Ключевыми драйверами развития возобновляемой энергетики в мире стали

1. Необходимость смягчения последствий изменения климата [Ferroukhi R., Frankl P. Lins C., 2018]
2. Сокращения местного загрязнения воздуха и связанных с ним затрат и последствий для здоровья. По оценкам, Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 7,3 миллиона преждевременных смертей в год связаны с загрязнением воздуха в домашних хозяйствах и на открытом воздухе. Более низкие уровни загрязнения воздуха могут быть достигнуты путем перехода на более чистую энергию [Air quality and health. Copenhagen, 2018].
3.  Повышение энергетической безопасности за счет снижения зависимости от импорта энергоносителей и защиты от непредсказуемых глобальных энергетических рынков [Ferroukhi R., Frankl P. Lins C., 2018].
4.  Повышение устойчивости энергетической системы в ожидании более частых событий, связанных с изменением климата, и стихийных бедствий. Использование распределенных систем возобновляемой энергии и интеграции микрогридов, наряду с более широким использованием аккумуляторных батарей, может защитить от сбоя всю энергетическую систему [Ferroukhi R., Frankl P. Lins C., 2018].
5. Возможность расширенного доступа к энергии.
6. Более высокая доходность инвестиций по сравнению с другими видами топлива.
7. Средство создания добавленной стоимости.
8. Создание рабочих мест.

 Как было отмечено ранее северные регионы обладают определенной спецификой, которую необходимо учитывать, так как она может превратить ранее отмеченные недостатки альтернативной энергетики в преимущества, и наоборот. Так, в России большинство северных регионов богаты возобновляемыми (древесина и отходы деревообработки) и неисчерпаемыми ресурсами (ветер, приливы, течение воды и т.д.), что способствует развитию альтернативной энергетики. Кроме того, низкая плотность населения и наличие множества малых потребителей энергии также способствует развитию энергетики малой мощности.

Однако на севере есть рад факторов, препятствующих развитию альтернативной энергетики.

1. Погодно-климатические условия. Северные регионы, особенно те, что за полярным кругом, характеризуются низкими, а иногда экстремально низкими температурами атмосферного воздуха, что накладывает некоторые технические ограничения на оборудование, а также может вызвать дополнительные теплопотери.
2. Очаговое размещение производительных сил. Такой характер размещения производительных сил препятствует развитию альтернативной энергетики, в силу того, что требует генерации энергии очень большой мощности. Альтернативная энергетика для производства большого количества энергии требует большого количества энергоустановок, которые в свою очередь займут обширную территорию (или акваторию), удаленную от места производства на значительные расстояния. Помимо возможных потерь, это повлечет за собой регулярное значительное перемещение рабочей силы от места проживания до места размещения энергоустановок.
3. Низкий уровень развития инфраструктуры. Для развития возобновляемой энергетики необходимо транспортировать энергетические установки, аккумуляторы, линии электропередач, для чего требуется довольно высокий уровень развития инфраструктуры. В случае северных регионов и зависимости состояния инфраструктуры от погоды необходимы дополнительные затраты (от расчистки дорог от снега до ремонта).
4. Сезонность и различия продолжительности светового дня в зависимости от сезона. В случае северных регионов имеют место довольно большие различия в продолжительности светового дня. Сейчас современные солнечные электростанции способны генерировать энергию и пасмурную погоду, но в случае полярной ночи генерация энергии на таких электростанциях очень сильно снизится. То же следует отметить и про мини-гидроэлектростанции (МГЭС), которые функционируют благодаря энергии водного потока, зимой на севере данный поток прекратится, так как водотоки замерзнут.

В случае северных регионов России, в частности Арктики, многие населенные пункты обеспечиваются энергией из изолированных систем – дизельных электростанций, у которых низкий коэффициент полезного действия (КПД) и высокая себестоимость электрогенерации, (доходит до 80-120 рублей за КВт/час с учетом того, что солярку для них приходится доставлять один раз в год во время зимнего завоза). Для сравнения цена централизованной электроэнергии составляет 3-4 рубля за КВт/ час для конечного потребителя [Эксперты: в Арктике возможно широкое применение альтернативной энергетики. ТАСС., 2021; Перспективы использования альтернативных источников энергии в условиях Арктики, 2021].

