«В.В. Клочков, С.В. Ратнер УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕМ ЗЕЛЕНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ: ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Москва ИПУ РАН 2013 УДК 330.34:338.2:504.03 ББК 20.1 + 65.05 К50 Клочков В.В., Ратнер С.В. Управление развитием зеленых ...»

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

В.В. Клочков, С.В. Ратнер

УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕМ «ЗЕЛЕНЫХ»

ТЕХНОЛОГИЙ: ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ

Москва

ИПУ РАН

2013 УДК 330.34:338.2:504.03 ББК 20.1 + 65.05 К50 Клочков В.В., Ратнер С.В. Управление развитием «зеленых»

технологий: экономические аспекты [Электронный ресурс]: монография. – Электрон. текстовые и граф. дан. (3,3 Мб). – М.:

ИПУ РАН, 2013. – 1 электрон. опт. диск (CD-R). – Систем. требования: IBM PC, Internet Explorer, Acrobat reader 3.0 и выше. + URL: http://www.ipu.ru/sites/default/files/page_file/GreenTech.pdf ISBN 978-5-91450-132- Монография посвящена экономическим аспектам управления развитием т.н. «зеленых» технологий, т.е. ресурсосберегающих технологий и технологий воспроизводства природных ресурсов. Проведен анализ социально-экономической эффективности и рисков их внедрения. Изучены механизмы, определяющие заинтересованность экономических субъектов во внедрении «зеленых» технологий, выбор между ресурсосбережением и повышением доступности ресурсов. Обоснована необходимость стимулирования разработки и внедрения «зеленых» технологий, выявлены наиболее эффективные механизмы такого стимулирования. Разработаны рекомендации в сфере государственного управления «зеленым» развитием российской экономики.

Изложенный материал может быть полезен инженерам, экономистам, экологам, руководителям предприятий и органов государственного управления, а также студентам, аспирантам, преподавателям и широкому кругу подготовленных читателей, интересующихся проблемами экономики природопользования и устойчивого развития.

Рецензенты:

Варшавский Л.Е., д.э.н., проф., гл. н.с. Центрального экономикоматематического института РАН Нижегородцев Р.М., д.э.н., проф., зав. лабораторией Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Утверждено к печати Редакционным советом Института Текст воспроизводится в виде, утвержденном Редакционным советом Института ISBN 978-5-91450-132- Оглавление ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. «ЗЕЛЕНЫЕ» ТЕХНОЛОГИИ: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ

И ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ

1.1. ОБЗОР И КЛАССИФИКАЦИЯ «ЗЕЛЕНЫХ» ТЕХНОЛОГИЙ 1.1.1. Обзор основных видов возобновляемых источников энергии

1.1.2. Проблемы измерения эффективности возобновляемых источников энергии

1.2. АНАЛИЗ РЫНКОВ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ «ЗЕЛЕНЫХ»

ТЕХНОЛОГИЙ

1.2.1. Место новых источников энергии в мировом энергетическом балансе

1.2.2. Инвестиции в новые энергетические технологии.............. 1.2.3. Глобальный рынок ветровой энергии и оборудования для ветровой энергетики

1.2.4. Развитие солнечной энергетики

1.2.5. Развитие малой гидроэнергетики и геотермальной энергетики

1.2.6. Рынки биотоплива

1.2.7. Макроэкономические аспекты развития «зеленых»

технологий

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2. КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ И

РИСКОВ ВНЕДРЕНИЯ «ЗЕЛЕНЫХ» ТЕХНОЛОГИЙ

2.1. АНАЛИЗ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ ИННОВАЦИЙ С УЧЕТОМ РЕСУРСНЫХ И

ЭКОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ

2.1.1. Социально-экономическая сущность «зеленых» технологий

2.1.2. Технологические инновации и благосостояние

2.2. РИСКИ ВНЕДРЕНИЯ «ЗЕЛЕНЫХ» ТЕХНОЛОГИЙ............... 2.2.1. Эффект рикошета и анализ его природы

2.2.2. Анализ социально-экономических предпосылок проявления эффекта рикошета

2.2.3. Анализ социально-экономических последствий эффекта рикошета

2.2.4. Классификация и управление рисками внедрения «зеленых»

технологий

2.3. ВЫБОР ЭКОЛОГИЧЕСКИ И СОЦИАЛЬНО ЭФФЕКТИВНЫХ

ПУТЕЙ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ

2.3.1. Выбор предпочтительных направлений инновационного развития с учетом экологических и социальных рисков........... 2.3.2. Рост нематериального сектора: конец ресурсных ограничений?

2.3.3. «Бережливые» инновации – путь к экологичному росту благосостояния

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2

ГЛАВА 3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ МОТИВАЦИЯ И «ЗЕЛЕНЫЕ»

ТЕХНОЛОГИИ

3.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОГРАНИЧЕННЫХ РЕСУРСОВ, ЭГОИЗМ

И ОБЩЕСТВЕННЫЙ ВЫБОР

3.1.1. Феномен «ловушки эгоизма»

3.1.2. Упрощенная модель потребления благ и ресурсов при наличии технологий с различной ресурсоемкостью.................. 3.1.3. Предпосылки и последствия «ловушки эгоизма»............. 3.1.4. Пути преодоления «ловушки эгоизма»

3.2. ПРОБЛЕМЫ ВЫБОРА МЕЖДУ СБЕРЕЖЕНИЕМ И

ВОСПРОИЗВОДСТВОМ РЕСУРСОВ

3.2.1. Выбор между ресурсосбережением и воспроизводством ресурсов: «ловушка лидерства»

3.2.2. Ресурсные ограничения, соперничество и сотрудничество

3.3. ЗАИНТЕРЕСОВАННОСТЬ БИЗНЕСА ВО ВНЕДРЕНИИ

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

3.3.1. Гипотеза Портера и целесообразность ужесточения экологических стандартов

3.3.2. Условия целесообразности досрочной замены долговечного оборудования

3.3.3. Взаимосвязь экономических и экологических аспектов досрочной замены долговечного оборудования

3.3.4. Экономическое обоснование задач государственной экологической политики на рынках долговечных изделий......... ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3

ГЛАВА 4. СТИМУЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ И ВНЕДРЕНИЯ

«ЗЕЛЕНЫХ» ТЕХНОЛОГИЙ

4.1. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ СТИМУЛИРОВАНИЯ

ПЕРЕХОДА К РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИМ ТЕХНОЛОГИЯМ...

4.1.1. Сравнительный анализ прямого налогообложения эксплуатации старой техники и налогообложения выбросов. 4.1.2. Корректировка ставок экологических налогов с учетом «провалов государства»

4.1.3. Методические проблемы регулирования процессов обновления технологий и долговечного оборудования...............

4.2. АНАЛИЗ МИРОВОГО ОПЫТА СТИМУЛИРОВАНИЯ

РАЗВИТИЯ И ВНЕДРЕНИЯ «ЗЕЛЕНЫХ» ТЕХНОЛОГИЙ......... 4.2.1 Мировая практика налогового стимулирования развития «зеленых технологий»

4.2.2. Налоговое стимулирование исследований и разработок в сфере альтернативной энергетики

4.2.3. Опыт Германии по созданию рамочных условий для развития альтернативной энергетики

4.3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РАЗРАБОТКЕ

МЕХАНИЗМОВ НАЛОГОВОГО СТИМУЛИРОВАНИЯ

РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ...

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

ЛИТЕРАТУРА

В силу исключительной значимости глобальных ресурсных ограничений технологического и социально-экономического развития, значительная доля усилий ученых, инженеров, общественных деятелей в последние десятилетия направлена на разработку и внедрение ресурсосберегающих технологий, позволяющих снизить потребление ресурсов человечеством. В свою очередь, понятие «потребление ресурсов» здесь трактуется расширенно. Имеется в виду как непосредственно расходование биоресурсов, полезных ископаемых и др. природных ресурсов, так и производство отходов, загрязнение окружающей среды, создающее нагрузку на экосистемы. В последнем случае под ресурсами подразумеваются чистый воздух, пресная вода и т.п., способности окружающей среды перерабатывать антропогенные отходы1.

Однако ресурсосбережение не является единственным способом справиться с ограниченностью природных ресурсов – тем более, что результативность этого способа не беспредельна: невозобновляемые ресурсы все равно рано или поздно закончатся2. Второй путь, приобретающий все большую актуальность – освоить технологии расширенного воспроизводства ресурсов, в т.ч. и тех, которые традиционно считались невозобновляемыми.

В последние годы эти две группы инновационных технологий все чаще объединяют термином «зеленые» технологии», т.е.

дружественные по отношению к природе, см. [124]. Примерами «зеленых» инноваций первого и второго типов являются, соответственно, снижение удельного расхода топлива различными двигателями и переход к его возобновляемым источникам – наТакой подход предлагается, например, в работе [78]. Он позволяет рассматривать, например, расходование полезных ископаемых и загрязнение окружающей среды с единых методологических позиций.

Разумеется, можно построить прогнозы их исчерпания, согласно которым запасы будут стремиться к нулю асимптотически, однако полагаться на такой прогноз рискованно – в реальности всегда может найтись такое случайное возмущение, которое приведет к полному исчерпанию истощающихся ресурсов.

пример, к биотопливу и т.п. В обозримой перспективе именно «зеленые» технологии являются основным видом инновационных технологий в сфере материального производства, сопряженного с расходованием ресурсов. Т.е. это одна из самых многочисленных групп технологических инноваций. В то же время, развитие таких технологий и их последующее внедрение требует значительных затрат.

С одной стороны, именно экономические факторы - повышение дефицитности ресурсов и их удорожание - заставляют искать пути «зеленого» технологического развития. С другой стороны, внедрение «зеленых» технологий порождает разнообразные социально-экономические эффекты и риски. «Зеленые»

инновации – один из главных предметов интереса такой отрасли экономической науки, как экономика природопользования. Зачем понадобилась еще одна книга на эту тему?

В предлагаемой работе сделана попытка рассмотреть в комплексе экономические аспекты (как предпосылки, так и последствия) развития «зеленых» технологий с позиций теории управления в социально-экономических системах. Само слово «управление» в названии этой книги нуждается в пояснении.

Прежде всего, необходимо определиться с целями управления. Сбережение окружающей среды, снижение антропогенной нагрузки на природу не может быть основной или, тем более, единственной целью развития «зеленых» технологий – так же, как минимизация издержек не может быть генеральной целью предприятия. В обоих случаях такие цели приводят к вырожденным решениям. Как известно, минимум затрат, равный нулю, достигается при отсутствии производственной деятельности и самого предприятия. Аналогично, минимальное воздействие на природу человечество будет оказывать, лишь самоуничтожившись или, по крайней мере, вернувшись к образу жизни и – особо подчеркнем – к численности популяции своих далеких предков. В книге [29] приведены оценки численности диких животных, примерно подобных человеку по размерам, массе и т.п.

- человекообразных обезьян, некоторых крупных хищников.

