Почему ради климата стоит развивать возобновляемую энергетику и какова роль Беларуси в этом процессе.
Какой бы далёкой не казалась проблема постепенного изменения климата планеты, но рано или поздно она серьёзно повлияет на экономику, здоровье и жизнь людей во всех странах. По оценкам учёных, если температура на планете вырастет всего на 1,5 градуса, результаты уже могут быть катастрофическими.
Например, за счёт таяния ледников повысится уровень воды в морях и океанах, а некоторые густозаселённые районы суши уйдут под воду. Ураганов, наводнений, засух, штормов и других аномальных природных явлений может стать намного больше. Возможно, мы их даже перестанем называть аномальными.
Некоторые сельскохозяйственные угодья станут пустынями, что может привести к дефициту продовольствия и запасов воды в отдельных странах. Из-за непредсказуемых смен сезонов возникнут проблемы с планированием урожаев и созданием продуктовых запасов.
Повышение кислотности воды в Мировом океане повлияет на рыбную промышленность: объёмы добываемой морской рыбы сократятся.
Мы, возможно, потеряем многие виды животных и растений, которые не смогут адаптироваться к быстро меняющимся условиями окружающей среды.
Ну и напоследок «комариная угроза». Если насекомые-переносчики многих заболеваний смогут выживать на больших территориях, то есть риск увеличения распространения таких болезней как, например, малярия и лихорадка Денге.
Именно поэтому изменение климата сегодня – это реальная и неизбежная угроза благополучию многих стран.
Почему меняется климат?
Это происходит из-за разных природных процессов: извержений вулканов, дрейфа континентов, смещения полюсов Земли и т.д. В значительной мере естественные изменения климата на протяжении миллионов лет объясняются циклами Миланковича – колебаниями количества солнечного света и радиации, которые получает планета.
Однако за последние 150 лет климат Земли существенно изменился как раз не из-за природных явлений – причиной стал человек, а точнее – его активная промышленная деятельность. По некоторым оценкам, человеческая активность вызвала рост температуры примерно на один градус в сравнении с доиндустриальным уровнем. Этот процесс называют глобальным потеплением.
Из-за деятельности человека в атмосфере изменяется концентрация парниковых газов, аэрозолей (мелких частиц) и облачности. Наибольший вклад вносит сжигание ископаемых видов топлива, при котором в атмосферу выбрасывается углекислый газ.
Большая концентрация парниковых газов и аэрозолей меняет количество поступающего солнечного излучения и уходящего инфракрасного (теплового) излучения, то есть приводят к потеплению или охлаждению климатической системы.
Как «зелёная» энергия может замедлить изменение климата
Чтобы сократить выбросы в атмосферу, нужно сократить потребление ископаемых углеводородных видов топлива, – нефти, газа, угля. Вместо этого необходимо развивать и использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ): гидроэнергию, энергию ветра, солнечную энергию, тепло земли, биомассу и энергию приливов и отливов. Такие ресурсы, во-первых, не истощаются (но это в контексте климата не так важно), а, во-вторых, не привносят в атмосферу выбросы парниковых газов.
Человек научился использовать разные виды возобновляемых источников энергии.
Солнечная энергия. В теории только одно солнце может закрыть все потребности человечества в энергии: ежегодно на нашу планету попадает около 173 петаватт солнечной энергии. Это более чем в 10 тысяч раз превышает нынешние общемировые потребности в энергии. Тут главный вызов – как эту энергию «собрать», накопить и использовать.
Сейчас распространены две технологии получения энергии от солнца. Первая – фотоэлектрические модули на основе кремния (солнечные панели), преобразующие солнечный свет в электрическую энергию, вторая – солнечные коллекторы тепловой энергии, нагревающие с помощью солнца нагревают воду для отопления.
Энергия ветра. Раньше люди использовали силу ветра как движущую силу — на мельницах, лесопилках, насосных станциях. Современные ветрогенераторы преобразуют энергию ветра в электричество. И ветроэнергетика в последние годы развивается быстрее всех остальных технологий возобновляемой энергетики.
