Что должны знать крупные потребители электроэнергии, чтобы не переплачивать? Внутреннее потребление электроэнергии Структура и показатели использования установленной мощности

Предприятия по производству алюминия – самые крупные потребители электроэнергии в мире. На их долю приходится примерно 1% всей производимой электроэнергии за единицу времени и 7% энергии, потребляемой всеми промышленными предприятиями в мире

На Красноярском экономическом форуме Олег Дерипаска не смог ответить на вопрос жителей, почему его предприятия минимизируют налоговую нагрузку до неприличных цифр, почему травят города, платят слишком маленькие зарплаты и пенсии, зато заявил о том, что "РусАл" вскоре может объявить масштабную программу строительства новых генерирующих мощностей.

"Мы в ближайшее время объявим программу строительства новых мощностей объемом порядка 2 ГВт", - сказал он. Программа связана с вводом Богучанского комплекса в 2012-2013 годах и развитием собственной генерации для обеспечения потребления предприятий "РусАла" в Сибири.

Какой ценой и за чей счет будут реализовываться эти планы?

Некоторые ответы на этот вопрос будут понятны из приведенных ниже материалов доклада, изданного International Rivers Network еще в 2005 году и переведенного потом на русский язык М. Джонсом и А Лебедевым

Предприятия по производству алюминия – самые крупные потребители электроэнергии в мире. На их долю приходится примерно 1% всей производимой электроэнергии за единицу времени и 7% энергии, потребляемой всеми промышленными предприятиями в мире. Практически вся электроэнергия, которая необходима в производстве алюминия (2/3 энергозатрат всего объема мировой промышленности), расходуется при плавлении слитков алюминия в плавильных цехах. Общий расход электроэнергии в производстве первичного алюминия, т.е. его слитков в плавильных цехах, варьируется от 12 до 20 МВт/час на тонну алюминия, что составляет 15,2-15,7 МВт/час на тонну всего объема мировой промышленности.

Около половины всей электрической энергии, потребляемой алюминиевой промышленностью, производится на гидроэлектростанциях, и этот показатель будет расти в ближайшие годы. Другие источники энергии составляют: 36% - угольная, 9% - природный газ, 5% - атомная, 0,5% - нефтяная. Гидростанции, служащие источником электроэнергии для плавки алюминия, распространены в Норвегии, России, странах Латинской Америки и США и Канаде. Уголь в основном применяется в странах Океании и Африки.

За последние 20 лет многие предприятия по выплавке алюминия в промышленно развитых странах были закрыты. На смену старым пришли новые плавильные цеха, в которых денежные и трудовые затраты ниже, чем затраты на энергию. Она остается основным компонентом себестоимости первичного алюминия, однако по-прежнему составляет 25%-35% от общей суммы производственных расходов. Согласно данным предприятий по производству алюминия, компании, которые платят более $35 за МВт/час, оказываются неконкурентоспособны и вынуждены закрывать свои производства или пересматривать структуру затрат на энергию.

Менее затратным является доступ к сырью - бокситу, который можно перевозить морем за относительно небольшую плату. Производство алюминия постепенно «мигрирует» из США и Канады, Европы и Японии в страны Азии и Африки, имеющие мощный производственный потенциал.

Несмотря на существенные сдвиги в энергосекторе многих промышленно развитых стран, такие как приватизация и дерегулирование предприятий, роль государства все еще играет важную роль в ценообразовании производителей энергии и их субсидировании. Это приводит к выбросу на рынок огромного количества дешевой энергии, которая, вместе с приватизацией и дерегулированием, существенно влияет на принятие решений по размещению новых заводов по выплавке алюминия. Субсидии на самом деле осложняют попытки повысить эффективность алюминиевых производств и уменьшить объемы потребления энергии.

К примеру, угольная промышленность получает прямую грантовую поддержку государства в Великобритании и Германии. Энергия, потребляемая предприятиями по производству алюминия в Австралии и Бразилии, субсидируется правительствами этих стран. Кроме того, международные банки развития предлагают выгодные кредиты гидростанциям, свзанным с алюминиевой отраслью в Аргентине и Венесуэлле.

Исследование строительства плотины в Тукуруме (TucuruМ) в Бразилии, проведенное Всемирной комиссией по плотинам, показало, что плавильные предприятия Альбрас/Алюнорте (AlbrАs/Alunorte) и Алюмар (Alumar) получили порядка $193-411 миллионов субсидий на потребление энергии в год от компании, находящейся в собственности государства. Плавильные предприятия с недавнего времени стали применять новую стратегию: они угрожают закрытием и выводом производств из страны, чтобы получить новые долгосрочные субсидии на энергию по ставкам значительно ниже тех, что приходится платить другим предприятиям. При этом более 70% производимого алюминия с этих заводов экспортируется.

