Глобальний енергетичний перехід є світовим трендом‚ який охопив більшість держав світу. Задекларовані ними кліматичні цілі зі значного скорочення викидів парникових газів у найближчі десятиліття передбачають майже повну відмову від генерації електроенергії на основі викопного палива і збільшення частки енергії, виробленої з відновлюваних джерел. Альтернативна енергетика позиціонується як "зелена", тобто екологічна, а також дешева.

За даними консалтингової агенції Wood Mackenzie, відновлювані джерела енергії (ВДЕ) впевнено рухаються шляхом витіснення традиційних джерел. Лідирують тут вітрова та сонячна енергетика.

Та чи справді "зелена" енергетика є безпечною з погляду екології – розбиралась "Українська енергетика".

 

Дешева енергія

 

Як відомо, до відновлювальних джерел енергії відносять енергію сонця, вітру, води, геотермальну енергію та енергію біомаси. І найбільше в "зеленій" енергетиці споживачів та уряди країн приваблює її дешевизна.

Так, середня розрахункова собівартість виробництва електроенергії протягом усього життєвого циклу (LCOE) сонячних електростанцій (СЕС) у світі становить $66 за МВт·год. Широкий діапазон цифр – від $28 до $117 за МВт·год – відображає вплив географії та регіональних ринкових умов.

Аналітик Bloomberg New Energy Finance Ніколас Стеклер кілька років тому пояснював для порівняння, що атомні електростанції у США отримують за вироблену на них електроенергію від $20 до $30 за МВт·год, тоді як собівартість цієї енергії становить у середньому $35 за МВт·год, плюс витрати на доставку та дохід компаній, що її продають. Тож, за словами аналітика, ця обставина робить щонайменше 34 із 61 американських АЕС збитковими.

LCOE наземних ВЕС становить у середньому $75 МВт·год (від $23 до $139 МВт·год. Офшорні ВЕС, особливо плавучі системи, залишаються дорогим задоволенням, із середньою LCOE $230 МВт/год (для плавучих систем – $320 МВт·год). Очікується, що ці витрати з часом знизяться, але залишаться вищими, ніж для наземних станцій.

LCOE всіх об’єктів ВДЕ у Європі цього року знизилося на 0,2%, у Північній Америці на 4,6%, у Латинській Америці на 8%.

Згідно з даними Міжнародного агентства з відновлюваних джерел енергії (IRENA), у 2010-2021 роках значно підвищилася конкурентоспроможність об’єктів ВДЕ в порівнянні з генерацію на викопному паливом та ядерною енергетикою. Упродовж минулого десятиліття LCOE сонячних фотоелектричних проєктів знизилася на 88%, наземних вітрових установок і сонячних концентраторів – на 68%, а морських вітрових установок – на 60%. У 2021 році середньозважена LCOE нових сонячних і гідроелектростанцій була на 11% нижчою, а морських вітряних станцій – на 39% нижчою, ніж у найдешевших варіантів генерації електроенергії на викопному паливі. Геотермальна та біоенергетика залишаються дорогими, але для деяких регіонів – єдиними варіантами.

 

Сонячна енергетика

 

Той факт, що вироблення електроенергії з сонячного випромінювання не спричиняє викидів, а також її дешевизна – це основні переваги сонячних електростанцій. Проте при виготовленні сонячних батарей залишається вуглецевий слід. Крім того, якщо підрахувати всі сонячні панелі, що зараз встановлені у світі, то вже у відпрацьованому вигляді вони важитимуть удвічі більше, ніж усі пластикові відходи, запевняє американський дослідник та еколог Гарвін Хіт.

Сировину для виготовлення обладнання для ВДЕ потрібно видобувати, переробляти, транспортувати та комплектувати. Але світова економіка продовжує працювати на викопному паливі, а це означає значні викиди парникових газів уже в процесі виробництві обладнання для багатьох напрямів альтернативної енергетики.

