Перспективы возобновляемой энергетики в Республике Казахстан

Введение

За последние десятилетия мир столкнулся с серьёзной проблемой изменения климата. В 2015 году мировое сообщество обязалось принять срочные меры, чтобы удержать рост глобальной температуры в этом столетии. Большинство развитых и развивающихся стран определили приоритетность устойчивости экономического роста, расширения возможностей в использовании ресурсов и сокращения вредного воздействия на окружающую среду. Достижение значительной или полной декарбонизации экономики потребует согласованных и широкомасштабных действий во всех секторах глобальной экономики.

В 2016 году Правительство Республики Казахстан приняло в Стратегию «Казахстан-2030» новые дополнения, которые определяют направления долгосрочного экономического развития в стране. В соответствии с глобальным стремлением к всестороннему и устойчивому росту Казахстан принял национальные регламентированные программы и стратегии, чтобы создать предпосылки для устойчивого развития.

Республика Казахстан стала первым государством в Центральной Азии, создавшим организационно-правовую основу для перехода к «зелёной экономике» через принятие ряда законодательных документов, в том числе:

• «О поддержке использования возобновляемых источников энергии» (Закон РК от 4 июля 2009 года №165-IV, далее — Закон о ВИЭ);
• Экологический кодекс Республики Казахстан (Закон РК от 2 января 2021 года №400-VI);
• «О Концепции по переходу Республики Казахстан к «зелёной экономике«» (Указ Президента РК от 30 мая 2013 года №577);
• Национальный план развития Республики Казахстан до 2025 года (Указ Президента РК от 15 февраля 2018 года №636) и другие нормативно-правовые акты (далее — Национальный План развития РК).

Государственные органы установили эффективные отношения с многочисленными международными финансовыми учреждениями и стратегическими партнёрами в отношении поощрения и развития возобновляемой энергетики, экологически безопасных технологий и инфраструктуры. Более того, Казахстан содействует международному сотрудничеству в интересах устойчивого развития в рамках партнёрской программы «Зелёный мост» (Green Bridge Partnership Program, GBPP).

Концепция по переходу Республики Казахстан к «зелёной экономике» направлена на повышение эффективности использования ресурсов и продвижение новых технологий для обеспечения устойчивого роста для будущих поколений.

Солнечные батареи в форме цветка на улице Улы-Дала в Астаны в Казахстане обеспечивают «зелёной» электроэнергией уличные светильники со светодиодными лампами

Анализ производства и потребления электроэнергии на территории Казахстана

Сектор передачи электроэнергии

Электрические сети Республики Казахстан представляют собой совокупность трансформаторных, преобразовательных, потребительских и других видов подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи (ЛЭП) напряжением от 0,4 до 1150 кВ, предназначенных для передачи и (или) распределения электрической энергии (рис. 1).

Рис. 1. Карта-схема электрических сетей 1150–500–220–110 кВ ЕЭС Республики Казахстан

Роль системообразующей сети в единой энергосистеме Казахстана выполняет Национальная электрическая сеть (НЭС), которая обеспечивает электрические связи между регионами республики и энергосистемами сопредельных государств (России, Кыргызской Республики и Республики Узбекистан), а также генерацию электрической энергии электростанциями и её передачу оптовым потребителям.

Силовые подстанции, а также распределительные устройства, межрегиональные и (или) межгосударственные линии электропередачи и линии электропередачи, осуществляющие выдачу электроэнергии напряжением 220 кВ и выше от электростанций, входящие в состав НЭС, находятся на балансе системного оператора ЕЭС Казахстана — предприятия Kazakhstan Electricity Grid Operating Company (АО «КЕGОС»).

Сектор электроснабжения

Сектор электроснабжения энергетического рынка Республики Казахстан состоит из совокупности энергоснабжающих организаций (ЭСО), которые осуществляют покупку электроэнергии у энергопроизводящих организаций или на централизованных торгах и последующую её продажу конечным розничным потребителям (рис. 2).

Рис. 2. Доля энергоснабжающих компаний на энергетическом рынке Казахстана

На сегодняшний день сектор электроснабжения разделён между несколькими крупными сетевыми компаниями, ведущими сотрудничество преимущественно с транснациональными промышленными концернами, нежели чем с населёнными пунктами. Для примера можно привести анализ поставок электроэнергии от компании Samruk Energy — табл. 1.

Экономика Казахстана является крайне энергозатратной, что обусловлено как объективными, так и субъективными обстоятельствами. Тяжёлые природные условия, очень большие расстояния между промышленными центрами и крайне низкая плотность населения предопределяют значительные затраты топлива и ресурсов для создания автономных или локальных центров генерации тепла или электроэнергии.

Потенциал ВИЭ в энергетике РК

Роль действующих электростанций на основе ВИЭ

На сегодняшний день в Республике Казахстан имеется 90 действующих объектов на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) — рис. 3.

