океана для обеспечения безопасности океанского транспорта.

Огромный потенциал энергии Солнца мог бы теоритически обеспечить все мировые потребности энергетики. Но КПД преобразования тепла в электроэнергию всего 10%. Это ограничивает возможности Солнечной энергетики. Принципиальные трудности возникают и при анализе возможностей создания генераторов большой мощности, использующих энергию ветра, приливы и отливы, геотермальную энергию, биогаз, растительное топливо и т.д. Всё это приводит к выводу об ограниченности возможностей рассмотренных так называемых «воспроизводимых» и относительно экологически чистых ресурсов энергетики, по крайней мере, в относительно близком будущем. Хотя эффект от их использования при решении отдельных частных проблем энергообеспечения может быть уже сейчас весьма впечатляющим.

Конечно, существует оптимизм по поводу возможностей термоядерной энергии и других эффективных способов получения энергии, интенсивно исследуемых наукой, но при современных масштабах энергопроизводства. При практическом освоении этих возможных источников потребуется несколько десятков лет из-за высокой капиталоёмкости и соответствующей инерционности в реализации проектов.

Исследовательские работы обучающихся:

1. Спецрепортаж «Зеленая энергия» для будущего: «Японии является мировым лидером по производству солнечной электроэнергии. 90% солнечной энергии, производимой в Японии, вырабатывается солнечными панелями в обычных домах. Японское правительство поставило цель в 2010 году получить примерно 4,8 млн. кВт энергии от солнечных батарей. Производство электроэнергии из биомассы в Японии. Из кухонных отходов выделяют газ метан. На этом газе работает двигатель, который генерирует электричество, также создаются благоприятные условия для защиты окружающей среды.

Развитие энергетики мира в начале XXI в. будет определяться комплексным воздействием многих экономических, природных, научно-технических и политических факторов. Оценка долгосрочного роста потребления энергии, основанная на предполагаемых темпах развития мировой энергетики, приводит к выводу, что среднегодовой прирост до 2030-2050 гг. составит, вероятно, 2-3%. В он будет значительно большим. Учитывая прогнозируемый рост населения к 2025 г. до 8,5 млрд. чел., из которых 80% будут проживать в развивающихся странах, можно ожидать, что именно эти страны будут играть определяющую роль в мировом потреблении энергии. Это вызовет резкое увеличение ее производства. Увеличение производства электроэнергии повлечет за собой сильное загрязнение природной среды. Роль в энергоснабжении в перспективе будет возрастать, учитывая обширные запасы этого сырья, а также экологическую чистоту этого вида топлива.

Переход от нефти к газу — это третья энергетическая революция (первая — переход от дров к углю, вторая — от угля к нефти). Нефть в настоящее время стала замыкающим ресурсом в энергобалансе мира. Цены на нефть будут определять темпы перестройки структуры мирового энергобаланса. Полагают, что потребление в мире увеличится к 2030 г. почти до 8 млрд. тонн, так как все ТЭС угольные переоборудовать на нефть или газ очень дорого.

На Международной конференции по использованию энергетических ресурсов ( , 1989 г.) было достигнуто эффективное решение проблемы , увеличившее число сторонников ее развития во многих .

Напротив, в (провинция Онтарио) и объявлен мораторий на строительство новых АЭС. Серьезную озабоченность вызывают АЭС в Восточной Европе, хотя действующие в , Словакии АЭС относятся по своим показателям к лучшим в мире. Решаются проблемы безотходного использования природного урана как одноразового топлива, а также переработки и уничтожения радиоактивных отходов.

По-разному относятся во многих странах к использованию гидроэнергетических ресурсов. Крупные ГЭС планирует только Китай. До 2000 г. на реках Китая проектируется 60 крупных ГЭС суммарной мощностью 70 ГВт.

Наиболее перспективным направлением в производстве энергии предполагают использование солнечной энергии (фотоэлектричеекое преобразование) и температурного градиента океана для выработки электроэнергии, энергии ветра, геотермальной энергии, энергии горных пород и , энергии, топливных элементов, переработки древесины в жидкое топливо, переработки городских отходов, применение биогаза, получаемого при переработке отходов промышленности и сельского хозяйства. Лидируют в разработке этих технологий развитые страны, в первую очередь, Япония, Канада, Дания. Помимо этого, есть разработки, как увеличить использование гидроресурсов, сооружать станции небольших мощностей на водоочистительных станциях, ирригационных каналах, используя новую конструкцию ГЭС с низким напором воды.

Похожие статьи