Количественные показатели мирового рынка ВИЭ
Как отмечалось выше, Казахстан как часть мирового сообщества принял на себя обязательства по достижению ЦУР и решению первостепенной проблемы - глобальное потепление, вызванное выбросами в атмосферу парниковых газов и других вредных веществ.
В 2023 году была утверждена Стратегия Достижения углеродной нейтральности Казахстана до 2060 года (СДУН), главной целью которой является достижение полной углеродной нейтральности.
В 2022 году, по данным Международного Энергетического Агентства (далее – МЭА), мировое производство электроэнергии составило 28 334 ТВт/ч. Большинство производимой в мире электроэнергии все еще генерируется из ископаемых видов топлива, которые составили 61% общего производства (уголь - 36%, газ - 23%, другие виды ископаемых топлив – 2%).
На долю остальных источников, таким образом, приходилось 39% общей генерации, из них первое место занимает гидроэнергетика - 15%, а второе – атомная энергетика (10%).
Наиболее значительным изменением в мировом производстве электроэнергии в 2022 году стал рекордный рост доли солнечной и ветровой энергии (на их долю приходится 11% производства электроэнергии), увеличившись на 179 ТВт/ч и 280 ТВт/ч соответственно по сравнению с уровнем 2020 года.
В 2022 году также наблюдалось рекордное сокращение доли атомной генерации – почти на 4% по сравнению с предыдущим годом, что связано, в основном, с проблемами с техническим обслуживанием атомных электростанций во Франции, а также закрытием заводов в Германии и Бельгии [22].
Рисунок 1-Основные индикаторы глобального прогресса в ЦУР №7
Как отмечалось выше, Казахстан как часть мирового сообщества принял на себя обязательства по достижению ЦУР и решению первостепенной проблемы - глобальное потепление, вызванное выбросами в атмосферу парниковых газов и других вредных веществ.
В 2023 году была утверждена Стратегия Достижения углеродной нейтральности Казахстана до 2060 года (СДУН), главной целью которой является достижение полной углеродной нейтральности.
В 2022 году, по данным Международного Энергетического Агентства (далее – МЭА), мировое производство электроэнергии составило 28 334 ТВт/ч. Большинство производимой в мире электроэнергии все еще генерируется из ископаемых видов топлива, которые составили 61% общего производства (уголь - 36%, газ - 23%, другие виды ископаемых топлив – 2%).
На долю остальных источников, таким образом, приходилось 39% общей генерации, из них первое место занимает гидроэнергетика - 15%, а второе – атомная энергетика (10%).
Наиболее значительным изменением в мировом производстве электроэнергии в 2022 году стал рекордный рост доли солнечной и ветровой энергии (на их долю приходится 11% производства электроэнергии), увеличившись на 179 ТВт/ч и 280 ТВт/ч соответственно по сравнению с уровнем 2020 года.
В 2022 году также наблюдалось рекордное сокращение доли атомной генерации – почти на 4% по сравнению с предыдущим годом, что связано, в основном, с проблемами с техническим обслуживанием атомных электростанций во Франции, а также закрытием заводов в Германии и Бельгии [22].
Рисунок 1-Основные индикаторы глобального прогресса в ЦУР №7
С помощью биоэнергетики было произведено 3% мировой электроэнергии, а на другие возобновляемые источники пришлось 0,4% общего объема генерации. Доля ископаемого топлива в мировом производстве электроэнергии снизилась примерно с 65% в 2018 году до 61% в 2022 году, что отражает быстрый рост использования солнечной энергии и ветра в производстве электроэнергии за последнее десятилетие.
Основные показатели производства электроэнергии в мире и прогнозные данные на 2030 и 2050 годы представлены в Таблице 1[23].
Таблица 1 - Фактические и прогнозные данные по мировому производству электроэнергии
Основные показатели производства электроэнергии в мире и прогнозные данные на 2030 и 2050 годы представлены в Таблице 1[23].
Таблица 1 - Фактические и прогнозные данные по мировому производству электроэнергии
Объем мирового рынка ВИЭ по итогам 2021 года составил 856,08 млрд долларов США [24].
По прогнозам, к 2030 году он достигнет объема в 2025,94 млрд долларов США. Прогноз до 2030 года представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 - прогноз по объему рынка ВИЭ до 2030 года, млрд долларов США
В 2022 году такие страны, как Китай, США и Бразилия, стали лидерами по установленной мощности возобновляемых источников энергии. На долю Китая пришлось 1 161 ГВт, США – 352 гВт, Бразилии – 175 ГВт[25].
Более подробная информация по топ-10 странам по установленной мощности ВИЭ представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Страны-лидеры по установленной мощности возобновляемых источников энергии во всем мире в 2022 году, в ГВт
Более подробная информация по топ-10 странам по установленной мощности ВИЭ представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Страны-лидеры по установленной мощности возобновляемых источников энергии во всем мире в 2022 году, в ГВт
Глобальные тренды по ВИЭ
Наибольшее распространение среди ВИЭ имеют - энергия солнца, ветра, воды, земли и биоэнергия, получаемая из биомасс, отдельно можно выделить направление получения и использования водорода и атомную энергию. Основные тренды ВИЭ:
Политика декарбонизации фактически создала новые отрасли ветровой и солнечной энергетики. В настоящее время объем рынка возобновляемой энергетики оценивается в $1 триллион. Среднегодовой прогноз роста - 8,4% ежегодно.