Рис. 3. Карта действующих станций возобновляемых источников на территории Казахстана

По данным Министерства энергетики Республики Казахстан, объём производства электрической энергии объектами на основе ВИЭ (солнечные, ветровые, биогазовые электростанции, малые гидроэлектростанции) в Казахстане за январь — декабрь 2021 года составил 4220,3 млн кВт·ч. В сравнении с периодом января — декабря 2020 года (3245,1 млн кВт·ч) прирост составил 30,1% (табл. 2).

Анализ потенциала ВИЭ

Потенциал ВИЭ в Центрально-Азиатском регионе, как показано в табл. 3, весьма значителен. Потенциал малой гидроэнергетики колеблется от 275 МВт до 30 ГВт, солнечной фотоэлектрической энергии — от 195 ГВт до 3,76 ТВт, энергии ветра — от 1500 МВт до 354 ГВт, геотермальной энергии — от 2 МВт до 54 ГВт, а биоэнергетики — от 200 до 800 МВт [1, 2].

Ветроэнергетика

Перспективы использования ветроэнергетики определяются наличием соответствующих ветроэнергетических ресурсов. Порядка 50% территории Республики Казахстан имеет среднегодовую скорость ветра 4–5 м/с, а ряд районов — 6 м/с и более, что предопределяет очень хорошие возможности для использования энергии ветра. По оценкам экспертов, Казахстан — одна из десяти стран мира с наиболее подходящими условиями для развития ветроэнергетики.

Казахстанскими специалистами в международной коллаборации предварительно были определены перспективные места для строительства ВЭС (табл. 4) на основании анализа метеорологических данных с учётом следующих факторов:

• доступность линий электропередач и подстанций для выдачи мощности;
• топография местности и высота над уровнем моря;
• наличие достаточно развитых транспортных коммуникаций;
• наличие потребителей энергии;
• возможность строительства ВЭС;
• наличие предварительных проработок по строительству ВЭС.

Гидроэнергетика

Одним из наиболее экономичных и экологически безопасных способов получения электрической энергии является малая гидроэнергетика. Преимущества малых ГЭС:

• смягчение влияния глобального изменения климата на окружающую среду за счёт снижения выбросов CO₂;
• эффективные технологии;
• минимальные площади затопления и застройки;
• местное и региональное развитие;
• помощь в обслуживании местного речного бассейна;
• электрификация сельских территорий;
• небольшой срок окупаемости [3].

Возможности использования энергетических ресурсов рек Республики Казахстан оценены институтом «Алматы Гидропроект» на основе региональных схем размещения ГЭС в Восточной, Юго-Восточной и Южной зонах Казахстана. Специалистами были выявлены возможности создания 564 новых гидроэлектростанций и восстановления 14 малых ГЭС, ранее бывших в эксплуатации.

В Казахстане на реке Коксу запущен каскад малых ГЭС суммарной мощностью 42 МВт

Из общего числа ГЭС (578) к крупным гидроэлектростанциям (имеющим, как правило, мощность более 30 МВт) отнесены 38, к малым (до 30 МВт) — 540. Общая установленная мощность 38 крупных ГЭС составляет 3296 МВт, выработка электрической энергии — около 12 млрд кВт·ч. Для малых ГЭС общая мощность составляет 2412 МВт, выработка — около 11 млрд кВт·ч [4].

В ходе реализации «Программы по развитию электроэнергетики в Республике Казахстан» были осуществлены вводы новых малых ГЭС:

1. В Алматинской области:

• малая ГЭС на реке Каратал установленной мощностью 3,5 МВт (со вводом в 2010 году);
• каскад малых ГЭС на реке Коксу суммарной мощностью 42 МВт (с запуском в 2015 году);
• малая ГЭС на реке Каратал установленной мощностью 5 МВт (со вводом в 2014 году).

2. В Карагандинской области: малая ГЭС на Интумакском водохранилище установленной мощностью 0,57 МВт (со вводом в 2013 году).

3. В Южно-Казахстанской области: малая ГЭС на реке Келес установленной мощностью 2 МВт (со вводом в 2014 году).

Биоэнергетика

В Казахстане более 5000 поселков и большое количество крестьянских хозяйств, зимовок скота не обеспечены электроэнергией. Поэтому возобновляемые источники энергии могут найти применение для получения электричества в небольших количествах для нужд освещения и телерадиовещания на небольших сельских фермах и чабанских кочевьях, не имеющих доступа к линиям электропередач. Основной и наиболее перспективной формой использования биоэнергетики является переработка биоразлагаемых отходов, прежде всего сельскохозяйственного происхождения.