Существует множество примеров, показывающих резкое падение рентабельности алюминиевых компаний после прекращения субсидий на электроэнергию. Плавильное предприятие Валько (Valco) компании Кайзер (Kaiser) сократило выпуск продукции по истечении контракта с правительством Ганы: в этой стране производится самая дешевая в мире энергия - 11 центов за КВт, или 17% от реальной стоимости производства единицы энергии. В январе 2005 г. компания Алькоа подписала меморандум о взаимопонимании с правительством Ганы для возобновления работ в плавильных цехах по ставкам на энергию, которые не афишируются.

Предоставление субсидий энергоемким предприятиям оказывает значительное негативное влияние на планирование развития энергетического сектора страны. Несмотря на то, что только 4,7% населения Мозамбика имеют доступ к электроэнергии, алюминиевые производства BhpBilliton, Mitsubishiи IDC"sMozalудвоили мощность, а значит потребление энергии у них будет в 4 раза больше объема электричества, используемого на другие цели по всей стране.

Алюминий способствует потеплению климата Земли

Газы, вызывающие потепление климата, часто поступают в атмосферу с алюминиевых плавильных производств, - в частности СО2, CF4 и C2 F6. Главным источником выбросов СО2 является производство энергии, необходимой для выплавки алюминия и получаемой посредством сжигания ископаемого топлива. Кроме того, оказалось, что гидроэлектростанции, расположенные в тропических экосистемах, также выбрасывают значительное количество парниковых газов.

Австралия – яркий тому пример, т.к. австралийские алюминиевые производства получают электроэнергию со станций, работающих на угле. Эти станции выбрасывают 86% СО2 от всего объема этого газа, поступающего в атмосферу с плавильных предприятий, или 27 млн тонн в год. Это 6% от всех выбросов парниковых газов в Австралии. Однако, при этом следует учесть, что алюминиевая отрасль составляет лишь 1,3% ВВП, приходящегося на долю промышленных производств Австралии. Алюминий и продукция из него являются вторыми по важности, после угля, товарами, входящими в экспортный сектор страны. Данное обстоятельство негативно отразилось на политике страны по использованию возобновляемых источников энергии и развитию торговли выбросами СО2 - основных рыночных механизмах по уменьшению «вклада» Австралии в потеплении климата Земли. К примеру, Австралия в настоящее время занимает одно из лидирующих положений среди стран, для которых характерен высокий объем выбросов парниковых газов на душу населения.

Производство алюминия в Австралии увеличилось на 45% с 1990 г., и, скорее всего, продолжит расти в будущем. В то время, как фактические «прямые» выбросы парниковых газов снизились на 24% по сравнению с 1990 годом (до 45% на тонну), «непрямые» выбросы этих газов, образующиеся в процессе производства электроэнергии, выросли на 40% за тот же срок. Таким образом, увеличение производства алюминия фактически свидетельствует о повышении выбросов СО2 в атмосферу на 25%.

Выплавка алюминия, основанная на использовании ископаемого топлива, нецелесообразна с экологической точки зрения. Промышленные предприятия Австралии производят парниковых газов в 5 раз больше, чем сельское хозяйство, в 11 раз больше, чем горнодобывающая отрасль и в 22 раза больше, чем любая другая отрасль в расчете на доллар национальной экономики. В мировом масштабе алюминиевая промышленность производит в среднем 11 тонн СО2 на тонну первичного алюминия за счет сжигания ископаемого топлива.

PFC– одни из самых опасных парниковых газов, которые формируются в результате так называемого явления поляризации в электролитах, когда электролит растворяется в оксиде алюминия во время плавления. PFCспособны довольно долго пребывать в атмосфере – до 50000 лет, и при этом считаются в 6500 – 9200 раз опаснее, чем другие парниковые газы, в частности, СО2. По оценкам специалистов, производство алюминия было причастно к 60% выбросов PFCв мире в 1995 г., несмотря на то, что за последние 20 лет, благодаря контролю за выбросами, объем этих газов на тонну алюминия снизился.

Потепление климата – одна из самых актуальных сегодня проблем. Сейчас, когда в силу вступил Киотский протокол, активистам всех стран необходимо поставить вопрос об обоснованности проектов по производству алюминия, учитывая объемы выбросов парниковых газов в атмосферу этими предриятиями. Это должно стать решающим аргументом при рассмотрении вариантов промышленного развития отдельной страны. Компании национального и регионального уровня должны взаимодейстовать с международными, создающими преграды государственному субсидированию крупных алюминиевых предприятий и электростанций на ископаемом топливе и предлагающими экологически менее опасные альтернативы экономического развития. Кроме того, необходимо провести дополнительное исследование по оценке объемов парниковых газов, выделяемых тропическими зонами, поскольку большинство плавильных цехов работают на электричестве, вырабатываемом здесь на гидроэлектростанциях.