Даже в благоприятные периоды их численность на Земле не превосходила нескольких сотен тысяч, в крайнем случае – миллионов. Нынешняя численность человечества превосходит млрд. человек, притом, что качество жизни даже беднейших из них все-таки, как правило, не ниже качества жизни животных в дикой природе. Возможностью столь значительного увеличения своей численности и повышения качества жизни человечество обязано именно своей целенаправленной хозяйственной деятельности: вначале – земледелию, затем – промышленному производству, и т.п. Поэтому предложения «вернуться к природе»

практически нереализуемы и неприемлемы с социальной точки зрения. Как метко выразился Станислав Ежи Лец в «Непричесанных мыслях», «возврата в пещеры нет – нас слишком много».

Следовательно, генеральная цель инновационного технологического развития должна учитывать как необходимость сохранения окружающей среды и интересы будущих поколений человечества, так и интересы нынешних поколений, необходимость обеспечения их благосостояния.

Состояние окружающей среды само по себе является важным фактором, определяющим благосостояние и качество жизни населения. И нередки примеры того, что стремление к максимизации одних лишь материальных показателей благосостояния приводит к снижению качества жизни населения, прежде всего, в экологическом отношении. Как справедливо отмечено в работе [61], характерной чертой общественно-экономического развития последних десятилетий вляется значительный рост экономического ущерба от ухудшения качества окружающей среды, природных и техногенных катастроф, к которым добавились бедствия, спровоцированные изменением климата.

В числе пионерских работ, в которых был высказан явным образом тезис о возможности развития за счет сокращения уровня использования природных ресурсов (при повышении эффективности их использования) – прежде всего, диссертация голландского экономиста R. Hueting [107]. В ней был сформулирован и обоснован принцип «More welfare through less production», т.е. «большее благосостояние посредством меньшего объема производства». Также эти идеи развиты в работе [115], и др.

Таким образом, сами критерии экономического развития должны стать более «зелеными». Предпринимаются попытки модификации системы национальных счетов с учетом расходования и воспроизводства природного потенциала, расчеты разнообразных индексов уровня жизни в стране, учитывающих не только душевой ВВП, но и экологическую обстановку и т.п. На первый взгляд, в состав целевой функции управления просто необходимо, наряду с уровнем материального благосостояния общества, включить показатели состояния природы в стоимостной форме. Впрочем, ограниченность такого «чисто рыночного»

подхода в современной экономике природопользования уже осознается. Так, в работе [69] подчеркивается, что рынок как таковой способен оценить – более или менее адекватно (о чем пойдет речь далее) – только экономические ресурсы, непосредственно задействованные в хозяйственном обороте. Следовательно, природа как целостная система экономику не интересует, и ухудшение ее состояния, исчерпание тех или иных природных ресурсов в принципе не получат должной денежной оценки.

В связи с этим, мы полагаем, что критерий управления, конечно, не может быть скалярной величиной, выраженной в стоимостной форме – показатели материального благосостояния и экологические показатели следует рассматривать отдельно.

Кроме того, возникает вопрос: а следует ли вообще управлять развитием «зеленых» технологий? В рамках либеральнонеоклассической парадигмы в экономической науке, основная роль в управлении социально-экономическими системами отводится рынку, рыночному механизму саморегулирования. Возможно, и в сфере сбережения и воспроизводства ресурсов действует волшебная «невидимая рука рынка», и нет необходимости чем-либо управлять? В этой связи необходимо упомянуть т.н. теорию неисчерпаемости невозобновляемых ресурсов, или теорию «рога изобилия», наиболее последовательно изложенную в книге [72]. Согласно этой теории, рыночные силы предотвратят полное исчерпание любых ресурсов – даже невозобновляемых, поскольку удорожание последних по мере усиления их дефицитности заставит сократить потребление, а также изыскать новые источники этих ресурсов.

Данная теория основана на естественном для классической экономической теории и ее современных версий постулате: рыночный ценовой механизм эффективно «транслирует» экономическим субъектам ограниченность ресурсов, в т.ч. природных, побуждая их принимать рациональные решения. Однако «невидимая рука рынка», на которой зиждется теория «рога изобилия», может и не сработать, поскольку потребление многих природных ресурсов (в особенности, если под ресурсами понимаются способности природы перерабатывать антропогенные выбросы) является практически бесплатным1, и порождает, главным образом, внешние эффекты (экстерналии), не находящие отражения в ценах. Именно на эти аспекты, в основном, обращают внимание в современном «мейнстриме» экономики природопользования.

На первый взгляд, даже с учетом указанной проблемы отсутствует необходимость целенаправленного управления и государственного вмешательства – следует лишь четко специфицировать права собственности, исключить бесконтрольное пользование бесплатными ресурсами, т.е. сформировать эффективный рынок. Однако на практике экологические внешние эффекты не поддаются полной интернализации на рыночной основе2, т.е. нанесенный ущерб никогда не будет полностью оценен и компенсирован – как отмечено в работе [54], хотя бы ввиду большого количества пострадавших сторон, высоких транзакционных затрат на их выявление и оценку ущерба, и т.п.

Подчеркнем, что «пострадавшей стороной» в экологических коллизиях часто выступают именно будущие поколения, что дополнительно затрудняет интернализацию негативных внешних эффектов. Горизонт планирования хозяйствующих В терминах институциональной экономической теории (см., например, [35]), такие блага обладают низкой исключаемостью, т.е. сложно воспрепятствовать пользоваться ими тем, кто не заплатил за это право.

Проблемы полноты интернализации экологических внешних эффектов детально исследованы в работах [61, 83] и др.

субъектов существенно короче характерного периода проявления экологических воздействий. Следовательно, рынок, экономические стимулы в принципе не способны заставить бережно относиться к природе, поскольку это – требование, относящееся к будущим поколениям. Поэтому, как обосновано в работах [69, 70] и др., требования экологии должны быть надэкономическим императивом, и не следует сводить все экологические эффекты к стоимостной форме, хотя ухудшение состояния природной среды и наносит разным экономическим субъектам вполне конкретный финансовый ущерб.

И даже если бы рынки подавали своевременные и точные сигналы о предстоящем исчерпании ресурсов, «невидимая рука»

может сработать слишком поздно, поскольку процессы смены соответствующих технологий чрезвычайно инертны, и вполне возможно, что до срабатывания рыночных механизмов каким-то видам ресурсов уже будет нанесен невосполнимый урон. Динамика пагубных процессов в сфере использования природных ресурсов может приобретать – и нередко действительно приобретает – необратимый характер.

Существуют и менее очевидные проблемы, которым в современной экономике природопользования уделяется, на наш взгляд, недостаточно внимания. Обычно важнейшей практической задачей в этой сфере считается коррекция отрицательных внешних эффектов, усиление платности использования природных ресурсов. Но даже в сфере использования платных ресурсов (при условии их адекватной оценки, т.е. при идеальной интернализации внешних эффектов), как будет показано далее, рыночные стимулы могут способствовать выбору опасных, с экологической или социальной точек зрения, направлений экономического развития.

Следует учитывать, что в реальности рыночные механизмы распределяют ограниченные ресурсы весьма неравномерно1.

Причем, в силу наличия множества положительных обратных связей между богатством и доходом – нельзя утверждать, что такая неравномерность оправдана пропорциональным различием вклада разнородКак будет показано далее, нередко рыночные механизмы стимулируют развитие технологий в таких направлениях, что обеспеченность немногих ресурсами и производимыми на их основе благами исключает обеспечение ими большинства.

Общество далеко не однородно, и внедрение даже самых благотворных, на первый взгляд, «зеленых» инноваций может привести к неожиданным негативным последствиям для многочисленных социальных групп. Взаимодействие субъектов с различными интересами и свойствами может существенно повлиять на протекание процессов «зеленого» технологического развития.

Таким образом, по целому ряду объективных причин необходимо управлять развитием и внедрением «зеленых» технологий, и основным субъектом управления является государство (а также, возможно, негосударственные общественные институты).

Авторы задавались следующими основными вопросами:

• Какова роль «зеленых» технологий в решении важнейших проблем человечества? Как влияет распространение таких технологий на благосостояние различных социальных групп, стран и т.п.?

• С какими рисками экологического и социальноэкономического характера сопряжено внедрение «зеленых» технологий, и как управлять этими рисками?

• Что полезнее и безопаснее, с социально-экономической точки зрения, и что более привлекательно для бизнеса – ресурсосбережение или воспроизводство ресурсов?

• Способствуют ли рыночная конкуренция и гедонистическое поведение людей выбору экологически и социально эффективных путей инновационного развития?

ных субъектов в общественное благосостояние. Т.е. в общем случае она может быть несправедливой – даже с точки зрения экономистов либерального направления.

• Необходима ли государственная поддержка развития и внедрения «зеленых» технологий, и если да, то в каких формах ее лучше оказывать?

На эти вопросы авторы пытаются получить ответы (конечно же, далеко не исчерпывающие) как путем анализа реальной практики развития и внедрения «зеленых» технологий, так и с помощью упрощенных экономико-математических моделей.

Отличие авторского подхода от тех, что используются в громадном массиве работ на близкие темы (в основном, зарубежных), состоит в непосредственном учете технико-экономических факторов в экономических моделях. По убеждению авторов (выходцев из естественных и технических наук), корректный экономический анализ проблем технологического развития (в особенности, «зеленого») невозможен, если экономист будет представлять себе технологии, лишь как «черный ящик». Зачастую только понимание их физической и экологической сути позволяет сделать экономически содержательные выводы.

Глава 1. «Зеленые» технологии: тенденции развития и опыт внедрения

ТЕХНОЛОГИЙ

Широкое использование термина «зеленые технологии» как в научной литературе, так и в повседневной жизни, привело в последние годы к некоторой девальвации его первоначального значения. Так, под термином «зеленый» сегодня может пониматься как высокотехнологичный способ генерации энергии из возобновляемых источников, так и старая традиция высадки деревьев вокруг жилища для того, чтобы получить тень и снизить температуру в доме в жаркую летнюю погоду.

Классификация «зеленых» технологий может быть весьма многообразной. Чаще всего в технических науках и в экологии она основывается на различиях в самих технологиях. Однако целью данной книги является изучение именно экономических аспектов развития «зеленых» технологий. Поскольку одна из главных проблем экономики – ограниченность ресурсов, в т.ч.

природных, а «зеленые» технологии как раз и нацелены на решение этой проблемы, можно предложить следующие «экономические» категории классификации «зеленых» технологий:

• по способу преодоления ресурсных ограничений – ресурсосберегающие технологии и технологии воспроизводства ресурсов;

• по виду ресурсов, на сбережение или воспроизводство которых они нацелены. Помимо традиционного деления ресурсов на возобновляемые и невозобновляемые, а также конкретных видов этих ресурсов, здесь предлагается, вслед за работой [78] и др., рассматривать как собственно расходуемые ресурсы, так и способности природной среды поглощать антропогенные выбросы;

• по виду благ, в производстве которых они применяются (например, энергетические, транспортные; разнообразные производственные технологии, применяемые, например, в металлургии, химической промышленности и т.п.).