Также одно из проявлений тренда декарбонизации – формирование глобального рынка квот на выбросы углекислого газа. Разработка нормативно-правовых и рыночных механизмов торговли квотами на выбросы происходило ещё с начала 2000-х гг., однако лишь в 2005 г. начала функционировать первая в мире биржа торговли квотами в Европейском Союзе. По настоящее время Европейская система торговли квотами на выбросы является крупнейшей, на ее долю приходится до 75% объема мировой торговли квотами на выбросы. На сегодняшний день в мире функционирует 24 национальные системы торговли квотами на выбросы., из них три национальные (в Китае, Южной Корее и Новой Зеландии) и десять региональных систем действуют в Азиатско-тихоокеанском регионе[26].
С учетом того, что технологии возобновляемой энергетики обладают нерегулируемым режимом работы, многие актуальные исследования направлены на разработку и совершенствование технологий промышленного накопления электроэнергии.
Технологии накопления электроэнергии очень разнообразны и используют различное множество физико-химических процессов. При этом, они различаются по принципу хранения энергии: электрические, механические и химические. К электрическим относят в основном конденсаторы, суперконденсаторы и сверхпроводниковые магнитные аккумуляторы, к механическим относятся гидроаккумулирующие электростанции и супермаховики, а к химическим относят аккумуляторные батареи и топливные элементы.
В течение долгого времени гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) остаются единственной освоенноӗ технологией̆ аккумулирования электроэнергии. ГАЭС преобразуют электроэнергию в потенциальную энергию запаса воды, которая используется в качестве обычной гидроэлектростанции в нужное время. При этом, ГАЭС являются системно-ориентированными накопителями, крупнейшие ГАЭС расположены в США (Бат Каунти мощностью 3033 МВт, Лудингтон мощностью 1872 МВт), Китае (Хойчжоу мощностью 2448 МВт, Гуандун мощностью 2400 МВт), России (Загорская мощностью 2040 МВт), Японии (Окутатараги мощностью 1932 МВт), Франции (Плотина Гранд Мезон мощностью 1800 МВт, Великобритания (Динорвиг мощностью 1728 МВт).
Однако для нового поколения технологий производства и небольших потребителей̆ требуются распределенные системы накопления, позволяющие обеспечивать управляемую выдачу мощности преимущественно от ветровых и солнечных электростанций.
В целом, по оценке Bloomberg, суммарная емкость накопителей̆ электроэнергии (за исключением ГАЭС) к 2024 г. составит 81 ГВт/ч, увеличившись в 16 раз по сравнению с уровнем 2022 г. (5 ГВт/ч), однако это все же по-прежнему будут очень незначительные объемы относительно общего производства электроэнергии на базе ветровых и солнечных электростанций[27].
Отдельно стоит отметить перспективы развития водородных топливных элементов. Водород, используемый в топливных элементах, обладает значительным потенциалом для обеспечения чистой, эффективной и возобновляемой энергии. При этом ключевым фактором успеха является не только научно-техническое развитие технологий водорода, но и правильно сформулированная государственная политика, способствующая развитию водородной энергетики. С каждым годом водород все больше рассматривался как ключевой элемент в стремлении к углеродной нейтральности во многих странах. ЕС, Китай, Япония и другие крупные экономики объявили о своих планах по увеличению производства и использования водорода.
Другим важным трендом развития мировой электроэнергетики является цифровизация. Главное преимущество этого процесса - возможность максимально точного, детального контроля за энергосетями, осуществляемого в реальном масштабе времени. Этот подход дает возможность существенно оптимизировать энергопотребление, повысить эффективность и безопасность использования существующей энергетики, создавать сложные многоуровневые энергосети, системы когенерации энергии и внедрять ВИЭ.
Отказ от ископаемого топлива и переход на электрический транспорт, стремительный рост телекоммуникационной отрасли, рост уровня жизни - все эти факторы формируют быстро увеличивающийся спрос на электроэнергию. Этот фактор является основой для различных технологических решений развития энергетических систем. Развитие малой распределённой генерации лежит в основе концепции децентрализованного развития энергетики.
Использование технологий малой распределенной энергетики позволяет снизить стоимости электроэнергии для промышленных предприятий во многих странах, а возможность работы оборудования на разных видах топлива позволяет устанавливать такие объекты на территориях с обширной географией и различными климатическими условиями.
К основным факторам увеличения темпов роста рынка малой генерации можно отнести: значительный рост стоимости тарифов на генерацию и распределение, дорогостоящее и длительное технологическое присоединение, необходимость замены устаревшего оборудования и удаленное расположение потребителей.
Малая распределенная энергетика представляет собой различные технологии, которые вырабатывают электроэнергию вблизи места потребления. При этом, распределенная генерация может обслуживать как одного единственного потребителя (домашнее хозяйство или предприятие) так и может быть частью микросети (меньшая сеть, которая также подключена к более крупной системе подачи электроэнергии), например, на крупном промышленном объекте, военной базе или в кампусе крупного университета. При подключении к распределительным линиям низкого напряжения электросетевого предприятия распределенная генерация может помочь обеспечить поставку чистой и надежной электроэнергии дополнительным потребителям и снизить потери электроэнергии на линиях передачи и распределения.
Среди домашних хозяйств наиболее распространены солнечные фотоэлектрические панели, небольшие ветряные турбины, топливные элементы, работающие на природном газе, аварийные резервные генераторы, обычно работающие на бензине или дизельном топливе.
