Екологічний ефект від застосування поновлюваних джерел енергії. Відновлювані джерела енергії для Росії: дурощі чи необхідність? Відновлювані джерела енергії

Проте ці методики не враховують впливу основу основ фізіологічного існування людини – поверхневий шар грунту.
Оцінка установок за наведеними витратами та терміном окупності – не єдиний показник, за яким можна судити про ефективність використання поновлюваних джерел. Крім того, такими установками виробляється «зелена» енергія, що не призводить до зниження родючості грунту. Крім того, не враховуються додаткові соціально-екологічні переваги, які отримують при використанні систем відновлюваної енергетики.

Народногосподарський ефект

Розглянемо додаткову еколого-соціально-економічну ефективність системи відновлюваної енергетики, пов'язану із збереженням родючості ґрунтів, порівняно із традиційним енергопостачанням від паливної енергетики.

Як бачимо, народногосподарський ефект використання будь-якої технології ВДЕ може полягати не тільки у виробництві електроенергії, холоду та теплоти, а й у збереженні при цьому родючості ґрунту (у тому числі за рахунок використання взимку біометану). Це важлива перевага відновлюваної енергетики, і її необхідно враховувати щодо ефективності її використання.

Корисний результат у цьому ракурсі може бути представлений у вигляді суми отриманої «зеленої» енергії та запобігання збиткам від деградації ґрунту.

Це стосується всіх технологій використання ВДЕ і дозволяє врахувати принципову особливість таких установок – відновлюваність. Зазвичай при порівнянні енергоустановок, що використовують ВДЕ та органічне паливо, враховується лише власне вироблення енергії. Наприклад, вважається, що геліоустановка ефективна, якщо витрати на неї не перевищують витрат на паливо, яке витратить встановлення такої ж потужності на органічному паливі. А така перевага при використанні, наприклад, енергії Сонця, як збереження гумусу, залишається поза увагою.

Економія ресурсів Землі стає все більш важливим завданням, і облік багатогранних наслідків від їх збереження, безсумнівно, даватиме об'єктивнішу оцінку ефективності використання ВДЕ.

Народногосподарський ефект від збереження гумусу в землі при використанні ВДЕ можна оцінювати як Е = kпот × Вт × ц, де Вт – кількість гумусу, зекономленого в екосистемі, яке раніше витрачалося на вирощування рослинної продукції, що використовується як паливо при самозаготівлі, kпот – коефіцієнт, що враховує приріст первинного гумусу при знаходженні «ріллі під парами», ц – питома оцінка (ціна) збереження гумусу в ґрунті.

При визначенні ефективності системи енергетики ВІЕ потрібен облік як грошових ресурсів (капітальних вкладень, поточних витрат), але й сировинних – економія добрив, чистої води на полив тощо.

Так, сонячна енергія є екологічно чистим видом паливно-енергетичного ресурсу, що необхідно враховувати як екологічного ефекту. Вплив викидів (СО2) при спалюванні біометану на навколишнє середовище умовно приймаємо нульовим, оскільки в природних умовах з органічної біомаси (відходів), яка забезпечила отримання біометану в біореакторі, в атмосферу за рахунок бродіння природного виділився би биометан. А ось перетворення органічних відходів у біометан та добрива необхідно враховувати у вигляді екологічного ефекту, що зменшує забруднення ґрунту та навколишнього середовища далеко не нешкідливими концентрованими відходами тваринництва.

Використання біометану не вимагає очисних споруд для біогазових установок (очищення біогазу від шкідливих газів здійснюється у технологічному циклі установки). Тому екологічний ефект може бути врахований як запобігання збиткам завдяки відсутності шкідливих скидів у ґрунт.

Збитки для екосистеми

Питома шкода за однакових викидів в атмосферу для кожної екосистеми свій. Можна визначати екологічний ефект як запобігання збитку ґрунту завдяки зменшенню шкідливих викидів при видобутку та транспортуванні енергоносія.

При оцінці шкоди водним об'єктам можна виходити з рівня вмісту розчинного кисню у воді та органічних відходів.
Так само як і при забрудненні ґрунту та повітря, майже немає межі різноманітності забруднювачів, які можуть скидатися та скидаються у водне середовище. Основні джерела органічних забруднювачів вод, що розкладаються, - це промисловість, ТЕЦ, ТЕС, сільське господарство, побутове господарство і злив дощових вод у містах. Якщо скидання органічних забруднювачів у конкретному місці не дуже велике, то вміст кисню в річці (водоемі) спочатку зменшується до певного рівня, а потім знову відновлюється (за умови, що не відбувається інших скидів за течією річки). Якщо ж обсяг скинутих у воду органічних речовин перевищує певний рівень, процес їх розкладання може призвести до виснаження розчинного кисню.

Збитки від промислових стоків, як відомо, дуже високі – вміст кисню у воді різко знижується.

Високі рівні вмісту розчинного кисню (7-8 мг/л) необхідні деяких цінних видів риби (8-10 мг/л – стадія насичення киснем переважно водойм у літній період). Для більшості ж риб цілком підходять 4-5 мг/л. Однак при рівні нижче 2-3 мг/л можуть виживати лише деякі.

Крім зменшення розчинного кисню, скидання органічних відходів може мати інші небажані наслідки. У результаті розкладання органіки утворюються поживні речовини для водоростей, стимулюючі їх зростання. Небезпека надмірного зростання водоростей – одне з найбільш складних завдань в управлінні якістю водного середовища, особливо в озерах, затоках та естуаріях.

Нерозкладні забруднювачі вод не переробляються річковою біотою. Для більшості з цих забруднювачів єдині істотні зміни, які можуть відбуватися в поверхневих водах, – розчинення та осадження, у підземних водах – осадження та абсорбція. Ця група складається з різних неорганічних хімікатів, включаючи важкі метали, частинки ґрунту та різні типи колоїдних речовин. Коли всі ці речовини накопичуються в досить великих обсягах, вони можуть виявитися отруйними по відношенню до деяких форм життя, породжувати неприємні запахи, збільшувати жорсткість води і, особливо в присутності хлоридів, викликати корозію металів.

Вода в ряді випадків стає непридатною для зрошення і поливу, причому не тільки для врожаю, що вирощується. Її гнилість завдає шкоди ґрунту, виводячи цілі поля із сівозміни.

Як знизити навантаження на біосферу

Використання ВДЕ дозволяє суттєво зменшити навантаження на біосферу, знизити ергодемографічний індекс території.
Певний інтерес представляє використання відходів спалювання, наприклад, вугілля, торфу та сланців. Зола вугільна та сланцева широко використовується для розкислення ґрунтів та виробництва стимуляторів росту рослин. Зола торфу потрібна у фармакології.

При спорудженні, наприклад, для системи енергопостачання котлованів під сонячний соляний ставок (ЕПР № 19 (255) за 2014 р.) верхній плодоносний шар землі (чорнозем, гумус) може бути проданий, а отже, ефект від його реалізації знижуватиме вартість системи. А якщо він буде використаний для поліпшення родючості ґрунту власника системи, то ефект виражатиметься у підвищенні врожаю культур, що вирощуються, компенсуючи зменшення площі ділянки, використаної під ставок.

При використанні сонячної енергії, енергії води та біометану відсутні ризики, що виникають, наприклад, при використанні вугілля та зрідженого газу, поширення шкідливих організмів та бур'янів транспортними засобами.

Санітарний ефект (відсутність наслідків фітосанітарного контролю тощо) також може бути врахований як запобігання збиткам завдяки відсутності завезення палива при використанні системами сонячної енергії та біометану.

Антропогенний вплив

За нинішніх темпів розвитку цивілізації не виходить резервувати занадто великі ділянки природи і витрачати на її охорону занадто багато коштів, оскільки це призводить до великих економічних втрат для суспільства.

Різке погіршення екологічної обстановки в Росії пов'язано з тим, що багато речовин, що викидаються в навколишнє середовище, у тому числі канцерогенні, у формі твердих частинок або в розчиненому стані накопичуються в ній. У зв'язку з цим на встановлені сьогодні рівні гранично допустимих концентрацій (ГДК) постійно орієнтуватися не можна. Для підтримки якості довкілля на прийнятному рівні необхідно з часом змінювати ГДК у бік посилення, що не практикується.

Більше 99 % всіх викидів ТЕС надходить у повітря з димових труб, створюючи найбільші приземні концентрації з відривом кількох кілометрів від ТЕС залежно від швидкості вітру та її напрями.

Нині найпотужнішим джерелом надходження радіонуклідів у довкілля є об'єкти ПЕК на органічному паливі – вугіллі, сланці, нафті. При згорянні органічного палива в атмосферу з димовими викидами надходять радіоактивні елементи та продукти їхнього розпаду. Доза внаслідок викидів вугільної ТЕЦ суттєво (в 5-40 разів) більша, ніж АЕС рівної потужності, навіть якщо прийняти коефіцієнт очищення викидів золи ТЕЦ рівним 0,975. А очищення димових газів – дороге задоволення, капітальні витрати на спорудження блоків очищення ТЕС становлять $186-264 тис. на 1 МВт встановленої потужності.

За оцінками фахівців Інституту проблем ринку РАН, прямі річні економічні збитки внаслідок негативних антропогенних впливів на навколишнє середовище в Росії в середині 90-х років становили близько 10% від величини ВВП.

Використання біомаси

На державному рівні річний економічний результат від енергетики ВДЕ може виявлятися у вартості збережених для майбутніх поколінь природних ресурсів (нафти, вугілля, газу), у можливому збільшенні прибутку від продажу експортно-орієнтованих видів природних ресурсів, а також у виручці від продажу квот на викид парникових газів (СО, СО 2) відповідно до Кіотського протоколу.

Крім того, цей річний економічний ефект має включати вигоди, пов'язані з пропорційним зменшенням утворення відходів.

В даний час частина світової спільноти, стурбована викидами СО2, посилено пропагує використання біомаси. Мотивація така: при спалюванні біомаси дійсно виділяється СО 2 але він раніше був поглинений рослинами з атмосфери, тому біомаса вважається нейтральною з точки зору викидів СО 2 за умови відновлення зелених насаджень у достатньому обсязі.

Однак не все так просто й тут. Використання біомаси як енергоресурсу біологи вважають наслідком невігластва, бо вилучення біомаси із загального ланцюга взаємопов'язаних біопроцесів на Землі порушує рівновагу біосистеми (продуктивності зональних екосистем), що може спричинити непередбачувані негативні наслідки. Наприклад, якщо в лісі старе дерево падає та гниє, то на його місці виростає нове таке ж дерево. Але якщо дерево, що впало, прибирають з лісу, то внаслідок виснаження ґрунту друге дерево буде гірше першого, третє другого і так далі.

Недоторкана тайга зберігається тисячоліттями, а систематична рубка дерев перетворює могутні ліси на чахле рідколісся (лісостепу), лісостепу – на степу тощо.

Для виключення поширення пилу від промислових підприємств, ТЕЦ, ТЕС тощо необхідно відновлювати ліси, а не пропагувати використання деревини як відновлюваного органічного палива, і ось чому.
Листова поверхня 1 кв. м затримує 1,5-3 г пилу. Коренева система рослин закріплює ґрунт і тим самим зменшує площу, яка може бути джерелом запилення середовища.

Зелені насадження на площі 1 га за рік очищають повітря від 50-70 тонн пилу, зменшуючи його концентрацію на 30-40%.

Зелень на вулицях міста може вдвічі-втричі знизити запиленість атмосфери в порівнянні з вулицями без зелені.

Ліс відфільтровує з повітря навіть радіоактивний пил. Встановлено, що листя та хвоя дерев можуть захоплювати до 50 % цього пилу, захищаючи посіви від радіоактивних забруднень. Полезозахисні смуги можуть затримувати радіоактивні аерозолі, що містяться в повітрі, знижуючи щільність забруднень полів і пасовищ.

Підтримка родючості

Рішенням найнижчого рівня життєзабезпечення як окремої людини, так і світової спільноти є вирішення проблеми голоду.

Оскільки екологічно чисті продукти можна отримати лише на землях, не отруєних золою ТЕЦ, пестицидами, зайвою кількістю мінеральних добрив, нітратами, то у зв'язку з цим на перше місце, крім наявності відповідної техніки, виходить питання про ресурс землі та підтримку її родючості в даний час та на подальші періоди.

Давно відомо, що одним із найважливіших показників родючості є вміст у ґрунті органічної речовини або гумусу. Чим більше його, тим краще водний, повітряний і тепловий режими родючого шару землі, тим багатшим він основними елементами живлення рослин, тим активніше в ньому йде процес створення живого з «неживого».