Гарвін Хіт пояснює, що в контексті виробництва електроенергії, послуга, яка надається – це генерація кіловат-годин. Роль оцінки життєвого циклу генеруючого активу полягає в тому, щоб зробити якнайповніший облік, наприклад, викидів парникових газів, які утворюються у процесі виробництва цієї кіловат-години. За даними дослідників, у середньому СЕС генерує близько 40 грамів СО₂-еквіваленту на кіловат-годину, яку вона виробляє. Насправді це мало в порівнянні з викопним паливом. Бо, скажімо, при спалюванні природного газу утворюється 500 грамів СО₂-еквіваленту на вироблену кіловат-годину.

Отже, генерація із сонячного випромінювання не цілком вільна від викидів.

Для виробництва сонячних елементів потрібно доволі багато хімічних речовин. Приміром, у процесі рафінування кремнію утворюється тетрахлорид кремнію. Якщо ця сполука потрапить у воду, це матиме руйнівні наслідки як для довкілля, так і для людей. А плавикова кислота, що необхідна для очищення сонячних пластин, – дуже корозійна речовина.

Шейла Девіс з Коаліції боротьби з токсичними речовинами Кремнієвої долини в США каже, що екологи не готові вирішувати кліматичні проблеми за рахунок інших екологічних проблем, таких як проблеми з небезпечними відходами, токсичними речовинами, забрудненням довкілля тощо. Альтернативну енергетику американські активісти називають "зеленою" лише в одній фазі, хоча вона має бути "зеленою" протягом усього свого циклу. Активісти кажуть, що слід тиснути на галузь, аби з’являлися альтернативи.

Сонячні панелі працюють у середньому близько 30 років. Нині обсяг відпрацьованих панелей у глобальному забруднені становить відносно небагато – 250 тис. метричних тон. Але вже до 2050 року ця цифра зросте до 78 млн метричних тон.

Шейла Девіс вважає, що вже за 10-15 років відходи сонячної енергетики перетворяться на проблему. Сонячні панелі можна перероблювати – деякі уряди вже зобов’язують виробників стежити за цим. Проте сама переробка перебуває ще на відносно низькому рівні і потребує вдосконалення. Наприклад, кремній при переробці не має високої чистоти і не може бути використаний повторно.

Витрати на переробку наразі є доволі високими, та й можливостей для цього поки що небагато. А це означає, що в країнах, де влада не регулює переробку відпрацьованих сонячних панелей, дешевше викидати їх на смітник.

 

Сила води та вітру

 

Після трагедії з Каховським водосховищем минулого року, українське суспільство звернуло увагу на Каховську гідроелектростанцію (ГЕС) та водосховище, а також на історію, що передувала його будівництву.

Будівництво та експлуатація ГЕС призводить до відселення значної частини мешканців із зони затоплення, втрати лісів та родючих земель, зміни та руйнування ландшафтів, знищення флори та фауни. У майбутньому такі дії можуть спричиняти масштабні повені, катастрофи і навіть землетруси у гірських районах.

Подібна проблема постає і з будівництвом вітрових електростанції. Спорудження ВЕС на природних територіях часто призводить до знищення цінних степових ділянок, що супроводжується вивільненням СО₂ та інших парникових газів, що містяться у ґрунті.

Під час проєктування ВЕС вплив на клімат та екологічну ситуацію найчастіше ігнорується. Цей вплив дослідили, зокрема, вчені Гарвардського університету. Вони вважають, що вітрогенератори порушують природне охолодження Землі (високі вітряки, побудовані у величезних кількостях на морських берегах, приміром, уповільнюють і навіть перенаправляють потоки вологого повітря, порушуючи м усталені, можливо, тисячоліттями швидкості перенесення морської вологи вздовж паралелей і меридіанів), тим самим сприяючи глобальному потеплінню на планеті, з яким нібито борються прихильники відновлюваної енергії. І це ще невідомо, до яких природних наслідків, навіть катаклізмів, може призвести таке втручання людини в природний хід речей.