В коммерческом и промышленном секторах распределенная генерация может включать в себя такие технологии, как: комбинированные теплоэнергетические системы, солнечные фотоэлектрические панели, комплекс ветровых электростанций, малые гидроэлектростанции, станции на биомассе и твердых бытовых отходах, поршневые двигатели внутреннего сгорания, включая резервные генераторы, а также малые модульные атомные электростанции.
К преимуществам использования распределенной энергетики относят снижение потерь при передаче и распределении электроэнергии, повышение стабильности и безопасности электросети, снижение воздействия на окружающую среду и т.д. К определенным недостаткам использования таких технологий относят существенно высокую первоначальную инвестиционную стоимость и высокие затраты на техническое обслуживание.
Отдельно стоит отметить тенденцию развития малых модульных реакторов (ММР), которые стали перспективным решением проблемы растущего спроса на энергию во всем мире. Эти реакторы меньше по размерам и мощности, чем традиционные атомные электростанции, и имеют ряд преимуществ перед своими более крупными аналогами. Согласно критериям Международного агентства по атомной энергии (International Atomic Energy Agency, IAEA) к малым атомным реакторам относятся реакторы мощностью до 300 МВт.
Согласно отчету Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) 2021 года насчитывается 25 разных концептов атомных реакторов малой мощности. Некоторые уже в процессе строительства и в эксплуатации, остальные находятся на этапе проектирования. Из отчёта видно, что малые атомные электростанции принципиально отличаются типами, характеристиками, видами теплоносителей и видами топлива установленных реакторов. Эти отличия не дают систематизировать все реакторы малой мощности в один список. Поэтому, классифицируя разные конструкции реакторов, необходимо учитывать такой фактор как серийность.
В последние годы концепция ММР привлекла значительное внимание, и многие страны изучают потенциал этой технологии для удовлетворения своих энергетических потребностей.
Для стран ЕС, которые решили включить атомную энергетику в свой энергетический баланс, ММР также могут стать многообещающим вариантом замены старых угольных электростанций, а также содействия растущему внедрению возобновляемых источников энергии. Их можно гибко использовать для централизованного теплоснабжения, опреснения воды, выработки технологического тепла для энергоемких отраслей промышленности и производства водорода.
Несмотря на их преимущества, экономическая целесообразность ММР остаётся спорным вопросом. Стоимость электроэнергии, выработанной на модульных электростанциях, выше, чем на традиционных атомных электростанциях. Однако сторонники ММР утверждают, что развитие технологии и стандартизация модульных элементов со временем снизит цену. ММР имеют потенциал стать устойчивым и доступным источником энергии в будущем.
По различным экономическим прогнозам, к 2030 году в мире прогнозируется трехкратный разрыв новых вводов распределённой генерирующей мощности над централизованной.
Основные производители ВИЭ
Возобновляемая энергетика с каждым годом набирает обороты. «Зеленые» компании производят различные виды экологически чистой энергии: солнечную, ветровую, гидроэлектроэнергию, геотермальную и энергию из биомассы. Тем не менее, самые богатые из них – это компании, которые не только производят “зеленое” электричество, но и продают технологии и оборудование.
Ниже представлен список самых прибыльных и дорогих компаний в сфере ВИЭ:
Orsted A/S, датская компания, которая разрабатывает, строит и эксплуатирует оффшорные ветряные электростанции. Выручка: $51,45 млрд Чистая прибыль: $7,68 млрд Рыночная капитализация: $52,97 млрд Шельфовые ветропарки помимо Дании установлены в Великобритании, Германии, Нидерландах, США и Тайване. У компании также есть биоэнергетические проекты – переоборудование старых угольных ТЭЦ в современные, работающие на основе биомассы.
Iberdrola SA – испанский гигант, который занимается производством, распределением и продажей солнечной и ветряной электроэнергии. Компания также специализируется на гидронасосах и аккумуляторных батареях. Iberdrola является одним из крупнейших в мире операторов возобновляемых источников энергии. Выручка: $36,90 млрд. Чистая прибыль: $3,34 млрд Рыночная капитализация: $71,19 млрд
JinkoSolar Holding Co. Ltd. – китайская компания, которая в настоящее время является крупнейшим в мире производителем солнечных панелей. Она также производит кремниевые слитки, солнечные элементы и солнечные модули. Jinko продает свою продукцию клиентам в США, Европе, Азии, Африке и Латинской Америке. Выручка: $33,95 млрд Чистая прибыль: $163,1 млн Рыночная капитализация: $1,33 млрд
Vestas Wind Systems A/S – датская ветроэнергетическая компания. Она разрабатывает, производит и устанавливает ветряные турбины. Компания также предоставляет обслуживание, запасные части и сопутствующие услуги. Выручка: $15,2млрд, чистая прибыль: $490 млн, Рыночная капитализация: $38,86 млрд
Siemens Gamesa Renewable Energy SA - испанская ветроэнергетическая компания, которая продает наземные и морские ветряные турбины, редукторы турбин, и другое сопутствующее оборудование. Она оказывает услуги по техническому обслуживанию и ремонту. Компания обслуживает клиентов по всему миру и установила свои продукты и технологии более чем в 90 странах. Выручка: $9,48 млрд Чистая прибыль: -$920 млн Рыночная капитализация: $23,24 млрд.
Brookfield Renewable Partners LP - канадское публичное товарищество с ограниченной ответственностью. Компания владеет портфелем объектов по производству возобновляемой энергии по всему миру. Она в основном занимается гидроэнергетикой, но также владеет и управляет ветровыми и солнечными станциями, и хранилищами. Выручка: $3,58 млрд., Рыночная капитализация: $10,83 млрд
First Solar Inc. - американская компания, которая разрабатывает и производит фотогальванические солнечные энергетические системы и солнечные модули. Компания использует тонкопленочную полупроводниковую технологию для производства солнечных модулей, которые преобразуют солнечный свет в электричество. First Solar обслуживает клиентов по всему миру. Выручка: $3,5 млрд Чистая прибыль: $220 млн Рыночная капитализация: $9,46 млрд.
