Япония — суверенное островное государство в Восточной Азии. Япония имеет морские границы с Россией на севере, с Китаем на северо-западе, с Северной и Южной Кореей на западе и с Тайванем на юго-западе. Япония — 63-я по величине страна в мире, в ней проживает около 123 миллионов человек по состоянию на 2023 год. По плотности населения страна занимает 43- е место в мире [1,2,3].
Japan | ||
---|---|---|
Capital: Tokyo | Density: 326/km2 | Currency: Japanese yen (¥) |
Official languages: Japanese (de facto) | Life expectancy at birth: 84.00 years | GDP (PPP): $6.252 trillion (2023) |
National Day: 11 February | Area: 377,930 km2 | GDP - per capita (PPP): $50,207 (2023) |
Population: 123,294,513 (2023) | Coastline: 29,751 km | Internet country code: .jp |
Source: [1,2,3,4,5]
Страна простирается от Охотского моря на севере до Восточно-Китайского моря и Тайваня на юге; общая длина береговой линии страны составляет 29 751 км [3 ].
Tokyo city at night. Envato Elements. 9XYBFJ2PW7
Япония — унитарная парламентская конституционная монархия, официальным языком которой является японский язык. Административная карта страны разделена на 47 префектур [3]. Основу экономики страны составляет сфера услуг, на которую приходится три четверти ВВП; а также автомобилестроение, электроника, судостроение и сталелитейная промышленность. Япония входит в десятку сильнейших экономик мира, что отражено в представленной диаграмме — Рисунок 1. Практически по всем показателям представленной диаграммы Япония входит в 25% ведущих стран мира, включенных в рейтинг.
Sources: 1. GDP (purchasing power parity), 2020 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228 2. GDP - per capita (PPP), 2020 / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *229 3. Inflation rate (consumer prices), 2019 est. / The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *228 4. Charges for the use of intellectual property, receipts (BoP, current US$), 2020 / International Monetary Fund, Balance of Payments Statistics Yearbook, and data files. / License: CC BY-4.0 *88 5. The Global Competitiveness Index 2019 / Rankings / Reports / World Economic Forum *141 6. High-technology exports (current US$) 2019-2020 / United Nations, Comtrade database through the WITS platform / License: CCBY-4.0 / Data *134 7. 2021 Index of Economic Freedom / International Economies / The Heritage Foundation *178 8. Reserves of foreign exchange and gold, 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *195 9. Annual average GDP growth in %, for the last 10 years (2011-2020) / World Bank national accounts data, and OECD National Accounts data files / License: CC BY-4.0 *206 10. Public debt (% of GDP), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency(from smallest to largest) *210 * Total number of countries participating in ranking Рисунок 1. Экономические показатели Японии |
С начала 1990-х годов в стране наблюдается устойчивый рост ВВП по паритету покупательной способности как в целом, так и на душу населения [4,5]. ВВП по паритету покупательной способности увеличился с 5,599 трлн долларов США в 2021 году до 5,761 трлн долларов США в 2023 году (5 -е место в мире)[3]. ВВП страны по паритету покупательной способности на душу населения существенно ниже (51 -е место в мире в 2023 году), но также демонстрирует положительную динамику: с 44 500 долларов США в 2021 году до 46 300 долларов США в 2023 году [3]. Уровень инфляции вырос с -0,23% в 2021 году до 3,27% в 2023 году; по этому показателю страна занимает 63-е место в мире [3].
Отчет о глобальной конкурентоспособности измеряет эффективность использования собственных ресурсов страны для устойчивого развития. Помимо ряда экономических показателей этот индекс также учитывает такие переменные, как образование, здравоохранение, уровень инноваций и т. д.
Экспорт высокотехнологичной продукции в 2021 году составил 18% от экспорта промышленной продукции. Согласно Индексу экономической свободы, который основан на свободе бизнеса, свободе от вмешательства государства, защите собственности и свободе от коррупции, Япония заняла 38- е место в 2024 году из 184 рассматриваемых стран. Государственный долг Японии в процентах от ВВП составил 216,2% в 2022 году.
В Японии практически отсутствуют значимые ископаемые ресурсы, особенно по сравнению с крупнейшими странами-производителями (таблица 1). По доказанным запасам нефти и природного газа страна занимает 77 -е и 74 -е место в мире соответственно [3]. В пересчете на тонны нефтяного эквивалента, по данным на 2024 год, доказанные запасы угля составили 90,8%, природного газа – 7%, нефти – 2,2%, в нефтяном эквиваленте от общего энергетического потенциала минерально-сырьевых ресурсов страны (рис. 5).
Таблица 1. Ископаемые энергетические ресурсы Японии
Resource /Explanations | Crude oil* | Natural gas* | Coal* | Coal mine methane | Shale Gas | Tight Oil |
---|---|---|---|---|---|---|
Value | 0.044 (0.003%) | 0.738 (0.01%) | 385.8 (0.030%) | 3.4-5.8 | no data | no data |
Unit | billion barrels | Tcf | million short tons | Bcm | - | - |
Year | 2021 | 2021 | 2023 | 2020 | - | - |
Source | [6] | [6] | [6] | [8,9] | - | - |
*в скобках указана доля запасов страны в общемировом объеме
Согласно обзору Управления энергетической информации [6], в 2022 году доказанные запасы нефти составили 44 миллиона баррелей, а согласно [3] — около 44 миллионов баррелей (таблица 1). Доказанные запасы природного газа в Японии в 2021 году оценивались примерно в 20,9 млрд куб. м [3]. Согласно расчетам, выполненным Advanced Energy Technologies, потенциал утилизации метана (с использованием методологии, основанной на выбросах метана из [9] и запасах угля из [8]) составил около 3,4–8,5 млрд куб. м.
Япония обладает разнообразными возобновляемыми ресурсами для производства энергии. Выборка основных показателей этого типа ресурсов представлена в таблице 2.
