Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Российская возобновляемая энергетика. Достижения и перспективы

Russian renewable energy. Achievements and perspectives

V.A. Butuzov, Doctor of Engineering, Kuban State Agricultural University of  I. T. Trubilin, Krasnodar

Keywords: renewable energy (RE), solar power plants (SPP), wind power plants (WPP), heat generation from biomass, solar heat supply, geothermal heat supply, retail RE market, green certificates, microgeneration market, heat pumps

Development of renewable energy (RE) sector is one of the leading global tendencies. Development of RE in Russia is facilitated by Federal Law No. 35-FZ "On Electric Power Industry", which, after the necessary amendments in 2007, regulates construction of wind, solar, small hydro power plants, and other types of RE. Let's see what has been achieved by the present time, and what aspects were ignored.

Описание:

Развитие возобновляемой энергетики (ВЭ) – один из ведущих мировых трендов. В России развитие ВЭ осуществляется на основании Федерального закона № 35-ФЗ «Об электроэнергетике» (далее – Закон №35-ФЗ), который благодаря внесению соответствующих поправок с 2007 года регламентирует сооружение ветроэлектростанций, солнечных электростанций, малых гидроэлектростанций и других видов ВЭ. Разберемся, чего удалось достичь к настоящему времени и какие аспекты остались без внимания.

Российская возобновляемая энергетика. Достижения и перспективы

Развитие возобновляемой энергетики (ВЭ) – один из ведущих мировых трендов. В России развитие ВЭ осуществляется на основании Федерального закона № 35-ФЗ «Об электроэнергетике» (далее – Закон № 35-ФЗ)1, который благодаря внесению соответствующих поправок с 2007 года регламентирует сооружение ветроэлектростанций, солнечных электростанций, малых гидроэлектростанций и других видов ВЭ. Разберемся, чего удалось достичь к настоящему времени и какие аспекты остались без внимания.

Статистические данные развития возобновляемой энергетики

Генерация электроэнергии

В области электрогенерации в 2020 году, согласно данным Международного экспертного сообщества по возобновляемой энергетике REN21 (www.ren21.net) и Института экологических технологий AEE INTEC (www.aee-intec.at), наибольших результатов достигла гидроэнергетика: установленная мощность составила 1 170 ГВт, а годовая выработка – 4 370 ТВт•ч/год (рис. 1). Для ветроэнергетики эти значения составляют соответственно 743 ГВт и 1 743 ТВт•ч/год, для солнечной энергетики – 708 ГВт и 901 ТВт•ч/год. Выработка электрической энергии за счет биоэнергетики составила 602 ТВт•ч/год, а за счет геотермальных источников энергии с установленной мощностью 14 ГВт годовая выработка равнялась 94,7 ТВт•ч/год.

Рис. 1

Установленные мощности и выработка электрической энергии в мире на основе ВИЭ в 2020 г.

Статистика установленных мощностей и выработанной электростанциями России электрической энергии в 2020 году представлена в отчетах функционирования Системного оператора Единой энергетической системы России (СО ЕЭС России, www.so-ups.ru). На 1 января 2021 года суммарная установленная мощность всех электростанций ЕЭС России составляла 245,3 ГВт (100 %), в том числе: гидроэлектростанций (ГЭС) – 50,00 ГВт (20,38 %); солнечных электростанций (СЭС) – 1,70 ГВт (0,70 %); ветроэлектростанций (ВЭС) – 1,03 ГВт (0,42 %).

Возобновляемая энергетика ЕЭС России, включая большую и малую гидроэнергетику, имела общую установленную мощность 52,73 ГВт, или 21,5 % от суммарной мощности всех электростанций страны. При общей выработке всеми электростанциями ЕЭС России за 2020 год 1 047 ТВт•ч (100 %) электрической энергии возобновляемой энергетикой было произведено 210,76 ТВт•ч (20,1 %), в том числе ГЭС – 207,4 ТВт•ч (98,4 %), СЭС – 1,98 ТВт•ч (0,9 %), ВЭС – 1,38•ТВт·ч (0,65 %) (рис. 2).

Рис. 2

Установленные мощности и выработка электрической энергии в 2020 г возобновляемой энергетикой России по данным АО «СО ЕЭС»

Генерация тепловой энергии

В области теплоснабжения, по данным тех же REN21 и AEE INTEC, в 2020 году наибольшим количеством тепловой энергии отличается теплогенерация на основе энергии биомассы – 4 323 ТВт•ч/год. Установленные мощности и выработка тепловой энергии солнечного теплоснабжения составили 501 ГВт и 407 ТВт•ч/год, геотермального теплоснабжения – 108 ГВт и 284 ТВт•ч/год (рис. 3).