Энергия воды. До 19 века вода приводила в движение рабочие машины, мельницы, а позже лесопильные и целлюлозно-бумажные предприятия. Потом люди научились преобразовывать энергию воды в электричество на гидроэлектростанциях.
Геотермальная энергия. Это – использование тепла Земли. Люди извлекают его, прокачивая через скважины воду, но это особо эффективно лишь в тех регионах, где недалеко от поверхности земли есть горячие источники.
Биоэнергетика. В качестве возобновляемого сырья люди научились использовать отходы растительного и животного происхождения в твёрдой, жидкой или газообразной форме. Из этих отходов можно получать тепловую энергию, электричество, а также топливо.
Энергия приливов и отливов. Изменение уровня воды в морях и океанах в результате приливов и отливов позволяет производить электрическую энергию из энергии водных потоков. Исследования в этой области ещё ведутся, но, по примерным оценкам учёных, только побережье Европы может ежегодно генерировать столько энергии, что она закроет половину энергопотребления Германии.
Почему бы сразу взять и не использовать ВИЭ?
Хотя преимущества возобновляемых источников энергии многочисленны и очевидны, препятствий по их быстрому внедрению в энергосистемы стран также хватает. Эксперты называют несколько факторов сдерживания развития ВИЭ.
Поэтому в реальности внедрение возобновляемых источников энергии происходит не так быстро, как хотелось бы.
Кстати, в экономическом плане с ВИЭ всё в порядке: сегодня эти источники энергии достигли ценовой конкуренции с источниками энергии на ископаемых видах топлива. И если в конкретной местности есть хорошая ресурсная база (биомассы, вода, геотермальные источники и ветер), то производство электроэнергии из возобновляемых источников энергии будет как минимум сравнимо с использованием ископаемых видов топлива.
Человечеству при любом раскладе придётся переходить на ВИЭ, потому что других путей избавления от выбросов парниковых газов и остановки влияния человека на изменение климата нет. Поэтому многие страны в мире поставили себе амбициозные задачи по переходу на «зелёную» энергию. Обязательства зафиксированы в Парижском соглашении, которое регулирует меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере (Беларусь тоже подписала в 2016 году).
Целью соглашения является желание стран-участниц удержать рост глобальной средней температуры «намного ниже» двух градусов и «приложить усилия» для ограничения роста температуры величиной 1,5 градуса. Страны объявили, что пик эмиссии СО2 должен быть достигнут «настолько скоро, насколько это окажется возможным».
Достигать планов собираются в основном за счёт замены углеводородной экономики возобновляемой энергетикой. При этом страны-участницы определяют свои вклады в достижение декларированной общей цели в индивидуальном порядке, а также каждые пять лет их пересматривают.
Кто больше всего продвинулся в использовании ВИЭ
Пока в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики находятся Китай, США, Япония и Великобритания. Например, Китай за последние несколько лет стал главным производителем оборудования. В первую очередь, речь идёт о солнечных панелях. Сама же страна планирует стать углеродно нейтральной к 2060 году.
Президент США Джо Байден не только вернул страну в Парижское соглашение (до этого Дональд Трамп отказался от соглашения, заявив, что выход из него только поможет американским компаниям и работникам, особенно в добыче полезных ископаемых), но и заявил обязательство о переходе США на 100 процентов экологичной энергии к 2050 году.
Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания также говорят о 2050 годе: к этому времени в этих странах планируют использовать только возобновляемые источники энергии.
В Европейском союзе действует проект «Green Deal», цель которого – сформировать в странах ЕС углеродно нейтральное пространство уже к 2030 году. Страны намерены сократить на 40 процентов объём выбросов парниковых газов от уровня 1990 года и увеличить долю энергии из ВИЭ до 32 процентов в общей структуре энергопотребления.
К 2030 году углеродно нейтральными планирует стать часть Великобритании – Шотландия (у неё уже 97 процентов электроэнергии вырабатывается от возобновляемых источников), те же намерения у Австрии.
Не только страны, но и отдельные города, а также крупные бизнесы заявляют о своём желании побыстрее стать климатически нейтральными.
И некоторым это удаётся:
- Берлингтон (США) получает 100 процентов электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы.
- За счёт гидроэлектростанций и геотермальных источников производится вся электроэнергия Рейкьявика (Исландия). К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы Исландии должен стать электрическим.