Ледники и алюминий
Новые проекты плотин и плавильных заводов на территории Исландии и Чили ставят под угрозу существование последних экологически чистых экосистем на планете. Компания Alcoaстроит гидроэлектрический комплекс KarahnjukarHydropower, представляющий собой серию крупных плотин, водохранилищ и тоннелей. Они самым негативным образом отразятся на окружающей среде центральных высокогорий Исландии - второй по величине территории нетронутой природы в Европе, и это воздействие может оказаться необратимым. Проект Karahnjukarбудет состоять из 9 ГЭС, которые перекроют и заставят изменить течение несколько рек, возникших в ледниковый период, в районе самого крупного в Европе ледника Vatnajoekull.
Компания Alcoaбудет использовать вырабатываемую энергию на алюминиевом заводе, возведенном на исландском побережье, мощность которого составит 322000 тонн алюминия в год. Для этой территории характерно большое видовое разнообразие флоры и фауны, в частности здесь гнездятся розово-лапчатый гусь, малиновый перевозчик и плавунчик. Экологи обеспокоены проблемами заиления территории и размещения дамбы в вулканически активной местности. Проект находится в стадии реализации, но забастовки рабочих против компании Impregiloзначительно нарушили график выполнения работ по проекту: профсоюзы говорят о нарушениях исландского законодательства вследствие использования на строительстве дешевой рабочей силы из других стран, Решением исландского суда компания Алькоа (Alcoa) обязана провести новую оценку воздействия проекта на окружающую среду.

Канадская компания Norandaпланирует начать в Патагонии (Чили) строительство плавильного завода мощностью 440000 тонн/год и стоимостью $2,75 миллиардов. Для снабжения предприятия Alumysaэлектричеством компания предложила создать 6 ГЭС общей мощностью 1000 МВт. В комплекс будут также входить глубоководный порт и линии электропередач, которые негативно скажутся на состоянии территории, объявленной экологами и операторами экотуров резерватом для защиты «ледниковых» рек, естественных лесов, прибрежных вод и исчезающих видов. В связи с этим чилийские природоохранные органы пока затормозили реализацию проекта.

В случае с Исландией влияния местных и международных экологических организаций оказалось недостаточно для остановки строительства алюминиевого комплекса, хотя активисты продолжают лоббировать идею закрытия проекта на всех уровнях – государственных органов охраны природы, международных финансовых институтов и пр. В отношении Alumysaхорошо организованная внутри страны кампания с привлечением международных активистов, в том числе канадских, и контролирующих организаций создала существенные препятствия для Норанды (Noranda). Успех кампании был обеспечен, в частности, уровнем финансирования, имеющегося в распоряжении активистов, возможностью публикаций в канадских и международных СМИ, участием «звезд», а также воздействием на фирму со стороны ее родного правительства. Однако, в ситуации с Alcoaв Исландии не произвел должного эффекта даже тот факт, что в Совете директоров предприятия присутствовал эколог: опасный проект все же стал воплощаться в жизнь.

Гленн Свиткес, International River Network

Перевод А. Лебедева и М.Джонса

Группы: ИСАР - Сибирь

Электроэнергия вырабатывается на специальных предприятиях – электростанциях, преобразующих в электрическую энергию другие виды энергии: химическую энергию топлива, энергию воды, энергию ветра, атомную энергию и т.д.

Выработанная электростанциями электроэнергия передается по воздушным или кабельным линиям электросетей различным потребителям.

Потребители электроэнергии весьма разнообразны в отношении преобладающих видов приемников энергии, размера и режима потребления энергии, требований к надежности электроснабжения и качеству электроэнергии.

Различают следующие основные группы потребителей энергии:

1.Промышленные предприятия.

2.Строительство.

3.Электрифицированный транспорт.

4.Сельское хозяйство.

5.Бытовые потребители и сфера обслуживания городов и рабочих поселков.

6.Собственные нужды ЭС

Приемниками энергии является асинхронные и синхронные двигатели, электрические печи, электротермические, электролизные и сварочные установки, осветительные и бытовые приборы, кондиционные и холодильные установки, радио- и телеустановки, медицинские и другие специальные установки.

В соответствии с ПУЭ все потребители по степени надежности электроснабжения делятся на три категории:

1. Электроприемники 1 категории – это те, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников 1 категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

2. Электроприемники 2 категории это те, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

3. Электроприемники 3 категории – это все остальные приемники.

Электроприемники 1 категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников энергии, и перерыв их электроснабжения от одного из источников энергии может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для снабжения особой группы электроприемников 1 категории должен быть предусмотрен третий независимый источник питания. В качестве его, а также в качестве второго независимого источника для остальных электроприемников 1 категории могут быть использованы местные ЭС, ЭС энергосистем, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.д.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимую непрерывность технологического процесса или если резервирование экономически нецелесообразно, то должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, установкой взаимное резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса и т.д.

