Министерство Энергетики

Российская электро- и теплогенерация на основе ВИЭ

Виталий БУТУЗОВ
Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина, д. т. н.
e-mail: ets@nextmail.ru

Введение

Развитие возобновляемых источников энрегии является одним из ведущих трендов мировой энергетики. В электрогенерации на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) наибольшее значение имеет гидроэнергетика: установленная мощность 1170 ГВт, годовая выработка – 4370 ТВт·ч/год. Для ветроэнергетики эти значения составляют соответственно 743 ГВт и 1743 ТВт·ч/год, для солнечной энергетики – 708 ГВт и 901 ТВт·ч/год, для биоэнергетики выработка электрической энергии составила 602 ТВт·ч/год, для геотермальной энергетики при установленной мощности 14 ГВт, годовая выработка 947 ТВт·ч/год. Наибольшим количеством тепловой энергии отличается теплогенерация на основе энергии биомассы – 4323 ТВт·ч/год. Установленные мощности и выработки тепловой энергии солнечного теплоснабжения составили 501 ГВт и 407 ТВт·ч/год, геотермального теплоснабжения: 108 ГВт и 284 ТВт·ч.
Развитие возобновляемой энергетики в России осуществляется на основании закона № 35-ФЗ «Об электроэнергетике», поправки в который с 2007 г. до 2021 г. регламентируют сооружение ветроэлектростанций (ВЭС), солнечных электростанций (СЭС), малых гидроэлектростанций (МГЭС) и других видов возобновляемой энергии. Статистика установленных мощностей и выработанной электрической энергии электростанциями России в 2020 г. представлена в отчете функционирования системного оператора ЕЭС России АО «СО ЕЭС» (www.so-ups.ru). На 01.01.2021 г. суммарная установленная мощность всех электростанций страны составляла 245,3 ГВт (100 %), в том числе гидроэлектростанций (ГЭС) – 50 ГВт (20,35 %), солнечных электростанций – 1,7 ГВт (0,7 %), ветроэлектростанций – 1,03 ГВт (0,42 %). Таким образом, возобновляемая энергетика РФ имела общую установленную мощность – 52,73 ГВт или 21,47 % от суммарной мощности всех электростанций страны. При общей выработке всеми электростанциями за 2020 год 1047 ТВт·ч (100 %) возобновляемой энергетикой было произведено 210 ТВт·ч (20,1 %), в том числе ГЭС – 207,4 ТВт·ч, (98,7 %), СЭС 1,98 ТВт·ч (0,8 %), ВЭС‑1,38 ТВт·ч (0,5 %). Официальная статистика по установленной мощности теплогенераторов с использованием ВИЭ и выработанной ими тепловой энергии в 2021 г. в России отсутствует. В 2021 г. изменился критерий отнесения ГЭС к малым гидроэлектростанциям. Постановлением Правительства РФ от 01.06.2021 г. № 1446-Р это значение увеличено до 50 МВт.

Рынок возобновляемой энергетики

Современный рынок возобновляемой энергетики создавался с 2007 г. внесением изменений в закон № 35-ФЗ от 26.03.2003 г. «Об электроэнергетике». Постановлением Правительства РФ от 23.01.2015 г. № 47 был определен действовавший до 2021 г. порядок поддержки ВИЭ на оптовом и розничном рынках электроэнергии, а также в территориально изолированных энергорайонах (план ДПМ-ВИЭ‑1.0). Инвесторы на оптовом рынке определялись администратором торговой системы (АТС) на конкурсной основе по двум критериям – капитальным затратам на 1 кВт, проценту локализации производства и коэффициенту использования установленной мощности (КИУМ). Правительство обязало региональные сетевые компании закупать электроэнергию на базе ВИЭ для компенсации до 5 % прогнозируемых потерь в электрических сетях. С победителями конкурса заключались договора с гарантией рентабельности 12 % и с выгодными тарифами на вырабатываемую энергию.