Canadian Solar Inc. - канадская компания, которая разрабатывает и производит солнечные фотоэлектрические модули и предлагает энергетические решения. Canadian Solar также управляет проектами солнечной энергетики и предлагает услуги по эксплуатации и техническому обслуживанию. Она обслуживает клиентов более чем в 160 странах. Выручка: $3,36 млрд Чистая прибыль: $210 млн Рыночная капитализация: $2,39 млрд.
Renewable Energy Group Inc.- производит и продает биотопливо и возобновляемые химические вещества в США. Компания перерабатывает отходы и первичные растительные масла, животные жиры и другое сырье, а также метанол в дизельное топливо на основе биомассы. Выручка: $2,61 млрд Чистая прибыль: $610 млн Рыночная капитализация: $2,33 млрд.
Мировой опыт регулирования и внедрения ВИЭ
Текущие рыночные условия, а именно рост цен на газ, нефть и уголь также являются движущей силой изменений. С одной стороны, резкий рост цен на газ в некоторых случаях привел к временному возвращению к производству электроэнергии на угле, но также он вызвал стремление некоторых стран усилить поддержку возобновляемой энергетики и ускорить достижение углеродной нейтральности.
Политический фактор является одним из ключевых векторов, определяющих перспективы развития электроэнергетического сектора, и его роль продолжает расти в свете текущих рыночных условий и мировых геополитических событий. В результате проведения климатической конференции ООН в Глазго в ноябре 2021 года еще несколько стран обязались достичь чистого нулевого уровня выбросов, например Индонезия в 2060 году, а Индия к 2070 году.
По состоянию на конец 2022 года 83 страны и Европейский союз установили целевые показатели по достижению нулевых выбросов. Члены G7 также обязались обеспечить углеродную нейтральность электроэнергетики к 2035 году. Преобладающее большинство стран начали проводить политику в области расширения использования возобновляемых источников энергии к 2022 году.
Основные направления текущей энергетической политики в сфере развития ВИЭ представлены в Таблице 2[23].
Таблица 2 - Ключевые направления текущей энергетической политики крупнейших экономик мира
Наибольшее распространение среди ВИЭ имеют - энергия солнца, ветра, воды, земли и биоэнергия, получаемая из биомасс, отдельно можно выделить направление получения и использования водорода и атомную энергию. Основные тренды ВИЭ:
- Солнечная энергетика
- Высокие показатели инсоляции на территории Казахстана - 1500 кВт*ч в год в среднем
- Использование в электро и тепло генерации
- Теплонаносные системы использование в автономных системах
- меры по энергоэффективности, множитель тепловой энергии
- Ветроэнергетика
- Потенциал ветра в Казахстане - 900–1000 млрд кВт*ч в год
- Формирование глобального рынка квот на выбросы углекислого газа
- Развитие водородных топливных элементов
- Цифровизация
Политика декарбонизации фактически создала новые отрасли ветровой и солнечной энергетики. В настоящее время объем рынка возобновляемой энергетики оценивается в $1 триллион. Среднегодовой прогноз роста - 8,4% ежегодно.
Также одно из проявлений тренда декарбонизации – формирование глобального рынка квот на выбросы углекислого газа. Разработка нормативно-правовых и рыночных механизмов торговли квотами на выбросы происходило ещё с начала 2000-х гг., однако лишь в 2005 г. начала функционировать первая в мире биржа торговли квотами в Европейском Союзе. По настоящее время Европейская система торговли квотами на выбросы является крупнейшей, на ее долю приходится до 75% объема мировой торговли квотами на выбросы. На сегодняшний день в мире функционирует 24 национальные системы торговли квотами на выбросы., из них три национальные (в Китае, Южной Корее и Новой Зеландии) и десять региональных систем действуют в Азиатско-тихоокеанском регионе[26].
С учетом того, что технологии возобновляемой энергетики обладают нерегулируемым режимом работы, многие актуальные исследования направлены на разработку и совершенствование технологий промышленного накопления электроэнергии.
Технологии накопления электроэнергии очень разнообразны и используют различное множество физико-химических процессов. При этом, они различаются по принципу хранения энергии: электрические, механические и химические. К электрическим относят в основном конденсаторы, суперконденсаторы и сверхпроводниковые магнитные аккумуляторы, к механическим относятся гидроаккумулирующие электростанции и супермаховики, а к химическим относят аккумуляторные батареи и топливные элементы.
В течение долгого времени гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) остаются единственной освоенноӗ технологией̆ аккумулирования электроэнергии. ГАЭС преобразуют электроэнергию в потенциальную энергию запаса воды, которая используется в качестве обычной гидроэлектростанции в нужное время. При этом, ГАЭС являются системно-ориентированными накопителями, крупнейшие ГАЭС расположены в США (Бат Каунти мощностью 3033 МВт, Лудингтон мощностью 1872 МВт), Китае (Хойчжоу мощностью 2448 МВт, Гуандун мощностью 2400 МВт), России (Загорская мощностью 2040 МВт), Японии (Окутатараги мощностью 1932 МВт), Франции (Плотина Гранд Мезон мощностью 1800 МВт, Великобритания (Динорвиг мощностью 1728 МВт).