Рис. 3

Установленные мощности и выработка тепловой энергии в мире на основе ВИЭ в 2020 г.

Официальная статистика по установленной мощности теплоснабжения с использованием ВИЭ и выработанной ими тепловой энергии в 2020 году в России отсутствовала. В 2021 году изменился критерий значения мощности малых ГЭС. Распоряжением Правительства РФ от 1 июня 2021 года № 1446-Р максимальное значение их установленной мощности увеличено до 50 МВт.

Российский рынок возобновляемой энергетики

Современный российский рынок ВЭ начал формироваться с 2007 года: с момента внесения изменений в Закон № 35-ФЗ. В 2015 году постановлением Правительства РФ2 № 47 (далее – Постановление № 47) был определен действовавший до 2021 года порядок поддержки ВЭ на оптовом и розничном рынках электроэнергии, а также в территориально изолированных энергорайонах (план «ДПМ-ВИЭ-1,0»). Инвесторы на оптовом рынке определялись администратором торговой системы (АТС) на конкурсной основе по двум критериям:

  • капитальные затраты на 1 кВт установленной мощности и процент локализации производства оборудования;
  • коэффициент использования установленной мощности (КИУМ).

Правительство обязало региональные сетевые компании закупать электроэнергию ВЭ для компенсации до 5 % прогнозируемых потерь в электрических сетях. С победителями конкурса заключались договоры с гарантией рентабельности 12 % и с выгодными тарифами на вырабатываемую энергию.

В 2021 году Распоряжением Правительства РФ от 1 июня 2021 года № 1446-Р (далее – Распоряжение № 1446-Р) были внесены изменения в Закон № 35-ФЗ с утверждением нового плана – «ДПМ-ВИЭ-2,0». Его срок действия продлен до 2035 года, а мощность электрогенерации с использованием ветровой, солнечной и малой гидравлической энергии возросла до 12 ГВт. Новым критерием стал показатель эффективности электростанции (одноставочной цены) вместо ранее действовавших удельных капвложений на 1 кВт мощности. Требования ДПМ-ВИЭ-2,0 предусматривают также возможность изменения установленной мощности, ужесточение требований по изменению местонахождения [1].

На розничном рынке электрической энергии для регулирования возобновляемой энергетики согласно постановлению Правительства РФ3 № 1298 отбор проектов ВЭ для схем и программ развития электроэнергетики регионов (СИПР) производится по плановой стоимости 1 МВт•ч (одноставочному тарифу). Сетевые компании обязаны заключать договоры купли-продажи электроэнергии с инвестором ВЭ, включенным в СИПР, до ввода электростанции в эксплуатацию.

Для территориально удаленных 23 энергорайонов в 2020 году Минэнерго России разработало план модернизации неэффективных электростанций с общей установленной мощностью 791 МВт, большая часть (70 %) которых находится в Якутии, Камчатском и Красноярском краях, Ямало-Ненецком АО.

АНО «Агентство Дальнего Востока по привлечению инвестиций и поддержке экспорта» разработало концепцию по привлечению частных инвестиций в развитие распределенной энергетики на изолированных и труднодоступных территориях. ПАО «РусГидро» в 2020 году провело конкурс по развитию распределенной энергетики в Якутии на основе энергосервисных контрактов. Его победителем стало ООО «Комплексные энергетические решения». Договор с ним предусматривает строительство шести солнечно-дизельных электростанций общей мощностью 2,3 МВт.

В сентябре 2021 года наблюдательный совет ассоциации «НПП Совет рынка» одобрил разработку системы добровольного использования в России различных видов зеленых инструментов для подтверждения производимой электроэнергии на основе ВИЭ взамен двухсторонних договоров и сертификатов международной системы I-REC. С 2018 года в России уже заключались свободные двухсторонние договоры. В 2021 году они были подписаны с компаниями в Тульской области ООО «Проктер энд Гембл» и ПАО «ОХК «Щекиноазот». Потенциальный рынок таких сертификатов оценивается в 224 млн МВт•ч в год.

Перспективы рынка ВЭ в микроэлектрогенерации в ближайшие пять лет оцениваются в 150–200 МВт•ч в год. Установка микрогенерации, в том числе ВЭ у частных и юридических лиц с возможностью продажи излишков электроэнергии в электросети, регулируется федеральным законом4 № 471, механизм реализации которого регламентирован постановлением5 № 299.

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика в России развивается по двум основным направлениям: электроэнергетика с прямым преобразованием солнечного излучения в электрическую энергию (фотоэнергетика) и солнечное теплоснабжение.