ВЭС в Самарской области
Источник: volga-mother.ru

В 2021 г. распоряжением Правительства РФ № 1446-Р от 01.06.2021 г. были внесены новые изменения в закон № 35-ФЗ от 26.03.2003 г. «Об электроэнергии» с утверждением нового плана ДПМ-ВИЭ‑2.0. Его срок увеличен до 2035 г., а мощность электрогенерации с использованием ветровой, солнечной и малой гидравлической энергии возросла до 12 ГВт. Новым критерием стал показатель эффективности электростанции (одноставочной цены) вместо ранее действовавших удельных кап. вложений на 1 кВт мощности. Требования ДПМ-ВИЭ‑2.0 предусматривают также возможность изменения установленной мощности, ужесточение требований по изменению местонахождения.
На розничном рынке электрической энергии для регулирования возобновляемой энергетики Постановлением Правительства РФ № 1298 от 29.08.2020 г. отбор проектов ВЭ для схем и программ развития электроэнергетики регионов (СИПР) производится по плановой стоимости 1 МВт·ч (одноставочному тарифу). Сетевые компании обязаны заключать договоры купли-­продажи электроэнергии с инвестором ВЭ, включенным в СИПР до ввода электростанции в эксплуатацию.
Для территориально удаленных энергорайонов в 2020 г. Минэнерго РФ разработал план модернизации неэффективных электростанций в 23 регионах страны с общей установленной мощностью 791 МВт, большая часть (70 %) которых находится в Якутии, Камчатском и Красноярском краях, Ямало-­Ненецком АО. АНО «Агентство Дальнего Востока по привлечению инвестиций и поддержке экспорта» разработало концепцию по привлечению частных инвестиций в развитие распределенной энергетики на изолированных и труднодоступных территориях. ПАО «РусГидро» в 2020 г. организовало конкурс по развитию распределенной энергетики в Якутии на основе энергосервисных контрактов. Его победителем стало ООО «Комплексные энергетические решения». Договор с ним предусматривает строительство шести солнечно-­дизельных электростанций общей мощностью – 2,3 МВт.
Наблюдательный совет ассоциации «НПП Совет рынка» в сентябре 2021 года одобрил разработку системы добровольного использования в России различных видов «зеленых» инструментов для подтверждения производимой электроэнергии на основе ВИЭ взамен двухсторонних договоров и сертификатов международной системы I-REC. С 2018 г. в России уже заключались также свободные двухсторонние договора. В 2021 г. они были подписаны с компанией Procter&Gamble (Тульская область), ПАО «Щекиназот» (Тульская область). Потенциальный рынок таких сертификатов оценивается в 224 млн МВт·ч.
Перспективы рынка возобновляемой энергетики в микроэлектрогенерации в ближайшие пять лет оцениваются в 150–200 МВт·ч в год. Законом № 471-ФЗ от 27.12.2019 г. предусмотрена установка микрогенерации на ВИЭ у частных и юридических лиц с возможностью продажи излишек электроэнергии в электросети. Постановлением Правительства РФ № 299 от 02.03.2021 г. регламентирован механизм реализации этого закона.