Таблица 2. Возобновляемые энергетические ресурсы Японии
Resource/ Explanations | Solar Potential (GHI)* | Wind Potential (50 м)* | Hydro energy Potential** | Bio Potential (agricultural area) | Bio Potential (forest area) | Geothermal Potential | Municipal Solid Waste |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Value | 3.8-4.1 | 6.0-7.5 | 136 520 | 12.8 | 68.4 | 23 | 0.95 |
Unit | kWh/m2/day | m/s | GWh/year | % of land area | % of land area | GWe | kg//per capita/day |
Year | 2020 | 2020 | 2013 | 2021 | 2021 | 2013 | 2016 |
Source | [10] | [11] | [12] | [13] | [14] | [15] | [16] |
*для большей части территории страны
**технически осуществимый потенциал
Уровень горизонтальной солнечной радиации на большей части страны находится в пределах 3,8-4,1 кВт·ч/м² / сут [10]. Распределение ветровых ресурсов следующее: на большей части страны скорость ветра не превышает 6,0-7,5 м/с; вдоль побережья острова Хоккайдо, а также на севере и юге острова Хонсю скорость ветра может превышать 7,5 м/с на высоте 90 м [11]. Это положительные показатели для развития ветроэнергетики, однако как высокая регулярность экстремальных порывов ветра, так и наличие в этом регионе частых и разрушительных ураганов осложняют ее реализацию.
По данным на 2013 год, технически осуществимый потенциал гидроэнергетики Японии составляет 136 520 ГВт·ч/год [12], что почти в два раза выше, чем, например, в Австрии, имеющей высокий уровень освоения гидроресурсов. Это позволяет Японии интенсивно эксплуатировать гидроресурсы для производства электроэнергии. Более 12,8% территории Японии занимают сельскохозяйственные угодья, а около 68,4% покрыты лесами [13,14].
Япония является одной из самых тектонически активных стран мира, на ее территории насчитывается почти 200 вулканов; в результате страна обладает значительными ресурсами геотермальной энергии, оцениваемыми в 20 ГВт [14]. Согласно [15], потенциал геотермальных ресурсов Японии составляет 23 ГВт – один из самых высоких в мире и выше, чем у традиционных лидеров геотермальной энергетики, таких как Исландия, США, Мексика, Филиппины. Уровень образования муниципальных отходов в Японии составил 0,95 кг на душу населения в день, что превышает показатели других стран региона, например, Китая – (0,43 кг на человека в день) и Южной Кореи – (1,00 кг на человека в день). Этот ресурс является ценным сырьем для переработки или производства энергии, технологии которого достигли в Японии очень высокого уровня развития [16].
JAPAN, KOFU
Latitude: 35.67 Longitude: 138.55
Average daily sky coverage over 10 years of observations, %
Source: based on NOAA U.S. Department of Commerce
Detailed information: Interactive map of solar resources
JAPAN, KOBE
Latitude: 34.7 Longitude: 135.22
Average speed: 3.58 m/s, Operational share: 58%
Average daily wind speed for 10 years of observations, m/s, 10 m above the ground
Source: based on NOAA U.S. Department of Commerce
Detailed information: Interactive map of wind resources
Согласно Статистическому обзору мировой энергетики 2024, общее потребление первичной энергии в Японии в 2023 году составило 17,40 Эксаджоулей, из которых около 38,2% приходилось на нефть, 26,1% на уголь, 19,2% на природный газ, 8,5% на возобновляемые источники энергии, 4% на атомную энергию и 4% на гидроэнергетику [8]. Япония является пятым по величине потребителем нефти в мире и четвертым по величине импортером нефти по состоянию на 2022 год [6]. Добыча нефти в период с 2003 по 2023 год оставалась практически неизменной и ниже уровня потребления, на уровне 100-130 тыс. баррелей в день [17]. Объем потребления нефти в стране с 2003 года показал снижение (рис. 2) и в 2023 году составил 3289 тыс. баррелей в день [17]. В отчете Энергетического института приводятся схожие цифры — 3 380 тыс. баррелей в день в 2023 году [8]. Потребление нефти в Японии в 2023 году составило 3,289 млн баррелей в день [3]. В 2022 году основными экспортерами нефти в Японию являются Саудовская Аравия — 42% и ОАЭ — 34%, далее следуют Кувейт — 8%, Катар — 8%, Эквадор — 2% и оставшиеся 6% приходятся на другие страны [6].
Source: U.S. Energy Information Administration (Sep 2024) / www.eia.gov
Рисунок 2. Производство и потребление ископаемого топлива в Японии (слева — уголь, в центре — газ, справа — нефть)
В 2022 году Япония была крупнейшим импортером СПГ в мире. Потребление природного газа в стране быстро росло в период 2001-2014 годов, достигнув пика в 2014 году в 4,4 триллиона кубических футов в год (Tcf/y) в 2014 году, прежде чем начать снижаться, достигнув 3,2 Tcf/y в 2023 году. Согласно [3], потребление газа в стране в 2022 году составило 92,843 млрд куб. м, а Статистический обзор мировой энергетики 2024 [8] оценил потребление газа в 92,4 млрд куб. м в 2023 году. Производство природного газа было стабильным с 2000 года, не превышая 139 млрд куб. м и составляя менее 2% от потребления природного газа в Японии [17]. Япония импортировала 92,587 млрд куб. м природного газа в 2022 году [3]. В 2022 году импорт сжиженного природного газа из Австралии, Малайзии, Катара, России, США, Брунея и ряда других стран составил 3,3 трлн куб. футов [17].
Потребление угля в стране в период с 2003 по 2023 год оставалось практически неизменным, с небольшими колебаниями, не превышая 220 млн коротких тонн [17]; в 2023 году по данным Energy Institute Statistical Review of World Energy 2024 оно составило 4,54 эксаджоуля [11].
В настоящее время производство электроэнергии в Японии в основном осуществляется за счет ископаемого топлива (рис. 3).
Sources: U.S. Energy Information Administration (Sep 2024) / www.eia.gov | ||
Рисунок 3. Производство электроэнергии в Японии |
Стоит также отметить, что после событий 2011 года на Фукусиме, когда 15-метровое цунами обрушилось на атомную электростанцию, вызвав колоссальные разрушения, доля атомной энергетики в производстве электроэнергии упала практически до нуля (рисунок 3); до этого события ее доля была значительной. Уровень производства электроэнергии в стране в 2023 году составил 937,56 ТВт·ч. Из этого общего объема доля ископаемого топлива составила 66,2%, атомной энергетики — 8,2%, гидроэнергетики — 7,2% и других возобновляемых ресурсов — 18,4% (рисунок 6).