Відомо також, що ґрунт – це живий організм, комплекс мікро- та макрофауни (мікроорганізмів та ґрунтових тварин) у поєднанні з елементами «неживої» мінеральної та органічної речовини, що знаходиться в тісному взаємообмінному процесі. Ґрунтова мікро- та макрофауна є творцем ґрунтів.

«Виробництво» гумусу відбувається щорічно у величезних кількостях. Пік переробки припадає на осінь, коли рослини здебільшого гинуть і падають на ґрунт. Вся ця величезна маса мертвих рослин, що містять велику кількість різних поживних речовин, дістається на переробку ґрунтовим мікроорганізмам та тваринам – хробакам, які переробляють їх у гумус. З кожної тонни такого сухого матеріалу утворюється 600 кг гумусного органічного добрива, що включає всі необхідні мінеральні елементи живлення для рослин, що знову з'являються навесні.

Створити гумус іншими способами поки що неможливо. Гумус - це "хліб для рослин". У ньому зосереджено 95% запасів ґрунтового азоту, 60 – фосфору, 80 – калію, містяться всі інші мінеральні елементи живлення рослин у збалансованому стані.

Роль гумусу

Гумус – це «консерви ґрунтової родючості». Він накопичувався і зберігався в чорноземах весь післяльодовиковий період, тому що гумати кальцію, магнію та інших металів нерозчинні і не вимиваються з ґрунту водою, але витрачаються тільки кореневою системою рослин у міру потреби. Він створює зернисту структуру ґрунту, оберігає її від вітрової та водної ерозії, забезпечує постачання рослин необхідною для фотосинтезу вуглекислотою, біологічно активними ростовими речовинами.

Родючість полів безпосередньо пов'язана з кількістю та якістю гумусу у ґрунтах. У знаменитих чорноземах Центрального та Північнокавказького регіонів містилося 10-14% гумусу, а потужність шару чорнозему досягала 1 м-коду.

Однак треба мати на увазі і наступне: з полів, садів та городів ми щорічно знімаємо врожай, несучи разом з ним частину поживних речовин, які не повертаються до ґрунту. Від недоотримання цієї частини органіки ґрунту виснажуються та втрачають родючість. Хімічні добрива що неспроможні повною мірою заповнити цю спад поживних елементів і не компенсують втрату гумусу з грунту. Більше того, хімічні добрива у ґрунті сприяють посиленню розпаду (мінералізації) гумусу, вони ж разом із пестицидами труять (вбивають) черв'яків – основних виробників гумусу у ґрунті. Переробка мертвих залишків рослин у гумус припинилася, а ґрунти виснажилися, перестали бути родючими. Ось чому нерідко трапляється так, що вивіз гною на поля не може підняти їхню родючість – переробляти гній у ґрунті вже нема кому.

Використання великих доз хімічних добрив, пестицидів, високоінтенсивних обробітків ґрунту різко скоротило, місцями до повного зникнення, у ґрунті кількість ґрунтоутворювальних тварин і підірвало процес гумусоутворення. Родючість ґрунтів суттєво знизилася. Хімічні добрива – допінг для ґрунту. У присутності мінеральних добрив йде посилена мінералізація гумусу (розкладання його на СО 2 та зольні елементи). Постійне використання такого допінгу в дозах, що зростають, злочинне, тому що прирікає все живе на голод і вимирання.

Для підтримки бездефіцитного балансу гумусу необхідно щорічно вносити щонайменше 6-7 т гною на 1 га. Однак наявне поголів'я худоби не може забезпечити "виробництво" такої кількості.

Не дарма останнім часом для регулювання балансу гумусу та поживних речовин як ресурсозберігаючі системи добрив у ґрунт під час збирання зернових вносять подрібнену солому. Використання подрібненої соломи дозволяє вирішувати господарствам актуальну проблему з утилізації малоцінної соломи та виключити витрати на її звалювання, перевезення, скиртування та використовувати солому для підтримки родючості ґрунту зі зменшенням її ерозії та вигоряння гумусу.

Тому біогазові установки, що використовують біогаз (до 30 %) на технологічні потреби (для підтримки температури в біореакторі) і позбавляють дощових черв'яків частини їжі, не можна розглядати як екологічно чисті технології.

Деформування середовища

Світова спільнота до найбільш негативних факторів впливу ПЕКу на біосферу відносить викиди СО 2 (щорічно кількість вуглекислого газу в атмосфері продовжує збільшуватися на 0,002 %), спалювання кисню, зниження енергії фотосинтезу за рахунок загазованості повітря, а також кислотні дощі, деградацію лісів та земель, сприяють подальшому техногенному опустелюванню.

У зв'язку з цим різко знизилася і продовжує знижуватись первинна біопродуктивність (кількість органічних речовин, що виробляються в біосфері). Відбувається глобальна деформація довкілля.

Збереження цих тенденцій становить велику екологічну небезпеку.

Використання енергетики ВДЕ, у тому числі як вторинний інструмент, для забезпечення безперебійної «обробки» ґрунту сьогодні виходить на одне з перших місць. Економічні втрати за відсутності безперебійного енергопостачання в сільському господарстві схожі на втрати, які спостерігатимуться на будь-якому виробництві безперервного циклу, чи це металургійний цех чи нафтопереробна установка. Втрати продукції можна не допустити тільки шляхом введення додаткових виробничих потужностей при надійному енергозабезпеченні виробництва, зберігання, переробки.

Розумне використання

Безперечно, що ефективність використання технологій енергетики ВІЕ з часом зростатиме. Цьому сприятиме і все більша необхідність економії гумусу, і технічний прогрес, і вдосконалення організації створення та застосування установок ВДЕ.

Застосування енергетичного обладнання для обробки ґрунту, догляду за рослинами та тваринами, опалення приміщень, приготування їжі має як соціальне, так і економічне значення. Виникає супутній ефект також у видобувних та переробних галузях, у машинобудівному комплексі, що впливатиме на покращення інвестиційної політики в країні.

Відпадає необхідність збільшення пропускної спроможності транспортної інфраструктури, тому що при спорудженні, наприклад, сонячних соляних ставків і котлованів будуть використовуватися в основному природні «готові і вічні» матеріали, і не потрібний транспорт палива в колишніх обсягах.

Структура складових соціально-еколого-економічного ефекту окремої системи енергетики ВДЕ показує, як виважено потрібно підходити до аналізу ефективного використання нових технічних рішень. Адже часто за освоєння різних за кліматичними умовами територій вибір того чи іншого джерела енергопостачання доручають людям, далеким не лише від енергетики ВДЕ, а й від традиційної паливної енергетики.

Дивно, що правило розумного використання фахівців зовсім відкидається, коли справа стосується децентралізованого енергопостачання чи забезпечення енергією пригноблених з екологічної точки місцевостей. Деякі з корифеїв традиційної енергетики, – без сумніву, великі фахівці у своїй галузі знання, – вважають себе компетентними висловлювати догматичні міркування щодо актуальності та соціально-еколого-економічної ефективності нових напрямів енергетики ВДЕ. А також всьому, що до неї відноситься, не будучи свідками ні по одному з її «феноменів» і часто зовсім не маючи уявлення про її принципи та практику.

Екологія споживання. Наука та техніка: Ця стаття є продовженням теми розвитку енергетики на основі відновлюваних джерел енергії (ВІЕ). Йдеться про внесок енергетики на поновлюваних джерелах в емісію парникових газів і, загалом, побічні екологічні ефекти розвитку енергетики на основі ВДЕ.

Ця стаття є продовженням теми розвитку енергетики на основі відновлюваних джерел енергії (ВІЕ). Йдеться про внесок енергетики на поновлюваних джерелах в емісію парникових газів і, загалом, побічні екологічні ефекти розвитку енергетики на основі ВДЕ. У ряді випадків негативні наслідки відновлюваної енергетики для середовища та суспільства можуть бути великі – всупереч заявленим цілям про покращення екологічних показників, і кожен проект потребує окремого ретельного аналізу. Загалом, позитивні та негативні екологічні ефекти енергетики на ВДЕ - питання, яке ще потребує додаткових комплексних досліджень.

Кліматичний аспект розвитку відновлюваної енергетики пов'язаний із «нульовою емісією CO2» під час роботи сонячних, вітряних, гідравлічних та інших енергетичних станцій на відновлюваних ресурсах. Справді, у випадках виробництво енергії йде без спалювання вуглеводневої сировини і, як наслідок, без виділення парникових газів та інших забруднювачів в атмосферу.

Однак ситуація складніша, якщо розглядати весь життєвий цикл виробництва, починаючи з підготовчих стадій та включаючи побічні ефекти у процесі вироблення енергії.

Для отримання енергії необхідні виготовлення та встановлення енергетичного обладнання, створення інфраструктури та забезпечення умов для його роботи, підготовка сировини, утилізація відпрацьованого матеріалу та обладнання після закінчення терміну служби. Це потребує роботи металургійних, машинобудівних, сільськогосподарських та інших підприємств, використання енергії з викопних джерел і означає вже ненульову емісію.

Облік впливів на довкілля на всіх стадіях показує, що перехід до відновлюваної енергетики не завжди веде до зниження забруднення середовища, у тому числі до зниження емісії CO2 та інших парникових газів.

Дослідження побічних ефектів (у тому числі екологічних) відновлюваної енергетики у комплексі мають порівняно недавню історію, а останнім часом про це заговорили активніше. Одна з недавніх помітних робіт - праця норвезького дослідника, наукового співробітника та керівника проектів Західно-норвезького дослідницького інституту (Western Norway Research Institute, WNRI) Отто Андерсена (Otto Andersen). Проблеми, які потребують вирішення». Робота Андерсена використовує раніше зібрану різними дослідниками інформацію щодо окремих видів енергії та регіонів, на основі яких вибудовується узагальнена картина екологічних ризиків відновлюваної енергетики.

Ключові поняття та підходи пов'язані з аналізом життєвого циклу (Life Cycle Analysis, LCA) та оцінкою так званих «зустрічних ефектів», «ефектів відскоку» або «зворотних ефектів» - rebound effects, що у вітчизняній літературі перекладають як «відновлювальні ефекти» або, без перекладу, "ребаунд-ефекти".

Основну увагу з позицій аналізу життєвого циклу та зустрічних ефектів приділено біоенергетиці (вирощуванню енергетичних культур для виробництва біопалива), сонячній фотовольтаїчній енергетиці, деяким аспектам водневої енергетики та використанню електромобілів.

Ряд питань залишається відкритим, дослідження побічних ефектів у відновлюваній енергетиці поки не можна назвати досить добре вивченою темою, хоча в попередні роки з цієї тематики було проведено низку локальних досліджень та експериментів.

Відновлювана енергетика та емісія парникових газів

Якщо говорити про емісію парникових газів, то різні види відновлюваної енергетики, на думку Андерсена, зовсім не є «рівнозеленими» (equally green), якщо розглядати їх з позицій повного життєвого циклу. Основний показник, з погляду емісії парникових газів, пов'язаної з виробництвом енергії, що використовується в тому числі Андерсоном, - це кількість грам-еквівалента СО2 на одиницю виробленої енергії, зокрема, для електроенергетики приймається 1 кВт·год, тобто гСО2екв/кВт· год.

В даному випадку важлива методика розрахунку та вихідні припущення - перш за все, для якого інтервалу часу йде розрахунок, а також завантаження виробничих потужностей (коефіцієнт використання встановленої потужності, тобто КВВМ) і, відповідно, очікуване вироблення енергії за певний проміжок часу. Картина тут та сама, як і з розрахунком вирівняних витрат (Levelized Costs, LC) виробництва одиниці енергії. Найчастіше використовується 20-річний інтервал.

Аналіз життєвого циклу дає такі показники емісії щодо різних типів виробництва електричної енергії [гСО2экв/кВт·ч]: вітряна - 12; приливна – 15; гідравлічна – 20; океанічна хвильова – 22; геотермальна – 35; сонячні (фотовольтаїчні) батареї – 40; сонячні концентратори – 10; біоенергетика – 230.

Це, однак, у будь-якому випадку на порядок менше величин, що наводяться для енергетики, що працює на викопній сировині: вугільна - 820; газова - 490. У той самий час, «найекологічнішою», у сенсі, є атомна енергетика, де показник емісії гСО2экв/кВт·ч становить лише 12, тобто цей параметр дорівнює найнижчим показникам енергетики на поновлюваних джерелах. Вочевидь, що розподіл емісії парникових газів за стадіями життєвого циклу виробництва щодо різних типів енергетики кардинально відрізняється (рис. 1, табл. 1).