 

Інерція, що зберігається

 

Незважаючи на ризики, людство впевнено переходить на ВДЕ, і цей процес вже не зупинити.

Консалтингова компанія McKinsey опублікувала оновлений прогноз світового енергетичного розвитку до 2050 року (Global Energy Perspective 2024).

У роботі аналітики розглядали три сценарії – "Повільна еволюція", "Інерція, що зберігається" (базовий) і "Стала трансформація".

Частину роботи у McKinsey присвятили й ВДЕ. Згідно з прогнозами аналітиків, відновлювані джерела енергії зростатимуть випереджаючими темпами, і їхня частка у світовому виробництві електроенергії до 2050 року сягне 65-80%, залежно від сценарію. Це зростання буде зумовлене переважно зниженням вартості "зеленої" енергії, хоча певну роль також відіграють політика та стимули. Тут ми бачимо консенсус – інші дослідники, як-от МЕА, BP чи DNV GL, також прогнозують порівняно високі частки ВДЕ у виробництві електроенергії. При цьому, зрозуміло, ідеться здебільшого про сонячну та вітрову енергетику.

Інвестиції в передачу та розподілення електроенергії (T&D) мають зрости приблизно втричі до 2050 року, щоб забезпечити ефективну інтеграцію ВДЕ в енергосистеми. Це призведе до збільшення частки витрат на електромережі в загальних середніх витратах на електроенергію для споживачів. Проте падіння вартості ВДЕ-генерації "у деяких випадках може призвести до зниження вартості електроенергії у системі".

 

Розвиток ВДЕ у світі: реалії та перспективи

 

У 2023 році було поставлено новий рекорд з розгортання у світі відновлюваних джерел енергії в електроенергетичному секторі: їхня сумарна потужність досягла 3870 ГВт. На частку ВДЕ припало 86% нових енергетичних потужностей, проте це зростання спостерігається не скрізь рівною мірою.

Лідером із розбудови об’єктів різних видів ВДЕ на сьогодні є Єгипет, який вже будує 2,4 тис. МВт потужностей ГЕС, 1,4 тис. МВт – СЕС, 2,5 тис. МВт – ВЕС та 1,2 тис. МВт – АЕС.

Уже в середньостроковій перспективі ВДЕ становитимуть понад 50% енергобалансу Африки.

За даними Global Energy Monitor (GEM), нині частка нафтогазового сектора в електроенергетичному балансі країн Африки сягає 74%, а сумарна потужність електростанцій, що працюють на викопному паливі, становить 177 тис. МВт. Згідно з дорожніми картами провідних африканських країн, близько 22 тис. МВт таких електростанцій перебувають на етапі будівництва і ще 25 тис. МВт – на етапі проєктування. Таким чином, сумарна потужність діючих електростанцій, а також тих, що будуються та проєктуються, може сягнути 224 тис. МВт.

Більшість країн Африки мають намір розвивати саме відновлювану енергетику замість нафтогазової галузі, свідчить аналіз дорожніх карт більшості країн континенту. Уже зараз потужності проєктованих і споруджуваних електростанцій на ВДЕ випереджають потужності запланованих нафтогазових проєктів у 3,5 раза.

Звісно, розвиток відновлюваної енергетики йтиме нерівномірно. У Північній Африці заплановано більший обсяг сонячних та вітрових проєктів, ніж у країнах Африки на південь від Сахари. Кенія та Ефіопія активно запроваджують геотермальні проєкти. В Ефіопії, Єгипті, Анголі, Нігерії та Танзанії планують побудувати близько 15 тис. МВт гідроелектростанцій. Крім того, у Нігерії також хочуть збудувати атомну електростанцію потужністю 4,8 тис. МВт.