Электроприемники 2 категории рекомендуется обеспечивать энергией от двух независимых взаимно резервирующих источников энергии. Для этих электроприемников при нарушении снабжения от одного источника энергии допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного источника энергии

Допускается питание по одной воздушной линии, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему продолжительному току воздушной линии. Допускается снабжение по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему коммутатору.

При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности заменены повредившегося трансформатора за время не более 1 суток допускается электроснабжение приемников 3 категории от одного трансформатора.

Для приемников 3 категории электроснабжение может выполняться от одного источника энергии при условии, что перерывы снабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Электроэнергетика является ключевой мировой отраслью, которая определяет технологическое развитие человечества в глобальном смысле этого слова. Данная отрасль включает в себя не только весь спектр и разнообразие методов производства (генерации) электроэнергии, но и ее транспортировку конечному потребителю в лице промышленности о всего общества в целом. Развитие электроэнергетики, ее совершенство и оптимизация, призванная удовлетворить постоянно растущий спрос на электроэнергию - это ключевая общая мировая задача современности и дальнейшего обозримого будущего.

Развитие электроэнергетики

Несмотря на то, что электричество, как некий энергетический ресурс, было известно человечеству сравнительно давно, перед его бурным стартом развития стояла серьезная проблема - отсутствие возможности передачи электричества на большие расстояния. Именно эта проблема сдерживала развитие электроэнергетики до конца восемнадцатого века. Основываясь на открытии эффективного способа электропередачи, начали развиваться и технологии, основой которых стал электрический ток. Телеграф, электромоторы, принцип электрического освещения - все это стало настоящим прорывом, который повлек за собой не только изобретение и постоянное совершенствование механических электровырабатывающих машин (генераторов), но и целых электростанций.

Одной из самых значимых вех в развитии электроэнергетики можно назвать гидроэлектростанции (ГЭС), функционирование которых основано на так называемых возобновляемых источниках энергии, которые имеют вид заранее подготовленных водных масс. На сегодняшний день данный тип электростанций является одним из самых эффективных и проверенных десятилетиями.

Отечественная история становления и развития электроэнергетики наполнена уникальными свершениями и ярчайшим контрастом дореволюционного и послереволюционного периода. И если первый из двух периодов обусловлен ничтожным объемом электрогенерации и практически полным отсутствием развития электроэнергетики как глобальной промышленной отрасли, то второй период - это настоящий и неоспоримый технологический рывок, обеспечивший в самые кротчайшие временные сроки повсеместную электрификацию, которая коснулась и множества советских фабрик и заводов, и каждого советского гражданина. Повсеместная тотальная электрификация нашей страны позволила догнать и во многих отраслях существенно перегнать в развитии технологий многие зарубежные страны, сформировав тем самым на середину двадцатого века непревзойденный промышленный потенциал. Разумеется, за рубежом электроэнергетика так же стремительно развивалась, но по своей массовости и доступности так и не сумела превзойти уровень Советского Союза.

Отрасли промышленности электроэнергетики

На сегодняшний день, электроэнергетику можно разделить на три фундаментальных технологических ветви, каждая из которых осуществляет электрогенерацию своим, уникальным способом.

Атомная энергетика

Высокотехнологичная и самая перспективная ветвь электроэнергетики, в основу которой положен процесс деления ядер атомов в специально приспособленных для этого реакторах. Тепловая энергия, образуемая при ядерном делении преобразуется в электричество.

Тепловая энергетика

Основой данной энергетики является то или иное топливо (Газ, уголь, определенные типы нефтепродуктов), которое, сгорая, трансформируется в электроэнергию.

Гидроэнергетика

Ключевым аспектом электрогенерации в данном типе энергетики является вода, которая определенным образом запасается в реках и водоемах (водохранилищах). Запасенные водные массы проходят через электрогенерирующие турбины, вырабатывая тем самым существенное количество электроэнергии.

В дополнение к этому можно отметить и так называемую альтернативную энергетику, которая, в большей части, основывается на экологически чистых ресурсах. К таким ресурсам можно отнести солнечных свет, силу ветра и геотермальные источники. Однако, альтернативная энергетика - это, прежде всего, смелый эксперимент, нежели полноценная электроэнергетическая отрасль, не обладающая требуемой эффективностью.

Электроэнергетика в России

Россия - это один из гигантов электрогенерации и передовая держава в области электроэнергетики. Передовые технологии, богатые природные ресурсы, множество быстрых полноводных рек позволили разработать и ввести в эксплуатацию современные высокоэффективных атомные электростанции и гидроэлектростанции. Постоянная разработка и совершенствование технологий привело к образованию одной из крупнейших мировых энергосетей, включающей в себя колоссальное количество вырабатываемого и потребляемого электрического тока.

