–PAGE_BREAK–Таблица 1.4
Мировой годовой технический потенциал НИЭ, млд. т.у.т.
Для сравнения – потребление первичной энергии в мире приблизительно составляет 9 млд. т.у.т.
По прогнозу развития НВИЭ в США: ресурсы НВИЭ более чем в 500 раз превышают объемы их потребления и более чем в 10 раз ресурсы органического и ядерного топлива.
К 2030 г. НВИЭ могут дать энергию, эквивалентную 50-70% современного уровня энергопотребления. НВИЭ преимущественно биомасса и гидроресурсы удовлетворяют сейчас примерно 20% мировой потребности в энергии, а энергия биомассы – 35% энергетических потребностей развивающихся стран. Гидроэнергия и биомасса покрывают более 50% энергетических потребностей Норвегии. В промышленно развитых странах потребность в низкотемпературном тепле составляет 30-50% общей потребности в энергии, а в развивающихся странах еще больше. Через несколько десятилетий с помощью солнечной энергии будет производиться нагрев почти всей требующейся воды, а пассивные системы отопления и охлаждения зданий снизят потребность в энергии для этих целей на 80%. На Кипре, в Израиле, Японии Иордании 25-65% потребностей в горячей воде дают гелиотермические установки.
Сравнительные оценки USD/кВт××ч в настоящее время и на перспективу по себестоимости производства электроэнергии на различных видах НВИЭ и традиционных источниках представлены в табл. 1 .5-1.7.
Таблица 1.5
АЭС и станции на органическом топливе.
Таблица 1.6
Атомная энергия
0.04-0.13
Энергия при сжигании нефтепродуктов
0.06
Энергия при сжигании угля
0.04
Электростанции на ВИЭ.
Таблица 1.7
ГЭС
0.041
Геотермальная энергия
0.06
Электростанция на отходах деревообработки
0.064
Солнечная фотоэлектрическая электростанция
0.028
Мощность установок на биомассе в Португалии – 201 МВт; работающиена городских и промышленных отходах в ФРГ – 194 МВт; в Нидерландах — 164 МВт (с ветроустановами); геотермальные установки в Италии –521 МВт. Франция имеет приливную электростанцию мощностью 240 МВт, Дания – 253 МВт ветроустановок.
Иллюстрацией современногоотношению к ВИЭ в Европейском Союзе могут служить данные о количестве энергии, производимой ими в некоторых европейских странах приведенные в табл. 1.8.
продолжение
–PAGE_BREAK–Таблица 1.8
Мировая оценка объемов освоения ВИЭ, данная мировым энергетическим советом.
Таблица 1.9
№
Источники энергии
Сценарии использования ВИЭ на перспективу до 2020 г.
Минимальный
Максимальный
млн. т.н.э.
Доля в структуре ВИЭ, %
млн. т.н.э.
Доля в структуре ВИЭ, %
1
Биомасса
234
45
561
42
2
Солнечная энергия
109
20
355
26
3
Ветровая энергия
85
16
215
16
4
Геотермальная энергия
40
7
91
7
5
Энергия малых водотоков
48
9
69
5
6
Океаническая энергия
9,14
3
54
4
Итого
539
100
1345
100
% к суммарной мировой потребности в первичных энергоресурсах
3-4
8-12
Таким на мировом рынке наблюдается тенденция повышения эффективности ВИЭ, непрерывно совершенствуются технологические показатели ВИЭ (стоимость энергии, вырабатываемая ветровыми, биогазовыми, фотоэлектрическими установками постоянно уменьшается). Теоретические суммарные годовые потенциалы энергии ВИЭ превышают реальные потребности многих территорий в энергоресурсах. Энергетика, базирующаяся на ВИЭ, извлекла большую пользу из прогресса электроники, биотехнологии, материаловедения, а так же других областей знания, имеющих отношение к энергетике. Ожидается, что работающие на продуктах газификации биомассы газотурбинные установки, как вырабатывающие электроэнергию, так и сочетающие производство электроэнергии с выработкой тепла, будут поставлять электроэнергию по цене сопоставимой с ценой электричества, производимого на угольных электростанциях. Быстро растет мощность ветровых электрических станций. Уже сегодня в некоторых районах мира цены на электроэнергию выработанную на ветровых и обычных станциях сопоставимы. Маломасштабные гидроэнергетические установки доказали свое право на существование и надежность. Показано, что использование последних схем таких установок может быть экономически оправданным и экологически целесообразным, фотоэлектрические установки благодаря очень резкому снижению стоимости их изготовления достигли уровня, когда вопрос о их коммерческом использовании встает на повестку дня.
