Значение инноваций для успешного развития возобновляемых источников энергии Казахстана

размер шрифта: Aa | Aa
01.10.2012 11:00

С. М. Комбаров, разработчик проектов ВИЭ, ТОО "Эковатт"

 Природа и ее ресурсы – это не то, что мы унаследовали от предыдущих поколений,
а скорее то, что мы взяли на время у наших потомков.
Индийская поговорка

Ввиду современных экологических проблем, таких как загрязнение атмосферы земли и глобального потепления климата, растущего потребления и стоимости не возобновляемых природных ресурсов, все большую важность приобретает вопрос достижения устойчивого развития, т.е. наиболее экономичного и эффективного использования природных энергетических ресурсов для удовлетворения потребностей, как в настоящем, так и в будущем.

Одним из способов достижения такого устойчивого развития является использование альтернативных или возобновляемых источников энергии (ВИЭ), таких как ветровая, солнечная и гидроэнергия, которыми также богата наша страна. Устойчивость экономического развития может быть достигнута только путем производства массовой продукции с высокой добавленной стоимостью, в развитии и диверсификации не сырьевого экспортного потенциала промышленности. Производство возобновляемой энергии в РК полностью отвечает таким задачам.

Как известно, южные регионы Казахстана, вследствие диспропорции размещения собственных топливных ресурсов, зависимы от импорта электроэнергии, каменного угля и природного газа из северной части республики, а также соседних стран. Поставки электроэнергии приходится осуществлять с севера страны, где располагаются основные электрогенерирующие мощности республики, на расстояние в тысячи километров, неся при этом существенные потери при передаче, которые ложатся дополнительным бременем на потребителей. Хотя ввод в строй дополнительных линий электропередачи Север-Юг в большой степени снижает остроту дефицита электроэнергии на юге страны, тем не менее, ожидается, что до ввода в строй новых генерирующих мощностей, юг и юго-восток республики будут продолжать испытывать дефицит электроэнергии.

Энергетические потребности КНР представляют огромный рынок сбыта электроэнергии

Кроме данного внутреннего дефицита, имеется огромная потребность в электроэнергии со стороны КНР, нашего близкого соседа и стратегического партнера, с которым мы разделяем свыше 1000 километров общей границы. Китай вот уже на протяжении трех десятилетий является страной стабильного экономического роста, во многом определяющего развитие экономики не только нашей страны, но и всего мира. Ожидается, что в скором времени экономика КНР по уровню ВВП может занять второе место в мире после США.

Как известно, экономика Китая постоянно обновляет рекорды роста производства и богатства. Также неуклонно растут и потребности КНР практически во всех видах энергоносителей, от нефти и газа, до урана и каменного угля. Благодаря своему быстрому экономическому росту, КНР потребляет все возрастающие объемы электроэнергии и по потреблению энергии вышла на первое место в мире. Например, в рамках сотрудничества по линии ШОС, КНР выражала заинтересованность в импорте около 40 миллиардов кВт-час электроэнергии в год, что составляет около половины всей электроэнергии, произведенной в Казахстане. Ожидается, что цены на электричество в Казахстане и Китае будут постепенно расти. В некоторых регионах Китая цены на электроэнергию на 30-50% выше, чем в Казахстане. Устойчивость снабжения электроэнергией является одной из жизненно важных задач развития не только для Казахстана, но и наших ближайших соседей.

Природные, географические предпосылки успешного развития ВИЭ в РК

Как известно, в основе международной специализации и разделения труда лежат сравнительные преимущества, природные или промышленные, которые позволяют странам создавать конкурентоспособную продукцию. Казахстан, помимо богатых не возобновляемых источников энергии, обладает рядом уникальных по богатству и удобных для эксплуатации ветровых и гидроэнергетических ресурсов расположенных в горных областях юга, востока и центральной части Казахстана, удобно прилегающих к основным рынкам сбыта как внутри страны, так и за ее пределами, например в Китае, России и других странах Средней Азии. Здесь также располагаются несколько межгорных проходов, которые удобны для строительства дополнительных линий электропередач. Использование этих неисчерпаемых ветровых, водно-энергетических и солнечных ресурсов, несмотря на располагаемый нами значительный потенциал в этой области, до сих пор находится зачаточном состоянии.

