А.А. Соловьев,
Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
E-mail: a.soloviev@geogr.msu.ru
Аннотация. В связи с реализацией «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2030 года» обсуждаются некоторых методологические подходы дорожного картирования применительно к планированию технологий возобновляемой энергетики в России. Предлагается уточнение алгоритмов для двух важнейших узлов дорожной карты технологий возобновляемой энергетики, имеющих прогноза динамики развития энергетики и географические карты различного пространственно-временного и параметрического назначения, которые в существующих си-стемах дорожного картирования практически не используются.
Ключевые слова: дорожная карта, энергетика, ВИЭ, география
В арсенале средств планирования развития возобновляемых источников энергии, используются дорожные карты [1,2]. Замена традиционного планирования дорожным картированием обусловлена необходимостью адекватного учета диверсификации спроса и предложений на инновационные технологические разработки, а также способов преодоления технических, экономических, политических, социальных, экологических барьеров, возникающих на пути практической реализации идей [2].
Разработкам дорожных карт возобновляемой энергетики уделяется повышенное внимание исследователей, главным образом в США и Европы [3,4]. Дорожное картирование в нашей стране не очень распространенный инструмент планирования [5]. Это объясняется тем, что пока не сформированы унифицированные методологические подходы и аналитические алгоритмы дорожного картирования. Нет полной ясности относительно формата и структуры дорожных карт. Поэтому представляется актуальным обсуждение опыта разработки дорожных карт и рассмотрение некоторых принципиальных методологических подходов дорожного картирования применительно к планированию технологий возобновляемой энергетики в России.
В международной практике технологического планирования возобновляемых источников энергии выделяются следующие три этапа: подготовка исследования; собственно картирование; реализация дорожной карты. Одним из ключевых моментов начального этапа картирования является прогноз производства и потребления энергии всех видов энергоисточников (традиционных и возобновляемых) и сравнительные тренды технологий возобновляемых источников энергии.
Прогностический анализ динамики развития возобновляемых источников энергии, как правило, базируется на результатах многоаспектного междисциплинарного обсуждения. По результатам, которого создаются численные модели прогноза с многочисленными способами описания внутренних связей в различных системах потребителей энергии их взаимоотношений с внешней средой [6]. Качество прогнозов оказывается зависящим от интуиции специалистов и потому, в большинстве случаев, содержит значительные погрешности. Громоздкость математических расчетов, необходимость применения численных методов затрудняют проверку результатов и при наличии логических неточностей приводят к быстрой потери прогнозами своей актуальности.
Главным недостатком прогностических моделей, на результатах которых производится дальнейшее построение дорожных карт, с нашей точки зрения, является отсутствие функциональных соотношений аналитического типа, которые позволяли бы, не прибегая к трудоемким и длительным вычислениям про-изводить непосредственное определение темпов потребления энергии, эффективности использования энергии по отдельным технологиям, допустимой интенсивности использования природных ресурсов. В работах последних лет нами развивается аналитический подход к оценкам прогноза развития возобновляемых источников энергии [7]. Для феноменологического описания временной динамики потребления энергии установлены уравнение энергетического состояния между скоростью потребления первичной энергии и численностью населения, в которые входит в качестве постоянного параметра для различных типов возобновляемых источников энергии предельно допустимое подушное ускорение энергопотребления R = 0,5*10-3 тут/чел * год2 .
Уравнение энергетического состояния предлагается использовать при составлении дорожных карт возобновляемых источников энергии. Для детализации структуры потребления энергии, производимой различными источниками энергии в рамках предлагаемого подхода, может быть использована дифференциальная форма записи уравнения энергетического состояния:
В уравнении (1) в качестве безразмерных величин фигурируют соответствен-но: е-скорость энергопотребления; n-численность; τ — обратное время, а также коэффициент Сτ, характеризующий величину, которую можно рассматривать как емкость источника энергии.
Рис. 1. Темп прироста числа пользователей энергии, произведенной ветровыми и геотермальными станциями России за год.
Под емкостью источника энергии понимается количество произведенной энергии, которое может быть использовано в процессе потребления, если число пользователей увеличивается на одного человека. По фактическим данным [8, 9] для российской энергетики с использованием уравнения (1) был произведен подсчет емкости различных источников возобновляемой энергии .
На рис. 1, выборочно, в виде трендов темпов годового прироста числа потребителей энергии, представлены результаты расчета для двух наиболее продвинутых технологий возобновляемой энергетики. Они свидетельствуют о том, что до 2030 года рост пользователей ветроэнергетических технологий будет заметно опережать темп нарастания потребителей энергии использующих продукцию геотермальных электростанций. Судя по временной динамике изменения потребителей, использующих энергию, производимую на основе двух значимых для отечественных нетрадиционных возобновляемых источников энергии, переход к фазе резкого роста можно ожидать, начиная с 2030 года. По-видимому, это будет происходить на основе результатов реализации инновационных подходов к принципам преобразования возобновляемой энергии.
