Цель исследования – использование энергии – одно из приоритетных направлений устойчивой энергетики в XXI веке. В этой связи следует особо подчеркнуть, что государство будет развиваться в экономическом отношении быстрее, если оно опережающими темпами осуществит развитие энергетического комплекса на основе внедрения инновационной технологии.
Методология – системный анализ состояния источников энергии в Республике Казахстан, так же были использованы и другие научные методы.
Оригинальность/ценность – возрастание объема производства энергии автоматически приведет к дополнительному росту объема добычи сырья, их переработки и транспортировки, что естественно ухудшит экологическую обстановку на нашей планете и весьма отрицательно повлияет на жизнедеятельность всех живых организмов, в особенности людей.
Выводы – в период неуклонного роста цен на электроэнергию, а также повсеместного дефицита широкое применение энергосберегающих технологий может дать новый импульс подъему экономики страны. Мировой опыт внедрения энергосберегающих технологий показывает, что один доллар, вложенный в энергосбережение, в среднем дает 4 доллара экономического эффекта. Если учесть, что в Казахстане в основном получило развитие энергоемкое производство, использование источников энергии в перспективе – это надежный путь к передовым идеям и устойчивому развитию экономики Казахстана.
Поскольку потребности в энергии с каждым годом будут возрастать не только в Казахстане, но и во всем мире, то обеспечить этот спрос на основе использования углеводородного сырья будет невозможно. Особенно в отдаленной перспективе, так как запасы по многим видам ресурсов уже находятся на стадии исчерпания. Так, например, угля в мире при нынешнем потреблении хватит примерно на 150 лет, нефти на 40 лет, газа на 60 лет, урана на 100 лет. Аналогичное положение c топливноэнергетическими ресурсами и в Казахстане.
Среднее потребление энергии на душу населения в ХХІ веке возросло в 4 раза, а это эквивалентно 1,5 тонны углеводородного сырья на душу населения. Прогнозные данные говорят о том, что через 50 лет численность населения планеты возрастет до 9,1 млрд человек, а объем ежегодного потребления углеводородного сырья составит 13,65 млрд тонн. Только за последние десятилетия (1990–2000 гг.) спрос на энергию возрос в 15 раз, а к 2030 году спрос уже удвоится.
Возрастание объема производства энергии автоматически приведет к дополнительному росту объема добычи сырья, их переработки и транспортировки, что, естественно, ухудшит экологическую обстановку на нашей планете и весьма отрицательно повлияет на жизнедеятельность всех живых организмов, в особенности людей.
В целом тенденция такова, что за последние ХХ и первые десятилетия ХХI века будут расти спрос на первичные энергоресурсы и, соответственно, будут наблюдаться рост затрат на сырье и рост цен на энергетическую энергию и тепло. В этой связи необходимо:
- максимально переходить на энергосберегающую технологию как в отраслях промышленного, так и в сфере коммунального хозяйства;
- совершенствовать технологию переработки ископаемого сырья;
- осуществлять переход на использование неисчерпаемых и возобновляемых энергетических ресурсов, где со временем капитальные вложения и текущие затраты, несомненно, будут снижаться.
Что же касается атомной энергии, то еще в 2008 году чиновники МАГАТЭ прогнозировали, что к 2030 году число АЭС в мире должно возрасти до 60%. Однако первый серьезный удар по развитию атомной энергетики был нанесен аварией на АЭС в США в 1979 году, после чего в этой стране прекратились заказы на строительство АЭС. В 1986 году произошла тяжелейшая авария в Чернобыле, которая по международной шкале оценивается в 7 баллов, что серьезно подорвало доверие к развитию атомной энергетики. Тем не менее, по данным МАГАТЭ, в 2010 году в мире эксплуатировалось 440 энергоблоков, а в стадии строительства находились дополнительно 66 таких установок. К тому же в ближайшие 10 лет планировалось строительство еще 150 энергоблоков. В 2011 году производство электроэнергии на АЭС в мире составило 14% от ее общего объема. Наибольшее количество АЭС (63) эксплуатируется в США – 104 энергоблоков, второе место занимает Франция – 58, а третье место Япония – 54 энергоблока. В Европе самой мощной (6000МВт) является Запорожская АЭС с шестью реакторами [1].
