1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ «ЗЕЛЕНЫХ» ТЕХНОЛОГИЙ
1.1 Классификация основных видов возобновляемых источников энергии
В соответствии с глобальным стремлением к всестороннему и устойчивому росту Казахстан принял национальные и регламентированные программы и стратегии развития, чтобы создать предпосылки для устойчивого развития. Казахстан стал первым государством в Центральной Азии, создавшим организационно-правовую основу для перехода к «зеленому росту» через принятие ряда законодательных документов, в том числе Экологического кодекса (2007), Закона о поддержке использования возобновляемых источников энергии (2009 год), и Концепции переходак«зеленойэкономике»(2013год).Органывластиустановилиэффективные отношения с многочисленными международными финансовыми учреждениями и стратегическими партнерами в отношении поощрения и развития возобновляемой энергетики, чистых технологий и инфраструктуры. Более того, Казахстан содействует международному сотрудничеству в интересах устойчивого развития в рамках Партнерской программы «Зеленый мост» (GBPP).
Казахстан сталкивается со структурной несбалансированностью, социально-экономическими и экологическими проблемами, такими как чрезмерная зависимость от экспорта сырьевых товаров, неравномерное распределение благосостояния, низкий уровень жизни и ограниченный доступ к основным видам услугам. Экологические проблемы включают нехватку водных ресурсов, неэффективное использование природных ресурсов, высокое энергопотребление, нерациональные методы ведения сельского хозяйства и вопросы продовольственной безопасности, а также низкий уровень управления отходами.
Казахстан обладает значительным потенциалом использования возобновляемых источников энергии, который может способствовать устойчивому экономическому развитию и его росту. Потенциал ветроэнергетики в Казахстане в 10 раз превышает прогнозируемые потребности страны в электроэнергии к 2030 году. Казахстан принял нормы первичного законодательства в сфере возобновляемой энергетики и установил меры оказания поддержки, такие как доступ к электроэнергетической системе и льготные тарифы. Тем не менее, Казахстан является единственным государством в регионе, которое имеет возможности выработки как солнечной, так и ветровой энергии, что способствует стремлению развития возобновляемой энергетики.
Развитие и широкомасштабное внедрение принципов использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Казахстане сдерживается следующими факторами: [1]
• Высокие субсидии на традиционные источники энергии
• Низкие цены на электроэнергию
• Ограниченное долгосрочное финансирование
• Высокие первоначальные инвестиционные затраты в связи с импортом используемых технологий
• Ограниченная экспертиза в сфере ВИЭ
• Отсутствие знаний
Переход к зеленому росту является необходимым приоритетом для Казахстана, поскольку экономическое развитие страны в настоящее время в значительной степени сосредоточено на добывающих производствах и экспорте сырьевых товаров. В то же время, в большинстве секторов экономики наблюдается относительно высокий уровень энергоемкости и загрязнения, а также низкая энергоэффективность. Концепция «зеленой экономики» Казахстана направлена на повышение эффективности использования ресурсов и продвижение новых технологий для обеспечения устойчивого роста для будущих поколений.
В Концепции рассматриваются семь ключевых направлений:
• Развитие возобновляемых источников энергии
• Энергосбережение и энергоэффективность
• Развитие устойчивого и эффективного органического сельского хозяйства
• Управление отходами
• Рациональное использование водных ресурсов
• Развитие «зеленого транспорта»
• Сохранение и эффективное управление экосистемами
Ожидается, что внедрение зеленых технологий позволит повысить энергоэффективность экономики Казахстана на 40-60% и сократить потребление воды на 50%. Более того, переход к модели зеленого роста позволит создать более 500 000 новых рабочих мест в традиционных и новых отраслях промышленности, улучшить условия жизни и обеспечить высокое качество жизни для всего населения страны (Концепция по переходу РК к «зеленой экономике», 2013 г.).
Переход к «зеленому росту» потребует эффективной координации усилий между органами власти, национальными и международными инвесторами и обществом, в целом. Как результат, совместная реализация государственной политики приведет к динамичному и устойчивому экономическому росту, который будет устойчив к неблагоприятным экономическим и экологическим изменениям.