В табл. 1.1 приведены основные группы «зеленых» технологий, согласно первым двум категориям классификации.

Классификация «зеленых» технологий Вид ресурсов Ресурсосбережение Воспроизводство Расходуемые Повышение эффективности Возобновляемые ресурсы генерации, передачи и ис- источники энергии, Поглощающие Технологии сокращения Рекультивация и способности сре- вредных выбросов от тепло- регенерация зеды вых двигателей мель, лесов, акваМалоотходные и безотход- торий и т.п.

При этом, поскольку расходование материальных ресурсов часто сопровождается и выбросами, некоторые группы инноваций, принадлежащих к различным категориям, очевидно, пересекаются. Например, экономия топлива в тепловых двигателях приводит и к сокращению выбросов парниковых газов1, и т.п.

Малоотходные производственные технологии и повышение экономичности энергетического оборудования сокращают как расход различных материальных ресурсов, так и уровень вредных выбросов. Производство биотоплива, с одной стороны, позволяет воспроизводить углеводородное горючее, а с другой – поглощать выбросы CO22.

Экономические следствия одновременного снижения потребления ресурсов и уровня выбросов обсуждаются в п. 3.3.1.

Впрочем, производство биотоплива может вносить негативный вклад в баланс производства и поглощения CO2 – возникает т.н. проблема В этой книге мы сконцентрируемся, в основном, на «зеленых» технологиях в таких отраслях, как транспорт, энергетика, строительство, на новых технологиях генерации энергии, формирующих новые сектора экономики – ветроэнергетику, солнечную энергетику, малую гидроэнергетику и геотермальную энергетику, а также на технологиях производства биотоплива и технологиях повышения энергоэффективности. В то же время, предлагаемые здесь подходы и модели, а также основные качественные выводы могут быть применены и в других отраслях, имеющих отношение к использованию и воспроизводству природных ресурсов.

1.1.1. Обзор основных видов возобновляемых источников энергии Ниже приведен обзор основных видов возобновляемых источников энергии, их технологической сущности и трендов развития технологий. Более подробную информацию можно почерпнуть, например, в обзорной работе [88] и др.

Ветроэнергетика Частично терминология в области возобновляемой энергетики определяется серией государственных стандартов Российской Федерации, принятых в 1998-2000 гг. Так, согласно ГОСТ Р 51237-98, ветроэнергетика – это отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию. Данное преобразование осуществляется с помощью ветроэнергетических установок (ВЭУ), которые классифицируются:

по виду вырабатываемой энергии (механические и электрические);

углеродного долга, см. [98, 102]. Подробнее эти проблемы обсуждаются в п. 2.2.

по мощности (большой мощности – свыше 1 МВт, средней мощности – от 100 кВт до 1 МВт, малой мощности – от 5 до 99 кВт, очень малой мощности – до 5 кВт);

Механические ВЭУ классифицируются по областям применения (ветронасосные, ветросиловые), а электрические подразделяют на ВЭУ постоянного и переменного тока.

Ветронасосные ВЭУ используются для орошения, водоснабжения, осушения земель, подъема воды и других работ.

Ветросиловые ВЭУ используют для механизации трудоемких процессов сельскохозяйственных и других работ.

Электрические ВЭУ постоянного тока подразделяют на три подгруппы: ветрозарядные (работающие на заряд аккумуляторных батарей), гарантированного питания (работающих параллельно с аккумуляторными батареями) и негарантированного питания (работающих без аккумуляторных батарей). Последние используются только для электропитания маломощных потребителей в местах с устойчивыми ветрами и в экстремальных условиях.

Электрические ВЭУ переменного тока подразделяют на автономные (работающие без подключения к сетям электроснабжения), гибридные (работа ВЭУ параллельно с независимыми электростанциями соизмеримой мощности) и сетевые (работа ВЭУ параллельно с мощной электрической сетью).

Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Вертикально-осевые ветродвигатели (с вертикальным расположением оси вращения), пока не получили практического распространения в ветроэнергетике, хотя некоторые специалисты считают, что двигатели такой конструкции имеют преимущество в виде очень малой скорости ветра, необходимой для начала работы ветрогенератора.

Мощность самых больших на настоящий момент ВЭУ достигает 6 МВт, диаметр ротора такой турбины 126 метров, вес гондолы - 200 тонн, высота башни - 120 м.

На сегодняшний день ветроэнергетика является, пожалуй, самой динамично развивающейся отраслью энергетики по всему миру, активно поддерживаемой не только национальными правительствами, но и такими международными организациями как Global Wind Energy Council. Большое внимание уделяется развитию т.н. оффшорных1 ветряных ферм в прибрежных зонах.

Башни оффшорных ветрогенераторов устанавливают фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания.

Солнечная энергетика Солнечная энергетика – область энергетики, связанная с преобразованием солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию (ГОСТ Р 51594-2000). В связи с большим разнообразием существующих способов преобразования энергии, выделяют несколько основных видов солнечных электростанций.

Солнечная электростанция (СЭС) – электростанция, предназначенная для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию. Солнечно-топливная электростанция (СТЭС)– электростанция, преобразующая по единой технологической схеме энергию солнечного излучения и химическую энергию топлива в электрическую и тепловую энергию.

Все СЭС и СТЭС работают на солнечных элементах. Солнечный элемент – преобразователь энергии солнечного излучения в электрическую энергию, выполненный на основе различных физических принципов прямого преобразования. На сегодняшний день наиболее распространены солнечные фотоэлектрические элементы, работающие на основе фотоэффекта. Однако используются и другие виды солнечных элементов, например, термоэлектрические, работающие на основе термоэлектриПрименительно к ветроэнергетике этот термин имеет не политикоэкономический, а чисто технологический смысл: оффшорные ветроэлектростанции расположены не на суше, а в прибрежной зоне морей и т.п.

ческих явлений, в котором источником тепла является энергия солнечного излучения.

Фотоэлектрические батареи пока что являются самой простой, надежной и экономически выгодной системой получения солнечной электроэнергии. Производятся они чаще всего из кремния – монокристаллического, поликристаллического или аморфного. Толщина полупроводниковых слоев составляет не более двух или трех десятых миллиметра. Во всем мире в настоящее время ведутся активные исследования, направленные на создание тонкопленочных фотоэлектрических панелей. Технология преобразования солнечного света в электроэнергию у тонкопленочных и обычных фотоэлектрических панелей одинакова, однако первые значительно тоньше и гибче обычных за счет полимерной, а не стеклянной подложки. Толщина полупроводниковых слоев данного типа батарей составляет лишь несколько миллионных долей метра, хотя название «тонкопленочные» обусловлено технологией производства и не связано с толщиной элементов.

Основными типами тонкопленочных фотоэлектрических модулей являются тонкопленочные модули из аморфного кремния, CSG-модули (Crystalline Silicon on Glass), CdTe модули (кадмий-теллуровые) и CIS-модули, основные ингредиенты которых -медь, индий, селен, и иногда галлий (тогда элементы обозначаются как CIGS). Лучшие показатели КПД фотоэлектрических элементов пока что остаются на уровне 18%.

Все большую популярность в быту приобретают солнечные коллекторы – устройства для поглощения энергии солнечного излучения и преобразования ее в тепловую энергию (ГОСТ Р 51594-2000). На основе использования солнечных коллекторов оборудуют системы солнечного горячего водоснабжения, которые используют солнечную энергию для нагрева воды и обеспечивают частичное или полное покрытие нагрузки горячего водоснабжения данного потребителя.

Системы солнечного горячего водоснабжения подразделяются на активные и пассивные. Активные используют солнечную энергию для нагрева теплоносителя в солнечных коллекторах, в то время как в пассивных системах солнечные коллекторы и специальное оборудование не используются, а приемниками и аккумуляторами солнечной энергии являются конструктивные элементы здания или сооружения.

Помимо совершенно естественных по логике своего применения систем солнечного горячего водоснабжения, коллекторы также используются в системах солнечного охлаждения и в комплексных системах тепло- и холодоснабжения, которые трансформируют солнечную энергию с целью частичного или полного покрытия нагрузки отопления, горячего водоснабжения и охлаждения помещений.

Большое разнообразие различных типов солнечных коллекторов уже представлено на рынке, в том числе и на российском.

Основными являются жидкостные и воздушные. Жидкостный солнечный коллектор - солнечный коллектор, служащий для нагрева жидкого теплоносителя. Воздушный солнечный коллектор - солнечный коллектор, служащий для нагрева воздуха. В свою очередь жидкостные и воздушные солнечные коллекторы подразделяются на проточные (нагрев теплоносителя осуществляется при движении его через коллектор) и коллекторыаккумуляторы (нагрев заполняющего коллектор теплоносителя осуществляется при отсутствии движения через коллектор).

Малая гидроэнергетика Малую гидроэнергетику часто относят к альтернативным способам генерации энергии, так как она свободна от многих недостатков крупных ГЭС и признана одним из наиболее экономичных и экологически безопасных способов получения электроэнергии, особенно при использовании небольших водотоков. Принципиальное отличие малой энергетики от обычной заключается в отсутствии необходимости сооружения крупных гидротехнических объектов (плотин, водохранилищ), что упрощает строительство и лицензирование.

При строительстве и эксплуатации малых ГЭС (МГЭС) сохраняется природный ландшафт, практически отсутствует нагрузка на экосистему. К преимуществам малой гидроэнергетики - по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе можно также отнести низкую себестоимость электроэнергии и эксплуатационные затраты, относительно недорогую замену оборудования, длительный срок службы ГЭС (до 40–50 лет), комплексное использование водных ресурсов (электроэнергетика, водоснабжение, мелиорация, охрана вод, рыбное хозяйство).

В настоящее время нет общепринятого для всех стран критерия, по которому гидроэлектростанции относят к малым. Однако во многих странах в качестве основной характеристики ГЭС принята ее установленная мощность. К малым, как правило, относятся ГЭС мощностью до 10 МВт (в некоторых странах до 50 МВт).

В России под малой гидроэнергетической установкой (МГЭУ) понимается гидроэнергетическая установка номинальной мощностью до 10 000 кВт. К малым гидроэлектростанциям (МГЭС) относят ГЭС с установленной мощностью от 100 до 30 000 кВт. Под микрогидроэлектростанцией понимается МГЭС с установленной мощностью до 100 кВт (ГОСТ Р 51238-98).

Геотермальная энергетика и тепловые насосы Геотермальная энергетика - получение тепловой или электрической энергии за счет тепла земных глубин. Геотермальные источники, согласно классификации Международного энергетического агентства, подразделяются на 5 типов:

• месторождения геотермального сухого пара;

• источники влажного пара (смеси горячей воды и пара);

• месторождения геотермальной воды (содержат горячую • сухие горячие скальные породы, разогретые магмой (на • магма, представляющая собой расплавленные горные породы, нагретые до 1300 °С.