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика в России развивается по двум основным направлениям: электроэнергетика с прямым преобразованием солнечного излучения в электрическую энергию (фотоэнергетика) и солнечное теплоснабжение. Фотоэнергетика в основном представлена сетевыми СЭС, автономными и солнечно-­дизельными СЭС. Россия имеет также развитую космическую солнечную энергетику [3]. В настоящее время лидером возобновляемой энергетики России является сетевая фотоэнергетика. В статье [6] представлен обзор ее развития. На 01.01.2021 г. установленная электрическая мощность сетевых СЭС составляла 1700 МВт, а за 2020 г. ими было выработано 1,98 ТВт·ч [1]. Основными инвесторами сооружения сетевых СЭС являются ГК «Хевел» (743 МВт), ООО «Солар системс» (365 МВт), ПАО «Т-Плюс» (190 МВт). ГК «Хевел» основное производство фотоэлектрических модулей (ФЭМ) имеет в г. Новочебоксарске в Чувашии. В 2020 г. этот инвестор построил СЭС общей мощностью 189 МВт, в том числе в Калмыкии – Малодербетовскую СЭС (45 МВт), третью очередь Яшкульской СЭС (25 МВт), в Саратовской области – Дергачевскую СЭС (25 МВт), в Бурятии – Торейскую СЭС (45 МВт), в Омской области – Нововаршавскую СЭС (30 МВт). В 2021 г. введена в эксплуатацию вторая очередь СЭС «Лукойл – Волгоград нефтепереработка» (20 МВт). Вторым по объемам строительства СЭС инвестором в России является ООО «Соларс Системс», производство ФЭМ которого расположено в г. Подольске Московской области. В 2020 г. этой организацией были введены в эксплуатацию СЭС общей мощностью 105 МВт, в т. ч. в Волгоградской области СЭС «Светлая» (25 МВт), СЭС «Лучистая» (25 МВт), СЭС «Астерион» (15 МВт); в Башкирии – Стерлибашевская СЭС (25 МВт); в Ставропольском крае – шестая очередь Старомарьевской СЭС (15 МВт), СЭС «Медведица» (25 МВт). На третьем месте среди инвесторов – ПАО «Т-Плюс». В 2020 г. оно ввело в эксплуатацию в Оренбургской области СЭС «Сатурн» (30 МВт) с двухсторонними фотоэлектрическими модулями.

Плешановская СЭС
Источник: «Хэвел»

Солнечное теплоснабжение в современной России практически не развивается, в отличии от советского периода [4]. Установленная мощность гелиоустановок в 2020 г. оценивалась около 70 МВт [5]. Исследованиями по этому направлению солнечной энергетики занимаются Объединенный институт высоких температур (ОИВТ) РАН [6], лаборатория ВИЭ МГУ им. Ломоносова [7], Кубанский государственный аграрный университет [8]. Проектирование гелиоустановок в основном ведут ООО «Новый полюс» (г. Москва), ООО «Энерготехнологии-­Сервис» (г. Краснодар). Солнечные коллекторы (СК) производят по полному технологическому циклу, в том числе абсорберы ООО «Новый полюс»: жидкостные плоские и трубчатые вакуумные; воздушные и комбинированные СК. АО «ВПК «НПО машиностроения» производит сборку жидкостных плоских СК «Сокол-эффект» из импортных комплектующих с медными и алюминиевыми абсорберами. Монтажом ГУ в основном занимается ООО «Новый полюс».