У випадку з вітряною, сонячною, геотермальною та гідроенергетикою основне екологічне навантаження посідає стадію виробництва матеріалів, обладнання та будівництва станцій. Аналогічна структура і в атомної енергетики. У енергетики, що працює на викопному паливі, основна частина емісії посідає період роботи станції, для якої необхідне спалювання палива. Те ж саме і для біоенергетики. Таким чином, тут ми теж можемо провести аналогію зі структурою витрат – у першому випадку «екологічні витрати» відносяться, скоріше, до категорії постійних, у другому – до категорії змінних. У першому випадку переваги сильніше виявляються більш тривалих інтервалах часу. У другому випадку скоротити розрив у «вуглецево-емісійній ємності виробництва» можна за рахунок технологій, що дозволяють скорочувати витрату палива та систем уловлювання парникових газів. В даному випадку, при порівнянні «емісійної ємності» вітряних та вугільних електростанцій допускається часовий інтервал 20 років та КВВМ вітростанцій становить 30-40 %.

Основну увагу з позицій аналізу життєвого циклу та зустрічних ефектів приділено біоенергетиці (вирощуванню енергокультур для виробництва біопалива), сонячній фотовольтаїчній енергетиці, деяким аспектам водневої енергетики та використанню електромобілів

Слід враховувати, що наведені вище грубі усереднені (медіанні) значення, тут не може бути великої точності. Дуже багато залежить від технології та конкретних умов виробництва. Дані різних досліджень та різних джерел можуть кардинально розходитися. Зокрема, для вітроенергетики розкид може становити від 2 до 80 гСО2екв/кВт·год (onlinelibrary.wiley.com).

Для ГЕС показник гСО2экв/кВт·ч може досягати 180. А «нижні» значення електростанцій на викопному паливі - 200-300 гСО2экв/кВт·ч.

Причини, через які емісія парникових газів може досягати високих значень для життєвих циклів гідроелектростанцій, сонячних, біоенергетичних та геотермальних станцій, різні. Що стосується ГЕС це, передусім, формування водосховища при греблі, у якому може формуватися застійний режим з мікробіологічним розкладанням органічного матеріалу в приплотинной зоні, що викликає зростання емісії СО2 і СН4 (метану). Подібні процеси можливі у зонах приливних електростанцій. У сонячній фотовольтаїчній енергетиці основні проблеми пов'язані з процесом виробництва сонячних батарей, адже серед інших ризиків для середовища та здоров'я він призводить до емісії ряду сполук фтору - гексафторетану C2F6, трифтористого азоту NF3, гексафториду сірки SF6, які є потужними парниковими газами. У випадку з геотермальною енергетикою багато залежить від складу енергоносія - термальної води, що відрізняється високою температурою та мінералізацією зі складним хімічним складом. У процесі її використання та утилізації можливе як безпосереднє теплове забруднення середовища, так і виділення у ґрунт, воду та атмосферу низки хімічних сполук, включаючи парникові гази.

Емісія парникових газів під час використання біоенергії відбувається усім стадіях. Насамперед, вона відбувається на стадії вирощування енергетичних культур, зокрема, ріпаку та олійної пальми. Інтенсивна культивація ріпаку вимагає великої кількості азотних добрив, що веде до зростання емісії потужного парникового газу - двоокису азоту N20, що є, крім того, руйнівником озонового шару.

У середньому, як видно, незважаючи на ребаунд-ефект, емісія парникових газів у життєвому циклі відновлюваних джерел енергії залишається значно нижчою порівняно з невідновлюваними енергетичними ресурсами (за винятком атомної енергетики)

Великі плантації олійної пальми були створені в Південно-Східній Азії (Індонезії, Малайзії, Таїланді) на торф'яно-болотних землях, що є природними «пастками» та «коморами» вуглецю, і на місці тропічних та екваторіальних дощових лісів, що виконують роль «легких . Це викликало швидке руйнування ґрунтового покриву, порушення природного режиму поглинання вуглецю та, відповідно, зростання надходження парникових газів (СО2 та СН4) в атмосферу. За найгірших сценаріїв масштабний перехід від копалин до біопалива може не зменшити, а навіть збільшити емісію парникових газів на величину до 15 %.

Інший, поки що практично невивчений аспект - можливе зниження загального альбедо (відображає здатність) Землі при масштабному поширенні енергетичних культур, що теоретично може стати фактором потепління клімату.

На стадії експлуатації - спалювання біопалива (на транспорті та енергетичних станціях), що зазвичай виробляється в суміші з викопним паливом, також утворюються, як з'ясовується, нові хімічні сполуки, що несуть як токсичну, так і парникову небезпеку. Зростання емісії парникових газів як наслідок дій щодо її скорочення - один із прикладів ребаунд-ефекту.

У середньому, очевидно, попри цей ефект, емісія парникових газів у життєвому циклі відновлюваних джерел енергії залишається значно нижчою проти невідновлюваними енергетичними ресурсами (крім атомної енергетики).

У той самий час, це далеко ще не завжди так, і кожен конкретний проект чи програма розвитку енергетики на відновлюваних джерелах вимагає ретельного аналізу, зокрема з екологічних позицій - завжди свідомо «зеленішими» проти іншими варіантами їх вважати не можна.

Інші побічні ефекти

Крім емісії парникових газів як зустрічний ефект, енергетика на ВІЕ має й інші побічні екологічні наслідки. ГЕС та приливні електростанції змінюють режими течій та температур річок та морських заток, стають бар'єрами на шляхах міграції риб та інших потоків речовини та енергії. Крім того, один із суттєвих побічних ефектів ГЕС – затоплення територій, придатних для розселення, сільськогосподарської та іншої діяльності.

При цьому на берегах водосховищ при ГЕС можуть розвиватися зсувні процеси, можливі зміни місцевих кліматичних умов та розвиток сейсмічних явищ. Застійний водний режим у водосховищах здатний провокувати як зростання емісії парникових газів, а й накопичення шкідливих речовин, які становлять загрозу зокрема здоров'ю людини.

Окрему небезпеку можуть становити прориви та обвалення гребель ГЕС - особливо у гірських та сейсмонебезпечних районах. Одна з найбільших катастроф такого роду сталася в 1963-му році на річці Вайонт (Vajont) в італійських Альпах, де у водосховищі при греблі ГЕС зійшов гігантський зсув, що спричинив перелив хвилі через греблю та утворення «цунамі» заввишки до 90 м. Величезною хвилею було знесено кілька населених пунктів, загинуло понад 2000 людей.

Геотермальна енергетика несе ризики хімічного забруднення води та ґрунту - термальні флюїди, крім вуглекислого газу, містять сульфід сірки H2S, аміак NH3, метан CH4, кухонну сіль NaCl, бор B, миш'як As, ртуть Hg. Виникає проблема утилізації небезпечних відходів. Крім того, можливі корозійні руйнування конструкцій самих термальних станцій, а викачування термальної води може викликати деформації шарів гірських порід та локальні сейсмічні явища, подібні до тих, що виникають при будь-якому гірничодобувному виробництві або паркані міжпластових грунтових вод.

Біоенергетика пов'язана з відчуженням сільськогосподарських земель (та інших ресурсів) для вирощування енергетичних культур, що за масштабного переходу до використання біоенергії може загострити продовольчу проблему у світі.

Найбільш грубий розрахунок показує, що вирощування ріпаку або соняшнику як сировина для біопалива може дати в результаті близько тонни біопалива з 1 га землі, що обробляється. Загальний обсяг споживання енергії у світі сягає 20 млрд тонн на рік у нафтовому еквіваленті. Заміщення цього обсягу біопаливом лише на 10 %, або 2 млрд тонн, вимагав відчуження близько 2 млрд га землі, тобто близько 40 % всіх сільськогосподарських угідь світу чи 15 % всієї площі земної суші, виключаючи Антарктиду. Масштабне поширення енергетичних монокультур знижує біорізноманіття, як прямо, і побічно, через погіршення умов проживання багатьох видів флори і фауни.

На стадії спалювання біологічного палива, зокрема, на транспорті, при його змішуванні з викопним паливом (звичайним дизелем або бензином) та використання добавок, що дозволяють краще працювати в зимових умовах, йде утворення нових хімічних сполук, токсичних та канцерогенних за своїми властивостями. Це показали, зокрема, спостереження та експерименти в рамках дослідження «Вплив біокомпонентного складу палива на емісію дизельних двигунів та погіршення дизельного масла».

У цьому порівняно кращою виглядає водоростева енергетика - отримання енергетичної сировини з водоростей. Серед відомих культур - такі як Botryococcus bran-nil та Arthrospira (Spirulina) platensis. Водорості, порівняно з «сухопутними» енергокультурами, відрізняються вищою (у певних умовах - на порядок вище) продуктивністю на одиницю площі в одиницю часу та вищим вмістом жирів (ліпідів) - вихідної сировини для біопалива. Крім того, вирощування водоростей не пов'язане із відчуженням продуктивних сільськогосподарських земель, створенням складних конструкцій та обладнання, використанням великого обсягу добрив. При цьому водорості - один із потужних поглиначів вуглекислого газу та продуцентів кисню. У зв'язку з цим цей напрямок відновлюваної енергетики, поки недостатньо розроблений, можна вважати досить перспективним і з виробничих, і з екологічних позицій.

Вітроенергетика - найменш небезпечна з погляду емісії парникових газів та забруднюючих речовин, що викликає водночас низку претензій екологів за іншими позиціями. Вони включають шумове забруднення місцевості, «естетичне забруднення», ризик впливу обертових лопатей на психіку. Інша група претензій пов'язана з впливом на фауну – зокрема, вітряки можуть відлякувати птахів та викликати їхню загибель при зіткненні з лопатями.

Проблема, що також наростає з часом, особливо в міру будівництва офшорних (морських) вітростанцій - проблеми з доступністю для сервісних та аварійних служб, утруднення в обслуговуванні, усунення поломок та аварійних ситуацій, зокрема, при загорянні вітрогенераторів

Накопичений досвід експлуатації вітрогенераторів, що налічує в Західній Європі вже близько 20 років, показує, що ці претензії мають швидше умоглядний характер - принаймні при даній щільності вітрогенераторів і дотриманні певних заходів безпеки, зокрема, розміщення вітрогенераторів на відстані не менше кількох сотень метрів. від житлових кварталів Реальнішими виглядають інші проблеми. Одна з них очевидна - вітроелектростанції вимагають великих площ, і існують певні межі їхньої установки на територіях з високою щільністю населення та інфраструктури. Інша проблема, що стає з часом все більш нагальною - утилізація лопатей вітротурбін, що відпрацювали свій ресурс, побудованих з композитних матеріалів і несучих високий потенціал забруднення середовища.

Наступна проблема, що також наростає з часом, особливо в міру будівництва офшорних (морських) вітростанцій - проблеми з доступністю для сервісних та аварійних служб, утруднення в обслуговуванні, усунення поломок та аварійних ситуацій, зокрема під час загоряння вітрогенераторів.

Всі перелічені вище проблеми можуть посилитися, створюючи мультиплікативний ефект, за більш широкого поширення вітроенергетики. В даний час на неї припадає близько 9% загального обсягу виробництва електроенергії в Німеччині, близько 5% - в Італії, 18% - в Іспанії. В інших великих країнах-виробниках електроенергії це значно менша частка, в середньому ж у світі вона становить близько 2,5 %. До яких ефектів може призвести нарощування вітроенергетичних потужностей вдвічі-втричі і більше - окреме питання для вивчення.

У сонячній енергетиці основні екологічні ризики пов'язані з використанням великої кількості токсичних та вибухових компонентів під час виготовлення сонячних батарей. Зокрема, сонячні батареї містять телурид кадмію CdTe, сульфід кадмію CdS, арсенід галію GaAs, а в процесі виробництва використовується фтор, що створює низку токсичних сполук. Це створює проблеми спочатку на стадії виробництва, а потім на стадії утилізації батарей, які відпрацювали свій ресурс. Ця проблема також неминуче наростатиме з часом. Інша проблема виробництва сонячних батарей – великі обсяги споживання води. За американськими даними, споживання води високого ступеня очищення для 1 МВт потужностей - близько 10 л/хв.

Інтегральний показник, застосовуваний з метою оцінки шкоди тієї чи іншої виду діяльності суспільства і середовища, - це зовнішні, чи екстернальні витрати (external costs), не включені у ціну продукту витрати, які несе суспільство загалом, тобто заподіяний соціально-економічний і соціально -природні збитки. Зовнішні витрати включають шкоду здоров'ю людей, корозію та інші ушкодження, завдані матеріалам і конструкціям, зниження врожаїв та інших.

