Электроэнергия является важнейшим ресурсом современной цивилизации. От того, насколько эффективно и экологично производится электричество в мире, зависит будущее человечества. Давайте разберемся в тенденциях и перспективах производства электроэнергии.
Общая динамика производства электроэнергии в мире
За последние десятилетия мировое производство электроэнергии демонстрирует устойчивый рост. По данным статистики ООН, в 1990 году в мире было произведено 13,5 млрд кВт·ч электроэнергии, а в 2020 году этот показатель достиг 28 млрд кВт·ч. Таким образом, за 30 лет объемы производства выросли более чем в 2 раза.
Особенно быстрыми темпами росло производство электроэнергии в Азии - в 3,5 раза за 30 лет. Этому способствовал стремительный экономический подъем Китая, Южной Кореи и других развивающихся стран региона. В Северной Америке прирост составил 60%, в Европе - около 30%.
По данным Международного энергетического агентства, к 2040 году мировое производство электроэнергии может вырасти еще на 60% по сравнению с текущим уровнем.
Основными факторами, стимулирующими рост производства электроэнергии в мире, являются:
- Развитие промышленного производства;
- Внедрение новых электрифицированных технологий в быту и на производстве;
- Рост численности населения Земли;
- Повышение уровня жизни в развивающихся странах.
Вместе с тем, темпы роста производства пока отстают от темпов роста потребления. Это обусловлено появлением все большего количества электроприборов в быту, развитием электротранспорта, цифровизацией и автоматизацией производства.
Структура производства электроэнергии по типам станций
Электроэнергия в мире производится на станциях, использующих различные источники энергии:
- Тепловые электростанции (ТЭС), работающие на органическом топливе - угле, газе, мазуте;
- Гидроэлектростанции (ГЭС);
- Атомные электростанции (АЭС);
- Электростанции на возобновляемых источниках энергии (солнце, ветер, геотермальная энергия).
По данным за 2020 год, наибольшую долю в мировом производстве электроэнергии занимают тепловые станции - 63%. На гидроэлектростанции приходится 16% выработки, на атомные АЭС - 10%, на возобновляемые источники энергии - 11%.
Структура производства электроэнергии существенно различается по регионам мира. Например, в Европе 22% электричества вырабатывается на АЭС и 21% - за счет возобновляемых источников. А вот в Азии преобладают тепловые станции (78%), в том числе угольные.
| Тип электростанции | Доля в мировом производстве электроэнергии |
| Тепловые (в т.ч. угольные) | 63% |
| Гидроэлектростанции | 16% |
| Атомные | 10% |
| На возобновляемых источниках энергии | 11% |
За последние 10-20 лет наблюдается тенденция снижения доли тепловых электростанций и роста доли атомной энергетики и возобновляемых источников. Это связано с разработкой новых технологий, удешевлением "зеленой" энергетики и ужесточением экологических требований во многих странах.
Каждый из способов производства электроэнергии имеет свои преимущества и недостатки. Тепловые станции относительно недороги, но загрязняют окружающую среду. Гидроэлектростанции экологичны, но требуют строительства плотин. Атомные станции не зависят от погодных условий, но чреваты радиационными авариями. Возобновляемые источники дружественны к природе, но пока дают относительно дорогое электричество.
Ведущие страны-производители электроэнергии
По состоянию на 2020 год крупнейшими производителями электроэнергии в мире являются:
- Китай - 8063 млрд кВт·ч;
- США - 4284 млрд кВт·ч;
- Индия - 1650 млрд кВт·ч;
- Россия - 1070 млрд кВт·ч;
- Япония - 982 млрд кВт·ч.
На долю этих пяти стран приходится почти 50% всей выработанной в мире электроэнергии. При этом динамика их доли в мировом производстве электричества различна. Доля Китая выросла с 9% в 1992 году до 29% к 2020 году. Доля США снизилась с 28% до 15%, Индии - выросла с 3% до 6%.
Китай достиг лидерства в производстве электроэнергии благодаря стремительному экономическому росту и масштабному строительству новых мощностей. При этом структура китайской энергетики остается довольно "грязной" - около 60% электричества там вырабатывается на угольных станциях.