К весьма важной составляющей дорожной карты возобновляемой энергетики, необходимой для получения адекватной картины развития технологии, относятся географические карты. В существующих системах дорожного картирования географические карты практически не используются. Методикам построения различных пространственно — временных карт, обосновывающих целесообразность использования различных технологий возобновляемой энергетики, обычно не уделяется должного внимания. Имеются в виду не только ресурсные географические карты потенциалов различных возобновляемых источников энергии. Для всестороннего планирования развития технологий возобновляемых источников энергии методами дорожного картирования, необходима серия географических карт, построенных для различных территорий с использование большого числа разнообразных расчетных параметров.
Рис. 2. Превышение потенциала возобновляемых энергоресурсов над значениями потребляемой энергии по регионам России [5].
В качестве таких параметров подлежащих картированию весьма показательными являются: коэффициенты отношения дефицита потребления энергии к потенциалу возобновляемых энергоресурсов; отношение количества энергии произведенной возобновляемыми источниками к потребляемой энергии; число, показывающее относительную величину энергии экспортируемой или импортируемой в другие территориальные образования по соотношению к энергии, потребляемой в регионе производителя энергии. В Московском университете разработаны методики географического картирования демонстрирующих степень территориальной и временной эффективности использования различных систем возобновляемой энергетики . Главная особенность этих методик, заключается в использовании прецизионных способов программной обработки комплекса данных, полученных от космических спутников и сети наземных станций при-родного и хозяйственного мониторинга. Для примера на рис.2 приведена карта коэффициента превышения ресурсной обеспеченности возобновляемой энергии по отношению к потребляемой электроэнергии по регионам Российской Феде-рации. По результатам картографического районирования выделяются три группы регионов: ресурсно-дефицитные, ресурсно-сбалансированные и перспективного развития. Регионы перспективного развития — имеют наибольший потенциал использования технологий возобновляемой энергетики, в которых в ресурс на порядок превышает потребности в энергии. В данную группу попа-дают регионы, как правило, богатые несколькими взаимодополняющими вида-ми возобновляемых ресурсов и не имеющие мощной промышленной инфраструктуры, а так же небольшое население. Это, в частности, — Приморский край, Республика Бурятия, Калмыкия.
В статье только намечены основные направления уточнения формата дорожных технологических карт возобновляемой энергетики. Дальнейшие работы по повышению эффективности дорожных карт возобновляемой энергетики следует выполнять в направлении приближения их к инструментам управления с выработкой аналитических способов оценок имеющегося потенциала, риска угроз развития, созданием расчетных методик выбора оптимальных вариантов потенциальной рентабельности и ресурсной затратности.
Литература
1.Макки Ст. Практические инструменты для новых идей, 2007.
2.Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, тех-нологии. М.:ГНУ ВИЕСХ РАСХН, 2005.
3.Makhijani A.Carbon-Free and Nuclear-Free: A Roadmap for U.S. Energy Policy.
4.Institute for Energy and Environmental Research, 2007.
5.Global Renewable Energy Roadmap, REmap 2030: IRENA (2014); www.irena.org/remap
6.Лидин К.Л. Многообразие построения дорожных карт, 2006.
7.Makarov A. A. Quality of Energy: Way to the Global Problem. // Proceedings of Summer School. CEES. Princeton.: University Press,1990.
8.Соловьев А.А. Аналитические методы прогноза энергопотребления // Энергетиче-ская политика. Вып.5, 2009, С.17-22.
9.Макаров А.А. Энергетика в XXI веке// Вестник РАН, 2009, Том 79,No4. — С. 291-308.
10.Бушуев В.В., Макаров А.А., Мастепанов А.М. Энергетика России. 1920-2020 гг. Том 2: Энергетическая политика на рубеже веков, ИД Энергия, 2010.
Reference
1.McKee Art. Practical tools for new ideas, 2007.
2.Bezrukikh PP, Strebkov DS Renewable energy: strategy, resources, technology. M.: GNU VIES RAChN, 2005.
3.Makhijani A. Carbon-Free and Nuclear-Free: A Roadmap for U.S. Energy Policy.
4.Institute for Energy and Environmental Research, 2007.
5.Global Renewable Energy Roadmap, REmap 2030: IRENA (2014); www.irena.org/remap
6.Lidin K.L. The variety of building road maps, 2006.
7.Makarov A. Quality of Energy: Way to the Global Problem. // Proceedings of Summer School. CEES. Princeton .: University Press, 1990.
8.Solovyov A.A. Analytical methods of energy consumption forecast // Energy policy. Issue 5, 2009, p.17-22.
9.Makarov A.A.Energy in the XXI Century // Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 2009, Volume 79, No4. — p. 291-308.
10.Bushuev V.V., Makarov A.A.,Mastepanov A.M Energy of Russia. 1920-2020 Volume 2: Energy policy at the turn of the century, ID Energia, 2010.