Положение Японии на сравнительной диаграмме энергетического индекса показано на рисунке 4.
Sources: 1. Crude oil proved reserves, 2021 / International Energy Statistic/Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021)*98 2. Natural gas proved reserves 2021 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *99 3. Total recoverable coal reserves 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *81 4. Combination production-consumption for Crude oil 2018 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *219 5. Combination production-consumption for Natural gas 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *123 6. Combination production-consumption for Coal 2019 / International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (Nov 2021) *128 7. Electricity – from other renewable sources (% of total installed capacity), 2017 est. / The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency *170 8. GDP per unit of energy use (PPP per unit of oil equivalent), 2020 *66 Primary energy consumption - BP Statistical Review of World Energy 2021/BP;GDP (purchasing power parity) - The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency 9. Energy use (primary energy use of oil equivalent per capita) 2020 *127 Primary energy consumption – BP Statistical Review of World Energy 2021; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021*66 10. The Global Energy Architecture Performance Index Report (EAPI) 2017 / Rankings / Reports / World Economic Forum 11. Electric power consumption (kWh per capita), 2016 *217 Electricity Consumption - The World Factbook / Library / Central Intelligence Agency; Population - United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021 12. Combination of electricity production-consumption (kWh)/The World Factbook/Library/Central Intelligence Agency *216 * Total number of countries participating in ranking Рисунок 4. Энергетические индексы Японии |
Как уже упоминалось, Япония не обладает значительными запасами ископаемых ресурсов, поэтому первые шесть индексов крайне низкие, особенно по соотношению производство/потребление: по импорту нефти и газа Япония входит в число мировых лидеров, однако объемы ее собственной добычи существенно ниже. Другие энергетические индексы Японии выглядят более убедительно.
По показателю ВВП на единицу использованной энергии в 2020 году Япония оказалась на 22 -м месте из 66 стран, выбранных для рассмотрения; по потреблению энергии на душу населения она ниже — 26 -е место из 66 стран.
По потреблению электроэнергии на душу населения страна занимает 28- е место в мире, однако по комбинированному производству-потреблению электроэнергии Япония занимает 10 -е место в ранжированном списке из 216 стран, опережая ряд азиатских стран.
Территориальная карта, показывающая распределение крупнейших инфраструктурных проектов сектора ископаемого топлива в Японии, представлена на рисунке 5.
Как уже упоминалось ранее, запасы угля составляют 90,8%, доля природного газа — 7%, а нефти — 2,2% (рис. 5). Основные месторождения нефти и газа сосредоточены в центральных регионах страны и в северном регионе Саппоро.
Рисунок 5. Основные инфраструктурные объекты сектора ископаемого топлива в Японии (кликните по карте, чтобы просмотреть PDF-версию)
Двадцать НПЗ имеют общую установленную мощность 3,5 млн баррелей/день (рис. 5) [20]. Крупнейший НПЗ страны — Mizushima, принадлежащий JX Nippon Oil & Energy, с установленной мощностью 380 200 баррелей/день [21].
Одним из ведущих нефтяных терминалов Японии является Chiba, а крупнейшими нефтехранилищами являются Shirashima (35,2 млн баррелей) и Tomakomai-Tobu (34,0 млн баррелей) [22]. Транспортировка сырой нефти осуществляется по нефтепроводам общей протяженностью 174 км (рис. 5).
В центре Японии расположено несколько крупных хранилищ природного газа, крупнейшее из которых — Катакай с объемом 1,01 млрд куб. м [23]. Импорт газа осуществляется через более чем 30 терминалов регазификации СПГ, в том числе 12 терминалов мощностью более 500 000 килолитров каждый, крупнейшим из которых является терминал Содегуара с общим объемом 2 660 000 килолитров [24].
LNG tanker docked at the terminal. Yokohama, Japan
Транспортировка газа внутри страны осуществляется по сети трубопроводов общей протяженностью 4 456 км (рис. 5).
Япония является одним из мировых лидеров по разработке и коммерциализации технологий производства синтетического топлива и добычи нетрадиционных ископаемых ресурсов.
В 2009 году в Японии корпорации INPEX, Nippon Oil Corporation, Japan Petroleum Exploration Co., Ltd., Cosmo Oil Co., Ltd., Nippon Steel Engineering Co., Ltd. и Chiyoda Corporation завершили строительство демонстрационного завода JAPAN-GTL с установленной мощностью 500 баррелей/день в городе Ниигата; целью завода является проведение исследований в области коммерциализации и совершенствования технологии GTL, которая позволяет использовать углекислый газ в качестве сырья [25].
Девять японских компаний: Mitsubishi Gas Chemical, ITO-CHU, Jepex, Taiyo Oil, Total Di-Methyl Japan, Toyota Tsusho, JGC, Mitsubishi Heavy Industries и Mitsubishi Chemical создали совместное предприятие по производству диметилэфира в Ниигате с установленной мощностью 80 000 тонн/год (с возможностью увеличения мощности до 100 000 тонн/год); Производство топлива на предприятии началось в 2008 году [26].
Toyo Engineering Corporation — один из мировых лицензиаров технологий синтеза метанола и производства ДМЭ, создающий технологии Micro-GTL для FPSO, позволяющие утилизировать попутный нефтяной газ на морских месторождениях [27].
После многолетних исследований в 2013 году была проведена успешная пробная добыча 120 000 м3 газовых гидратов у берегов Ацуми и полуострова Шуми на юго-востоке Японии [28], а в 2017 году страна сообщила об успешной добыче газа на месторождении Нанкайского желоба, потенциал которого японские специалисты оценивают в 40 трлн куб. фут., что примерно равно 11 годам потребления газа в стране [29]. Япония выделяет значительные ресурсы на исследования в области разведки и добычи газовых гидратов, в случае успеха страна будет полностью обеспечена метаном на многие годы. Абсолютным лидером в этой области в Японии является Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC).