После аварии на Японской АЭС «Фукусима-1», которая произошла 11 марта 2011 года, ряд стран заявили о пересмотре своих планов по строительству АЭС. Например, Италия, Германия приняли решение отказаться от развития ядерной энергетики, но в то же время в Европе – Франция, Чехия, Польша, Словакия, в СНГ – Россия, Белоруссия, Украина, в Азии – Китай и Индия не собираются пересматривать свои программы по развитию ядерной энергетики. Очевидно, и Казахстан несмотря на существующие риски не откажется от развития ядерной энергетики, но пока идут острые дискуссии, споры по возможному строительствуАЭС в первую очередь на Мангышлаке, в регионе города Актау. Казахстанские ученые-атомщики совместно с российскими, как утверждает Школьник В., разработали самые современные надежные в плане безопасности реакторы. Наглядный на то пример реактор БН-350, который проработал без аварий в течение 30 лет вместо положенных 20 и снабжает весь Мангистауский регион электричеством и водой. В настоящее время зарубежные эксперты признают, что этот реактор является самым безопасным в мире. Однако с мнением Школьника В. не согласен Юрий Сабин. До конца текущего года Правительство должно решить вопрос о возможном строительстве АЭС [2]. По предварительным расчетам стоимость проекта АЭС с реактором ВБЭР-300 оценивается в 2,4 млрд долл., что составляет 8000 долл. за один кВт. Как видно, цена слишком высока. Строящаяся в настоящее время АЭС на серийных блоках ВВЭР-1200 МВт стоит 4000 долл. за кВт., т.е. в 2 раза дешевле. Конкурентоспособной АЭС будет при стоимости вырабатываемой энергии в пределах 28003000 долл./кВт.
По нашему мнению, весь смысл заключается не в отказе от развития атомной энергетики, а в оптимальном выборе АЭС с разными блоками, которые в свою очередь зависят от объемов потребляемой энергии в том или ином регионе.
По данным М. Шибутова, стоимость строительства АЭС с реактором ВБЭР-300 обходится приблизительно в 2 млрд долл., а топливная составляющая порядка в 20–30 млн долл. ежегодно, кроме того, дополнительно потребуется 300-500 млн долл. на вывод из эксплуатации. Газотурбинная станция при той же мощности требует капитальных вложений в размере 700 млн долл. Как видим она обходится дешевле, однако эксплуатационные затраты гораздо выше и примерно ее стоимость оценивается в 150 млн долл. в год при цене 150 долл. за 1 тысячу кубометров газа.
По нашим предварительным расчетам, без учета фактора времени, используя эти данные при сроке эксплуатации АЭС в течение 20 лет, мы получим следующие результаты:
Затраты на АЭС: 25 млн×20 лет + 2,5 млрд = 3 млрд долл. Затраты на ГТС: 150 млн × 20 лет + 700 млн = 3,7 млрд долл.
Как видим, экономия на АЭС составила 700 млн долларов. Конечно, при сравнении в вариантной постановке все зависит от стоимости сравниваемых объектов топливных таблеток на АЭС и отпускной цены на газ.
Особо следует подчеркнуть, что как по запасам, так и по добыче урановых руд Казахстан занимает лидирующее место в мире. Так, например, Национальная атомная компания (НАК) «Казатомпром» в 2011 году осуществила добычу урановой руды в объеме 19450 тонн, а к 2015 году планируется увеличить рост добычи до 25 тыс. тонн в год.
Таким образом, НАК является крупнейшей компанией в мире по производству урана. В рамках подписанного в 2011 году Соглашения о стратегическом взаимодействии в атомной отрасли между «Казатомпромом» и Казахской государственной корпорацией были впервые отправлены в Китай опытные партии топливных таблеток. В настоящее время заключен долгосрочный контракт с Францией и Китаем на изготовление и поставки топливных таблеток.
