Оценка потенциала и предпосылок развития возобновляемой малой автономной энергетики на сельских территориях Калмыкии

Введение . Калмыкия – территория с мощным природным потенциалом развития энергетики на возобновляемых источниках – прежде всего, это ветроэнергетика, солнечная энергетика, биоэнергетика. В настоящее время в Калмыкии реализуется проект строительства ветропарка в 10 км от Элисты в посёлке Песчаный, суммарная мощность которого в первоначальном варианте должна была составить 300 МВт [1]. По данным итогов конкурсного отбора в 2014 г. мощность проекта составляет 51 МВт [2].

Кроме того, в 2013–2015 гг. конкурсный отбор прошло несколько проектов солнечных элек- тростанций общей мощностью 70 МВт, также в Элисте [2].

В случае успешной реализации это должно дать позитивный эффект для экономики Калмыкии. Вместе с тем развитие «большой» энергетики на ВИЭ не решает проблем энергообеспечения большинства потребителей в самой республике.

Крупные проекты ориентированы на поставки электроэнергии в общую региональную и федеральную сеть, на энергообеспечение столицы – Элисты и продажу электроэнергии за пределы республики, но значительная часть потребителей Калмыкии, прежде всего – небольшие и удалённые от столицы населенные пункты, остаются с прежними проблемами неустойчивого и дорогого энергоснабжения.

Применительно к Калмыкии актуальным становится развитие малой автономной возобновляемой энергетики, основанной на местных источниках энергии. В работе анализируются потенциальные возобновляемые энергоресурсы Республики Калмыкии, технико-экономические и социально-политические условия, необходимые для развития малой автономной энергетики.

Проблемы автономного энергообеспечения Калмыкии на основе использования возобновляемых источников энергии. Среди ключевых особенностей республики – низкая плотность населения – 3,8 человек на 1 кв. км (в среднем по России – 8,4 чел./кв. км), а без учёта Элисты, где проживает 37% населения республики – 2,4 человека на 1 кв. км.

Общая численность населения Калмыкии по оценкам на начало 2014 года – 284 тыс. человек, из которых всего 127 тыс., или 45% приходится на городское население, 157 тыс., или 55% – сельское. Калмыкия – один из наименее урбанизированных субъектов РФ.

В Калмыкии около 260 населённых пунктов, из которых статус города, помимо Элисты, имеют всего 2 – города Лагань и Городовиковск [3]. Средняя численность населения в населённом пункте – 700–750 человек. Более половины всех населённых пунктов – посёлки с численностью населения менее 300 чел., более 70, или почти треть – с населением менее 100 чел. Среднее расстояние между населёнными пунктами – 15–20 км [4].

Кроме того, в Калмыкии, особенно в центральных и восточных районах, значительная часть энергопотребителей – отдельные животноводческие точки.

По данным Министерства сельского хозяйства Калмыкии [5], их количество в 2013 году оценивалось примерно в 4000. В частности, по данным Калмэнергосбыта [6] на 2013 год, в Яш-кульском районе обозначено более 270 животноводческих точек – потребителей электроэнергии, в Черноземельском – около 120; всего около 400 в 2 из 13 районов Калмыкии.

В этих условиях сетевое энергоснабжение (в частности, электрообеспечение) в Калмыкии оказывается заведомо дороже, чем в большинстве других регионов страны.

Общая протяжённость электросетей Калмыкии, по данным филиала «Калмэнерго» ОАО МРСК Юга [7], составляет 19 тыс. км, в т.ч.:

• •    напряжением 220 кВ – 0,245 тыс. км;

• •    напряжением 35–110 кВ – 3,97 тыс. км;

• •    распределительных сетей – 14,43 тыс. км.

В пересчёте на единицу площади (плотность электросетей) – это 253 метра на 1 кв. км. Для сравнения: общая протяжённость магистральных и распределительных электросетей Российской Федерации – 3,8 млн км [8], или несколько меньше в относительном измерении – 224 м/кв. км.

Таблица 1 – Электросети и потребление электроэнергии

(сопоставление Республики Калмыкия и Российской Федерации)

Показатель	Республика Калмыкия	Российская Федерация
Протяжённость электросетей	19 тыс. км	3,8 млн км
То же на единицу территории (плотность электросетей)	253 м/кв. км	224 м/кв. км
То же на душу населения	67 м/чел.	26 м/чел.
Потребление электроэнергии (2012), млн кВт·ч (включая потери в сетях)	473	1 063 320
То же на душу населения, кВт·ч	1677	7434
Потери в сетях, млн кВт·ч	118 (25%)	106 667 (10%)
То же на душу населения, кВт·ч	418	746
Отношение потребления электроэнергии к протяжённости электросетей	25 тыс. кВт/км	425 тыс. кВт/км

Протяжённость электросетей на душу населения в Калмыкии – 67 метров, в России в целом – 17 метров, т.е. меньше уже в 3,9 раз.

