Отчет - Исследование отрасли альтернативной энергетики Республики Казахстан. Том 3 Перспективные сегменты отрасли альтернативной энергетики
Подождите немного. Документ загружается.
Отчет:
"Исследование отрасли альтернативной энергетики Республики
Казахстан"
Том III «Перспективные сегменты отрасли
альтернативной энергетики»
Заказчик: АО "Национальный инновационный фонд"
+7 /727/ 259-98-16/39
www.nif.kz
Исполнитель: IGM consulting company
+7 /727/ 250-03-18/19
www.igm.kz
Версия: v.1,ноябрь 2008 г.
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
2
№
раздела
Общее оглавление
I том «Общий анализ, выводы и рекомендации»
1. Многофакторный анализ отрасли
альтернативной энергетики
2. Прогнозы развития рынка
3. Выводы
4. Рекомендации
5. Методология
6. Глоссарий
II том «Описание отрасли альтернативной
энергетики в мире и Казахстане»
1. Мировые тенденции развития рынка
альтернативной энергетики
2. Альтернативная энергетика в Казахстане
3. Анализ международных исследований
III том «Перспективные сегменты отрасли
альтернативной энергетики»
1. Ветровая энергетика
2. Солнечная энергетика
3. Гидроэнергетика
4. Геотермальная энергетика
5. Биоэнергетика
6. Водородная энергетика
IV том «Источники первичной и вторичной
информации»
1. Результаты экспертного опроса
2. Источники информации
3. Карты с указанием потенциала отрасли
альтернативной энергетики в Казахстане
4. Русскоязычный перевод текста международных
исследований
5. Список участников Круглого стола, 20 ноября
2008г.
6. Отчет по Круглому столу
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
3
Оглавление
1. Ветровая энергетика ...................................................................................... 6
1.1. Современное состояние и тенденции развития.................................................6
1.2. Государственная политика в области стимулирования развития отрасли .......... 15
1.3. Экологические аспекты использования ветроэнергетики ................................ 16
1.4. Ветровая энергетика в странах снг ............................................................... 18
1.5. Технологии в сфере ветровой энергетики ...................................................... 20
1.6. Ветровые электростанции в казахстане ......................................................... 23
2. Солнечная энергетика .................................................................................. 29
2.1. Современное состояние и тенденции развития............................................... 29
2.2. Государственная политика в области стимулирования развития отрасли .......... 32
2.3. Экологические аспекты использования солнечной энергии ............................. 33
2.4. Развитие солнечной энергетики в странах снг................................................ 35
2.5. Технологии получения энергии от солнца...................................................... 38
2.5.1. Анализ технологий ...................................................................................... 38
2.5.2. Солнечная электроэнергетика ...................................................................... 38
2.5.3. Солнечная теплоэнергетика ......................................................................... 47
2.5.4. Разработки казахстанских ученых ................................................................ 55
3. Гидроэнергетика........................................................................................... 59
3.1. Современное состояние и тенденции развития............................................... 59
3.2. Государственная политика в области стимулирования развития отрасли .......... 60
3.3. Экологические аспекты использования гидроэнергетики ................................ 63
3.4. Энергия мирового океана............................................................................. 63
3.4.1. Энергия приливов и отливов ........................................................................ 64
3.4.1.1. Современное состояние и тенденции развития ........................................... 64
3.4.1.2. Экологические аспекты использования энергии приливов ........................... 66
3.4.2. Энергия волн и океанских течений ............................................................... 66
3.4.2.1. Современное состояние и тенденции развития ........................................... 66
3.5. Развитие гидроэнергетики в странах снг ....................................................... 69
3.6. Технологии в гидроэнергетике ..................................................................... 70
3.6.1. Типы гидроэлектростанций .......................................................................... 71
3.6.2. Разработки отечественных ученых................................................................ 84
4. Геотермальная энергетика........................................................................... 87
4.1. Современное состояние и тенденции развития геотермальной энергетики........ 87
4.2. Негативные аспекты использования геотермальной энергетики....................... 92
4.3. Геотермальная энергетика в странах снг ....................................................... 93
4.4. Технологии в сфере геотермальной энергетики.............................................. 94
4.4.1. Анализ технологий ...................................................................................... 94
5. Биоэнергетика ............................................................................................ 102