Ветроэнергетика

В России в настоящее время развитие получили преимущественно сетевые ветровые электростанции. В небольшом количестве сооружаются ветродизельные станции (ВДС) и малые ветроэлектрические установки (ВЭУ) единичной мощностью до 50 кВт. На 1 января 2021 г. по данным [1] суммарная установленная мощность сетевых ВЭС составляла 1030 МВт, а выработка электрической энергии за 2020 год – 1,38 ТВт·ч. Тремя основными инвесторами на рынке ветроэнергетики являются: Фонд развития ветроэнергетики (ФРВ), АО «НоваВинд», партнерство ПАО «Энел-­Рус» и фирмы Siemens Gamesa. Учрежденный УК «РосНАНО» и ПАО «Фортум» ФРВ взял за основу редукторную схему ВЭУ датской фирмы «Vestas» и с 2019 г. развернул производство гондол в г. Нижнем Новгороде, лопастей в г. Ульяновске, башен в г. Таганроге. На 01.01.2021 г. ФРВ построил ВЭС общей мощностью 599 МВт. В 2020 г. в Ростовской области им были построены Каменская (100 МВт), Сулинская (100 МВт), Гуковская (100 МВт), первая очередь Казачьей ВЭС (50 МВт); в Калмыкии – Салынская (100 МВт) и Целинская ВЭС (100 МВт). В 2021 г. велось строительство ВЭС в Волгоградской и Астраханской областях общей мощностью 445 МВт. До 2024 г. ФРВ планирует строительство ВЭС суммарной мощностью 1800 МВт.
Вторая по объемам сооружения ВЭС компания «НоваВинд», утвержденная ГК «Росатом», имеет базовую безредукторную конструкцию датской фирмы «Lageway». Оно с 2020 г. организовало производство генераторов, гондол, ступиц, обтекателей на заводе «Атоммаш» в г. Волгодонске, а башен на заводе «Ветростройдеталь» в том же городе. В 2020 г. АО «НоваВинд» построило Адыгейскую ВЭС мощностью 150 МВт, а в 2021 г. самую мощную на 01.10.2021 г. российскую ВЭС – Кочубеевскую в Ставропольском крае мощностью 201 МВт. До 2024 г. АО «НоваВинд» планирует сооружение ВЭС суммарной мощностью 1000 МВт.
Третье по объемам строительства ВЭС – партнерство ПАО «Энел-­Рус» и фирмы «Симменс-­Гамеса» за основу приняло редукторную схему ВЭС фирмы «Симменс-­Гамеса» и в 2019 г. организовало сборочное производство в г. Санкт-­Петербурге. На 01.01.2021 г. партнерство построило ВЭС общей мощностью 90 МВт, а до 2024 г. планирует сооружение 300 МВт ВЭС.
В северных и труднодоступных районах в составе изолированных энергосистем работают ветродизельные станции (ВДС) [9]. В Камчатском крае на острове Беринга с 1996 г. эксплуатируется Никольская ВЭС мощностью 550 кВт, на Камчатке работает Усть-­Камчатская ВДС мощностью 1175 кВт и с 2013 г. Октябрьская мощностью 3300 кВт. На Курильском острове Кунашир с 2015 г. успешно эксплуатируется Новиковская мощностью 450 кВт. В Якутии в пос. Тикси в 2018 г. построена ВДС мощностью 900 кВт. В изолированных энергосистемах работают сотни малых ВЭУ единичной мощностью менее 50 кВт отечественного и зарубежного производства. В России такие ВЭУ разрабатывают и выпускают около десятка частных фирм. Особенности их конструкций приведены в статье [10]. Российская научная ветроэлектрическая школа выполнила исследования ветроэнергетического потенциала страны. Для сооружения сетевых ВЭС эту работу ведет в том числе В. Н. Николаев, д. т. н. [11]. Для ветродизельных станций в Арктике, в условиях ограниченной климатической информации разработкой арктических ВЭУ занимается В. В. Елистратов, д. т. н. [12]. Разработкой малых ВЭУ занимается С. В. Грибков, к. т. н. [10]. Исследования работы ВЭС и ВДС в составе энергосистем выполняет П. В. Илюшин, д. т. н. [13].

