Рішення: відновлювана енергетика. Що ще нам дадуть сонце, вітер і вода?

У звіті Міжурядової групи експертів зі зміни клімату, опублікованому у 2018 році, зазначено, що підвищення температури навіть на 1,5° C призведе до незворотних змін для довкілля. За словами вчених, щоб обмежити глобальне потепління нижче 1,5° C, людство повинно до 2030 року скоротити викиди CO2 на 45% у порівнянні з 2010 роком. До 2050 року потрібно досягти нульового балансу, коли всі антропогенні викиди CO2 будуть поглинатися екосистемами. Зробити це можливо, якщо змінити підхід до видобутку енергії та використовувати щадні до довкілля відновлювані джерела енергії. 

Так зараз виглядає розподіл між джерелами енергопостачання в країнах Східної Європи, Кавказу та Центральної Азії. Більшість країн сильно залежать від імпорту викопних видів палива — нафти та газу, проте помітна частка електроенергії також генерується відновлюваними джерелами, і ця частка з кожним роком зростає. 

Наприклад, за даними UNDP Renewable Energy Snapshots за 2014 рік, в Україні вона становила менш як 1% від усієї виробленої енергії, а вже у 2020, за повідомленням Укренерго, зросла до 6,8%. Але найбільший прогрес видно в Молдові, де ще у 2012 році частка ВДЕ становила, як і в Україні, менш як 1%, а вже у 2017 досягла 20%. Ми вирішили зробити огляд прикладів, що надихають найбільше, на які інші країни можуть орієнтуватися, розвиваючи свій сектор відновлюваної енергетики.

Вітрова енергетика може забезпечити електрикою цілу країну. До таких результатів можна прийти вже через 7 років

З 2010 року розвиток поновлюваних джерел енергії прискорився, досягнувши рекордних рівнів і випередивши щорічні вводи традиційних потужностей в багатьох регіонах. Серед всіх технологій використання відновлюваних джерел енергії вітроенергетика після гідроенергетики домінувала протягом багатьох десятиріч.

За оцінкою IRENA, протягом наступних трьох десятиріч наземні вітроенергетичні установки повинні будуть мати середньорічний показник зростання більше 7%. Це означає, що до 2030 року загальна встановлена потужність наземної вітроенергетики виросте більш ніж в три рази — до 1 787 ГВт, і майже в 10 разів — до 2050 року, наблизившись до 5044 ГВт. 

Однією з країн, яка в рядах перших максимально ефективно почала використовувати вітрову енергетику, є Данія. У 1985 році країна відмовилася від ядерної енергетики та стала активно будувати вітрові електростанції. Як результат — більш ніж половина електроенергії в Данії виробляється за допомогою стійких джерел, а до 2028 року Данія може бути на 100% забезпечена енергією, що має нульовий вуглецевий слід. Крім того, компанії, задіяні в вітровій енергетиці, отримують сумарний виторг — 3 мільярди євро щорічно, а індустрія дає робочі місця 20 тисячам осіб. Водночас кількість робочих місць стає дедалі більше — з 1996 року вона вже збільшилася вдвічі. 

Зараз на шлях активного розвитку проєктів ВДЕ встала Молдова. На даному етапі країна забезпечується електроенергією, видобутою з відновлюваних джерел, приблизно на 1,15%. Але ситуація повинна змінитися до 2022 року, коли уряд Молдови введе в експлуатацію парк вітрогенераторів на півдні країни. Це дозволить отримати ще 180 МВт електроенергії, виробленої ВДЕ, збільшивши кількість зеленої енергетики в країні більше ніж в 4 рази. Проєкт реалізовується компанією Energo Continent державним коштом на території сіл Колібаш і Бринза Кагульського району. Вітрова електростанція забезпечить місцевих жителів 70 новими робочими місцями, а щорічне виробництво може забезпечити близько 15% річного споживання електроенергії Республіки Молдова. 

Ще один цікавий приклад — Жанатаська електростанція в Казахстані, яка повністю запустилася тільки на початку цього року і вже стала найбільшою вітроелектростанцією не тільки в Казахстані, але й у всій Центральній Азії, з потужністю понад 110 МВт, які генеруються 40 турбінами. Електростанція забезпечить потребу в електроенергії 30 000 домогосподарств, що значно пом'якшить ситуацію з енергодефіцитом на півдні країни. 

Сонячна енергетика допоможе перемогти бідність

За останні два десятиліття фотовольтаїка перетворилася з нішевого ринкового продукту на одне з основних джерел виробництва електроенергії. Динаміка зростання стає менш залежною від урядових програм стимулювання і більшою мірою визначається ринковими інвестиційними рішеннями.

До кінця 2019 року глобальна встановлена потужність сонячної фотоелектричної енергетики досягла 627 ГВт із сукупним річним темпом росту майже 43%. Зараз сонячна енергетика залишається другим за встановленою потужністю сектором відновлюваної енергетики після вітроенергетики — у 2019 році сонячні фотоелектричні системи знову домінували в загальному обсязі потужності поновлюваних джерел енергії з уведеннями потужностей близько 115 ГВт, що вдвічі більше в порівнянні з вітром і більше, ніж все викопне паливо і ядерне паливо разом.

Близько половини всього населення Грузії, де проживає чотири мільйони людей, використовує дрова для опалення та приготування їжі. Особливо в сільській місцевості люди покладаються на неефективні дров'яні печі та купують дорогу деревину. Офіційний обсяг дров'яної деревини, передбачений Національним агентством лісового господарства Грузії, покриває лише близько 25% попиту, що призводить до незаконної вирубки та поступового знищення лісів (CENN 2016).

Щоб допомогти у розв'язанні цієї проблеми, у 2010 році міжнародна неурядова організація «Жінки Європи за спільне майбутнє» (WECF) приступила до реалізації фінансованого ЄС проєкту із заміни дров'яних печей сонячними водонагрівачами. За минулий час встановили близько 500 сонячних водонагрівачів по всій Грузії та навчили людей принципів їх складання. У 2016 році, завдяки тренінгам і підтримці декількох НУО, були створені чотири кооперативи загальною чисельністю 50 членів. За останні роки в Грузії було встановлено приблизно 900 сонячних водонагрівачів, кожен з яких економить близько трьох кубічних метрів деревини на рік. Вони допомагають скоротити емісії CO2 на 900 тонн на рік, що приблизно відповідає обсягу викидів від 200 автомобілів. Середній термін окупності інвестиції становить від трьох до шести років, так що це ще й значна фінансова економія для господарств і внесок у розв'язання проблеми енергетичної бідності в Грузії. Більшість господарств у сільській місцевості в Грузії відповідають критерію «енергетична бідність», оскільки змушені витрачати на паливо близько 30% свого доходу (WECF 2015).

Щоб знизити витрати на опалення, можна точково впроваджувати біоенергетичні установки

Біомаса становить найбільшу частку у світовому енергопостачанні всіх відновлюваних джерел енергії. Вона забезпечує енергією не тільки опалення і транспорт, але і виробництво електроенергії. Включаючи традиційне використання біомаси, біоенергетика, за оцінками, склала 12%, або 45,2 екджоулів (ЕДж), від загального кінцевого споживання енергії у 2018 році.

Сучасна біоенергетика, що виключає традиційне використання біомаси, забезпечила у 2018 році приблизно 19,3 ЕДж — або 5,1% від загального світового кінцевого попиту на енергію, що становить близько половини всієї відновлюваної енергії в кінцевому споживанні енергії. Сучасна біоенергетика забезпечує близько 8,6% світового енергопостачання, використовуваного для опалення, 3,1% від потреб транспорту в енергії та 2,1% в загальному світовому енергопостачанні. 

У 2017 році біомаса і паливні відходи покрили близько 6% потреб цементної промисловості в енергії, переважно в Європі, де вони забезпечували близько 25% енергії, що використовується під час виробництва цементу. 

Зараз енергосистеми, які використовують для опалення біопаливом, точково впроваджуються і в Україні. Наприклад, в школах сіл Тритузне і Надеждівка Солонянського району Дніпропетровської області котельні працювали на природному газі або вугіллі на застарілому обладнанні, яке вимагало оперативної заміни. Проблема була вирішена завдяки інвестуванню KSG Agro 1,5 млн грн у дві нові котельні шкіл Солонянського району, загальною потужністю 1 мВт. Переобладнання дозволить місцевим радам, на території яких розташовані школи, заощадити до 40% коштів на оплату тепла. 

Геотермальна енергетика може бути використана в Карпатах

Геотермальні ресурси використовуються для виробництва енергії двома основними шляхами: або через виробництво електрики, або через різні теплові додатки «прямого використання» (без перетворення на електрику), як-от опалення приміщень і промисловий введення тепла. За даними Міжнародного агентства з відновлюваних джерел енергії (IRENA), встановлена електрична потужність всіх геотермальних станцій у світі досягає майже 13 ГВт — це можна порівняти з потужністю 13 ядерних реакторів. 

Господарське застосування геотермальних джерел поширене в Новій Зеландії, Італії та Франції, Литві, Мексиці, Нікарагуа, Коста-Ріці, Філіппінах, Індонезії, Китаї, Японії, Кенії та Таджикистані, але лідером безумовно залишається Ісландія, де геотермальна енергія використовується вже понад 70 років. У цій країні немає великих покладів викопного палива, а імпортувати його було б дуже дорого. Саме тому ісландці зробили акцент на геотермальних джерелах, що дозволяє їм опалювати будинки та теплиці для вирощування овочів круглий рік. 700 геотермальних станцій дають 60% всієї виробленої теплової енергії, якою потім опалюють. Саме завдяки цьому типу відновлюваної енергетики Ісландія стала незалежною країною. 

Що стосується електрики, 25% від всієї електроенергії країни виробляється саме на теплофікаційних геотермальних електростанціях — їх в країні п'ять. Одна з них — геотермальна область півострова Рейк'янес (Reykjanes) — сформувалася в результаті руху літосферних плит, які формують Серединно-океанічний хребет. Площа території, де «добувають» тепло земних надр, невелика — близько 2 квадратних кілометрів, але вже понад 30 років вона справно дає енергію без будь-яких ознак зменшення її запасів. Ще одна геотермальна станція — Svartsengi — розташована недалеко від міжнародного аеропорту Кефлавік на півострові Рейк'янес. Вона виробляє 76,5 МВт енергії та близько 475 літрів гарячої води (90° С) в секунду. Надлишки гарячої мінеральної води надходять у водосховище курорту Блакитна Лагуна — одного з символів Ісландії — ще один «плюсик» в карму геотермальної енергетики — розвиток туризму. 

Великий потенціал використання геотермальної енергетики є й у Росії. Поки що її використовують тільки в Камчатському краї, хоча потенціал — набагато більше. На цей тип енергії в Камчатському краї припадає близько третини генерації тепла і світла. Це один з рекордних показників в країні. Камчатка була першим регіоном, який ще за часів Радянського Союзу почав розробляти технологію використання тепла надр. У 1966 році побудували Паужетську ГеоЕС потужністю 11 МВт, джерела її енергії — вулкани Камбальний і Кошелев. У грудні 1999-го ввели дослідно-промислову Верхньо-Мутновську геоелектростанцію. Її установки видавали 12 МВт. Через два роки запустили перший блок найбільшої в Росії Мутновської ГеоЕС на 25 МВт. У жовтні 2002 року її потужність довели до 50 МВт. Загалом же запасів Мутновського родовища парогідротерм достатньо для електростанцій в 300 МВт.

Україна також має певний потенціал розвитку геотермальної енергетики. Прогнозні експлуатаційні ресурси термальних вод в Україні за запасами тепла еквівалентні використанню близько 10 мільйонам тонн умовного палива на рік. Це обумовлено гідрогеологічними особливостями рельєфу та особливостями геотермальних ресурсів країни. Однак нині наукові, геолого-розвідувальні та практичні роботи в Україні зосереджені тільки на геотермальних ресурсах, які представлені термальними водами. Практичне освоєння термальних вод в Україні велося на окупованій Росією території АР Крим, де було побудовано 11 геотермальних циркуляційних систем, які відповідають сучасним технологіям видобутку геотермального тепла землі. Всі геотермальні установки працювали на дослідно-промисловій стадії.

За інформацією, яку надає Міністерство Держенергоефективності України, великі запаси термальних вод виявлені й на території Чернігівської, Полтавської, Харківської, Луганської та Сумської областей. Сотні свердловин, в яких виявлена термальна вода, знаходяться в консервації, але можуть бути відновлені для їх подальшої експлуатації як системи видобутку геотермального тепла. Національне енергетичне агентство Ісландії навіть проводило дослідження «Геотермальна політика та інструменти для України», які показали значний потенціал до розвитку геотермальних проєктів в західних регіонах України. 

За допомогою гідроелектростанцій можна електрифікувати гірські важко доступні райони, в яких проживають люди

Виробництво гідроелектроенергії в усьому світі змінюється з року в рік, на що впливають не тільки зміни встановленої потужності, але навіть більше зміни погодних умов та інших місцевих умов експлуатації. За оцінками, у 2019 році світове вироблення електроенергії склало 4 306 ТВт, що на 2,3% більше, ніж у 2018 році, або приблизно 15,9% від загального виробництва електроенергії у світі.

Підвищений ризик для галузі створюють зміни клімату, але останнім часом індустрія все частіше включає мінливість клімату і його вплив на гідрологічні умови в планування, проєктування та експлуатаційні плани.

Серед країн Східної Європи, Кавказу та Центральної Азії великими гідроенергоресурсами володіє Таджикистан, проте реалізовані вони поки що тільки приблизно на 5%. Республіка Таджикистан займає 8 місце у світі за потенційними можливостями вироблення гідроелектроенергії — вони оцінюються в 527 мільярдів КВт. Серед країн СНД за цим показником країна поступається лише Росії. Таджикистан володіє значними енергетичними запасами ресурсів ВДЕ. У республіці зареєстровано понад 285 діючих малих ГЕС потужністю від 5 до 4300 кВт. З цієї кількості 16 малих ГЕС побудовані та експлуатуються ОАХК «Барки Точик» і є державними. Компанія «Памір Енерджі» управляє одинадцятьма малими та міні ГЕС загальною встановленою потужністю 44,16 МВт.

В одному з гірських регіонів Таджикистану на території Горного Бадахшану був впроваджений перший приватний енергетичний проєкт за моделлю РРР (Private Public Partnership) і у 2002 році була створена компанія ВАТ «Памір Енерджі». Компанія була створена для відновлення і реабілітації системи електропостачання Горно-Бадахшанськоії автономної області та побудувала 11 гідроелектростанцій, які допомогли електрифікувати гірські села та економічно розвинути район: жителі Хорога і більшість жителів Горно-Бадахшанської автономної області отримали безперервне електропостачання, що триває увесь рік, а з 2008 року компанія почала експорт електроенергії й на сусідні території Афганістану. 

Створення компанії є результатом спільних інвестицій Фонду Ага-Хана з Економічного Розвитку та Міжнародної Фінансової Корпорації. Інвестиції, вкладені ФАХЕРом, МФК, Урядом Швейцарії, і кредит, виданий Світовим Банком урядові Таджикистану, склали в сумі близько 27 мільярдів доларів. 

Що чекає на нас в майбутньому?

Відповідно до прогнозу міжнародного енергетичного агентства WEO-2019 і Дорожної мапи глобальної трансформації енергетики, очікується, що до 2050 року частка відновлюваної енергії в генерації становитиме 85%, в порівнянні з приблизно 25% у 2017 році. Сонячна та вітрова потужності будуть лідирувати, збільшившись з 800 ГВт сьогодні до 13 000 ГВт до 2050 року. Крім того, вироблення геотермальної енергії, біоенергії та гідроенергетики збільшиться на 800 ГВт за період. Щорічне збільшення встановленої потужності відновлюваної енергії подвоїться і становитиме близько 400 ГВт на рік, 80% з яких являтимуть собою технології змінного генерування, такі як сонячна та вітрова енергія. Децентралізоване виробництво відновлюваної енергії зросте з 2% від загального обсягу виробництва сьогодні до 21% до 2050 року, тобто збільшиться в 10 разів.

Фото Unsplash