Однако для нового поколения технологий производства и небольших потребителей̆ требуются распределенные системы накопления, позволяющие обеспечивать управляемую выдачу мощности преимущественно от ветровых и солнечных электростанций.
В целом, по оценке Bloomberg, суммарная емкость накопителей̆ электроэнергии (за исключением ГАЭС) к 2024 г. составит 81 ГВт/ч, увеличившись в 16 раз по сравнению с уровнем 2022 г. (5 ГВт/ч), однако это все же по-прежнему будут очень незначительные объемы относительно общего производства электроэнергии на базе ветровых и солнечных электростанций[27].
Отдельно стоит отметить перспективы развития водородных топливных элементов. Водород, используемый в топливных элементах, обладает значительным потенциалом для обеспечения чистой, эффективной и возобновляемой энергии. При этом ключевым фактором успеха является не только научно-техническое развитие технологий водорода, но и правильно сформулированная государственная политика, способствующая развитию водородной энергетики. С каждым годом водород все больше рассматривался как ключевой элемент в стремлении к углеродной нейтральности во многих странах. ЕС, Китай, Япония и другие крупные экономики объявили о своих планах по увеличению производства и использования водорода.
Другим важным трендом развития мировой электроэнергетики является цифровизация. Главное преимущество этого процесса - возможность максимально точного, детального контроля за энергосетями, осуществляемого в реальном масштабе времени. Этот подход дает возможность существенно оптимизировать энергопотребление, повысить эффективность и безопасность использования существующей энергетики, создавать сложные многоуровневые энергосети, системы когенерации энергии и внедрять ВИЭ.
Отказ от ископаемого топлива и переход на электрический транспорт, стремительный рост телекоммуникационной отрасли, рост уровня жизни - все эти факторы формируют быстро увеличивающийся спрос на электроэнергию. Этот фактор является основой для различных технологических решений развития энергетических систем. Развитие малой распределённой генерации лежит в основе концепции децентрализованного развития энергетики.
Использование технологий малой распределенной энергетики позволяет снизить стоимости электроэнергии для промышленных предприятий во многих странах, а возможность работы оборудования на разных видах топлива позволяет устанавливать такие объекты на территориях с обширной географией и различными климатическими условиями.
К основным факторам увеличения темпов роста рынка малой генерации можно отнести: значительный рост стоимости тарифов на генерацию и распределение, дорогостоящее и длительное технологическое присоединение, необходимость замены устаревшего оборудования и удаленное расположение потребителей.
Малая распределенная энергетика представляет собой различные технологии, которые вырабатывают электроэнергию вблизи места потребления. При этом, распределенная генерация может обслуживать как одного единственного потребителя (домашнее хозяйство или предприятие) так и может быть частью микросети (меньшая сеть, которая также подключена к более крупной системе подачи электроэнергии), например, на крупном промышленном объекте, военной базе или в кампусе крупного университета. При подключении к распределительным линиям низкого напряжения электросетевого предприятия распределенная генерация может помочь обеспечить поставку чистой и надежной электроэнергии дополнительным потребителям и снизить потери электроэнергии на линиях передачи и распределения.
Среди домашних хозяйств наиболее распространены солнечные фотоэлектрические панели, небольшие ветряные турбины, топливные элементы, работающие на природном газе, аварийные резервные генераторы, обычно работающие на бензине или дизельном топливе.
В коммерческом и промышленном секторах распределенная генерация может включать в себя такие технологии, как: комбинированные теплоэнергетические системы, солнечные фотоэлектрические панели, комплекс ветровых электростанций, малые гидроэлектростанции, станции на биомассе и твердых бытовых отходах, поршневые двигатели внутреннего сгорания, включая резервные генераторы, а также малые модульные атомные электростанции.
К преимуществам использования распределенной энергетики относят снижение потерь при передаче и распределении электроэнергии, повышение стабильности и безопасности электросети, снижение воздействия на окружающую среду и т.д. К определенным недостаткам использования таких технологий относят существенно высокую первоначальную инвестиционную стоимость и высокие затраты на техническое обслуживание.
Отдельно стоит отметить тенденцию развития малых модульных реакторов (ММР), которые стали перспективным решением проблемы растущего спроса на энергию во всем мире. Эти реакторы меньше по размерам и мощности, чем традиционные атомные электростанции, и имеют ряд преимуществ перед своими более крупными аналогами. Согласно критериям Международного агентства по атомной энергии (International Atomic Energy Agency, IAEA) к малым атомным реакторам относятся реакторы мощностью до 300 МВт.
Согласно отчету Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) 2021 года насчитывается 25 разных концептов атомных реакторов малой мощности. Некоторые уже в процессе строительства и в эксплуатации, остальные находятся на этапе проектирования. Из отчёта видно, что малые атомные электростанции принципиально отличаются типами, характеристиками, видами теплоносителей и видами топлива установленных реакторов. Эти отличия не дают систематизировать все реакторы малой мощности в один список. Поэтому, классифицируя разные конструкции реакторов, необходимо учитывать такой фактор как серийность.
В последние годы концепция ММР привлекла значительное внимание, и многие страны изучают потенциал этой технологии для удовлетворения своих энергетических потребностей.
Для стран ЕС, которые решили включить атомную энергетику в свой энергетический баланс, ММР также могут стать многообещающим вариантом замены старых угольных электростанций, а также содействия растущему внедрению возобновляемых источников энергии. Их можно гибко использовать для централизованного теплоснабжения, опреснения воды, выработки технологического тепла для энергоемких отраслей промышленности и производства водорода.