Особенно богатым ветроэнергетическим потенциалом в Казахстане обладают широко известные Джунгарские ворота, малонаселенный равнинный проход длиной около 80 и шириной до 15 километров, простирающийся от озера Жаланашколь, до железнодорожной станции Достык. Ветер в данном коридоре имеет в основном только в двух направлениях попеременно. Ветровой энергетический потенциал одних только Джунгарских ворот, достигающий по самым оптимистичным оценкам свыше 1 триллиона кВт-ч электроэнергии в год, достаточен для десятикратного удовлетворения потребностей всего внутреннего рынка Казахстана, а также для экспорта в приграничные районы соседнего Китая. Сходным по характеру движения ветра являются Кордайский перевал и более обширный Шелекский коридор, простирающийся почти от границы с КНР до предместий г. Алматы.

Кроме того, в этом регионе имеются десятки малых горных рек, обладающих существенными гидроресурсами, пригодными для производства электроэнергии. Эти благоприятные природные факторы позволяют строительство единого комплекса экологически чистых гидро- и ветровых электростанций (ГЭС и ВЭС), объединенных в одну систему. Электроэнергия данных источников возобновляемой энергии идеальным образом дополняют друг друга: выработка ветровой электроэнергии достигает максимума в зимнее время, когда как производство электроэнергии от ГЭС достигает своего пика в летнее время года, так что в сумме общее производство электричества от этих источников будет практически постоянно на протяжении всего года. Наличие таких запасов ВИЭ дает Казахстану значительное конкурентное преимущество для крупномасштабного производства, потребления и экспорта дешевой и неисчерпаемых видов экологически чистой энергии.

Эти исключительно благоприятные природные факторы в сочетании с растущими потребностями в энергии как внутри страны, так и за ее пределами, делают задачу развития ВИЭ Казахстана не просто привлекательной, но и одной из приоритетных задач, сравнимой с развитием его нефтегазового сектора. Ветровой энергетический потенциал Джунгарских ворот, наряду с также приграничным и более обширным Шелекским коридором и другими участками, получил высокую оценку независимых специалистов института RISO из Дании, а также в рамках совместного проекта ПР ООН и Правительства РК. В рамках Закона по поддержке ВИЭ и Закона об инвестициях, Казахстаном предусмотрены соответствующие налоговые преференции, а также бесплатная транспортировка, приоритетность диспетчеризации и покупки электроэнергии, произведенной ВИЭ. Кроме того, Казахстану необходимо развивать не углеродную энергетику в рамках Киотского протокола ООН по Глобальному изменению климата, к которому присоединился Казахстан в марте 2009 г. Полномерное и экономически эффективное развитие нетрадиционных источников энергии может принести огромную экономическую выгоду еще и благодаря экономии и реализации избыточных квот на эмиссию оксидов углерода.

Казахстан, в настоящее время играющий важную роль в качестве регионального поставщика углеводородов, благодаря своему расположению и уникальным ВИЭ, имеет шансы не просто расширить и сохранить это положение на будущее, но и создать первоклассные производства, обеспечивающие для страны огромную добавленную стоимость на десятки лет вперед.

Успех развития ВИЭ может быть достигнут только благодаря собственной промышленности

Вместе с тем, перед Казахстаном, также все острее встает вопрос дальнейшего развития не сырьевого секторов экономики, достижения устойчивости развития и обеспечения как собственной, так и региональной энергетической безопасности, а также наиболее выгодного использования своего географического и транспортного потенциала. Казахстану следует эффективнее воспользоваться всеми выгодами своего положения и располагаемыми природными ресурсами, для того, чтобы наиболее полно воспользоваться возможностями, предоставляемыми постоянным ростом экономики нашего восточного соседа.

Согласно анализу Майкла Потера, профессора Гарвардского университета (США) и видного исследователя в области конкурентоспособности, наличие следующих факторов свидетельствуют о возможности создания в Казахстане промышленности мирового класса, интегрирующей все производственные стадии от проектно-исследовательских и экспериментальных работ до изготовления, строительства и эксплуатации электрогенерирующих мощностей на основе ВИЭ:

Условия, необходимые для достижения долгосрочного успеха ВИЭ в Казахстане

 
Условия
 
    • Ветровой потенциал десятки тысяч МВт (около 10 МВт/кв. км.) или свыше 1 триллиона кВт-час в год один из лучших в мире;
    • Гидроэнергетический потенциал тысячи МВт;
    • Благоприятный солнечный климат;
    • Близость к основным рынкам сбыта большой емкости;
    • Удаленность крупных центров потребления электроэнергии на юге Казахстана от традиционных источников энергии.
 