5.1. Экологические аспекты использования биоэнергетики ................................. 102
5.2. Развитие отрасли биоэнергетики в странах снг ............................................ 104
5.3. Технологии в сфере биоэнергетики............................................................. 105
5.3.1. Методы получения энергии из биомассы ..................................................... 105
5.3.2. Виды топлива............................................................................................ 125
5.3.3. Получение электроэнергии из биомассы...................................................... 136
5.3.4. Разработки казахстанских ученых .............................................................. 143
6. Водородная энергетика .............................................................................. 145
6.1. Описание отрасли ..................................................................................... 145
6.2. Мировые тенденции развития водородной энергетики .................................. 151
6.2.1. Водородная программа сша ........................................................................ 151
6.2.2. Европейская программа водородной энергетики .......................................... 154
6.3. Развитие водородной энергетики в россии и странах снг .............................. 157
6.4. Перспективы развития водородной энергетики в казахстане......................... 159
6.5. Технологии, основанные на водородной энергетике ..................................... 160
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
4
Список графиков, диаграмм, таблиц, схем и карт
График 1 Суммарные установленные мощности и прогноз WWEA до 2010 г., МВт .........6
График 2 Среднегодовой темп роста ветроэнергетической отрасли, %....................... 11
График 3 Расчет себестоимости 1 кВт установленной мощности, евро/кВт.................. 84
График 4 Этапы перехода к водородной энергетике в США.................................... 152
Диаграмма 1 Распределение мировой установленной мощности ветроэнергетики по
континентам, в 2007г. ...........................................................................................
10
Таблица 1 Рейтинг стран в мировом ветроэнергетическом секторе............................. 12
Таблица 2 Оценка основных преимуществ и недостатков данного сегмента отрасли АИЭ
...........................................................................................................................
16
Таблица 3 Параметры ВВТ «ЭНЭКСИС» ................................................................... 28
Таблица 4 Количество солнечной радиации в Европе и странах Карибского бассейна,
кВт·ч/м
2
в сутки .................................................................................................... 31
Таблица 5 Оценка основных преимуществ и недостатков данного сегмента отрасли АИЭ
...........................................................................................................................
33
Таблица 6 Крупнейшие ГЭС в мире ......................................................................... 60
Таблица 7 Оценка основных преимуществ и недостатков данного сегмента отрасли АИЭ
...........................................................................................................................
68
Таблица 8 Оценка основных преимуществ и недостатков данного сегмента отрасли АИЭ
...........................................................................................................................
92
Таблица 9 Оценка основных преимуществ и недостатков данного сегмента отрасли АИЭ
.........................................................................................................................
103
Таблица 10 Данные о котлах промежуточного размера ........................................... 129
Таблица 11 Прогнозируемый уровень развития водородных технологий и топливных
элементов в странах ЕС к 2020 году......................................................................
155
Карта 1 Карта солнечного излучения ...................................................................... 30
Схема 1 Солнечный пруд ....................................................................................... 44
Схема 2 Процесс работы гидроэлектростанции ........................................................ 70
Схема 3 Процесс работы линии электропередачи..................................................... 72
Схема 4 Принцип работы турбины Пелтона.............................................................. 74
Схема 5 Принцип работы турбины Фрэнсиса ............................................................ 75
Схема 6 Принцип работы малой ГЭС ....................................................................... 82
Схема 7 Принцип работы котла с нижней подачей воздуха ..................................... 127
Схема 8 Принцип работы котла со встроенной подачей .......................................... 128
Схема 9 Основные источники и пути получения водорода....................................... 147
Схема 10 Области применения водорода и водородосодержащего газа. ................... 149
Рисунок 1 Типы ветродвигателей............................................................................ 21
Рисунок 2. Принципиальная схема Бидарье с прямыми крыльями (одностороннее
вращение): 1 - лопасти, 2 - махи, 3 – корпус, 4 - валы вращения, 5 – подшипник,
α
=90
0
.
...........................................................................................................................