При любом раскладе даже при возможном сокращении спроса на урановые руды будет возрастать спрос на ископаемые углеводороды. По данным Международного энергетического агентства, если экономика будет развиваться такими же темпами, то уже к 2050 году произойдет потепление климата на 60 градусов, а это очень опасно для всех живых организмов. Единственным выходом из данной ситуации является ускоренное стимулирование использования возобновляемых источников. По данным Международной энергетической ассоциации, (для достижения Канкунского порога (Мексика)) лишь потепление климата до двух градусов позволит мировой экономике фунционировать без серьезных катастроф, для того чтобы удержать потепление климата данном уровне нужно ежегодно инвестировать в развитие альтернативных источников 500 млрд долл. США, а на углевородное сырье можно ограничиться суммой в 386 млрд. Ведь до настоящего времени объем инвестиций на развитие АИЭ составлял всего лишь 120–200 млрд долл. в год.
За последние 20 лет концентрация углекислого газа увеличилась на 30%, а океаны и растения способны поглотить лишь только 40%, а остальные 60% накапливаются в атмосфере, в результате чего образуется глобальное потепление климата. По приблизительным оценкам ущерб от глобального потепления климата оценивается в 1 трлн долл. в год, поэтому необходимо нам как можно быстрее переходить на экологически чистые альтернативные источники энергии, какими являются неисчерпаемые энергии ветра и солнца.
По опубликованным данным Европейской Ассоциации ветроэнергии, к 2050 году порядка 50% потребляемой электроэнергии будет производиться на основе использования силы ветра. В настоящее время на долю ветроэнергетики на территории ЕС приходится 5%, а к 2020 году их доля увеличится до 18,4%, а в Германии до 36% энергии получают из ВИЭ.
В настоящее время более 70 стран мира используют ветровую энергию. При этом число часов используемой силы ветра на ВЭС составила в среднем в мире 2166, в то время как этот показатель в Джунгарских воротах составляет 4400 часов в год, в Шелекском коридоре порядка 3300 часов, т.е. в 1,5–2,0 раза выше. Очень активно развивают ветроэнергетику США, Дания, Германия, Франция, Нидерланды и другие страны. Ветроэнергетика в европейских странах развивалась путем строительства небольших, но многочисленных групп ВЭУ, особенно на побережье северных морей. В США ВЭС построены на пустынных и холмистых местностях с малой плотностью населения и эти ВЭС выдают энергию в энергосистемы штатов на льготных условиях, а именно выдают легкие кредиты и покупают в первую очередь электроэнергию от ВЭС по повышенной цене до тех пор, пока не рассчитаются с кредитами.
Ежегодно повышающиеся цены на углеводородное сырье, запасы которого в значительной степени исчерпаны, к тому же возрастающая нагрузка на экосистему, заставили, как видим, многие страны ускоренно заниматься поиском нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Президент нашей страны Н.А. Назарбаев отметил, что всемерное использование возобновляемых источников энергии – одно из приоритетных направлений устойчивой энергетики в XXI веке. В этой связи следует особо подчеркнуть, что государство будет развиваться в экономическом отношении быстрее, если оно опережающими темпами осуществит развитие энергетического комплекса на основе внедрения инновационной технологии.
Известно, что энергоемкость продукции в РК выше, чем в странах Европейского союза в 3 раза, удельное теплопотребление выше мирового в 2 раза, а потери электроэнергии в электрических сетях выше более чем в 2 раза. В Казахстане, обладающем значительными ресурсами возобновляемой энергии, до настоящего времени не получили должного развития альтернативные источники энергии. Основными причинами такого положения являются наличие богатых запасов топливно-энергетических ресурсов и отсутствие должной государственной поддержки вопросу энергосбережения.
В институте «Казсельэнергопроект» выполнены работы по технико-экономическому обоснованию строительства малой ГЭС и ветроэнергетических станций. Им выполнены ряд ТЭО строительства объектов разных мощностей: 40 МВт с перспективой до 250 МВт в Джунгарских воротах, 21 МВт по Кордайской ВЭС, 20 МВт по Каратауской ВЭС. Что же касается строительства ВЭС Ерейментау в Акмолинской области мощностью 51 МВт, проект будет реализован в 2013 г. с последующим увеличением ее мощности до 300 МВт, предварительная стоимость данного проекта 135 млн долл. Планируется завершить ТЭО проекта строительства ВЭС «Шелек» мощностью 60 МВт с перспективой расширения до 300 МВт, строительство которого будет завершено в 2014 г. В настоящее время ведутся переговоры с Китаем по поставке энергии по маршрутам через Джунгарские ворота, а также по Илийской долине через таможню Хоргос.