Солнечное электроснабжение

Фотоэнергетика в основном представлена сетевыми СЭС, автономными и солнечно-дизельными СЭС. В настоящее время лидером возобновляемой энергетики России является сетевая фотоэнергетика, обзор развития которой представлен в [2]. На 1 января 2021 года установленная электрическая мощность сетевых СЭС составляла 1 700 МВт, а за 2020 год ими было выработано 1 980 ГВт•ч (см. www.so-ups.ru).

Основные инвесторы сооружения сетевых СЭС – ГК «Хевел» (743 МВт), ООО «Солар Системс» (365 МВт), ПАО «Т-Плюс» (190 МВт).

Основное производство фотоэлектрических модулей (ФЭМ) ГК «Хевел» организовано в Чувашии (Новочебоксарск). В 2020 году этот инвестор построил СЭС общей мощностью 189 МВт, в том числе в Калмыкии – Малодербетовскую СЭС (45 МВт), третью очередь Яшкульской СЭС (25 МВт), в Саратовской области – Дергачевскую СЭС (25 МВт), в Бурятии – Торейскую СЭС (45 МВт), в Омской области – Нововаршавскую СЭС (30 МВт). В 2021 году введена в эксплуатацию вторая очередь СЭС «Лукойл – Волгоград нефтепереработка» (20 МВт).

Второй по объемам строительства СЭС инвестор в России – ООО «Солар Системс», производство ФЭМ которого расположено в Московской области (Подольск). В 2020 году этой организацией были введены в эксплуатацию СЭС общей мощностью 105 МВт, в том числе в Волгоградской области – СЭС «Светлая» (25 МВт), СЭС «Лучистая» (25 МВт), СЭС «Астерион» (15 МВт); в Башкирии – Стерлибашевская СЭС (25 МВт); в Ставропольском крае – шестая очередь Старомарьевской СЭС (15 МВт), СЭС «Медведица» (25 МВт).

На третьем месте среди инвесторов ПАО «Т-Плюс». В 2020 году оно ввело в эксплуатацию в Оренбургской области СЭС «Сатурн» (30 МВт) с двухсторонними фотоэлектрическими модулями.

В России разработкой фотоэлектрических модулей (ФЭМ) в основном занимается Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (Санкт-Петербург). В [3] представлен обстоятельный обзор, в том числе отечественных научных школ и производств ФЭМ. Исследованием совместной работы СЭС и энергосистем занимается Институт системных энергетических исследований РАН [4].

В России также развита космическая солнечная энергетика, имеющая свою специфику. Научные разработки и изготовление ФЭМ для космической энергетики ведут НПО «Квант» (Москва) и ПАО «Сатурн» (Краснодар) в сотрудничестве с ФТИ.

Солнечное теплоснабжение

В современной России в отличие от советского периода солнечное теплоснабжение практически не развивается [5]. Установленная мощность гелиоустановок в 2020 году оценивалась в 70 МВт [6].

Исследовательскую деятельность ведет Объединенный институт высоких температур (ОИВТ) РАН [7], лаборатория ВИЭ МГУ им. Ломоносова [8], Кубанский государственный аграрный университет [9]. Проектирование гелиоустановок в основном осуществляют ООО «Энерготехнологии-Сервис» (Краснодар) и ООО «Новый Полюс» (Москва). Последнее производит солнечные коллекторы (СК) по полному технологическому циклу, в том числе абсорберы. Компания также занимается монтажом гелиоустановок. В номенклатуру этого производства входят жидкостные плоские и трубчатые вакуумные; воздушные и комбинированные СК. Второй российский производитель, АО «ВПК «НПО Машинострения», в 2020–2021 годах производил сборку жидкостных плоских СК «Сокол-Эффект» из импортных комплектующих с медными и алюминиевыми абсорберами.

Ветроэнергетика

В России развитие получили преимущественно сетевые ВЭС. В небольшом количестве сооружаются ветродизельные станции (ВДС) и малые ветроэлектрические установки (ВЭУ) единичной мощностью до 50 кВт. На начало 2021 года, по данным СО ЕЭС России, суммарная установленная мощность сетевых ВЭС составляла 1 030 МВт (рис. 4), а выработка электрической энергии за 2020 год – 1,38 ТВт•ч. Три основных инвестора на рынке ветроэнергетики – Фонд развития ветроэнергетики (ФРВ)6, АО «НовоВинд», партнерство ПАО «ЭНЕЛ-РУС».