Иными словами, относительные затраты на создание и содержание электроэнергетической сетевой инфраструктуры в Калмыкии в несколько раз выше, чем в среднем по России.

При этом потребление электроэнергии в Калмыкии на душу населения в 4,4 раза ниже, чем в среднем по России (соответственно 7,4 тыс. и 1,7 тыс. кВт·ч в год), при этом потери в электросетях существенно выше, соответственно 10% и 25% [9].

Плотность электропотребления, или электропотребление на единицу территории, уже в 9,8 раз ниже средней российской.

В связи с этим интересно также сопоставить плотность автодорожной сети всей России и Калмыкии [9]. Плотность автодорог на единицу площади в Калмыкии, напротив, ниже.

При этом строительство новых дорог может оказаться экономически относительно невыгодным, поскольку на душу населения и по отношению к грузообороту их нагрузка существенно ниже, чем в России в целом.

Если сопоставить соотношение протяжённости автодорог с протяжённостью электросетей, то для России в целом оно составит 0,5 км/1 км, а для Калмыкии – 0,21, что косвенно может указывать на дополнительные трудности в создании и обслуживании электроэнергетиче- ской инфраструктуры из-за худшей ситуации с подъездными путями.

Интересно также, что протяжённость на душу населения электросетей и автодорог в Калмыкии больше, чем в целом в России, соответственно в 3,9 и 1,6 раз.

При этом загрузка в обоих случаях также меньше примерно на одну и ту же величину – грузооборот в Калмыкии на 1 км автодорог в 19 раз ниже, чем в среднем по России (см. таблицу 2), а потребление электроэнергии относительно 1 км электросетей – в 17 раз ниже (см. таблицу 1).

Иными словами, издержки создания и поддержания обычной сетевой инфраструктуры, в том числе – электроэнергетических сетей, на душу населения в Калмыкии оказываются в несколько раз выше, чем в среднем по России, при отдаче в несколько раз меньшей.

ВРП Калмыкии на душу населения в 2,4 раза ниже [9], чем средний душевой ВВП России, соответственно 163,7 тыс. и 403,2 тыс. рублей (2014).

В данном случае существует также достаточно чёткая прямая корреляция между душевым уровнем потребления электроэнергии и душевым ВВП. Она прослеживается и для разных стран мира [10], и для разных регионов России, в том числе – для субъектов Федерации, находящихся в сходных условиях – Южного (в который включена Калмыкия) и соседнего Северо-Кавказского федерального округа.

Таблица 2 – Показатели развития дорожной сети Калмыкии и Российской Федерации

Показатель	Калмыкия	Российская Федерация
Общая протяжённость автодорог	3,9 тыс. км	1283 тыс. км
на 1 кв. км территории	51 м	75 м
на душу населения	14 м	9 м
В т.ч. с твёрдым покрытием	3,2 тыс. км	928 тыс. км
на 1 кв. км территории	43 м	54 м
на душу населения	11,3	6,5 м
Перевозки грузов автомобильным транспортом	146 тыс. т	5663 млн т
на душу населения	0,52 т	39,6 т
на 1 км дорог	37,4 т	4414 т
Грузооборот автомобильного транспорта (2011)	35 млн ткм	223 млрд ткм
на душу населения	124 т	1559 т
на 1 км дорог	9 тыс. т	174 тыс. т
Перевезено пассажиров автобусным транспортом (2011)	34,2 тыс. чел.	13,3 млн чел.
на душу населения	0,12	0,09
на 1 км дорог с твёрдым покрытием	10,7	14,3

Таким образом, именно низкий уровень потребления электроэнергии в Калмыкии и низкий уровень ВРП тесно взаимосвязаны (рисунок 1).

Структура потребления электроэнергии в Калмыкии также существенно отличается от общероссийской (таблица 3).

Валовой региональный продукт, тыс. руб.

Рисунок 1 – Зависимость душевого энергопотребления и ВРП по субъектам Южного и Северо-Кавказского федеральных округов

Таблица 3 – Душевое потребление электроэнергии в субъектах Южного и Северо-Кавказского федеральных округов (2014 г.)

Округ, субъект РФ	ВРП на душу населения, тыс. руб.	Душевое потребление электроэнергии, кВт·ч в год
Южный федеральный округ	280	4 381
Республика Адыгея	174	3 129
Республика Калмыкия	164	1 741
Краснодарский край	330	4 160
Астраханская область	284	4 421
Волгоградская область	279	5 513
Ростовская область	236	4 275
Северо-Кавказский федеральный округ	165	2 529
Республика Дагестан	181	2 044
Республика Ингушетия	114	1 345
Кабардино-Балкарская Республика	137	1 832
Карачаево-Черкесская Республика	147	2 870
Республика Северная Осетия-Алания	180	3 002
Чеченская Республика	104	1 927
Ставропольский край	193	3 563

Низкий объём потребления электроэнергии в Калмыкии определяется, в значительной степени, отсутствием крупных промышленных потребителей. В то же время её потребление непосредственно населением (домохозяйства- ми) в среднем также ниже, чем в России и в соседних регионах.

В Калмыкии, в отличие от России в целом и даже в отличие от соседних регионов, основным потребителем электроэнергии является не промышленность, а население. В то же время других субъектах ЮФО, и ниже, чем в среднем потребление электроэнергии населением также по СКФО и большинству его субъектов (табли-существенно ниже, чем в России в целом и в ца 4, рисунок 2).

Таблица 4 – Структура энергопотребления в России и субъектах ЮФО и СКФО, млн кВт·ч (2014 г.)

Регион	Потреблено электроэнергии, всего, млн кВт·ч/год	В том числе, млн кВт·ч/год			Душевое потребление электроэнергии населением, кВт·ч/год
		Добыча полезных ископаемых, обрабатывающие производства, производство и распределение электроэнергии, газа и воды	Другая экономическая деятельность	Потребление электроэнергии населением
Российская Федерация	1 064 956	561 137	357 636	146 183	1 017
%	100,0%	52,7%	33,6%	13,7%
ЮФО	63 096	22 654	27 844	12 599	902
%	100,0%	35,9%	44,1%	20,0%
Республика Адыгея	1 344	376	553	414	928
%	100,0%	28,0%	41,2%	30,8%
Республика Калмыкия	497	48	282	168	594
%	100,0%	9,7%	56,7%	33,7%
Краснодарский край	21 613	4 919	11 085	5 609	1 038
%	100,0%	22,8%	51,3%	26,0%
Астраханская область	4 463	1 798	1 763	902	887
%	100,0%	40,3%	39,5%	20,2%
Волгоградская область	17 236	8 909	6 190	2 137	832
%	100,0%	51,7%	35,9%	12,4%
Ростовская область	17 942	6 603	7 971	3 369	793
%	100,0%	36,8%	44,4%	18,8%
СКФО	22 986	6 352	10 453	6 181	645
%	100,0%	27,6%	45,5%	26,9%
Республика Дагестан	5 229	555	2 780	1 893	639
%	100,0%	10,6%	53,2%	36,2%
Республика Ингушетия	655	91	386	179	394
%	100,0%	13,8%	59,0%	27,2%
Кабардино-Балкарская Республика	1 500	273	840	387	451
%	100,0%	18,2%	56,0%	25,8%
Карачаево-Черкесская Республика	1 314	475	577	263	559
%	100,0%	36,1%	43,9%	20,0%
Республика Северная Осетия – Алания	2 040	696	846	499	708
%	100,0%	34,1%	41,5%	24,4%
Чеченская Республика	2 536	277	1 443	816	606
%	100,0%	10,9%	56,9%	32,2%
Ставропольский край	9 713	3 986	3 581	2 146	768
%	100,0%	41,0%	36,9%	22,1%

Кроме того, население Калмыкии сталкивается с тяжелыми бытовыми условиями, включая низкий уровень обеспеченности жильем, особенно в сельских районах, горячим водоснабжением, отоплением, дефицит питьевой воды [11].

Таким образом, задача достаточного и надежного энергообеспечения населения актуальна, и, с учетом сецифики расселения и хозяйства Калмыкии, ключевую роль здесь может сыграть именно малая автономная энергетика, использующая местные возобновляемые источники.

Основной задачей её является обеспечение энергией на бытовом уровне и на уровне небольших производств, в частности, связанных с переработкой сельскохозяйственной продукции личных и фермерских хозяйств.

Отметим также, что, по данным исследований, проведённых для Центрального экономического района России [12], сельские и периферийные территории которого обнаруживают сходную с Калмыкией проблематику, удалённость потребителя создаёт дополнительные требования к качеству энергоносителя и надёжности снабжения, и эта задача может быть решена именно с помощью развития локальных энергосистем.

В случае с Калмыкией кардинально изменить картину производства энергии и обеспечения энергией может не столько один или несколько крупных дорогостоящих и долгосрочных проектов, сколько обеспечение нескольких тысяч или нескольких десятков тысяч точек автономными малыми генерирующими мощностями, включая солнечные батареи, ветрогенераторы, биогазовые установки. Такой подход имеет целый ряд преимуществ:

• •    высокая диверсификация – множество недорогих и быстрореализуемых проектов, не сопряжённых с рисками, характерными для крупного проекта (включая проблемы, связанные с подключением к общей сети);

• •    одновременное создание множества точек роста;

• •    решение проблемы энергообеспечения сразу для большей части населения республики;

• •    отсутствие затрат, связанных с сетевой инфраструктурой и снижение нагрузки на неё;

• •    менее высокие (практически отсутствующие) экологические риски.

Экономический эффект для Калмыкии в целом достигается благодаря:

• •    высвобождению средств потребителей электроэнергии, затрачиваемых в настоящее время на оплату электроэнергии (следует отметить, что в Калмыкии в силу её специфики один из самых высоких в России тарифов на оплату электроэнергии для юридических лиц – порядка 6–7 рублей за 1 кВт·ч);

• •    снижению затрат на создание и обслуживание сетевой инфраструктуры;

• •    появлению новых производственных возможностей у потребителей (крестьянских хозяйств) благодаря появлению новых источников энергии;

• •    появлению новых рабочих мест в новых структурах, связанных с производством, поставкой и обслуживанием электроэнергетических мощностей.

Несмотря на невысокую численность и плотность населения, рынок малой автономной энергетики на ВИЭ в Калмыкии обладает сравнительно высоким потенциалом за счёт того, что к числу весьма вероятных потенциальных потребителей можно отнести практически всё население Калмыкии.

Как минимум, автономные электроэнергетические мощности востребованы в сельской местности, а это порядка 50 тыс. домохозяйств (более 3 млн кв. м жилья [13, 14]), малых сельскохозяйственных предприятий, животноводческих точек.

Оснащение каждой из этих точек, например, солнечной батареей мощностью 1 кВт, даёт в сумме 50 тыс. кВт генерирующих мощностей.

В настоящее время производства солнечных батарей разворачиваются на юге России, в частности – в Ставрополе, и данные производства могут быть сразу загружены крупными заказами из близлежащей Калмыкии и других южных субъектов РФ со сходными природными, хозяйственными и социальными условиями.

Дополнительный интерес представляют солнечные коллекторы и водонагревательные установки.

В качестве пилотных объектов автономного энергообеспечения следует рассмотреть, прежде всего:

• е    небольшие населённые пункты;

• е    малые сельскохозяйственные предприятия и животноводческие точки.

Для небольших сельскохозяйственных предприятий и животноводческих точек специалистами КГУ предлагалось, в качестве одного из возможных, следующее комбинированное типовое решение [13]:

• е    ветроэнергетическая установка мощностью 1 кВт;

• • солнечная батарея мощностью 200– 300 Вт;

е минибиогазовая установка с газовым электрогенератором мощностью 3 кВт.

Суммарная мощность порядка 3–4 кВт достаточна для обеспечения такого хозяйства. Анализ данных «Калмэнергосбыта» по животноводческим точкам (ЖТ) Черноземельского и Яш-кульского района показывает, что средний годовой объём потребления электроэнергии одной ЖТ составляет 3–5 тыс. кВт·ч, средние затраты ЖТ на оплату электроэнергии при тарифах 2012– 2013 гг. составляли 20–30 тыс. руб. в год. Суммарные генерирующие мощности для 3000–4000 таких точек составят 100–120 тыс. кВт.

Более простое и универсальное решение, способное обеспечить частичную энергетическую автономию (особенно в пиковое летнее время), – поставка в населённые пункты солнечных батарей. Как показывает имеющийся опыт эксплуатации мощностей малой автономной возобновляемой энергетики в республике, солнечные батареи представляются лучшим решением в силу своей надёжности, компактности, менее рискованного использования.

Более детальный анализ финансовоэкономической и организационной составляющей малого автономного энергообеспечения потребителей Калмыкии является следующим шагом.

Заключение. На основе рассмотрения ключевых экономико-географических и энергетических параметров республики есть основание сделать вывод о наличии достаточно мощных (как минимум, по сравнению с большинством других регионов России) предпосылок для развития малой автономной энергетики на основе ВИЭ и перспективности дальнейшей работы в этом направлении.