Demand – изучение спроса, технологических задач рынка и НДТ
Supply – изучение предложения, баз данных проектов, патентов, потенциала технологических решений
В рамках форсайт сессии были выявлены ТОП-8 задач по направлениям электро-, теплогенерации и аккумулирования энергии ВИЭ, решение которых позволит достичь планируемых показателей ВИЭ в структуре энергогенерации в стране.
В рамках форсайт сессии были определены приоритетные технологические задачи и решения.
Таблица 1 – Технологические задачи и решения направления «ВИЭ»
Проведен анализ Базы данных патентов Республики Казахстан с 2013 по 2023 гг, с охватом технологий ВИЭ по приоритетным направлениям СЭС, ГЭС, ВЭС, геотермальной энергии и технологиям аккумулирования, всего 396 патентов, охватывающие как новые устройства и технологии, так и системы и комплектующие для повышения эффективности действующих конструкций оборудования ВИЭ.
Полный перечень патентов по технологиям ВИЭ не является исчерпывающим, так как технологии могут являться комплексными и затрагивать как направление энергосбережения, так и направление ВИЭ.
Рисунок 1 – Количество патентов по направлениям «ВИЭ» за 2013–2023 гг
Необходимо отметить важную корреляцию между энергетическим потенциалом ВИЭ страны и направлениям технологических исследований ученых, соответствующих им.
Таблица 2 – Анализ потенциала ВИЭ и количества патентов
Как мы видим из представленных данных таблицы 3.10 - в самом большом секторе ВИЭ - ветроэнергетике, зарегистрировано наибольшее количество патентов, что свидетельствует о высоком потенциале данного направления в Казахстане.
Следует отметить также прогресс, свидетельствующий о наличии перспективных разработок в направлении технологий оборудования ВИЭ, что, в свою очередь, свидетельствует о положительном интересе отечественной науки и бизнеса к данному направлению. Ниже, в п.3.1 приведен анализ потенциальной емкости рынка ВИЭ до 15,5 млрд Долларов США к 2035 году, что, несомненно, повлияет положительно на имеющуюся динамику научных изысканий по данному направлению.
В целях анализа рынка отечественных перспективных технологий ВИЭ проведена масштабная работа по сбору информации о проектах от основных стейкхолдеров рынка коммерциализации, таких как АО «Фонд Науки», АО «МЦЗТИП», крупные ВУЗы и другие институты развития, занимающиеся финансовой и институциональной поддержкой, всего порядка 100 проектов с разной степенью готовности, объединенных тематикой ВИЭ.
Показатель количество стартапов в данном направлении является индикативным и свидетельствует о высоком интересе со стороны науки, и инноваторов к направлениям ветроэнергетики, солнечной и гидроэнергетики. Данные о количественных показателях приведены в таблице 8.
Таблица 3 – Данные по отечественным стартапам по направлению «ВИЭ»
Из общего количества предложенных технологий, с достаточно высокой степенью проработки и готовности к внедрению, можно отметить следующие проекты:
1. Проект «Производство синтез-газа и метанола из отходов животноводства и/или нефтяных углеродсодержащих отходов». Данное направление является перспективным и позволит решить как минимум две приоритетные задачи - переработку отходов и получение биотоплива для биогазовых установок. Проект ученых Karaganda Buketov University, профинансирован АО «Фонд науки» и готов к промышленным масштабам производства.
2. Проект «Применение плазменных деструкторов для утилизации отходов», по технологии waste to energy, позволяющие производить утилизацию отходов практически любого назначения с получением тепловой и/или электрической энергии. Особенностью данной технологии является соответствие конечных выбросов экологическим нормам, а также высоким КПД установки. Проект ученых из г.Алматы, имеется опытно-промышленная установка, проведены опытно-промышленные испытания.
3.Ряд проектов по направлению мини-гэс - «Изготовление опытно-промышленных образцов дисковых гидротурбин и комплектующих для микро ГЭС разной мощности и организация их промышленного производства», «Строительство бесплотинной мини-гидроэлектростанции «ВостокГидро», включающих в себя в том числе бесплотинные технологии, реализация которых является более дешевой по сравнению с традиционными и позволяющие их установку в труднодоступных районах. Проекты из Павлодарской и Восточно-Казахстанской областей, с высокой степенью готовности.
4. Проекты солнечной энергетики, включая:
- «Производство гелиоколлекторных установок», применение которых позволит обеспечить автономное теплоснабжение различных объектов, проект стартап-компании, вышедшей из стен Nazarbayev University. Технология аппробирована на ряде объектов с доказанной эффективностью при круглогодичном использовании, в том числе в условиях климата северных регионов страны.