Малая гидроэнергетика

В справочнике [14], подготовленном ПАО «РусГидро» и ассоциацией «Гидроэнергетика России» представлен полный перечень всех гидроэлектростанций страны, в том числе единичной установленной мощностью менее 50 МВт, относимых к малым ГЭС. Согласно справочнику, 203 малых ГЭС имеют общую установленную мощность 1182 МВт, в том числе 20 станций мощностью от 25 до 50 МВт суммарно 700 МВт, 102 малых ГЭС мощностью от 10 до 25 МВт суммарно 287 МВт, 81 МГЭС мощностью до 10 МВт суммарно 153 МВт. По данным отчетов о функционировании ЕЭС России, подготовленных системным оператором (www.so-ups.ru) за 2018–2020 гг. в 2020 г. введены в эксплуатацию Усть-­Джегутинская (5,6 МВт), Верхнебалкарская (10 МВт), Барсуковская (5,25 МВт). Таким образом, по данным на июль 2021 г. суммарная установленная мощность российских малых ГЭС составляла 1182 МВт. При реализации плана ДПМ-ВИЭ‑1.0 на конкурсном отборе в 2020 г. были отобраны проекты малых ГЭС общей мощностью 45,6 МВт, из которых по данным на июль 2021 года было введено 21 МВт. В 2021 г. велось строительство четырех МГЭС: в Карачаево-­Черкессии (Красногодская № 1, № 2); в Кабардино-­Балкарии (Псыгансу), в Чечне (Башенная), с суммарной установленной мощностью 70 МВт. После утверждения в 2021 г. программы ДПМ-ВИЭ‑2.0 основными инвесторами МГЭС являются: «РусГидро» (100 МВт), «Норд Гидро» (48,8 МВт); «Южэнергострой» (23,7 МВт); «Энергомаш» (16 МВт), «ТГК‑1» (16,5 МВт); En+Group (8,1 МВт).
Проектирование и строительство МГЭС в России в основном выполняют «РусГидро» (г. Москва), МНТО «ИНСЭТ» (г. Санкт-­Петербург). Последнее предприятие разработало типоразмерный ряд гидроагрегатов для мини и малых ГЭС единичной мощностью до 6 МВт и микро ГЭС мощностью от 10 до 100 кВт. Оно выполняет комплекс работ по созданию малых ГЭС под ключ: разработка бизнес-­планов, ТЭО, проектной документации, монтаж, пуско-­наладка. С 1993 г. «ИНСЭТом» было построено 92 малых ГЭС с 200‑ми гидроагрегатами суммарной установленной мощностью 23 МВт, в том числе в России 33 станции общей мощностью 11 МВт. Заказчикам поставлено для монтажа собственными силами 170 комплектов МГЭС единичной мощностью до 330 кВт с гидроагрегатами пропеллерного типа. Всего «ИНСЭТ» разработало и производит пять типоразмеров гидроагрегатов с пропеллерными турбинами мощностью от 100 до 1800 кВт, четыре типоразмера гидроагрегатов с радиально-­осевыми турбинами мощностью от 550 до 5600 кВт, четыре типоразмера гидроагрегатов с ковшовыми турбинами мощностью от 145 до 6000 кВт.
В 2019–2020 гг. обществом были выполнены обследования и подготовлены технические предложения по восьми российским МГЭС общей мощностью 15 МВт, разработаны ТЭО сооружения МГЭС мощностью 2 МВт на Курильском острове Парамушир, три проекта реконструкции МГЭС, введены в эксплуатацию восемь гидроэлектростанций, в том числе для Мосводоканала и питьевого водовода в Адыгее.

Геотермальная энергетика

В России развитие получили как геотермальные электростанции (ГеоЭС), так и геотермальное теплоснабжение. Разведанные запасы четырех геотермальных пароводяных месторождений оцениваются в 40,7 тыс. м3/сут., а 62 геотермальных водяных – в 268,2 тыс. м3/сут. [15]. В 2019 г. в стране эксплуатировались четыре пароводяных и 26 водяных месторождений, на которых работала 161 геотермальная скважина. Добыча геотермального пара в 2020 г. составляла 12,6 млн т/год, а геотермальной воды 20,2 млн м3/год [16]. Установленная мощность российских ГеоЭС составляет 84 МВт, а выработка электрической энергии в 2020 г. – 0,421 ТВт·ч/год. Геотермальное теплоснабжение России имеет суммарную установленную мощность 110 МВт, а выработка тепловой энергии в 2019 г. составляла 280 тыс. МВт·ч/год [16].
Исследованиями геотермальных ресурсов в основном занимаются институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного научного института РАН в г. Петропавловск-­Камчатский [17] и Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики ОИВТ РАН в г. Махачкале [18]. Добычей геотермальных ресурсов на Камчатке занимаются «Тепло Земли» (г. Петропавловск-­Камчатский), в Дагестане –«Геоэкопром» (г. Махачкала), в Краснодарском, Ставропольском краях, в Адыгее – «Нефтегазгеотерм» (пос. Мостовской, Краснодарский край).
Исследованиями по созданию ГеоЭС в России занимается «Геотерм-­М» (г. Москва), а разработкой и изготовлением оборудования для них «Калужский турбинный завод» [19]. Компетенциями по проектированию геотермального теплоснабжения обладают «Геотерм-­М» и «Энерготехнологии-­Сервис». Эксплуатацию ГеоЭС осуществляют филиал «Возобновляемая энергетика» ПАО «Камчатскэнерго», а геотермального теплоснабжения на Камчатке АО «Тепло Земли», в Дагестане – ООО «Геоэкопром» [20].