ФРВ взял за основу редукторную схему ВЭУ датской фирмы Vestas и с 2019 года развернул производство гондол в Нижнем Новгороде, лопастей – в Ульяновске, башен – в Таганроге. На 1 января 2021 года ФРВ построил ВЭС общей мощностью 599 МВт. В 2020 году в Ростовской области им были построены Каменская (100 МВт), Сулинская (100 МВт), Гуковская (100 МВт), первая очередь Казачьей ВЭС (50 МВт); в Калмыкии – Салынская (100 МВт) и Целинская ВЭС (100 МВт). В 2021 году велось строительство ВЭС в Волгоградской и Астраханской областях общей мощностью 445 МВт. До 2024 года ФРВ планирует строительство ВЭС суммарной мощностью 1 800 МВт.

Вторая по объемам сооружения ВЭС компания АО «НовоВинд», утвержденная ГК «Росатом», использует базовую безредукторную конструкцию датской фирмы Lageway. Компания с 2020 года организовала производство генераторов, гондол, ступиц, обтекателей на заводе «Атоммаш» в Волгодонске, а башен – на заводе «Ветростройдеталь» в том же городе. В 2020 году АО «НовоВинд» построило Адыгейскую ВЭС мощностью 150 МВт, а в 2021 году – самую мощную на 1 октября 2021 года российскую ВЭС – Кочубеевскую в Ставропольском крае мощностью 201 МВт. До 2024 года АО «НовоВинд» планирует сооружение ВЭС суммарной мощностью 1 000 МВт.

Третье место по объемам строительства ВЭС занимает партнерство ПАО «ЭНЕЛ-РУС» и фирмы «Siemens Gamesa», которое взяло за основу редукторную схему ВЭС фирмы «Siemens Gamesa» и в 2019 году организовало сборочное производство в Санкт-Петербурге. На начало 2021 года партнерство построило ВЭС общей мощностью 90 МВт, а до 2024 года планирует сооружение ВЭС общей мощностью 300 МВт.

В северных и труднодоступных районах в составе изолированных энергосистем работают ветродизельные станции (ВДС) [10]. В Камчатском крае на острове Беринга с 1996 года эксплуатируется Никольская ВДС мощностью 550 кВт, на Камчатке работает Усть-Камчатская ВДС мощностью 1 175 кВт и, с 2013 года, Октябрьская мощностью 3 300 кВт. На курильском острове Кунашир с 2015 года успешно эксплуатируется Новиковская ВДС мощностью 450 кВт. В Якутии, в пос. Тикси, в 2018 году построена ВДС мощностью 900 кВт.

Всего в изолированных энергосистемах работают сотни малых ВЭУ отечественного и зарубежного производства единичной мощностью менее 50 кВт. В России единичные экземпляры ВЭУ разрабатывают и выпускают около десятка частных фирм. Особенности конструкции таких установок описаны в [11].

В России выполнены многочисленные исследования ветроэнергетического потенциала страны. Вопросами создания сетевых ВЭС занимается, например, доктор технических наук В. Н. Николаев [12], разработкой арктических ВЭУ – доктор технических наук В. В. Елистратов [13], разработкой малых ВЭУ – кандидат технических наук С. В. Грибков [11], исследование эксплуатации ВЭС и ВДС в составе энергосистем выполняет доктор технических наук П. В. Илюшин [4].

Малая гидроэнергетика

В 2021 году максимальная установленная мощность малых гидроэлектростанций (МГЭС) увеличена до 50 МВт (Распоряжение № 1446-Р). По данным [14] и Отчета о функционировании ЕЭС России (www. so-ups.ru), с учетом вышеуказанного критерия суммарная установленная мощность МГЭС в России в 2020 году составила 1 182 МВт. В 2021 году велось строительство четырех МГЭС общей мощностью 70 МВт: Красногорские № 1, 2 в Карачаево-Черкесии, «Псыгансу» в Кабардино-Балкарии, Башенная в Чечне.

В тройку лидеров-инвесторов в 2021 году вошли ПАО «РусГидро» (100 МВт), АО «Норд Гидро» (49 МВт), ООО «Южэнергострой» (24 МВт). Проектирование и строительство МГЭС в основном выполняют ПАО «РусГидро» (Москва) и ООО «ИНСЭТ» (Санкт-Петербург). Последняя с 1993 по 2020 год изготовила оборудование и построила 92 МГЭС общей мощностью 23 МВт, а в 2021 году ею были разработаны технико-экономическое обоснование МГЭС мощностью 2 МВт на острове Парамушир (Курилы), три проекта МГЭС, введены в эксплуатацию восемь МГЭС.

