Відновлювані джерела енергії: боротьба технологій і політики

Здається, що країна, де абсолютно всю електроенергію виробляють на вітрових, сонячних і гідроелектростанціях, може існувати тільки на сторінках науково-фантастичної книги, але це не так. Природа не нагородила Ісландію сильними вітрами чи достатньою кількістю сонячного світла, тож у цій державі не лише вітамін D став популярним товаром, тут важко добувати електроенергію з сонця та вітру. І все ж 100% ісландської електроенергії надходить з відновлюваних джерел енергії. Не 30%, як планує досягти США у 2025 році, не 23,5%, як розраховує Австралія станом на 2020 рік, а 100%. І вже сьогодні.

В Україні станом на 2017 рік лише 2% електроенергії надходило з відновлювальних джерел, а плани розбудови звучать так: 11% – до 2020 року та 25% – до 2030. Тим часом в далекій Ісландії опалення і кондиціювання будинків та офісних приміщень забезпечується внаслідок використання геотермальної енергії; електричні розетки, що живлять холодильники, комп’ютери, телевізори й іншу техніку, працюють на електриці з гідроелектростанцій. Ісландія – не єдина. Коста-Ріка, Албанія, Ефіопія, Парагвай, Замбія, Норвегія – вироблена усіма цими країнами електроенергія на 100% або майже на 100% – «зелена». Постає питання: якщо такого рівня змогла досягти Ісландія, чому цього не можуть зробити країни, які 1) багаті на відновлювальні ресурси; 2) мають кошти на інвестування у розбудову нової інфраструктури? Відповідь шукали автори матеріалу з ресурсу Cnet. Пропонуємо адаптований переклад.

Сонце і вітер

Історично склалося так, що найдешевшим способом отримання відновлюваної електроенергії була гідроенергетика, але ситуація змінюється. Найбільш економними формами електроенергії стали вітрова та сонячна. Вони – відновлювані джерела енергії завтрашнього дня. Тривалий час сонячну енергію не використовували, утім протягом останніх чотирьох десятиліть споживання сонячної енергії у світі в середньому зростає на 37% щороку, повідомляє дослідник Австралійського національного університету Метью Стокс (Matthew Stocks), тобто споживання подвоюється кожні три роки. Експонентне зростання, що й не думає зупинятись. Здавалося б, такі дані повинні обіцяти блискуче майбутнє для, приміром, Австралії, сонячний потенціал якої настільки багатий, що деякі фахівці називають країну Саудівською Аравією сонячної енергії.

«Ми маємо величезний потенціал, що значно перевищує наші власні потреби, тож у майбутньому могли б експортувати сонячну енергію до Азії», – мріє Марк Дісендорф (Mark Diesendorf), доцент кафедри екології Університету Нового Південного Уельсу. Але це – теоретичне майбутнє, а у реальному сьогоденні сукупна потужність усіх сонячних батарей величезної Австралії становить трохи більше, ніж 7 ГВт. Німеччина, яка значно поступається розміром червоному континенту, може вихвалятись 41 ГВт потужності сонячної енергії.

Отримання сонячної енергії можна реалізувати двома способами. Панелі, що поглинають і перетворюють сонячне світло на електрику, що зберігається в акумуляторах, можуть бути встановлені на дахах будівель. Інший варіант – так звані «сонячні енергоцентри», де величезні панелі займають землі великої площі, поглинають енергію сонячного світла та передають її до електромережі. Німеччина активно розвиває перший шлях: за ініціативи та підтримки уряду частина населення встановлює сонячні панелі на дахах. Австралія покладає надії на сонячні енергоцентри.

Житловий комплекс у Німеччині

Країни з великими рівнинами стараються використати інше природне джерело енергії – вітер. На вітрових електростанціях усе досить просто: вітер обертає турбіни, що через ротор з’єднані з електрогенератором; коли турбіни обертаються – генерується енергія. Певно, найпопулярнішою енергія вітру є у США, точніше, за іронією долі, у штаті, що найбільше любить нафту, – Техасі. Енергію вітру можна або прямо подавати до електромережі, або зберігати в акумуляторах. Зі збереженням виникають деякі складності, оскільки нині великі акумулятори для зберігання великої кількості енергії – дуже дорогі. Але світ розвивається, і, на наше щастя, на планеті живуть мільярдери. Минулого року популярність Ілона Маска (Elon Musk) в австралійському штаті Південна Австралія різко зросла після того, як американець оголосив, що компанія Tesla побудує там найбільший у світі літій-іонний акумулятор. Маск обіцяв завершити роботу за 100 днів. Акумулятор потужністю 100 МВт, майже у три рази більший за акумулятори такого ж типу, – запрацював через 60.

