Солнце, ветер, биомасса: какие альтернативные источники энергии помогут Украине

Находясь под постоянными обстрелами ВС РФ, Украина борется за восстановление своего энергетического сектора и стремится как можно быстрее внедрить альтернативные источники энергии, такие как ветряки, солнечные панели, биомасса, гидроэлектрическая, геотермальная энергия. О том, как работают эти источники, в чем их плюсы и минусы, расскажет Фокус.

В течение последних 150 лет люди в значительной степени полагались на уголь, нефть и другие ископаемые виды топлива для питания всего — от лампочек до заводов. Ископаемое топливо применяется повсеместно и в результате парниковые газы, выделяемые при сжигании этого топлива, достигли исторически высоких уровней. Поскольку парниковые газы удерживают тепло в атмосфере, средние температуры на поверхности Земли растут, и глобальное потепление — лишь один из симптомов изменения климата, наряду с экстремальными погодными явлениями, изменением популяций и среды обитания диких животных, повышением уровня моря и пр.

В любой дискуссии об изменении климата возобновляемая энергия обычно возглавляет список изменений по предотвращению негативных последствий повышения температуры. Альтернативные источники, такие как солнечные панели и ветряные турбины, не выделяют углекислый и другие парниковые газы, которые способствуют глобальному потеплению. А для людей чистая энергетика привлекательна еще и тем, что с ее помощью создаются рабочие места, она делает электросети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электропотребление. Что касается Украины, то альтернативные источники энергии буквально спасают жителей страны, которые часто остаются без света из-за обстрелов ВС РФ энергетической инфраструктуры страны.

О том, какими бывают возобновляемые источники энергии и как они работают, пойдет речь ниже.

Типы возобновляемых источников энергии

Гидроэнергетика

На протяжении столетий люди использовали энергию речных течений и плотины для управления потоком воды. Гидроэнергетика является крупнейшим в мире источником возобновляемой энергии. Китай, Бразилия, Канада, США являются ведущими ее производителями. Хотя гидроэнергетика считается чистым источником, пополняемым дождем и снегом, у нее есть несколько недостатков.

Крупные плотины могут нарушить речные экосистемы, нанося вред дикой природе и вытесняя жителей. Гидроэнергетика уязвима к накоплению ила, что может поставить под угрозу производительность и повредить оборудование. Засуха также может вызвать проблемы. Согласно исследованию 2018 года, на западе США выбросы углекислого газа за 15-летний период были на 100 мегатонн выше, чем они были бы при нормальном уровне осадков, поскольку коммунальные службы перешли на уголь и газ, чтобы заменить гидроэнергетику, потерянную из-за засухи. А еще у нее проблемы с выбросами, так как разлагающийся органический материал в водохранилищах выделяет метан.

Плотины — не единственный способ использования воды для получения энергии: проекты по приливной и волновой энергии по всему миру направлены на то, чтобы использовать энергию океанов и морей. Так называемая морская энергетика генерирует около 500 мегаватт электроэнергии — менее одного процента всех возобновляемых источников энергии, но у нее огромный потенциал, а такие программы, как шотландская премия Saltire Prize, поощряют инновации в этой области.

Ветряная энергетика

Использование ветра в качестве источника энергии началось более 7000 лет назад. Сейчас ветряные турбины, вырабатывающие электроэнергию, распространяются по всему миру, а Китай, США и Германия являются ведущими мировыми производителями этого типа энергии. Например, с 2001 по 2017 годы совокупная мощность ветра по всему миру увеличилась с 23 900 мегаватт до более чем 539 000 мегаватт — более чем в 22 раза.

Хотя большая часть энергии ветра поступает от наземных турбин, также появляются морские проекты, — чаще всего в Великобритании и Германии.

Минус этого вида чистой энергии в том, что турбины представляют опасность для птиц и летучих мышей, убивая сотни тысяч ежегодно. Они шумные, и вблизи ветряков невозможно жить — люди часто жалуются на головные боли, плохой сон. Но инженеры пытаются решить эти проблемы и предлагают бесшумные устройства, например, как спиральная турбина LIAM F1 UWT, или турбина с вертикальными лопастями в виде бутона Flower Turbine, или же вибрирующие безлопастные турбины Vortex Bladeless.