Наибольшая экономическая эффективность использования геотермальной энергии достигается в районах, где горячие воды приближены к поверхности земной коры - в районах активной вулканической деятельности с многочисленными гейзерами.

Широко используется на Филиппинах (доля в энергобалансе страны 19%), в Мексике (4% от всей используемой энергии) и в США (с учетом использования «напрямую» для отопления около 1%).

К геотермальной энергетике можно также отнести использование геотермальных тепловых насосов. Вообще говоря, тепловой насос – это система, позволяющая получать тепло для отопления, горячего водоснабжения и охлаждения потребителя за счет использования низкопотенциальных источников и переноса его к теплоносителю с более высокой температурой. В качестве низкопотенциальных источников могут использоваться грунтовые и артезианские воды, озера, моря, тепло грунта, а также вторичные энергетические ресурсы. В зависимости от вида низкопотенциального источника тепла (или холода) тепловые насосы могут быть геотермальными, земляными, воздушными.

Сегодня технология тепловых насосов относится к наиболее энергоэффективным технологиям кондиционирования и отопления. Затрачивая 1 кВт электрической мощности в приводе компрессионной теплонасосной установки (ТНУ), можно получить 3-4, а при определенных условиях и до 5-6 кВт тепловой мощности. Различные виды тепловых насосов широко распространены в Германии, Канаде, США. Геотермальные тепловые насосы устанавливаются повсеместно: в частных домах, в общественных зданиях, на промышленных объектах. Насос такого типа есть даже во всемирно известном небоскребе Нью-Йорка Empire State Building. В России тепловые насосы применяются, например, в Краснодарском крае.

Производство биотоплива Широкое распространение в США, Бразилии и многих других странах получили технологии производства и применения биотоплива. Оно используется, главным образом, в тепловых двигателях на транспорте.

Биотопливо первого поколения производилось и до сих пор производится из пищевой биомассы: кукурузы и соевых бобов в США, сахарного тростника в Бразилии. Однако существенные недостатки производства и использования данного вида топлива, такие, как уменьшение площади сельскохозяйственных угодий под выращивание продовольственных культур и, как следствие, рост цен на продовольствие, значительные затраты ограниченных ресурсов пресной воды, выбросы в атмосферу загрязняющих веществ в процессе выращивания, уборки и переработки кукурузы – поставили под вопрос не только экономическую целесообразность применения данной технологии, но и ее экологическую эффективность и безопасность. Подробнее эти аспекты освещены в последующих главах этой книги.

Производимое из органических отходов биотопливо второго поколения (подробнее см. [20]) лишено этих недостатков. Его можно получать из десятков, если не сотен самых разных видов сырья: от древесных отходов в виде опилок и остатков деревянных конструкций до таких сельскохозяйственных отходов, как стебли кукурузы и пшеничная солома, отходы жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и т.д. Стоимость подобного сырья невелика ($40–50 за энергетический эквивалент барреля нефти), оно никак не связано с производством продуктов питания.

Биотопливо, производимое из целлюлозного материала, известно в литературе под разговорным названием «грассолин»

(от grass — «трава» и gasoline — «бензин»). Целлюлозную биомассу можно также перерабатывать в любой вид горючего — этанол, обычный бензин, топливо для дизельных и даже ракетных двигателей [129]. Основной технологической проблемой производства биотоплива второго поколения является расщепление прочных целлюлозных волокон биомассы. Однако интенсивные научные исследования в этой области уже позволили добиться многообещающих результатов. На сегодняшний день разработаны и доведены до промышленного применения технологии расщепления биомассы через нагревание под действием гамма-излучения или высокотемпературного пара, перемалывания, обработку концентрированными кислотами или щелочами, воздействие на нее различных микроорганизмов, в том числе специально созданных для этой цели с помощью генной инженерии. Кроме того, набирают популярность технологии производства биотоплива из животных жиров и рыбьего жира, являющихся побочным продуктом переработки мяса и рыбы.

В то же время, производство биотоплива второго поколения, т.е. топлива из органических отходов разнообразного происхождения, ограничено размером сырьевой базы. В качестве примера можно привести оценки общего объема органических отходов, пригодных для производства биотоплива, в России, см.

[24]: в среднем, за год таких отходов образуется около 625 млн.

т, чего достаточно для производства около 31 млрд. куб. м. биогаза. В то же время, годовая добыча природного газа только компанией «Газпром» составила • в 2012 г. (согласно планам) – 528 млрд. куб. м., и т.д. Т.е. потенциальные возможности производства биотоплива второго поколения также не позволяют полностью заместить ископаемые углеводороды в мировом энергетическом балансе.

Тем не менее, даже ограниченными возможностями производства биотоплива из отходов (а, следовательно, и утилизации этих отходов) не стоит пренебрегать – хотя бы потому, что сами эти отходы, будучи непереработанными, наносят значительный вред природе1. И в ряде стран биотопливо второго поколения В этой связи весьма показателен пример истекающего из скважин попутного нефтяного газа, около 20 млрд. куб. м. которого ежегодно сжигается в факелах только в России. Поскольку сам по себе природный газ оказывает гораздо более сильный парниковый эффект, чем продукты его сгорания, с экологической точки зрения менее вредным является его сжигание в факелах. Естественно, любые технологии его полезной утилизации – например, выработка авиационного сконденсированного топлива (АСКТ, подробнее см. [2]) непосредственно у скважины, и т.п. – заведомо экологически благотворны.

занимает значимое место в топливном балансе – например, в Швеции, где образуется значительный объем отходов лесного хозяйства.

Наиболее многообещающий (как представляется в настоящее время) путь развития технологий производства биотоплива – т.н. технологии третьего поколения (подробнее см. [20]). Биотопливо можно получать из водорослей и планктона, а также из «энергетических культур» — быстрорастущих трав, кустарников и деревьев, которые выращиваются специально в качестве исходного сырья на площадях, непригодных для выращивания пищевых культур. Подчеркнем, что такие источники биотоплива не конкурируют за ограниченные ресурсы (сельхозсырье или посевные площади) с производством продовольствия. При этом прогнозируемая урожайность, например, водорослей позволяет рассчитывать на то, что сырьевая база окажется достаточной для производства значительных объемов биотоплива. Однако для промышленного применения таких технологий предстоит решить ряд проблем – создание соответствующих сортов растений и технологий их выращивания, эффективных технологий переработки полученной биомассы и т.д.

На сегодняшний день биотопливо используется, в основном, для нужд автомобильного транспорта. Однако в перспективе можно полагать, что наземный транспорт в качестве основного потребителя моторного топлива уступит место воздушному, и позитивный опыт применения биотоплива в авиации уже имеется, см. [91]. Если наземный транспорт может отказаться от использования тепловых двигателей – например, могут получить развитие электромобили на аккумуляторах или на топливных элементах, и т.п. – то воздушный транспорт способен на такой переход в наименьшей степени в силу технических особенностей, в т.ч. требований по весовой отдаче. Возможности подвода энергии (получаемой без сжигания химического топлива) извне, доступные большинству наземных транспортных средств, в авиации практически отсутствуют. Т.е. источник энергии должен находиться на борту. Мощность возобновляемых источников энергии (например, солнечной) оказывается достаточной (и то лишь теоретически) только для относительно легких беспилотных летательных аппаратов. Размещение ядерной силовой установки на борту летательного аппарата было признано нецелесообразным, в т.ч. по соображениям безопасности. Остается химическое топливо. Использование в авиации криогенных топлив (например, водорода) сопряжено с целым рядом проблем. Традиционное углеводородное топливо обладает целым рядом достоинств в качестве авиационного топлива:

высокая энергоемкость (как объемная, так и массовая), термостабильность, возможность хранения в баках сложной формы, интегрированных в конструкцию летательного аппарата, и т.п.

Таким образом, в перспективе возможны изменения структуры, как производства моторных топлив, так и их потребления – наземный транспорт может уступить место ведущего потребителя топлива иным видам транспорта (преимущественно, скоростного).

1.1.2. Проблемы измерения эффективности возобновляемых источников энергии Поскольку речь идет об энергетических технологиях, следует уделить внимание их основным технико-экономическим параметрам. Во многих работах и в популярных статьях (в т.ч. и в политизированной аргументации за или против тех или иных технологий) используются значения КПД, коэффициента полезного действия. Однако этот показатель, строго говоря, малоинформативен применительно к источникам энергии. В самом деле, например, настолько ли критично, что КПД фотоэлектического преобразователя равен 1% (разумеется, это значение условно), т.е. 99% поступающей солнечной энергии бесследно теряется, если Солнце мы считаем бесконечным и неисчерпаемым источником энергии? Важнее именно то, как соотносятся энергия, выработанная этим устройством за весь его жизненный цикл (ЖЦ), и энергия, затраченная на его производство и эксплуатацию. Поэтому в современных исследованиях, посвященных вопросам развития альтеранативных энергетических технологий, вместо «традиционного» показателя – КПД – используют показатель, который является отношением полученной полезной энергии к затраченной (energy returned on energy invested, EROEI):

где Energy Re turned - энергия, полученная за ЖЦ источника;

EnergyExpanded - затраченная энергия.

Также часто используется коэффициент чистого «выхода»

энергии (NEG, net energy gain):

где NetEnergy = Energy Re turned EnergyExpanded чистый «выход» энергии, т.е., в некотором смысле, «энергетическая прибыль» за ЖЦ источника (тогда NEG аналогичен рентабельности по затратам). Описанные показатели связаны очевидным соотношением:

а интерпретация их значений аналогична интерпретации финансовых показателей – соответственно, индекса прибыльности и рентабельности. Например, если для данной энергетической технологии показатель EROEI=5, это означает, что на производство четырех единиц полезной энергии было затрачена одна единица энергии. Если же показатель EROEI данного энергетического источника равен или меньше единицы, это означает, что данный источник представляет собой не что иное, как «энергетическую воронку», а его использование в качестве первичного источника энергии нецелесообразно. В работе [109] приведены оценки значений коэффициента EROIE для различных первичных источников энергии (см. табл. 1.2), которые могут служить некоторым ориентиром для дальнейших рассуждений.

Значения коэффициента EROIE для различных первичных источников энергии Вид источ- Год Значе- Источник первичных данных

EROIE EROIE

2010.Metaanalysis of net energy return for wind power systems.Renewable Energy 35:

В то же время, даже поверхностный анализ приведенных значений EROEI показывает, что его значение очень сильно зависит от природно-климатических и геологических условий, от применяемых технологий и материалов. Так, например, сравнение EROEI нефти и газа в 1930 г. и на рубеже XX и XXI вв. отражает истощение запасов, необходимость разработки все более сложных и труднодоступных месторождений, применение все более энергоемких технологий. Что касается показателей EROEI атомной энергетики, они чрезвычайно чувствительны не только к геологическим особенностям добычи урановых руд, но – даже в большей степени – к технологиям их обогащения. Приведенные в таблице сравнительно низкие значения характерны для общепринятой в странах Запада газодиффузионной технологии обогащения урана. В этой сфере отечественная атомная промышленность традиционно обладала технологическим преимуществом: центрифужные технологии обогащения требуют гораздо меньше энергии на единицу ядерного топлива.