Геотермальная энергетика

В современной России геотермальная энергетика представлена электрогенерацией, теплоснабжением на основе глубоких (более 400 м) скважин и теплоснабжением с использованием поверхностных геотермальных ресурсов. Петрогеотермальная энергетика с использованием тепла сухих горных пород в России не получила распространение.

Для геотермальной энергетики необходимы высокотемпературные пароводяные месторождения, которые в России на доступных для эксплуатации глубинах имеются только на Камчатке и Курильских островах. Там в настоящее время разведаны четыре пароводяных месторождения с утвержденными запасами 40,7 тыс. м3/сут.

Исследованием геотермальных месторождений этого региона занимается в основном Институт вулканологии и сейсмологии ДНЦ РАН (Петропавловск-Камчатский). В [15] дана оценка геотермальных ресурсов, в том числе пароводяных месторождений Камчатки. Исследованием пароводяных геотермальных месторождений и скважин занимается доктор технических наук А. Н. Шулюпин в Институте горного дела ДВО РАН (Хабаровск). Добычу геотермального пароводяного теплоносителя в основном производит на Паужетском месторождении – АО «Тепло Земли» (пос. Елизово Камчатского края) и на Мутновском – филиал «Возобновляемая энергетика» ПАО «Камчатскэнерго» (Петропавловск-Камчатский). В 2020 году в России было добыто 13 млн т геотермального пара.

В 2021 году в России эксплуатировалось четыре геотермальные электростанции (ГеоЭС) общей установленной мощностью 84 МВт, самая мощная из них – Мутновская ГеоЭС (50 МВт) на Камчатке.

На российских ГеоЭС в основном применяется прямой энергоцикл с непосредственной подачей геотермального пара в турбины. По итогам 2020 года суммарная выработка электрической энергии всеми ГеоЭС РФ составила 427 ГВт•ч. На Паужетской ГеоЭС построен, но пока не введен в эксплуатацию бинарный энергоблок мощностью 2,5 МВт. Исследованием геотермальной энергетики в основном занимается ООО «Геотерм-М» (Москва) – разработчик технологии и проектов Мутновской, Верхне-Мутновской ГеоЭС, Паужетского бинарного энергоблока [16] и Институт вулканологии и сейсмологии. Сопровождение эксплуатации оборудования ГеоЭС ведет его изготовитель – Калужский турбинный завод.

Высокотемпературное геотермальное теплоснабжение

В таких системах теплоснабжения, как правило, применяется теплоноситель с температурами более 70 °С. На Камчатке, в Дагестане и Адыгее, в Краснодарском и Ставропольском краях в общей сложности разведано 62 высокотемпературных геотермальных месторождений с запасами 268 тыс. м3/сут. Эти месторождения были найдены и разбурены еще в советское время.

В наши дни разведку новых месторождений ведет на Камчатке АО «Тепло Земли». Исследования водяных геотермальных месторождений выполняют АО «Тепло Земли» (Камчатка, Курилы), Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики (ИПГ и ВЭ) – филиал ИВТАН РАН (Махачкала). Владеют лицензиями на разработку и эксплуатацию месторождений: на Камчатке – АО «Тепло Земли», в Дагестане – ООО «Геоэкопром» (Махачкала), в Краснодарском, Ставропольском краях и в Адыгее – АО «Нефтегазгеотерм» (пос. Мостовской Краснодарского края). В 2020 году из 161 скважины этих месторождений было добыто 35 млн м3. Способ добычи – фонтанный.

В 2020 году в России эксплуатировались геотермальные системы теплоснабжения с общей установленной тепловой мощностью 110 МВт, реализацией тепловой энергии 280 МВт•ч/год. В этих системах работали 20 термораспределительных станций (ТРС), а общая протяженность тепловых сетей составила 280 км. ТРС выполнены в основном по одноконтурной схеме. Исследованиями, разработкой и сопровождением эксплуатации геотермальных систем теплоснабжения в основном занимаются ООО «Геотерм-М» и ООО «Энерготехнологии-Сервис» (Краснодар).

Геотермальное теплоснабжение с тепловыми насосами

Поверхностные геотермальные ресурсы нашей страны с глубиной скважин до 400 м и с температурами до 50 °С были исследованы в России во второй половине XX века доктором геолого-минералогических наук Ю. Д. Дядькиным и доктором технических наук Э. И. Богуславским. В [17] приведены обзорные карты территории страны и распределение температур на глубинах от 40 до 200 м, также представлена методика определения количества тепловой энергии, поступающей к скважинам поверхностной геотермии.