Солнечная энергия

От крыш частных домов до крупных ферм солнечная энергия меняет энергетические рынки по всему миру. В 2020 году общая установленная мощность всех работающих солнечных панелей на Земле составила 760 ГВт, согласно отчету Renewables 2021.

Солнечные электростанции (СЭС) используют специальные батареи и зеркала для концентрации солнечного тепла и света, генерируя энергию. Китай, Япония и США лидируют в этой сфере, но солнечной энергии еще предстоит пройти долгий путь развития, хотя она активно используется во всем мире. Что касается Украины, то по данным Министерства энергетики, общая мощность СЭС в 2024 году составила 7,3 ГВт. Это 90% от совокупной мощности всех возобновляемых источников энергии в стране. К 2030 году правительство намерено увеличить данный показатель до 13,5 тыс. ГВт*ч в рамках Национальный план по возобновляемой энергетике до 2030 года.

Биомасса

Энергия биомассы включает биотопливо, такое как этанол и биодизель, древесину, древесные отходы, биогаз со свалок и твердые бытовые отходы. Как и солнечная энергия, биомасса является "гибким" источником энергии, способным заправлять транспортные средства, отапливать здания и вырабатывать электричество. Но критики этанола на основе кукурузы говорят, что он конкурирует с продовольственным рынком кукурузы и поддерживает те же вредные сельскохозяйственные методы, которые привели к появлению токсичных водорослей и в общем наносят вред окружающей среде. Экоактивисты также спорят о том, стоит ли отправлять древесные гранулы из лесов США в Европу, чтобы их можно было сжигать для получения электроэнергии.

Тем временем ученые работают над способами более эффективного преобразования кукурузной соломы, ила сточных вод и других источников биомассы в энергию, стремясь извлечь ценность из материала, который в противном случае пошел бы в отходы.

Геотермальная энергия

Используемая в течение тысяч лет в некоторых странах для приготовления пищи и отопления, геотермальная энергия генерируется благодаря внутреннему теплу Земли. В больших масштабах подземные резервуары пара и горячей воды могут быть извлечены через скважины, которые могут достигать глубины двух километров или более, для выработки электроэнергии. Так, некоторые здания оснащены геотермальными тепловыми насосами, использующими разницу температур в нескольких метрах под землей для отопления и охлаждения. В отличие от солнечной и ветровой, геотермальная энергия всегда доступна, но у нее есть побочные эффекты, которые необходимо контролировать, такие как запах тухлых яиц, сопровождающий выброс сероводорода.

Стимулирование возобновляемой энергии в Украине

Недавно Кабинет министров Украины принял Национальный план по возобновляемой энергетике до 2030 года. Согласно этому плану, пишет "РБК-Украина", к установленому сроку доля "зеленой" энергетики в стране должна находиться на отметке 27%. Об этом сообщил премьер-министр Украины Денис Шмыгаль. По словам представителей Министерства энергетики Украины, доля возобновляемых источников энергии в системах тепло- и холодоснабжения составит 33%, в генерировании электричества – 29%, в питании электротранспорта – 17%. Выработка чистой энергии, таким образом, будет находиться на уровне 44 тыс. ГВт*ч.

Совокупная мощность солнечных ферм в Украине — 7,3 ГВт. Это 90% от общей мощности всех объектов возобновляемой энергии. Нацплан направлен на рост данного показателя до 13,5 тыс. ГВт*ч. По состоянию на 2024 год ветряки в нашей стране генерируют 512 МВт энергии (данные приведены без учета объектов, находящихся на временно оккупированных территориях, — ред.). Нацплан предусматривает увеличение выработки до 17,5 тыс. ГВт*ч.

Геотермальные источники нарастят мощности до 210 ГВт*ч к 2030 году, а постепенное распространение электротранспорта, использование водорода и биометана поспособствуют переходу Украины на "зеленую" энергетику. Так, потенциал производства биогаза и биометана находится на уровне 21,8 млрд кубометров в год. Ученые из Национальной академии наук Украины рассчитали, что возможный объем производства водорода с использованием ветроэнергетики и солнечной энергии составит около 45 000 тонн в год.

Ранее мы писали о том, какие солнечные панели лучше выбрать: плюсы и минусы моно- и поликристаллических элементов. Монокристалические панели более эффективны и требуют меньше места, тогда как поликристаллические дешевле и хорошо подходят для больших площадей.