АГЭУ в Мензе
Источник: «Хэвел»

Биоэнергетика

Закон № 35-ФЗ от 21.02.2003 г. «Об электроэнергетике» в редакции от 29.12.2017 г. предусматривает использование ВИЭ в том числе биомассы, включающей в себя специально выращенные для получения энергии растения, а также отходы; биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных шахтах.
В новом плане развития возобновляемой энергетики до 2035 г. (ДПМ ВИЭ 2.0), утвержденным Постановлением Правительства РФ от 01.06.2021 г. № 1446-Р не установлены задания по генерации электроэнергии на основе биомассы. По результатам 2020 г. ассоциации «НП Совет рынка» (www.np-sp.ru) в 2020 г. выработка электроэнергии на БиоЭС на оптовом и розничном рынках, подтвержденных сертификатами, составила 65,2 ГВт·ч/год, в т. ч. на основе биомассы и ее отходов – 39,03 ГВт·ч/год; биогаза – 25,06 ГВт·ч/год; свалочного газа – 1,15 ГВт·ч/год. По установленной мощности БиоЭС обобщенные данные отсутствуют. В перечне квалифицированных объектов Минэнерго РФ (www.minenergo.gov.ru), на 01.10.2021 г. среди работающих на основе биомассы и отходов указана только мини-­ТЭЦ «Белый ручей» в Вологодской области, установленной электрической мощностью 6 МВт и тепловой – 49 МВт. Она использует отходы древесины. С 2009 г. в городах Морозовск и Миллерово Ростовской области работают две мини-­ТЭЦ мощностью по 6 МВт со сжиганием лузги подсолнечника. В указанном перечне Минэнерго РФ приводятся данные только двух БиоЭС на основе сжигания биогаза. Работающая с 2012 г. биогазовая станция (БГС) «Байцуры» мощностью 1 МВт построена в селе Грузкое Белгородской области. В той же области в Лучковском сельском поселении работают две БГС мощностью 3,6 МВт. В числе квалифицированных объектов также БиоЭС на свалочном газе полигона ТБО в пос. Новый Свет Ленинградской области.
Для теплоснабжения в России применяются в основном дрова, отходы древесины и сельскохозяйственного производства. Согласно стратегии развития лесного комплекса РФ до 2030 г. [21], в 2019 г. в стране было заготовлено 14 млн плотных м3 дров. При их удельном весе 650 кг/м3 общий вес составил 9,1 млн т. При средней теплотворной способности дров 4,5 кВт·ч/кг и КПД их сжигания в печах и котлах 60 % общее количество тепловой энергии в 2019 г. составило 25 тыс. ГВт·ч/год. По данным О. Ракитовой [22], из общего количества отходов лесозаготовки – 23 млн т и деревопереработки – 20 млн т, для использования в теплоснабжении актуальны топливная щепа, топливные брикеты и пеллеты (топливные гранулы). Топливная щепа в России пока не получила широкого применения. Производством топливных брикетов в 2019 г. в России занимались 