- «Производство мобильных солнечных установок для автономного энергообеспечения индивидуальных хозяйств» ученых Казахского Национального Университета имени Аль-Фараби, с высокой степенью готовности и подтвержденными эксплуатационными характеристиками.
Таблица 4 – Обоснование выбранных ключевых технологий
Таблица 5 – Стейкхолдеры – потенциальные участники внедрения технологий
Таблица 6 – Барьеры для внедрения технологий и пути решения
Анкетирование
В рамках проводимого прогнозирования было проведено анкетирование и опрос предприятий на предмет наличия технологических задач и предложений по развитию отрасли Green Tech в Казахстане.
В качестве предварительной работы и подготовки к проведению второй форсайт сессии Green Tech 19 сентября 2023 года было запущено анкетирование и сделана рассылка по предприятиям на предмет определения текущих задач и возможностей применения возобновляемых источников энергии на предприятиях Казахстана.
Так, на рассылку и запрос анкет были получены ответы от таких предприятий, как ТОО «Полиметалл Евразия», АО «НАК «Казатомпром», АО «КазМунайГаз», АО «Арселор Митал Темиртау», Ассоциация Возобновляемой Энергетики «Qazaq Green» и т.д.
Полученные на момент проведения форсайт сессии ответы, а также результаты первой форсайт сессии, состоявшейся 16 августа 2023 года, были проанализированы и сгруппированы в список из 10 технологических задач, представленных затем приглашенным экспертам.
Технологические задачи, которые были выделены по итогу анкетирования:
Опреснение и повторное использование воды, очистка сточных вод, альтернативная и водородная энергетика
Получение доступа к «чистой энергетике», замена парка техники с дизельными двигателями и ДВС на альтернативные чистые технологии
Снижение потребления ТЭР
Интеграция ВИЭ в структуру энергообеспечения предприятия
Внедрение энергосберегающих технологий на основе ВИЭ
Балансирование электроэнергии энергосистемы
Технологии безопасного хранения и транспортировки водорода
Интеграция ВИЭ с действующими сетями электро и теплоснабжения
Разработка технологий аккумулирования энергии вырабатываемой ВИЭ
Инжиниринговые решения контура испарения теплонасосных систем
Стратегические сессии, результаты и охват экспертных мнений, определение приоритетных технологических ниш
Резюмируя аналитические данные, полученные в результате изучения рынка зеленых технологий (п. 2.1, 2.2, 2.3), а также принимая во внимание итоги проведенных форсайт-сессий 16 августа и 19 сентября 2023 гг. (п.2.4 и 2.5), с привлечением более 100 экспертов по направлению, можно выделить следующие приоритетные технологические ниши ВИЭ в Казахстане в прогнозируемом временном периоде до 2035 года:
Производство оборудования ВИЭ;
Технологии аккумулирования и передачи энергии ВИЭ.
Таблица 7 - Задачи, решения и ниши для развития «ВИЭ»
SWOT-анализ приоритетных ниш по направлениям
На основе SWOT-анализа можно сделать вывод, что технология утилизации технологического тепла имеет сильные стороны, такие как экологическая чистота, низкие эксплуатационные расходы и универсальность. Однако ей следует бороться со сравнительно высокой стоимостью и работать над созданием законодательной базы для ее применения. Возможности для расширения рынка включают в себя применение в различных отраслях и сферах жилой недвижимости.
Технология теплотехнологий, основанная на гелиоколлекторных и гелиостатных системах, обладает рядом сильных сторон, включая экономическую независимость, экологическую чистоту и долгий срок службы. Однако ей следует бороться с ограничением в виде зависимости от солнечной активности и проводить более активную маркетинговую деятельность для увеличения осведомленности клиентов. Для успешного внедрения технологии необходимо также работать над созданием нормативной базы и исследовать новые области применения, такие как системы кондиционирования, печи и опреснительные системы.
Технологии аккумулирования энергии представляют собой перспективную область с преимуществами в увеличении маневренной мощности и снижении цен на электроэнергию в пиковое время. Однако они также сталкиваются с рядом проблем, таких как капиталоемкость, недостаток компетенций и технические риски. Для успешного развития этой технологии важно инвестировать в исследования, обучение персонала и разработку надежных и безопасных решений. Кроме того, создание нормативной базы и устранение экологических проблем могут способствовать более широкому принятию этой технологии на рынке.
Технология Smart Grid обладает потенциалом для улучшения управления и эффективности энергетических систем, особенно в условиях вариабельной природы ВИЭ. Ее относительная доступность и способность уменьшить риски связанные с ВИЭ являются ее сильными сторонами. Однако несовершенство рынка и нормативной базы, а также риски кибербезопасности, могут создать вызовы для внедрения. Важно развивать компетенции, укреплять безопасность и анализировать данные для максимизации потенциала Smart Grid в энергетической инфраструктуре.