Карта территориального распределения крупнейших инфраструктурных объектов электрогенерации в Японии представлена на рисунке 6.
Доля ископаемого топлива в электрогенерации Японии в 2023 году составила около 66,2% (рис. 6).
Рисунок 6. Производство электроэнергии в Японии (кликните по карте, чтобы просмотреть PDF-версию)
В стране имеется значительное количество станций по производству электроэнергии из углеводородов, в том числе десять нефтяных станций мощностью более 1 200 МВт, девять газовых электростанций мощностью более 2 200 МВт, семь электростанций комбинированного типа мощностью более 1 500 МВт и девять атомных электростанций мощностью более 2 000 МВт, хотя производство электроэнергии на АЭС было прекращено после аварии на Фукусиме в 2011 году (рис.6). Возобновление генерации электроэнергии на АЭС пока не началось, но правительство намерено возродить их использование [30]. Крупнейшими электростанциями Японии являются: газовая — Fuutsu, общей мощностью 5 040 МВт [31]; нефтяная — Yokosuka, установленной мощностью 2 274 МВт; комбинированная — Kashima, мощностью 5 660 МВт; угольная — Хекинан, установленной мощностью 4 100 МВт; атомная — Касивадзаки-Карива, мощностью 8 212 МВт [32,33]. Гидроэнергетика в Японии составляет 7,2% от общенациональной выработки электроэнергии; она представлена несколькими гидро- и гидроаккумулирующими электростанциями, которые в 2023 году выработали более 67,08 ТВт·ч электроэнергии (рис. 6). Япония является одним из мировых лидеров по использованию имеющегося в стране гидропотенциала. Так, если воспользоваться данными о водных ресурсах страны — 136 ТВт·ч/год (технически эксплуатируемый потенциал) или 114 ТВт·ч/год (экономически эксплуатируемый потенциал) [34], то получается, что уровень использования гидроресурсов в Японии составляет 60% — 72% от общего располагаемого потенциала, что примерно соответствует аналогичным показателям в таких высокоразвитых странах по доле электроэнергии, вырабатываемой гидроресурсами, как Норвегия или Швеция, и значительно опережает мировых лидеров по объемам производства, как Китай, Бразилия и Канада.
Также следует отметить, что Япония является второй страной в мире после Китая по совокупной мощности установленных гидроаккумулирующих станций — 28,3 ГВт [35]. Лидером генерации среди гидроэлектростанций является Окутадами с установленной мощностью 560 МВт [36], среди гидроаккумулирующих станций — Окутараги с установленной мощностью 1 932 МВт [32].
По состоянию на март 2019 года в Японии зарегистрировано более 100 малых ГЭС мощностью до 10 МВт с общей установленной мощностью 3577 МВт (рис. 6). На
рисунке 7 представлены основные объекты инфраструктуры Японии для производства возобновляемой энергии. Возобновляемые источники в Японии приобретают все большую значимость в электрогенерации. Так, общий объем производства электроэнергии из возобновляемых источников в 2023 году без учета гидроэнергетики составил 172,17 ТВт·ч — 13,4% от общего объема производства электроэнергии (рис. 7).
Рисунок 7. Возобновляемая энергетика в Японии: солнечная, ветровая, геотермальная и водородная (кликните по карте, чтобы просмотреть PDF-версию)
Ряд ветряных электростанций расположен в прибрежных регионах, в зонах относительно высокой ветровой активности. Самая крупная из них, морская ветровая электростанция Ishikari Bay с установленной мощностью 112 МВт, начала коммерческую эксплуатацию в 2024 году [37]. Уровень глобальной горизонтальной радиации в некоторых регионах страны достигает 4,1 кВт·ч/м²/день и выше, что является достаточным ресурсом для производства энергии с помощью фотовольтаики [9]. В результате имеется ряд объектов солнечной энергетики, в том числе 9 фотоэлектрических станций мощностью более 45 МВт каждая и еще три строятся (рис. 7). Крупнейшая в стране, Sakuto, Pacifico Energy Solar PV Plant с установленной мощностью 257,7 МВт находится в стадии строительства [38]. Как было отмечено выше, Япония имеет очень высокий потенциал геотермальных ресурсов, но ее доля в производстве электроэнергии невелика — 1,4% при уровне генерации 2,28 ТВт·ч в 2022 году (рис. 7). Однако Япония входит в десятку стран мира по общей установленной мощности по производству геотермальной энергии — 603 МВт, что в 2021 году составило 3,8% от общемировой [39]. Наиболее распространены одно- и двухвспышечные геотермальные станции. В отличие от Италии или США, технологии сухого пара используются крайне редко. В префектуре Оита, на севере региона Саппоро, действует крупнейшая в стране комбинированная электростанция Hatchobaru мощностью 112 МВт [40], — 25 МВт Mori Double Flash Geothermal Power Plant [41], Matsukawa Dry Steam Geothermal Power Plant мощностью 23,5 МВт [42], а также около семи Single Flash Geothermal Power Plants, крупнейшей из которых является комплекс Kakkonda 1, 2 с установленной мощностью 80 МВт [43]. Несколько японских компаний являются мировыми лидерами по производству турбин для геотермальных электростанций, среди которых Mitsubisi, Toshiba и Fuji.
Япония является одной из ведущих стран Азии по производству и использованию водорода в качестве источника энергии для транспортных средств. По состоянию на апрель 2024 года насчитывалось 21 водородная заправочная станция, 13 из которых совместимы с автобусами (рис. 7). В Японии имеется несколько коммерческих компрессионных и криогенных установок по производству жидкого водорода, крупнейшими из которых являются Sakai (5 400 Нм³/ч) и Kanagawa (4 726 Нм³/ч), принадлежащие Iwatani International Corporation [44,45]. Водород транспортируется по трубопроводам общей протяженностью 1,2 км (рис. 7). На
рисунке 8 показаны основные биоэнергетические объекты Японии по производству энергии.