В Юго-Восточном регионе удачно сочетается одновременное получение энергии от ГЭС и ВЭС. Эти электростанции дополнят друг друга по сезонной выработке электроэнергии, а именно в холодные периоды года превалирует энергия от ВЭС, а в теплое – от ГЭС. Они экологические безвредные и потери при экспорте энергии из нашей приграничной области минимальные. Кроме того, имеется возможность регулировать графики поставок электроэнергии путем регулирования мощности ГЭС на основе использования воды из водохранилища. Таким образом, совместное использование электроэнергии ветра и воды повышает надежность подачи электроэнергии потребителям.
Для развертывания строительства ВЭС, во-первых, необходимо наладить сотрудничество с западными фирмами для поставки оборудования, во вторых, нужно на современной технологической основе производить собственные высокоэффективные ветроэнергетические установки. Зарубежные ветроэлектростанции дороже, потому что время их работы ограничено самой природой. Если в году 8760 часов, ветроустановки могут работать только 2500–3500 часов, в то время как наши ВЭС работают в 2,0 раза больше, а изготовление конструкции обходится в 2-3 раза дешевле.
В Казахстане на перспективу есть возможность сформировать комплексную энергетическую систему малой мощности типа виндротора Болотова мощностью до 5 000 000 кВт. Энергетическая установка Болотова работает в режиме использования одного из двух источников. Для выработки необходимого количества энергии достаточно использовать силу ветра или солнца, а при отсутствии подают электрическую энергию мощные аккумуляторы, в которых накапливается электрическая энергия или же которые работают в составе единой энергетической системы. При этом особо следует отметить, что роторы работают при скорости ветра 1,5 м в секунду, а верхний предел не установлен, хотя при испытании они выдерживали и производили электрическую энергию при скорости ветра до 42 м в секунду, в то время как другие установки ломались от такого сильного напора. Виндротор Болотова испытывали в различных климатических условиях мира и он показал высокую эффективность и надежность, превышаюших в 1,7 раза качественные характеристики самых передовых существующих установок в мире. Поэтому в Казахстане должны быть налажены производственные мощности предприятий, выпускающих основные комплектующие детали. Для этого необходимо развивать собственное энергетическое машиностроение. Но виндроторы Болотова начали производить только в последние годы и уже к сегодняшнему дню в различных регионах Казахстана работают более 40 виндроторов Болотова мощностью от 3,2 до 6,5 кВт. Пока они собраны на основе кооперации: солнечные батареи производятся в России, аккумуляторы и прочие электронные начинки в Германии, а сами металлические конструкции в нашей республике. В скором времени будет полностью налажен выпуск в серийное производство виндроторов Болотова.
В Казахстане большая часть сельских населенных пунктов не имеет доступа к централизованному электроснабжению из-за их отдаленности, а поскольку большая протяженность электрической сети приводит к значительной потере (20–30%) электроэнергии, то происходит удорожание стоимости подачи электричества, в результате чего подача электроэнергии к источникам потребления становится убыточным процессом. К тому же за последние годы значительная часть сельских электросетей пришла в непригодность, их восстановление из-за отдаленности становится нерентабельным.
В этой связи уже сейчас отмечается целесообразность развития автономных систем подачи в виде виндроторов Болотова, не имеющих связи с централизованной энергетической линией. В наших условиях становится выгодным использование альтернативных источников для покрытия дефицита электрической энергии, особенно в отдаленных сельских населенных пунктах.
Альтернативным источником электроэнергии является также использование солнечной энергии, которая в условиях Казахстана составляет 2200–3000 солнечных часов. По этим показателям республика относится к благоприятным по природно-климатическим условиям для развития солнечной энергетики. Сравнивая затраты по стоимости и эксплуатационным издержкам дизельной и солнечной электростанций, мы пришли к выводу, что в первые три года будет выгодной энергия, полученная на дизельной станции, а в последующие годы выгодным становится использование солнечной энергии, так как работа на дизельных электростанциях нерентабельна из-за ограниченности ресурсов (всего лишь 8 тыс. часов). Например, за 20 лет работы будет израсходовано порядка 300000 литров дизтоплива, 1000 литров масла и фильтров, причем они в значительной мере загрязняют окружающую среду. Солнечная электростанция не загрязняет окружающую среду, а эксплуатационные затраты сводятся лишь к периодической очистке зеркал. В сравнении с высокой стоимостью строительства линий электропередач и подстанций сооружение солнечных установок не потребует значительных капиталовложений и длительных сроков строительства.