У оцінці зовнішніх витрат залежить від вихідних припущень, можуть різко відрізнятися країнами. Зокрема, для країн ЄС діапазон зовнішніх витрат виробництва електроенергії (євроцентів за кВт·год) для різних джерел енергії становлять (за даними ec.europa.eu): вугілля – 2-15; нафта – 3-11; газ – 1-4; атомна енергія – 0,2-0,7; біомаса – 0-5; гідроенергія – 0-1; сонячна (фотовольтаїчна) енергія – 0,6; вітер – 0-0,25.

Для Німеччини (найбільшого виробника електроенергії в Європі з широким розвитком енергетики на основі відновлюваних джерел енергії) зовнішні маржинальні (змінні) витрати виробництва електроенергії різними джерелами оцінюються в наступні величини (євроцентів за кВт·год): вугілля – 0,75; газ – 0,35; атомна енергія – 0,17; сонячна – 0,46; вітряна – 0,08; гідроенергія – 0,05.

Тут ми також бачимо, що енергетика на ВДЕ несе в середньому помітно менші витрати для суспільства, ніж отримання енергії з копалини.

Водночас атомна енергетика виявляє не менш високу екологічну конкурентоспроможність, незважаючи на те, що у зв'язку з відомими катастрофами на АЕС у Чорнобилі та Фукусімі її репутація в очах суспільства помітно підірвана.

Розвиток енергетики на ВДЕ вимагає додаткового використання невідновлюваних ресурсів: сировини для добрив у разі біоенергетики, металу для обладнання та будівельних конструкцій, викопного природного газу для виробництва водневого палива, енергії з копалин для роботи даних виробництв

Додаткові складнощі та проблеми пов'язані з тим, що стадії життєвого циклу можуть бути розподілені по різних країнах. Зокрема, початкові стадії, на які припадає основна частина зовнішніх витрат, такі як вирощування енергетичних культур або виробництво сонячних батарей, частіше проходять за межами Європи та Північної Америки. Так, зараз майже 60% всіх сонячних батарей у світі виробляється в Китаї.

Операційна стадія, яку у разі з ВИЭ припадає мінімальна частка витрат, пов'язані з західними країнами - споживачами «зеленої» енергії, а витрати завершальної стадії - утилізації, також можуть виноситися до інших регіонів.

Іншими словами, у випадку з енергетикою на основі ВДЕ також можливі ситуації, коли основні вигоди одержують одні групи, а витрати лягають на інших. Розподіл вигод та витрат - також важливе питання, що вже має соціальний вимір.

Фундаментальна проблема полягає в тому, що розвиток енергетики на ВДЕ вимагає додаткового використання невідновлюваних ресурсів: сировини для добрив у випадку з біоенергетикою, металу для обладнання та будівельних конструкцій, викопного природного газу для виробництва водневого палива, енергії з викопних джерел для роботи цих виробництв. Відповідно, нарощування виробництва енергії за рахунок ВДЕ вимагатиме і зростання споживання невідновлюваних ресурсів. Положення речей, при якому можна буде говорити про безумовний успіх та спроможність відновлюваної енергетики - створення повних виробничих циклів, де виробництво відновлюваної енергії забезпечується з відновлюваних джерел. опубліковано

У світі екологічний аспект використання ВДЕ почали активно вивчати кілька десятиліть тому (фото: ejnews.ru)

І.Є.МАТВЄЄВ, зав. сектором паливно-енергетичних ресурсів

У сучасному індустріальному суспільстві (і в умовах нестримного зростання споживання товарів, які мають навмисно укорочений термін використання), енергетика є масштабним забруднювачем природи. На поточному етапі розвитку науки і техніки кожен сегмент світового енергетичного господарства деструктивно впливає на навколишній світ. Повною мірою це стосується й сфери відновлюваних джерел енергії, оскільки абсолютно “чистих” енергоносіїв та ВІЕ-пристроїв поки що не існує, хоча б з тієї причини, що об'єкти відновлюваної енергетики у будь-якому разі змінюють природний перебіг енерго- та масообміну біосфери.

При цьому екологічні ВІЕ-фактори, прямі та непрямі, відрізняються широкою різноманітністю та силою впливу. Вони виникають як на етапах будівництва, виробництва, експлуатації та утилізації ВДЕ-обладнання, так і в технологічному ланцюжку застосування "зелених" енергоносіїв, причому іноді потай і з непередбачуваними наслідками в тривалій перспективі.

Наприклад, будівництво гребель ГЕС може призводити до зниження рівня життя населення, деградації екосистем та рибних ресурсів, причому у довгостроковій перспективі. 1

Вітрова енергетика може бути джерелом негативного впливу для птахів, кажанів, водних мешканців та людини, створювати радіочастотні перешкоди; геотермальна енергетика потенційно небезпечна з погляду виникнення зсувів і провалів грунту, і навіть землетрусів.

Застосування силових ВІЕ-пристроїв нерозривно пов'язане з використанням накопичувачів енергії (хімічних, теплових, електричних, механічних, що виробляють проміжні типи енергоносіїв, наприклад водень тощо), які також забруднюють навколишню природу.

У сегменті біомаси екологічне навантаження виникає вже на етапі отримання сировини (в ході сільськогосподарських робіт, в результаті використання ГМО-рослин, вирубування лісів з метою розширення посівних площ тощо), при виробництві відповідного промислового обладнання, функціонуванні та утилізації ВІЕ-установок (викиди та відходи різних видів), у процесі випуску біопалива, а також експлуатації транспортних засобів, що застосовують біо- або змішане паливо (збільшується ймовірність скорочення технічного ресурсу двигуна, виникає необхідність застосування спеціального автомобільного обладнання, впровадження нових видів мастильних матеріалів тощо). ). Однак слід зазначити, що при вирощуванні біомаси відбувається активне поглинання СО 2 з атмосфери внаслідок реакції фотосинтезу, тому з точки зору балансу (різниці між сумарним поглинанням та сумарними викидами СО 2) емісії “парникових” газів протягом усього життєвого циклу даний сектор ВДЕ є нетто-абсорбентом двоокису вуглецю. 2

У світі екологічний аспект використання ВДЕ почали активно вивчати кілька десятиліть тому, зокрема СРСР. Нині велика база даних накопичена США; в ЄС відповідної узагальненої статистичної інформації за тривалий період спостереження відсутня через відносну “новизну” питання. 3

Як відновлювана енергетика почала завойовувати сучасний світ?

Запит на розширення використання ВДЕ сформувався ще в другій половині XX століття, коли трансформація нафтового ринку, створення нафтового картелю ОПЕК та подальші нафтова та економічна кризи 1970-х років розкрили вразливість економіки західних держав-імпортерів вуглеводнів від зовнішніх поставок сировини. Перед відповідними національними урядами гостро окреслилися завдання не лише щодо пошуку шляхів зниження енергоспоживання та оптимізації імпорту викопного палива, а й можливостей застосування альтернативних видів енергоносіїв. 4

Наприкінці 70-х років вчені СРСР констатували: "Серйозність прагнень провідних капіталістичних країн до широкого пошуку найрізноманітніших варіантів задоволення енергетичних потреб у майбутньому підтверджується масштабами робіт, що проводяться, швидким накопиченням нових результатів досліджень і розробкою все більш віддалених за очікуваними датами". 5

У 2000-х роках країни ОЕСР, вже володіючи достатнім обсягом знань і капіталу, взяли курс на новий технологічний уклад і позначили інноваційну мету - створення низьковуглецевої економіки на основі нових досягнень науки та техніки. У результаті відновлювана енергетика, сфери енергоефективності, енергозбереження, а також сектор збору СО 2 набули статусу економічних “моторів”, нових “точок” зростання та масштабну державну підтримку.

У той же час треба розуміти, що до рішень та технологій, що пропонують шляхи зниження антропогенного навантаження на навколишнє середовище (і теорію “парникового” ефекту як аргумент), традиційно домішуються політика та інтерес капіталу, що передбачає максимальне одержання прибутку. Це вносить свої корективи в якісне та кількісне наповнення кошика супутніх екологічних ВІЕ-ризиків, причому абсолютно повними та об'єктивними відповідними даними суспільство поки не має.

До подальшого розгляду даної проблематики доцільно позначити масштаб залучення відновлюваних ресурсів у діловий обіг та основні сфери використання ВДЕ.

Отже, на початку другого десятиліття століття ВІЕ-установки укоренилися на всіх "поверхах" світового господарства (від мікро- до макрорівня) і в ряді економік, потіснивши вуглеводневі енергоносії (а у ФРН і атомну енергію), отримали широке застосування у виробництві електричної та теплової енергії, а також на транспорті, флоті та в авіації.

У 2001 р. у структурі глобального енергоспоживання частка ВДЕ (без урахування великих ГЕС) оцінювалася в 0,5%, а до початку другого десятиліття цей показник наблизився до 1,6% (з урахуванням великих ГЕС – 8,1%), що у абсолютному вираженні становило дуже відчутну величину – 195 млн. т н. е. (986,3 млн. т н. е.). Для порівняння – у 2011 р. сумарне споживання первинної енергії (усіх видів енергоносіїв) у Великій Британії знаходилося на рівні 198 млн., Італії – 168 млн., Іспанії – 146 млн. т н. е. 6

У глобальному масштабі проявилися країни, в яких без використання ВДЕ економічна діяльність стала скрутною і навіть неможливою. Наприклад, Норвегія залежить від ВДЕ на 65%, Бразилія – на 39%, Канада – на 27%, Данія, Іспанія та ФРН – на 18%, 13% та 9% відповідно. 7

У докризовий 2007 р. у світовому виробництві електроенергії частку ВДЕ припадало близько 18%, при цьому основним джерелом була енергія води (ГЕС) - 86,8%. 8

Необхідно наголосити, що наведені дані базуються на офіційних статистичних даних, отриманих за методиками, що передбачають наявність певної похибки; у світі реальний обсяг використання ВДЕ (наприклад, з урахуванням спалювання дров) не піддається точному обліку.

Повернемося до екологічного аспекту ВДЕ.

Для узагальненої оцінки прямого та непрямого впливу на навколишнє середовище та як грубий інструмент порівняння недоліків та переваг об'єктів відновлюваної енергетики можуть бути використані різні критерії оцінки, наприклад, такі, як:
- Вплив на земельні ресурси;
- вплив на тваринний та рослинний світ;
- Вплив на людину;
- Вплив на водні ресурси.

У зв'язку з доктриною "чистого" розвитку загальноприйнятими є також показники, що оцінюють емісію "парникових" газів у СО 2 -еквіваленті, що утворюються під час всього життєвого циклу ВІЕ-обладнання (Life-Cycle Global Warming Emissions).

Розглянемо основні параметри, що характеризують ступінь впливу різних видів ВІЕ на навколишнє середовище, і по можливості можна порівняти з показниками для вуглеводневих енергоносіїв.

Енергія вітру широко використовується у виробництві електричної енергії. У глобальному масштабі вона має значний технічний ресурс, високий рівень доступності і сталості, а також відносну дешевизну. Вітроенергетичні установки (ВЕУ) можуть розташовуватись як на суші, так і в прибережних водах на морському шельфі. Перераховані переваги дозволяють енергії вітру конкурувати з викопним паливом; у 2011 р. у структурі виробництва електроенергії ЄС на частку цього енергоносія припадало понад 6%. 9

При наземному розташуванні обладнання безпосередньо задіюється невелика ділянка суші у вигляді кола площею 5-10 діаметрів вітрового колеса ВЕУ, а кабельне господарство прокладається під землею. Згідно з дослідженням "National Renewable Energy Laboratory" (США), загальний розмір земельної ділянки знаходиться в межах від 12 - 57 га з розрахунку на 1МВт проектної потужності установки, при цьому постійно зайнятою є лише його невелика частина - не менше 0,4 га/МВт , а 1,5 га/МВт – тимчасово (в основному – при будівництві). 10

Таким чином, основна територія навколо вежі ВЕУ може бути задіяна для інших потреб, наприклад, будівництва нежитлових та інфраструктурних об'єктів, випасу худоби тощо. Крім того, ВЕУ можуть розміщуватись на землях, непридатних для землеробства чи інших господарських потреб, а також у промислових зонах, що суттєво підвищує привабливість цього виду ВДЕ з точки зору використання земельного ресурсу.

ВЕУ, розміщені лежить на поверхні моря, займають ширшу площу, ніж наземні установки, оскільки мають значні габарити і кабельне господарство, прокладене морським дном. Вони можуть створювати труднощі для судноплавства, рибальства, туризму, видобутку піску, гравію, нафти та газу.