- В Базеле (Швейцария) вся энергия поступает от возобновляемых источников: 90 процентов от гидроэнергетики, 10 – от ветра.
Бизнесы определяют «зелёные» цели, исходя из двух соображений. Во-первых, чтобы экологизировать свою продукцию, выделиться среди конкурентов и сформировать положительный имидж своего бренда, а, во-вторых, снизить затраты на электроэнергию.
- В штате Кентукки (США) строят солнечную электростанцию, от которой будут запитаны новые серверы «Facebook» и мощности компании «General Motors».
- «IKEA» планирует к 2030 году производить электроэнергии от возобновляемых источников энергии больше, чем потребляет сама.
- Компания «Intel» получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы. И это уже целиком покрывает потребности в электроэнергии, которая потребляется корпорацией в США и ЕС.
- С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных «Apple» полностью работают на возобновляемой энергии.
- «Microsoft» ежегодно использует более 1,3 миллиарда киловатт-часов «зелёной» энергии при разработке программного обеспечения, а также для функционирования центров обработки данных и производства.
А как обстоят дела с ВИЭ в Беларуси?
Электроэнергия в Беларуси в основном производится тепловыми электростанциями (98,3 процента всего производства электроэнергии), работающими главным образом на природном газе. На гидроэнергию, солнечную фотоэлектрическую и ветровую энергию приходится гораздо меньше: 0,9, 0,5 и 0,4 процента соответственно от всей произведённой электроэнергии. По состоянию на конец 2019 года, в Беларуси из общей мощности по производству электроэнергии примерно из 10,3 тысячи мегаватт только 391,8 мегаватта относилось к установкам возобновляемой энергетики. Из этого на солнечные фотоэлектрические установки пришлось больше всего мощностей ВИЭ – 154,3 мегаватта. На ветроэнергетические установки – 106,1, на гидроэлектростанции – 95,7.
Тепловая энергия в Беларуси производится главным образом ТЭЦ и котельными, работающими на природном газе. На возобновляемые источники энергии (использование биомассы) приходится 10,6 процента всего производства тепла. Лишь незначительное количество тепла (0,02 процента) страна получает за счёт геотермального и солнечного производства.
Таким образом получается, что возобновляемые источники энергии в Беларуси в основном состоят из установок на биотопливе, солнечных фотоэлектрических и ветроэнергетических установок.
В целом наблюдается положительная динамика в сфере: за последнее десятилетие доля ВИЭ непрерывно росла и достигла 7,1 процента общих запасов первичной энергии. В феврале 2021 года была принята новая государственная программа «Энергосбережение» на 2021–2025 годы, в которой был установлен новый целевой показатель. Доля производства возобновляемой энергии должна достичь восьми процентов к 2025 году.
И с географической точки зрения, у Беларуси нет никаких препятствий, чтобы и дальше развивать «зелёную» энергетику, считает эксперт в области энергетики и климата Владимир Рак.
– Ветряки и солнечные панели у нас работают не хуже, чем в странах ЕС. Дело скорее всего в том, какие подходы к развитию энергетики приняты в стране. Беларусь построила настолько большую атомную электростанцию для нашей энергосистемы, что вместе с ТЭЦ они не дают возможности для регулирования. По сути, для возобновляемых источников энергии места в энергосистеме просто не остаётся, – комментирует энергетик.
Таким образом получается, что возобновляемые источники энергии дают возможность получить электроэнергию дешевле, чем, например, от сжигания газа (ещё и без выбросов парниковых газов), но из-за структуры энергосистемы интегрировать «зелёные» источники энергии в энергосистему сложно. Владимир Рак добавляет: для изменений требуется или развитие систем хранения энергии, или объединение с общеевропейской энергосистемой для получения возможности экспорта электроэнергии. Это придаст отечественной энергосистеме гибкости: появится возможность продавать или покупать электроэнергию в зависимости от потребления, от способа её генерации. И рано или поздно Беларусь всё равно придёт к развитию возобновляемой энергетики.
– Это исключительно вопрос времени, – говорит энергетик. – И точно не географического положения: ветер у нас дует, солнце светит, как и в других странах. Всё это можно и нужно использовать.