280 предприятий с годовым объемом производства 450 тыс. т при внутреннем потреблении 230 тыс. т [23]. При их теплотворной способности, близкой к дровам и при КПД сжигания в котлах 76 % эквивалентно 645 ГВт·ч/год, пеллеты (топливные гранулы) в 2019 г. в России производились на 300 заводах в объеме 1,9 млн т [1] (в 2020 г. – 2,2 млн т [22]) при внутреннем потреблении не более 5 % [24]. При их теплотворной способности, близкой к дровам и КПД сжигания в котлах 80 %, общее годовое количество тепловой энергии составляло в 2019 г. 76 ГВт·ч/год. Таким образом, суммарное количество тепловой энергии при сжигании дров, топливных брикетов и пеллет в 2019 г. составило 25721 ГВт·ч/год, при этом доля дров – 97 %.
Крупнейшие котельные на древесных отходах работают на заводах швейцарской фирмы «Swiss Krono» в п. Ветлужный Шарьинского района Костромской области мощностью 96 МВт и шведской фирмы «ИКЕА» в деревне Подберезье Новгородской области мощностью 85,5 МВт [25]. Наибольшее количество котельных на дровах и отходах работают в Архангельской области. В 2019 г. по данным сайта www.infobio там эксплуатировались 650 котельных установленной мощностью 3000 МВт (100 %), в т. ч. 420 на дровах общей мощностью 1110 МВт (37 %), в которых ежегодно сжигалось 260 тыс. т топлива. В этом регионе работает самая мощная в России пеллетная котельная в пос. Катунино Приморского района мощностью 20 МВт. Древесное топливо активно используется в соседних с Архангельской областью Карелии, Вологодской, Ярославской, Костромской областях. В пос. Импилахти в Карелии ООО «Сетлес» с 2007 г. эксплуатирует котельную со сжиганием древесной коры мощностью 10 МВт с котлами финской компании «Вяртелла». В Хабаровском крае из 400 муниципальных котельных на древесине работают 60 котельных (15 %) общей мощностью 107 МВт.
В России технологии сжигания дров и древесных отходов развивались с 1930‑х годов в основном двумя научными центрами: ВТИ в г. Москве и ЦКТИ им. Ползунова в г. Санкт-­Петербурге [26]. Там были разработаны конструкции котлов с неподвижными и механическими колосниковыми шахтными топками и с факельным сжиганием измельченного топлива. В этих котлах в основном применяются две технологии: прямого сжигания и пиролиза. В 2021 г. в стране котлы на дровах, пеллетах, брикетах, древесных отходах производились десятком заводов. Например, компания «Автоматик-­Лес» в г. Коврове Владимирской области (www.avtomaticles.ru) выпускает котлы на опилках, щепе, коре и древесных отходах тепловой мощностью от 200 кВт до 10 МВт; пеллетные автоматизированные котлы мощностью от 15 до 250 кВт, самоочищающие пеллетные горелки.