Электроэнергетическая отрасль России поделена на несколько крупных энергокомпания, которые, как правило, функционируют по территориальному признаку и отвечают за свою, строго определенную долю отрасли. Основные генерационные мощности страны заключены в атомных и гидроэлектростанциях, где последние обеспечивают порядка 18-20% электроэнергии в год.

Важно отметить, что постоянно производится модернизация имеющихся и ввод в эксплуатацию новых электрогенерационных станций. На сегодняшний день, общий объем вырабатываемой электроэнергии полностью покрывает все нужны промышленности и общества, позволяя стабильно наращивать энергоэкспорт в соседние государства.

Электроэнергетика стран мира

Любое крупное государство с развитым промышленным сектором всегда будет являться очень крупным производителем и потребителем электроэнергии. Следовательно, электроэнергетика в любом из подобных государств - это стратегически важная промышленная отрасль, которая постоянно нуждается в развитии. К странам с развитой электроэнергетикой можно отнести: Россию, США, Германию, Францию, Японию, Китай, Индию и некоторые другие страны, где или прослеживается стабильно высокий уровень экономики и промышленного потенциала, или присутствует активных экономический рост.

Что ожидает мир

Население планеты неукоснительно растет, в связи с этим будет повышаться и потребление электричества в мире. По аналитическим данным именно бытовое потребление электроэнергии является самым большим, и только потом следует промышленное производство. Примерно на 32% возрастет потребление электроэнергии на планете к 2040 году.

Особенно резкий рост темпов потребления электричества будет наблюдаться в Индии, по той причине, что население страны менее чем за 30 лет увеличится в два раза. Кроме того скачек в потреблении электроэнергии будет зафиксирован в странах Ближнего Востока, Латинской Америки и Африке.

В развитых странах (Европа, США) напротив, потребление электроэнергии снизится. Данную тенденцию можно было наблюдать в период кризиса 2008-2009 года, когда впервые после окончания Второй мировой войны, с 1945 года, за счет уменьшения промышленного использования, потребление электроэнергии в странах «Восьмерки» снизилось на 3,5%. Примечательно, что в периоды прошлых кризисов обычно падал спрос на нефть, потребление электричества не уменьшалось, это показывает на сколько глубоким был последний кризис.

Если взять по отраслям производства электроэнергии, то использование энергии атома вырастет к 2040 году почти в два раза – на 64%. Природный газ будет использоваться для генерации электричества на 62% больше, и таким образом газ будет занимать второе место в системе выработки электроэнергии, пропустив вперед нефть и оставив позади уголь. Уголь будет использоваться на 6% меньше, чем в настоящее время.

А в связи с нехваткой невозобновляемых источников энергии резко взлетит вверх генерация электричества с помощью возобновляемых источников (ветер, Солнце, приливы т.п.). Спрос на них возрастет на 340%, что есть почти в пять раз, чем сегодня.

Общее соотношение потребляемых энергоресурсов

Стоит заметить, что доля электроэнергии в общем соотношении потребляемых энергоресурсов в мире составляет 18%. В эту цифру входят все виды вырабатываемой электроэнергии на планете – гидроэнергетика, атомная энергетика, электростанции на газе, угле и мазуте, а также альтернативные источники электроэнергии. Доля нефти, угля и газа в совокупности составляет 68% от всех потребляемых энергоресурсов.

Уже не один год пальму первенства по потреблению электроэнергии в мире держат Соединенные Штаты Америки. США потребляют почти 4 000 ТВт-час за год.

На втором месте Китай – 3 700 ТВт-час за год. В Китае потребление электричества это индикатор экономического роста и активности, и он достовернее официальных индексов.

На четвертом месте Россия – 851 ТВт-час за год. Спад потребления в России составил около 10%.

Пятое место у Индии – 670 ТВт-час за год. На 1% больше прошлых показателей.

На шестом месте Германия , она потребляет 534 ТВт-час за год.

На седьмом месте Канада , и 521 ТВт-час за год.

Восьмое место занимает еще одна страна Евросоюза – Франция . У нее объем потребления равен 478 ТВт-час за год.

На девятом месте Южная Корея – 459 ТВт-час за год.

Замыкает десятку Бразилия – 440 ТВт-час за год.

Динамика потребления электроэнергии

Рассматривая динамику потребления электроэнергии в мире по странам с начала нового тысячелетия можно наблюдать следующую картину: резкий скачек потребления электричества в Китае, он составил 217%. Рост производства и экономики страны в целом также приходится на данный промежуток времени.

На втором месте по динамике роста потребления электричества Иран. Его показатели возросли на 96%.

