Решение: возобновляемая энергетика. Что ещё нам дадут солнце, ветер и вода?

В отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата, опубликованном в 2018 году, указано, что повышение температуры даже на 1,5° C приведет к необратимым изменениям для окружающей среды. По словам ученых, чтобы ограничить глобальное потепление ниже 1,5° C, человечество должно к 2030 году сократить выбросы CO2 на 45% по сравнению с 2010 годом. К 2050 году нужно достичь нулевого баланса, когда все антропогенные выбросы CO2 будут поглощаться экосистемами. Сделать это возможно, если изменить подход к добыче энергии и использовать щадящие окружающую среду возобновляемые источники энергии. 

Так сейчас выглядит распределение между источниками энергоснабжения в странах Восточной Европы, Кавказа и Центральной Азии. Большинство стран сильно зависят от импорта ископаемых видов топлива — нефти и газа, однако заметная доля электроэнергии также генерируется возобновляемыми источниками, и эта доля с каждым годом растет. 

Например, по данным UNDP Renewable Energy Snapshots за 2014 год, в Украине она составляла менее 1% от всей производимой энергии, а уже в 2020, по сообщению Укрэнерго, выросла до 6,8%. Но наибольший прогресс виден в Молдове, где еще в 2012 году доля ВИЭ составляла, как и в Украине, менее 1%, а уже в 2017 достигла 20%. Мы решили сделать обзор самых вдохновляющих примеров, на которые другие страны могут ориентироваться, развивая свой сектор возобновляемой энергетики.

Ветровая энергетика может обеспечить электричеством целую страну. К таким результатам можно прийти уже через 7 лет 

С 2010 года развитие возобновляемых источников энергии ускорилось, достигнув рекордных уровней и опередив ежегодные вводы традиционных мощностей во многих регионах. Среди всех технологий использования возобновляемых источников энергии после гидроэнергетики ветроэнергетика доминировала на протяжении многих десятилетий.

По оценке IRENA, в течение следующих трех десятилетий наземные ветроэнергетические установки должны будут иметь среднегодовой показатель роста более 7%. Это означает, что к 2030 году общая установленная мощность наземной ветроэнергетики вырастет более чем в три раза — до 1 787 ГВт, и почти в 10 раз — к 2050 году, приблизившись к 5044 ГВт. 

Одной из стран, которая в рядах первых максимально эффективно начала использовать ветровую энергетику, является Дания. В 1985 году страна отказалась от ядерной энергетики и стала активно строить ветровые электростанции. Как результат — больше половины электроэнергии в Дании вырабатывается с помощью устойчивых источников, а к 2028 году Дания может быть на 100% обеспечена энергией, имеющей нулевой углеродный след. Кроме того, компании, задействованные в ветровой энергетике, получают суммарную выручку — 3 миллиарда евро ежегодно, а индустрия дает рабочие места 20 тысячам человек. При этом количество рабочих мест постоянно растет — с 1996 года оно уже увеличилось в 2 раза. 

Сейчас на путь активного развития проектов ВИЭ встала Молдова. На данном этапе страна обеспечивается электроэнергией, добытой из возобновляемых источников, примерно на 1,15%. Но ситуация должна измениться к 2022 году, когда правительство Молдовы введет в эксплуатацию парк ветрогенераторов на юге страны. Это позволит получить еще 180 МВт электроэнергии, производимой ВИЭ, увеличив количество зеленой энергетики в стране больше, чем в 4 раза. Проект реализовывается компанией Energo Continent за государственный счет на территории сел Колибаш и Брынза Кагульского района. Ветровая электростанция обеспечит местных жителей 70 новыми рабочими местами, а ежегодное производство может обеспечить около 15% годового потребления электроэнергии Республики Молдова. 

Еще один интересный пример — Жанатасская электростанция в Казахстане, которая полностью запустилась только в начале этого года и уже стала самой большой ветроэлектростанцией не только в Казахстане, но и во всей Центральной Азии, с мощностью более 110 МВт, которые генерируются 40 турбинами. Электростанция обеспечит потребность в электроэнергии 30 000 домохозяйств, что значительно смягчит ситуацию с энергодефицитом на юге страны. 

Солнечная энергетика поможет победить бедность 

За последние два десятилетия фотовольтаика превратилась из нишевого рыночного продукта в один из основных источников производства электроэнергии. Динамика роста становится менее зависимой от правительственных программ стимулирования и в большей степени определяется рыночными инвестиционными решениями.

К концу 2019 года глобальная установленная мощность солнечной фотоэлектрической энергетики достигла 627 ГВт с совокупным годовым темпом роста почти 43%. Сейчас солнечная энергетика остается вторым по установленной мощности сектором возобновляемой энергетики после ветроэнергетики — в 2019 году солнечные фотоэлектрические системы снова доминировали в общем объеме мощности возобновляемых источников энергии с вводами мощностей около 115 ГВт, что вдвое больше по сравнению с ветром и больше, чем все ископаемое топливо и ядерное топливо вместе.

Около половины всего населения Грузии, где проживает четыре миллиона человек, использует дрова для отопления и приготовления пищи. Особенно в сельской местности люди полагаются на неэффективные дровяные печи и покупают дорогую древесину. Официальный объем дровяной древесины, предусмотренный Национальным агентством лесного хозяйства Грузии, покрывает лишь около 25% спроса, что приводит к незаконной вырубке и постепенному уничтожению лесов (CENN 2016).

Чтобы помочь в решении этой проблемы, в 2010 году международная неправительственная организация «Женщины Европы за общее будущее» (WECF) приступила к реализации финансируемого ЕС проекта по замене дровяных печей солнечными водонагревателями. За прошедшее время установили около 500 солнечных водонагревателей по всей Грузии и обучили людей принципам их сборки. В 2016 году, благодаря тренингам и поддержке нескольких НПО, были созданы четыре кооператива общей численностью 50 членов. За последние годы в Грузии было установлено примерно 900 солнечных водонагревателей, каждый из которых экономит около трех кубических метров древесины в год. Они помогают сократить эмиссии CO2 на 900 тонн в год, что примерно соответствует объему выбросов от 200 автомобилей. Средний срок окупаемости инвестиций составляет от трех до шести лет, так что это еще и значительная финансовая экономия для домохозяйств и вклад в решение проблемы энергетической бедности в Грузии. Большинство домохозяйств в сельской местности в Грузии соответствуют критерию «энергетическая бедность», поскольку вынуждены тратить на топливо около 30 % своего дохода (WECF 2015).

Чтобы снизить расходы на отопление, можно точечно внедрять биоэнергетические установки 

Биомасса составляет наибольшую долю в мировом энергоснабжении всех возобновляемых источников энергии. Она обеспечивает энергией не только отопление и транспорт, но и производство электроэнергии. Включая традиционное использование биомассы, биоэнергетика, по оценкам, составила 12%, или 45,2 экджоулей (ЭДж), от общего конечного потребления энергии в 2018 году.

Современная биоэнергетика, исключающая традиционное использование биомассы, обеспечила в 2018 году примерно 19,3 ЭДж — или 5,1% от общего мирового конечного спроса на энергию, что составляет около половины всей возобновляемой энергии в конечном потреблении энергии. Современная биоэнергетика обеспечивает около 8,6% мирового энергоснабжения, используемого для отопления, 3,1% от потребностей транспорта в энергии и 2,1% в общем мировом энергоснабжении. 

В 2017 году биомасса и топливные отходы покрыли около 6% потребностей цементной промышленности в энергии, в основном в Европе, где они обеспечивали около 25% энергии, используемой при производстве цемента. 

Сейчас энергосистемы, которые используют для отопления биотопливом, точечно внедряются и в Украине. Например, в школах сел Тритузное и Надеждовка Солонянского района Днепропетровской области котельные работали на природном газе или угле на устаревшем оборудовании, требовавшем оперативной замены. Проблема  была решена благодаря инвестированию KSG Agro 1,5 млн грн в две новые котельные школ Солонянского района, общей мощностью 1 мВт. Переоборудование позволит местным советам, на территории которых расположены школы, сэкономить до 40% средств на оплате тепла. 

Геотермальная энергетика может быть использована в Карпатах

Геотермальные ресурсы используются для производства энергии двумя основными путями: либо через производство электричества, либо через различные тепловые приложения «прямого использования» (без преобразования в электричество), такие как отопление помещений и промышленный ввод тепла. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), установленная электрическая мощность всех геотермальных станций в мире достигает почти 13 ГВт — это можно сравнить с мощностью 13 ядерных реакторов. 

Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении и Таджикистане, но лидером безусловно остается Исландия, где геотермальная энергия используется уже более 70 лет. В этой стране нет больших залежей ископаемого топлива, а импортировать его было бы очень дорого. Именно поэтому исландцы сделали акцент на геотермальных источниках, что позволяет им отапливать дома и теплицы для выращивания овощей круглый год. 700 геотермальных станций дают 60% всей производимой тепловой энергии, которой потом отапливают. Именно благодаря этому типу возобновляемой энергетики Исландия стала энергонезависимой страной. 

Что касается электричества, 25% от всей электроэнергии страны вырабатывается именно на теплофикационных геотермальных электростанциях — их в стране пять. Одна из них — геотермальная область полуострова Рейкьянес (Reykjanes) — сформировалась в результате движения литосферных плит, формирующих Срединно-океанический хребет. Площадь территории, где "добывают" тепло земных недр, невелика — около 2 квадратных километров, но уже более 30 лет она исправно дает энергию без каких-либо признаков уменьшения ее запасов. Еще одна геотермальная станция — Svartsengi — расположена недалеко от международного аэропорта Кефлавик на полуострове Рейкьянес. Она производит 76,5 МВт энергии и около 475 литров горячей воды (90С) в секунду. Излишки горячей минеральной воды поступают в водохранилище курорта Голубая Лагуна — одного из символов Исландии — еще один "плюсик" в карму геотермальной энергетики — развитие туризма. 

Большой потенциал использования геотермальной энергетики есть и у России. Пока что ее используют только в Камчатском крае, хотя потенциал — намного больше. На этот тип энергии в Камчатском крае приходится около трети генерации тепла и света. Это один из рекордных показателей в стране. Камчатка была первым регионом, который еще во времена Советского Союза начал разрабатывать технологию использования тепла недр. В 1966 году построили Паужетскую ГеоЭС мощностью 11 МВт, источники ее энергии — вулканы Камбальный и Кошелев. В декабре 1999-го ввели опытно-промышленную Верхне-Мутновскую геоэлектростанцию. Ее установки выдавали 12 МВт. Через два года запустили первый блок крупнейшей в России Мутновской ГеоЭС на 25 МВт. В октябре 2002 года ее мощность довели до 50 МВт. В целом же запасов Мутновского месторождения парогидротерм достаточно для электростанций в 300 МВт.

Украина также имеет определенный потенциал развития геотермальной энергетики. Прогнозные эксплуатационные ресурсы термальных вод в Украине по запасам тепла эквивалентны использованию около 10 миллионам тонн условного топлива в год. Это обусловлено гидрогеологическими особенностями рельефа и особенностями геотермальных ресурсов страны. Однако в настоящее время научные, геолого-разведочные и практические работы в Украине сосредоточены только на геотермальных ресурсах, которые представлены термальными водами. Практическое освоение термальных вод в Украине велось на оккупированной Россией территории АР Крым, где было построено 11 геотермальных циркуляционных систем, соответствующих современным технологиям добычи геотермального тепла земли. Все геотермальные установки работали на опытно-промышленной стадии.

По информации, которую предоставляет Министерство Госэнергоэффективности Украины, большие  запасы термальных вод обнаружены и на территории Черниговской, Полтавской, Харьковской, Луганской и Сумской областей. Сотни скважин, в которых обнаружена термальная вода, находятся в консервации, но могут быть восстановлены для их дальнейшей эксплуатации в качестве системы добычи геотермального тепла. Национальное энергетическое агентство Исландии даже проводило исследования "Геотермальная политика и инструменты для Украины", которые показали значительный потенциал к развитию геотермальных проектов в западных регионах Украины. 

С помощью гидроэлектростанций можно электрифицировать горные тяжело доступные районы, в которых проживают люди 

Производство гидроэлектроэнергии во всем мире меняется из года в год, на что влияют не только изменения установленной мощности, но даже больше изменения погодных условий и других местных условий эксплуатации. По оценкам, в 2019 году мировая выработка электроэнергии составила 4 306 ТВт, что на 2,3% больше, чем в 2018 году, или примерно 15,9% от общего производства электроэнергии в мире.

Повышенный риск для отрасли создают изменения климата, но в последнее время индустрия все чаще включает изменчивость климата и его влияние на гидрологические условия в планирование, проектирование и эксплуатационные планы.

Среди стран Восточной Европы, Кавказа и Центральной Азии большими гидроэнергоресурсами обладает Таджикистан, однако реализованы они пока что только примерно на 5%. Республика Таджикистан занимает 8 место в мире по потенциальным возможностям выработки гидроэлектроэнергии — они оцениваются в 527 миллиарда КВт. Среди стран СНГ по этому показателю страна уступает лишь России. Таджикистан обладает значительными энергетическими запасами ресурсов ВИЭ. В республике зарегистрированы более 285 действующих малых ГЭС мощностью от 5 до 4300 КВт. Из этого количества 16 малых ГЭС построены и эксплуатируются ОАХК «Барки Точик» и являются государственными. Компания «Памир Энерджи» управляет одиннадцатью малыми и мини ГЭС общей установленной мощностью 44,16 МВт.

В одном из горных регионов Таджикистана на территории Горного Бадахшана был внедрен первый частный энергетический проект по модели РРР (Private Public Partnership) и в 2002 году была образована компания ОАО «Памир Энерджи». Компания была создана для восстановления и реабилитации системы электроснабжения Горно-Бадахшанской автономной области и построила 11 гидроэлектростанций, которые помогли электрифицировать горные деревни и экономически развить район: жители Хорога и большинство жителей Горно-Бадахшанской автономной области получили беспрерывное круглогодичное электроснабжение, а с 2008 года компания начала экспорт электроэнергии и на соседние территории Афганистана. 

Создание компании является результатом совместных инвестиций Фонда Ага-Хана по Экономическому Развитию и Международной Финансовой Корпорации. Инвестиции, вложенные ФАХЭРом, МФК, Правительством Швейцарии, и кредит, выданный Всемирным Банком правительству Таджикистана, составили в сумме около 27 миллиардов долларов. 

Что нас ждет в будущем?

В соответствии с прогнозом международного энергетического агентства WEO‐2019 и Дорожной картой глобальной трансформации энергетики, ожидается, что к 2050 году доля возобновляемой энергии в генерации будет составлять 85%, по сравнению с примерно 25% в 2017 году. Солнечная и ветровая мощности будут лидировать, увеличившись с 800 ГВт сегодня до 13 000 ГВт к 2050 году. Кроме того, выработка геотермальной энергии, биоэнергии и гидроэнергетики увеличится на 800 ГВт за период. Ежегодное увеличение установленной мощности возобновляемой энергии удвоится и составляет около 400 ГВт в год, 80% из которых будут представлять собой технологии переменного генерирования, такие как солнечная и ветровая энергия. Децентрализованное производство возобновляемой энергии вырастет с 2% от общего объема производства сегодня до 21% к 2050 году, то есть увеличится в 10 раз.

Фото Unsplash