Эколого-географические основы использования возобновляемых источников энергии в Российской Федерации

Гоголев, Георгий Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Эколого-географические основы использования возобновляемых источников энергии в Российской Федерации
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Эколого-географические основы использования возобновляемых источников энергии в Российской Федерации"

На правах рукописи

ии^

ГОГОЛЕВ Георгий Александрович

ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РОССИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

о ~

Москва - 2008

003460377

Работа выполнена в учреждении Российской академии наук Институте географии РАН

Научные руководители: член-корреспондент РАН, профессор

Глазовский Никита Фёдорович

профессор, доктор географических наук Тишков Аркадий Александрович

Официальные оппоненты: доктор географических наук

Клюев Николай Николаевич

доктор физико-математических наук Гинзбург Александр Самуилович

Ведущая организация: Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Географический факультет

Защита диссертации состоится 23 января 2008 года в 11:00 ч. на заседании Совета ВАК по защите кандидатских и докторских диссертаций Д.002.046.03 при Институте географии РАН по адресу: 119017 г. Москва, Старомонетный пер., 29.

Факс - +7 (495) 959-00-33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии РАН. Автореферат разослан «23 » декабря 2008 г.

Учёный секретарь Р

Диссертационного совета —"""

Кандидат географических наук ' Л. С. Мокрушина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В конце 20-го - начале 21-го вв. глобальные изменения окружающей среды и климата окончательно перестали быть чисто научными проблемами и приобрели важное экономическое, социальное и политическое звучание. Согласно оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (1РСС), опубликованным в 2007 г. и отмеченным Нобелевской премией мира за этот год, глобальное потепление, особенно высокая скорость изменений, наблюдаемых в последние десятилетия, определяется, в том числе и антропогенными факторами, такими как поступление парниковых газов при сжигании углеводородного топлива. Как известно, использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является одним из простых и эффективных способов снижения выбросов парниковых газов, а так же экономии и замещения ископаемого углеводородного топлива. География традиционно включает ВИЭ в сферу своих интересов, определяя такие задачи их эколого-географических исследований, как: оценка потенциала ВИЭ отдельных территорий, оптимизация пространственного размещения энергоустановок, работающих на ВИЭ, прогнозирование последствий использования ВИЭ для природы, хозяйства и населения, сопоставление ее эффективности с углеводородной энергетикой, включение объектов ВИЭ в стратегию регионального развития и пр. (Кононов, 1981; Глазовский, 1996; Безруких, 1994, 2001, 2003, 2007; Соловьев и др., 1999; Алексеев и др., 2002; Возобновляемые источники энергии..., 2002; Дьяков, 2003 и др.).

Актуальность настоящей работы определяется не только проблемами потепления климата и нарастающим дефицитом углеводородного сырья, но и необходимостью именно с географических позиций определить перспективы использования ВИЭ в Российской Федерации, где исходно природная среда предопределяет их высокий потенциал. Имеющаяся правовая база федерального и международного уровней («Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», Федеральные законы «Об энергосбережении» и «Об электроэнергетике», а также некоторые Федеральные целевые программы, направленные на развитие возобновляемой энергетики способствуют развитию возобновляемой энергетики. Ратификация Россией Рамочной Конвенции ООН об изменении климата и Киотского протокола обязала Российскую Федерацию принимать меры по снижению выбросов парниковых газов. Вместе с тем, развитие возобновляемой энергетики по "Энергетической стратегии Росси на период до 2020 года" будет в ближайшее десятилетие минимальным: за счет альтернативной энергетики к 2020 году планируется экономить меньше 1% всех топливных ресурсов страны. Россия выбирает другие приоритеты, не отвечающие принципам экологической безопасности и ресурсосбережения, в то время, когда ЕС поставил перед собой цель достичь 20% доли ВИЭ в электроэнергетике к 2020 году.

Применение эколого-географического подхода и геоэкологических принципов (Дьяконов, Звонкова, 1997; Дьяконов, Дончева, 2007) в изучении ВИЭ способно дать наиболее полную картину развития использования ВИЭ в Российской Федерации. Важнейшую роль в определении перспектив развития ВИЭ здесь имеет пространственный фактор (оптимальное размещение энергоустановок на ВИЭ в соответствии с их региональными ресурсами и условиями) и экологические факторы, определяющие перспективы уменьшения выбросов парниковых и других газов и улучшения качества атмосферы, снижения водозабора и риска регулирования стока. При этом в «экологическую составляющую» подхода входит и обратная задача - оценка возможных воздействий энергоустановок использующих ВИЭ на окружающую среду. Одним из направлений синтеза результатов реализации эколого-географического подхода при изучении перспектив развития энергетики Российской Федерации на ВИЭ должно стать комплексное районирование территории страны, способное оценить сами ресурсы ВИЭ отдельных регионов и перспективность их вовлечения в региональный энергетический комплекс. Именно с этих позиций формулировались цель, задачи, актуальность, новизна и практическая значимость настоящей работы.

Цель работы - на основе эколого-географического подхода определить пространственные особенности размещения возобновляемых источников энергии, оценить их потенциал для развития энергетики на возобновляемых источниках энергии в Российской Федерации и провести районирование ее территории для выявления наиболее перспективных регионов развития энергетики на ВИЭ.

Для реализации цели потребовалось решение следующих основных задач:

• Анализ отечественного и зарубежного опыта использования ВИЭ (экономико-географические, экологические и законодательные аспекты).

• Оценка особенностей современных технологий использования ВИЭ, и анализ возможностей их адаптации для использования на территории Российской Федерации.

• Выявление природных (физико-географических) и социально-экономических факторов, влияющих на современное развитие энергетики на ВИЭ.

• Оценка современного уровня использования ВИЭ в регионах России и потенциала их ресурсов. Типизация групп регионов по перспективам развития энергетики на ВИЭ.

• Проведение целевого районирования территории Российской Федерации по потенциалу ресурсов ВИЭ и перспективности развития этой отрасли в регионах.

• Выделение наиболее перспективных регионов РФ для развития отрасли.

• Выявление перспектив развития энергетики на ВИЭ для регионов, не подключённых к единой энергосистеме, в первую очередь для отдельных

особо охраняемых природных территорий (заповедников, национальных парков) и объектов массовой рекреации.

Объект исследования - территория Российской Федерации, ресурсы ее ВИЭ, географические, экологические и экономические факторы, влияющие на их использование.

Предмет исследования - пространственные особенности размещения ВИЭ на территории России, взаимодействие географических, экологических, и экономических факторов, определяющих современное и перспективное их использование в стране.

Методология и методы. При проведении исследования использован эколого-географический подход, сочетающий в себе анализ, как физико-географических, так и экологических (геоэкологических, экологических, эколого-экономических) особенностей территорий. Применялись такие методы как статистический (обработка исходных данных), районирования (дифференциация и группирование регионов по отдельным параметрам ВИЭ и их совокупности), картографический (отображение результатов районирования и исходных данных), сравнительно-географический (сравнение различных регионов по совокупности параметров ВИЭ) и экспедиционный (сбор первичных данных в полевых условиях). В качестве программного обеспечения для обработки статистических данных и построения графиков использовался Microsoft Excel, а для построения карт ГИС пакет ArcView.

Исходные данные. В основе диссертационной работы лежат результаты комплексного изучения и анализа фондовых материалов (научные библиотеки географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, Всероссийского института энергетики сельского хозяйства РСХА, Институт географии РАН, национальных библиотек Панамского Канала (Панама) и университета Макуари в Сиднее (Австралия). Некоторые статистические данные по потреблению энергии в России получены из Федеральной службы государственной статистики (Росстата). Для выявления перспектив использования ВИЭ для энергоснабжения на особо охраняемых природных территориях в 2005-2008 гг. были проведены экспедиционные поездки в заповедники Курской области, Алтайского края, Республики Карелии и в Соловецкий музей-заповедник. Математической основой для проведения комплексного районирования территории России по потенциалу ВИЭ и оценке перспектив его использования послужили опубликованные данные коллектива П.П. Безруких (2002-2008).

Научная новизна. Комплексное эколого-географическое исследование ресурсов ВИЭ и оценка перспектив их использования в нашей стране ранее не проводилось. Использование комплексной оценки на данном этапе исследований, позволяющих обосновать задачи развития данной отрасли энергетики в рамках «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» (2003), дали возможность автору определить направления дальнейших исследований ВИЭ в отечественной географической науке. По результатам обобщения международного опыта (исследовательского, экономического,

законодательного) развития ВИЭ впервые проведён анализ его применимости и направления адаптации к географическим и экономическим особенностям Российской Федерации. Впервые проведена комплексная эколого-географическая оценка и сравнительно-географическое сопоставление ресурсов ВИЭ для регионов Российской Федерации. Разработаны критерии выделения перспективных районов для развития использования ВИЭ и на их основе проведено комплексное районирование территории Российской Федерации, позволяющее выделить регионы и их группы по перспективам использования ВИЭ. Обоснованы подходы к оценке экономической целесообразности использования ВИЭ в некоторых субъектах федерации и доказана возможность развития этой отрасли в современных тарифных границах в энергетике.

Практическое значение работы. Методология и результаты исследований могут иметь существенное значение для развития географических исследований ВИЭ. Данные проведенного целевого районирования окажутся востребованными для лиц, принимающих решения, при оценке и стратегическом планировании объектов отрасли использования ВИЭ, а также в системе географического и экологического образования.

Основные защищаемые положения. Результаты эколого-географической оценки ресурсов и потенциала ВИЭ и перспектив их использования на территории Российской Федерации. Методология (алгоритм) выделения регионов перспективных для развития энергетики на ВИЭ. Выявленные в результате районирования территории России пространственные закономерности в размещении ресурсов ВИЭ и перспектив их использования в регионах.

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в т.ч. 2 в изданиях из Перечня ВАК Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: Проблеми розвитку наук про Землю в баченш молодих науковщв. Киев. 2008 и 6-ой всеросийской научной молодёжной школе, 24-26 ноября 2008 г. МГУ им. М.В. Ломоносова. Москва, на семинарах отдела физической географии и природопользования и лаборатории биогеографии ИГ РАН

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы из/0$наименований, в т.ч. -3_?на иностранных языках. Общий объём работы/^^страниц. Включает 16 таблиц, 21 рисунок, 14 графиков, 22 карты и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обосновывается актуальность работы, сформулирована цель и задачи исследования, определена научная новизна и практическая значимость работы.

Глава 1. Эколого-географическне аспекты в развитии использования ВИЭ

1.1 Природные, социально-экономические, эколого-географические и законодательные факторы и условия развития использования ВИЭ в мире В данном разделе диссертации определены основные понятия, используемые в работе, рассмотрена природа ресурсов ВИЭ и особенности их использования. Выделяются три группы: (1) обусловленные поступлением солнечного излучения, (2) гравитационными полями, (3) термоядерными процессами в мантии Земли. Ресурсы ВИЭ (их запасы, концентрация, ресурсный потенциал) являются главным определяющим фактором размещения объектов их использующих, т.к. за редким исключением они не транспортабельны. Возникает проблема аккумуляции энергии, которая, не смотря на развитие технологий аккумуляторных батарей и водородных топливных элементов, пока не решена. Важнейшим показателем для размещения объектов использующих ВИЭ является качество ресурса, т.к. низкая плотность распределения ВИЭ по поверхности Земли и их временная изменчивость делает значительную долю ресурса технологически и экономически нецелесообразными для использования. Помимо группы эколого-географических факторов, важнейшее влияние на использование ВИЭ оказывают социально-экономические факторы, среди которых выделены важнейшие для развития использования ВИЭ: наличие потребителя, политической воли и законодательной базы, знаний и специалистов по ВИЭ, платёжеспособности потребителя или желания инвестора. Влияние вышеупомянутых факторов рассматривается на примерах программ по стимулированию солнечной энергетики в Японии и Германии, а так же электроснабжения удалённого от сетей объекта в России.