Третье место поделили Саудовская Аравия и Индия, с показателем роста 82%.

На четвертом месте так же две страны: Южная Корея и Турция. Их динамика роста потребления электроэнергии составила 75%.

Все остальные страны недотягивают и до 40%. А Великобритания даже ушла в минус, у нее спад на 4%. Практически отсутствовала динамика потребления электричества у Японии – 0,7%. У России рост потребления составил 23%.

Индикатор кризиса

Наглядно видно, что ведущие экономики мира «Старого и Нового света» достигли определенного уровня, выше которого прыгнуть уже не удастся. По словам главного экономиста Международной энергетической ассоциации Фатиха Бироля – спад в потреблении электричества показывает глубину нынешней рецессии. Снижения потребления – это своего рода индикатор кризиса и этот показатель часто указывает на предстоящие тенденции.

Когда-то в 2005 году, еще до кризиса, Международная энергетическая ассоциация (МЭА) в своих отчетах предсказывала рост потребления электричества до 2015 года на 33%. Увы, этого не случилось. В 2007 году он вырос только на 4,7%, а в 2008 всего на 2,5%.

МЭА выступает за стимуляцию расходов на возобновляемые источники энергии, как независимого от ископаемых источников энергии, предупреждая тем самым, что спад инвестиций на добычу и производство нефти приведет к очередному дефициту поставок.

Доля АЭС в мировой энергетике выросла до 17% в 2002 году, но к 2016 году несколько снизилась до 13.5%:

Общее число работающих ядерных реакторов:

Мировая атомная энергетика восстанавливается после кризиса вызванного аварией на японской АЭС Фукусима . В 2016 году на АЭС было выработано электроэнергии объемом около 592 млн. тонн н.э. против 635 млн. тонн н.э. в 2006 году. Мировое производство энергии на АЭС (млн. тонн н.э.):

Крупнейшими производителями электричества на АЭС (больше 40 млн. тонн н.э.) являются США , Франция , Китай и Россия . До недавнего времени в этот список входили Германия и Япония .

Как видно из графика наиболее активно сегодня атомная энергетика развивается в Китае и России . В настоящее время именно в этих странах строится наибольшее число АЭС :

Число работающих ядерных реакторов по странам:

Возраст работающих ядерных реакторов:

Число включаемых и выключаемых ядерных реакторов:

Большинство АЭС работают около 80% своего времени:

Считается, что уран (топливо для АЭС ) также является исчерпаемым ресурсом. добычи и потребления урана на 2015 год:

Основные производители урана в 2007-2016 годах:

Мировые запасы урана:

В настоящее время в России развивается направление атомных станций на быстрых нейтронах (замкнутого цикла), которые позволят решить проблему отработанного топлива и многократно уменьшить потребление урана. Кроме того обсуждается возможность добычи урана из океанской воды. По оценкам запасы урана в океанской воде составляют около 4.5 миллиардов тонн, что эквивалентно 70 тысячам лет современного потребления.

Одновременно продолжают развиваться технологии термоядерного синтеза. В настоящее время с 2013 года во Франции сооружается экспериментальная термоядерная установка ITER . Общие затраты на международный проект оцениваются в 14 миллиардов долларов. Ожидается, что завершение строительства этой установки произойдет в 2021 году. На 2025 год запланировано начало первых испытаний, на 2035 года полномасштабная эксплуатация установки. После создания ITER планируется создать к середине 21 века ещё более мощный термоядерный реактор DEMO :

Подробнее о развитие направления ядерных и термоядерных реакторов можно прочитать в блоге .

Гидроэлектростанции (ГЭС)

Гидроэнергетика в настоящее время является самым крупным источником возобновляемой энергии. Мировая выработка гидроэнергии выросла с середины 20 века в несколько раз (в 2016 году рост на 2.8% до 910 тонн н.э. по сравнению со среднегодовым ростом в 2.9% в 2005-2015 годы):

В то же время доля гидроэнергии в мировой энергетике за указанный период выросла всего с 5.5% до 7%:

Крупнейшими производителями гидроэнергии являются Китай , Канада , Бразилия , США , Россия и Норвегия .
Из этих стран, 2016 год стал рекордным по выработке гидроэлектроэнергии для Китая , России и Норвегии . В остальных странах максимумы пришлись на прошлые годы: Канада (2013 год), США (1997 год), Бразилия (2011 год).

Мировой гидропотенциал оценивается почти в 8 тысяч терраваттчасов (в 2016 году выработка гидроэнергии составила около 4 тысяч терраваттчасов).

СА - Северная Америка, ЕВ - Европа, ЯК - Япония и Республика Корея, АЗ - Австралия и Океания, СР - бывший СССР, ЛА - Латинская Америка, БВ - Ближний Восток, АФ - Африка, КТ - Китай, ЮА - Южная и Юго-Восточная Азия.