Крупные шаги предприняты в объединении усилий в области освоения возобновляемых источников энергии в мировом масштабе. За последние 20 лет стали более тесными международные связи по сотрудничеству в разработке возобновляемых технологий. Следует подчеркнуть значительный вклад в эту деятельность Европейского Союза через программы Терми (Thermie), Джоуль(Joule) и Альтенер (Altener), а так же Международного энергетического агентства. Отдельные важные программы были выполнены на национальном уровне с привлечением сил международного сообщества. Среди них японские правительственные программы «Солнечный Проект», «Большая солнечная перспектива», а в последние время «Новый солнечный проект», американские правительственные программы по фотоэлектричеству, защите окружающей среды и ветроэнергетике. Исландия, Италия и Новая Зеландия работали над крупномасштабным геотермальными проектами. Российская государственная научно-техническая программа «Экологически чистая энергетика» в значительной части посвящена нетрадиционной энергетике, а именно возобновляемым источникам энергии. Всемирная организация по охране окружающей среды, Всемирный банки Программа развития ООН вложили немало средств в финансирование ряда национальных проектов по солнечной энергии в развивающихся странах. Следует так же отметить Программу ООН по защите окружающей среды, Организацию промышленного развития ООН, ФАО (Организацию ООН по продовольствию и Сельскому Хозяйству), ВОЗ (Всемирную Организацию Здравоохранения) за их ощутимую поддержку усилий по возобновляемым источникам энергии.
В большинстве промышленно развитых стран мира (США, ФРГ, Японии, Франции, Испании, Италии, Англии и др. ) имеются программы развития НИЭ на 5-10 лет.
Структура располагаемого энергетического потенциала использования НИЭ в РБ, объемом 12-20 млн. т.у.т.
Таблица 1.10
№
Источник энергии
%
1
Солнечная энергия
37.2
2
Биомасса
27.4
3
Ветер
7.0
4
Вторичные энергоресурсы
15.7
5
Малые водотоки
0.8
6
Энергия редуцированного природного газа
1.9
1.6 Условия, вызвавшие применение и развитие НИЭ.
Развитию НИЭ и их все большему применению в энергетике способствуют следующие основные причины:
§ Экологические проблемы, приобретающие катастрофические масштабы;
§ Увеличение масштабов и непрерывный рост потребления энергии, и в частности электрической энергии и рост цен на неё;
§ Ограниченность невозобновляемых источников энергии. Иссякание обеспеченности органическим топливом, истощение природных ресурсов;
§ Увеличение расстояний между местами добычи органического топлива, выработки электроэнергии ее потребления;
§ Периодические мировые энергетические кризисы;
§ Развитие технологии использования НИЭ для получения электроэнергии и тепла;
§ Наступления научно-технической революции и постоянный рост темпов научно-технического прогресса;
§ Растущие цены на энергоносители, в первую очередь на органические виды топлива, рост топливно-энергетической проблемы;
§ Необходимость надежного и эффективного энергоснабжения отдаленных труднодоступных и специфических потребителей;
§ Ограниченные возможности совершенствования существующих технологий производства энергии с точки зрения взаимодействия с окружающей средой.
1.7 Анализ основных причин, ведущих к развитию НИЭ.
1.7.1. Мировой рост и особенности потребления энергии
Общая потребность энергии в мире в 1994 г. была 351.5×106ТДж (Т=1012). Из этого количества больше ¼ затрачено на производство электрической энергии. В 1982 г. из всех видов энергии 27 % электрическая, 1985 г. –32%, 2000 – 50%. В период с 1990 по 1996 г. развитие мирового топливно-энергетического хозяйства мира характеризовалось интенсивными темпами роста спроса на электроэнергию (2.5% в год) по сравнению с темпами общего прироста спроса на первичные топливно-энергетические ресурсы (1.45% в год).
Спрос на электроэнергию в мире и его отдельных регионах в период с 1990 по 1996 г.
продолжение
–PAGE_BREAK–Таблица 1.11
Регион
Спрос на электроэнергию, ТВт×ч
Прирост спроса на электроэнергию, % в год
1990
1996
Мир в целом
10827
12540
2.5
В том числе:
ОЭСР
7044
8193
2.55
Африка
292
355
3.45
Латинская Америка
416
548
4.7
Азия (без Китая)
519
820
7.9
Китай
580
999
9.5
Бывший СССР
1550
1123
-5.5
Восточная Европа
215
187
-2.35
Ближний Восток
211
315
6.9
Основные показатели развития электроэнергетики в 90-х годах двадцатого века приведены в табл. 1.12, 1.13, характеризующих развитие применения электрической энергии и потребления ее на одного жителя.