Рисунок 8. Возобновляемая энергетика в Японии: биоэнергетика и морская (кликните по карте, чтобы просмотреть PDF-версию)
Биоэнергетика активно развивается в Японии, и в 2023 году биоэнергетика имела установленную мощность около 6,38 ГВт (рис. 8).
В стране есть заводы по переработке биомассы и муниципального мусора; производство биогаза, биодизеля, биоэтанола, пеллет и свалочного газа. В Японии есть ряд электростанций, использующих биомассу в качестве сырья; десять из них имеют мощность не менее 30 МВт эл. энергии. Самая крупная, электростанция Handa, находится в стадии строительства и будет иметь мощность 75 МВт эл. энергии [46]. Объект по утилизации отходов Tokyo Harbour имеет мощность 0,275 МВт и производит около 1,6 млн м3 газа с содержанием метана 55% в год [47].
DINS Sakai Co. может производить около 1400 килолитров биоэтанола в год на крупнейшем предприятии в стране — городе Сакаи [48].
Jeplan на заводе Imabari No.1 производит биоэтанол второго поколения, который получают из целлюлозы, содержащейся в хлопковых волокнах [49]. Основным японским предприятием в области производства топлива из биомассы является Revo International Biodiesel Plant в Киото, который может производить 5000 литров биодизеля в день [50].
Переработка различных видов отходов в пригодные для использования формы энергии имеет большое значение для японского энергетического сектора. В стране имеется значительное количество предприятий по переработке муниципальных отходов, в том числе 12 предприятий мощностью более 25 МВт. Лидером по объему выработки является Tomakomai с установленной мощностью 74 МВт/ч [51].
Япония добилась особых успехов в переработке промышленных отходов, чему во многом способствовало широкое внедрение передовых технологий газификации, в частности плазменных методов. Utashinai, Eco Valley Plasma Gasification Plant является ведущим предприятием по плазменной газификации отходов, производя в среднем 7,9 МВт/ч [53].
В стране имеется несколько заводов по газификации биомассы, в том числе завод по газификации биомассы Daio (Кани-Сити), Babcock & Wilcox Volund, установленная мощность которого составляет 9,3 МВт-ч [54].
Япония является крупнейшим потребителем древесных гранул в Азии, и из-за отсутствия внутренних древесных ресурсов импортирует в два раза больше, чем производит. В 2022 году Ассоциация производителей древесных гранул Японии сообщает, что в стране насчитывается 137 предприятий по производству древесных гранул общей производственной мощностью 150 000 тонн. (Рис. 8).
Трагедия на Фукусиме кардинально изменила курс современной энергетической политики Японии. В частности, в Стратегическом энергетическом плане [55] период 2018-2020 гг. обозначен как время внутренних институциональных реформ, реформы электроэнергетической системы, изменения международной структуры поставок энергии и увеличения поставок сланцевого газа из Северной Америки.
В Японии существует большое количество инновационных энергетических проектов, но основные разработки наблюдаются в области водорода. Один из таких проектов нацелен на организацию транспортировки больших объемов водорода с использованием технологии SPERA Hydrogen® компании Chiyoda. Для этого будут построены два завода: один в Брунее, где водород будет производиться из местного газа, а затем гидрогенизироваться (завод гидрогенизации) путем его реакции с толуолом и образования стабильного соединения метилциклогексаноб (MCH); и другой в Японии, в прибрежном районе Кавасаки, где осуществляется дегидрирование водорода (завод дегидрирования) и перераспределение его местным потребителям. Транспортировка продукта между заводами осуществляется танкерами с производительностью транспортировки водорода 210 тонн/год, что достаточно для заправки 40 000 автомобилей на топливных элементах [56, 57]. Другой, не менее амбициозный проект компаний Hitachi и Marubeni направлен на обеспечение водородом частных домохозяйств за счет использования топливных элементов для выработки тепловой и электрической энергии в стране. В случае успеха проекта спрос на топливные элементы может значительно возрасти [58]. Еще один революционный проект задумали корпорации Toshiba, Tohoku Electric Power Co., Inc. и Iwatani Corporation. Они планируют построить крупномасштабную водородную энергетическую систему мощностью 10 000 кВт для компенсации сетевых нагрузок за счет использования газообразного водорода в городе Намиэтё, префектура Фукусима. Испытания системы запланированы на 2020 год [59].
Также следует отметить проект цепочки поставок водорода для вилочных погрузчиков. Водород, произведенный на ветряной электростанции города Иокогама с использованием технологии электролиза, поставляется на местные предприятия, где он будет использоваться в топливных элементах для питания 12 вилочных погрузчиков. Впервые транспортные средства будут использоваться в Японии, и каждый из них будет иметь общую емкость 270 Нм³ водорода. Этот проект может сократить выбросы CO2выбросы не менее чем на 80% по сравнению с погрузчиками, работающими на бензине или питаемыми от электросетей [60]. В Японии разрабатывается все больше крупномасштабных планов по распространению водородных заправочных станций. Японское правительство объявило о своей цели сделать Японию углеродно-нейтральной к 2050 году и максимально снизить зависимость от тепловой энергии. В частности, к 2030 году доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе (с точки зрения выработки электроэнергии) будет увеличена с 22%-24% до 36%-38%, в то время как доля ядерной энергии останется на уровне 20%-22%. План также направлен на снижение зависимости от СПГ и угля с 37% и 32% в 2019 году до 20% и 19% к 2030 году [61].
Ожидается, что к 2050 году мощность солнечной фотоэлектрической и ветровой энергетики увеличится в 20 и 11 раз соответственно, что будет способствовать развитию инновационных технологий, таких как солнечные панели следующего поколения и плавучие ветровые электростанции, которые необходимы для преодоления ограничений местоположения и снижения затрат [62].