Общий объем инвестиций, необходимых для реализации программы, оценивается в среднем в 3-4 млрд. долларов США в год в течение 2014-2050 годов. Крупнейшие годовые инвестиции потребуются в 2020-2024 годах, примерно 1,8% от общего объема ВВП. Планируется, что большая часть финансирования будет привлечена за счет частных инвесторов.
Возобновляемые источники энергии включают в себя солнечные и ветряные электростанции, малые ГЭС, биотопливные установки, геотермальные и некоторые другие виды электростанций. Учитывая географическое расположение и климатические условия Казахстана, малые ГЭС, солнечная и ветровая энергия являются наиболее перспективными возобновляемыми источниками энергии. По официальным оценкам, гидроэнергетический потенциал средних и крупных по величине рек составляет 55 млрд. кВт-ч, а потенциал малых рек - 7,6 млрд. кВт-ч в год. При этом, потенциал солнечной энергии и энергии ветра оценивается примерно в 2,5 млрд. кВт-ч в год и 1,820 млрд. кВт-ч в год соответственно. Таким образом, совокупный потенциал возобновляемых источников энергии составляет 1885 млрд. кВт-ч в год, что эквивалентно суммарной мощности 4,3 ГВт. [2]
Ключевыми факторами развития проектов в области возобновляемых источников энергии в Казахстане являются:
1) Приверженность правительства достижению экологически благоприятного устойчивого экономического роста.
2) Механическое старение инфраструктуры генерации электроэнергии, страдающей от относительно высоких (6%) потерь при передаче и распределении электроэнергии. Развитие возобновляемых источников энергии может сократить потери за счет уменьшения расстояния передачи электроэнергии.
3) Казахстан имеет относительно высокую долю сельского населения (43%), на долю которого в настоящее время приходится около 10% общего потребления электроэнергии в стране. ВИЭ могут быть удобным источником энергии для отдаленных деревень и регионов.
4) Высокие выбросы углекислого газа из-за большой зависимости от угля для производства электроэнергии. Низкая интенсивность выбросов углерода в атмосферу возобновляемых источников энергии представляет собой привлекательный вариант для руководства страны и инвесторов.
В 2017 году количество действующих электростанций на основе ВИЭ возросло до 55, а их мощность генерации увеличилась на 15,5% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года до 341,4 МВт в 2017 году (169,8 МВт по ГЭС, 112 МВт по ветряным электростанциям и 59 МВт по солнечным электростанциям) против 295,7 МВт в 2016 году (139,9 МВт по ГЭС, 98,2 МВт по ветряным электростанциям и 57,3 МВт по солнечным электростанциям). Такой рост произошел благодаря вводу в эксплуатацию новых ГЭС и ветряной электростанции в 30 МВт и 14 МВт соответственно. Производительность электростанций на основе биогаза в Казахстане осталась неизменной на уровне 0,4 МВт, в то время как установленные солнечные энергоустановки увеличились незначительно на 1,7 МВт. Общий объем вырабатываемой электроэнергии в 2017 году составил 1,1 млн кВтч в сравнении с 0,9 млн кВтч в 2016 году, тем самым обеспечивая 1,1% от общего объема производства электроэнергии в 2017 году против 1,0% в 2016 году.
Рисунок 1 - Карта расположения ВИЭ-станций в Казахстане по типу (2017 г.) [3]
За последнее десятилетие стоимость солнечных фотоэлектрических (PV) технологий снизилась более чем на 80%, а затраты, связанные с ветряными энергетическими установками, снизились на 30-40%. Ожидается, что стоимость проектов ВИЭ продолжит снижение на 25-50% в зависимости от технологии. Следовательно, темпы освоения энергоресурсов, как ожидается, будут стремительно расти в период между 2020 и 2030 годами, поскольку технологии производства возобновляемых источников энергии станут более доступными и конкурентоспособными по цене.