25
Рисунок 3 Принципиальная схема Бидарье системы тропоскино (одностороннее
вращение). Обозначения те же, что и на рис.2 (
α
=90
0
). ........................................... 25
Рисунок 4 Принципиальная схема конструкции ветротурбины Бидарье с лопастями
тропоскино (вращение валов в разные стороны).....................................................
26
Рисунок 5 Изображение фотоэлемента или солнечного модуля.................................. 38
Рисунок 6 Изображение параболоцилиндра ............................................................. 42
Рисунок 7 Солнечная электростанция башенного типа.............................................. 43
Рисунок 8 Параболическое зеркало ........................................................................ 43
Рисунок 9 ГЭС с водохранилищем и русловая ГЭС.................................................... 71
Рисунок 10 Гидроаккумулирующие ГЭС................................................................... 78
Рисунок 11 Принцип работы геотермальной электростанции ..................................... 95
Рисунок 12 Принцип работы геотермальной паровой электростанции ........................ 96
Рисунок 13 Принцип работы гидротермальной станции............................................. 97
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
5
Рисунок 14 Принцип работы геотермальной электростанции с бинарным циклом ........ 98
Рисунок 15 Схема системы отопления жилого дома с применением теплового насоса .. 99
Рисунок 16 Схема работы парокомпрессионного теплового насоса................................ 99
Рисунок 17 Тепловой насос НТ-300 ........................................................................ 101
Рисунок 18 Биогазовая установка - внешний вид ................................................... 115
Рисунок 19 Биогазовая установка - вид изнутри .................................................... 115
Рисунок 20 Биогазовая установка с фиксированным куполом.................................. 120
Рисунок 21 Биогазовая установка с плавающим куполом ........................................ 120
Рисунок 22 Биогазовая установка с встроенным газгольдером ................................ 122
Рисунок 23 Биогазовая установка с внешним газгольдером..................................... 122
Рисунок 24 Принцип BURN-THROUGH (подача воздуха сквозь топливо) ................... 126
Рисунок 25 BMW 750hL Cle anEnergy Concept
2
....................................................... 160
Рисунок 26 BMW H2R на водородном топливе
4
...................................................... 160
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
6
1. Ветровая энергетика
1.1. Современное состояние и тенденции развития
В настоящее время ветроэнергетика является одним из наиболее перспективных
источников энергии в мире, ведущим направлением политики энергосбережения и
использования экологически чистой возобновляемой энергии. В 2007 году 19696 МВт
новых ветроэнергетических мощностей были введены в эксплуатацию. В целом,
суммарная установленная мощность мировой ветроэнергетики на конец 2007 года вышла
на уровень 93 849 МВт. Годовой прирост мощностей мировой ветроэнергетики составил
26,6%, по сравнению с 25,6% в 2006 году. Современная ветроэнергетика вырабатывает
200 ТВт/ч энергии в год, что эквивалентно 1,3 % от мирового производства
электроэнергии, причем в некоторых странах и регионах мира доля ветроэнергетики
составляет 40% и более. На сегодня 350 000 человек во всем мире работают в
ветроэнергетической отрасли, в 2006 году этот показатель равнялся 300 000 человек.
Учитывая ускоренную динамику роста мировой отрасли, Всемирная ветроэнергетическая
ассоциация WWEA внесла изменения в свой прогноз касательно установленной мощности
мировой ветроэнергетической отрасли к концу 2010 года, увеличив его до 170 000 МВт.
График 1 Суммарные установленные мощности и прогноз WWEA до 2010 г.,
МВт
7 475
9 663
13 696
18 039
24 320
39 290
47 693
59 033
74 153
93 849
115 000
140 000
170 000
31 164
0
20 000
40 000
60 000
80 000
100 000
120 000
140 000
160 000
180 000
1997
1998
1999
2000
2001
2
002
2
0
0
3
2
0
0
4
2
0
0
5
200
6
2007
прогноз 2008
прогноз 2009
прогноз 2010
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
7
По оценке Всемирной метеорологической организации потенциал энергии ветра в мире
составляет 170 трлн. кВт/ч в год
1
. Общий мировой ресурс, который технически может
быть использован, оценивается в 53 000 тераватт-часов (ТВт/ч) в год, т.е. более чем в 2
раза превышает прогнозируемое потребление электроэнергии в 2020 году
2
.