Информативность показателя EROEI нельзя признать исчерпытвающией, так как, помимо, чисто «энергетической эффективности» большое значение при использовании того или иного первичного источника энергии имеет его удобство – транспортируемость, стабильность и т.д. Так, например, нефть и сжиженный газ удобно транспортировать и хранить, а энергия ветра и солнца нестабильна. Кроме того, при расчете EROEI возникает принципиальный вопрос: нужно ли учитывать в объемах затраченной энергии ту энергию, которя была израсходована на разведку месторождений, производство оборудования и транспортных средств для установки буровых, ветровых генераторов, солнечных коллекторов, захоронение отходов атомных электростанций и т.д.? А следует ли учитывать энергию, затраченную на жизнедеятельность рабочих, инженеров, а также тех работников, которые снабжали их необходимыми товарами и услугами? Другими словами, до какого уровня производственной цепочки необходимо дойти при расчете показателя EROEI?

Экономически корректный ответ на эти вопросы может быть найден в рамках широко используемой в экономике концепции межотраслевого баланса (МОБ, подробнее см. [35]). Ведь не только в энергетической сфере, но и вообще в экономике возникает проблема учета косвенных затрат в различных отраслях, необходимых для производства данной отраслью определенного объема продукции. Для этого используется понятие полных затрат, и разработаны подходы к их расчету. Аналогичные подходы позволяют получить и более комплексные оценки EROEI.

Так или иначе, несмотря на отсутствие на настоящий момент единой методологии расчета показателя EROEI и другие его недостатки, сложно не признать, что для оценки эффективности энергетических технологий он является более информативным, чем традиционно применяемый в этой сфере показатель, КПД. Однако, разумеется, КПД оказывает влияние на значения EROEI, поскольку если он низок – мал и объем энергии, получаемой за ЖЦ данного источника, т.е. Energy Re turned. В работах [18, 28] особое внимание уделяется еще одной физической характеристике, определяюшей эффективность энергетических технологий – плотности улавливаемой энергии. Например, плотность солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, весьма высока, однако низкий КПД фотоэлектрических преобразователей в сочетании с высокой энергоемкостью их производства снижает эффективность соответствующих технологий. Что касается, например, энергии морских волн, приливов и отливов, несмотря на гигантский энергетический потенциал этих источников, они обладают низкой плотностью энергии, т.е.

устройства, улавливающие ее (приливные турбины и т.п.) должны иметь большие размеры, что также предсказуемо отражается на их эффективности.

Особо подчеркнем, что авторы не планируют давать собственные оценки эффективности тех или иных «зеленых» технологий. Необходимо отдавать себе отчет в том, что объективные знания в данной, чрезвычайно политизированной сфере неизбежно уступают место тенденциозным оценкам, нацеленным не столько на поиск истины, сколько на информационное управление общественным мнением, решениями государства и бизнеса.

Цель данной главы – именно обзор тенденций развития «зеленых» технологий. Как будет показано далее, даже если те или иные «зеленые» технологии, действительно, обеспечивают заявленную эффективность, это еще не означает, что они благотворны с социально-экономической и экологической точек зрения.

1.2. АНАЛИЗ РЫНКОВ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ

«ЗЕЛЕНЫХ» ТЕХНОЛОГИЙ

1.2.1. Место новых источников энергии в мировом энергетическом балансе Глобальные инвестиционные тренды свидетельствуют о вероятном повышении в ближайшие десятилетия доли возобновляемых источников энергии в структуре мировой энергетической системы. Как отмечается в докладе ООН о мировых инвестициях за 2010 год, «в настоящее время в рамках обсуждения политики решения проблем изменения климата вопрос о том, нужно ли чтото делать для борьбы с этим явлением в области энергетики, уже не ставится. Теперь речь идет о том, насколько масштабны должны быть действия, какие меры нужно принять и кто должен это делать. Глобальный уровень задачи по сокращению выбросов парниковых газов (ПГ) требует эквивалентных колоссальных финансовых и технологических ответных мер».

В сценариях развития мировой энергетики Международного Энергетического Агентства (МЭА) присутствуют два альтернативных варианта – сценарий развития при бездействии национальных правительств и других регулирующих институтов, и сценарий развития с активным приложением управленческих воздействий к производителям и потребителям энергии для достижения поставленных целей – снижения выбросов CO2 к году вдвое по сравнению с 2005 г. (т.н. сценарий карты BLUE).

Реализация второго сценария предполагает активное участие правительств в процессах разработки и внедрения низкоуглеродных энергетических технологий (см. табл.1.3).

Тенденции развития энергетики и изменения объемов выбросов СО Выбросы СО2, связанные с энер- Выбросы СО2, связанные с энергегетикой, возрастут примерно тикой, сократятся на 50% вдвое Использование первичных энер- Использование первичных энергогоресурсов возрастет на 84%, ресурсов возрастет на 32%, углеуглеродоемкость энергопотреб- родоемкость энергопотребления Спрос на жидкое топливо воз- Спрос на жидкое топливо снизится растет на 57%, что потребует на 4%, при этом биотопливо будет широко использования нетради- составлять 20% от общего потребционных нефтяных ресурсов и ления; спрос на уголь снизится на синтетических топлив; первич- 36%; спрос на природный газ соный спрос на уголь возрастет на кратится на 12%; возобновляемые 138%, спрос на газ возрастет на источники будут обеспечивать до 85% Выбросы СО2 от выработки элек- Выбросы СО2 от выработки электроэнергии увеличатся почти троэнергии снизятся на 76%, углевдвое, углеродоемкость произ- родоемкость производства элекводства электроэнергии сокра- троэнергии сократится до 67 г/ тится незначительно до 459 кВтч г/кВтч Ископаемое топливо будет обес- На возобновляемые источники печивать до 2/3 производства энергии будет приходиться до 48% электроэнергии, доля возобнов- производства электроэнергии, на ляемых источников энергии уве- атомную энергию – 23%, на станличится незначительно до 22% ции, оснащенные технологиями Технологии УХУ не будут ис- Технологии УХУ будут использопользоваться в промышленном ваться для улавливания 9,4 Гт СО По базовому сценарию и сценарию Карты BLUE: сравнение показателей 2007 и 2050 гг. [58].

Выбросы СО2 от эксплуатации Выбросы СО2 от эксплуатации зданий и сооружений (в том чис- зданий и сооружений сократятся ле, связанные с производством на 2/3 в результате использования электроэнергии) почти удвоятся электричества с низким уровнем Почти 80% продаваемых легко- Почти 80% продаваемых автомовых автомобилей будут работать билей составят гибриды с подзана традиционных технологиях с рядкой, электромобили, либо ависпользованием бензина или ди- томобили, работающие на топливзельного топлива, нефтепродук- ном элементе; доля нефтепродукты будут удовлетворять 90% тов в конечном потреблении энертранспортного сектора в энерго- гии транспортом снизится до 50% ресурсах Выбросы СО2 в промышленно- Выбросы СО2 в промышленности сти возрастут почти вдвое в свя- сократятся более чем на за счет зи с ростом промышленного повышения энергоэффективности, Общий объем инвестиций в Общий объем инвестиций состаэнергоснабжение составит 270 вит 316 трлн. долл. (на 17% больтрлн. долл. ше, чем в базовом сценарии) На страны, не являющиеся чле- Страны, не являющиеся членами нами ОЭСР, придется почти 90% ОЭСР, достигнут сокращения выроста энергопотребления, и поч- бросов СО2 примерно на 30% по ти мировых выбросов СО2 сравнению с 2007 годом, на страны-члены ОЭСР будет приходиться менее мировых выбросов 1.2.2. Инвестиции в новые энергетические технологии Согласно оценкам на 2010-2015 годы, для того чтобы ограничить выбросы ПГ уровнем, необходимым для удержания потепления в пределах целевого показателя 2°С (целевой уровень, принятый в Копенгагенской договоренности), ежегодно потребуются дополнительные глобальные вложения в размере млрд. долл. К 2030 году размеры потребности в инвестициях возрастут еще больше, до 1,2 трлн. в год. Во всех исследованиях подчеркивается, что для обеспечения прогресса в усилиях, призванных сделать экономику всех стран мира более щадящей климат, необходим финансовый вклад частного сектора, особенно с учетом колоссальных дефицитов государственных бюджетов во всем мире.

Альтернативная энергетика все еще сильно зависима и от государственных инвестиций и от специально созданных для нее рамочных условий, поэтому без политической поддержки развиваться ей пока сложно. Однако уже сейчас частные инвестиции в альтернативную энергетику показывают быстрый рост.

Согласно недавнему исследованию фонда Pew Charitable Trusts, мировые инвестиции в альтернативную энергетику выросли в течение 2010 года на 30% и составили $243 млрд. По сравнению с низким уровнем 2004 года рост составил 630%. На первое место по инвестициям в «зеленую» энергетику в прошлом году вышел Китай с $54,5 млрд, из которых $45 млрд пришлись на энергию ветра (рис. 1.1).

На втором месте за Китаем следует Германия, где частные инвестиции удвоились и достигли $41,2 млрд. Большое распространение в Германии получили небольшие солнечные панели, устанавливаемые, например, на крышах частных домов. Вслед за Германией по объемам инвестиций в альтернативную энергетику идут США — $34 млрд, большая часть этих инвестиций (43%) приходится на энергию ветра, на солнечную энергию приходится 25%, на биотопливо — 17%.

Рис.1.1 Инвестиции по секторам и странам в 2010 году (в млрд. долл., по данным PEW Charitable Trusts) Инвесторов в разработку новых источников энергии можно разделить на две группы, к первой из которых относятся в основном инфраструктурные фонды, покупающие уже построенные проекты, например солнечные станции и ветропарки. Эти инвесторы заинтересованы в стабильном годовом доходе и используют низкорисковую стратегию инвестирования. Примером таких осторожных инвесторов могут служить датские частные и государственные пенсионные фонды. Вторая группа вкладчиков — это венчурные фонды, инвестирующие в компании, разрабатывающие новые энергетические технологии. Эти инвестиции гораздо более рискованные, фонды покупают доли в технологических компаниях, надеясь продать их через несколько лет и заработать на росте (высокорисковые стратегии инвестирования). США остаются мировым лидером по венчурным инвестициям в разработку новых технологий, но теряют свои позиции в развитии производства.

1.2.3. Глобальный рынок ветровой энергии и оборудования для ветровой энергетики В последние годы глобальный рынок оборудования для производства ветровой энергии продолжал устойчиво расти.

Производство новых ветровых турбин в 2009 выросло на 42.1%.