Несмотря на их преимущества, экономическая целесообразность ММР остаётся спорным вопросом. Стоимость электроэнергии, выработанной на модульных электростанциях, выше, чем на традиционных атомных электростанциях. Однако сторонники ММР утверждают, что развитие технологии и стандартизация модульных элементов со временем снизит цену. ММР имеют потенциал стать устойчивым и доступным источником энергии в будущем.
По различным экономическим прогнозам, к 2030 году в мире прогнозируется трехкратный разрыв новых вводов распределённой генерирующей мощности над централизованной.
Основные производители ВИЭ
Возобновляемая энергетика с каждым годом набирает обороты. «Зеленые» компании производят различные виды экологически чистой энергии: солнечную, ветровую, гидроэлектроэнергию, геотермальную и энергию из биомассы. Тем не менее, самые богатые из них – это компании, которые не только производят “зеленое” электричество, но и продают технологии и оборудование.
Ниже представлен список самых прибыльных и дорогих компаний в сфере ВИЭ:
Orsted A/S, датская компания, которая разрабатывает, строит и эксплуатирует оффшорные ветряные электростанции. Выручка: $51,45 млрд Чистая прибыль: $7,68 млрд Рыночная капитализация: $52,97 млрд Шельфовые ветропарки помимо Дании установлены в Великобритании, Германии, Нидерландах, США и Тайване. У компании также есть биоэнергетические проекты – переоборудование старых угольных ТЭЦ в современные, работающие на основе биомассы.
Iberdrola SA – испанский гигант, который занимается производством, распределением и продажей солнечной и ветряной электроэнергии. Компания также специализируется на гидронасосах и аккумуляторных батареях. Iberdrola является одним из крупнейших в мире операторов возобновляемых источников энергии. Выручка: $36,90 млрд. Чистая прибыль: $3,34 млрд Рыночная капитализация: $71,19 млрд
JinkoSolar Holding Co. Ltd. – китайская компания, которая в настоящее время является крупнейшим в мире производителем солнечных панелей. Она также производит кремниевые слитки, солнечные элементы и солнечные модули. Jinko продает свою продукцию клиентам в США, Европе, Азии, Африке и Латинской Америке. Выручка: $33,95 млрд Чистая прибыль: $163,1 млн Рыночная капитализация: $1,33 млрд
Vestas Wind Systems A/S – датская ветроэнергетическая компания. Она разрабатывает, производит и устанавливает ветряные турбины. Компания также предоставляет обслуживание, запасные части и сопутствующие услуги. Выручка: $15,2млрд, чистая прибыль: $490 млн, Рыночная капитализация: $38,86 млрд
Siemens Gamesa Renewable Energy SA - испанская ветроэнергетическая компания, которая продает наземные и морские ветряные турбины, редукторы турбин, и другое сопутствующее оборудование. Она оказывает услуги по техническому обслуживанию и ремонту. Компания обслуживает клиентов по всему миру и установила свои продукты и технологии более чем в 90 странах. Выручка: $9,48 млрд Чистая прибыль: -$920 млн Рыночная капитализация: $23,24 млрд.
Brookfield Renewable Partners LP - канадское публичное товарищество с ограниченной ответственностью. Компания владеет портфелем объектов по производству возобновляемой энергии по всему миру. Она в основном занимается гидроэнергетикой, но также владеет и управляет ветровыми и солнечными станциями, и хранилищами. Выручка: $3,58 млрд., Рыночная капитализация: $10,83 млрд
First Solar Inc. - американская компания, которая разрабатывает и производит фотогальванические солнечные энергетические системы и солнечные модули. Компания использует тонкопленочную полупроводниковую технологию для производства солнечных модулей, которые преобразуют солнечный свет в электричество. First Solar обслуживает клиентов по всему миру. Выручка: $3,5 млрд Чистая прибыль: $220 млн Рыночная капитализация: $9,46 млрд.
Canadian Solar Inc. - канадская компания, которая разрабатывает и производит солнечные фотоэлектрические модули и предлагает энергетические решения. Canadian Solar также управляет проектами солнечной энергетики и предлагает услуги по эксплуатации и техническому обслуживанию. Она обслуживает клиентов более чем в 160 странах. Выручка: $3,36 млрд Чистая прибыль: $210 млн Рыночная капитализация: $2,39 млрд.
Renewable Energy Group Inc.- производит и продает биотопливо и возобновляемые химические вещества в США. Компания перерабатывает отходы и первичные растительные масла, животные жиры и другое сырье, а также метанол в дизельное топливо на основе биомассы. Выручка: $2,61 млрд Чистая прибыль: $610 млн Рыночная капитализация: $2,33 млрд.
Мировой опыт регулирования и внедрения ВИЭ
Текущие рыночные условия, а именно рост цен на газ, нефть и уголь также являются движущей силой изменений. С одной стороны, резкий рост цен на газ в некоторых случаях привел к временному возвращению к производству электроэнергии на угле, но также он вызвал стремление некоторых стран усилить поддержку возобновляемой энергетики и ускорить достижение углеродной нейтральности.
Политический фактор является одним из ключевых векторов, определяющих перспективы развития электроэнергетического сектора, и его роль продолжает расти в свете текущих рыночных условий и мировых геополитических событий. В результате проведения климатической конференции ООН в Глазго в ноябре 2021 года еще несколько стран обязались достичь чистого нулевого уровня выбросов, например Индонезия в 2060 году, а Индия к 2070 году.