В [18] доктором технических наук Г.  П. Васильевым изложен метод математического моделирования тепловых режимов неглубоких скважин. В [19] дается анализ технологий геотермального теплоснабжения в России. Относительно низкие температуры грунтов на глубинах до 400 м обуславливают необходимость применения тепловых насосов.

В условиях отсутствия государственной поддержки в настоящее время в России не существует рынка геотермальных тепловых насосов. Их установкой и сооружением скважин занимается около 50 частных предприятий, а статистика их эксплуатации отсутствует. Ассоциация «Зеленый киловатт» в [20] представила перечень объектов с успешно работающими геотермальными теплонасосными системами. В 2021 году фирма «Термекс» (Ленинградская область, Тосно) приступила к производству геотермальных тепловых насосов мощностью до 56 кВт.

Биоэнергетика

Закон7 № 35-ФЗ предусматривает использование ВИЭ, в том числе биомассы, к которой относятся специально выращенные для получения энергии растения, включая деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива; биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных шахтах.

В Минэнерго России с 2001 по 2010 год доктором технических наук П. П. Безруких на основе отчетности Росстата (форма № 6ТП) велась работа по обобщению опыта, в том числе электро- и теплогенерации на основе сжигания биомассы. В 2002 году в России работали 24 электростанции с совместным использованием биомассы и ископаемого топлива суммарной установленной мощностью 1 367 МВт, причем из них 607 МВт работали на биомассе с выработкой 2 426 млн кВт•ч/год электрической и 12,4 млн МВт•ч/год тепловой энергии.

В новом плане развития возобновляемой энергетики до 2035 года (ДПМ ВИЭ 2,0, Распоряжение № 1446-Р) не установлены задания по генерации электроэнергии на основе биомассы. По результатам 2020 года ассоциация «НП Совет рынка» (www.np-sp.ru) привела данные выработки электроэнергии на БиоЭС – 65,2 ГВт•ч/год, в том числе на основе биомассы и ее отходов – 39,03 ГВт•ч/год; биогаза – 25,06 ГВт•ч/год; свалочного газа – 1,15 ГВт•ч/год. По установленной мощности БиоЭС обобщенные данные в настоящее время отсутствуют.

В перечне квалифицированных объектов Минэнерго России, работающих на основе биомассы и отходов, на 1 октября 2021 года была указана только мини-ТЭЦ «Белый Ручей» (Вологодской область), сжигающая отходы древесины, установленной электрической мощностью 6 МВт и тепловой – 49 МВт. Однако с 2009 года в Ростовской области (Морозовск и Миллерово) работают две мини-ТЭЦ мощностью по 6 МВт, сжигающие лузгу подсолнечника. В указанном перечне Минэнерго России приведены данные только по двум БиоЭС со сжиганием биогаза. Работающая с 2012 года биогазовая станция (БГС) «Байцуры» мощностью 1 МВт эксплуатируется в с. Грузкое Белгородской области. Там же в Лучковском сельском поселении работают две БГС мощностью 3,6 МВт. В числе квалифицированных объектов также БиоЭС на свалочном газе полигона ТБО в пос. Новый Свет (Ленинградская обл.).

Для теплоснабжения в России используются в основном следующие виды биомассы: дрова, отходы древесины и сельскохозяйственного производства. Согласно Стратегии развития лесного комплекса8, в 2019 году в стране было заготовлено 14 млн плотных кубометров дров, что эквивалентно 29 тыс. ГВт•ч/год тепловой энергии. Из общего количества отходов лесозаготовки (23 млн т) и деревопереработки (20 млн т) для использования в теплоснабжении актуальны топливная щепа, топливные брикеты и пеллеты (топливные гранулы) [21].

Топливная щепа в России пока не получила широкого применения. Производством топливных брикетов в 2019 году в России занимались 280 предприятий с годовым объемом производства 450 тыс. т при внутреннем потреблении 230 тыс. т [22], что эквивалентно 748 ГВт•ч/год. Пеллеты (топливные гранулы) в 2019 году в России производились на 300 заводах в объеме 1,9 млн т (в 2020 году – 2,2 млн т [23]) при внутреннем потреблении не более 5 %. Общее годовое количество тепловой энергии пеллет оценивается в 88 ГВт•ч/год. Таким образом, суммарное количество тепловой энергии при сжигании дров, топливных брикетов и пеллет в 2019 году составило 29 836 ГВт•ч/год, где доля дров – 97 %.

Крупнейшие котельные на древесных отходах работают на заводах швейцарской фирмы Swiss Krono (пос. Ветлужный, Шарьинский р-н, Костромская обл.) мощностью 96 МВт и шведской фирмы IKEA (дер. Подберезье, Новгородская обл.) мощностью 85,5 МВт [24].