В результате, общемировое количество производимой ветровой энергии выросло до 159213 МВт, из них 38312 МВт (около 24%) было добавлено к этому количеству лишь в 2009. Всемирная организация ветровой энергетики (WWEA) считает возможным довести общее количество производимой в мире ветровой энергии до 1900000 МВт к концу 2020 года.

Объем мирового рынка оборудования для ветровой энергетики достиг в 2009 г. 50 миллиардов евро, на котором доля Европы - доминирующая (47.9% от всех установок) (рис. 1.2).

Рис.1.2. Мощность ветровых установок в 2009 году Однако в гонку за лидерство на рынке «зеленых» технологий в последние годы столь же активно включились США, предложив развития альтернативной энергетики в качестве основного пути для преодоления экономического спада и выхода из кризиса, и Китай – наиболее динамично развивающаяся из числа крупнейших экономик мира. Так, например, по суммарной мощности инсталлированных к концу 2011 г. ветровых установок эти две страны уже обошли Германию (рис. 1.3).

Рис. 1.3 Распределение ветроустановок (по мощности) на Во многом такое положение было достигнуто благодаря активной инвестиционной политике США и Китая в последние годы. Только в 2011 году суммарная мощность вновь введенных ветровых ферм в Китае составила 18 000 MB, а в США – 6, МВт. Всего за последние пять лет, энергия ветра стала вторым по величине ресурсом, вносящим основную долю в прирост производства энергии в CША с точки зрения совокупной мощности. Исключением стал лишь посткризисный 2010 год, в котором новые проекты в области ветроэнергетики привнесли примерно 25% новых мощностей в 2010 году (благодаря чему Китай обошел США по объему введенных мощностей), по сравнению с 42% в 2009 году, 43% в 2008 году, 34% в 2007 году, 18% в 2006 году,12% в 2005 году и менее чем на 4% с 2000 по 2004.

В 2010 году в 29 штатах США были установлены новые крупные ветряные турбины, при этом Техас превзошел все остальные штаты по объему введенных новых мощностей ветроэнергетических установок (680 МВт), хотя этот показатель и сократился с 2292 МВт в 2009 и 2671 МВт в 2008 году.

Следует также отметить успехи Индии в развитии ветроэнергетики в последние годы. В 2011 году в этой стране было введено в эксплуатацию ветряных ферм общей мощностью более 3000 МВт (рис. 1.4).

Рис. 1.4 Распределение ветроустановок (по мощности), инсталированных в 2011 году Однако в области развития оффшорной энергетики США и Китай значительно уступают Европе. Так, на конец 2010 года подавляющее большинство мировых оффшорных ветрогенерирующих объектов (более 95%) было расположено в Европе, см.

рис. 1.5. Северные европейские ветроэнергетические рынки с преобладанием оффшорных ветропарков, в основном Германия и Великобритания, являются главным фокусом деятельности нескольких крупных компании. Некоторые уже заняли место на северной береговой линии Германии или планируют сделать это. Так, в рамках программы по переводу германской энергетики на альтернативные источники энергии в районе города Цингст летом 2011 года введен в эксплуатацию первый промышленный ветропарк «Балтика-1», расположенный на морском шельфе. Владелец ветропарка – энергетический концерн EnBW. Площадь ветропарка занимает 7 кв. км. В его состав входит 21 ветрогенератор SWT-2,3-93 производства Siemens мощностью по 2,3 МВт, высотой около 160 метров, с диаметром винта 93 метра. Электроэнергия поступает на сушу по кабелю длиной более 60 км, проложенному по дну моря. Общая мощность ветропарка составляет 48,3 МВт, а годовая производительность – 185 ГВт/ч. Такого количества энергии достаточно для обеспечения 50 тысяч домов. В планах компании создание еще одного ветропарка – «Балтика-2». В его составе будет применено уже 80 турбин SWT-3,6-120 мощностью по 3,6 МВт компании Siemens. Ввод ветропарка «Балтика-2» в коммерческую эксплуатацию планируется в конце 2013 года.

Рис. 1.5 Общая мощность (в МВт) оффшорных ветровых установок, установленных к 2011 году в Европе Бурное развитие оффшорных ветровых установок в Германии и во всей Северной Европе, открывают множество новых возможностей для инвестиций и начала нового бизнеса в сфере производства турбин и оснований для них, поставке комплектующих, оффшорной логистике, охраны подводной окружающей среды и, конечно, проектирования и научных исследований и разработок. Закрепленные на законодательном уровне гарантии по предоставлению бонусного тарифа на 20 лет и обязательному подключению к энергосети, позволяют инвесторам оффшорных проектов снизить риски и планировать свою деятельность на годы вперед.

Энергогенерирующий потенциал ветроэнергетики в США огромен в связи со значительной суммарной длиной Западного и Восточного побережий США, а также высокого качества энергетических ресурсов на этих территориях (морские ветры дуют сильнее и более равномерно, чем на суше, создавая в результате больший потенциал для выработки энергии). По оценкам специалистов Депаратамента Энергетики оффшорные ветровые ресурсы районов Великих Озер и в прибрежных водах США при среднегодовой скорости ветра более 7 метров в секунду (м/с), составляют 4150 ГВт, что примерно в четыре раза больше всех генерирующих мощностей в США в настоящее время. При этом более 25% из них доступны на глубине менее 30 метров, около 15% – на глубине от 30 до 60 м и почти 60% на глубине, большей, чем 60 м.

Высокая стоимость электричества в прибрежных районах, большая потенциальная мощность оффшорных ветроустановок, и непосредственная территориальная близость к крупным центрам потребления может позволить ветроэнергетике относительно быстро стать конкурентоспособной по отношению к ископаемым видам топлива.

Основные проблемы, стоящие на пути развития шельфовой ветроэнергетики в США схожи с европейскими - это высокие затраты производство, инсталляцию и эксплуатацию оффшорных ветряных ферм. Однако, помимо высокой стоимости и необходимости решения ряда технико-технологических проблем, это еще и отсутствие инфраструктуры для поддержки производства, монтажа, соединения, эксплуатации и технического обслуживания этих систем. Кроме того, в отличие от Европы, в США ощущается острая нехватка статистических и экспериментальных данных об особенностях функционировании ветровых парков, их влиянии на окружающую среду и морские экосистемы, а также отсутствие опыта работы и эффективной нормативно-правовой базы в области лицензирования проектов, реализуемых в федеральных водах и водах того или иного штата.

Недостаточно подробная классификация энергетических ресурсов прибрежных зон и отсутствие необходимых данных о возможных последствиях подключения к энергосистеме страны большого объема дополнительных генерирующих мощностей создают ситуацию неопределенности, повышая инвестиционные риски и стоимость заемного капитала.

Оффшорных ветровые парки имеют более высокие капитальные затраты, чем наземные на единицу генерирующих мощностей, в основном из-за дополнительных работ, связанных с установкой турбины в море, ее балансировкой и подключением к сети. Кроме того, необходимо учесть единовременные расходы, необходимые для погрузки турбины в порту на специально приспособленное под эти цели судно и транспортировки ее по морю и, что само по себе является уникальным технико-технологическим процессом, требующим от персонала высокой квалификации и дополнительных навыков, приобретаемых на дополнительных программах обучения. Следует отметить, что собственных судов для транспортировки и установки турбин в США пока нет, а используемые для этих целей иностранные суда, согласно законодательству США, могут работать далеко не на всей акватории страны.

1.2.4. Развитие солнечной энергетики По данным Европейской ассоциации фотогальванической индустрии (EPIA) в 2011 г. во всем мире было подключено около 28 ГВт новых солнечных станций. Суммарная установленная мощность всех станций в мире достигла 67,4 ГВт (рис. 1.6), причем основная их часть расположена в Европе.

Рис. 1.6 Суммарная мощность солнечных станций в Лидирующее положение на европейском рынке занимает Германия. Однако в 2011 году впервые в истории Италия обошла Германию по мощности введенных в эксплуатацию солнечных фотогальванических установок (9,3 ГВт против 7,5 ГВт).

Совместный прирост инсталляций в двух указанных странах составил 60% от всего мирового прироста в 2011 году (рис. 1.7).

Рис. 1.7 Мощность фотогальванических установок, инсталлированных в 2011 году в Европе По суммарной мощности солнечных электростанций в Европе Германия пока что уверенно занимает лидирующие позиции, обогнав другие страны на годы вперед (табл.1.4) Мощность солнечных электростанций, установленных в Европе Несмотря на значительные успехи, достигнутые Грецией и Испанией в развитии солнечной энергетики, экономические проблемы последних лет оказали существенное негативное влияние на рост данного сектора энергетики в этих странах. Будущий рост солнечной энергетики в Европе специалисты связывают в первую очередь с Германией.

Следующим за Европой по темпам развития солнечной энергетики идет Азиатско-Тихоокеанский регион с основными рынками в Китае, Японии, Корее, Австралии, Тайване и Таиланде (табл.1.5). В 2011 году Китай впервые вошел в число крупнейших неевропейских рынков солнечной энергетики.

Мощность солнечных электростанций, установленных в Азии Страна Установлено Суммарная Вт/чел Далее в региональном рейтинге по развитию солнечной энергетики следует Америка (табл. 1.6). Установленная мощность фотогальванической солнечной энергетики в США в году практически утроилась, достигнув 2,4 ГВт. Территориальным лидером развития солнечной энергетики стала Калифорния, установившая фотогальванических панелей общей мощностью 967 МВт. Далее следуют Нью-Джерси (263 МВт), Аризона ( МВт), Нью-Мексико (139 МВт) и Невада (118 МВт).

Мощность солнечных электростанций, установленных в Америке Страна Установлено Суммарная Вт/чел Системы солнечного обогрева и охлаждения (солнечные коллекторы) за последние годы завоевали большую популярность в различных уголках мира в силу простоты производства и монтажа. В США эксплуатируются солнечные коллекторы общей площадью 10 млн. м2, что обеспечивает годовую экономию топлива до 1,5 млн. т. В Израиле 80% жилых зданий оснащено солнечными коллекторами. В Китае количество пользователей солнечных коллекторов уже сейчас составляет 150 млн.

чел., т.е. около 10%.

Германия также является самым большим и наиболее динамичным рынком солнечных коллекторов (и охлаждающих систем) в Европе. Более 40% всех мощностей солнечных систем обогрева/охлаждения, установленных на территории Европы, приходится на Германию. Оборот европейского рынка солнечных обогревателей составил в 2008 году 1,4 млрд. евро. К году прогнозируется рост до 2,2 млрд. евро со среднегодовым темпом роста 15%. В переводе на количество и площадь солнечных систем обогрева/охлаждения это составит 200 систем с общей площадью поверхности приблизительно 18 000 - кв.м. В 2008 году в Германии было установлено 210 000 солнечных коллекторов, что по сравнению с 2007 годом на 60% больше. При этом их мощность увеличилась на 40% [116].