 
Рынок
 
    • Высокий спрос на энергию на внутреннем и внешнем рынках соседних стран;
    • Потенциальный объем рынка электроэнергии до 50 млрд. кВт-ч в год.
    • Диверсификация экспортного потенциала за счет не сырьевых ВИЭ;
    • Рынок сбыта квот на выбросы оксида углерода;
    • Переход с традиционных источников энергии на ВИЭ.
 
Связанные и поддерживающие отрасли
 
    • Развитие ВИЭ приведет к диверсификации экономики страны;
    • Наличие производственных мощностей и материалов для изготовления, монтажу и строительству;
    • Стимулирование исследований и инноваций на создание дешевых и высокопроизводительных технологий.
 
Стратегия, структура и конкуренция
 
    • Стратегия: устойчивое и расширяемое развитие генерации на основе использования мощных, производительных и дешевых устройств ВИЭ с целью снижения потребления и экономии от не возобновляемых углеводородных энергоресурсов;
    • Структура: эффективная генерация, аккумулирование и транспортировка электрической и тепловой энергии, сезонная синергия и взаимное дополнение различных видов ВИЭ. Высокая модульность проектов и возможность постепенного ввода инвестиций и мощностей;
    • Конкуренция: ядерная, энергетика на основе ископаемых ресурсах характеризуются большими затратами и относительной длительностью ввода в эксплуатацию, экологическими последствиями, большей технологической сложностью и удаленностью от основных центров потребления, например юга Казахстана.
 

 

Согласно Майклу Потеру, указанные природные и рыночные факторы развития быть использованы с наибольшей отдачей для экономики страны могут только при наличии собственной производственной базы для развития такого рынка в виде связанных и поддерживающих отраслей и инфраструктуры.

Выбор подходов для оптимального решения вышеозначенных условий должны заключаться в выработке общей стратегии, решения вопросов конкуренции и структуре технических и маркетинговых решений.

Для этого необходимо приложить максимум усилий на создание и развитие технологий ВИЭ, наиболее оптимально приспособленных к условиям лучших ветровых регионов Казахстана. В виду их нестандартности, это требует особых конструкторских и технических подходов, позволяющих добиться улучшенных ценовых и производственных показателей.

Выбор оптимальной стратегии и технологий для достижения конкурентного преимущества ВИЭ

Для начала масштабного производства ВИЭ в Казахстане, в том числе и ветровой энергии, необходимо добиться ее конкурентоспособности по цене и производительности с традиционными источниками энергии. Ветровая энергетика в Казахстане представляет особый интерес по способности генерировать в промышленные объемы электроэнергии, которую можно транспортировать по линиям электропередачи удаленным пользователям, а также использовать для генерации тепловой энергии, например в виде горячей воды. Это возможно с помощью таких специальных и конструкционных и технических решений, которые бы полностью учитывали, а потому и полностью использовали, особенности и мощнейший потенциал наилучших ветровых регионов Казахстана, таких как Джунгарские ворота и Шелекский коридор, а также целого ряда других.

Освоение этих ресурсов принесет наибольший экономический эффект благодаря внедрению технологических прорывных инноваций (disruptive innovations), направленных на достижение устойчивого и долгосрочного конкурентного преимущества по следующим показателям:

  • Снижение удельной стоимости строительства на МВт генерирующей мощности ($/МВт)
  • Увеличение производительности в виде эффективной работы с полной нагрузкой (час/год)
  • Улучшение плотности размещения генерирующих мощностей на единицу земли (МВт/кв.км.)
    Адаптация к местным природным, климатическим и сейсмическим условиям.

Именно такой инновационный подход позволит не только добиться лучших конкурентных преимуществ такой технологии по сравнению с имеющимися, но привести к синергии природных, производственных, транспортных преимуществ.

Согласно профессору Майклу Потеру, такое выгодное использование вышеуказанных исключительно благоприятных природных, географических и рыночных факторов может быть достигнуто при условии создания собственного производства альтернативных энергетических технологий промышленностью Казахстана.