Правительство предоставляет производителям электроэнергии на основе ВИЭ льготные фиксированные тарифы и оказывает другие формы государственной поддержки. Льготные фиксированные тарифы для производителей ВИЭ установлены сроком на 15 лет и подлежат
ежегодной индексации с учетом инфляции. В 2017 году метод тарифной индексации был пересмотрен с целью регулирования волатильности обменного курса для инвесторов, на которых негативно повлиял переход к режиму плавающего валютного курса. Начиная с 1 октября 2017 года тарифы для выработанной электроэнергии были установлены на уровне 28,31 тенге (0,087 доллара США) за кВт-ч для ветровых электростанций, 43,21 тенге (0,133 доллара США) за кВт-ч для солнечных электростанций и 20,86 тенге (0.064 доллара США) для малых гидроэлектростанций.
Кроме того, в целях стимулирования использования возобновляемых источников энергии, правительство возмещает 50% затрат на установки ВИЭ (> 5 кВт) для домашних хозяйств и компаний, не имеющих доступа к электросетям. Средняя стоимость таких проектов в сфере возобновляемых источников энергии составляет 4-5 млн. тенге, и органы власти планируют
выделить такие гранты, по меньшей мере, 401 станциям, при общем количестве изолированных станций 1 200.
К дополнительным мерам оказания поддержки также относятся:
Обязательное подключение объектов ВИЭ к сетям передачи или распределения электроэнергии. Компании сети энергоснабжения несут все расходы на подключение объекта ВИЭ (включая усиление энергосистем), за исключением расходов, связанных с обслуживанием линии между объектом ВИЭ и сетью, и другими компонентами генерации электроэнергии:
• Приоритетность и обязательная передача электроэнергии, вырабатываемой при помощи использования ВИЭ.
• Обязательная покупка электроэнергии, вырабатываемой с использованием ВИЭ, единственным потребителем Единым расчетным центром (ЕРЦ).
• Освобождение ВИЭ от уплаты налога за передачу электроэнергии.
• Отсутствие требований к лицензированию для производства энергии.
Кроме того, Казахстан оказывает другие формы поддержки всем инвестиционным проектам:
• Освобождение от таможенных пошлин.
• Государственные гранты.
• Налоговые преференции и инвестиционные субсидии.
Финансирование и институциональная структура
Правительство Казахстана тесно сотрудничает с несколькими международными финансовыми институтами, в частности Европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР) и АБР, в разработке институциональной структуры для развития возобновляемых источников энергии. В настоящее время ЕБРР является основным инвестором в зеленую экономику Казахстана. Портфель данного банка насчитывает 25 проектов в энергетическом секторе страны. Общее количество проектов составляет 236 на общую сумму инвестиций в 7,3 млрд. евро, в том числе 115 действующих проектов (2,7 млрд евро), 43% из которых сосредоточены в энергетическом секторе. ЕБРР принимал участие в крупнейшем в Казахстане солнечном (солнечная электростанция Бурное и проект по его расширению), ветряном (ветряная электростанция Ерейментау) проектах, а также в проектах финансирования объектов возобновляемых источников энергии в Казахстане.
Последним проектом по разработке ВИЭ, профинансированном ЕБРР, является строительство электростанции Задария мощностью 14 МВт в Южно-Казахстанской области. Французская компания Urbasolar SAS привлекла средства в размере около 12,7 млн. долл. США в виде финансирования, в том числе 8,8 млн. долл. США, предоставленного ЕБРР, и 3,9 млн. долл. США - Фондом экологически чистых технологий (ФЭЧТ). Реализация проекта будет осуществляться через специализированную компанию Kaz Green Tek Solar. Строительство электростанции будет осуществляться в два этапа в течение девяти месяцев, а ее мощность составит более 54 000 270 Вт солнечных фотоэлектрических панелей, устанавливаемых на площади в 30 гектаров.
В октябре 2017 года ЕБРР получил средства в размере около 110 млн. долл. США от Зеленого климатического фонда (ЗКФ), международного фонда, финансируемого 194 правительствами мира, оказывающего поддержку в осуществлении инвестиций в инициативы сокращения уровня выбросов и устойчивости к изменениям климата в развивающихся странах. Ожидается, что общий объем инвестиций в рамках Рамочной программы по возобновляемым источникам энергии ЗКФ и ЕБРР в Казахстане составят 557 млн. долл. США, в том числе 214 млн. долл. США от ЕБРР и 137 млн. долл. США от спонсоров. Ожидается, что результатом реализации данного проекта будет реализация от 8 до 11 проектов по возобновляемым источникам энергии общей мощностью 330 МВт, которые позволят сократить выбросы CO2 на 12,9 млн. тонн (ЗКФ и ЕБРР, 2017 г.).