В силу того, что в Арктике погодные и климатические условия в определенной степени ограничивают отдельно взятое направление альтернативной энергетики, то рекомендуется на севере РФ использовать комбинированные установки – единый энергетический комплекс, в котором, когда светит солнце – работают солнечные панели, когда дует ветер – работают ветрогенераторы, когда не работает ни то, ни другое, включается дизель-генератор. Но он включается, только если прилагающийся батарее совсем не осталось энергии, а если там есть необходимый ток и напряжение, тогда включается батарея. Комплекс включает в себя систему управления, которая позволяет оптимально распределять нагрузку [Эксперты: в Арктике возможно широкое применение альтернативной энергетики. ТАСС., 2021; Перспективы использования альтернативных источников энергии в условиях Арктики, 2021]. Такая комбинация позволит не только бесперебойно обеспечивать потребителей электричеством, но и уменьшить стоимость за КВт/час – до 15-25 рублей [Эксперты: в Арктике возможно широкое применение альтернативной энергетики. ТАСС., 2021; Перспективы использования альтернативных источников энергии в условиях Арктики, 2021].

В целом рядом исследователей отмечается, что в случае производства топлива и энергии непосредственно на месте реализации, снижается стоимость генерации [Попель О.С., Киселева С.В., Моргнова М.О., Габдерахманова Т.С., Тарасенко А.Б., 2015.–25; Смоленцев Д.О., 2012; Бердин В.Х., Кокорин А.О. Юлкин Г.М. Юлкин М.А., 2017].

Одним из барьеров развития альтернативной энергетики является разница в световом дне в разные сезоны. В целом суммарное количество световых периодов в любой точке планеты одинаково, в северных широтах максимум светового дня приходится на лето, а в случае территорий за полярным кругом – на полярные дни. Соответственно поступление солнечной радиации на земную поверхность определяется не широтностью, а рядом характеристик воздушной среды (прозрачность, облачность, влажность воздуха). Попель, О.С. с соавторами [Попель О.С., Киселева С.В., Моргнова М.О., Габдерахманова Т.С., Тарасенко А.Б., 2015] провели анализ данных NASA, по результатам которого ими была составлена карта по данным которой на арктической территории среднегодовое дневное поступление солнечной энергии варьируется от 2 до 5 кВт·ч/м²день. Для сравнения можно привести данные по Германии, где солнечные электростанции используются довольно широко при условии среднедневного поступления солнечной энергии в среднем 3,4 кВт·ч/м²день. В ясные дни в Арктике при падении лучей на оптимально ориентированную поверхность, поступление энергии может достигать 6-8 кВт·ч/м²день, что практически сравнимо с южными территориями России. Поэтому проблема нестабильной энергогенерации решается через использование накопителей энергии.

Что касается ветровой энергетики, то вследствие обледенения может в значительной степени снизиться вплоть до нуля эффективность ветряка. В случае возникновения поверхностного обледенения наблюдается резкое снижение номинальной мощности оборудования ветровых энергоустановок, вплоть до его полного отказа. В Швеции для борьбы с экстремальным обледенением используются вертолёты, которые распыляют горячую воду, чтобы растопить ледяную корку на поверхности лопастей. Данный способ борьбы с обледенением рассматривается как аварийный, который может использоваться лишь в крайних случаях. Однако стоимость такого способа борьбы со льдом весьма значительна и составляет величину стоимости электроэнергии, получаемой за несколько дней работы ветряка. Поэтому для эксплуатации в арктических областях части ветрогенератора должны быть изготовлены из специальных морозостойких материалов и оборудованы эффективной системой антиобледенения. При этом все технические жидкости, используемые в генераторе, не должны замерзать [Соловьев Д.А., 2016].

Для защиты оборудования от воздействия суровых климатических условий используется блочно-модульный принцип исполнения основного оборудования с размещением дизель-генераторов, накопителей и радиоэлектронной согласующей и управляющей аппаратуры в контейнерах с высокой степенью защиты от внешнего воздействия окружающей среды, а в ряде случаев – с внутренней системой климат-контроля [Соловьев Д.А., 2016].

Развитие альтернативной энергетики на Севере, как и в других регионах России стимулируется посредством договоров о предоставлении мощности (ДПМ) ВИЭ на оптовом рынке электроэнергии и мощности, которые устанавливают право инвесторов на получение выгод от регулируемых цен. Механизм таких договоров предусматривает решение юридических и технических проблем, появляющихся при применении «зеленых» (более высоких) цен на электроэнергию ВИЭ. Как отмечают В. Бердин, А. Кокорин, В. Поташников, Г. Юлкин «объектом регулирования является не объем в кВт*ч (как в других странах), а мощность в МВт (то есть не продукт, а способность его произвести). Такая форма поддержки уникальна, поскольку она предполагает финансирование строительства энергетических мощностей, а не продажи электроэнергии. Механизм был запущен в 2013 году и рассчитан на период до 2024 года. Он охватывает солнечную, ветровую генерацию и малую гидроэнергетику (до 25 МВт)».