С конца 1990х годов происходит значительный рост в мировой энергетике использующей ВИЭ, при этом всесторонний (венчурных инвестиций в разработки, рыночной капитализации компаний и установке новых мощностей). Её доля уже становится весьма заметной во многих развитых странах. Рост определён тремя основными факторами: ростом цен на энергоносители, потеплением климата (и введением в действие Киотского протокола), и вопросами энергобезопасности. В 2007 году инвестиции в ВИЭ составили 148 млрд. долларов, лидером стала отрасль ветроэнергетики, при этом в венчурных инвестициях (расходы на НИОКР) уже 2 года лидирует солнечная энергетика. Если рассмотреть инвестиции в основные фонды энергетики, то в 2007 году возобновляемая энергетика получила 23% всех мировых инвестиций в основные фонды (UNEP и др, 2008).

1.2Сравнительно-географический анализ использования ВИЭ в странах с

разным ресурсным потенциалом и условиями развития энергетики на

ВИЭ

Рассмотрен опыт развития возобновляемой энергетики некоторых стран: Дании, Великобритании, Голландии, Германии, США, Китая (Табл. 1; Valle Costa, 2006; Lipp, 2007; Lehr, 2007; Schofer и др., 2006; Meyer, 2006; Keley, 2007; Aleklett, 2006; Lin Gan, 2007). Выделены различные меры по стимулированию

развития использования ВИЭ: институциональные, финансовые и экономические, геоэкологические, включая сопоставление затрат и выгод и учет экологических издержек при строительстве объектов ВИЭ. Определено, что последовательная политика развития данной отрасли энергетики, например, в Дании, гораздо эффективнее непоследовательных действий со стороны правительств США. Среди мер финансового стимулирования развития возобновляемой энергетики самым эффективным является фиксированный тариф на энергию, как в Германии, Испании и Дании, где доля ВИЭ в общем энергопотреблении достигает 7,8; 8,7 и 17,1% соответственно (Le Journal des Energies Renouvelables, Edition Speciale: Energie, Changeons d'Ere. Novembre 2008. Paris. 42-59). Проведен сравнительно-географический анализ использования ВИЭ в странах с разным ресурсным потенциалом и условиями развития энергетики на ВИЭ (Табл. 1)

Таблица 1. Сравнение основных показателей развития возобновляемой энергетики в рассматриваемых государствах

% ВИЭ от общего Фиксированные ВВП в

энергопотребления тарифы/прямое долларах

2007 фактический/ субсидирование/зелёные США на

цель к 2020 году сертификаты душу

населения,

2006

Дания 17,1/30 36 354

Великобритания 1.5/15 34 983

Голландия 2,7/14 36 219

Германия 7,8/18 +1+1- 31 744

США 5,3/- +-/+/+-1 44 155

Китай 8/15 +1+1- 7 660

По материалам Le Journal des Energies Renouvelable, 2008; Renewables, 2007; UNdata, 2008.

1В США существуют различия в законодательстве от штата к штату._

1 .¡Применимость позитивного международного опыта использования ВИЭ

для России

Отставание России от мировых лидеров в рассматриваемой отрасли энергетики составляет около 15 лет. Это находит отражение в политике, технологии и уровне использования ВИЭ, а также в стратегическом планировании, которое способно решать эколого-географические проблемы регионального развития. Научно-технический и ресурсный потенциал нашей страны позволяет ей быть среди ведущих государств по возобновляемой энергетике (Безруких П.П. 2002, 2007, 2008; Атаев З.А., 2006; Гоголев Г.А., 2008).

Нами проведена оценка ресурсного потенциала и перспектив развития ВИЭ в отдельных регионах России и, в соответствии с ним, определены эколого-географические основы развития использования ВИЭ в Российской Федерации (см. Главы 2 и 3). В данном разделе также подчеркнуто, что в настоящее время для развития ВИЭ в нашей стране и в ее отдельных регионах не созданы именно институциональные основы, что препятствует даже в исключительно перспективных для этого регионах, увеличению вклада ВИЭ в производство тепловой и электроэнергии. Показано, что для сокращения отставания и создания институциональных основ развития энергетики на ВИЭ в России следует: (1) принять рамочный федеральный закон о ВИЭ и региональные нормативные документы в данной области; (2) расширить исследования эколого-географических аспектов развития ВИЭ и возможных экологических последствий функционирования энергетических установок на ВИЭ для окружающей среды; (3) разработать национальную стратегию и план действий по развитию данной отрасли; (4) провести их независимую экологическую и экономическую экспертизу; (5) разработать и внедрить целевую программу просвещения населения и профессионального сообщества относительно проблем на мировых рынках разных энергоносителей, включая ВИЭ, и их влиянии на экономику страны; (6) ввести необходимые учебные программы и специальности для технических вузов, с целью подготовки профессиональных кадров, как это предусмотрено энергостратегией; (7) создать региональный кадастр ресурсов ВИЭ. В обществе существуют недопустимые заблуждения, что своим Северным положением Россия застрахована от глобального потепления, своими запасами энергоносителей от их оскудения в мировом масштабе и от роста цен.

Глава 2. География видов и технологий использования ВИЭ

2.1. Технологическая классификация видов ВИЭ

Для рассмотрения технологий производства энергии из ВИЭ и выявления географических особенностей их современного размещения на территории Российской Федерации нами вводится технологическая классификация их ресурсов, представленная в Табл. 2. Эта оригинальная разработка представляет собой синтез современных знаний о ВИЭ и представлений об их отдельных видах, имеющихся в отечественной и зарубежной литературе (Безруких 2002, 2004,2007, 2008; Поваров 2001; Environmental Policy, 2006; Renewable Energies -Innovations for the Future, 2006; Мировая энергетика, 2007; Энциклопедия климатических ресурсов, 2005).

2.2. Подходы и методы оценки ресурсов ВИЭ

Существуют различные возможности оценки ресурсов, можно учитывать валовый (теоретический), технический (возможный) и экономический потенциал возобновляемых энергоресурсов. Валовый (теоретический) потенциал — это суммарная энергия, заключенная в данном виде энергоресурса. Технический потенциал — это величина энергии, которая может быть получена

Таблица 2. Классификация ВИЭ и технологий их преобразования в энергию

Виды ВИЭ Области использования ВИЭ Технологии и масштабы использования ВИЭ Отрасли применения ВИЭ

Энергия водных потоков Малая гидроэнергетика Станции установленной мощностью до 30 МВт Подача электроэнергии в сеть и индивидуальным потребителям

Большая гидроэнергетика Станции установленной мощностью более 30 МВт Обеспечение крупных объектов промышленности и ЖКХ

Энергия ветра Индивидуальная Станции из одного или двух-трёх резервных ветрогенераторов Для обеспечения электроэнергей индивидуальных потребителей

Промышленная Ветропарки, из четырёх и более крупных ветрогенераторов, мощностью более 100 КВт Подача электроэнергии в сеть или обеспечение крупных объектов промышленности, ЖКХ и пр.

Энергия солнца Фотоэлектрическая энергия Физическое преобразование света в электроэнергию Для получения электроэнергии и подачи потребителям или в сеть.

Пассивная энергия Инженерная адаптация сооружений Для освещения, обогрева, охлаждения помещений

Тепловая энергия Использование поступающего тепла для нагрева воды, приготовления пищи и т.п. Использование тепловой энергии локальными потребителями

Геотермальная энергия, (по Поваров, 2001) Низкотемпературные источники Менее 90-100°С Используется для получения тепла напрямую или тепловыми насосами

Среднетемпературные От 90-100° до 150°С Используется для получения тепла напрямую или тепловыми насосами

Высокотемпературные Более 150°С Используется для производства электроэнергии

Энергия морей Приливно-отливных течений Плотинные станции Подача электроэнергии в сеть

Бесплотинные станции Подача электроэнергии а сеть

Волн Различные типы станций в разработке и тестировании Подача электроэнергии в сеть

Течений Различные типы станций в разработке и тестировании Нет функциональных прототипов

Разницы температур верхних и нижних слоев воды Различные типы станций в разработке и тестировании Нет функциональных прототипов

Энергия биомассы Жидкая форма Биодизель -производится из масличных культур Используется в чистом виде и в смеси с минеральным дизельным топливом

Биоэтанол производится из сахаристых культур Используется либо в чистом виде, либо в смесях с бензином в двигателях внутреннего сгорания

Биотопливо второго и третьего поколений В разработке. Топливные продукты более высокой степени переработки растительного сырья, в частности древесины

Твердая форма Дрова - прямое сжигание биомассы Бытовое применение для обогрева и приготовления пищи

Пеллеты контролируемое сжигание спрессованных брикетов биомассы (дерева, соломы и т. п.) даёт более высокое КПД, чем её прямое сжигание Системы индивидуального и центрального отопления

Газообразная форма Биогаз - получают при анаэробном сбраживании биомассы Используют в быту или при производстве тепловой и электроэнергии

из данного вида энергоресурса при существующем развитии науки и техники. Он составляет от доли процента до десятка процентов от валового, но постоянно увеличивается по мере развития производства оборудования и освоения новых технологий. Экономический потенциал — это величина энергии, получение которой из данного вида ресурса экономически выгодно при существующем соотношении цен на оборудование, материалы и рабочую силу (Безруких, 1994). Для оценки ресурсов в данной работе был выбран технический потенциал, т.к. он не подвержен таким резким изменениям, как экономический, и гораздо ближе к реальности использования, чем валовый показатель. Апробация выбранных подходов и методов проведена при анализе технологий получения ветровой, солнечной, морской, биологической, геотермальной, и гидроэнергии, а так же их прогресса, влияющего на изменение КПД, удельной стоимости и технического потенциала.

С позиций технологий использования ВИЭ важно разделять тепловую и электрическую энергию, т.к. некоторые виды ВИЭ можно преобразовывать напрямую в ту или иную энергию. В наших исследованиях к ресурсам для электроэнергетики отнесены ветровая, малая гидро- и солнечная энергетика, (только солнечная электроэнергетика). Применение геотермальной энергии для получения электроэнергии возможно только в очень ограниченных районах, поэтому её пименение рассмотрено в контексте тепловой энергии. Биологическая энергетика, отнесена к тепловой энергетике, так как в нашей стране для производства электроэнергии биомасса не используется, а производство биотоплива и биогаза незначительно. К тепловым ВИЭ отнесены солнечная (её часть, использующая прямую солнечную радиацию для обогрева воды), био-, геотермальная энергетика и низкопотенциальное тепло земли. Проблемы морской энергетики не рассматривались, из-за отсутствия промышленных технологий.