На настоящий момент более 1,2 млн. солнечных коллекторов с общей площадью поверхности около 11,3 млн. кв.м., плюс трубные коллекторы, устанавливаемые на крышах, снабжают население горячей водой и теплом. Причем солнечные коллекторы все чаще устанавливаются не только в домах, рассчитанных на одну семью, но и в многоквартирных зданиях. Треть всех обогревательных систем, установленных в 2008 году, были комбинированными и включали солнечные коллекторы, что по сравнению с 2005 годом в два раза больше. Солнечные коллекторы производят 3,8% всей тепловой энергии от общей доли тепла, получаемого за счет возобновляемых источников, и увеличение этой доли постоянно стимулируется. Так, установка солнечного коллектора для охлаждения/обогрева площади до кв. м. поощряется выплатой государственной субсидии от 40 до 105 евро за кв. м. Рынок солнечных коллекторов Германии поделен между местными производителями, импортерами и сервисными компаниями. 66% общего спроса на солнечные коллекторы удовлетворяется немецкими производителями и примерно 33% за счет импорта. Компании-производители работают в тесном сотрудничестве с ведущими немецкими научно-исследовательскими институтами – Институтом солнечной энергетики (Нижняя Саксония), Институтом солнечных энергосистем научного общества Фраунгофера, Штуттгартским институтом термодинамики и тепловой энергетики, что позволяет постоянно совершенствовать технологии и снижать себестоимость продукции.

1.2.5. Развитие малой гидроэнергетики и геотермальной энергетики Малая гидроэнергетика может рассматриваться как одно из старейших направлений в альтернативной энергетике во всем мире, в том числе, и в России. Еще в 1861 году на уральских заводах работало свыше 1600 водяных колес. Мощный толчок для развития малая гидроэнергетика получила в Советском Союзе в период с 1946 по 1952 год, когда по всей территории станы было Подробнее стимулирование внедрения «зеленых» технологий изучается в главе 4 данной книги.

построено свыше 7000 малых ГЭС. В последние десятилетия доля малых ГЭС в общем энергобалансе страны неуклонно снижалась. Более 90% всех построенных ранее малых ГЭС на 2008 год оказались списанными.

В то же время современный уровень развития малой гидроэнергетики в мире достаточно высок. Суммарная мощность установленных МГЭС в мире на 2009 год оценивалась в более чем 75 ГВт [130]. Лидером среди регионов мира по производству энергии от малых ГЭС является Азия (рис. 1.8), в первую очередь, за счет таких стран как Китай и Индия. Рынок малой гидроэнергетики Китая стремительно растет, поддерживаемый государственными программами электрификации сельской местности. В настоящее время более 30% провинций Китая обеспечивают свои нужды в электричестве за счет малой гидроэнергетики [125]. В 2009 году мощность МГЭС в Китае оценивалась в 51 ГВт.

Рис. 1.8 Распределение установленной мощности малых ГЭС Большое внимание этому сектору энергетики также уделяется в Европе. В последние годы достигнут значительный прогресс в разработке малых гидроагрегатов с различными типами рабочих колес, которые удовлетворяют повышенным техническим и экологическим стандартам, не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала, обладают повышенным ресурсом работы и высоким КПД в широком диапазоне рабочих напоров и расходов воды. Европейскими лидерами по установленным мощностям МГЭС являются Италия (21%), Франция (17,5%), Испания (15,5%), Швеция (9,6%) и Австрия (9,4%) (рис.

1.9, сост. по данным [130]).

Рис. 1.9 Суммарная установленная мощность малых ГЭС в Говоря о развитии геотермальной энергетики необходимо выделить два основных направления использования геотермальной энергии – преобразование геотермальной энергии в электрическую и прямое использование, в основном, для обогрева помещений и горячего водоснабжения).

Преобразование геотермальной энергии в электрическую, в силу природных условий, возможно не во всех странах и не на всех территориях. Страны, производящие электрическую энергию за счет трансформации геотермальной, и их объемы генерации в динамике представлены в табл. 1.7.

Динамика объемов генерации геотермальной энергии Гвинея делупья) Всего 5831,7 6866,8 7974,1 9064,1 10716, Прямое использование геотермальных ресурсов распространено гораздо шире и растет с каждым годом (рис. 1.10).

Рис. 1.10 Прямое использование геотермальной энергии в На рис. 1.11 приведена диаграмма, иллюстрирующая динамику прямого использования геотермальной энергии в МВт в странах-лидерах по данному показателю на 2010 гг.

Рис.1.11 Динамика прямого использования геотермальной энергии в некоторых странах в 2000-2010 гг.

Наиболее широко прямое использование геотермальной энергии распространено в США. Несмотря на то, что использование геотермальной энергии для нужд сельского хозяйства (обогрев теплиц и сушка), рыбоводства и коммунальных нужд за последние пять лет осталось примерно на прежнем уровне, количество установленных в жилых и коммерческих помещениях геотермальных тепловых насосов значительно увеличились.

Преимущества тепловых насосов, в сравнении с газовым, дизельным и электрическим отопительным оборудованием несомненны. Так, по данным Министерства энергетики РФ, применение теплового насоса в 2-2,5 раза выгоднее самой эффективной (газовой) котельной. Основное отличие теплового насоса от других генераторов тепловой энергии заключается в том, что при производстве тепла до 80% энергии извлекается из окружающей среды. Они не сжигают топливо, а следовательно, не выбрасывают в атмосферу вредные окислы. Применяемые в них в качестве хладагента фреоны не содержат хлороуглеродов и озонобезопасны. В общей сложности в течение последних пяти лет в США было реализовано 20 новых проектов по прямому использованию геотермальной энергии.

Количество установленных геотермальных тепловых насосов постоянно растет на протяжении последних 15 лет, По оценкам специалистов в 2010 году было установлено 100 000 до 120000 тепловых насосов, а общее количество инсталляций достигло одного миллиона устройств, установленных, в основном на Среднем Западе и восточных штатах. Это соответствует годовому объему рынка в 2-3 млрд. долл. Более 50% были установлены в 10 штатах (Флорида, Иллинойс, Индиана, Айова, Мичиган, Миннесота, Небраска, Нью-Йорк, Огайо и Пенсильвания) (EIA, 2008). Около 70% единиц установленного в жилых домах, а остальные 30% - в коммерческих и административных зданиях. Примерно 90% тепловых насосов составляют устройства замкнутого цикла, а остальные – устройства с открытым циклом (вода-источник). Крупнейшая установка в настоящее время находится в стадии строительства для Ball State University, штат Индиана, где 4100 вертикальных контуров было установлено для обогрева и охлаждения более 40 зданий с использованием геотермальных тепловых насосов [131].

Интересен также опыт Германии по развитию различных технологий тепловых насосов. В 2010 году около 58% всех новых немецких обогревательных систем использовали возобновляемые источники энергии, что составляет 13% роста менее чем за 2 года. Германия является вторым крупнейшим производителем тепловых насосов в Евросоюзе. Более 80 000 тепловых насосов производится в Германии ежегодно [116].

В 2008 году в Германии было продано 62 000 тепловых насосов, а всего к концу 2008 года в стране было установлено около 350 000 тепловых насосов. Рынок водяных и воздушных тепловых насосов переживает бурный рост (рис. 1.12). Количество установленных тепловых насосов к 2015 году прогнозируется на уровне 121 300, что составляет в стоимостном выражении 1, млрд. долл. США, с ежегодным приростом объемов продаж 12.2% [116].

Рис. 1.12 Рост продаж тепловых насосов в Германии в 2003гг.

Что касается европейского рынка тепловых насосов в целом, то в 2008 году было установлено 580 489 тепловых насосов. Это 50% прироста по сравнению с 2007 годом, с общей выручкой 4,35 млрд. долл. США (рис. 1.13).

Рис. 1.13 Рост продаж тепловых насосов в Европе Разрабатываемые и вводимые правительством нормы и стандарты энергоэффективности поощряют широкое использование тепловых насосов, например, за счет введения специальных льготных тарифов для отопительных систем, работающих от тепловых насосов. Существует несколько государственных программ, рассчитанных на 2009-2012 годы, стимулирующих промышленное применение энергосберегающего отопления и охлаждения, в то числе, за счет возобновляемых источников энергии, с общими объемом финансирования, достигающим млн. евро в год. Следует отметить, что возможностей для финансового стимулирования энергосбережения при отоплении жилых и нежилых помещений становится все больше и больше.

Такие программы существуют как на национальном, так и на местном уровне.

Один из основных показателей эффективности работы тепловых насосов, широко используемый при принятии решений о финансировании проектов, - его коэффициент преобразования тепла (КПТ). Например, при переоборудовании уже построенного здания тепловым насосом можно добиться экономии энергии в размере 30 евро на квадратный метр при использовании водяного насоса или до 4500 евро на квартиру при использовании водяного/соляного насоса с КПТ 4.5. В новых зданиях возможно достичь КПТ 4.7 [116].

1.2.6. Рынки биотоплива В настоящее время мировыми лидерами по производству жидкого биотоплива (биоэтанола и биодизеля) для транспортных нужд являются США и Бразилия (рис. 1.14).

Рис. 1.14 Производство биотоплива в 2009 г (в тыс. тонн В основном, используются технологии первого поколения (см. п. 1.1). Программы поддержки исследований и разработок в данном направлении в США ведутся уже давно, что отражается на динамике производства и потребления нетрадиционных видов топлива (рис. 1.15).

В 2007 году администрация президента Буша подписала документ, называемый актом энергетической независимости и безопасности (Energy Independence and Security Act) в котором была обозначена цель достичь уровня производства биотоплива в 36 млрд. галлонов к 2022 году, из которых, по меньшей мере, 21 млрд. галлонов должно составить биотопливо новых поколений, т.е. этанол или другие виды топлива, добываемые не из кукурузы или других пищевых культур.

Рис. 1.15 Потребление альтернативных видов топлива в Производство этанола в США достигло достаточно внушительных показателей (рис. 1.16). Однако рост производства до недавнего времени достигался за счет применения технологий, характеризующихся большими экологическими и социальными рисками, такими как высокое потребление питьевой воды для производственных нужд, сокращение площади сельскохозяйственных угодий для производства продуктов питания и др., возникающими при производстве этанола из кукурузы, соевых бобов или других зернобобовых культур.

Рис. 1.16 Производство и потребление этанола в США В последние 5-10 лет в США предпринимаются значительные усилия по разработке и промышленном освоению технологий производства биотоплива второго и третьего поколений целлюлозного этанола, топлива из растительных отходов, отходов рыбного хозяйства, а также биотоплива из аквакультур или зерновых культур, специально выращенных с этой целью на землях, непригодных для выращивания продовольственных сельхозкультур.

Европейское производство биодизеля постепенно укрепляет свои позиции на международном уровне, несмотря на более снижение темпов роста производства в 2009 году. С общим объемом производства 10,2 млрд. л биодизеля в 2009 производство биодизеля в ЕС возросло на 16,6% по сравнению в 2008 г. Хотя этот показатель значительно ниже роста производства на 35% зарегистрировано в 2008 году и в предыдущие годы (54% в году и 65% в 2005 году), тенденция роста производства свидетельствует о жизнеспособности сектора производства биодизельного топлива, которому даже в условиях кризиса удалось сохранить свои позиции на рынке. Это, однако, гораздо меньше показателей, которые могут достичь европейские производители биодизельного топлива в более благоприятных условиях.