В США, напротив, растет доля возобновляемых источников энергии - до 20% в 2020 году. Страна активно развивает ветряные и солнечные электростанции.
Индия планирует увеличить производство электроэнергии в 2 раза к 2030 году. Для этого строятся новые мощности всех типов, особенно атомные станции. Сегодня на АЭС приходится лишь 3% электроэнергии Индии, но их долю планируется довести до 25%.
Производство электроэнергии в России
Россия занимает 4 место в мире по объемам производства электроэнергии. В 2020 году в стране было выработано 1070 млрд кВт·ч электричества, что составляет около 4% мирового производства.
С 1992 по 2020 год производство выросло на 24%. Однако в последние годы наблюдается некоторое снижение выработки - на 2-3% в год. Это связано со стагнацией российской экономики.
По типам станций структура производства электроэнергии в России выглядит следующим образом:
- Тепловые электростанции - 63%;
- Гидроэлектростанции - 20%;
- Атомные станции - 17%.
Это сопоставимо с общемировой структурой, за исключением более высокой доли атомной энергетики. В России действует 38 атомных энергоблоков на 10 станциях. В ближайшие годы планируется ввод новых блоков АЭС.
Также ведется строительство и модернизация гидроэлектростанций, в частности Богучанской ГЭС в Сибири мощностью 3000 МВт. Развиваются и возобновляемые источники энергии, но их доля пока невелика - около 1%.
Экологические аспекты производства электроэнергии
Производство электроэнергии в мире оказывает значительное воздействие на окружающую среду. Основные экологические проблемы, связанные с выработкой электричества:
- Выбросы парниковых газов, усугубляющие парниковый эффект и глобальное потепление;
- Загрязнение воздуха вредными веществами - оксидами серы и азота, твердыми частицами;
- Тепловое загрязнение водоемов;
- Образование золошлаковых отходов.
Основным источником выбросов парниковых газов в энергетике являются тепловые электростанции, работающие на ископаемом топливе. При сжигании угля, нефти и газа в атмосферу поступает диоксид углерода. В 2020 году на долю электроэнергетики пришлось 38% мировых выбросов СО2.
Чтобы сократить вредное воздействие на экологию, многие страны внедряют "зеленые" технологии на тепловых электростанциях - фильтры дымовых газов, замкнутые системы водоснабжения, повышение эффективности котлов. Также растет использование возобновляемых источников энергии.
Перспективные направления в энергетике
Чтобы удовлетворить растущий спрос на электроэнергию и снизить нагрузку на окружающую среду, в энергетике развиваются передовые технологии, такие как:
- Создание "умных" энергосистем на основе цифровизации производства и распределения электроэнергии;
- Разработка компактных модульных ядерных реакторов;
- Совершенствование систем накопления энергии на базе аккумуляторов и водорода;
- Повышение эффективности солнечных батарей и ветрогенераторов.
"Умные сети" Smart Grid представляют собой цифровые системы управления электроснабжением с использованием автоматизации и телекоммуникаций. Они позволяют оптимизировать баланс производства и потребления энергии.
Разработки в сфере накопителей энергии направлены на решение проблемы непостоянства генерации возобновляемых источников. Аккумуляторы и водород хранят излишки "зеленого" электричества для использования в периоды спада выработки.
Также ведутся исследования в области термоядерной энергетики, которая в будущем может обеспечить практически неисчерпаемый источник чистой энергии.
Децентрализация производства электроэнергии
Еще одна важная тенденция в энергетике - развитие распределенной генерации, когда электроэнергия производится на небольших станциях вблизи конечных потребителей.
Преимущества децентрализованного производства электроэнергии:
- Снижение потерь при передаче электроэнергии;
- Повышение надежности энергоснабжения за счет избыточных мощностей;
- Возможность использования местных возобновляемых ресурсов.
Распределенная генерация активно развивается на базе солнечных, ветровых, геотермальных установок, а также мини-ТЭС, использующих биогаз и органические отходы.