Уровень развития технологий получения энергии из ВИЭ весьма не равномерен, как и ожидания и прогнозы по их дальнейшему развитию. Такие технологии, как ветровая и гидроэнергетика уже достигли уровня крупномасштабного промышленного освоения, гелиоэнергетика определённо стоит на пороге технологического и коммерческого прорыва, а получение морской энергии в лучшем случае находится на стадии тестирования технологических образцов. Главным препятствием на пути развития широкомасштабного использования ВИЭ служит непостоянность их потока в среде и, следовательно, флуктуации в генерации электроэнергии с этим можно бороться либо с помощью комплексного использования ВИЭ, либо накапливая энергию. С учётом ГЭС абсолютный показатель производства электроэнергии из ВИЭ в среднем по миру в 2005 г. составил 18%, но в других отраслях энергетики доля ВИЭ скромнее - менее 3% в отоплении (исключая традиционное сжигание биомассы) и 1% на транспорте. К 2030 году МЭА прогнозирует рост доли ВИЭ до 29%, а к 2050 до 50% (International Energy Agency, 2008), существуют и более аггресивные прогнозы.

Преобразование ветра в электроэнергию является второй технологией получения электроэнергии из ВИЭ, достигнувшей стадии промышленного использования после гидроэнергетики. Лучшие ветропарки стали конкурентоспособными по ценам сравнительно недавно, в начале 2000х годов, а их основная масса до сих пор требует незначительной политической поддержки, тем не менее, рост установленных мощностей превысил все ожидания (рис. 1). В 2004 году установленная мощность ВЭС в Европе перегнала самый крупный в СССР Ангаро-Енисейский каскад ГЭС (25 ГВт), а в 2007 году превысила сумму установленных мощностей 5 крупнейших каскадов СССР (47,5 ГВт) и достигла 48,5 ГВт (Wind Power Monthly, 2002-2008). Коммерческое технологическое использование ВЭС возможно в районах с преобладанием сильных стабильных ветров со скоростями более 6 м/с. Следовательно, предпочтительными территориями для развития ветровой энергетики являются равнинные районы с минимальным растительным покровом. Традиционно ветровая энергетика развивается в прибрежных районах, где стабильные ветры дуют с моря. Тенденции последних лет продемонстрировали целесообразность вывода ветропарков на шельф на расстояния до 50-70 км от берега. Это обусловлено, как физико-географическими причинами - наличием стабильных ресурсов, низкой турбулентностью потоков ветра, так и социально-географическими причинами - густая заселённость прибрежных территорий и оппозиция местных жителей строительству ветряков.

Один из наиболее дорогих способов получения энергии - преобразование солнечного излучения в электрическую энергию (график роста установленных мощностей на рис. 1). Приход солнечной радиации зависит, главным образом, от широты места. Россия расположена между 41 и 82 градусами северной широты, и величина прихода солнечной радиации на ее территории существенно варьируется. Солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт-ч/м2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт-ч/м2 в год. Уровни солнечной радиации демонстрируют значительные сезонные и регулярные суточные колебания. Например, на широте 55 градусов солнечная радиация составляет в январе 1,69 кВт-час/м2 в день, а в июле - 11,41 кВт-час/м2 в день (Энциклопедия климатических ресурсов РФ, 2005). Кроме широты показатели прихода солнечной радиации зависят от погодных условий и рельефа. Основные технологии получения электроэнергии из солнечного излучения используют рассеянное и прямое излучение, исключение составляют концентраторные и тепловые элементы, которые используют только прямое излучение, солнечные коллекторы тоже собирают тепло исключительно при прямом излучении. Фотоэнергетика обладает наибольшими темпами прироста, как физических установленных мощностей, так и инвестиций, она имеет ряд преимуществ, на которые редко обращают внимание. Срок службы кремниевых солнечных батарей более 30 лет, после 20 лет они постепенно начинают терять КПД, но продолжают служить не одно поколение, при этом они требуют минимального обслуживания, что очень сильно снижает реальную стоимость

энергии, срок службы преобразователей сделанных по другим технологиям пока плохо определён, но составляет не менее 30 лет. Солнечная энергия проигрывает, только при принятых сейчас краткосрочных экономических расчётах. Кроме этого, солнечные батареи выдают в сеть энергию в момент пикового потребления - днём. Этот факт важен при планировании развития сетей и строительства резервных мощностей. При этом при использовании распределённой солнечной генерации можно в данной сфере достигнуть значительной экономии, что и учитывается правительствами стран, поддерживающих установку фотоэлектрических преобразователей своими гражданами. Наибольшее развитие солнечная электроэнергетика получила в Японии, Германия, Испании и США (в основном в штате Калифорния (Гоголев,

2006)). Динамика роста установленной мощности солнечных электростанций в мире приведён на рис.2.

2.3. Подходы к оценке ресурсного потенциала солнечной теплоэнергетика, биоэнергетики, геотермальной энергетики и гидроэнергетики

Океаны хранят большое количество солнечной и гравитационной энергии в различных формах, что приводит к постоянным перемещениям огромных масс воды. Данная энергия в значительной степени рассеянна, но в определённых местах она концентрируется, что позволяет её преобразовывать в электрическую и другие виды энергии. Использование энергии волн, приливно-отливных и океанических течений, а так же разницы температур и химических градиентов в океанах стало технически и экономически возможным в последние десятилетия. К началу XXI в. были созданы рабочие прототипы для преобразования всех упомянутых энергоресурсов в полезную энергию, но крупномасштабного промышленного освоения не начало, ни одно государство. При этом существуют оценки, что для покрытия всех потребностей человечества в энергии необходимо освоить всего две тысячных доли энергии океанов (Jouanne, 2006). Из-за отсутствия широкомасштабного использования энергии морей и океанов, сложно оценить стоимость энергии, но по некоторым существующим оценкам она получается очень не высокой - порядка 3-4 центов США за кВт-ч (Keley,

2007), хотя эксплуатационные расходы по сравнению с другими видами ВИЭ будут максимальными, а имеющиеся образцы далеки от этих показателей. Главными препятствиями на пути крупномасштабного развития морской энергетики являются отсутствие технологий промышленного уровня и серьёзный ущерб наносимый морским экосистемам при эксплуатации существующих технологий.

Экономический потенциал гидроэнергетики в мире составляет 8100 млрд. кВт-ч и используется в настоящее время на 33 % (International Energy Agency, 2006). Малые и микро ГЭС составляют в экономическом потенциале ГЭС примерно 10 %. Большинство исследователей (Проценко, 1978; Дьяков, 2003; Безруких, 2002; Малик, 2004) разделяет малые и крупные ГЭС, т.к. их масштабы воздействия на окружающую среду очень сильно отличаются. В исследованиях по возобновляемой энергетике часто учитывают только малые и микро ГЭС,

Рис.1. Динамика роста установленной мощности ВЭС в мире за 2002-2007 годы, (по данным: Wind Power Monthly, 2002-2008)

Рис.2. Динамика роста установленной мощности солнечных электростанций в мире (по данным McKinsey, 2008)

^Установленная мощность СЭС, ГВт

■ Степень износа основных фондов (% на конец года)

■ Коэффициент обновления основных фондов

■ Уровень рентабельности, %

Л<а Л<5 <£ <А> оР é? ép ÓS о?> cf> cf> <S>

v «J>% -f

Рис. 3. Динамика степени износа и коэффициента обновления основных фондов

в электроэнергетике.

Рис. 4. Подушевое потребление электроэнергии по регионам Российской

Федерации

Потребление электроэнергии по регионам РФ в 2003 г

III 0 - 1.7 Тыс. кВт-ч/чел.

□ 1.71 - 4.5 Тыс. кВт-ч/чел

□ 4.51 - 8 Тыс. кВт-ч/чел.

■ 8-14 Тыс. кВт-ч/чел

■ 14 - 20.5 Тыс. кВт-ч/чел.

900000

900000 1800000 2700000 3600000 Км.

Рис. 5. Подушевое потребление тепловой энергии по регионам Российской

Федерации

I 0- 3 Гкал /тыс. чел. I | 3- 7 Гкал / тыс чел. [ТЯ 7 - 10.5 Гкал / тыс. чел. Щ 10.5 -17 Гкал /тыс. чел. ■ 17-30 Гкал / тыс. чел

1200000 1300000 Км

Потребление тепловой энергии в РФ в 2003 г.

Электроэнергетика, тыс. КВт-ч./км' Теплоэнергетика, тыс. 1 кал/км в год

!Ш2-№

Рис. 7. Ра^юнирование территории РФ по техническим потенциалам ресурсов

виэ.

и электроэнер1"етикс, но столько раз в теплоэнергетике, во столько раз

0-4 4 - 11 I 11 - 35 I 15 - 69 169-206

0- 155

Щ155 428 428 - 1491 1491-3925 3925 - 9199

Рис. 8. Районирование территории Российской Федерации по перспективности использования ВИЭ (соотношение потенциалов ВИЭ и потребления энергии)

^ >

<1Т.,

в электроэ! I сргсти КС

0-0.48 0 48 - 1 59

1 1.59-369 3.69 - 9 41 9.41 • 20.9

в тем ик»311сргет»I ке

О - 3.576 II 3.576- 17 864 II 17.864 - 42.529 42.529 - 81 911 81.911 - 126.552

Г „И

Рис. 9. Районирование территории Российской Федерации по перспективности использования ВИЭ, со значениями приведёнными по площадям регионов (соотношение потенциалов ВИЭ и потребления энергии приведённое по

площади региона)

в нашей работе мы следуем этой традиции. Общепризнанным лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай, где строительство малых ГЭС (МГЭС) ведется огромными темпами, а их установленная мощность превышает 20 тыс. МВт. В ближайшие 10 лет в Китае намечено построить еще 40 тыс. малых ГЭС. Большие масштабы строительства МГЭС в Индии, установленная мощность введенных в эксплуатацию МГЭС превышает 200 МВт, намечено строительство еще 4 тыс. МГЭС. Широкое распространение малые ГЭС получили в Австрии, Финляндии, Норвегии и Швейцарии (Дьяков, 2003). В отношении перспектив строительства МГЭС в России, предполагается задействовать ресурсный потенциал - Алтая, Северного Кавказа, Северо-Запада и других регионов.

Глава 3. Эколого-географические основы развития использования ВИЭ в Российской Федерации

3.1. Географические особенности современного производства и потребления электроэнергии в Российской Федерации

В 2006 г. в России произведено 995,8 миллиардов КВт-ч электроэнергии, и потреблено 980 миллиардов КВт-ч из них 107,6 миллиардов КВт-ч составили потери в сетях (Федеральная служба государственной статистики, 2007). Непосредственно внутри страны было потреблено 908 млрд. КВт-ч, из них 534,1 - в промышленности и добыче полезных ископаемых, 16,8 - в сельском хозяйстве, 85,9 - на транспорта и в связи; 112,6 млрд. КВт-ч электроэнергии потребили другие отрасли хозяйства (Федеральная служба государственной статистики, 2007). Из анализа материалов рис. 3 следует, что основные фонды Российской энергетики сильно изношены и требуют серьёзного обновления. В работе обосновывается, что при принятии решений по обновлению мощностей и строительству новых станции, следует принимать во внимание стратегию использования ВИЭ.