ВЕУ впливають на живу природу, в першу чергу на птахів, які гинуть як при безпосередньому зіткненні з вітротурбінами, так і внаслідок руйнування довкілля через штучну зміну природних потоків повітряних мас (кінець лопаті вітроколеса може переміщатися з лінійною швидкістю близько 300 км/ год).

У США вплив вітроустановок на довкілля птахів і кажанів безперервно вивчається. За даними "National Wind Coordinating Committee" ("NWCC") на рік гине 11,7 особин птахів і 43,2 кажанів з розрахунку на 1МВт встановленої потужності ВЕУ, при цьому фахівці вважають, що це не становить небезпеки для видових популяцій. 11

Скорочення смертності пернатих і кажанів сприяють оптимальний вибір місця розміщення обладнання, технічні рішення (наприклад, повна зупинка ВЕУ при швидкості вітру нижче певного рівня, відключення ВЕУ в період міграції птахів тощо), а також облік інших локальних умов, виявлених у процесі експлуатації такого обладнання.

ВЕУ морського базування також призводять до загибелі птахів, проте меншою мірою порівняно із наземними комплексами. До основного негативного впливу ВЕУ цього відносять можливе зниження популяції морських жителів і створення штучних перешкод (рифів).

На людину ВЕУ може шкідливо впливати як джерело високочастотного і низькочастотного випромінювання, шляхом візуального впливу (ефект мерехтіння, порушення краси природного ландшафту - поява нових "визначних пам'яток" і т.д.), у разі падіння ферми або механічного руйнування ВЕУ. Крім того, нещасні випадки можуть відбуватися в процесі технічного обслуговування та ремонту обладнання при зіткненні з ВЕУ літальних апаратів. Ступінь впливу перелічених чинників багато в чому залежить від конструкції вітроустановки, місця її розташування, виробничої дисципліни та повноти виконання належних організаційних заходів. Вважається, що за дотримання всіх вимог, негативний вплив ВЕУ на людину мінімальний. 12

Вплив ВЕУ на водні ресурси незначний. Вода використовується лише в процесі виробництва комплектуючих установки та при будівництві цементної основи вітротурбіни.
Обсяг шкідливих викидів у СО 2 - еквіваленті, пов'язаний з життєвим циклом ВЕУ, набагато нижче, ніж аналогічний показник для теплових електростанцій і знаходиться, як правило, в межах 10 - 20 г/кВт/год (для газових станцій - 270 - 900, вугільних - 630 - 1600 г/кВт/год). 13

Енергія сонця має величезний ресурс і може застосовуватися у виробництві теплової енергії (сонячні колектори тощо) та електричної енергії (фотогальванічні установки, сонячні концентратори, геомембранні станції тощо); ступінь впливу на довкілля значною мірою залежить від конструкції та потужності сонячного обладнання.

Площа земної поверхні, використовувана системами, діючими з урахуванням сонячної енергії, визначається типом установки. Станції малої потужності можуть мінімізувати це навантаження і розташовуватися на дахах будівель або інтегруватися в різні елементи будівель (стіни, вікна і т. д.), а промислові установки можуть задіяти велику територію. Даний показник для фотогальванічних установок (ФГУ) лежить у межах 1,5 – 4 га/МВт, сонячних концентраторів – 1,5 – 6 га/МВт.

Існують проекти сонячних концентраторів, що займають значну площу земної поверхні (порівняної з аналогічним показником для ТЕЦ та АЕС), проте елементи можуть розміщуватися на територіях, непридатних для вирощування сільськогосподарських культур, вздовж інфраструктурних об'єктів, на полігонах поховання побутових відходів або інших площ з метою на флору, фауну та людину. 14

У процесі експлуатації вплив на водні ресурси з боку ФДМ мінімально; вода використовується лише у процесі виробництва компонентів сонячної батареї. Однак конструкція сонячних колекторів передбачає використання води як теплоносій, а в деяких типах сонячних концентраторів витрата води (для охолодження системи) може досягати 2,5 тис. л/МВт/год.

Негативний вплив на людину визначається в основному процесом виготовлення кремнієвих елементів ФГУ, при якому можливий контакт із шкідливими та токсичними речовинами (соляна, сірчана та азотна кислоти, ацетон, фтористий водень, арсенід галію, телурид кадмію, мідно-індійний або мідно-галлієвий диселенид). ін). У виробництві тонкоплівкових модулів використовується менший обсяг шкідливих речовин, проте воно також потребує строго дотримання заходів безпеки.

Об'єм викидів СО 2 для ФГУ становить 36 - 80 г/кВт/год, сонячних концентраторів - 36 - 90 г/кВт/год.

Геотермальна енергія , що витягується з глибин землі (від 200 м до 10 км), може використовуватися для виробництва електричної та/або теплової енергії, а також холоду та пари, як шляхом перетворення (з використанням парових турбін), так і безпосередньо (закачуванням свердловинної рідини в системи будівель). Станом на початок 2010 р. у світі сумарна потужність геотермальних станцій, що виробляють електроенергію, становила приблизно 11 ГВт, теплову енергію – близько 51 ГВт. 15

Станції цього створюються як у регіонах, мало придатних для землеробства, і у природоохраняемых зонах. Вони можуть займати досить велику територію, наприклад, найбільший у світі геотермальний комплекс The Geysers (США) розташовується на площі більш ніж 112 кв. км, що кореспондується з питомим показником площі на одиницю потужності 15 га/МВт (ел.). 16

У гірських районах планети буріння свердловин і використання технологій, подібних до гідророзриву пласта, можуть провокувати землетруси, а паркан теплоносія з природних підземних резервуарів - викликати зсуви і провали ґрунту (тому, як правило, він закачується назад у пласт). Загалом вплив геотермальної установки на тваринний, рослинний світ і людину перебуває у прямій залежності від конструкції системи, типу енергоносія, вжитих заходів безпеки та інших факторів і, незважаючи на зазначені недоліки, знаходиться на досить низькому рівні.

У водяному контурі охолодження подібного обладнання витрата чистої води може змінюватись у межах 6 тис. - 19 тис. л/МВт/год, при цьому деякі типи станцій можуть обходитися без забору води із зовнішнього джерела шляхом використання свердловинної рідини. 17

Геотермальні станції є джерелом забруднення атмосфери, викидаючи двоокис сірки, а також сірководень, оксиди вуглецю, аміак, метан, бор та інші речовини, що може провокувати легеневі захворювання та хвороби серця у людини. Тим не менш вважається, що в даному секторі генерації емісія SO 2 в десятки разів менша порівняно з вугільними тепловими електростанціями.

Загалом при даній технології обсяг забруднення оцінюється в 90 г/кВт/год у СО 2 еквіваленті, однак для систем із замкнутим робочим контуром цей показник обмежується викидами, виробленими під час виготовлення обладнання.

Біомаса має широке застосування у виробництві теплової та електричної енергії, рідкого та газоподібного моторного палива, причому не тільки для автомобільного транспорту, а й літальних апаратів, а також суден.

Вплив даного сегменту ВДЕ на земельний ресурс, рослинний, тваринний світ та людину може бути досить значним. Так, наприклад, для розширення посівних площ технічних культур може винищуватися лісовий фонд, що призводить до скорочення ареалу проживання багатьох видів тварин та птахів; збільшення площі відповідних посівів на землях сільськогосподарського призначення загострює конфлікт із продовольчим сектором.

У той же час у світі утворюється значна кількість біологічних відходів, переробка яких сприяє очищенню довкілля.

Традиційно біомаса (деревні відходи та вугілля, солома, деякі види відходів сільського господарства та тваринництва, тверді побутові відходи тощо) використовується шляхом спалювання. В цьому випадку за ступенем впливу на навколишнє середовище вона подібна до вуглеводневих енергоносіїв, проте при цьому її перевагою є відновлюваність.

Розвиток сучасних технологій йде у напрямку створення методів виробництва біопалива другого та наступних поколінь (метанолу, етанолу, біодизельного та синтетичного палива, реактивного палива, біометану, водню тощо) шляхом піролізу, газифікації, біологічної та хімічної переробки, гідрування тощо. д., що дозволяють ефективно переробляти всі види біологічної сировини, насамперед - лігноцелюлозу. Впровадження відповідних промислових рішень (у ЄС це намічено на період після 2015 р.) дозволить вивести галузь на якісно новий рівень та пом'якшити її вплив на сільське господарство та продовольчий сектор. У довгостроковій перспективі передбачається неухильне нарощування випуску біоетанолу та біопалива, причому їхня вартість також зростатиме (очікується, що до 2021 р. на глобальному ринку ціна біодизельного палива в номінальному вираженні стабілізується поблизу позначки 1,4 дол./л., біоетанолу - 0, 7 дол./л). 18

Вплив сектора біомаси на водні ресурси може бути значним (залежно від регіону), оскільки для підвищення врожайності технічних культур потрібна певна кількість вологи. 19

Крім того, забруднення поверхневих вод регіону може відбуватися внаслідок застосування добрив та пестицидів.

У секторах виробництва теплової та електричної енергії при використанні біопалива споживання води найчастіше знаходиться в межах 1 тис. - 1,7 тис. л/МВт/год, проте для технічних потреб у системі охолодження може бути задіяна набагато більша кількість - до 185 тис. л/МВт/год. 20

При використанні біомаси шляхом безпосереднього спалювання, так з використанням методів її різних перетворень в проміжні джерела енергії, утворюються шкідливі речовини (оксиди вуглецю, азоту, сірки тощо). При цьому порівняльний аналіз викидів СО2 щодо вуглеводнів (газу, вугілля, нафтопродуктів) показує, що цей показник значною мірою залежить від типів технології та палива (в середньому - 18 - 90 г/кВт/год) і в деяких випадках для біомаси він вищий , ніж інших видів енергоносіїв.

Енергія води використовується ГЕС різної потужності - від мікро ГЕС (кілька кВт) до великих ГЕС (понад 25 МВт), що входять до національних енергосистем. Вплив даного виду ВДЕ на земельний ресурс в першу чергу залежить від типу та потужності обладнання, а також рельєфу місцевості та може досягати кількох сотень гектарів з розрахунку на 1 MW встановленої потужності.

Гідроелектростанції, особливо великих, надає значний вплив на природу та людину; воно досить докладно описано у численних наукових матеріалах різних організацій, наприклад "WWF". 21

У гідроенергетиці емісія парникових газів для малих станцій оцінюється в 4,5 - 13,5 г/кВт/год, для великих ГЕС - 13 - 20 г/кВт/год.

У ряді випадків ГЕС великої потужності можуть бути причиною підвищеного рівня викидів двоокису вуглецю та метану внаслідок гниття біомаси, затопленої під час створення греблі.

Таблиця 1.Витрата води у виробничому циклі електроенергетичних станцій різних типів 1)

1) Під витратою води розуміється її забір із зовнішнього джерела та використання шляхом подальших трансформацій (випаровування, перетворення на кінцевий продукт тощо).

Таблиця 2.Викиди шкідливих речовин в атмосферу при спалюванні різних видів палива на стаціонарному енергетичному обладнанні 1)

1) Включаючи нагрівачі, печі різного призначення, сушильне та інше обладнання; значною мірою залежать від типу сировини та конструкції агрегатів.

Розраховано автором за “US Environmental Protection Agency”, “Direct Emissions from stationary Combustion Sourсes”, May, 2008. http://www.epa.gov/climateleadership/documents/resources/stationarycombustionguidance. pdf

Таблиця 3.Порівняльні показники викидів СО 2 в залежності від типу технології та виду палива при виробництві теплової та електричної енергії

Малюнок 1.
Порівняльні показники викидів СО 2 залежно від типу технології та виду палива при виробництві теплової та електричної енергії, ф./млн.

Сторінка: “Biomass Sustainability and Carbon Policy Study”, “Manomet Center for Conservation Sciences”, 2010, p. 27. http://www.mass.gov/eea/docs/doer/renewables/biomass/manomet-biomass-report-full-hirez.pdf

Малюнок 2.
Викиди парникових газів у період життєвого циклу енергетичних об'єктів на базі різних типів енергоносіїв для різних видів енергоносіїв (г/кВт/год у СО 2 -еквіваленті) 1)

1) Наведено максимальні значення показника.

С т о ч н і к: “IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation”, 2011, нар. 732.

Висновки:

1. Бездумне переслідування мети щодо розширення частки ВДЕ у видатковій частині енергобалансу виходячи лише з економічних і політичних міркувань може обернутися набагато важчими наслідками для екології, а далі ланцюжком - економіці в цілому, ніж використання копалин.

