Тенденции и перспективы развития возобновляемых источников энергии в Евросоюзе

Исследование опыта ЕС имеет важное значение для развития возобновляемых источников энергии в России, которые смогут заменить традиционные источники во многих удаленных от сетевого энергоснабжения районах [1–4]. Кроме того, как крупнейший нетто-экспортер традиционных энергоресурсов в страны ЕС, Россия должна учитывать перспективы развития ВИЭ в европейских странах, поскольку межтопливная конкуренция может привести к снижению спроса на углеводороды из России на энергетических рынках Евросюза. Топливные гранулы (пеллеты) постепенно становятся одним из традиционных видов топлива для получения тепловой и электроэнергии, а также – индустриального пара в различных отраслях промышленности [5–10]. Рассмотрим текущую ситуацию в странах западной Европы и то, как она может развиваться в будущем.

Рисунок 1. Общая схема госрегулирования ВИЭ в ЕС

Методы

Методологическую основу исследования составили научные публикации отечественных ученых, таких как Елистратов В.В., Каныгин П.С., так и зарубежных ученых Айткен Д., Губбинс Д., и др., посвященные вопросам развития возобновляемых источников энергии. В рамках проведенного исследования использовался метод системного анализа, методы сравнений и аналогий, экспертных оценок, метода моделирования.

Результаты и обсуждение

Одним из основных условий успешного сотрудничества в области ВИЭ является наличие нормативно-правовой базы. Самой эффективной нормативной базой в этой области обладают США и ЕС, что способствует повышению доли ВИЭ в их энергопотреблении и развитию малоисследованных и широко применяемых видов ВИЭ.

В Европейском Союзе регулирование ВИЭ осуществляется как на уровне всего сообщества, так и на национальном. В рамках ЕС разработаны директивы, которые являются базовыми документами для всех стран ЕС в области развития ВИЭ. Так, исходя из требований последней Директивы 2009/28/ЕС, в странах ЕС были приняты Национальные планы развития ВИЭ, в которых определены плановые показатели по уровню использования возобновляемых источников к 2020 году и меры для их достижения.

Одним из основных условий успешного сотрудничества в области ВИЭ является наличие нормативно-правовой базы, так как это способствует повышению доли ВИЭ в их энергопотреблении и развитию малоисследованных и широко применяемых видов ВИЭ. Общая схема госрегулирования ВИЭ в ЕС представлена на рисунке 2.

Figure 1. General scheme of state regulation of RES in the European Union

Проведенный анализ практики регулирования ВИЭ в странах Евро – союза и классификация основных экономических механизмов и инструментов. Наиболее распространѐнными механизмами в ЕС являются следующие: «зеленые» тарифы, «зеленые» сертификаты, обязательства по производству биотоплива, налоговые льготы, гранты и кредиты. Среди наименее распространенных следует выделить систему платежей за производство «возобновляемой» энергии, обязательства по выработке тепла из ВИЭ, к наиболее распоространным относятся топливные гранулы (пеллет), которые постепенно становятся одним из традиционных видов топлива для получения тепловой и электроэнергии, а также – индустриального пара в различных отраслях промышленности.

По первоначальному сценарию властей Евросоюза после прекращения генерации энергии на АЭС и на угольных станциях к 2030 году предполагается получать ее в основном из ВИЭ и природного газа:

• •    за счет ветровой энергетики +116,7 ГВт установленной мощности в сравнении с уровнем 2018 года;

• •    за счет солнечной энергии +156 ГВт;

• •    за счет природного газа +28,4 ГВт.

На всю растительную биомассу по этому сценарию приходится лишь 2,8 ГВт. Самая высокая себестоимость генерации электроэнергии в странах ЕС обуславливает ее зависимость от субсидий, в отличие от производства тепловой энергии. Весьма показательны примеры Нидерландов и Великобритании. В 2010–2012 годах

Нидерланды были на одном из первых мест в ЕС по импорту пеллет, поскольку тогда действовала программа субсидирования выработки электроэнергии при совместном сжигании биотоплива (пеллет) с углем – примерно 5–6 евроцентов за 1 кВт×ч. С 2013 года, после закрытия программы, импорт пеллет сократился более чем в три раза. В Великобритании наоборот: в 2010–2012 годах ежегодный импорт пеллет составлял около 1 млн т, а после принятия программы субсидирования к 2020 году приблизился к 9 млн т в год.

Во всех сценариях развития ВИЭ в Европе биомассе отводится строго определенное место. Согласно отчету Energy Atlas 2018, в 2017 году в странах ЕС доля биомассы в генерации электроэнергии в среднем составляла 6% – при 30% генерации на основе ВИЭ суммарно. По прогнозу того же источника, к 2050 году доля биомассы в генерации электрической энергии на основе ВИЭ в 10 крупнейших странах ЕС вообще будет ничтожной – настолько, что прогнозные цифры по биомассе даже не указаны, а включены в долю ряда других малозначимых ВИЭ. Таким образом, энергетические потребности этих европейских (и не только) стран будут почти полностью покрываться за счет ветровой и солнечной энергии.