По производству электроэнергии в РФ лидирует Центральный федеральный округ, обладающий сравнительно низким ресурсным потенциалом ВИЭ. Далее с небольшим отставанием идут Сибирский и Приволжский округа, также имеющие ограниченные ресурсы ВИЭ, за исключением ресурсов гидроэнергетики. Следует отметить, что самым богатым возобновляемыми ресурсами энергетики является Дальневосточный федеральный округ, он же имеет наименьший удельный вес в общероссийском потреблении электроэнергии (Рис.4).

На карто-схемах (Рис. 4-5) представлены географические особенности потребления энергии в России: зоны высокого потребления совпадают с главной осью расселения. Больше всего энергии потребляется в Центральном федеральном округе, на юге Европейской части страны, Урала, и Восточной Сибири. Высокий удельный расход электроэнергии в ЖКХ на одного жителя мы видим в Северо-Западном Федеральном округе, на юге Урала и Сибири, в

Восточной Сибири, самый большой показатель - 3,1 тыс. кВт-ч/чел в год в Магаданской области. Значительные ресурсы возобновляемой энергии используются только в Восточной Сибири, в других регионах высокое потребление обусловлено использованием не возобновляемых источников энергии

Потребление тепловой энергии в Российской Федерации, отражённое на картографической схеме (Рис. 3), является для нашей страны с продолжительным отопительным сезоном, не менее важным аспектом, чем потребление электрической энергии, рассмотренное выше. Высокий общий уровень потребления тепловой энергии, так же совпадает с осью расселения, и увеличивается в регионах с холодным климатом. По объёмам потребления электроэнергии в жилищно-коммунальном хозяйстве, естественно, выделяются самые населённые столичные регионы. Далее идут Свердловская и Тюменская области.

3.2. Эколого-географические и экономические ограничения развития использования ВИЭ в Российской Федерации

Для оценок перспектив развития энергетики на ВИЭ, стоит рассмотреть ситуацию с дотированием энергетической отрасли, при отмене которого ВИЭ смогут выступать полноправным участником рынка энергоносителей.

Таблица 3. Сравнение тарифов на электроэнергию в дотируемых регионах с возможными тарифами на электроэнергию из ВИЭ, коп/кВт-ч (Дьяков, 2003; Поваров, 2004; РАО «ЕЭС России» ... , 2004, с нашими дополнениями)

Энергосистема Стоимость производства энергии Тариф без учёта субсидий в 2004 г.

солнечной ветровой геотермальной

Приморский край 400-700 140-224 - 124,78

Хабаровский край 400-700 140-224 - 153,5

Амурская область 400-700 140-224 - 96,64

Камчатская область - 140-224 56-168 366,89

Магаданская область - 140-224 - 100,7

Чукотский АО - 140-224 - 350,23

Сахалинская область 400-700 140-224 - 232,86

Архангельская область - 140-224 - 152,4

республика Саха Якутия 400-700 140-224 - 172,97

Как показал анализ, в России применяется множество механизмов дотирования энергетики. Большую часть из них довольно непросто вычленить из конечной стоимости электрической или тепловой энергии и проследить в цепочке производства и потребления энергии. Официально в нашей стране из федерального бюджета до 2004 г. субсидировались тарифы только в регионах Дальнего Востока и в Архангельской области. Государственные дотации важно рассмотреть в рамках нашеего анализа для определения масштабов средств, отпускаемых государством на данные цели, и для сопоставления их со стоимостью замены углеводородного топлива на возобновляемые ресурсы в энергетике.

Так, дотируемые регионы потребили в 2003 г. 45 339 млн. кВт-ч электроэнергии. Это немногим больше города Москвы. Лидерами по получению дотаций стали Камчатскэнерго, Архэнерго, Дальэнерго и Хабаровскэнерго, на долю остальных регионов пришлась незначительная часть средств.

Рассмотрим приведённые выше (Табл. 3) данные с позиций перспектив использования ВИЭ. Стоимость энергии на уже существующей на Камчатке Мутновской ГеоЭС составляет порядка 6 с/кВт-ч, после возвращения кредита Европейского банка реконструкции и развития, стоимость произведенной электронергии будет около 2 центов за кВт-ч. (Поваров, 2001). В данный момент она на Камчатке без субсидий составляет порядка 13 центов, а с субсидиями -почти 9 центов за 1 кВт-ч. В среднем в мире цена на ветровую энергию составляет 5-8 центов за кВт-ч, Камчатка же богата и ветровыми, и геотермальными ресурсами энергетики. В самом дотируемом на сегодняшний день регионе уже экономически выгоднее использование ВИЭ. Первая очередь Мутновской ГеоЭС, состоящая из двух блоков по 25 МВт, стоила 99,9 млн. дол. США. По существующим расчётам, 1 КВт установленной мощности ветровых станций в Российской Федерации стоит около 1000-1500 долларов США (Дьяков, 2003), т.е. за счёт отпущенных дотаций можно было ввести в строй 4873 МВт мощности на ветровой энергии. Камчатка также богата солнечными, приливными, гидро- и биологическими энергоресурсами, и поэтому является примером региона Российской Федерации, где уже сегодня экономически выгодно использовать ВИЭ. Как результат наших оценок в рамках диссертационной работы это заключение позволяет рекомендовать включение планов развития энергетики на ВИЭ в стратегиях регионального развития субъектов Российской Федерации, имеющих экономические, финансовые и экологические (снижение уровня импактного загрязнения, минимизация нарушений земель при прокладке нефте- и газопроводов и др.), перспективы мобилизации ВИЭ.

Среди других дотируемых территорий выделяются прочие регионы Дальнего Востока, а также Архангельская область. Регионы Дальнего Востока располагают достаточными для коммерческого использования ресурсами ветровой, гидро-, геотермальной, солнечной, морской и биологической энергии. Использование ВИЭ выгодно во всех дотируемых регионах Дальнего Востока,

кроме Амурской, Магаданской областей и Приморского края (Табл. 3). Хотя это следует только из тарифов на электроэнергию, которые не всегда отражают реальную ситуацию, и вероятно при более точном расчёте использование ВИЭ будет экономически выгодно и в них.

Использование ВИЭ в России носит весьма скромные, если не сказать ничтожные масштабы. Доля ВИЭ в Российском энергобалансе, находится на уровне одного процента, без учёта гидроэнергетики. Последняя даёт около 15% энергии РФ и тем самым является наиболее популярным в нашей стране ВИЭ.

Основу Российской гидроэнергетики составляют 40 станций единичной мощностью более 100 МВт. Наиболее мощными ГЭС в России являются: Саяно-Шушенская (6400 МВт) и Красноярская (6000 МВт) на р. Енисее, Братская (4500 МВт) и Усть-Илимская (3840 МВт) на р. Ангаре. При размещении крупных ГЭС ключевым фактором является ресурс, для размещения малых ГЭС потребитель является таким же важным фактором. В России эксплуатируется около 300 малых ГЭС, суммарной мощностью примерно 1000 МВт (Дьяков, 2003), производят они 2,2 млрд. кВт-ч (Безруких, 2007). В 1950 — 60-е годы их было около 10 тыс. Ныне они могли бы быть снова запущены с использованием нового технологического оборудования и работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме, обеспечивая существенный дополнительный вклад в потенциал ЕЭС России. За последние 20 лет в России прибавилось всего несколько малых ГЭС, в основном на Северо-Западе и в Предкавказье. Во всём СССР в конце 1980" оставалось около 300 МГЭС, но производили они в полтора раза больше, чем современные 300 Российских МГЭС, несмотря на то что 2 из них были построены в 1900-1910 годах, а несколько десятков до 1930 (Проценко, 1987). При этом малые реки составляют 94% длинны речной сети России и на них приходится 50% стока (Малик, 2004). В целом в России экономический потенциал малых и микроГЭС составляет около 200 млрд. кВт-ч/год, но используется он пока недостаточно, менее чем на 1 — 2 %.

Технический потенциал энергии ветра на территории России примерно равен потенциалу солнечной энергии — около 2 млрд. т.у.т. в год. В нашей стране построено только 8 ВЭС общей мощностью 14,3 МВт.

Энергия морей в России, так же как и в других странах, фактически не используется не смотря на большой потенциал. Он оценивается в 200 миллиардов кВт-ч/год (Проценко, 1987). В СССР было определено 20 точек, где возможно строительство ПЭС (Безруких, 2007), самым амбициозным проектом того времени стала станция в Пенженской губе мощностью 100 000 МВт (Central Intelligence Agency, 1985). В 1968 г., используя французские технологии, советские специалисты построили в Кислой Губе на Кольском полуострове ПЭС установленной мощностью 400 кВт (Central Intelligence Agency, 1985). В 2008 г. возобновилась дискуссия относительно строительства Мезенской ПЭС.

Глава 4. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в России

4.1. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в России: национальный (федеральный) уровень

Комплексные оценки потенциала ВИЭ в РФ стали проводиться только в последнее время. Современные учёные имеют доступ к гораздо более репрезентативной и обширной информационной базе по фактическим метеорологическим и климатическим наблюдениям и обладают современными вычислительными средствами для их обработки. Помимо этого технологический прогресс в использовании ВИЭ ускорившийся с начала 1990х годов сильно изменил понятия о том, какие вообще ресурсы и какого качества могут использоваться для получения энергии. Изменения в мировой системе привели к переоценке стоимости и ценности многих ресурсов и в настоящее время практическая важность подобных оценок велика, как никогда. В России из-за слабой законодательной и технологической базы ресурсы ВИЭ очень слабо используются, несмотря на то, что все оценки указывают на огромное количество технологически и экономически обоснованных потенциалов. Существуют зарубежные оценки потенциала различных ВИЭ на территории СССР, среди которых можно выделить атлас энергетики СССР, выпущенный центральным разведывательным управлением США (Central Intelligence Agency, 1985). Среди российских работ особенно следует отметить современные труды главной геофизической лаборатории им. А. И. Воейкова (Энциклопедия климатических ресурсов, 2005) и П. П. Безруких (Безруких, 2001; 2005; 2007) по комплексному определению ресурсов ВИЭ в Российской Федерации.

4.2. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в России:, региональный уровень

Как показал предварительный анализ спроса на электроэнергию на возобновляемых источниках, среди приоритетных отраслей-потребителей выделяются объекты территориальной охраны природы: особо охраняемые природные территории (ООПТ) регионального и федерального уровня (государственные заповедники, национальные и природные парки, заказники) и крупные рекреационные зоны (природно-курортные местности, рекреационные территории федерального, регионального и местного уровней). Особенно важно развивать использование ВИЭ в ООПТ, т.к. использование на их территориях дизельных и угольных энергоустановок, строительство и эксплуатация ЛЭП и газопроводов недопустимы. В России насчитывается 204 ООПТ только федерального уровня, они занимают площадь 580 тыс. км2. Распространены ООПТ достаточно равномерно и находятся в 84 регионах страны. Особую важность и экологическую ценность имеют заповедники, которых на территории Российской Федерации 101, из них 36 имеют статус международных биосферных резерватов, а также участки, включенные в Список природного наследия ЮНЕСКО (Девственные леса Коми, Вулканы Камчатки, Алтай и др.).