2. З іншого боку, слід розуміти, що повноважний облік екологічних вимог неминуче призведе до стримування розвитку енергетики, і, як наслідок, нових кризових явищ у народному господарстві. Тому, на наш погляд, необхідно розумно використовувати можливості природи для забезпечення потреб суспільства, проводити ретельну оцінку та всебічне дослідження впливу ВІЕ-об'єктів на навколишнє середовище та шукати шляхи його обмеження та запобігання.

3. В даний час країни ОЕСР завершують 40-річний етап формування сучасного вигляду відновлюваної енергетики. Вони нагромадили відповідний досвід, виявили перспективні напрямки розвитку галузі та шляхи її інтеграції в різні сектори (електричну та теплову генерацію, систему постачання рідкими видами палив тощо), а також скоригували стратегію подальшого просування ВДЕ на регіональних та світовому ринках, у тому з метою надання нового імпульсу розвитку власних економік.

4. У період після 2015 р., на нашу думку, у країнах ОЕСР очікується масштабне впровадження ВІЕ-технологій наступних поколінь, які у поєднанні з іншими досягненнями НТП (створенням нових матеріалів, розвитком інформаційно-комунікаційних технологій, розширенням інтелектуальних енергетичних мереж, широке впровадження гібридного та електричного приводу на транспорті і т. д.) піднімуть технологічний рівень енергетики на наступний щабель.

5. У країнах об'єднаної Європи відновлювана енергетика знаходиться на передньому рубежі процесу трансформації та інтеграції енергетичного ринку. Реалізація масштабних ВІЕ-проектів та створення пан-європейської інтелектуальної енергетичної системи покликане не лише підвищити рівень енергетичної безпеки, а й сприяти зміцненню єдності держав у рамках ЄС.

Висновки для Росії:

1. Росія має величезний потенціал та велику базу для розвитку відновлюваної енергетики з метою підвищення енергоефективності та зниження енерговитрат у всіх сферах економіки, розумної диверсифікації енергопостачання багатьох категорій споживачів, оздоровлення ситуації в секторі ЖКГ, а також посилення ділової активності підприємств малого та середнього бізнесу.

2. Відновлювана енергетика може стати одним із доданків процесу подолання технологічної відсталості Росії, оскільки позитивно впливає розвиток фундаментальної і галузевої науки, високотехнологічного виробничого сектора.

3. Вже в середньостроковій перспективі, на наш погляд, на вітчизняному ринку можлива активізація попиту на економічне енергетичне обладнання різних типів потужності та інтелектуальні системи, що дозволяють підвищити автономність споживачів та оптимізувати процеси вироблення енергії як на базі ВДЕ, так і у поєднанні з традиційними енергоносіями.

4. Іноземний (і в першу чергу західноєвропейський) капітал зацікавлений у розвитку сектора ВДЕ у низці країн колишнього СРСР через економічні, екологічні та інші причини (обмеженість земельних та водних ресурсів ЄС, особливості регулювання обігу ГМО-культур, необхідності у додаткових постачаннях “чистої” ” енергії, протестів мешканців низки регіонів та ін.). Для Росії це розширять вікно можливостей із залучення активних гравців ВІЕ-ринку.

5. Приплив відповідних інвестицій та реалізацію ВИЭ-проектов біля РФ необхідно суворо пов'язувати з ретельним опрацюванням екологічної складової проектів (з урахуванням досвіду та знань вітчизняних фахівців), імпортом найбільш передових технологій і устаткування, і навіть наступної максимальної локалізацією виробництва. Абсорбація “ноу-хау”, що негативно впливають на навколишнє середовище та людину, як і пасивна роль “сировинного придатку” у цьому сегменті енергетики є щонайменше деструктивними.

________________

1 WWF, “Плотини та розвиток. Нова методична основа прийняття рішень”. Звіт Всесвітньої комісії з гребель, Москва, 2009, сс. 65 – 107.

2 “IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation”, 2011, нар. 732.

3 NABU-Bundesverband. “Windenergie und Naturschutz. Ein unlosbarer Konflikt?”, 2012, Berlin, ss. 5-7.

4 Hans R. Kramer, “Die Europaeische Gemeinschaft und die Oelkrise”, “Nomos”, Baden-Baden, 1974, с. 91.

5 Примаков Є.М., Громов Л.М., Любимов Л.Л. та ін., "Нові явища в енергетиці капіталістичного світу", ІСЕМО РАН СРСР, видавництво "Думка", 1979, стор 204.

6 “BP Statistical Review of World Energy, June 2012”, 40.

8 IEA, “Energy Technology Perspectives 2010”, стор. 126.

9 EWEA, “Green Growth. The impact of wind energy on jobs and the economy”, March, 2012, p.11.

10 “Union of Concerned Scientists”, http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/environmental-impacts-wind-power.html

11 National Wind Coordinating Committee (NWCC), “Wind turbine interactions with birds, bats, and their habitats: Summary of research results and priority questions”, 2010, pp. 4-5.

12 “Потенційні Heals Impact of Wind Turbines”, Chief Medical Officer of Heals, Report, May 2010.

13 “IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation”. 540.

14 US Environmental Protection Agency, “Best practices for Sitting Solar Photovoltaics on Municipal Solid Waste Landfills”, February, 2013, pp.20-22.

15 “IPCC”, “Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation”, 2011, нар. 416.

16 "The Geysers", http://www.geysers.com/geothermal.aspx

17 Macknick, et al. 2011. A Review of Operational Water Consumption and Withdrawal Factors for Electricity Generating Technologies. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory, нар. 12.

18 OECD-FAO “Agricultural Outlook 2011-2020”, с. 79.

19 Clifton-Brown, JC; Lewandowski I. “Water Use Efficiency and Biomass Partitioning of Three Different Miscanthus Genotypes with Limited and Unlimited Water Supply”, April 12, 2000.

20 Macknick, et al. “A Review of Operational Water Consumption and Withdrawal Factors for Electricity Generating Technologies”, National Renewable Energy Laboratory, March, 2011, p. 14.

21 WWF, “Плотини та розвиток. Нова методична основа для ухвалення рішень”, Звіт всесвітньої комісії з гребель. Москва, 2009 р.

Росія має величезний потенціал та велику базу для розвитку відновлюваної енергетики

У сучасному індустріальному суспільстві (і в умовах нестримного зростання споживання товарів, які мають навмисно укорочений термін використання), енергетика є масштабним забруднювачем природи.

На поточному етапі розвитку науки і техніки кожен сегмент світового енергетичного господарства деструктивно впливає на навколишній світ. Повною мірою це стосується й сфери відновлюваних джерел енергії (ВІЕ), оскільки абсолютно «чистих» енергоносіїв та ВІЕ-пристроїв поки що не існує, хоча б з тієї причини, що об'єкти відновлюваної енергетики у будь-якому випадку змінюють природний хід енерго- та масообміну біосфери.

При цьому екологічні ВІЕ-фактори, прямі та непрямі, відрізняються широкою різноманітністю та силою впливу. Вони виникають як на етапах будівництва, виробництва, експлуатації та утилізації ВДЕ-обладнання, так і в технологічному ланцюжку застосування «зелених» енергоносіїв, причому іноді потай і з непередбачуваними наслідками у тривалій перспективі.

Наприклад, будівництво гребель ГЕС може призводити до зниження рівня життя населення, деградації екосистем та рибних ресурсів, причому у довгостроковій перспективі.

Вітрова енергетика може бути джерелом негативного впливу для птахів, кажанів, водних мешканців та людини, створювати радіочастотні перешкоди. Геотермальна енергетика потенційно небезпечна з погляду виникнення зсувів і провалів грунту, і навіть землетрусів.

Застосування силових ВІЕ-пристроїв нерозривно пов'язане з використанням накопичувачів енергії (хімічних, теплових, електричних, механічних, що виробляють проміжні типи енергоносіїв, наприклад, водень тощо), які також забруднюють навколишню природу.

У сегменті біомаси екологічне навантаження виникає вже на етапі отримання сировини (у ході сільськогосподарських робіт, в результаті використання ГМ-рослин, вирубування лісів з метою розширення посівних площ тощо), при виробництві відповідного промислового обладнання, функціонуванні та утилізації ВІЕ-установок (викиди та відходи різних видів), у процесі випуску біопалива, а також експлуатації транспортних засобів, що застосовують біо- або змішане паливо (збільшується ймовірність скорочення технічного ресурсу двигуна, виникає необхідність застосування спеціального автомобільного обладнання, впровадження нових видів мастильних матеріалів тощо). ). Однак слід зазначити, що при вирощуванні біомаси відбувається активне поглинання СО 2 з атмосфери внаслідок реакції фотосинтезу, тому з точки зору балансу (різниці між сумарним поглинанням та сумарними викидами СО 2) емісії «парникових» газів протягом усього життєвого циклу даний сектор ВІЕ є нетто-абсорбентом двоокису вуглецю.

У світі екологічний аспект використання ВДЕ почали активно вивчати кілька десятиліть тому, зокрема СРСР. Нині велика база даних накопичена США; в ЄС відповідної узагальненої статистичної інформації за тривалий період спостереження відсутня через відносну «новизну» питання.

Як відновлювана енергетика почала завойовувати сучасний світ?

Запит на розширення використання ВДЕ сформувався ще в другій половині XX століття, коли трансформація нафтового ринку, створення нафтового картелю ОПЕК та подальші нафтова та економічна кризи 1970-х років розкрили вразливість економіки західних держав — імпортерів вуглеводнів від зовнішніх поставок сировини. Перед відповідними національними урядами гостро окреслилися завдання не лише щодо пошуку шляхів зниження енергоспоживання та оптимізації імпорту викопного палива, а й можливостей застосування альтернативних видів енергоносіїв.

Наприкінці 70-х років вчені СРСР констатували: «Серйозність прагнень провідних капіталістичних країн до широкого пошуку найрізноманітніших варіантів задоволення енергетичних потреб у майбутньому підтверджується масштабами робіт, що проводяться, швидким накопиченням нових результатів досліджень і розробкою все більш віддалених за очікуваними датами про.

У 2000-х роках країни ОЕСР, вже маючи достатній обсяг знань і капіталу, взяли курс на новий технологічний уклад і позначили інноваційну мету — створення низьковуглецевої економіки на базі нових досягнень науки і техніки. У результаті відновлювана енергетика, сфери енергоефективності, енергозбереження, а також сектор збору СО 2 набули статусу економічних «моторів», нових «точок» зростання та масштабної державної підтримки.

У той же час треба розуміти, що до рішень і технологій, що пропонують шляхи зниження антропогенного навантаження на навколишнє середовище (і теорію «парникового» ефекту як аргумент), традиційно долучаються політика та інтерес капіталу, що передбачає максимальне одержання прибутку. Це вносить свої корективи в якісне та кількісне наповнення кошика супутніх екологічних ВІЕ-ризиків, причому абсолютно повними та об'єктивними відповідними даними суспільство поки не має.

До подальшого розгляду даної проблематики доцільно позначити масштаб залучення відновлюваних ресурсів у діловий обіг та основні сфери використання ВДЕ.

Отже, на початку другого десятиліття століття ВІЕ-установки укоренилися на всіх «поверхах» світового господарства (від мікро- до макрорівня) і в ряді економік, потіснивши вуглеводневі енергоносії (а у ФРН і атомну енергію), отримали широке застосування у виробництві електричної та теплової енергії, а також на транспорті, флоті та в авіації.

У 2001 році у структурі глобального енергоспоживання частка ВДЕ (без урахування великих ГЕС) оцінювалася в 0,5%, а до початку другого десятиліття цей показник наблизився до 1,6% (з урахуванням великих ГЕС – 8,1%). Це у абсолютному вираженні становило дуже відчутну величину - 195 мільйонів т.зв.е. (986,3 мільйона т.зв.е.). Для порівняння, у 2011 році сумарне споживання первинної енергії (всіх видів енергоносіїв) у Великій Британії знаходилося на рівні 198 мільйонів, Італії – 168 мільйонів, Іспанії – 146 мільйонів т.зв.е.

У глобальному масштабі проявилися країни, в яких без використання ВДЕ економічна діяльність стала скрутною і навіть неможливою. Наприклад, Норвегія залежить від ВДЕ на 65%, Бразилія – на 39%, Канада – на 27%, Данія, Іспанія та Німеччина – на 18, 13 та 9% відповідно.

У докризовий 2007 рік у світовому виробництві електроенергії на частку ВДЕ припадало близько 18%, при цьому основним джерелом була енергія води (ГЕС) – 86,8%.