Дешевыми (категория 1) считаются гидроресурсы, обеспечивающие производство электроэнергии со стоимостью не выше чем тепловые электростанции на угле. Для более дорогих ресурсов стоимость электроэнергии возрастает в 1,5 раза и более (до 6-7 цент/кВт ⋅ ч). Почти 94% из еще не используемых дешевых гидроресурсов сосредоточено в пяти регионах: бывшем СССР, Латинской Америке, Африке, Южной и Юго-Восточной Азии и Китае (табл. 4.10). Вполне вероятно, что п ри их освоении возникнет ряд дополнительных проблем, в первую очередь экологических и социальных, связанных, в частности, с затоплением больших территорий.

Особенностью гидроэнергетики России, Латинской Америки, Африки и Китая является большая удаленность районов богатых гидроресурсами от центров потребления электроэнергии. В Южной и Юго-Восточной Азии значительный гидропотенциал сосредоточен в горных районах материка и на островах Тихого океана, где часто нет адекватных потребителей электроэнергии.

Более половины из оставшихся для освоения дешевых гидроресурсов находится в тропической зоне. Как показывает опыт существующих здесь ГЭС, устройство в таких районах крупных водохранилищ неизбежно порождает комплекс тяжелых экологических и социальных (в том числе медицинских) проблем. Гниение водорослей и «цветение» стоячей воды настолько ухудшают ее качество, что она становится непригодной для питья не только в водохранилище, но и ниже по течению реки.

В условиях тропического климата водохранилища оказываются источником многих заболеваний (малярия и т.п.).
Учет отмеченных обстоятельств и ограничений может перевести часть дешевых ресурсов в категорию дорогих и даже вывести за пределы экономического класса.

20 стран с наибольшим резервом по :

Карта расположения крупнейших ГЭС в 2008 и 2016 годах:

Расположения крупнейших строящихся и планируемых ГЭС на 2015 год:

Таблицы крупнейших нынешних и строящихся ГЭС :

Строительство ГЭС сталкивается с большим сопротивлением экологов, которые сомневаются в целесообразности подобного типа электростанций в связи с затоплением больших площадей во время создания водохранилищ. Так в первой десятке крупнейших искусственных водохранилищ (по общей площади) нет ни одного, которое было создано после 70х годов 20 века:

Похожая ситуация среди крупнейших водохранилищ по объему:

Создание крупнейшего по площади водохранилища в Гане (озеро Вольта ) привело к переселению около 78 тысяч человек из зоны затопления. Проекты поворота рек на юг существовали не только в СССР , но и в США. Так в 50х годах был разработан план NAWAPA (North America Water and Power Alliance) , который предусматривал создание судоходных путей от Аляски до Гудзонова залива , и переброски воды в юго-западные засушливые штаты США .

Одним из элементов плана должна была стать 6 ГВт-ая ГЭС на реке Юкон с площадью водохранилища в 25 тысяч км2.

Биотопливо

Производство биотоплива также характерно быстрым ростом. В 2016 году производство биотоплива составило 82 млн. тонн н.э. (рост на 2.5% по сравнению с 2015 годом). Для сравнения в период с 2005-2015 годы производство биотоплива росло в среднем на 14%.

С 1990 по 2016 годы доля биотоплива в мировой энергетике выросла с 0.1% до 0.62%:

Крупнейшими производителями биотоплива являются США и Бразилия (около 66% мирового производства):

В настоящее время для производства биотоплива используется около 30 миллионов гектаров земли. Это примерно 1% от всех сельскохозяйственных угодий планеты (около 5 миллиардов гектаров, из них пашня около 1 миллиарда гектаров). Структура селькохозяейственных угодий планеты:

К началу 19 века мировая площадь искусственно орошаемых земель составляла 8 млн. га, к началу 20 века — 40 млн. и к настоящему времени — 207 млн. га.

В то же время в США на производство биотоплива уходит больше третьей части урожая зерновых:

Мировое производство зерновых в 1950-2016 годах:

Рост производства зерновых в мире в основном был связан с ростом урожайности при слабых изменениях посевных площадей:

Ветровая энергетика (ВЭС)

Мировое производство этого вида энергии также быстро растет со временем. В 2016 году рост составил 15.6% (с 187,4 до 217,1 млн. тонн н.э.). Для сравнения среднегодовой рост в 2005-2015 годы составлял 23%.