Среди первоочередных перспективных для использования ВИЭ территориальными сетями ООПТ нами выделены группы заповедников и национальных парков Байкальской природной территории (Байкало-Ленский (потребности в энергии - 95,6 т.у.т./год), Байкальский (22,08 т.у.т./год), Баргузинский (4.9 т.у.т./год), Даурский (2,41 т.у.т./год,), Витимский, Джергинский,), Камчатки (Кроноцкий, Корякский, Командорский), Алтая (Катунский (2,15 т.у.т./год), Алтайский, Тигирекский). Среди курортных местностей приоритеты перехода на ВИЭ несомненны для курортов района Кавказских минеральных вод, Черноморского побережья Кавказа, Валдайского национального парка, Республики Карелия и др. Аналогичные выводы сделаны в отношении крупных рекреационных территорий, отдаленных от источников электроэнергии.

В процессе экспедиционной работы на Соловецком архипелаге в 2006 г. нами были проведены оценки перспектив использования ВИЭ, в т.ч. ветровой, биологичесой (отопление пеллетами) и приливно-отливной для целей развития автономного и экологически безопасного энергообеспечения Соловецкого музея-заповедника. Дизельная электростанция посёлка Соловецкий помимо атмосферного загрязнения создаёт значительный уровень шумового загрязнения, она выработала свой ресурс и является ненадёжным источником электроснабжения. Ежегодно потребителям отпускается 3,3 ГВт-ч электроэнергии, вырабатывается 4,3 ГВт-ч, возможно, их значительное замещение за счёт ввода мощностей использующих энергию ветра. На функционирование энергосистемы выделяются значительные ежегодные дотации в 2005 году из областного бюджета выделено 9,8 млн. руб., а из федерального 20,23 млн. руб. по северному завозу. Современный тариф в 7 руб./кВт-ч делает развитие ветровой энергии экономически обоснованным. Рекомендации будут оформлены в предложениях в рамках проекта модернизация системы энергоснабжения посёлка Соловецкий Архангельской области в "Российскую программу развития возобновляемых источников энергии."

Результаты экспедиционной поездки на Алтай, где в настоящее время на ООПТ и в рекреационных зонах широко используются для энергоснабжения дизельные станции, позволили уточнить оценки ранее измеренного потенциала ВИЭ (Глазовский и др., 1990) и спрос на ВИЭ, прежде всего со стороны ООПТ региона. В силу слабого развития энергосетей Алтая и их недостаточной связи с федеральными сетями, а так же устаревшим оборудованием дизельных станций и его негативным влиянием на экосистемы ООПТ и региона в целом, на Алтае экологически и экономически целесообразно развивать возобновляемую энергетику. Следует воплотить в жизнь планы создания сети малых ГЭС для стабильной генерации, и развивать солнечную (электро- и теплоэнергетику), ветровую и биоэнергетику.

4.3. Районирование территории Российской Федерации по потенциалу ресурсов ВИЭ и перспективности развития этой отрасли в стране и регионах

Проведено исследование распределения потенциалов различных ВИЭ по территории России и по комплексу факторов выделены регионы перспективные для развития возобновляемой энергетики. Попытка комплексного районирования территории России по перспективности использования ВИЭ и по наличию ресурсов ВИЭ ранее не проводилась. Методология оценки исходных данных и проведения районирования по потенциалу ВИЭ не устоялась. Впрочем, можно говорить о том, что порядки оценки, а, следовательно, и общая картина отражают реальность. Данная работа призвана, не только сделать попытку обобщения данных и выделить регионы перспективные для промышленного освоения уже сейчас, но и выявить слабые места в методиках оценки ресурсов, а так, же определить направления дальнейших геоэкологических исследований в этой области. В будущем необходимо проводить стандартизацию оценок и усовершенствование методологии для увеличения точности исходных данных и конечной картины районирования. В развитие данного направления следует проводить средне и крупномасштабные исследования, в особенности регионов выявленных в данной работе, как перспективных. Подобные исследования являются критическими для развития отрасли ВИЭ в России.

Три главных и необходимых условия для развития возобновляемой энергетики - наличие качественного ресурса, потребителя и благоприятной экономической ситуации. Рассмотрим понятия наличия и качества ресурса. Ресурсы для возобновляемой энергетики есть всегда и везде, поэтому наличие ресурса не принимается в расчёт. При этом обычно есть ресурсы различных ВИЭ. Проблема обычно состоит в концентрации рассеянного ресурса, что бывает неоправданно ни с физической (на концентрацию затрачивается больше энергии, чем получается в результате), ни с экономической (капиталовложения не окупаемы) точек зрения. Качество ресурса для поставленной задачи важнее, как критерий оценки перспективности региона. Качество для каждого вида ресурса определяется достаточно конкретными физическими параметрами, которые позволяют его собирать на данном этапе развития технологий. В работе рассматриваются различные оценки потенциалов ВИЭ, наиболее комплексной и современной на момент написания работы, является опубликованный в 2007 году под редакцией П. П. Безруких "Справочник по ресурсам ВИЭ России и местным видам топлива (показатели по территориям)", эта оценка принимается в основу расчётов ресурса ВИЭ для районирования. Для оценок ресурса наиболее целесообразно использовать технический потенциал, т.к. он однонаправлено и незначительно изменяется во времени и демонстрирует реальные, а не теоретические объёмы доступного ресурса.

Создающаяся в некоторых регионах экономическая ситуация благоприятствует развитию ВИЭ, а в некоторых нет. Данный критерий можно

достаточно легко превратить в количественный, путём сравнения себестоимости производства энергии в конкретном регионе из ВИЭ и ископаемых энергоносителей. Но на деле это весьма не просто. Энергетика во всём мире субсидируется правительствами в той или иной форме, Россия не исключение, при этом субсидии бывают так сильно завуалированы, что оценить реальную себестоимость энергии в том или ином регионе достаточно сложно. Ископаемая энергетика зависит напрямую от цен на энергоносители, которые очень резко меняются на мировых рынках, если для ВИЭ можно сделать стабильный прогноз, то для ископаемого топлива экономическое будущее всегда окутано туманом. Единственное, что остаётся - воспользоваться экспертными оценками и доступными широкой общественности тарифами на электроэнергию.

Наличие потребителя в регионе легко определить по количеству потребляемой энергии.

При построении модели для проведения районирования исходные данные были приведены к единым величинам измерения. Электроэнергетические ресурсы для оценки приведены к размерности кВт-ч/ год, а тепловые к размерности Гкал/год.

Районирование проводилось по нижеописанной модели, общая схема которой представлена на Рис. 6. Данные оценок потенциалов ресурсов ВИЭ в электроэнергетике и тепловой энергетике суммировались, и по полученным сводным колонкам производилась классификация. Регионы были разбиты по пяти категориям по каждому из двух показателей, а при построении карты по этим данным были получены сводные карты запасов тепловых и электроэнергетических ресурсов. На сводной карте одновременно отражены потенциалы электроэнергетики ВИЭ в регионе, изображённые методом цветного фона, и теплоэнергетики ВИЭ, изображённые штриховкой (Рис. 7). Далее проводилось сравнение потенциалов ресурсов и фактического потребления энергии в регионах. Путём деления значений потенциалов тепловой и электроэнергии на потребляемую в регионе тепловую и электроэнергию были получены столбцы данных показывающие превышение запасов над потреблением энергии в регионах. В большинстве случаев запасы ВИЭ значительно превышали потребности регионов. В электроэнергетике максимальные превышения оказались меньше, чем в тепловой, что связано с неточностью статистических данных по потребляемой тепловой энергии, рассмотренной выше. Разброс данных тоже оказался значительно меньше в электроэнергетике. По результатам этих вычислений, была построена карта районирования территории России, показывающая соотношение ресурсов ВИЭ и фактического спроса на энергию (Рис. 8). Методология оценки регионального потенциала ВИЭ учитывает площади регионов, для получения долее чёткой картины ресурсного потенциала, полученные данные были приведены по площадям регионов и была построена картосхема, представленная на рис. 9.

Деление сумм потенциалов на потребление

Суммирование потенциалов различных ресурсов

Исходные оценки ресурсов тепловой

Ш.'ППШ

Построение сводной карты

Исходные оценки ресурсов электроэнергии

Суммирование потенциалов различных ресурсов

Рис. 6. Схема модели районирования территории РФ по перспективности развития использования ВИЭ

В России представлены все виды ВИЭ, но полнота их представленности и экономически значимый потенциал пространственно неоднородны. Используя критерии присутствия и, качества (доступности для эффективного использования) ресурса, полноты представленности разнообразия ВИЭ мы делаем попытку выделить наиболее перспективные регионы РФ для развития ВИЭ. На карто-схемах (Рис. 7-9) представлены результаты районирования, отражающие оценки перспектив развития ВИЭ в отдельных регионах Российской Федерации. Используемый для анализа уровень субъектов Федерации, на наш взгляд, определяет только первый этап рассмотрения проблемы развития использования ВИЭ в стране, т.к. не учитывает в полной мере внутрирегиональную дифференциацию территорий по потенциалу использования ВИЭ (например, в Красноярском крае, Республике Якутия-Саха, Республике Коми и др.). Стратегическое планирование осуществляется именно на уровне субъектов Федерации, поэтому инвестиционно емкие планы развития энергетики на ВИЭ следует включать именно в стратегии регионального развития, чтобы ориентировать производство и потребление тепловой и электроэнергии на структурные перестройки.

Выводы

1. Выявлены мировые тенденции роста использования ВИЭ и прогресса технологий их использования, определены векторы влияния данных тенденций на развитие ВИЭ в регионах России и направления адаптации мирового позитивного опыта функционирования данной отрасли энергетики.

2. Сравнительно-географический анализ регионального потенциала ВИЭ определил перспективы развития определенных технологий производства энергии на возобновляемых источниках для отдельных регионов России (ветровой энергии - для степных и прибрежных районов, солнечной - для Северного Кавказа, Юга Сибири, Дальнего Востока, геотермальной - для Северо-запада Европейской территории России, Северного Кавказа, Забайкалья, и Камчатки), биоэнергетики для южных и лесных регионов страны, малой гидроэнергетики для Кавказа, Алтая, Забайкалья и СевероЗападного региона.

3. Выявлены природные и социально-экономические факторы влияющие, на развитие энергетики на возобновляемых источниках: а) качество ресурса (степень его концентрации и постоянности во времени); б) потребности в развитии экологически безопасной энергетики и сохранении благоприятной экологической обстановки в регионе; в) экономический климат, социальный заказ и политическая воля.

4. Проведена оценка современного уровня использования ВИЭ в России и определено наличие ресурсов ВИЭ в различных регионах РФ и условий для их развития. Наилучшие условия - на Юге Европейской части, и Дальнем Востоке, а так же в некоторых южных районах Сибири. Наихудшие условия для использования ВИЭ в Центральных областях Европейской части России и в отдельных регионах Сибири.

5. Проведено специальное районирование территории Российской Федерации по региональному потенциалу ресурсов ВИЭ и по перспективности развития этой отрасли энергетики. Определены наиболее перспективные для развития энергетики на ВИЭ субъекты Федерации: ресурсно-дефицитные (Московская, Ленинградская, Нижегородская, Свердловская и др.); ресурсно-сбалансированные (Архангельская, Ростовская, Новосибирская области и др.); перспективного развития (Приморский край, Амурская, Читинская и Магаданская области и др.).