Основные показатели электроэнергетики мира в 1992 – 1995 гг.
Таблица 1.12
Показатель
1992
1993
1994
1995
Установленная мощность электростанций, МВт
2 854 570
2 928 407
2 995 874
3 058 394
Использование установленной мощности, часов в год
4 254
4 242
4 242
4 283
Производство электроэнергии, ГВт×ч
12 142 044
12 420 167
12 707 900
13 097 664
Потребление электроэнергии на 1 жителя в год, кВт×ч
Потребление электроэнергии на душу населения в мире и его отдельных регионах в период с 1900 по 1996 г.
Таблица 1.13
Регион
Душевое электропотребление, кВт×ч/чел.
Прирост, %
1990
1996
Мир в целом
2103
2229
0,95
В том числе:
ОЭСР
6763
7501
1,75
Африка
473
492
0,8
Латинская Америка
1181
1403
2,9
Азия (без Китая)
341
483
6,0
Китай
511
822
8,25
Бывший СССР
5363
3846
-5,7
Восточная Европа
3476
3095
-1,95
Ближний Восток
1628
2031
3,75
Потребление электроэнергии на душу населения в отдельных странах различается в весьма широких пределах. Так, в среднем для стран Европы эта величина в 1995 г. составила 5558 кВт×ч, а для стран африканского континента в 11 раз ниже. Наименьшее значение душевного потребления в 1995 г. имело место в Чаде (14 кВт×ч/чел), Камбодже (19), Бурунди (21), Эфиопии (24), Уганде (34), Афганистане (38) и др.
Наибольшее значение душевного потребления имело место в промышленно развитых и богатых странах с высоким уровнем жизни. К ним относятся: Норвегия (26 956 кВт×ч/чел), Швеция (16 538), Люксембург (15 539), Кувейт (14 267), Финляндия (13 875), США (12 663) и др.
Особенно большое значение имеет такой показатель, как расход энергоресурсов на единицу продукции или энергоемкость валового национального продукта. В таблице 1.14 приведено значение этого показателя для некоторых стран по результатам 1992 года.
продолжение
–PAGE_BREAK–Таблица 1.14
№ п/п
Страна
Энергоемкость ВНП, ТНЭ/Экю
№ п/п
Страна
Энергоемкость ВНП, ТНЭ/Экю
1
Беларусь
1,605
5
Великобритания
0,309
2
Европейский союз
0,297
6
Франция
0,269
3
Германия
0,312
7
США
0,326
4
Дания
0,210
8
Япония
0,189
Примечание: 1 Т.Н.Э = 44 ГДж = 10,5 ГКал.
Значение приведенного показателя зависит от использования энергосберегающих и новых технологий, внедрения НИЭ, а так же от структурных изменений в промышленности и использовании энергии. Приведем изменение энергоемкости для отдельных стран за период 1980 – 1992 гг.
Таблица 1.15
№ п/п
Страна
Снижение энергоемкости в промышленности относительно 1974 г. в %
1980
1984
1990
1991
1992
1
Европейский союз
17
35
41
42
41
2
Германия
13
26
41
51
48
3
Дания
0
33
32
30
37
4
Великобритания
32
46
47
46
45
5
Франция
15
35
41
42
41
В период с 1974 года по настоящее время ряд стран Западной Европы, зависящих от импорта топливно-энергетических ресурсов стремятся увеличить процент самообеспеченности энергией. Большую роль в этом играет применение и развитие НИЭ, сбережения и повышение энергетической эффективности экономики.
Таблица 1.15
№ п/п
Страна
Степень самообеспечения энергоресурсами, %
1974
1980
1986
1990
1991
1992
1
Германия
53
49
55
55
47
45
2
Дания
0
1
25
50
57
59
3
Великобритания
48
94
117
97
95
96
4
Франция
14
21
44
44
44
45
5
Бельгия
8
14
29
23
22
20
6
Швейцария
21
32
38
39
39
40
Значительные разведанные запасы нефти, газа и угля (обеспеченность мировой экономики разведанными запасами нефти при современном годовом уровне ее добыче составляет согласно последним данным 42 года, природного газа – 57 лет, а угля – несколько столетий) и ожидания постепенного перевода в эту категорию части их геологических запасов.
Структура мирового производства электроэнергии в 1990 – 1996 гг.
продолжение
–PAGE_BREAK–