По состоянию на конец 2022 года 83 страны и Европейский союз установили целевые показатели по достижению нулевых выбросов. Члены G7 также обязались обеспечить углеродную нейтральность электроэнергетики к 2035 году. Преобладающее большинство стран начали проводить политику в области расширения использования возобновляемых источников энергии к 2022 году.
Основные направления текущей энергетической политики в сфере развития ВИЭ представлены в Таблице 2[23].
Таблица 2 - Ключевые направления текущей энергетической политики крупнейших экономик мира
Вопросы регулирования развития ВИЭ в странах ЕС рассмотрены в рамках таких документов, как The European Green Deal и The European Renewable Energy Directive (RED).
European Green Deal - 11 декабря 2019 года ЕС запустил Европейское зеленое соглашение (EGD), амбициозную стратегию роста, целью которой является превращение Европы в первый климатически нейтральный континент в мире к 2050 году. EGD охватывает все секторы, и для достижения цели климатической нейтральности все 27 государств - членов ЕС обязались сократить свои выбросы к 2030 году на 55% по сравнению с уровнем 1990 года.
Одна треть из 1,8 трлн евро инвестиций в рамках Плана восстановления ЕС следующего поколения и семилетнего бюджета ЕС пойдут на финансирование Европейского «зеленого соглашения» [28].
Цели на 2050 и 2030 годы были закреплены в законодательстве в рамках первого в истории ЕС закона о климате, который вступил в силу в июне 2021 года. Целью законодательства является обеспечение того, чтобы вся политика ЕС была согласована и способствовала достижению целевых показателей, а также чтобы были охвачены все секторы экономики. EGD также включает в себя пересмотр существующих мер в области климата и энергетики, а также новые стратегии морской, водородной и системной интеграции, среди прочего. Цель состоит в том, чтобы способствовать устойчивому переходу и привести к нулевому уровню выбросов в ЕС к 2050 году.
Европейская директива по возобновляемым источникам энергии (Renewable Energy Directive (2009/28/EC)) является правовой основой для развития возобновляемых источников энергии в ЕС. Она устанавливает общие правила продвижения экологически чистой энергии и устанавливает обязательные целевые показатели для возобновляемых источников энергии по всему блоку. История развития ВИЭ в ЕС представлена на рис. 4[29].
Рисунок 4 - История развития ВИЭ в ЕС
European Green Deal - 11 декабря 2019 года ЕС запустил Европейское зеленое соглашение (EGD), амбициозную стратегию роста, целью которой является превращение Европы в первый климатически нейтральный континент в мире к 2050 году. EGD охватывает все секторы, и для достижения цели климатической нейтральности все 27 государств - членов ЕС обязались сократить свои выбросы к 2030 году на 55% по сравнению с уровнем 1990 года.
Одна треть из 1,8 трлн евро инвестиций в рамках Плана восстановления ЕС следующего поколения и семилетнего бюджета ЕС пойдут на финансирование Европейского «зеленого соглашения» [28].
Цели на 2050 и 2030 годы были закреплены в законодательстве в рамках первого в истории ЕС закона о климате, который вступил в силу в июне 2021 года. Целью законодательства является обеспечение того, чтобы вся политика ЕС была согласована и способствовала достижению целевых показателей, а также чтобы были охвачены все секторы экономики. EGD также включает в себя пересмотр существующих мер в области климата и энергетики, а также новые стратегии морской, водородной и системной интеграции, среди прочего. Цель состоит в том, чтобы способствовать устойчивому переходу и привести к нулевому уровню выбросов в ЕС к 2050 году.
Европейская директива по возобновляемым источникам энергии (Renewable Energy Directive (2009/28/EC)) является правовой основой для развития возобновляемых источников энергии в ЕС. Она устанавливает общие правила продвижения экологически чистой энергии и устанавливает обязательные целевые показатели для возобновляемых источников энергии по всему блоку. История развития ВИЭ в ЕС представлена на рис. 4[29].
Рисунок 4 - История развития ВИЭ в ЕС
В США вопросы ВИЭ рассматриваются в рамках таких документов, как Закон о национальной экологической политике, Закон об энергетической политике 2005 года, Закон об энергетической независимости и безопасности от 2007 года,
Вопросами реализации, регулирования и развития инициатив в сфере ВИЭ в США занимается Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства Энергетики США (Office of Energy Efficiency and Renewable of the Energy Department of Energy). Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США (DOE) является центром прикладных исследований, разработок и демонстрационных мероприятий в области возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах. EERE опирается на три столпа: возобновляемые источники энергии, устойчивый транспорт и энергоэффективность. Подразделение по возобновляемым источникам энергии включает в себя четыре технологических офиса:
EERE предлагает финансирование исследований и разработок для продвижения технологий экологически чистой энергетики.
17 национальных лабораторий Министерства энергетики проводят исследования и помогают выводить на рынок технологии использования возобновляемых источников энергии.
Кроме того, в стране реализуется Национальная стратегия и дорожная карта США по чистому водороду. Национальная стратегия и дорожная карта по чистому водороду США исследуют возможности использования чистого водорода для достижения национальных целей по декарбонизации во многих секторах экономики. В них представлен краткий обзор производства, транспортировки, хранения и использования водорода в Соединенных Штатах на сегодняшний день и представлены стратегические рамки для достижения крупномасштабного производства и использования чистого водорода с рассмотрением сценариев на 2030, 2040 и 2050 годы.