Доля в мировой энергетике выросла до 1.6% в 2016 году:

Крупнейшими производителями энергии из ветра являются Китай , США, Германия, Индия и Испания :

Быстрый рост производства энергии из ветра продолжается во всех этих странах, кроме Германии и Испании . В них максимум производства энергии из ветра достигнут в 2015 и 2013 годах соответственно. Другие страны с крупным производством энергии из ветра:

Средний фактор загрузки в мире равен 24-27%. Для разных стран этот параметр сильно различается: от 39.5% для Новой Зеландии (34-38% в Мексике , 33-36% в США , 36-43% в Турции , 36-44% в Бразилии , 39% в Иране , 37% в Египте ) до 18-22% в Китае , Индии и Германии . По оценкам потенциал ветровой энергетики в 200 раз превышает текущие потребности человечества (второе место после солнечной энергетики):

Весь вопрос лишь в том, что эта энергия является очень непостоянной.

Солнечная энергетика (СЭС)

Производство энергии Солнца быстро растет: только с 2015 по 2016 год оно выросло с 58 до 75 млн. тонн н.э. (на 29.6%). Для сравнения среднегодовой рост за 2005-2015 годы составил 50.7%.

К 2016 году доля солнечной энергетики в мировой энергетике выросла до 0.56%:

Крупнейшими производителя солнечной энергии являются Китай , США , Япония , Германия и Италия :

Из них производство энергии замедлилось в Германии и Италии : c 8.8 и 5.2 до 8.2 и 5.2 млн. н.э. в 2015 и 2016 годах соответственно. Также быстрый рост производства солнечной энергии наблюдается и в других странах:

Средний фактор загрузки для мира равен около 10-13%. В то же время он сильно колеблется от 29-30% для Испании и 25-30% для ЮАР до 11% в Германии . Считается, что солнечная энергетика обладает наибольшим ресурсным потенциалом:

Весь вопрос заключается в непостоянстве этой энергии.

Производство энергии из биомассы (биогаза), геотермальной энергии и других экзотических направлений энергетики (к примеру, приливной энергетики)

Отчет BP показывает значительный рост подобных направлений за последние десятилетия:

В 2016 году рост по сравнению с прошлым годом составил 4.4% (с 121 до 127 млн. тонн нефтяного эквивалента). Для сравнения среднегодовой рост за период в 2005-15 годы был равен 7.7%. Доля в мировой энергетике этого направления выросла с 0.03% в 1965 году до 0.96% в 2016 году:

Крупнейшими производителями подобной энергии являются США , Китай , Бразилия и Германия :

Кроме того большое производство подобной энергии осуществляется в Японии , Италии и Великобритании :

Глобальное потепление:

Кроме перечисленных источников энергии важным фактором мировой энергетики является климатические изменения. В перспективе глобальное потепление может значительно снизить затраты цивилизации на отопление, которые являются одними из основных затрат энергии для северных стран. Потепление является наиболее сильным именно для северных стран, и именно в зимние месяцы (наиболее холодные месяцы).

Карта среднегодовых температурных трендов:

Карта температурных трендов за холодный сезон (ноябрь - апрель):

Карта температурных трендов за зимние месяцы (декабрь - февраль):

Объем мировых выбросов СО2 :

Максимум выбросов был достигнут в 2014 году: 33342 млн. тонн. С тех пор произошло некоторое снижение: в 2015 и 2016 года объём выбросов составил 33304 и 33432 млн. тонн соответственно.

Заключение

Из-за ограниченного размера поста мне не удалось подробно осветить наиболее быстро развивающееся направления мировой энергетики (СЭС и ВЭС ), где наблюдается ежегодный рост на десятки процентов (вместе с огромными потенциальными ресурсами для освоения). Если есть желание читателей, то можно будет рассмотреть эти направления в следующих постах более детально. В целом, если взять динамику за последний год (2015-2016 годы), то мировая энергетика за этот период выросла на 171 млн. тонн н.э.. Из них:
1) + 30 млн. тонн н.э. - ВЭС
2) + 27 млн. тонн н.э. - ГЭС
3) + 23 млн. тонн н.э. - нефть
4) + 18 млн. тонн н.э. - природный газ
5) + 17 млн. тонн н.э. - СЭС
6) + 9 млн. тонн н.э. - АЭС
7) + 6 млн. тонн н.э. - экзотические ВИЭ (биомасса, биогаз, геотермальные ЭС, приливные ЭС)
8) + 2 млн. тонн н.э. - биотопливо
9) - 230 млн. тонн н.э. - уголь

Это соотношение показывает, что борьба за экологию в мире набирает обороты - использование ископаемого топлива сокращается (особенно угля) с одновременным наращиванием использования ВИЭ . В то же время остаётся проблема непостоянства и дороговизны ВИЭ (доступных технологий для аккумулирования этой энергии по прежнему нет), развитие которых в значительной мере стимулируется за счет государственных субсидий. В связи с этим интересно мнение читателей о том, какой источник энергии станет главным к середине 21 века (сейчас это нефть - 33% мировой энергетики в 2016 году).

Какой источник энергии будет главным в мировой энергетике в 2050 году?