Необхідно наголосити, що наведені дані базуються на офіційних статистичних даних, отриманих за методиками, що передбачають наявність певної похибки; у світі реальний обсяг використання ВДЕ (наприклад, з урахуванням спалювання дров) не піддається точному обліку.

Повернімося до екологічного аспекту ВДЕ

Для узагальненої оцінки прямого та непрямого впливу на довкілля та як грубий інструмент порівняння недоліків та переваг об'єктів відновлюваної енергетики можуть бути використані різні критерії оцінки, наприклад такі, як:

вплив на земельні ресурси;

Вплив на тваринний та рослинний світ;

Вплив на людину;

Вплив водні ресурси.

У зв'язку з доктриною «чистого» розвитку загальноприйнятими є також показники, що оцінюють емісію «парникових» газів у СО2-еквіваленті, що утворюються під час всього життєвого циклу ВІЕ-обладнання.

Розглянемо основні параметри, що характеризують ступінь впливу різних видів ВІЕ на навколишнє середовище та по можливості зіставимо їх із показниками для вуглеводневих енергоносіїв.

Енергія вітру широко використовується у виробництві електричної енергії. У глобальному масштабі вона має значний технічний ресурс, високий рівень доступності і сталості, а також відносну дешевизну. Вітроенергетичні установки (ВЕУ) можуть розташовуватись як на суші, так і в прибережних водах на морському шельфі. Перераховані переваги дозволяють енергії вітру конкурувати з викопним паливом; 2011 року у структурі виробництва електроенергії ЄС частку цього енергоносія припадало понад 6% .

При наземному розташуванні обладнання безпосередньо задіюється невелика ділянка суші у вигляді кола площею 5-10 діаметрів вітрового колеса ВЕУ, а кабельне господарство прокладається під землею. Згідно з дослідженням National Renewable Energy Laboratory (США), загальний розмір земельної ділянки знаходиться в межах від 12-57 га з розрахунку на 1 МВт проектної потужності установки, при цьому постійно зайнятою є лише його невелика частина - не менше 0,4 га/МВт, а 1,5 га/МВт - тимчасово (в основному - при будівництві).

Таким чином, основна територія навколо вежі ВЕУ може бути задіяна для інших потреб, наприклад будівництва нежитлових та інфраструктурних об'єктів, випасу худоби і т. д. Крім того, ВЕУ можуть розміщуватися на землях, непридатних для землеробства або інших господарських потреб, а також у промислових зонах, що суттєво підвищує привабливість цього виду ВІЕ з точки зору використання земельного ресурсу.

ВЕУ, розміщені лежить на поверхні моря, займають ширшу площу, ніж наземні установки, оскільки мають значні габарити і кабельне господарство, прокладене морським дном. Вони можуть створювати труднощі для судноплавства, рибальства, туризму, видобутку піску, гравію, нафти та газу.

ВЕУ впливають на живу природу, в першу чергу на птахів, які гинуть як при безпосередньому зіткненні з вітротурбінами, так і внаслідок руйнування довкілля через штучну зміну природних потоків повітряних мас (кінець лопаті вітроколеса може переміщатися з лінійною швидкістю близько 300 км/км год).

У США вплив вітроустановок на довкілля птахів і кажанів безперервно вивчається. За даними National Wind Coordinating Committee (NWCC), на рік гине 11,7 особин птахів і 43,2 кажанів з розрахунку на 1 МВт встановленої потужності ВЕУ, при цьому фахівці вважають, що це не становить небезпеки для видових популяцій.

Скорочення смертності пернатих і кажанів сприяють оптимальний вибір місця розміщення обладнання, технічні рішення (наприклад, повна зупинка ВЕУ при швидкості вітру нижче певного рівня, відключення ВЕУ в період міграції птахів тощо), а також облік інших локальних умов, виявлених у процесі експлуатації такого обладнання.

ВЕУ морського базування також призводять до загибелі птахів, проте меншою мірою порівняно із наземними комплексами. До основного негативного впливу ВЕУ цього відносять можливе зниження популяції морських жителів і створення штучних перешкод (рифів).

На людину ВЕУ може шкідливо впливати як джерело високочастотного і низькочастотного випромінювання, шляхом візуального впливу (ефект мерехтіння, порушення краси природного ландшафту — поява нових «визначних пам'яток» тощо), у разі падіння ферми або механічного руйнування ВЕУ. Крім того, нещасні випадки можуть відбуватися в процесі технічного обслуговування та ремонту обладнання при зіткненні з ВЕУ літальних апаратів. Ступінь впливу перелічених чинників багато в чому залежить від конструкції вітроустановки, місця її розташування, виробничої дисципліни та повноти виконання належних організаційних заходів. Вважається, що за дотримання всіх вимог, негативний вплив ВЕУ на людину мінімальний.

Вплив ВЕУ на водні ресурси незначний. Вода використовується лише в процесі виробництва комплектуючих установки та при будівництві цементної основи вітротурбіни.

Обсяг шкідливих викидів у СО 2 -еквіваленті, пов'язаний з життєвим циклом ВЕУ, набагато нижче, ніж аналогічний показник для теплових електростанцій і знаходиться, як правило, в межах 10-20 г/кВт-год (для газових станцій - 270-900 , вугільних - 630-1600 г/кВт-ч).

Енергія Сонця має величезний ресурс і може застосовуватися у виробництві теплової енергії (сонячні колектори і т.д.) і електричної енергії (фотогальванічні установки, сонячні концентратори, геомембранні станції і т.д.); ступінь впливу на довкілля значною мірою залежить від конструкції та потужності сонячного обладнання.

Площа земної поверхні, використовувана системами, діючими з урахуванням сонячної енергії, визначається типом установки. Станції малої потужності можуть мінімізувати це навантаження і розташовуватися на дахах будівель або інтегруватися в різні елементи будівель (стіни, вікна і т.д.), а промислові установки можуть задіяти велику територію. Цей показник для фотогальванічних установок (ФГУ) лежить у межах 1,5-4 га/МВт, сонячних концентраторів - 1,5-6 га/МВт.

Існують проекти сонячних концентраторів, що займають значну площу земної поверхні (порівняну з аналогічним показником для ТЕЦ та АЕС). Однак елементи можуть розміщуватись на територіях, непридатних для вирощування сільськогосподарських культур, вздовж інфраструктурних об'єктів, на полігонах поховання побутових відходів або інших площах з метою зниження впливу на флору, фауну та людину.

У процесі експлуатації вплив на водні ресурси з боку ФДМ мінімально; вода використовується лише у процесі виробництва компонентів сонячної батареї. Однак конструкція сонячних колекторів передбачає використання води в якості теплоносія, а в деяких типах сонячних концентраторів витрата води (для охолодження системи) може досягати 2,5 тисяч л/МВт-год.

Негативний вплив на людину визначається в основному процесом виготовлення кремнієвих елементів ФГУ, при якому можливий контакт із шкідливими та токсичними речовинами (соляна, сірчана та азотна кислоти, ацетон, фтористий водень, арсенід галію, телурид кадмію, мідно-індійний або мідно-галлієвий диселенид). ін). У виробництві тонкоплівкових модулів використовується менший обсяг шкідливих речовин, проте воно також потребує суворого дотримання заходів безпеки.

Об'єм викидів СО 2 для ФГУ становить 36-80 г/кВт-год, сонячних концентраторів - 36-90 г/кВт-год.

Геотермальна енергія, що видобувається з глибин землі (від 200 метрів до 10 кілометрів), може використовуватися для виробництва електричної та/або теплової енергії, а також холоду та пари як шляхом перетворення (з використанням парових турбін), так і безпосередньо (закачуванням свердловинної рідини в системи будівель). Станом на початок 2010 року у світі сумарна потужність геотермальних станцій, що виробляють електроенергію, становила приблизно 11 ГВт, теплову енергію – близько 51 ГВт.

Станції цього створюються як у регіонах, мало придатних для землеробства, і у природоохоронних зонах. Вони можуть займати досить велику територію, наприклад, найбільший у світі геотермальний комплекс The Geysers (США) розташовується на площі більш ніж 112 квадратних кілометрів, що співвідноситься з питомим показником площі на одиницю потужності 15 га/МВт (ел.).

У гірських районах планети буріння свердловин та використання технологій, подібних до гідророзриву пласта, можуть провокувати землетруси, а паркан теплоносія з природних підземних резервуарів — викликати зсуви і провали ґрунту (тому, як правило, він закачується назад у пласт). Загалом вплив геотермальної установки на тваринний, рослинний світ та людину перебуває у прямій залежності від конструкції системи, типу енергоносія, вжитих заходів безпеки та інших факторів і, незважаючи на зазначені недоліки, перебуває на досить низькому рівні.

У водяному контурі охолодження подібного обладнання витрата чистої води може змінюватись у межах 6—19 тисяч л/МВт-год, при цьому деякі типи станцій можуть обходитися без забору води із зовнішнього джерела шляхом використання свердловинної рідини.

Геотермальні станції є джерелом забруднення атмосфери, викидаючи двоокис сірки, а також сірководень, оксиди вуглецю, аміак, метан, бор та інші речовини, що може провокувати легеневі захворювання та хвороби серця у людини. Тим не менш, вважається, що в даному секторі генерації емісія SO 2 у десятки разів менша порівняно з вугільними тепловими електростанціями.

Загалом за даної технології обсяг забруднення оцінюється в 90 г/кВт-год в СО 2 -еквіваленті, проте для систем із замкнутим робочим контуром цей показник обмежується викидами, виробленими при виготовленні обладнання.

Біомаса має широке застосування у виробництві теплової та електричної енергії, рідкого та газоподібного моторного палива, причому не тільки для автомобільного транспорту, а й літальних апаратів, а також суден.

Вплив даного сегменту ВДЕ на земельний ресурс, рослинний, тваринний світ та людину може бути досить значним. Так, наприклад, для розширення посівних площ технічних культур може винищуватися лісовий фонд, що призводить до скорочення ареалу багатьох видів тварин; збільшення площі відповідних посівів на землях сільськогосподарського призначення загострює конфлікт із продовольчим сектором.

У той самий час у світі утворюється значне число біологічних відходів, переробка яких сприяє очищенню довкілля.

Традиційно біомаса (деревні відходи та вугілля, солома, деякі види відходів сільського господарства та тваринництва, тверді побутові відходи тощо) використовується шляхом спалювання. В цьому випадку за ступенем впливу на навколишнє середовище вона подібна до вуглеводневих енергоносіїв, проте при цьому її перевагою є відновлюваність.

Розвиток сучасних технологій йде у напрямку створення методів виробництва біопалива другого та наступних поколінь (метанолу, етанолу, біодизельного та синтетичного палива, реактивного палива, біометану, водню тощо) шляхом піролізу, газифікації, біологічної та хімічної переробки, гідрування. д., що дозволяють ефективно переробляти всі види біологічної сировини, насамперед - лігноцелюлозу. Впровадження відповідних промислових рішень (у ЄС це намічено на період після 2015 року) дозволить вивести галузь на якісно новий рівень та пом'якшити її вплив на сільське господарство та продовольчий сектор. У довгостроковій перспективі передбачається неухильне нарощування випуску біоетанолу та біопалива, причому їхня вартість також зростатиме (очікується, що до 2021 року на глобальному ринку ціна біодизельного палива в номінальному вираженні стабілізується поблизу позначки 1,4 долара за 1 літр, біоетанолу — 0 за 1 літр).

Вплив сектору біомаси на водні ресурси може бути значним (залежно від регіону), оскільки для підвищення врожайності технічних культур потрібна певна кількість вологи.

Крім того, забруднення поверхневих вод регіону може відбуватися внаслідок застосування добрив та пестицидів.

У секторах виробництва теплової та електричної енергії при використанні біопалива споживання води найчастіше знаходиться в межах 1 тисячі – 1,7 тисячі л/МВт-год, проте для технічних потреб у системі охолодження може бути задіяна набагато більша кількість – до 185 тисяч л/МВт -ч.

При використанні біомаси як шляхом безпосереднього спалювання, так і із застосуванням методів її різних перетворень у проміжні джерела енергії утворюються шкідливі речовини (оксиди вуглецю, азоту, сірки тощо). При цьому порівняльний аналіз викидів СО2 щодо вуглеводнів (газу, вугілля, нафтопродуктів) показує, що цей показник значною мірою залежить від типів технології та палива (в середньому - 18-90 г/кВт-год) і в деяких випадках для біомаси він вищий , ніж інших видів енергоносіїв.