Toray Industries планирует потратить около 5 миллиардов иен (40 миллионов евро) на строительство одного из крупнейших в мире заводов по переработке сахарного тростника; демонстрационный завод будет иметь мощность 15 тонн/день, а необходимое сырье будет поставляться из Таиланда [65]. В последние годы Япония разрабатывает энергоэффективные и экологически чистые «умные» города. Одним из таких примеров является небольшой городок Фудзисава, расположенный недалеко от Токио. Созданный в 2014 году компанией Panasonic в партнерстве с другими участниками проекта, проект города, его зданий и улиц, систем водоснабжения, связи и управления учитывает максимально возможное использование особенностей природного ландшафта и местного климата, а также новейших инноваций в этой области для снижения энергопотребления и создания экологического комфорта для жителей. Несколько аспектов в этом проекте напрямую связаны с энергетикой: масштабное использование солнечных панелей; использование генераторов электрической и тепловой энергии на основе топливных элементов; активное использование технологий накопления энергии с использованием мощных аккумуляторов; сенсорное управление уличным освещением; повсеместное использование светодиодных светильников и электромобилей; и многое другое. Ожидаемое снижение энергопотребления в этом городе составляет 30% [66]. Еще одна инициатива Panasonic — проект в Цунасиме, недалеко от Иокогамы, обещающий быть более амбициозным, поскольку в него, помимо жилых зданий, войдут коммерческая зона. Цели и средства их достижения примерно те же — максимально возможное использование возобновляемых источников для производства энергии (около 30%); сокращение выбросов CO2 ; сокращение потребления воды; и значительное накопление и хранение энергии [67].
Набор индексов, отражающих положение Японии относительно других стран в сфере образования и инноваций, можно увидеть на рисунке 9. На диаграмме Япония представлена как один из мировых лидеров.
Япония заняла 13 -е место из 133 стран, рассматриваемых в рейтинге стран Глобального инновационного индекса 2024 (см. диаграмму). По количеству патентов, выданных гражданам Японии как внутри страны, так и за рубежом, страна занимает первое место в мире. Аналогично, по количеству действующих патентов страна уступает только Соединенным Штатам Америки и Китаю, что свидетельствует о благоприятных условиях для инноваций в стране.
По государственным расходам на образование в процентах от ВВП страны страна демонстрирует результат ниже среднего мирового – 118 -е место из 177 стран, выбранных для рассмотрения. 48 японских университетов включены в рейтинг ведущих университетов мира – «QS University Rating». ВВП Японии высок, поэтому в абсолютном выражении уровень государственных расходов на образование значителен.
Тем не менее, по государственным расходам на исследования и разработки в процентах от ВВП Япония занимает 5- е место , уступая только Израилю, Швеции, Республике Корея и Швейцарии. Япония занимает очень хорошие позиции, если рассматривать количество публикаций специалистов в научно-технической журнальной и патентной деятельности.
Университеты Японии, такие как Университет Тохоку, Университет Синсю, Университет Кумамото, Университет Нагасаки, Университет Кюсю, Киотский технологический институт, Городской университет Иокогамы и Национальный университет Иокогамы готовят специалистов в различных областях энергетики, включая химическую системную инженерию, водородные энергетические системы, инженерию ресурсов Земли и инженерию окружающей среды и т. д.
В области производства синтетического топлива, добычи и переработки нетрадиционной нефти лидерами по патентованию среди японских компаний являются Cosmo Oil Co., Ltd., JOGMEC, Japan Petroleum Exploration Co., Ltd., INPEC Corporation.
Sources: 1. The Global Innovation Index 2021, Rankings / Knowledge / World Intellectual Property Organization / Cornell University, INSEAD, and WIPO (2021): Energizing the World with Innovation. Ithaca, Fontainebleau, and Geneva *132 2. Patent Grants 2011-2020, resident & abroad / Statistical country profiles / World Intellectual Property Organization *185 3.Patents in Force 2020 / Statistical country profiles / World Intellectual Property Organization *109 4. QS World University Rankings 2022 *97 5. SCImago Country Rankings (1996-2020) / Country rankings / SCImago, (n.d.). SIR-SCImago Journal & Country Rank [Portal]. Retrieved 17 Nov 2021 *240 6. Internet users in 2018 / The World Factbook / Central Intelligence Agency *229 7. Internet users in 2018 (% Population) / The World Factbook / Central Intelligence Agency *229 8. Government expenditure on education, total (% of GDP), 2019 / United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization (UNESCO) Institute for Statistics. License: CCBY-4.0 / Data as of September 2021*177 9. Research and development expenditure (% of GDP), 2018 / UNESCO Institute for Statistics. License: CCBY-4.0 / Data *119 10. Scientific and technical journal articles, 2018 / National Science Foundation, Science and Engineering Indicators. License: CCBY-4.0 / Data *197 * Total number of countries participating in rankin Рисунок 9. Индексы образования и инноваций в Японии |
Исследования и разработки в этой области ведутся Токийским технологическим институтом, Университетом Тоямы, Национальным институтом передовой промышленной науки и технологий AIST и Университетом Тохоку.
Ведущими патентообладателями в области нетрадиционной нефти являются Sumitomo Metal Industries Ltd., Hitachi, Ltd., Tokyo Gas Co. Ltd.; Tohuku Electric Power University, Japan Petroleum Exploration Co., Ltd. и Университетом Кюсю проводят исследования в этой области.
Kawasaki Heavy Industries, Ltd., Osaka Gas Corporation и Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. занимаются исследованиями и разработками в области технологий утилизации метана угольных пластов. Исследования ведутся Университетом Кюсю и Токийским университетом.
Еще одной областью, где японские компании активно патентуют свои технологии, является разведка газовых гидратов, где Nippon Steel & Sumimoto Metal Corp., Национальный институт передовой промышленной науки и технологий AIST и Университетом Тохоку. А также Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd.; и Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC), AIST National Institute of Advanced Industrial Science and Technology и University of Tokyo проводят исследования в этой области. В области добычи углеводородов из низкопроницаемых коллекторов — Kureha Corporation и Toyo Seikan Group Holdings, Ltd., Sumitomo Bakelite Co, Hitachi Ltd, а исследования проводит Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC).
В области попутного газа наибольшее количество патентов имеют Japan Petroleum Exploration Co., Ltd. и Tokyo Gas Co. Ltd., а наибольшее количество публикаций — у JOGMEC.