Недостатки башенных ветровых турбин для эксплуатации в Джунгарских воротах

Производство промышленных объемов ветровой электроэнергии в Джунгарских воротах на основе универсальных башенных ветроэнергетических турбин может быть затруднено в условиях экстремальных по силе ветров и больших температурных перепадов. Среди недостатков таких установок основными является их большая масса, значительная высота, делающие их уязвимыми возможным землетрясениям и частым ураганным и порывистым ветрам, достигающим скорости свыше 20 м/сек. (абсолютный максимум 50-60 м/сек), наличие ненужных в условиях однонаправленных ветров систем поиска и разворота на ветер, ломкость пропеллеров при высоких скоростях ветра, высокую стоимость установки и обслуживания, а также их низкую плотность размещения.

Кроме того, строительство ВЭС в Казахстане на основе универсальных башенных ветровых турбин импортного производства потребует высоких затрат, и соответственно высоких или искусственно субсидируемых для их окупаемости тарифов. Их высокая стоимость, их уязвимость в условиях резко континентального климата и сейсмичности юго-восточного Казахстана, а также низкие тарифы на электроэнергию могут оказаться непривлекательными для инвесторов, а возведение будет чрезвычайно дорогостоящим и трудоемким, особенно в условиях отсутствия инфраструктуры и экстремальных погодных и климатических условий. Кроме чисто технических проблем, многие специалисты отмечают их низкую производительность башенных турбин, ненадежность и высокую стоимость обслуживания, а также их низкую плотность размещения.

Для наиболее эффективного освоения наиболее лучших ветровых участков Казахстана, необходимо не только использовать импортные технологии, но и разработать и применить такие технические решения, которые бы максимально учитывали их особенности и были бы свободны от вышеуказанных недостатков. Такие турбины должны характеризоваться более низкой себестоимостью, большой мощностью и производительностью, простотой строительства и монтажа, а также доступностью для производства предприятиями РК.

Заключение

Перспективы создания ВИЭ мирового уровня в нашей стране изначально гораздо более обнадеживающие именно в силу благоприятных факторов конкурентоспособности Потера. Вместе с тем, наибольшая выгода от развития ВИЭ будет получена благодаря созданию и производству собственных ветровых инновационных турбин в РК, дающих дополнительные стоимостные и производственные преимущества. Кроме того, это приведет к дальнейшему развитию сопутствующих и связанных отраслей, таких как строительство, производство сопутствующих синтетических материалов, электротехнического оборудования, которые уже имеются в Казахстане.

Поэтому в данной сфере, Казахстану выгоднее не импортировать готовую продукцию, как предлагают такие страны, как Германия, КНР и Южная Корея, что скорее еще больше закрепит его роль потребителя импорта не самых адекватных и дорогих технологий, что не только не способствует к распространению использования ВИЭ, а наоборот является барьером перед его использованием.

Поэтому необходимо приложить максимум усилий на создание собственной индустрии на основе имеющийся в стране технологической базы. Конечно, немаловажно при этом полностью учесть имеющийся в передовых технологически развитых странах наработанный ими в данной области опыт.

Инновационные технологии ВИЭ должны быть направлены на создание нового высокопроизводительного способа для генерации в промышленных масштабах высоко конкурентного и экологически чистой энергии, не требующих ископаемых источников энергии, мощных сетевых ветровых турбин мощностью от сотен кВт до 1-5 МВт, обладающих высокой производительностью, низкой себестоимостью, более плотным размещением и устойчивостью к возможной сейсмической активности, что благоприятно скажется на цене конечного продукта - электроэнергии, и перспективности наиболее оптимального освоения имеющихся природных и рыночных факторов. Можно ожидать, что шансы такого успешного освоения ветроэнергетического потенциала наилучших ветровых участков в Казахстане будут более велики.

Таким образом, развитие и внедрение технологий ВИЭ на отечественных предприятиях будет наилучшим образом способствовать развитию производства электрической и тепловой энергии из экологически чистых и неисчерпаемых источников даровой энергии, повышению не сырьевого экспортного потенциала Казахстана, а значит отвечать важным инициативам программы ФИИР Казахстана и развитию его "зеленой" промышленности и создании на ее основе экспортного "зеленого" энергетического моста, соединяющего Центральную и Юго-восточную Азию и КНР.

Программа ФИИР РК, принятая в РК должна быть направлена в первую очередь на индустриализацию страны с целью глубокого развития ее таких сравнительных преимуществ, таких как богатые источники ВИЭ.

PDFБаспаға жіберуE-mail