Міністри енергетики країн MED9 (EUrope Mediterranean, альянс дев’яти держав – членів Європейського Союзу, які мають спільну античну історію та розташовані на березі Середземного моря: Греції, Іспанії, Італії, Кіпру, Мальти, Португалії, Словенії, Франції та Хорватії) обіцяють перетворити Середземномор’я на центр "зеленої" енергетики. Чиновники заявили, що вони працюють над створенням спільних транскордонних проєктів у сфері ВДЕ, які можна буде реалізувати без зайвої бюрократії.

Міністр енергетики Кіпру Георгіос Папанастасіу повідомив, що країни MED9 вивчають можливість розміщення об’єктів ВДЕ на морських платформах через дефіцит земель, що зростає в середземноморських країнах.

Греція хоче більше ВДЕ: за новим планом, Афіни прагнутимуть до того, щоб до 2030 року частка відновлюваних джерел енергії у загальному виробництві електроенергії досягла 82%.

Франція б’є власні рекорди щодо розвитку ВДЕ. Потужність приєднаної генерації на ВДЕ сягнула 46,1 ГВт у третьому кварталі 2024 року. До мережі підключено понад 1 млн об’єктів. Здебільшого це сонячні панелі. З них зареєстровано понад 600 тис. "самоспоживачів" – приватних осіб та невеликого бізнесу, які споживають частину виробленої "зеленої" електроенергії самі, а частину віддають до мережі. Ціль – впроваджувати від 5 до 6 ГВт потужностей ВДЕ щороку.

Польща має намір досягти 56% частки відновлюваної енергії у своєму енергобалансі до 2030 року, заявили в уряді країни. Мета виявилася нижчою від передвиборчої обіцянки досягти 70-відсоткової частки ВДЕ до 2030 року. Представлений план передбачає інвестиції у розмірі 792 млрд злотих ($205 млрд). Нині близько 70% електроенергії у Польщі виробляється на вугіллі.

До березня 2025 року потужності виробників сонячних панелей в Індії зростуть приблизно до 30 ГВт на рік, заявив міністр з ВДЕ Бхупіндер Сінгх Бхалла. За його словами, це дозволить уряду розширити обмеження на імпорт обладнання, насамперед із Китаю, спрямовані на стимулювання місцевого виробництва обладнання для сонячної енергетики та досягнення мети прем’єр-міністра Нарендри Моді щодо підвищення самодостатності країни в цьому секторі.

Туреччині знадобляться $108 млрд державних та приватних інвестицій, щоб до 2035 року збільшити потужність вітрової та сонячної енергетики в чотири рази – до 120 ГВт, заявив міністр енергетики Алпарслан Байрактар. З цієї суми $28 млрд потрібні на розвиток електромереж. Проте країна до витрат готова. Влада Туреччини вирішила скоротити терміни схвалення проєктів з 4 до 2 років. Також заплановано тендер на розбудову 2000 МВт вітрових та сонячних потужностей за схемою, що гарантує мінімальний рівень цін та довгострокові гарантії закупівель електроенергії.

Японська компанія J-Power планує в цьому фінансовому році продати акції 9 з 11 електростанцій на викопному паливі, які належать їй у США Компанія збереже частки у двох сучасних електростанціях – одній у штаті Пенсільванія, яка розпочала роботу у 2018 році, та одній в Іллінойсі, яка розпочала роботу у 2022 році. Причина у рішенні американського регулятора посилити вимоги до викидів електростанцій, що працюють на викопному паливі. У серпні J-Power інвестувала близько $247 млн у придбання всіх акцій австралійської Genex Power, сконцентрованої на ВІЕ. J-Power також планує розвивати ВДЕ у Південно-Східній Азії, включаючи Філіппіни, Індонезію та В’єтнам.

Тож, як бачимо, світ переходить на ВДЕ прискореними темпами, попри те, що альтернативна енергетика є ще не зовсім "зеленою" і несе певні ризики.

Олена Марченко, спеціально для "Української енергетики"