6. Оценен потенциал ВИЭ и потребности в них для обеспечения электроэнергией особо охраняемых природных территорий и рекреационных зон (Соловецкий музей-заповедник, ООПТ Алтая и др.). Показано, что ООПТ могут обеспечить свои основные энергетические потребности (0,5-210 т.у.т./год) за счёт местных ресурсов ВИЭ. Результаты и предложения оформлены в соответствующих рекомендациях для администраций, где размещены исследованные объекты и ООПТ.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Гоголев Г.А. Оценка потенциала территории Российской Федерации для использования возобновляемых источников энергии. Известия РАН, сер. геогр., № 1,2009. с. 83-94.

Гоголев Г. A. Urban Environmental Accords, как общий план экологического развития городов. Экология урбанизированных территорий № 4.: М. 2007. с. 16-20

Гоголев Г.А. Региональные перспективы развития возобновляемой энергетики в России // Матер. 6й всерос. научной молодёжной школы, 2426 ноября 2008 г. М.: изд-во МГУ, 2008. ч.1, с. 105-109 Гоголев Г.А. Перспективы изучения и развития использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Российской Федерации. В кн.: Проблеми розвитку наук про Землю в баченш молодих науковщв. Материали лпжнародноУ науковоУ конференцп : Киев, 2008. С. 44-45 Гоголев Г. А. Международный опыт использования возобновляемых источников энергии, как решение некоторых проблем устойчивого развития: опыт Дании. Устойчивое развитие: проблемы и перспективы, том 4. ИГ РАН, Изд-во КМК, 2009.

Гоголев Г.А., Батурова Г. В. Куда деваются отбросы солнечного штата -Калифорнии. Охрана дикой природы №1 (35): М. 2006. с. 14-16

Для заметок

Заказ № 144/12/08 Подписано в печать 18.12.2008 Тираж 120 экз. Усл. п.л. 1,75

ООО "Цифровичок", тел. (495) 797-75-76; (495) 778-22-20 i. Г^-Н) www. cfr. ru; e-mail: info@cfr. ru

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Гоголев, Георгий Александрович

Введение

Глава 1. Эколого-географические аспекты в развитии использования ВИЭ

1.1. Природные, социально-экономические, эколого- 15 географические и законодательные факторы и условия развития использования ВИЭ в мире

Эколого-географические факторы и условия для развития ВИЭ

Влияние социально-экономических факторов на 17 развитие использования ВИЭ

Экономические факторы, определяющие рост мировой энергетики, основанной на ВИЭ Социальные факторы, влияющие на развитие использования ВИЭ

1.2. Сравнительно-географический анализ использования 23 ВИЭ в странах с разным ресурсным потенциалом и условиями развития энергетики на ВИЭ

Опыт стран Европейского Союза

Китай

1.3 Применимость позитивного международного опыта 48 использования ВИЭ для России

Глава 2. География видов и технологий использования ВИЭ

2.1. Технологическая классификация видов ВИЭ

2.2. Тепловая и электроэнергия

2.3. Подходы и методы оценки ресурсов ВИЭ и технические 57 основы их использования в разных странах

Энергия ветра

Энергия солнца

Энергия морских течений, волн и приливов

Биоэнергетика

Геотермальная энергетика

Гидроэнергетика

Глава 3. Эколого-географические основы развития использования 87 ВИЭ в Российской Федерации

3.1. Географические особенности современного 87 производства и потребления электроэнергии в Российской Федерации

3.2. Региональный анализ использования энергии в России

Особенности распределения энергосетей 92 Российской Федерации, влияющие на использование ВИЭ

Распределение потребления и производства 94 энергии на территории Российской Федерации

Электроэнергетика

Тепловая энергетика

3.3. Регионы Российской Федерации с дотируемой 101 энергетикой

3.4. Региональный анализ использования ВИЭ в России

Гидроэнергетика

Ветровая энергетика

Энергия морских течений, волн и приливов

3.4. Институциональные и законодательные аспекты 108 развития ВИЭ в регионах Российской Федерации

3.5. Влияние энергосистем на окружающую ср еду

Глава 4. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ в 124 Российской Федерации

4.1. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ 124 в России: национальный (федеральный) уровень

4.2. ВИЭ для системы особо охраняемых природных 125 территорий Российской Федерации

4.3. Эколого-географический потенциал использования ВИЭ 132 в России: региональный уровень

Соловецкий район архангельской области 132 Алтайский регион

4.4. Районирование территории Российской Федерации по 135 потенциалу ресурсов ВИЭ и перспективности развития этой отрасли в стране и регионах

Методика оценки

Критерии выделения наиболее перспективных для развития возобновляемой энергетики регионов

Анализ исходных данных

Методология и модель для районирования

4.5. Районирование территории РФ по перспективности 147 развития ВИЭ

Заключения и выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Эколого-географические основы использования возобновляемых источников энергии в Российской Федерации"

Исчерпаемость большинства основных используемых человечеством источников энергии не вызывает сомнения. В то же время невозможность развития человечества без энергии и энергетики мало оспаривается. Даже в высоко развитых пост индустриальных странах потребление энергии в различных видах продолжает расти, за редкими исключениями, которые будут рассмотрены в этой работе. Не смотря на то, что работа Медоузов и Йоргена в 1972 году представила миру доказательства губительности и невозможности роста, в силу исчерпаемости большинства ресурсов (Meadows и др., 2004), современное человечество по прежнему видит в количественном росте и развитии только благо и возможность решения всех проблем. Итак, потребление энергии неизбежно растёт, а запасы, используемых человеком энергетических ресурсов сокращаются, в то же время происходят заметные климатические изменения. Эти аргументы уже давно довлеют над человечеством и некоторые научные сообщества, правительства и международные организации уже создали достаточно научных и практических разработок для решения энергетических проблем. Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) с древнейших времён помогало человеку. Забытые в эпоху индустриализации, с использованием современных технологий ВИЭ опять выходят на первый план. Из-за отсутствия реального учёта экстерналий при использовании ископаемого топлива, энергия на его основе получается при благоприятных условиях дешевле, чем энергия на основе ВИЭ и только обеспеченные страны в настоящее время позволяют себе серьёзное развитие возобновляемой энергетики.

Впервые после индустриализации интерес к ВИЭ вырос во время т.н. нефтяного кризиса начала 1970х годов (Verhaegen, 2007; Lipp, 2007). Во многих странах Запада были разработаны программы по развитию использования ВИЭ, позднее заброшенные из-за снижения цены на нефть и другие энергоносители. Всего несколько стран продолжали НИОКР в этой области. Минимум цен на нефть пришёлся на конец 1980х - начало 1990х гг., в это же время международное сообщество озаботилось проблемами глобального потепления климата, что привело к возрождению программ по развитию ВИЭ в некоторых крупных экономиках ЕС и Азии. Позднее этот процесс охватил США и Канаду. В 2000х годах растущие цены на нефть и падающие цены на технологии ВИЭ сделали некоторые ВИЭ экономически 5 целесообразными. Нестабильность на Ближнем Востоке и энергетическая политика Российской Федерации подтолкнули страны Запада к развитию ВИЭ в целях повышения энергобезопасности. Переход цены нефти за 90 долларов США за баррель в 2007 г. увеличил поток инвестиций в ВИЭ, т.к. они стали конкурентоспособными по цене даже в условиях развитой энергетической структуры (Гоголев, 2009).

В СССР в 1930-е годы проявлялся серьёзный интерес к развитию использования ВИЭ, заметные успехи советских учёных и конструкторов были уничтожены во время Великой Отечественной Войны и работы не были продолжены после (Фатеев, 1963). В последующие годы СССР развивал крупные гидроэнергетические проекты, не уделяя должного внимания другим ВИЭ и малым гидроэнергетическим проектам. Интерес, появившийся к развитию ВИЭ во всём мире к концу 1990-х, годов к моменту публикации данной работы до Российской Федерации и других республик бывшего СССР так и не дошёл. Можно отметить интерес, проявляемый к ВИЭ российской компанией РусГидро и неудачную попытку этой компании провести закон о ВИЭ в 2007 г. Ещё одна менее удачная попытка была ранее - в 1998 году, когда законопроект не был подписан Президентом. Отдельные ключевые статьи законопроекта 2007 года были внесены в виде поправок в . Федеральный Закон "Об электроэнергетике" в ноябре 2007 г.

Эколого-географический подход к изучению ВИЭ даёт наиболее полную картину развития их использования и оценки последствий для природы, хозяйства и населения. Важнейшую роль в развитие возобновляемой энергетики имеют экологические факторы - уменьшение выбросов парниковых и других газов и улучшение качества атмосферы. Но при этом важно исследовать и факторы воздействия энергоустановок на ВИЭ на окружающую природную среду. При этом факторы размещения в отрасли полностью определяются географическими условиями и необходимостью минимизации негативных последствий их функционирования для природы.

Поэтому можно говорить о том, что эколого-географические основы 6 использования ВИЭ играют ключевую роль в развитие данной отрасли. Актуальность настоящей работы определяется не только проблемами потепления климата и нарастающим дефицитом углеводородного сырья, но и необходимостью именно с географических позиций определить перспективы использования ВИЭ в Российской Федерации, где исходно природная среда предопределяет их высокий потенциал. Имеющаяся правовая база федерального и международного уровней («Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», Федеральные законы «Об энергосбережении» и «Об электроэнергетике»), а также некоторые Федеральные целевые программы, способствуют развитию возобновляемой энергетики. Ратификация Рамочной Конвенции ООН об изменении климата и Киотского протокола обязала Российскую Федерацию принимать меры по снижению выбросов парниковых газов. Вместе с тем, развитие возобновляемой энергетики по "Энергетической стратегии Росси на период до 2020 года" будет в ближайшее десятилетие минимальным: за счет альтернативной энергетики к 2020 году планируется экономить меньше 1% всех топливных ресурсов страны. Россия выбирает другие приоритеты, не отвечающие принципам экологической безопасности и ресурсосбережения, например расширение использования угля. В то время, когда Европейский Союз поставил перед собой цель достичь 20% ВИЭ в электроэнергетике к 2020 году.

Применение эколого-географического подхода и геоэкологических принципов (Дьяконов, Звонкова, 1997; Дьяконов, Дончева, 2005) в изучении ВИЭ способно дать наиболее полную картину развития использования ВИЭ в Российской Федерации. Важнейшую роль в определении перспектив развития ВИЭ здесь имеет пространственный фактор (оптимальное размещение энергоустановок на ВИЭ в соответствии с их региональными ресурсами и условиями) и экологические факторы, определяющие перспективы уменьшения выбросов парниковых и других газов и улучшения качества атмосферы, снижения водозабора и риска регулирования стока. При этом в «экологическую составляющую» подхода входит и обратная задача -оценка возможных воздействий энергоустановок использующих ВИЭ на окружающую среду. Одним из направлений синтеза результатов реализации эколого-географического подхода при изучении перспектив развития энергетики Российской Федерации на ВИЭ должно стать комплексное районирование территории страны, способное оценить сами ресурсы ВИЭ отдельных регионов и перспективность их вовлечения в региональный энергетический комплекс. Именно с этих позиций формулировались цель, задачи, актуальность, новизна и практическая значимость настоящей работы.