Эксперты Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) проанализировали ресурсы возобновляемой энергии и пришли к выводу, что потенциал для их использования в Беларуси высокий.
Биомасса. Большой потенциал по биомассе связан с лесными ресурсами, торфом, сельскохозяйственными отходами (пожнивные остатки и солома). Есть потенциал производства биогаза благодаря большому количеству навоза, образующегося на скотоводческих и птицеводческих фермах, остатков от растениеводства и земледелия, отходов пищевой промышленности, бытовых отходов и стоков из очистных сооружений.
Гидроэнергетика. Из-за равнинного ландшафта масштабное развитие гидроэнергетики в Беларуси невозможно, но в северном и центральном регионах страны имеются возможности для строительства небольших гидроэлектростанций (мощностью менее 10 мегаватт). Потенциальная мощность ГЭС на всех водоёмах в Беларуси оценивается на уровне 850 мегаватт (в настоящее время мощность действующих гидроэлектростанций составляет 95,7 мегаватт).
Ветровая энергетика. Почти во всех районах страны среднегодовая скорость ветра превышает шесть метров в секунду (на высоте ступицы ветроэнергетической установки 100 метров). На севере, северо-западе и в районе Минска среднегодовая скорость ветра может достигать восьми метров в секунду, а этого вполне достаточно, чтобы говорить о большом ресурсном потенциале для развития ветровой электроэнергетики в стране.
Солнечная энергия. В районах с высоким потенциалом (юг и юго-восток Беларуси) выработка солнечной фотоэлектрической энергии может достигать более 1,1 тысячи киловатт-часов ежегодно. В остальной части страны она может значительно превышать 1,02 тысячи киловатт-часов. Области с самым высоким потенциалом для размещения тепловых солнечных установок – Брестская и Гомельская, то есть на юге и юго-востоке страны. Здесь в среднем 60 безоблачных дней в году.
Геотермальная энергия. До настоящего момента надлежащий анализ потенциала геотермальной энергетики в стране не проводился, за исключением исследований лишь в нескольких регионах. В 2018 году был опубликован первый геотермальный атлас Беларуси, включающий около 50 подробных карт Припятского прогиба, демонстрирующих самые перспективные геотермальные скважины на глубине от 100 метров до четырёх километров.
От ветряков до ресторана: какие «возобновляемые» проекты есть в Беларуси
Сейчас Беларусь не может похвастаться большим количеством крупных проектов по использованию возобновляемых источников энергии. Те примеры, которые есть, в основном выполнены или за счёт грантовых средств проектов международно-технической помощи, или за счёт частных инвесторов.
Вот несколько интересных примеров.
- В Новогрудском районе (Гродненская область) установлены и функционируют более 20 ветроэнергетических установок, большая часть которых – частные. Вместе они генерируют в год столько энергии, сколько потребляет весь Новогрудский район.
- Пять лет назад компания «А1» открыла солнечный парк в Брагинском районе (Гомельская область). За это время на электростанции из 85 тысяч солнечных батарей и размером в 60 футбольных полей было выработано чуть более 129 миллионов киловатт-часов электроэнергии. Благодаря этому удалось избежать выбросов 49 тысяч тонн углекислого газа в атмосферу.
- В 2014 году Браславский район (Витебская область) подписал Соглашение мэров по энергии и климату и запустил проект международной технической помощи, целями которого было сократить к 2020 году выбросы углекислого газа на 20 процентов, уменьшить энергопотребление и увеличить долю возобновляемых источников энергии, сохранить природу и создать комфортную экономическую и экологическую среду для жителей региона. В рамках проекта в районе поменяли лампы на энергоэффективные в фонарях уличного освещения, установили фонари с солнечными панелями, реконструировали центральную котельную, установили солнечный коллектор в местном детском саду.
- В Гродно в 2017 году построили энергоэффективный дом второго поколения. На его южном фасаде и на крыше установлены фотоэлектрические панели, которые генерирует электроэнергию для работы оборудования в доме и для продажи в городские электросети.