В 2009 году производство биодизеля сократилось в ряде стран-членов ЕС, в том числе Германии, Греции и Великобритании, но произошло расширение производства в других странах, таких как Австрия, Бельгия, Финляндия, Италия, Нидерланды, Польша и в Испании, которая в 2009 году заняла место в Италии - третьего по величине производителя биодизеля в ЕС после Германии и Франции.

Низкие темпы роста производства биодизеля в ЕС и снижение коэффициента использования производственных мощностей в 2009 году также объясняются сохранением недобросовестной торговой практики на мировом рынке биодизеля. С начала года, рентабельность производителей биодизеля в ЕС была серьезно снижена за счет появления на рынке биодизеля из США (известного как В99), производство которого было в значительной степени субсидировано государством. Американский биодизель B99 был продан в ЕС со значительной скидкой. Конечная цена была ниже, чем сырой масляный соевый материал, используемый в качестве сырья для производства биодизеля. В связи с этим в марте 2009 года Европейская Комиссия была вынуждена принять ряд антидемпинговых и компенсационных мер. Тем не менее, вскоре после введения антидемпинговых мер, США стали применять обходные практики, такие как поставки биодизеля через Канаду и производство искусственных смесей, на которых не распространяются пошлины ЕС. В первом квартале 2010 года, Европейский совет производителей биодизеля выявил ряд мошеннических практик стороны США практики и обратился к Еврокомиссии с просьбой разработать новые более жесткие антидемпинговые меры.

1.2.7. Макроэкономические аспекты развития «зеленых» технологий В последние несколько лет в мире наблюдается глобальный финансово-экономический кризис, сопровождающийся спадом платежеспособного спроса на товары и услуги, как следствие – закрытием предприятий, сокращением занятости и т.п. На первый взгляд, он обладает всеми свойствами обычной депрессии.

В связи с этим правительства многих экономически развитых стран мира проводят политику, рекомендованную кейнсианцами еще по результатам Великой депрессии, т.е. увеличивают автономные государственные расходы, рассчитывая на оживление экономической активности и мультипликативные эффекты, подробнее см., например, [35].

Однако, планируя и реализуя такую политику, необходимо учитывать и технологические факторы. Характерная динамика технологического развития может быть схематично представлена в виде т.н. S-образной кривой1, см. рис. 1.17.

показатель эффективности На начальном этапе развития новой технологии её эффективность невелика (нередко даже по сравнению с существующими технологиями, что порождает т.н. технологические разрывы, хорошо видимые на рис. 1.17), и повышается медленно.

Затем, по мере накопления знаний и опыта, начинается бурное Разумеется, S-образные кривые являются лишь простейшей моделью процесса развития технологий. В реальности этот процесс является ступенчатым, а не непрерывным.

развитие данной технологии, в ходе которого ее эффективность радикально возрастает. И, наконец, эффективность технологии приближается к пределам, обусловленным законами природы.

При этом повышение эффективности требует все больших затрат. Именно в этот период, на верхнем участке S-образной кривой, может получить развитие новая технология, которая поначалу уступает старой, но имеет больший потенциал развития.

Как правило, смена т.н. технологических укладов (ТУ) – совокупностей взаимосвязанных технологий и институтов – сопряжена с кризисами и структурными сдвигами в экономике. В каждом ТУ выделяют т.н. ядро – ведущие отрасли и виды деятельности, которые развиваются наиболее быстро, а также ключевые факторы – технологические новшества, открывшие дорогу развитию ведущих отраслей. По мере исчерпания возможностей совершенствования этих технологий, они приносят все меньшую отдачу (что соответствует верхнему участку Sобразной кривой), и, после преодоления технологического разрыва, «локомотивами» инновационного развития становятся уже иные отрасли, составляющие ядро нового ТУ.

Проводя экспансионистскую политику, повышая государственные расходы, целесообразно выбирать такие отрасли и направления инвестирования, которые, действительно, могли бы стать «точками роста» - т.е. отрасли, составляющие ядро нового ТУ, и технологии, являющиеся его ключевыми факторами. Но если государственные инвестиции будут направлены в отрасли с падающей отдачей, находящиеся на заключительной стадии инновационного цикла, ожидаемый мультипликативный эффект не проявится, и государственные расходы послужат лишь «драйвером» инфляции, а не экономического роста и восстановления занятости.

Эксперты различных уровней и стран практически едины в своем мнении о том, что следующий технологический уклад развития экономики будет базироваться в т.ч. на использовании возобновляемых источников энергии. Большое развитие получат технологии повышения энергоэффективности всех без исключения отраслей экономики, а также технологии производства материалов и конструкций замкнутого цикла с высокой степенью переработки вторичного сырья. Т.е. «зеленые» технологии рассматриваются как один из ключевых факторов следующего технологического уклада. Поэтому вслед за Германией в гонку за лидерство на рынке «зеленых» технологий в последние десятилетия так же активно включились США, предложив развитие альтернативной энергетики в качестве основного пути для преодоления экономического спада и выхода из кризиса, и Китай – наиболее динамично развивающаяся из числа крупных экономик мира.

И на первый взгляд, «зеленые» технологии действительно, оправдывают возложенную на них роль «драйвера» экономического роста. В качестве примера рассмотрим процесс развития солнечной энергетики в США. И хотя доля этого вида энергии в общем энергобалансе страны еще слишком незначительна (не более 1%) положительное влияние сектора солнечной энергетики на экономический рост неоспоримо: по состоянию на август 2011 года, в секторе солнечной энергетики США работало 100237 человек1. Рост занятости в секторе солнечной энергетики составил 6735 новых рабочих мест за период с августа 2010 года по август 2011 года, что составляет 6,8%. Для сравнения: за аналогичный 12-месячный период рост занятости в американской экономике в целом составил всего 0,7%, в то время как в секторе добычи и переработки ископаемого топлива произошло сокращение рабочих мест на 2%. Ожидания дальнейшего роста занятости в данном секторе достаточно высоки (см. табл.1.8).

Однако до сих пор многие «зеленые» технологии развивались лишь при активной государственной поддержке. Как показано выше, она оправдана в ситуации смены технологических укладов, необходима для преодоления технологических разрывов.

Но при этом возникают опасения, что, поддерживая развитие тех или иных новых технологий, государства «не угадают» истинное направление прорыва, поддерживая малоперспективные Это количество определяется как число работников, которые тратят не менее 50% своего рабочего времени на деятельность, связанную с солнечными энергетическими системами.

технологии, которые так и не смогут обойтись без поддержки.

Т.е. возможно, что государства проявляют, по выражению одного из идеологов неолиберализма Ф.А. фон Хайека, «пагубную самонадеянность». Более того – может оказаться даже, что инновации, получающие поддержку, вредны или небезопасны. В связи с этим, необходим тщательный и комплексный анализ эффективности и рисков развития «зеленых» технологий.

Прогноз занятости в секторе солнечной энергетики в США дистрибуция Опять-таки, на первый взгляд, вышеописанный выбор направления инновационного прорыва (развитие «зеленых» технологий) представляется однозначно верным. Во-первых, наблюдающийся в последние годы глобальный финансовоэкономический кризис, по мнению многих экономистов [55], является не рядовым циклическим кризисом (спадом в очередном деловом цикле), а системным кризисом сложившегося экономического миропорядка. И, как будет показано далее, он непосредственно связан с глобальными ресурсными ограничениями, на ослабление которых и нацелены «зеленые» технологии.

Во-вторых, технико-экономическая логика смены технологических укладов также позволяет считать «зеленые» технологии естественным кандидатом на роль ключевого фактора нового технологического уклада. Поскольку предыдущие уклады базировались на прогрессирующем росте расходования разнообразПо данным The Solar Foundation, [133].

ных природных ресурсов, рано или поздно должны были обостриться глобальные ресурсные ограничения, и теперь станут особенно перспективными инновации, разрешающие назревшие противоречия. Модельный анализ возможностей использования «зеленых» технологий в качестве «антикризисного рычага» проведен, например, в работе [78].

Тем не менее, как будет показано далее, не следует считать, что «зеленые» технологии априори благотворны и автоматически решат описанные выше экологические и социальные проблемы. Разумное обращение с любыми природными ресурсами и бережное отношение к экологии подразумевают изменение не только технологических процессов, но и культуры потребления в обществе, рыночных институтов, государственного регулирования и управления. Одна из целей этой работы – определить направления этих изменений.

В свою очередь, наибольший практический интерес представляет собой влияние «зеленых» инноваций на развитие нашей страны. Нуждается в корректном научном обосновании политика России в сфере «зеленых» технологий.

С одной стороны, на первый взгляд, России необходимо догонять передовые в данном смысле державы мира – в противном случае, она лишится и важных источников дохода, связанных с экспортом полезных ископаемых, и возможности развития собственной промышленности, которая будет признана «экологически грязной». По ряду оценок, реализация мер по развитию альтернативной энергетики, предусмотренных энергетическими стратегиями США, Германии, Китая и целого ряда других государств, а также введение международных стандартов в области энергоэффективности и систем энергетического менеджмента серии ИСО 50001 могут отразиться на российской экономике таким образом, что среднегодовые темпы прироста реального ВВП уже в период до 2020 г. могут составить не более 1,2% вместо 3,9%, достигнутых в период 1995-2009 гг., а в период 2020-2030 гг. упасть до 0,9% [59].

Но с другой стороны, в настоящее время ключевую роль в экономике России играет именно добыча ископаемых энергоносителей, они во многом определяют структуру российского экспорта и место России в мировой экономике и в глобальной геополитической системе. В связи с этим, ряд специалистов полагает развитие «зеленых» технологий неактуальным для нашей страны, в силу ее высокой обеспеченности традиционными видами природного сырья, и даже вредным – на том основании, что переход к альтернативным источникам энергии снизит мировой спрос на основные позиции российского экспорта. Однако такие опасения, как будет показано в одной из последующих глав, экономически не оправданы. Важнее иное: как будет показано далее, есть основания полагать, что траектория «зеленого»

развития ведущих экономически развитых стран мира тоже не является оптимальной, причем, не только для нашей страны, но и для самих тех стран, которые предлагается принять в качестве примеров для подражания.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

1. С технологической точки зрения, «зеленые» технологии позволяют экономить или воспроизводить ограниченные природные ресурсы, а также сократить экологическую нагрузку на окружающую среду. Иногда эти положительные следствия проявляются для одних и тех же технологий.

Многообразие видов «зеленых» технологий, в т.ч. альтернативных источников энергии, позволяет выбрать оптимальные варианты для различных природно-климатических условий, особенностей системы расселения и т.п. факторов.