Ведущими патентообладателями в области биоэнергетики являются Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., IHI Corporation, Toyota Motor Corporation. Университет Кюсю и Токийский технологический институт проводят исследования в этой области.
Большое количество японских компаний патентуют технические решения в области производства энергии из возобновляемых источников. В области солнечной энергетики следует отметить Sumitomo Electric Industries, Ltd., Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Kyosemi Corporation и Sharp Corporation. Ведущими исследовательскими организациями в этой области являются Токийский технологический институт, Университет Ниигата и Университет Тохоку. По количеству патентов в области ветроэнергетики лидирует Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., исследования в этой области ведут Университет Кюсю и Университет Миэ.
Диаграмма экологических индексов, представленная на рисунке 10, в определенной степени отражает экологическую ситуацию в стране. Представленные на диаграмме индексы дают возможность оценить экологическую ситуацию в стране, которая в Японии является относительно негативной.
Sources: 1. CO2 total emission by countries 2020 / European Commission / Joint Research Centre (JRC) / Emission Database for Global Atmospheric Research (EDGAR)*208 2. CO2 per capita emission 2020/European Commission/Joint Research Centre (JRC) / Emission Database for Global Atmospheric Research (EDGAR) *208 3. Forest area 2020 (% of land area) / The Global Forest Resources Assessment 2020 / Food and Agriculture Organization of the United Nations *234 4. Forest area change 2010-2020 (1000 ha/year) / The Global Forest Resources Assessment 2020 / Food and Agriculture Organization of the United Nations *234 5. The Environmental Performance Index (EPI) 2020 / Rankings / Yale Center for Environmental Law & Policy / Yale University *180 6. Annual freshwater withdrawals (m3 per capita), 2017 *179 Annual freshwater withdrawals, total (billion m3), 2017 – Food and Agriculture Organization, AQUASTAT data. /License: CC BY-4.0; Population – United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2019). World Population Prospects 2019, custom data acquired via website. Retrieved 15 November 2021 7. The National Footprint Accounts 2017 (Biocapacity Credit / Deficit) / Global Footprint Network *188 8. Methane emissions (kt of CO2 equivalent), 2018 / Data for up to 1990 are sourced from Carbon Dioxide Information Analysis Center, Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, United States. Data from 1990 are CAIT data: Climate Watch. 2020. GHG Emissions. Washington, DC: World Resources Institute. Available at: License : Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) *191 9. The Climate Change Performance Index (CCPI) 2022 / Overall Results / Jan Burck, Thea Uhlich, Christoph Bals, Niklas Höhne, Leonardo Nascimento / Germanwatch, NewClimate Institute & Climate Action Network *60 * Total number of countries participating in ranking Рисунок 10. Экологические индексы Японии |
Страна демонстрирует относительно высокий уровень выбросов CO2 , как в целом, так и на душу населения. Япония рассматривается как одна из 67 стран, ответственных за более чем 90% мировых выбросов CO2, связанных с энергетикой, в Индексе эффективности изменения климата (CCPI) 2025.
Fuji and Pagoda. Envato Elements. U28ALM4YHG
По площади лесов в процентах от страны Япония занимает 22- е место в мире и демонстрирует отрицательную динамику (170 -е место в мире), хотя ранее отмечалось, что по сравнению с 1990 годом общая площадь лесов в Японии не сократилась. Япония считается крупным экологическим должником в Атласе экологического следа. Ситуацию скрашивает относительно высокая оценка Японии в рейтинге Индекса эффективности окружающей среды (EPI) 2024, который в первую очередь фокусируется на оценке экологических показателей национальных правительств. Здесь страна занимает 27- е место из 180 стран.
[1] List of sovereign states and dependencies by area / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/List_of_sovereign_states_and_dependencies_by_area
[2] List of countries and dependencies by population density / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_and_dependencies_by_population_density
[3] Japan / The world factbook / Library / Central Intelligence Agency / www.cia.gov
[4] GDP, PPP (current international $) / World Bank, International Comparison Program database. License: CC BY-4.0 / Data / The World Bank / www.worldbank.org
[5] GDP per capita, PPP (current international $) / World Bank, International Comparison Program database. License: CC BY-4.0 / Data / The World Bank / www.worldbank.org
[6] Japan / U.S. Energy Information Administration / www.eia.gov/beta/
[7] 石油備蓄の現況Resources / Resource and Fuel Department, Agency for Natural Resources and Energy / www.enecho.meti.go.jp
[8] Statistical Review of World Energy 2024 (PDF) / www.energyinst.org
[9] 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 2, Energy, Fugitive Emissions (PDF) / The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) / www.ipcc-nggip.iges.or.jp
[10] Solar resource data obtained from the Global Solar Atlas, owned by the World Bank Group and provided by Solargis / Global Solar Atlas / globalsolaratlas.info
[11] Wind Map / Global Wind Atlas 2.0, a free, web-based application developed, owned and operated by the Technical University of Denmark (DTU) in partnership with the World Bank Group, utilizing data provided by Vortex, with funding provided by the Energy Sector Management Assistance Program (ESMAP). For additional information: globalwindatlas.info
[12] World Energy Resources: Hydro World Energy Council / 2013 / Publications / World Energy Council / www.worldenergy.org/
[13] Agricultural land (% of land area) /Food and Agriculture Organization, electronic files and web site. License: CC BY-4.0 / Data / The World Bank / www.worldbank.org