Наибольшее количество котельных на дровах и отходах эксплуатируются в Архангельской области: в 2019 году там было 650 котельных установленной мощностью 3 000 МВт (100 %), в том числе 420 на дровах общей мощностью 1 110 МВт (37 %), в которых ежегодно сжигалось 260 тыс. т топлива (данные www.infobio.ru). Там же в пос. Катунино (Приморский р-н) работает самая мощная в России пеллетная котельная мощностью 20 МВт.

Древесное топливо активно используется в Карелии, Вологодской, Ярославской, Костромской областях. В пос. Импилахти (Карелия) ООО «Сетлес» с 2007 года эксплуатирует котельную со сжиганием древесной коры мощностью 10 МВт с котлами финской компании «Wärtsilä». В Хабаровском крае из 400 муниципальных котельных на древесине работают 60 котельных (15 %) общей мощностью 107 МВт.

Технологии сжигания древесины

В России технологии сжигания дров и древесных отходов развивались с 1930-х годов в основном двумя научными центрами: ВТИ (Москва) и ЦКТИ им. Ползунова (Санкт-Петербург) [25]. Там были разработаны конструкции котлов с неподвижными и механическими колосниковыми шахтными топками и с факельным сжиганием измельченного топлива. В этих котлах основном применяются две технологии: прямого сжигания и пиролиза.

В 2021 году котлы на дровах, пеллетах, брикетах, древесных отходах производились десятком российских заводов. Например, во Владимирской области (Ковров) компания «Автоматик-Лес» выпускает котлы на опилках, щепе, коре и древесных отходах тепловой мощностью от 200 кВт до 10 МВт; пеллетные автоматизированные котлы мощностью от 15 до 250 кВт, самоочищающие пеллетные горелки.

Установленная мощность и выработка электрической и тепловой энергии на основе ВИЭ в России в 2020 году представлены на рисунках 4 и 5.

Установленные мощности и выработка электрической энергии в 2020 г в России на основе ВИЭ

Рис. 4.

Установленные мощности и выработка электрической энергии в 2020 г в России на основе ВИЭ

Перспективы развития

Подводя итог, можно резюмировать, что в России:

  • Рынок возобновляемой энергетики в области электрогенерации создан в основном мерами государственного стимулирования. Обновленный план «ДПМ-ВИЭ-2.0», как и предыдущий «ДПМ-ВИЭ-1.0», предусматривает развитие только СЭС, ВЭС и МГЭС. И это несмотря на то, что ГеоЭС, стоимость электроэнергии от которых вдвое ниже, чем у топливных ТЭС (Мутновская ГеоЭС, Камчатка), подтвердили свою эффективность и уже разведаны перспективные геотермальные месторождения, выполнены проекты новых ГеоЭС.
  • До сих пор не создан рынок теплоснабжения с использованием ВИЭ, не разработаны соответствующие меры господдержки. При значительных объемах сжигания древесины и ее отходов для получения тепловой энергии отсутствует программа развития этого направления. Созданное в России пеллетное производство ориентировано в основном на импорт, а цены на его продукцию неконкурентны в большинстве регионов страны. Национальные исследования по проблемам комплексного использования ВИЭ в народнохозяйственном комплексе практически не ведутся.
Установленные мощности и выработка тепловой энергии на основе ВИЭ в России в 2020 году

Рис. 5.

Установленные мощности и выработка тепловой энергии на основе ВИЭ в России в 2020 году

События, начавшиеся 24 февраля 2022 года, и необходимость в связи с этим принятия срочных мер по развитию промышленности России, несомненно, повлияют на российскую возобновляемую энергетику. Следует ожидать более активного развития отечественной науки и разработки «Стратегии развития возобновляемой энергетики России» с учетом лучших мировых достижений.

Литература

1. Информационный бюллетень АРВЭ. Рынок возобновляемой энергетики в России: текущий статус и перспективы развития. М.: АРВЭ, 2021.

2. Бутузов В. А. Фотоэнергетика в России // СОК. 2020. № 7. С. 46–54.

3. Попель О. С., Тарасенко А. Б. Современные тенденции развития фотоэлектрической энергетики (обзор) // Теплоэнергетика. 2021. № 10. С. 1–21.

4. Илюшин П. В. Перспективы применения и проблемные вопросы интеграции распределительных источников энергии в электрические сети. Монография. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2020.

5. Бутузов В. А. Солнечное теплоснабжение. Опыт столетнего развития // Промышленная энергетика. 2020. № 4 С. 52–63.

6. Бутузов В. А. Эксплуатация российских гелиоустановок // Энергосбережение. 2021. № 1. С. 64–67.