График 1 Суммарная ветроэнергетическая мощность, установленная в 2007 г.
ключевых странах, МВт
По информации Всемирной ветроэнергетической ассоциации, в 2007 году был отмечен
уверенный рост мировой ветроэнергетики за счет повышения эффективности
использования ветроэнергетических установок и увеличения выработки электроэнергии
странами-лидерами: Германией, США, Испанией, Китаем, Индией, Данией и другими.
Несмотря на очевидные успехи, наблюдавшиеся в развитии отрасли в целом, эксперты
выразили свою обеспокоенность по поводу
того, что в 20 из 40 ведущих
ветроэнергетических рынках мира темпы роста отрасли сократились и лишь 18 стран
продолжали наращивать свои ветроэнергетические мощности. Обеспокоенность вызывает
и тот факт, что в большинстве стран развитие ветроэнергетики намного отстает от
показателей стран-лидеров. При этом по итогам 2007 года к пятерке лидеров были
1
Источник: http://human-earth.narod.ru/wind.htm
2
Источник: по данным официального сайта энергокомпании РАО «ЕЭС России», http://www.rao-
ees.ru/ru/news/gazeta/106-2003/show.cgi?veter.html
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
8
отнесены новые ветроэнергетические рынки Индии и Китая, которые ранее не занимали
столь высоких позиций в данной отрасли.
По сравнению с 2006 годом, когда было установлено 15.120 МВт новых
ветроэнергетических мощностей, 2007 год ознаменовал собой новый рекорд по
количеству введенных в строй ветроэнергетических мощностей. Ветроэнергетический
бум, наблюдаемый в таких странах, как США (5.216 МВт новых мощностей), Испания
(3.515 МВт) и Китай (3.313 МВт), сыграл особую роль в установлении данного рекорда,
причем наивысшие темпы роста среди пятерки лидеров продемонстрировал
ветроэнергетический рынок Китая - 127,5%. По итогам 2007 года Германия продолжает
удерживать позицию «страны-лидера», имея в своем активе 22.274 МВт общей
установленной ветроэнергетической мощности. Следует признать, что Германия и Индия,
оставшись в числе ведущих ветроэнергетических рынков мира, все же поступились
своими позиция-ми в области введения в строй новых мощностей, установив за год 1.625
МВт и 1.580 МВт соответственно. В 2007 году высокие темпы роста продемонстрировали
еще две страны Европы – Франция (888 МВт, 56.7% роста) и Италия (603 МВт, 28,4%).
Наивысшая динамика роста наблюдалась на рынке Турции, установленная мощность
которого достигла 207 МВт (за год было введено 142 МВт), что соответствует темпу рост
более чем в 200%.
Рынок новых ветроэнергетических турбин достиг 19.696 МВт, что эквивалентно 30%
росту по сравнению с 15.120 МВт в 2006 году. В целом же, за последние 10 лет, в период с
1998 по 2007 год, мощность мировой ветроэнергетики выросла, практически в 10 раз.
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
9
График 2 Ветроэнергетические мощности, установленные за период 1998-
2007 гг., МВт
В области континентального распределения ветроэнергетических мощностей, доля
Европы сократилась с 65,5% в 2006 году до 61% в 2007. Хотя Европа и сегодня остается
наиболее сильным ветроэнергетическим рынком мира, доля Северо-американского и
Азиатского рынков быстро возрастает. В области новых ветроэнергетических мощностей,
введенных в эксплуатацию за год, доля Европы впервые составила менее половины от
новых мощностей, введенных в мире, достигнув лишь 43,6%; за ней следует Северная
Америка (28,5%) и Азия (26,6%).
«Исследование отрасли альтернативной энергетики Казахстана»
IGM consulting company. По заказу АО «Национальный Инновационный Фонд»
10
Диаграмма 1 Распределение мировой установленной мощности
ветроэнергетики по континентам, в 2007г.
Доля развивающихся стран Латинской Америки и Африки составила всего 0.4% и 0.6%
соответственно. Кроме того, по показателям новых ветроэнергетических мощностей,