Научная новизна

Комплексное эколого-географическое исследование ресурсов ВИЭ и оценка перспектив их использования в нашей стране ранее не проводилось. Использование комплексной оценки на данном этапе исследований, позволяющих обосновать задачи развития данной отрасли энергетики в рамках «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» (2003), дали возможность автору определить направления дальнейших исследований ВИЭ в отечественной географической науке. По результатам обобщения международного опыта (исследовательского, экономического, законодательного) развития ВИЭ впервые проведён анализ его применимости и направления адаптации к географическим и экономическим особенностям Российской Федерации. Впервые проведена комплексная эколого-географическая оценка и сравнительно-географическое сопоставление ресурсов ВИЭ для регионов Российской Федерации. Разработаны критерии выделения перспективных районов для развития использования ВИЭ и на их основе проведено комплексное районирование территории Российской Федерации. Оно позволило выделить регионы и объединить их группы по перспективам использования разных видов ВИЭ. Обоснованы подходы к оценке экономической целесообразности использования ВИЭ в некоторых субъектах федерации и доказана возможность развития этой отрасли в современных тарифных границах в энергетике.

Методология и методы

При проведении исследования использован эколого-географический подход, сочетающий в себе анализ, как физико-географических, так и экологических (геоэкологических, экологических, эколого-экономических) особенностей территорий. Применялись такие методы как статистический (обработка исходных данных), районирования (дифференциация и группирование регионов по отдельным параметрам ВИЭ и их совокупности), картографический (отображение результатов районирования и исходных данных), сравнительно-географический (сравнение различных регионов по совокупности параметров ВИЭ) и экспедиционный (сбор первичных данных в полевых условиях). В качестве программного обеспечения для обработки статистических данных и построения графиков использовался Microsoft Excel, а для построения карт ГИС пакет Arc View.

Исходные данные

В основе диссертационной работы лежат результаты комплексного изучения и анализа фондовых материалов (научные библиотеки географического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, Всероссийского института энергетики сельского хозяйства РСХА, Институт географии РАН, национальных библиотек Панамского Канала (Панама) и университета

Макуари в Сиднее (Австралия). Некоторые статистические данные по потреблению энергии в России получены непосредственно в Федеральной службе государственной статистики (Росстате). Для выявления перспектив использования ВИЭ для энергоснабжения на особо охраняемых природных территориях в 2005-2008 гг. были проведены экспедиционные поездки в заповедники Курской области, Алтайского края, Республики Карелии и в

Соловецкий музей-заповедник. Математической основой для проведения 9 комплексного районирования территории России по потенциалу ВИЭ и оценке перспектив его использования послужили опубликованные данные коллектива П.П. Безруких (2002-2008).

Структура работы

Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. В первой главе - «Эколого-географические аспекты в развитии использования ВИЭ», приведён литературный анализ зарубежного опыта, проведён сравнительно-географический анализ использования ВИЭ в РФ и за рубежом, приведён анализ законодательства стран — лидеров в области развития ВИЭ, а так же проанализированы природные и социально-экономические факторы и условия, влияющие на развитие использования ВИЭ. Вторая глава - «География видов и технологий использования ВИЭ», рассматривает общие вопросы географического распределения технологий использования ВИЭ, конкретные технологии производства различных видов энергии из разных ВИЭ, а так же оценивает перспективы развития отдельных технологий использования ВИЭ. В третьей главе — «Эколого-географические основы развития использования ВИЭ в Российской Федерации», рассматривается состояние энергетической отрасли в нашей стране и географический анализ потребления энергии по субъектам федерации, так же приводится региональный анализ использования ВИЭ в России, и изучаются эколого-географические основы развития использования ВИЭ. В последней главе — «Эколого-географический потенциал развития использования ВИЭ в Российской Федерации», производится оценка потенциала ВИЭ, рассматриваются ресурсные, эколого-экономические и социальные предпосылки развития использования ВИЭ. На основе данного анализа предлагается схема районирования территории Российской Федерации по перспективности использования ВИЭ, особое внимание уделяется возможностям развития использования ВИЭ на особо охраняемых природных территориях.

Цели и задачи

Цель работы - на основе эколого-географического подхода определить пространственные особенности размещения ВИЭ, оценить их потенциал для развития энергетики на возобновляемых источниках энергии в Российской Федерации и провести районирование ее территории для выявления наиболее перспективных регионов развития энергетики на ВИЭ.

Для реализации цели потребовалось решение следующих основных задач:

• Выделение наиболее перспективных регионов РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ для развития отрасли.

• Выявление перспектив развития энергетики на ВИЭ для регионов, не подключённых к единой энергосистеме, в первую очередь для отдельных особо охраняемых природных территорий (заповедников, национальных парков) и объектов массовой рекреации. Благодарности

Научные исследования, лёгшие в основу данной работы, были начаты в период учёбы диссертанта на Географическом факультете Московского Государственного Университета им М. В. Ломоносова (2000-2005 гг.), под руководством члена корреспондента РАН Н.Ф. Глазовского. В дальнейшем работа была продолжена в аспирантуре Института географии РАН. После безвременной кончины Никиты Фёдоровича, научное руководство принял и осуществлял профессор A.A. Тишков.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю профессору Аркадию Александровичу Тишкову за неустанное внимание и регулярные консультации. Автор глубоко признателен своему первому научному руководителю Никите Фёдоровичу Глазовскому, под руководством которого диссертант сделал дипломную работу. Никита Фёдорович оказал глубокое влияние на разработку идейного фундамента работы.

Диссертант выражает признательность Г.В. Сдасюк за конструктивное обсуждение и критические рекомендации по стилистике работы.

Нельзя не отметить с благодарностью внимание и интерес научного коллектива Лаборатории биогеографии и Отдела геоэкологии к данной работе. Пожелания и рекомендации коллег были в высшей степени полезны при написании диссертации.

Not only will atomic power be released, but someday we will harness the rise andfall of the tides and imprison the rays of the sun»

Мы не только освободим энергию атома, однажды мы используем подъём вод приливов и завладеем лучами солнца»

Томас Эдисон 22 августа 1921

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Гоголев, Георгий Александрович

Заключение и выводы

Использование эколого-географического подхода к оценке ресурсов и перспектив развития возобновляемой энергетики в России позволило выявить: выявить факторы влияющие на перспективы использования ВИЭ для различных регионов России, определить современный уровень использования ВИЭ и перспективы развития отрасли в отдельных регионах, а так же определить возможность покрытия энергетических нужд ООПТ за счёт ВИЭ.

Геоэкологические перспективы исследований в данной области лежат в плоскости дальнейшего разномасштабного анализа пространственных неоднородностей в распределении ресурсов ВИЭ, определение перспектив и оптимальных сочетаний, используемых ВИЭ по регионам России. Проведение подобных исследований очень важно, с точки зрения государственного планирования и создания основ для развития отрасли возобновляемой энергетики в Российской Федерации.

Целесообразно разработать программу доведения процентной доли ВИЭ в энергетике до показателей развитых стран - 10-15% к 2020 году, с дальнейшим развитием до 25-30% к 2030 году.

По результатам исследования получены следующие выводы: 1. Выявлены мировые тенденции роста использования ВИЭ и прогресса технологий их использования, определены векторы влияния данных тенденций на развитие ВИЭ в регионах России и направления адаптации мирового позитивного опыта функционирования данной отрасли энергетики.

2. Сравнительно-географический анализ регионального потенциала ВИЭ определил перспективы развития определенных технологий производства энергии на возобновляемых источниках для отдельных регионов России (ветровой энергии — для степных и прибрежных районов, солнечной - для Северного Кавказа, Юга Сибири, Дальнего Востока, геотермальной - для Северо-запада Европейской территории России, Северного Кавказа, Забайкалья, и Камчатки), биоэнергетики для южных и лесных регионов страны, малой гидроэнергетики для Кавказа, Алтая, Забайкалья и Северо-Западного региона.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Гоголев, Георгий Александрович, Москва

1. Aleklett Kjell Global Energy Supply Today and Tomorrow. Shijiazhuang : 2006.

2. Renewable energy sources: Their global potential for the first-half of the 21st century at a global level: An integrated approach. Energy Policy №35, 2007.

3. Elizabeth K. Wilson Biodiesel Revs Up. Chemical & Engineering News. Vol. 80, №21. May 27, 2002.

4. Energy for Development. The Potential Role of Renewable Energy in Meeting the Millenium Development Goals. REN21 USA, Washington DC : WorldWatch Institute, 2005.

5. Essink K. Dettmann, C. Farke H. Lauren, K. Luerssen, G. h Wiersinga,

6. W. Wadden Sea Quality Status Report 2004. Wadden Sea Ecosystem №19. Germany : Trilateral Monitoring and Assessment Group. 2005.

7. Renewable Energies Innovation for the future. Federal Ministry of Environment, Nature Conservation, and Nuclear Safety. Berlin:2006.

8. Fenger Jes Impacts of Climate Change on Renewable Energy Sources. Their Role in the Nordic Enegy System. Copenhagen : Scanprint. 2007.

9. Gan Lin, Yu Juan. Bioenergy transition in rural China: Policy options and co-benefits. Energy Policy. 2007.

10. Global Trends in Sustainable Energy Investment 2008/Analysis of Trends and Issues in the Financing of Renewable Energy and Energy Efficiency.-Nairobi: UNEP, SEFI, NEF, REN-21 , 2008.

11. Heiman, Michael K., and Barry D. Solomon. Fueling U.S. transportation: the hydrogen economy and its alternatives. Environment. Heldref Publications. 10.2007.

12. Hooper, Rowan. Wind power takes a battering. New Scientist. Nov 12,2005.

13. Jouanne, Annette. Harvesting the waves: researchers are closing in on how best to harness the power of the ocean. Mechanical Engineering-CIME 12.2006.

14. Keley Lisa A The power of the sea: using ocean energy to meet Florida's need for power. Environmental Law- 37.2. 489(26). 2007.

15. Lidula N.W.A., Mithulananthan N., Ongsakul W., Widjaya C., Henson

16. R., ASEAN towards clean and sustainable energy: Potentials, utilization and barriers. Renewable Energy №32. 2007.

17. Lipp Judith. Lessons for effective renewable electricity policy from Denmark. Energy Policy №35. 2007.

18. Lorenz Peter, Pinner Dickon, Seitz Thomas. The Economics of Solar Power. The McKinsey Quarterly. June 2008.

19. Luque L. Antonio, Andreev Viacheslav M. Concentrator Photovoltaics. -Berlin, Heidelberg, NY: Springer, 2007. c. 25-67.

20. Medows D., Randers J., Medous D. Limits to Growth, the 30 Year Update. -VT, USA: Chelsea Green Publishing Company. 2004.

21. Meyer N. Learnings from Wind Energy Policy in the EU, with Focus on Denmark, Sweden and Spain. Draft Paper from the GIN Wind Stream Conference. -Cardiff: 2006.

22. Muneer Т., Asif M. Energy supply, its demand and security issues for developed and emerging economies. Renewable and Sustainable Energy Reviews №11. 2007.