7. Попель О. С., Фортов В. Е. Возобновляемая энергетика в современном мире. М.: Изд. дом МЭИ, 2015.

8. Дегтярев К. С. Экономика возобновляемой энергетики в мире и в России // СОК. 2017. № 9. С. 80–87.

9. Бутузов В. А., Бутузов В. В. Использование солнечной энергии для производства тепловой энергии. М.: Интеэнерго-Издат, 2015.

10. Бутузов В. А., Безруких П. П., Грибков С. В. Российская ветроэнергетика: научно-конструкторские школы, этапы развития, перспективы // СОК. 2021. № 5. С. 62–76.

11. Грибков С. В. Ветро-солнечно-дизельные комплексы электроснабжения малой мощности как основа развития ВИЭ в России. Потребители и перспективы развития как отрасли / Труды REENCOM 13–14 октября 2016 г. М., 2016.

12. Николаев В. Г. Перспективы развития возобновляемых источников энергии в России. Результаты проекта TACIS Europe Aid/11695/clsv/ru/ Николаев В. Г., Ганага С. В., Кудряшов Ю. И. / Под ред. В. Г. Николаева. М.: Атмограф, 2009.

13. Елистратов В. В. Возобновляемая энергетика. 3-е издание. СПб.: Изд. Политех. Университета, 2016.

14. Дворецкая М. И., Жданова А. П., Лушников О. Г., Слива И. В. Возобновляемая энергетика. Гидроэлектростанции России. Справочник. Под. общей ред. В. В. Берлина. СПб.: Изд. Политех. университета, 2018.

15. Кирюхин А. В., Сугробов В. М. Геотермальные ресурсы Камчатки и ближайшие перспективы их освоения // Вулканология и сейсмология. 2019. № 6. С. 50–65.

16. Геотермальная энергетика. Справочно-методические издания / Г. В. Томаров, А. И. Никольский, В. Н. Семенов, А. А. Шипков. М.: Интехэнерго-Издат, 2015.

17. Богуславский Э. И. Освоение тепловой энергии недр. М.: Спутник 2018.

18. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли. М.: Печатный салон «Граница», 2006.

19. Бутузов В. А., Амерханов Р. А., Григораш О. В. Геотермальное теплоснабжение в России // Теплоэнергетика. 2020. № 3. С. 3–12.

20. Возобновляемая энергетика: примеры и практики реального использования. Под ред. Е. Г. Гашо и Р. Н. Разоренова. М.: Российская инженерная академия «Ассоциация «Зеленый киловатт», 2017.

21. Ракитова О. Каким быть топливу будущего? Конгресс и выставка «Биомасса: топливо и энергия» // Леспром. Журнал профессионалов ЛПК. 2020. № 3.

22. Талиби А., Забелин А. Топливные брикеты. Рынок расчет // Леспром. Журнал профессионалов ЛПК. 2019. № 7.

23. Никольская В. Инновационная поляница. Дрова – устаревший товар или современное топливо? // Леспром. Журнал профессионалов ЛПК. 2019. № 5.

24. Карасевич В. А. Перспективы использования ВИЭ для нужд теплоснабжения в регионах РФ // СОК. 2021. № 5. С. 56–58.

25. Рябов В. А., Питун Д. С. Водогрейные котлы для сжигания древесных отходов // Новости теплоснабжения. 2020. № 2. С. 21–24.

1 Федеральный закон от 26 марта 2003 года № 35-ФЗ «Об электроэнергетике».

2 Постановление Правительства РФ от 23 января 2015 года № 47 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам стимулирования использования возобновляемых источников энергии на розничных рынках электрической энергии».

3 Постановление Правительства РФ от 29 августа 2020 года № 1298 «О вопросах стимулирования использования возобновляемых источников энергии, внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации и о признании утратившими силу отдельных положений некоторых актов Правительства Российской Федерации».

4 Федеральный закон от 27 декабря 2019 года № 471-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон “Об электроэнергетике” в части развития микрогенерации».

5 Постановление Правительства РФ от 2 марта 2021 года № 299 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации в части определения особенностей правового регулирования отношений по функционированию объектов микрогенерации».

6 Учрежден УК «РосНАНО» и ПАО «Фортум».

7 В редакции от 29. 12 .2017 г.

8 Распоряжение Правительства РФ от 11 февраля 2021 года № 312-Р «Об утверждении Стратегии развития лесного комплекса РФ до 2023 г.».

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №4'2022



Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Сертификационный центр АВОК
Реклама на нашем сайте
Онлайн-словарь АВОК!