Гидроэлектростанции
В настоящее время в Казахстане имеется 15 крупных гидроэлектростанций (ГЭС) (> 50 МВт) общей мощностью 2,25 ГВт или 13% от общей генерируемо мощности страны. ГЭС вырабатывают около 8 ТВт-ч в год или 8% от общего объема выработки электроэнергии. Крупные гидроэлектростанции Казахстана расположены в основном вдоль реки Иртыш, которая протекает из Китая через северо-восточную часть Казахстана.
Казахстан относительно недавно определил приоритетность развития малых и средних гидроэлектростанций, предлагающих множество преимуществ с точки зрения стоимости, скорости строительства, надежности и снижения воздействия на окружающую среду. Еще одно преимущество малых гидропроектов заключается в том, что их строительство возможно в
изолированных районах вдали от национальной электрической сети или в районах с низким, сезонным или нестабильным спросом на электроэнергию. Эти преимущества делают малые ГЭС чрезвычайно конкурентоспособными по сравнению с традиционными источниками электроэнергии в южных и восточных регионах Казахстана с большим количеством небольших, но энергоемких рек.
Общая мощность малых и средних ГЭС на конец 2017 года составила 169,7 МВт, расположенных в основном в Южно-Казахстанской, Жамбылской и Алматинской областях. В 2017 году мощность малых ГЭС выросла на 30 МВт благодаря широкому размещению многочисленных частных электростанций, таких как Манкенская ГЭС (2,5 МВт, 283 млн. тенге) в Южно-Казахстанской области. К 2020 году в Казахстане планируется строительство 41 малой ГЭС общей мощностью 539 МВт, что обеспечит 17,6% общего потенциала возобновляемых источников энергии в Казахстане. При этом, правительство планирует провести модернизацию и ремонт нескольких крупных ГЭС, что позволит повысить роль гидроэнергетики в Казахстане.
Алматинская область является одним из крупнейших производителей возобновляемых источников энергии из водных ресурсов, где расположены 5 малых ГЭС общей расчетной мощностью около 20 МВт. К 2020 году в регионе будет развернуто 11 новых проектов, включая каскад ГЭС общей мощностью 42 МВт на реке Коксу и единой ГЭС мощностью 60,8 МВт на реке Чилик.
Ветряные электростанции
Казахстан обладает значительными объемами ветряных ресурсов, достаточных для внедрения ветряных электростанций производственного масштаба. Почти на 50% территории Казахстана характеризуется средней скоростью ветра, необходимой для производства электроэнергии (4-6 м/сек), при этом самый высокий потенциал наблюдается в регионе Каспийского моря, Центральном и Северном регионах страны. Тем не менее, наиболее перспективные объекты расположены в Алматинской области: Джунгарские ворота и Чиликский коридор. Средняя годовая скорость ветра на этих участках составляет 9,7 м/с, а плотность потока ветра - около 1050 Вт/м2, что дает возможность предположить потенциал выработки электроэнергии до 1 млрд. кВт/ч в год на каждом из этих участков. Следовательно, ветровая энергетика может быть эффективным средством для устранения дефицита электроэнергии во всей Южно-Казахстанской области.
Ветряная энергетика имеет существенное преимущество перед другими видами возобновляемых источников энергии. Ветряные электростанции достигают пикового потенциала выработки электроэнергии в зимний период года (из-за более высокой скорости ветра), что совпадает с сезонным пиком спроса на электроэнергию. Кордайская ветряная электростанция была первой малой ветряной электростанцией (1.5 МВт), которая была введена в эксплуатацию в Казахстане в 2012 году. В декабре 2014 года первый этап реализации проекта был завершен вводом в эксплуатацию девяти ветроэнергетических установок, что позволило увеличить мощность до 9 МВт. В октябре 2015 года была произведена сборка последних 10 установок, после чего производственная ветряная электростанция была введена в эксплуатацию на полную мощность 21 МВт.