23. Philip R. Pryde. Environmental Management in the Soviet Union. Cambridge University press. 1991.

24. Ponta F.L., Jacovkis P.M. Marine-current power generation by diffuser-augmented floating hydro-turbines. Renewable Energy. 2007.

25. Renewable Heating. Action Plan for Europe. European Renewable Energy Council. Brussels: 2007.

26. Renewables Global Status Report 2006 Update. REN21 Paris & Washington D.C.: REN21 and Worldwatch Institute, 2006.

27. Renewables in Global Energy Supply. International Energy Agency. An IEA Factsheet.- 2006.

28. Renewing Our Energy Future. Под ред. Kennedy M. EdwardWashington D.C.: Congress of the USA. 1999. c. 27-33

29. Russia to De-monopolise Its Power Sector but How and When? World Bank. Transition Newsletter January - February 2002. World Bank, http://www.worldbank.org/transitionnewsletter/janfeb2002/pg43.htm. 2002.

30. Schofer Evan, Granados Francisco J. Environmentalism, globalization and national economies, 1980-2000. Social Forces 85.2 965(27). 2006.

31. Schou Annette. Renewable Energy Technology Deployment and Danish Experiences. Danish Energy Authority. -Copenhagen: 2007.

32. Sonntag-0'Brien Virginia Global Investment in 2007 in the Sustainable Energy Markets. REN 21 / UNEP SEFI. 1997.

33. USSR Energy Atlas. Central Intelligence Agency. -USA. Washington D.C.: 1985.

34. Valle Costa Claudia do, Rovere Emilio La, Assmann Dirk. Technological innovation policies to promote renewable energies: Lessons from the164

35. European Experience experience for the Brazilian case. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 12, 2008. стр. 65-90.

36. Verhaegen Karolien, MeeusLeonardo, Delvaux Bram, Belmans Ronnie.

37. Electricity produced from renewable energy sources—What target are we aiming for? Energy Policy #35. 2007.

38. Volpi Giulio, Green John Новая европейская система маркировки "зелёной" электроэнергии (EUGENE). Интерсоларцентр. Информационный бюллетень для России и стран СНГ. Т. 6 - М. : Интерсоларцентр, 2003.

39. Wind Energy the Facts. European Commission. Directorate-General for Energy. Brussels : 1999.

40. Wind Power Monthly. Windicator. www.wpm.co.nz. 2002-2008.

41. Амирханов A.M., Тишков A.A., Беленовская E.A. Сохранение биологического разнообразия гор России. М.:2002. 80 с.

42. Атаев З.А. Региональные предпосылки развития возобновляемой энергетики в России. Материалы 4 всероссийской научной молодёжной школы, 2-4 декабря 2003 г. М.: МГУ, 2003.

43. Атаев З.А. Территориальная организация локальной энергетики центрального экономического района России. Ряз. Гос. Ун-т им. С. А. Есенина. Рязань: Изд-во МПСИ, 2006.

44. Атлас Экономическая и социальная география России 9 класс. М.: АСТ-пресс школа, 2004.

45. Безруких П.П. Использование возобновляемых источников энергии в России. Возобновляемая энергия, ежеквартальный информационный бюллетень 1. — М. : Интерсоларцентр , 1997.

46. Безруких П.П. Нетрадиционная энергетика, мивы, реальность, возможности. Энергия: экономика, техника, экология. -М.: 1994.

47. Безруких П.П. Под редакцией Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. М. : Наука, 2001.

48. Безруких П.П. Стребков Д. С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии. М. : ВИЭСХ, 2005.

49. Безруких П.П., под редакцией Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива, показатели по территориям. М. : ИАЦ Энергия, 2007.

50. Безруких, П.П. Ресурсы и эффективность использования ВИЭ в России. -С-Пб: Наука, 2002.

51. Борисенко М.М., Стадник В.В. Атласы ветрового и солнечного климатов России. С-Пб.:1997.

52. Бурмистров A.A., Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В. и др. Методы расчёта ресурсов возобновляемых источников энергии. М.: и.д. МЭИ, 2007. 144 с.

53. Глазовский Н.Ф., Назарова Н.О. и др. Комплексное обоснование концепции развития Усть-Коксинского района. М.: Центр экологических исследований. 1990. 317 с.

54. Глазовский Н.Ф., под ред. Национальный доклад "Стратегические ресурсы России'Уинформационно-аналитические материалы. М.: 1996.

55. Гоголев Г.А. Оценка потенциала территории Российской Федерации для использования возобновляемых источников энергии. Известия РАН, сер. геогр., № 1, -М: 2009. с. 83-94.

56. Гоголев Г.А., Батурова Г. В. Куда деваются отбросы солнечного штата — Калифорнии. Охрана дикой природы №1 (35) — М.: 2006. с. 1416

57. Дьяков А. Ф. Малая энергетика России: проблемы и перспективы. Вып.2-3. Т: Энергопрогресс, 2003. с.50-51.

58. Дьяконов К. Н., Звонкова Т. В., Ред. Основы эколого-географической экспертизы. М.: Изд-во МГУ, 1992. 236 с.

59. Дьяконов К.Н., Дончева A.B. Экологическое проектирование и экспертиза. -М.: Аспект-Пресс. 2005. 384 с.

60. Европейская политика стимулирования ветроэнергетики.

61. Исаченко А. Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М.: Высшая школа, 1991, 366 с.

62. Караулов Н. А. Гидроэнергетические ресурсы и вопросы связанные с их использованием. Сбор. Природные ресурсы Советского Союза, их использование и воспроизводство. -М.: АН СССР, 1963.

63. Ковалев О.П., Волков О.П., Лощенков В.В. Использование солнечной энергии в Приморском крае. Вестник Дальневосточного отделения Российской Академии наук . № 5. 2001. с. 92-98

64. Коломиец Ю.Г., Терехова E.H. Оценка ресурсов солнечной энергии России на основе базы данных NASA. Материалы пятой всероссийской научной молодёжной школы. М.:МГУ, 2008. с. 42-47

65. Котляков В.М. Комарова А.И. География понятия и термины. Пятиязычный академический словарь. М. : Наука, 2007.

66. Кочуров Б.И., Шишкина Д.Ю., Антипова A.B., Костовска С.К.

67. Геоэкологческое картографирование: учеб. Пособиедля студ. Высш. Учеб. Заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 192 с.

68. Малик Л. К. Нетрадиционная энергетика: за и против. Евразия: природа и люди. № 2-3. 1997. с. 16-22

69. Малик Л. К. Проблемы и перспективы содания малых ГЭС на малых реках. Малая энергетика. М.: 2004.

70. Маслова A.A., Нефёдова JI.B. Оценка перспектив применения показателя СУНП для территорий юга России. Возобновляемые источники энергии. Материалы шестой всероссийской научной молодёжной школы. Ч. 1 М.:МГУ, 2008. с. 169-172

71. Менделеев Д. И. Сочинения: В 25 т. Т. 10: Нефть. Л.-М. 1949. с. 463

72. Мировая энергетика (состояние, проблемы, перспективы). М.: Энергия,2007.

73. Николаев В.Г., Ганага C.B., Кудряшов Ю.И. Национальный кадастр ветроэнергетических ресурсов Росси и методические основы их определения. М.: Атмограф, 2008.

74. Охраняемые природные территории в России: правовоерегулирование. Под ред. Шестакова A.C. M.: КМК пресс, 2003. 352 с.

75. Основные положения (Концепция) технической политикивэлектроэнергетике России на период до 2030 года. -М.: ОАО РАО «ЕЭС России», 2008. 63 с.

76. Поваров O.A. Согрей нас, Земля! Мировая энергетика № 10.- М.: 2004.

77. Поваров O.A. Тепло земли. Возобновляемая энергия, ежеквартальный информационный бюллетень. Декабрь. М.: Интерсолар. 2004.

78. Поваров O.A., Томаров Г.В. Всемирный геотермальный конгресс. Теплоэнергетика, №2. 2001.

79. Подготовка к засухе. Ведомости. М.: Бизнес Ньюс Медиа, 28 апреля2008.

80. Попель О.С., Фрид С.Е., Коломиец Ю.Г. Методика оценки показателей эффективности использования солнечных водонагревательных установок в климатических условиях Российской Федерации. М.: Из-во МФТИ 2004 г., 30 с.168

81. Проценко А. Энергетика сегодня и завтра. М.: Молодая Гвардия, 1987.

82. РАО ЕЭС изучает ветропотенциал. Мировая энергетика, №10 -М.: 2004

83. Ратанова М. П. Экологические основы общественного производства. Смоленск : Смоленского гум. ун-та, 1999.

84. Российский статистический ежегодник 2007 Федеральная служба государственной статистики М.: ИИЦ статистика россии, 2007.

85. Российский статистический ежегодник. Росстат — М. : ИИЦ Статистика России, 2004.

86. Российский статистический ежегодник. Росстат М. : ИИЦ Статистика России, 2003.

87. РФ Федеральное Собрание Справка об использовании нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в России. -М.: ФС РФ, 1998.

88. Серебряков Р. А., Мартиросов С. Н. Система энергоснабжения автономного сельского дома на основе использования энергии солнца, ветра и биомассы. Возобновляемая Энергия. М. : Интерсолар центр, 1998.

89. Справочник по климату СССР. вып. 13 Л.: Гидрометиоиздат, 1967.

90. Сулейманов М.Ж., Попель О.С. Анализ развития рынка солнечных коллекторов в мире. Возобновляемые источники энергии. Материалы шестой всероссийской научной молодёжной школы. Ч. 2 М.:МГУ, 2008. с. 78-84

91. Тарифы в электроэнергетике. Информационно-аналитический бюллетень. РАО «ЕЭС России», АНХ при правительстве РФ М.: 2004.

92. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М.: Энергоатомиздат, 1990.

93. Файн И.И. Экономическая эффективность Братского гидроузла. Труды гидропроекта сб. 17.-М.: 1969.

94. Фатеев, Е. Энергия ветра и её практическое использование. Природные ресурсы Советского Союза их использование и воспроизводство. М.: АН СССР. 1963.

95. Федеральный закон от 3 апреля 1996 г. N 28-ФЗ "Об энергосбережении".

96. Федеральный закон от 26 марта 2003 г. №35-Ф3 «об электроэнергетике» с поправками от 4.11.2007.

97. Штильмарк Ф. Р. Идея абсолютной заповедности. К.-М.: 2005.

98. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года.

99. Энциклопедия климатических ресурсов Российской Федерации. Главная геофизическая лаборатория имени А.И. Воейкова. С-Пб.: Гидрометеоиздат. 2005

100. Яновский А. Б. Мониторинг и законодательное обеспечение реализации энергетической стратегии России. Энергоэффективность: 10 опыт, проблемы, решения. Вып. 1. 2005.1. Сокращения

101. НИОКР Научно исследовательские и конструкторские работы1. ОС — окружающая среда

102. ПЭС Приливная электростанция1. РФ Российская Федерация

103. СЭС солнечные электростанции

104. ТБО твёрдые бытовые отходы1. ТЭС теплоэлектростанция

105. ФЭС Фото энергетическая станция

Информация о работе

Гоголев, Георгий Александрович
кандидата географических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.36

Диссертация

Эколого-географические основы использования возобновляемых источников энергии в Российской Федерации - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы