Енергетика 21 століття для України – якою вона повинна бути?
Провідні світові вчені, Організація Об'єднаних Націй одноголосно кажуть про необхідність драматичних заходів щоб захистити планету та людство від катастрофи. В той час коли глобальне потепління прискорюється, а викиди парникових газів продовжують зростати, нам невідкладно потрібен шлях до подолання згубної залежності викопного палива та побудови сталої енергетики майбутнього. Що це за шлях і чи може на нього встати Україна?
🌍 Глобальна кліматична криза та реакція на неї
Липень 2019 року став найспекотнішим місяцем за всю історію метеоспостережень, температура за полярним колом вперше піднялася до +35 °С, тисячолітні льодовики Гренландії руйнуються, небачені раніше за масштабами велетенські пожежі охопили ліси в Сибіру та в Амазонії. Кліматична криза, що розгортається у світі, окрім посилення лісових пожеж, вже спричиняє зміну сезонного та географічного розподілу опадів, повені та прискорення ерозії ґрунтів в одних регіонах та екстремальні посухи в інших, танення вічної мерзлоти, спустошення прибережних районів і зниження врожайності сільськогосподарських культур.
В своїй спеціальній доповіді IPCC SR 1.5 Міжурядова група експертів ООН зі зміни клімату в жовтні 2018 року повідомляла, що у людства залишається менше 12 років, щоб обмежити глобальне потепління до 1,5 °C – порогу після якого екстремальні посухи, повені, шторми, пожежі та смертоносні теплові хвилі різко збільшуватимуть свою частоту та інтенсивність. Попередження цих катастрофічних змін клімату є основною метою Паризької Угоди, яку підписали всі 195 країн-членів ООН та ратифікували 186 з них. Вчені наголошують, що обмеження глобального потепління на рівні до 1,5 °C потребує швидкого здійснення багаторівневих трансформаційних змін, що стосуються методів землеробства, перебудови енергетичних та промислових систем, а також будівель, транспорту і міст. Згідно висновків експертів ООН викиди двоокису вуглецю, викликані діяльністю людини, необхідно скоротити до 2030 року майже на 45% в порівнянні з рівнями 2010 року, досягнувши балансу антропогенних викидів та поглинання СО2 з атмосфери до 2050 року.
Ще один експертний орган ООН – Міжурядова платформа з питань біорізноманіття та екосистемних послуг (IPBES), яка здійснює оцінку стану біорізноманіття у всьому світі, попереджає, що зараз близько 25 відсоткам всіх відомих видів тварин та рослин загрожує вимирання через руйнівний вплив людини, зокрема через зміну клімату. Таким чином, спричинені людиною зміни складу атмосфери та забруднення інших компонентів довкілля загрожують масовим вимиранням життя на планеті.
Станом на 25 серпня, після початкового політичного поштовху створеного успіхом масових виступів школярів та рухом Extinction Rebellion в квітні, вже 967 юрисдикцій (міст, областей, регіонів) у 18 країнах оголосили кліматичну надзвичайну ситуацію. Першими декларації надзвичайного кліматичного стану оголосили Уельс та Шотландія, 28 та 29 квітня, після того як Лондон був практично заблокований демонстрантами Extinction Rebellion. Тепер кількість місцевих урядів по всьому світу, які визнали необхідність вживати негайних заходів для стрімкого скорочення викидів парникових газів наближується до тисячі, а в їх юрисдикціях налічується понад 212 мільйонів громадян.
В ЄС новий президент Єврокомісії Урсула фон дер Ляєн оголосила протидію змінам клімату пріоритетом свого уряду. В Сполучених Штатах надзвичайний кліматичний стан оголосили штат Каліфорнія та Нью-Йорк, для небаченої досі економічної мобілізації для його подолання демократична партія розробляє "Новий зелений курс", а питання клімату знаходиться в центрі запеклих політичних баталій.
В травні цього року генеральний секретар ООН Антоніу Гуттереш закликав всі країни припинити будівництво нових вугільних електростанцій з 2020 року, ліквідувати субсидії для викопного палива та невідкладно встановити ціну на викиди СО2, попереджаючи, що якщо не буде вжито драматичних заходів щоб утримати глобальний ріст температури до двох градусів, світ чекатиме "тотальна катастрофа".
А що в Україні? За останні 10 років згідно даних Українського гідрометеорологічного центру середнє підвищення температури в нашій країні досягло 1,6°С. Наслідки змін клімату в нас хоча і не такі катастрофічні, як в Індії та деяких інших частинах світу, але вже наочні та відчуваються кожним – змінюється характер та розподіл опадів, стає все більше зливових дощів, літня погода утримується у вересні, зими стають коротшими, а літо починається вже у травні. Попри це в нашій державі багато політиків досі схильні вважати, що глобальна кліматична криза України не стосується і реагувати на це ніяк не потрібно. Але серед місцевих урядовців, які несуть пряму відповідальність за майбутнє своїх громад, розуміння того що і як з цим робити зростає та вже починає втілюватися у коректні заходи та стратегічні цілі.
☀️ Нова енергетика – 100% ВДЕ
В минулому році Житомир, Львів, Чортків та Кам'янець-Подільський заявили про ціль перейти на 100% відновлюваних джерел енергії до 2050 року та підписали меморандум про співпрацю з міжнародною кліматичною організацією 350.org. В грудні представники цих міст взяли участь у міжнародних кліматичних переговорах СOP24 в польському місті Катовіце.
Ці чотири українських міста долучилися до зростаючого глобального руху, який об'єднує муніципалітети та місцеві адміністрації, громадськість та приватні компанії по всьому світу, які спільно вживають заходів для скорочення викидів та захисту клімату і взяли стратегічний курс на перехід до використання 100% відновлюваної енергії.
На сьогодні рішення повний перехід на енергію з відновлюваних джерел прийняли 191 компанія, серед яких IKEA, LEGO, Coca Cola, Google, Microsoft та General Motors. На національному рівні стратегічну мету 100% ВДЕ прийняли 53 країни, з них сім – до 2030 року. За даними IRENA до цієї ж дати на чисту енергію планують перейти 131 місто. Подібні плани але до 2050 року собі поставили 247 міст, включаючи Лондон, Париж, Стокгольм, Сідней, Токіо, Торонто, Лос-Анджелес, Нью-Йорк, Сан-Франциско, а також 33 регіони, включаючи штат Каліфорнія. Стратегії переходу більшості з них фокусуються на отриманні обсягів електроенергії з ВДЕ, достатніх не тільки для покриття поточних потреб, а й для заміщення викопного палива в секторах транспорту, опалення та промисловості за рахунок їх електрифікації та застосування нових технологій (електромобілі, теплові насоси, промислові водневі технології). Доцільність цього підтверджується тим фактом, що більше сотні міст світу вже отримують більшу частину електроенергії для своїх потреб з відновлюваних джерел енергії.
Зростаюча популярність ідеї переходу на 100% відновлюваної енергетики обумовлена передусім тим, що це стало дієвим способом розв'язання багатьох проблем: від боротьби з забрудненням повітря та покращення умов життя у містах, до стабілізації цін на енергоресурси, залучення інвестицій та пожвавлення регіонального економічного розвитку.
Перехід від необмеженого використання викопного палива до енергії з відновлюваних джерел та енергоощадних технологій є ключовим для подолання проблеми змін клімату, адже більшість викидів СО2 в атмосферу спричиняє саме спалення вугілля, нафти і газу. Саме тому глобально енергетика відповідальна за 2/3 всіх викидів парникових газів. Через зростаючий попит на енергію в світі, брак доступу до сучасних енергоефективних технологій та залежність багатьох країн від викопних енергоресурсів темпи забруднення атмосфери продовжують збільшуватися. Щоб це змінити необхідно здійснити перебудову енергетичних систем, транспорту та інфраструктури міст по всьому світу.
Українські міста-піонери вже працюють в цьому напрямку, залучаючи міжнародну технічну підтримку та значні інвестиційні кошти, а також діляться з іншими своїм практичним досвідом в сферах підвищення енергоефективності, розвитку відновлюваної енергетики та сталої мобільності. Стримуючими факторами для них наразі є те, що технології ВДЕ в Україні все ще залишаються достатньо дорогими, відсутність стратегії розвитку ВДЕ на національному рівні, а також незавершена реформа ринку електроенергії.
🗝 Ключ до майбутнього – "Інтернет Енергії"
Глобально в секторі електроенергетики сьогодні відбувається справжня технологічна революція, яку спричиняють здешевлення технологій ВДЕ, впровадження систем акумулювання електроенергії, розбудова "розумних мереж", децентралізація та диджиталізація енергосистем. Разом ці нові технології поєднуються в те, що називають "Інтернетом Енергії".
В останні два десятиліття децентралізований, локальний та стійкий характер нових енергетичних технологій ВДЕ поставив під сумнів звичайні підходи в галузі електроенергетиці. У поєднанні зі швидким прогресом інформаційно-комунікаційних технологій та їх зростаючим застосуванням в енергетиці, вже зрілі та доступні технології ВДЕ створюють основу для переходу до децентралізованих енергосистем з горизонтальними потоками енергії та даних – новим "Інтернетом Енергії". Це нова парадигма в енергетиці, яка вже починає реалізовувати свій потенціал до трансформації світової економіки та відкриває шлях до нової промислової революції.
За 2018 рік вартість відновлюваних джерел енергії впала до рівнів, коли нові потужності ВДЕ (зокрема ВЕС та СЕС) без додаткової державної підтримки в багатьох країнах виграють конкуренцію за ціною кіловат-години у електростанцій на викопному паливі. Про це повідомляється в останньому звіті про вартість технологій відновлюваної енергетики, опублікованому 29 травня 2019 року Міжнародним агентством з відновлюваної енергетики (IRENA). Це також підтверджується раніше опублікованими даними аналітичних фірм Lazarus та Bloomberg New Energy Finance (BNEF). Експерти одностайні в тому, що вже в недалекому майбутньому СЕС та ВЕС будуть найдешевшими джерелами електроенергії по всьому світу.
Для забезпечення сталого енергопостачання мінливість генерації від сонця та вітру, які стають новими стовпами електропостачання, має бути компенсована поєднанням з іншими розподіленими енергетичними ресурсами (distrubuted energy resources – DER). До них належать модульні установки на біомасі та біогазі, паливні елементи, акумуляторні батареї, водень та інші технології накопичення енергії, електромобілі, їх зарядні станції, а також зростаючий спектр іншого "розумного" обладнання на боці споживача, яке має гнучкий графік споживання та може інтегруватися в програми управління попитом. Сьогодні DER розглядаються в усьому світі як ключовий сектор розвитку енергосистем.
В поєднанні з інформаційно-комунікаційними технологіями та "розумними мережами", які забезпечують видимість розподіленої генерації та розширені можливості управління для операторів енергосистем, нові технології генерації та накопичення енергії можуть забезпечити надійне, чисте та безпечне електропостачання як для сільських, так і для урбанізованих районів.
Впровадження "Інтернету Енергії" потребує модернізації мереж передачі та розподілу електроенергії, а також системних заходів для компенсації мінливості сонячної та вітрової генерації. Ключові інструменти для цього – диджиталізація управління, а також розвиток повного спектру розподілених енергоресурсів. На побутовому рівні частиною цього виступають "розумні" водонагрівачі та інша побутова техніка, системи електричного опалення, кондиціювання, а також системи водопостачання, що мають накопичувальні ємності. На промисловому рівні – насоси, двигуни, компресори, електропечі та різноманітне автоматизоване обладнання.
Перехід від звичайних централізованих енергосистем до "Інтернету Енергії" характеризується:
- масштабною розбудовою відновлюваних джерел енергії,
- зростаючою потребою у ресурсах гнучкості в енергетичних системах,
- виникненням та поширенням різноманітних технологій в сфері розподілених енергетичних ресурсів,
- перетворенням пасивних споживачів на активних учасників роботи енергетичної системи,
- появою нових користувачів електромереж (агрегатори, віртуальні електростанції),
- диджиталізацією та підвищенням складності ринків електроенергії,
- зростаючим зв'язком електроенергетичного сектору з транспортом, опаленням, охолодженням та промисловістю через електрифікацію та автоматизацію.
Тепер ці питання в центрі уваги провідних енергетичних компаній світу. Зокрема їм присвячена конференція "Internet of Energy", яка проходить в Берліні 3-4 вересня 2019 року і збирає галузевих фахівців з усієї Європи.
🤔 Quo Vadis, Україно?
Сьогодні Європейський Союз, до якого прагне приєднатися Україна, відіграє провідну роль у розвитку відновлюваної енергетики, "розумних мереж", автоматизованого цифрового обліку, систем управління попитом та інших елементів Інтернету Енергії. Курс на його розбудову тепер закладено в енергетичній та кліматичній політиці Європейського Союзу, що буде спричиняти глибоку трансформацію енергетичного сектору на всьому континенті.
Будучи стороною Договору про Енергетичне Співтовариство і маючи намір з'єднати свою електроенергетичну систему з європейською ENTSO-E, Україна повинна приєднатися до історичних зусиль ЄС щодо створення Інтернету Енергії. Для цієї історичної задачі необхідна безпрецедентна мобілізація зусиль, ресурсів та людського потенціалу. Ми повинні об'єднати зусилля з ЄС для досягнення довгострокових цілей в галузі клімату та енергетики. Більше того, без нас, українців, досягти нульового рівня викидів парникових газів в Європі до 2050 року, як того вимагають цілі Паризької Угоди буде неможливо.
Енергетичний сектор України сьогодні входить період глибоких структурних змін, які необхідні щоб гідно зустрічати виклики геополітичного, економічного та екологічного характеру. Застарілу та занедбану галузь вугільної енергетики, яка нещадно забруднює атмосферу, потрібно заміщувати стрімким розвитком відновлюваних джерел енергії та розподілених енергетичних ресурсів. Вони мають стати міцним фундаментом для енергосистеми майбутнього та допомогти подолати проблемний спадок енергетики минулого, адже Україні також рано чи пізно доведеться вирішувати екологічні, технічні та економічні проблеми, пов'язані поводженням з небезпечними ядерними відходами та з виведенням з експлуатації атомних електростанцій, які на сьогодні забезпечують половину всього виробництва електроенергії в країні.
Першим кроком для України на шляху до "Інтернету Енергії" має стати відмова від будь-яких інвестицій у централізовану негнучку енергетичну інфраструктуру та застарілі технології, які можуть замкнути всю економіку в занепаді та сприятимуть подальшій деградації довкілля.
Повертаючись до сьогодення, середній вік вугільних ТЕС в Україні вже перевищує 50 років. Подальша їх експлуатація буде призводити до рівнів забруднення повітря, не сумісних з екологічним законодавством ЄС та загрозливих для життя і здоров'я громадян, зростання цін на електроенергію, посиленню загроз енергетичній безпеці через залежність від імпорту палива. Тому виведення ТЕС з експлуатації слід максимально прискорити та заміщувати їх поєднанням ВДЕ та DER, відповідно до нової парадигми "Інтернету Енергії".
Для України така трансформація енергетики – це шанс побудувати нову сильну економіку та вирватися з тривалого занепаду, підвищити безпеку та добробут своїх громадян та допомогти міжнародній спільноті вирішити проблему змін клімату.
Попереду багато роботи для всіх європейців, адже для забезпечення необхідних темпів декарбонізації знадобиться швидке та всеосяжне впровадження Інтернету Енергії, а разом з ним – масштабні зміни у транспорті, промисловості та інфраструктурі міст.
Ця публікація створена в рамках проекту Міжнародної кліматичної ініціативи (МКІ). Федеральне міністерство Німеччини з питань довкілля, охорони природи і ядерної безпеки (BMU) підтримує цю ініціативу на підставі рішення, ухваленого парламентом Німеччини