В 2019 году в Германии из биомассы было генерировано заметно меньше электроэнергии, чем в 2018 году: 50,4 ТВт×ч. На твердую биомассу пришлось всего 10,5 ТВт×ч. Доля электроэнергии из биомассы в общем энергобалансе составляла в 2018 году 8%, то есть всего на 0,2% превысила показатель 2017 года. За тот же период доля энергии за счет береговых ВЭС увеличилась с 13,4 до 14,5%, за счет ВЭС на морском шельфе – с 2,7 до 3,0%, фотовольтаики – с 6,0 до 7,1%. Видна четкая тенденция предпочтения ветру и солнцу в электроэнергетике Евросоюза. Зато доля твердой биомассы (в основном древесной) в производстве тепловой энергии из ВИЭ составила в 2018 году 66,4%. В 2019 году твердая биомасса (в первую очередь древесина) обеспечила Субсидирование генерации электроэнергии из ВИЭ По закону о ВИЭ (EEG) в Германии государство гарантированно оплачивает электроэнергию, выработанную из возобновляемых источников, причем если плата за киловатт ветровой и солнечной энергии к 2030 году будет значительно снижена, то за энергию из биомассы останется почти такой же, как в 2020 году. Электростанции, работающие на биомассе, субсидируются, если их установочная мощность не выше 20 МВт.×К биомассе относится не только древесная твердая масса, но и биогаз, биогенные отходы (ТКО),

ФРГ Перспектива использования как обычных, так и торрефицированных пеллет заложена в малой тепловой энергетике, там замена ископаемых видов топлива ВИЭ во многих случаях является экономически целесообразной без государственных субсидий каждого киловатт-часа (как электроэнергии). Достаточно сравнить стоимость тепловой энергии из разных видов топлива. Стоимость отопления на пеллетах класса ЕNрlus А1 минимальная: 5,23 евроцента за 1 кВт×ч (февраль 2020 года). Центральное отопление самое дорогое – около 9 евроцентов за 1 кВт×ч. При использовании нефтепродуктов и газа стоимость 1 кВт×ч 6,3 евроцента.

В октябре 2019 года правительство Германии приняло масштабную программу по защите климата – Klimaschutzprogramm 2030. В документе прописан план действий по защите климата, охране окружающей среды и использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергетике, на транспорте, в строительстве и сельском хозяйстве. В частности, предусмотрен запрет на установку жидкотопливных котлов, отказ от использования угля в энергетике, принятие национальной системы торговли единицами выбросов СО2. Программа запрещает с 2026 года установку жидкотопливных (на нефтепродуктах) котлов в жилых домах и публичных зданиях. Сегодня в ФРГ в жилых домах установлено почти 6 млн жидкотопливных котлов, из них половина работают уже более 20 лет. (Для сравнения: газовых котлов около 40 млн, а пеллетных – всего 0,4 млн.) Для покупателей новых пеллетных котлов и желающих заменить старый жидкотопливный котел на пеллетный или другой, использующий ВИЭ, предусмотрена государственная поддержка: «эффективная дотация», грант, покрывающий до 45% стоимости пеллетного котла и его монтажа. Отказ от использования угля в энергетике – это сокращение суммарной генерации электроэнергии на угольных ТЭС с 40 ГВт до 30 ГВт к 2022 году и до 17 ГВт в 2030 году. И в итоге полный отказ от использования угля в энергетике к 2038 году. Причем в 2032 году предписано проверить, нельзя ли отказаться от угольной энергетики досрочно – в 2035 году. Что касается принятия национальной системы торговли квотами выбросов СО2, то с 2021 года компании, пополняющие атмосферу СО2 и не входящие в систему торговли выбросами ETS (Emissions Trading System), обяжут приобретать специальные СО2-сертификаты, по стоимости за одну тонну СО2 в 2021 году – €10, в 2022 году –

€20, в 2023 году – €25, в 2024 году – €30, в 2025 году – €35. С 2026 года будет введена аукционная продажа квот с ценовым коридором €35–60 за тонну СО2. Европейская система торговли выбросами была введена в 2005 году для реализации Киотского международного климатического соглашения и является основным европейским инструментом сокращения выбросов. ETS охватывает более 11 тыс. объектов энергетики и энергоемкой промышленности. Но транспорт (кроме авиации), объекты сельского хозяйства, отопительные системы в жилых и публичных зданиях и индустриальные энергетические установки мощностью менее 20 МВт не входят в ETS. Зато с 2021 года включены в новую национальную систему торговли квотами выбросов в рамках программы Klimaschutzprogramm 2030.

В ЕС, и в ФРГ в частности, применение обычных и торрефицированных пеллет в промышленности вполне может конкурировать с их использованием в энергетическом секторе. По данным МЭА, большие объемы биомассы всех типов сегодня находят применение в металлургии, химической, цементной, целлюлознобумажной пищевой промышленности, производстве лакокрасочной и медицинской продукции и других секторах. Техническим возможностям использования торрефицирован-ной биомассы в разных отраслях промышленности были посвящены несколько исследований. В черной металлургии возможна полная замена впрыскиваемого пылевидного угля торрефици-рованной биомассой (150–200 кг на одну тонну горячего металла). Большинство действующих промышленных угольных котлов могут перейти на торрефицированную биомассу без снижения эффективности. Замена традиционного печного топлива биомассой актуальна в целлюлозно-бумажной промышленности, химической и нефтехимической, в производстве цемента, а также на производствах, использующих технологический пар. Причем наиболее перспективна торрефицированная биомасса [11–15].

Заключение

Продажи продукции ВИЭ предприятиям малой энергетики, в первую очередь для генерации тепловой энергии и индустриального пара, стабильны в течение года и предсказуемы, в отличие от поставок на крупные электростанции, собственниками которых являются европейские и интернациональные энергетические концерны, как правило, владеющие контрольными пакетами пеллетных производств в США и Канаде. Так, например, зимой 2019/2020 года и весной 2020 года значительно сократились поставки в ЕС индустриальных гранул и их стоимость существенно снизилась, а продажи пеллет стандартов DIN + и ЕNрlus А1 в январе – мае 2020 года в сравнении с первым полугодием 2019 года уменьшились незначительно (по ценам), при сохранении прежних объемов поставок. Если для генерации индустриального пара на промышленных предприятиях пеллеты можно использовать круглый год, час то и круглосуточно, то на объектах тепловой энергетики их применяют в зависимости от погодных условий, прежде всего температуры.