Ветряная электростанция Ерейментау
Новое крупномасштабное внедрение ВЭС сделали ветряные электростанции вторым по величине ВИЭ в стране. К 2017 году общая мощность ветряных электростанций достигла 112,5 МВт, благодаря реализации таких проектов, как ветряная электростанция Ерейментау, введенная в эксплуатацию в 2015 году. Ветряная электростанция Ерейментау была одним из основных источников электроэнергии при проведении выставки «ЭКСПО-2017» в Астане.
Ожидается, что ветряная электростанция будет функционировать в течение минимум 20 лет. Самрук-Энерго планирует увеличить мощность электростанции до 95 МВт при помощи установки аналогичных ветроэнергетических установок, производство которых будет осуществляться по лицензии внутри страны. Кроме того, возможно увеличение потенциала ветряной электростанции до 300 МВт.
Основной проблемой возобновляемой энергетики является ее непостоянство, так как невозможно накопить электроэнергию в достаточном объеме. При этом, энергетический дефицит должен регулироваться или компенсироваться другими источниками энергии. Данный аспект чрезвычайно важен для производственных компаний, потребляющих почти 70% электроэнергии в Казахстане.
Солнечные электростанции
В Казахстане имеются районы, характеризующиеся высокой инсоляцией, особенно на юге страны, где объемы солнечного света составляют от 2 200 до 3 000 солнечных часов в год, что эквивалентно 1 200 - 1 700 кВт/м2 в год. Потенциал солнечной энергетики в Казахстане оценивается в 2,5 млрд. кВт-ч в год, что соответствует площади около 10 км2 солнечных элементов общей эффективностью 16%. Средняя эффективность современных солнечных панелей варьируется в диапазоне 15-25%. Тем не менее, перспективные технологические разработки показывают увеличение эффективности до 53%.
Солнечная энергия может широко использоваться на две третьей территории Республики Казахстан. В южных регионах продолжительность солнечного излучения составляет от 2 800 до 3 000 часов в год, а ежегодное потребление солнечной энергии составляет от 1 280 до 1 870 кВт-ч на 1 м2. Более того, в июне объем энергии на 1 м2 на горизонтальной поверхности колеблется от 6,4 до 7,5 кВт-ч в день, что делает Южно-Казахстанскую, Кызылординскую и Приаральскую области чрезвычайно благоприятными для производства солнечной энергии.
После строительства ряда солнечных электростанций в 2015 и 2016 годах развитие солнечной энергетики замедлилось из-за численных факторов, в том числе волатильности обменного курса, низкого спроса на энергию в целом. В течение 2017 года установленная мощность солнечных электростанций осталась практически неизменной, однако ожидается, что ряд объектов будет введен в эксплуатацию в 2018 году. К 2020 году 17 дополнительных солнечных фотоэлектрических проектов будут введены в эксплуатацию, увеличив объем производства на 724,8 МВт.
1.2 Основные принципы и подходы по переходу к «зеленой экономике»
Переход к «зеленой экономике» базируется на следующих основных принципах:
Рисунок 2 - Основные принципы перехода к «зеленой экономике»
1) повышение производительности ресурсов: производительность ресурсов (которая определяется как ВВП на единицу водных, земельных, энергетических ресурсов, единицу выбросов парниковых газов и т.д.) должна стать центральным экономическим показателем, так как этот параметр оценивает способность нашей страны создавать стоимость с минимизацией нагрузки на окружающую среду;
2) ответственность за использование ресурсов: необходимо повысить ответственность на всех уровнях государственной власти, бизнеса и населения за мониторинг и контроль, за устойчивым потреблением ресурсов и состоянием окружающей среды;
3) модернизация экономики с использованием наиболее эффективных технологий: Казахстан в ближайшие примерно 20 лет в несколько раз увеличит ВВП, объем промышленного производства и количество объектов инфраструктуры. Эти преобразования открывают возможность применения совершенно новых решений в экономике: это могут быть новые технологии, интегрированные системы с замкнутым циклом производства или инновационные подходы к производству электроэнергии в рамках «третьей индустриальной революции»;
4) обеспечение инвестиционной привлекательности мероприятий по эффективному использованию ресурсов: необходимо обеспечение справедливого тарифо - и ценообразования на рынках ресурсов, с целью сокращения субсидирования потребляющих их отраслей;
5) реализация в первую очередь рентабельных мероприятий: приоритет будет отдаваться тем инициативам, которые позволяют добиться не только улучшения экологической обстановки, но и получить экономическую выгоду;
6) обучение и формирование экологической культуры в бизнесе и среди населения: необходимо совершенствовать действующие и разработать новые образовательные программы о рациональном использовании ресурсов и охране окружающей среды в системе образования и подготовки кадров.