В Казахстане биоэнергетический потенциал оценивается в 300 МВт, в то время как потенциал производства электроэнергии за счёт биоэнергетики составляет 35000 ГВт·ч/год, а потенциал производства тепла оценивается в 44 млн. Гкал/год. Другая оценка составляет 2328920 ГВт·ч/год от переработки древесных отходов, соломы зерновых культур, отходов крупного рогатого скота и сточных вод.

При развитом сельскохозяйственном секторе и использовании только 10% сельскохозяйственных отходов существует большой неиспользованный потенциал биоэнергетики. Потенциальная мощность сельскохозяйственных отходов составляет до 35 млрд кВт·ч электроэнергии и 44 млн. Гкал тепла [5].

В Республике Казахстан уже есть несколько весьма успешных примеров эксплуатации биогазовых установок [6]. Один из таких проектов — биогазовые установки около села Когершин в Жамбылской области. Здесь на площади 30 га расположен свиноводческий комплекс, суточная производительность составляет 5300 м³ биогаза в сутки.

В Костанайской области на территории фермы «Караман-К» биогазовая установка работает с 2011 года. Годовая генерация электроэнергии — 100000 кВт·ч.

В Восточно-Казахстанской области, в селе Привольное, на базе многопрофильного крестьянского хозяйства «Багратион» функционирует биогазовая установка, позволяющая перерабатывать 10 тонн навоза в сутки и производить 400 м³ газа. В Актюбинской области в селе Сазды биогазовая установка работает в хозяйстве «Болашак» и позволяет получать 2 м³ биогаза в день [6].

Потенциал производства электроэнергии в РК за счёт биоэнергетики составляет 35 ТВт·ч/год

Солнечная энергетика

Самый высокий солнечный потенциал оценивается в Казахстане в 3,76 ТВт солнечной фотоэлектрической энергии. По оценке Группы по сбору и анализу данных в Центральной Азии (Central Asia Data-Gathering and Analysis Team, CADGAT), потенциал составляет 6684 ТВт·ч/год.

При 2200–3000 ч солнечного света в год солнечная радиация составляет 1200–1700 кВт/м² или, согласно другому источнику, 1300–1800 кВт/м². Валовой, технический и экономический потенциал солнечной энергии в Казахстане оценивается в 1 млрд ГВт·ч, 1 млн ГВт·ч и 10 ГВт·ч, соответственно. Другой источник оценивает общий годовой потенциал выработки солнечный энергии в Казахстане от 3,9 до 5,4 млрд кВт·ч.

Геотермальная энергетика

В Республике Казахстан оценочный валовой потенциал геотермальной энергии составляет 54000 ТВт·ч, технический потенциал — 54 ТВт·ч, экономический потенциал — 0,54 ТВт·ч в год. На основании работы [7] Э. И. Богуславского и других авторов, извлекаемая энергия из 13 осадочных бассейнов, расположенных на территории Казахстана, оценивается от 23460 до 25270 ПДж/год. По месту расположения геотермальные воды вскрыты в Илийской впадине, Сырдарьинском, Иртышском, Мангистау-Устюртском, Шу-Сарысуйском, Келесском и Зайсанском артезианских бассейнах. В Илийской впадине выделяются два промышленно перспективных артезианских бассейна — Алматинский и Жаркентский.

Выводы

Республика Казахстан обладает огромным потенциалом развития возобновляемой энергетики, которая может обеспечить устойчивый экономический рост и доступную электроэнергию самым отдалённым регионам страны. Исторически крупные ГЭС вносят значительный вклад в энергетический баланс Казахстана, но регион также имеет высокий потенциал использования биотоплива, ветра и солнечной энергии. Доля ВИЭ в энергетическом балансе страны остаётся низкой. В ближайшем будущем сокращение издержек, обеспечиваемое технологическими инновациями, и повышение конкурентоспособности «зелёных» технологий позволят повысить потенциал ВИЭ в Республике Казахстан.

Только за период действия механизма аукционных торгов с 2018–2021 годах снижение тарифов для ГЭС составило 19%, для ВЭС — 34% и для СЭС — 64%.

Правительство Республики Казахстан продолжает предоставлять производителям ВИЭ льготные тарифы — более того, для развития сектора ВИЭ оно возмещает 50% инвестиций на установку маломасштабных проектов ВИЭ (более 5 кВт) для домашних хозяйств и предприятий, которые не имеют доступа к централизованной электрической сети.

Казахстан признаёт необходимость перехода к «зелёной» экономике и устойчивому росту, содействует реализации проектов в области ВИЭ и энергосберегающих технологий. Правительство Республики Казахстан совместно с парламентом инициировали ряд реформ и масштабных проектов в области окружающей среды — таким образом, общая институциональная среда остаётся достаточно благоприятной для широкомасштабного внедрения «зелёных» технологий. Государство совместно с участниками рынка, финансовыми институтами и общественными организациями непрерывно совершенствует законодательство в области ВИЭ для улучшения инвестиционной привлекательности сектора.