Китай в июне 2022 года опубликовал 14-й пятилетний план по развитию возобновляемых источников энергии (2021–2025 годы), всеобъемлющий план дальнейшего ускорения расширения использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Китае. План нацелен на 50-процентное увеличение производства энергии из возобновляемых источников (с 2,2 трлн кВт*ч в 2020 году до 3,3 трлн кВт*ч в 2025 году), устанавливает долю потребления электроэнергии из возобновляемых источников к 2025 году на уровне 33% (по сравнению с 28,8% в 2020 году) и предписывает, чтобы 50% дополнительного потребления электроэнергии и энергоресурсов в Китае приходилось на долю возобновляемых источников энергии. из возобновляемых источников энергии в период 2021-2025 годов. Достижение целей плана позволит сократить выбросы углекислого газа ежегодно до 2,6 гигатонн (что эквивалентно почти одной четвертой от общего объема выбросов углекислого газа в Китае в 2020 году).
Последние цели Китая в области возобновляемых источников энергии на период до 2025 года представлены в таблице 3.
Таблица 3 - цели Китая в области возобновляемых источников энергии на период до 2025 года
Вопросами реализации, регулирования и развития инициатив в сфере ВИЭ в США занимается Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства Энергетики США (Office of Energy Efficiency and Renewable of the Energy Department of Energy). Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США (DOE) является центром прикладных исследований, разработок и демонстрационных мероприятий в области возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах. EERE опирается на три столпа: возобновляемые источники энергии, устойчивый транспорт и энергоэффективность. Подразделение по возобновляемым источникам энергии включает в себя четыре технологических офиса:
- Офис геотермальных технологий (финансирование исследований и разработок в сфере развития геотермальных технологий);
- Офис технологий солнечной энергетики (финансирует исследования и разработки по всему спектру солнечной энергетики для стимулирования инноваций, снижения затрат и поддержки перехода к декарбонизированному энергетическому сектору к 2035 году и к декарбонизированной экономике к 2050 году);
- Офис водно-энергетических технологий (позволяет проводить исследования, разработку и тестирование новых технологий для развития морской энергетики, а также гидроэнергетики следующего поколения и систем гидроаккумулирования для создания гибкой и надежной энергосистемы);
- Офис ветроэнергетических технологий (инвестирует в исследования, разработки, демонстрацию и внедрение ветроэнергетики, которые позволяют внедрять инновации, необходимые для развития морских, наземных и распределенных ветроэнергетических систем; снижают стоимость ветроэнергетики; способствуют внедрению экологически ответственным образом; и облегчают интеграцию высоких уровней ветроэнергетики с электрическая сеть).
EERE предлагает финансирование исследований и разработок для продвижения технологий экологически чистой энергетики.
17 национальных лабораторий Министерства энергетики проводят исследования и помогают выводить на рынок технологии использования возобновляемых источников энергии.
Кроме того, в стране реализуется Национальная стратегия и дорожная карта США по чистому водороду. Национальная стратегия и дорожная карта по чистому водороду США исследуют возможности использования чистого водорода для достижения национальных целей по декарбонизации во многих секторах экономики. В них представлен краткий обзор производства, транспортировки, хранения и использования водорода в Соединенных Штатах на сегодняшний день и представлены стратегические рамки для достижения крупномасштабного производства и использования чистого водорода с рассмотрением сценариев на 2030, 2040 и 2050 годы.
Китай в июне 2022 года опубликовал 14-й пятилетний план по развитию возобновляемых источников энергии (2021–2025 годы), всеобъемлющий план дальнейшего ускорения расширения использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Китае. План нацелен на 50-процентное увеличение производства энергии из возобновляемых источников (с 2,2 трлн кВт*ч в 2020 году до 3,3 трлн кВт*ч в 2025 году), устанавливает долю потребления электроэнергии из возобновляемых источников к 2025 году на уровне 33% (по сравнению с 28,8% в 2020 году) и предписывает, чтобы 50% дополнительного потребления электроэнергии и энергоресурсов в Китае приходилось на долю возобновляемых источников энергии. из возобновляемых источников энергии в период 2021-2025 годов. Достижение целей плана позволит сократить выбросы углекислого газа ежегодно до 2,6 гигатонн (что эквивалентно почти одной четвертой от общего объема выбросов углекислого газа в Китае в 2020 году).
Последние цели Китая в области возобновляемых источников энергии на период до 2025 года представлены в таблице 3.
Таблица 3 - цели Китая в области возобновляемых источников энергии на период до 2025 года
В дополнение к установлению новых общих целей в планах выделяются следующие ключевые действия:
1) увеличить производство солнечной и ветровой энергии на Западе Китая, богатом возобновляемыми источниками, и распределенную генерацию для местного потребления вдоль Восточного побережья;
2) расширить морскую ветроэнергетику;
3) разработать накопители энергии для крупных гидросистем;
4) оптимизировать размещение возобновляемых источников энергии в различных регионах и внедрять новые технологии и бизнес-модели;
5) интегрировать центры возобновляемых источников энергии и микросети в сельских районах для сокращения масштабов нищеты и оживления сельских районов.
1) увеличить производство солнечной и ветровой энергии на Западе Китая, богатом возобновляемыми источниками, и распределенную генерацию для местного потребления вдоль Восточного побережья;
2) расширить морскую ветроэнергетику;
3) разработать накопители энергии для крупных гидросистем;
4) оптимизировать размещение возобновляемых источников энергии в различных регионах и внедрять новые технологии и бизнес-модели;
5) интегрировать центры возобновляемых источников энергии и микросети в сельских районах для сокращения масштабов нищеты и оживления сельских районов.