Социальный аспект перехода к «зеленой экономике» выражается в создании новых рабочих мест в пяти промышленных кластерах, которые позволят диверсифицировать экономику Казахстана: «Зеленое» строительство. Текущая динамика развития строительного сектора показывает, что к 2030 году будет построено такое же количество новых зданий, которое на сегодня составляет весь жилой фонд. При этом Казахстан импортирует многие основные строительные материалы, такие как окна, теплоизоляционные материалы, медные трубы. Если наладить производство 50% такой продукции национальными предприятиями, это позволит создать до 150 тысяч новых рабочих мест к 2030 году. Сельское хозяйство. Реализация данной Концепции позволит создать порядка 400 тысяч новых рабочих мест в сельскохозяйственной индустрии. До 150 тысяч рабочих мест ожидается от расширения площади пастбищ и сельскохозяйственных угодий, дополнительно 50 тысяч рабочих мест будут созданы за счет расширения тепличного хозяйства. Также свыше 200 тысяч рабочих мест будут косвенными и появятся за счет развития всей цепочки добавленной стоимости, включая производство продуктов питания. Новые технологии в электроэнергетике. Значительные инвестиции в электроэнергетику в размере 50 млрд. долларов США к 2030 году и около 100 млрд. долларов США к 2050 году позволят создать возможности трудоустройства для людей с научной, инженерной, технической или строительной специальностями. Существенная доля данных инвестиций – до 50% - будет приходиться на альтернативные источники энергии, поэтому новые рабочие места будут созданы в высокотехнологичном секторе возобновляемой энергетики. Управление отходами и обработка материалов в условиях замкнутого цикла. Мировая практика показывает, что в секторе управления отходами задействовано большое количество кадровых ресурсов в основном технической специальности или общего профиля. Создание предприятий, занимающихся сбором и переработкой различных видов отходов в Казахстане, может создать до 8 тысяч новых рабочих мест к 2030 году. Управление водными ресурсами, коммунальное водоснабжение и водоотведение. От 3 до 8 тысяч новых рабочих мест будут созданы в предприятиях по обработке сточных вод и в секторе орошения; также возможно создание временных вакансий в период строительства новых объектов инфраструктуры.
1.3 Сравнительный анализ использования зеленых технологий Казахстана с другими странами
Климатическая повестка несомненно остается одним из главных вызовов для всего сектора энергетики. Международные соглашения; Зелёный пакт для Европы, определяющий цели по переходу от использования ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии и сырья в странах ЕС к 2050 г.; растущие требования, связанные с производством продукции, импортируемой в Европу; растущий тренд среди инвесторов на «декарбонизацию» своих инвестиций, а также снижающаяся стоимость оборудования солнечных и ветровых установок – все это будет диктовать условия по дальнейшему переходу на ВИЭ в странах всего мира. Лидерами среди стран по темпу внедрения зеленой энергии за последние двадцать лет определенно являются страны Евросоюза. ЕС продемонстрировал значительное изменение структуры энергопроизводства, в частности, замещение Топливно-энергетических комплексов (далее - ТЭК) на более чистые, возобновляемые источники энергии. Этому способствовали как механизмы стимулирования, принятые на законодательном уровне, так и долгосрочные цели по достижению амбициозного роста производства электроэнергии из возо