В Казахстане наряду с другими организациями поручено заниматься разработкой проекта по использованию солнечной энергии «Казатомпрому». Должны заработать следующие крупные производственные обьединения. Это ТОО «Казсиликон» в Уштобе, работающее на основе использования близко расположенного Сарыкольского месторождения жильного кварца, с годовой производственной мощностью 16,5 тыс. тонн руды. Из него путем переработки получают металлический кремний, который будет доводиться до солнечного качества на строящемся заводе в Усть-Каменогорске, и только на заключительном этапе мы получим солнечные пластины, произведенные на строящемся заводе в Астане.
Предполагается, что эти два завода выдадут свою продукцию уже в следующем году, и 70% продукции будет реализовано на внешнем рынке и лишь только остальные 30% будут использованы для внутренних нужд, в том числе для производства виндроторов. Наряду с этим нужно решать вопросы хранения энергии в тот момент, когда временно не будет возможности использования силы ветра и солнца. Должны быть емкости аккумуляторов, поскольку имеются планы строительства более мощных энергоустановок.
В период неуклонного роста цен на электроэнергию, а также повсеместного дефицита широкое применение энергосберегающих технологий может дать новый импульс подъему экономики страны. Мировой опыт внедрения энергосберегающих технологий показывает, что один доллар, вложенный в энергосбережение, в среднем дает 4 доллара экономического эффекта. Ведь с каждым годом доля электроэнергии в себестоимости выпускаемой продукции возрастает. Если учесть, что в Казахстане в основном получило развитие энергоемкое производство, то доля электрической энергии возрастает до 60%.
Для развития инноваций, диверсификации экономики, повышения конкурентоспособности страны необходимы проведение научно-исследовательских работ (НИОКР), создание отраслевых научно-исследовательских институтов по внедрению в производство результатов исследований. В развитых государствах затраты на НИОКР составляет до 3% и выше, а в Казахстане этот показатель не превышает 0,26% от ВВП.
На сегодняшний день нашим слабым местом является процесс внедрения разработок в различные сферы деятельности человека. В Казахстане в принципе никто этим не занимался, пока не появилась государственная стратегия, направленная на индустриально-инновационное развитие. Хотя созданный Национальный фонд, призванный заниматься инновациями, пока не работает эффективно, так как после проведения лабораторных испытаний государство прекращало финансирование для внедрения полученных результатов исследований в производственный процесс.
Принятый в 2009 году законопроект «О государственной поддержке использования возобновляемых источников энергии» позволит значительно увеличить генерирующие мощности на ВИЭ и к 2024 году будет произведено 10 млрд кВт\час электроэнергии, что обеспечит годовую экономию топлива в объеме 3–3,5 млн тонн и значительно улучшит экологическую обстановку в стране. При этом доля ВИЭ возрастет до 10% от общего потребления электрической энергии [3]. Необходимо создавать благоприятные условия для строительства и эксплуатации ВИЭ на основе предоставления инвестиционных преференций. Использование возобновляемых источников энергии в перспективе – это надежный путь к устойчивому развитию экономики Казахстана.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
- Донских А. Новый лидер энергетики. На эту роль претендуют ВИЭ – возобновляемые источники энергии //Деловой Казахстан. – [электронный ресурс] //http://dknews.kz/novyjj-lider-ehnergetiki-na-ehtu-rolpretenduyut-vieh-vozobnovlyaemye-istochniki-ehnergii.htm
- Упушев Е.М. Ресурсосбережение и экология: учебное пособие.– Алматы: Экономика, 2010. – 320 с.
- Закон Республики Казахстан от 4 июля 2009 года №165-IV. О поддержке использования возобновляемых источников энергии [электронный ресурс] // http://www.kazpravda.kz/_pdf/july09/160709law.pdf