[14] Forest area (% of land area) /Food and Agriculture Organization, electronic files and web site. License: CC BY-4.0 / Data / The World Bank / www.worldbank.org
[15] 2016 Annual U.S. & Global Geothermal Power Production Report (PDF) / International Geothermal Association / www.geothermal-energy.org
[16] What a Waste 2.0 (PDF) / Resources / The World Bank / www.worldbank.org
[17] International Energy Statistic / Geography / U.S. Energy Information Administration (December 2021) / www.eia.gov/beta/international/
[18] 2021 World LNG Report (PDF) / International Gas Union / www.igu.org
[19] Japan’s 2016 LNG imports drop 2 pct / LNG World News / www.lngworldnews.com
[20] 勇払ガス田 / Wikipedia / ja.wikipedia.org
[21] Petroleum Industry in Japan 2020 (PDF) / Petroleum Association of Japan / www.paj.gr.jp
[22] Gloabl strategic petroleum reserves / Wikipedia / en.wikipedia.org
[23] Utilization of Underground Gas Storage (UGS) in Japan. 2009 (PDF) / Koji Yoshizaki, Noriaki Sato, Hiroshi Fukagawa, Hiromi Sugiyama , Genta Takagi and Takenobu Jono / International Gas Union / members.igu.org
[24] LNG Technologies / Tokyo Gas / www.tokyo-gas.co.jp
[25] Japan-GTL Process / Japan-GTL Consortium / japan-gtl.com
[26] DME Promotion Plant by the Indirect method / Production of DME / Japan DME Association / japan-dme.or.jp
[27] Tokyo Engineering Corporation / www.toyo-eng.com
[28] Methane Hydrate / Oil and Natural Gas / Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) / www.jogmec.go.jp
[29] Japan reports successful gas output test from methane hydrate / May 8, 2017 / Reuters / www.reuters.com
[30] Japan to Continue Restarting Nuclear Power Plants, Despite Takahama Halt / Sputnik International / sputniknews.com
[31] Major Facilities as of March 31, 2016 (PDF) / Tokyo Electric Power Company (TEPCO) / www.tepco.co.jp
[32] Electricity Review Japan 2016 (PDF) / The Federation of Electric Power Companies of Japan (FEPC) / www.fepc.or.jp
[33] Japan (Info Updated July 2017) / Information Library / World Nuclear Association / www.world-nuclear.org
[34] 2004 Survey of Energy Resources (PDF) / World Energy Council / www.worldenergy.org
[35] Japan / Global Energy Storage Database / www.energystorageexchange.org
[36] Hydroelectric Power / Our Domestic Facilities / J-Power (Electric Power Development Co., Ltd.) / www.jpower.co.jp
[37] Japan’s Largest Offshore Wind Farm Starts Commercial Operations / 04.01.2024 / The maritime executive / maritime-executive.com
[38] April 2017 – Sakuto Mega-solar project / Pacifico Energy / www.pacificoenergy.jp
[39] ThinkGeoEnergy’s Top 10 Geothermal Countries 2021 – installed power generation capacity (MWe) / January 10, 2022 / Think Geoenergy / www.thinkgeoenergy.com
[40] Hatchobaru Geothermal Power Plant / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/Hatchobaru_Geothermal_Power_Plant
[41] 森発電所 (Mori Power Station) / Wikipedia / ja.wikipedia.org/wiki/%E6%A3%AE%E7%99%BA%E9%9B%BB%E6%89%80
[42] Matsukawa Geothermal Power Plant / Wikipedia / en.wikipedia.org/wiki/Matsukawa_Geothermal_Power_Plant
[43] Geothermal Power Stations / Tohoku Electric Power Co., Inc. / www.tohoku-epco.co.jp/english/index.html
[44] Merchant Hydrogen Plant Capacities in Asia / Hydrogen tools / h2tools.org
[45] Hydroedge: Construction of Hydrogen Production Plant / Project Cases / Cosmo Engineering Co. Ltd. / www.cosmoeng.co.jp
[46] Construction to Begin on Biomass Power Plant in Handa, Aichi Prefecture / 2014 / News Release / Sumitomo Corporation / www.sumitomocorp.co.jp
[47] Tokyo Metropolitan Government Waste Landfill Site (PDF) / Tokyo Metropolitan Government / www.seisakukikaku.metro.tokyo.jp
[48] Bio-fuel Database in East Asia: Japan / Asia Biomass Office / www.asiabiomass.jp
[49] Imabari No. 1 Plant. Production of bio-ethanol from cotton fiber / Jeplan, Inc. / www.jeplan.co.jp
[50] Biodiesel Fuel Production Facility / Hitachi Zosen Corporation / www.hitachizosen.co.jp
[51] Sanix Company Profile (PDF) / Sanix Inc. / sanix.jp
[52] International Energy Agency / Statistics / www.iea.org
[53] Plasma Gasification / National Energy Technology Laboratorium / www.netl.doe.gov
[54] CHP Updraft gasifier Daio / Task 33 / IEA Bioenergy / www.ieatask33.org
[55] Strategic Energy Plan / Agency for Natural Resources and Energy / www.enecho.meti.go.jp
[56] Japan’s global hydrogen supply chain demonstration project / Gas World / www.gasworld.com
[57] Development of large-scale H2storage and transportation technology with Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC) (PDF) / Chiyoda Corporation / www.chiyoda-corp.com
[58] Hitachi and Marubeni are launching a new delivery project / Hydrogen Fuel News / www.hydrogenfuelnews.com
[59] Toshiba, Tohoku Electric Power and Iwatani Start Development of Large Hydrogen Energy System / Fuel Cells Works / fuelcellsworks.com
[60] Iwatani in hydrogen supply chain project, full-scale operations commence in Japan /13 Jul 2017 / Gasworld / www.gasworld.com
[61] The Electric Power Industry in Japan 2023 (PDF) / JEPIC / www.jepic.or.jp/en/data/pdf/epijJepic2023.pdf
[62] Strategic Energy Plan (PDF) / October 2021 / www.enecho.meti.go.jp/category/others/basic_plan/pdf/strategic_energy_plan.pdf
[63] GE Renewable Energy Selected to Provide 66 MW of Wind Power with 22 units for Japan’s Akita Region / 23 Jun 2017 / Windfair / w3.windfair.net
[64] Small-scale geothermal power development picking up in Japan / 27 Feb 2017/ ThinkGeoEnergy/ www.thinkgeoenergy.com
[65] Fast, low energy, and continuous biofuel extraction from microalgae / 28 Apr 2017 / Biofuels Digest / www.eurekalert.org
[65] Project Overview /Fujisawa SST / fujisawasst.com
[67] Panasonic and Nomura Real Estate Unveil Concept Plan for New Smart Town in Yokohama / Coenergia Group / coenergia.com
Источники диаграмм и кривых указаны под изображениями.
Более подробную информацию об энергетической отрасли Японии см. здесь