Выводы

Российский рынок возобновляемой энергии создан в основном мерами государственного стимулирования по программе ДПМ-ВИЭ‑1.0 с гарантированными сроками окупаемости. В новом плане ДПМ-ВИЭ‑2.0 до 2035 г. предусмотрено развитие только СЭС, ВЭС и МГЭС. В то же время в России успешно работают несколько ГэоЭС, стоимость электроэнергии которых вдвое ниже топливных ТЭС (Мутновская ГеоЭС, Камчатка). Там же разведаны перспективные геотермальные месторождения, выполнены проекты развития ГеоЭС. Одной из проблем реализации плана ДПМ-ВИЭ‑1.0 являлись низкие темпы строительства МГЭС, что во многом объясняется существенно большей, чем для СЭС и ВЭС, долей строительно-­монтажных работ в структуре их сметной стоимости.
В настоящее время в стране не организован рынок развития теплоснабжения с использованием ВИЭ. Меры государственной поддержки не приняты и не определено министерство, ответственное за эту теплогенерацию. При больших объемах использования древесины и ее отходов для теплоснабжения отсутствует программа развития этого направления. Созданное в России масштабное пеллетное производство ориентировано на импорт, а цены его продукции неконкурентные в большинстве регионов страны. В России исследования по проблемам комплексного использования ВИЭ в народно-­хозяйственном комплексе практически не ведутся. В малых объемах они выполняются по системам теплоснабжения на основе ВИЭ, а также по EROJ (Energy retum on investiment) – коэффициенту энергетической окупаемости технологий ВЭ.
Солнечная энергетика в России представлена в основном сетевыми СЭС. Их установленная мощность в 2020 г. составила 1,7 ГВт, а выработка 1,98 ТВт·ч/год. Россия сохранила свои компетенции в космической солнечной энергетике. Продолжается строительство ФЭС в изолированных северных энергорайонах. Солнечное теплоснабжение представлено наибольшим числом эксплуатируемых гелиоустановок и малым количеством производимых солнечных коллекторов. Основными инвесторами их сооружения являются ГК «Хевел» (189 МВт в 2020 г.) и «Солар системс» (105 МВт в 2020 г). Каждый из них имеет в России производство на основе кристаллического кремния. Требования плана ДПМ-ВИЭ‑1.0 обеспечили степень локализации производства оборудования не менее 70 %.
Ветроэнергетика в России уже два года является лидером по темпам развития. Установленная мощность всех ВЭС на июль 2021 г. составила 1030 МВт, а выработка электрической энергии за 2020 год – 1380 млн кВт·ч. В основе конструкций ВЭУ – решения западноевропейских лидеров ветроэнергетики. Применяются как редукторные, так и безредукторные схемы ВЭУ. В стране ограниченное применение получили ветродизельные станции. При большой потребности северных районов в ВЭУ в 2021 г. они не получили широкого применения. Российские разработчики и производители малых ВЭС разобщены, отсутствует их крупномасштабное производство. Актуальны исследования результатов эксплуатации сетевых ВЭС.
Россия имеет многолетний опыт разработки строительства, эксплуатации и производства оборудования МГЭС. Основным фактором, препятствующим их дальнейшему развитию является преобладание в сметной стоимости строительно-­монтажных работ. Дополнительное стимулирование по программе ДПМ-ВИЭ‑2.0 уже привело к увеличению инвестиций в сооружении МГЭС общей мощностью 214 МВт.
В основе развития геотермальной энергетики разведанные четыре пароводяных месторождения с запасами 40,7 тыс. м3/сут. и 62 геотермальных водяных – 268,2 тыс. м3/сут. Из 161 скважин в 2020 г. были добыты 12,6 млн т/год геотермального пара и 20,2 млн м3/год воды. Установленная мощность четырех ГеоЭС составила 84 МВт, а выработка ими электрической энергии в 2019 г. – 428 млн кВт·ч/год. Геотермальное теплоснабжение при установленной мощности 110 МВт в 2019 г. обеспечило выработку 280 тыс. МВт·ч/год тепловой энергии. В 2020–2021 гг. геотермальная энергетика продолжала использовать советские научные и инженерные разработки. Разведка новых геотермальных месторождений не ведется. В программе ДПМ-ВИЭ‑2.0 до 2035 г. не предусмотрено строительство новых ГеоЭС, отсутствуют меры по развитию геотермального теплоснабжения.
При отсутствии мер гос. поддержки биоэнергетики в планах ДПМ-ВИЭ‑1.0/2.0 выработка электрической энергии БиоЭС в 2020 г. достигла 65,2 ГВт·ч/год, в т. ч. на основе биомассы и ее отходов – 39,03 ГВт·ч/год, биогаза – 25,06 ГВт·ч/год, свалочного газа – 1,15 ГВт·ч/год. Выработка тепловой энергии на основе биомассы в объеме 25721 ГВт·ч/год в 2019 г. в основном производилась при сжигании дров (25 тыс. ГВт·ч/год), топливных брикетов 645 ГВт·ч/год, пелетт – 76 ГВт·ч/год. В России имеется многолетний опыт исследования топочных процессов при сжигании дров и древесных отходов. Десятки заводов производят такие котлы и вспомогательное оборудование, в т. ч. пелеттные котлы и пелеттные горелки. В программе ДПМ-ВИЭ‑2.0 отсутствуют мероприятия по стимулированию строительства БиоЭС на основе биомассы. В России в настоящее время не разработаны мероприятия по стимулированию развития теплоснабжения с использованием ВИЭ.