Вода

Сонячні та вітрові електростанції – недорогі та надійні, але їх робота не є сталою, адже залежить від погодних умов. Відсутність сонячного світла й вітру автоматично прирівнюється до відсутності енергії. І хоча надлишок можна акумулювати, ціна великих акумуляторів, здатних утримувати потужність, якої вистачить більше, ніж на добу, лишається високою. Альтернатива є – вода. Як правило, гідроелектростанції створюють завдяки побудові дамб: вода з річок проникає через тунелі, де з силою розбивається об турбіни, розташовані на електростанції. Швидке обертання турбін породжує електрику. На дещо іншому принципі будується робота гідроакумуляційних електростанцій. Вони – акумулятори водного світу. З розташованого нижче резервуара до резервуара, розташованого вище, перекачуються величезні кількості води, які тут зберігаються. Коли виникає необхідність в електриці, водовідводи розташованого вище резервуара відкриваються і вода з великою силою направляється через турбіни вниз, створюючи електрику. Технологія гідроакумуляційних електростанцій існує значно довше [ніж акумулятори], у значно більших масштабах, і, власне, сьогодні є значно дешевшим способом зберігання енергії (в Україні, до речі, знаходиться одна з найбільших ГАЕС у світі – Дністровська).

Історично склалося так, що гідроенергетика стала перехідним до відновлювального способом отримання електроенергії. Проте, хоча з економічної точки зору енергія вітру й сонця швидко перевищує гідроенергію, гідроакумуляційні електростанції є тим типом сховища, який важко досягти із «завтрашніми» джерелами живлення. Рішення компанії Tesla про створення акумулятора у штаті Південна Австралія було прийнято після серйозного шторму у вересні 2016 року, який призвів до знеструмлення майже всього штату на кілька днів. Гідроакумуляційні електростанції можуть легко допомогти саме у таких випадках.

Турбіни в русі

Сьогодні Ісландія отримує близько 25% своєї електроенергії з геотермальних джерел і 75% – з води. Це не відбулося за одну ніч. Перша гідростанція в Ісландії була побудована у 1904 році, за нею розпочалось будівництво інших, відносно невеликих проектів, що створювались прогресивними фермерами й місцевими техніками. Тоді точились дискусії щодо того, як і коли використовувати гідроенергію. Лише через 40 років, починаючи з 1947, уряд почав серйозно ставитися до гідроенергії. Була побудована перша потужна гідроелектростанція (10 МВт), а в 1965 році була створена Національна енергетична компанія (Landsvirkjun). Сьогодні Найбільшою гідроелектростанцією в Ісландії є Каурагнюкарська гідроелектростанція, що виробляє близько 4600 ГВт-годин енергії на рік. Загалом, гідроелектростанції Ісландії виробляють приблизно 13,65 ТВт-годин енергії на рік, повідомляє Міжнародна асоціація гідроенергетики. Для порівняння: перша ГЕС в Україні – Буцька гідроелектростанція ім. Петровського розпочала роботу в 1929 році (завершила – у 1991 році, потужність – 0,57 МВт). Найбільша ГЕС на сьогодні – Дніпровська, потужність 1569 МВт.

Ісландія – лише верхівка «зеленого» айсберга. Вона – одна з багатьох країн, які використовують принади гідроенергетики, вважає Мартін Янг (Martin Young), директор з питань політики та ризиків Світової енергетичної ради.

«– Близько 99% норвезької електроенергії надходить від гідроенергії, – розповідає Янг. – Інші країни, як от Бразилія, Канада та Нова Зеландія, широко й успішно використовують гідроенергію, підтримуючи постачання електроенергії навіть під час посухи».

Як повідомляє видання The Inside Energy пересічне домогосподарство США використовує 911 кВт-годин електроенергії на місяць. За даними Стенфордського університету США має більш ніж достатньо ресурсів для повного переходу на відновлювані джерела, хоча країна планує досягти лише 30% до 2025. За підрахунками фахівців, що спираються на фактичні дані, Австралія може повністю перейти на відновлювальні джерела електроенергії за якихось 6 років, але перехід не є технічним викликом, а радше викликом політичним. Багато членів законодавчих органів Австралії, США та й ряду інших країн просто заперечують вплив викидів вуглецю на зміну клімату.

«– З технологічної та економічної точки зору перспективи відновлюваних джерел енергії – відмінні, – говорить Дісендорф. – Боротьба відбувається у політичній, інституційній та культурній сферах. Мета – перемогти уряди та галузі, що прив’язані до минулого».

БІЛЬШЕ ЗА ТЕМОЮ:

Джерело: Cnet, переклад підготувала Ірина Гоял, спеціально для «Блог Imena.UA»