- В ноябре 2021 года в Минске открылся ресторан «МакДональдс» с установленными на крыше солнечными батареями, которые будут обеспечивать ресторан электроэнергией. Компания планирует, что использование возобновляемой энергии и других экологичных решений в новом ресторане позволит сократить выбросы СО2 от его работы на 100 тонн в год (это снижение на 28 процента от нынешнего уровня).
По мнению эксперта в области возобновляемой энергетики Павла Горбунова, использование ВИЭ в Беларуси происходит не благодаря государству, а вопреки.
– Закон «Об использовании возобновляемых источников энергии» в первой редакции был принят давно и действительно сначала стимулировал бизнес инвестировать в ВИЭ-объекты. Тогда государство обязалось покупать «зелёную» электроэнергию по повышенному тарифу. Однако потом это стало создавать сильную нагрузку на экономику, и с 2015 года ситуация начала меняться, – говорит он. – К тому же, появилась АЭС, реконструированы почти все ТЭЦ, то есть мощность энергосистемы выросла в разы. И компании, которые построили или готовы были вложить деньги в ВИЭ, оказались в странной ситуации: государству «зелёная» энергия оказалась не нужна, так как за её нужно было оплачивать по повышенному коэффициенту. В итоге было введено квотирование, и развитие этого сектора приостановилось.
По мнению Павла Горбунова, чтобы активно развивать возобновляемые источники энергии, подключённые к единой энергосистеме, нужно принимать новую энергетическую стратегию, где будет учтена роль этой энергии, а также реформировать всю систему в энергетике. То есть на самом высоком уровне прописать приоритеты в развитии энергосистемы, обозначить стратегически цели и разработать план о том, как можно существующую инфраструктуру менять под эти задачи.
Пока в Беларуси могут развиваться только локальные системы, которые не продают энергию в сеть, а лишь используют для своих нужд. Это тоже позитивно сказывается на климате: потребители закрывают свои потребности в электричестве и тепле, они не используют энергию, произведённую из природного газа или нефти.
– Если говорить о тепловых коллекторах, которые греют воду, то их устанавливают массово. Из последнего, что я видел, – установка в Славгороде (Могилёвская область) солнечных коллекторов на котельную больницы. Таким образом была решена проблема обеспечения больницы горячей водой в летний период. Солнечные коллекторы устанавливают также на предприятия, на детские сады и другие общественные здания. Это супервыгодно, – говорит Павел Горбунов.
Что касается солнечных станций, то только сейчас себестоимость получаемой на них электроэнергии приблизилась к тарифам на электричество.
– Мои последние расчёты показывают, что себестоимость энергии от солнечной станции – 9–12 центов, что составляет примерно 22–30 копеек. Государство продаёт в частные дома электроэнергию по 23 копейки, то есть близко к тарифу. При таком раскладе можно говорить, что ВИЭ – это «для фанатиков», то есть для людей, которые понимают свою ответственность перед климатом на персональном уровне, – уверен специалист.
Стоит ли Беларуси вообще «париться» из-за климата и развивать ВИЭ
В Беларуси стабилизация выбросов парниковых газов наблюдается с 2005 года. Например, если сравнивать с 1990 годом, то Беларусь существенно снизила выбросы парниковых газов: в энергетическом секторе – на 41 процент. Произошло это не благодаря использованию ВИЭ, а из-за сокращения энергопотребления, проведения политики энергоэффективности, сокращения использования в промышленном и обслуживающем секторах угля и нефтепродуктов. Есть также другие мнения на этот счёт.
Конечно, в масштабе всей планеты вклад Беларуси в выбросы продуктов сгорания ископаемых видов топлива совсем мизерный. Однако это значит, что нашей стране не стоит задумываться о влиянии на климат.
– Если сравнить с США или Китаем, то Беларусь ответственна за минимальное количество выбросов. С другой стороны, наши объёмы выбросов намного больше, чем у микростран или даже больших, но промышленно не развитых стран (стран Африки). Поэтому здесь такой принцип: не важно, столько тысяч тонн выбрасывает страна в атмосферу, главное – принимать меры и снижать выбросы в процентах от того, что было раньше. Если заниматься проблемой изменения климата, то это должны делать все без исключения страны, – резюмирует Владимир Рак.