В других странах инструментарий поддержки развития альтернативной энергетики включает в себя следующие элементы:

• «Зеленые» сертификаты (Renewable Energy Certificates (RECs), Green tags, Renewable Energy Credits) которые подтверждают факт того, что генерация (от 1 МВт•ч) осуществляется на основе возобновляемых источников энергии. Для проверки достоверности и подлинности таких сертификатов разработано и используется специальное программное обеспечение (WREGIS, M-RETS, NEPOOL GIS). Основным драйвером механизма обращения зелёных сертификатов является необходимость выполнения компаниями обязательств, взятых на себя самостоятельно или наложенных правительством. В России аналогом таких сертификатов являются квалификационные свидетельства, которые подтверждают, что генерирующий объект действительно работает на основе возобновляемых источников энергии. Выдает такие квалификационные свидетельства НП «Совет рынка».

Возмещение стоимости технологического присоединения. Данная мера направлена главным образом на повышение инвестиционной привлекательности проектов альтернативной энергетики. Органы государственной власти частично ли полностью компенсируют затраты на технологическое присоединение объектов «зеленой» энергетики к уже существующей. Возмещение стоимости технологического присоединения применяется и в Российских регионах. Так, например, осуществляются компенсации стоимости технологического присоединения для владельцев объектов ВИЭ мощностью до 25 МВт. По правилам предоставления таких субсидий, их размер не должен превышать 70% стоимости технологического присоединения. Максимальный размер субсидии составляет 15 млн рублей на один генерирующий объект. Для получения такой субсидии организация-владелец генерирующего объекта ВИЭ должна представить документы, подтверждающие их право собственности на этот объект, подтверждения соответствия электростанции технологическим требованиям (работает на основе ВИЭ, мощность не более 25 МВт), платежные документы и подтверждение о проведенных работах. К настоящему времени такую компенсацию получили ООО «АльтЭнерго» (строительство биоэлектростанций, Белгородская область) и АО «НордГидро» (строительство малых гидроэлектростанций, Республика Карелия) [Решения о предоставлении субсидий из федерального бюджета на государственную поддержку технологического присоединения генерирующих объектов, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии. Министерство энергетики России. URL: https://minenergo.gov.ru/node/12223 (дата обращения: 09.02.2021)]

Минэнерго вынесло следующее решение: при затраченных на технологическое присоединение БиоЭС ООО «Альтэнерго» 9,77 млн. рублей выделить субсидию в размере 4,88 млн рублей; при затраченных на две МГЭС АО «НордГидро» 1,61 млн рублей выделить субсидию в размере 806,9 тыс. рублей.

• Фиксированные тарифы на подключение. Эта мера опирается на гарантии подключения к единой сети и гарантии покупки всей произведенной «зеленой» энергии по фиксированной цене. Одним из вариантов может быть фиксированная надбавка к цене возобновляемой энергии. Такая надбавка выплачивается в течение 10-20 лет, чем гарантирует возврат вложенных инвестиций и получение прибыли.

Заключение

В результате работы установлено, что среди основных барьеров, препятствующим развитию альтернативной энергетики в северных регионах, природно-климатический и сезонный барьеры возможно преодолеть при помощи определенных адаптивных технологий, таких как комбинированные установки, материалы и веществ, неподверженные обледенению и замерзанию. Наименее преодолимым барьером является недостаточная развитость инфраструктуры. Среди наиболее распространенных экономи­ческих инструментов стимулирования развития альтернативной энергетики в России реализуется только возмещение стоимости технологического присое­динения, российские квалификационные свидетельства являются одним из условий получения компенсации стоимости технологического присоединения, поэтому сами по себе они не стимулируют развитие альтернативной энергетики.

Направлением дальнейших исследований будет анализ потенциала использования инструментов стимулирования зарубежной альтернативной энергетики в условиях российских северных регионов, а разработке ГИС, отражающей текущее и оптимальное размещение объектов и инфраструктуры альтернативной энергетики.