Енергія води використовується ГЕС різної потужності - від мікро ГЕС (кілька кВт) до великих ГЕС (понад 25 МВт), що входять до національних енергосистем. Вплив даного виду ВДЕ на земельний ресурс в першу чергу залежить від типу та потужності обладнання, а також рельєфу місцевості та може досягати кількох сотень гектарів із розрахунку на 1 MW встановленої потужності.

Гідроелектростанції, особливо великі, надають значний вплив на природу та людину; воно досить докладно описано у численних наукових матеріалах різних організацій, наприклад WWF.

У гідроенергетиці емісія парникових газів для малих станцій оцінюється в 4,5-13,5 г/кВт-год, для великих ГЕС - 13-20 г/кВт-год.

У ряді випадків ГЕС великої потужності можуть бути причиною підвищеного рівня викидів двоокису вуглецю та метану внаслідок гниття біомаси, затопленої під час створення греблі.

Бездумне переслідування мети щодо розширення частки ВДЕ у видатковій частині енергобалансу, виходячи лише з економічних і політичних міркувань, може обернутися набагато важчими наслідками для екології, а далі ланцюжком — економіки загалом, ніж використання викопного палива. З іншого боку, треба розуміти, що повноважний облік екологічних вимог неминуче призведе до стримування розвитку енергетики і, як наслідок, нових кризових явищ у народному господарстві. Тому, на наш погляд, необхідно розумно використовувати можливості природи для забезпечення потреб суспільства, проводити ретельну оцінку та всебічне дослідження впливу ВІЕ-об'єктів на навколишнє середовище та шукати шляхи його обмеження та запобігання.

В даний час країни ОЕСР завершують сорокарічний етап формування сучасного вигляду відновлюваної енергетики. Вони нагромадили відповідний досвід, виявили перспективні напрями розвитку галузі та шляхи її інтеграції в різні сектори (електричну та теплову генерацію, систему постачання рідкими видами палив тощо), а також скоригували стратегію подальшого просування ВДЕ на регіональних та світовому ринках, у тому з метою надання нового імпульсу розвитку власних економік.

У період після 2015 року, на нашу думку, у країнах ОЕСР очікується масштабне впровадження ВІЕ-технологій наступних поколінь, які у поєднанні з іншими досягненнями НТП (створенням нових матеріалів, розвитком інформаційно-комунікаційних технологій, розширенням інтелектуальних енергетичних мереж, широким впровадженням гібридного та електричного) приводу на транспорті і т.д.) піднімуть технологічний рівень енергетики на наступний щабель.

У країнах об'єднаної Європи відновлювана енергетика знаходиться на передньому рубежі процесу трансформації та інтеграції енергетичного ринку. Реалізація масштабних ВІЕ-проектів та створення пан-європейської інтелектуальної енергетичної системи покликані не лише підвищити рівень енергетичної безпеки, а й сприяти зміцненню єдності держав у рамках ЄС.

Росія має величезний потенціал та велику базу для розвитку відновлюваної енергетики з метою підвищення енергоефективності та зниження енерговитрат у всіх сферах економіки, розумної диверсифікації енергопостачання багатьох категорій споживачів, оздоровлення ситуації у секторі ЖКГ, а також посилення ділової активності підприємств малого та середнього бізнесу. Відновлювана енергетика може стати одним із доданків процесу подолання технологічної відсталості Росії, оскільки позитивно впливає на розвиток фундаментальної та галузевої науки, високотехнологічного виробничого сектора.

Вже в середньостроковій перспективі, на наш погляд, на вітчизняному ринку можлива активізація попиту на економічне енергетичне обладнання різних типів потужності та інтелектуальні системи, що дозволяють підвищити автономність споживачів та оптимізувати процеси вироблення енергії як на базі ВДЕ, так і у поєднанні з традиційними енергоносіями.

Іноземний (і в першу чергу західноєвропейський) капітал зацікавлений у розвитку сектора ВДЕ у низці країн колишнього СРСР через економічні, екологічні та інші причини (обмеженість земельних та водних ресурсів ЄС, особливості регулювання обігу ГМ-культур, необхідність у додаткових постачаннях «чистої» енергії) , протестів мешканців низки регіонів та ін.). Для Росії це розширює вікно можливостей із залучення активних гравців ВІЕ-ринку.

Приплив відповідних інвестицій та реалізацію ВИЭ-проектов біля РФ необхідно суворо пов'язувати з ретельним опрацюванням екологічної складової проектів (з урахуванням досвіду та знань вітчизняних фахівців), імпортом найбільш передових технологій і устаткування, і навіть наступної максимальної локалізацією виробництва. Абсорбція ноу-хау, що негативно впливають на навколишнє середовище та людину, як і пасивна роль «сировинного придатку» у цьому сегменті енергетики є щонайменше деструктивними.

Література

1. WWF. Греблі та розвиток. Нова методична основа для прийняття рішень: Звіт Всесвітньої комісії з гребель / М., 2009. - С. 65-107.

2. IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation. - 2011. - Р. 732.

3. NABU-Bundesverband. Windenergie und Naturschutz. Ein unlosbarer Konflikt? - Berlin, 2012. - S. 5-7.

4. Hans R. Kramer. Die Europaeische Gemeinschaft und die Oelkrise. - Nomos. - Baden-Baden, 1974. - S. 91.

5. Є.М. Примаков, Л.М. Громов, Л.Л. Любимов та ін. Нові явища в енергетиці капіталістичного світу / ІСЕМО РАН СРСР, 1979. - С. 204.

6. BP Statistical Review of World Energy. - June 2012. - P. 40.

8. IEA. Energy Technology Perspectives 2010. - P. 126.

9. Life-Cycle Global Warming Emissions

10. EWEA. Green Growth. Impact of wind energy on jobs and the economy. - March, 2012. - P. 11.

11. Union of Concerned Scientists. http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/environmental-impacts-wind-power.html

12. National Wind Coordinating Committee (NWCC). Візьміть turbine interactions with birds, bats, and their habitats: Сума результатів пошуку та priority questions. - 2010. - P. 4-5.

13. The potential Heals Impact of Wind Turbines. - Chief Medical Officer of Heals, Report, May 2010.

14. The potential Heals Impact of Wind Turbines / Chief Medical Officer of Heals, Report, May, 2010.

15. US Environmental Protection Agency. Best practices for Sitting Solar Photovoltaics on Municipal Solid Waste Landfills. - February, 2013. - P. 20-22.

16. IPCC. Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, 2011. - Р. 416.

17. The Geysers. - http://www.geysers.com/geothermal.aspx

18. Macknick, та ін. 2011. A Review of Operational Water Consumption and Withdrawal Factors for Electricity Generating Technologies. - Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory. - Р. 12.

19. OECD-FAO. Agricultural Outlook 2011-2020. - P. 79.

20. J. C. Clifton-Brown, I. Lewandowski. Зовнішній рівень ефективності та біомаси Partitioning of Three Different Miscanthus Genotypes with Limited і Unlimited Water Supply. - April 12, 2000.

21. Macknick, et al. Зверніть увагу на Operational Water Consumption and Withdrawal Factors for Electricity Generating Technologies / National Renewable Energy Laboratory. - March, 2011. - P. 14.

22. WWF. Греблі та розвиток. Нова методична основа для ухвалення рішень: Звіт Всесвітньої комісії з гребель. - М., 2009.

Ігор Матвєєв, завідувач сектору паливно-енергетичних ресурсів

Всеросійського науково-дослідного кон'юнктурного інституту, www.eprussia.ru

Масове застосування "вітряків" ущербне для фауни.
Фото Reuters

Потенціал альтернативних, відновлюваних джерел енергії (ВІЕ) у Росії надзвичайно великий. Економічний потенціал використання ВІЕ дорівнює 270 млн тонн умовного палива на рік, що відповідає понад 25% від річного енергоспоживання. Проте внесок у енергобаланс Росії альтернативних джерел енергії – геотермальних вод, припливних течій, вітру, сонця тощо. – дуже малий, масштаби та темпи їхнього освоєння у нас у країні відстають від зарубіжних і не відповідають потребам економіки.

p align="justify"> Здійснювана в даний час програма економічного і соціального розвитку Росії на найближчі роки не може бути виконана без потужної енергетичної бази, без випереджального розвитку енергетики і впровадження енергозберігаючих технологій, одним з напрямків яких є перебудова структури паливно-енергетичного балансу країни в напрямку зменшення частки викопного палива - нафти, газового конденсату, газу, вугілля та інших видів палива за рахунок зростання частки АЕС, ГЕС та активного використання ВДЕ. Крім економії органічного палива, розвиток нетрадиційної енергетики дозволяє знизити обсяги його перевезень і витрати на транспортування.

Перебудові структури енергетики в Росії на користь ВІЕ сприяє також поряд із багатьма іншими причинами збільшення нафтопереробки до 75–80%, що у кілька разів знижує можливість використання мазутного палива, зокрема для електростанцій. Складним стає збільшення споживання газу електростанціями Росії, маючи на увазі, що газ – важливий експортний ресурс.

Перерозподіл складових енергобалансів багатьох регіонів та цілих країн за рахунок зростання використання ВДЕ є не лише найважливішим напрямом енергозберігаючої політики, але відіграє значну роль у стратегії запобігання зміні клімату, оскільки отримання енергії та тепла за допомогою ВДЕ супроводжується мінімальними порівняно з традиційними установками викидами в атмосферу. парникових газів

Найбільш гостро питання про розширення використання ВДЕ стоїть зараз у Росії, тому що більше 70% її території з населенням близько 20 млн. осіб знаходиться в зоні децентралізованого електропостачання (Крайня Північ, Далекий Схід та ін.). Не вирішувана вчасно проблема завезення нафтопродуктів у північні та інші важкодоступні райони викликає необхідність аварійної евакуації населення з освоєних регіонів. Але у цих регіонах є великі ресурси ВДЕ, зокрема енергія вітру, малих річок, сонця, тепла Землі. За різними оцінками тут може бути забезпечено за допомогою ВДЕ від 25 до 50% енергоспоживання. Це також сприяє очищенню північних територій від скупчення тари для палива (бочок, контейнерів тощо).

Використання ВДЕ вирішує проблему постачання електроенергією великої кількості дрібних територіально роз'єднаних споживачів. Одночасно використання відновлюваних джерел енергії дозволяє врахувати міжгалузеві регіональні інтереси, включаючи екологію та конкретні плани економічного та соціального розвитку окремих територій. Соціальна роль ВДЕ полягає також у вирівнюванні забезпеченості енергією районів з різною щільністю населення, у тому числі центральних сильно заселених та важкодоступних малонаселених територій, що призводить до глибокої розбудови стилю енергоспоживання та життя.

У сучасних умовах, що характеризуються інвестиційним голодом, ВІЕ можуть вводитися в експлуатацію у вигляді невеликих модулів, що не потребують великих капіталовкладень, а потім нарощуватись при необхідності. Багато установок ВІЕ можуть працювати в автономному режимі і не вимагають великої кількості обслуговуючого персоналу.

Важливою обставиною, що сприяє зверненню до об'єктів ВДЕ, є негативне ставлення у суспільстві до ГЕС, АЕС, ТЕС.

Зрештою, надзвичайно важлива в сучасних умовах обставина – ВДЕ забезпечують децентралізовану від енергосистем форму електропостачання. Тому наявність поновлюваних джерел енергії сприяє підвищенню безпеки постачання населення електрикою та теплом у разі непередбаченого чи навмисного відключення великих енергосистем (теракти тощо).

Можливі екологічні наслідки

Аналіз дослідників експлуатації ВІЕ в різних країнах показав, що ці джерела не завжди є бездоганними в екологічному відношенні.

Ще в 1981 році в місті Найробі (Кенія) відбулася Конференція ООН, на якій було прийнято «Світову програму дій щодо використання нових та відновлюваних джерел енергії». Через 10 років група експертів ООН проаналізувала стан справ у цій галузі енергетики та, використовуючи велику кількість матеріалів світу, дала оцінку екологічних наслідків використання різних видів нетрадиційних джерел енергії. Загальний висновок експертів свідчить про те, що існуюче уявлення про ВДЕ як повністю екологічно чисті джерела помилкове. Експертиза показала необхідність аналізу взаємодій ВДЕ з довкіллям ще на стадії проектування. Це дозволить не повторювати помилок, допущених при проектуванні та експлуатації традиційних енергоустановок, коли спочатку були розроблені та впроваджені їх технології, а потім почалися пошуки шляхів зниження несприятливих впливів на довкілля.

Експерти ООН переконливо показали також необхідність дослідження впливу установок ВДЕ, пов'язаного не лише з виробленням енергії, а й із виготовленням обладнання, у тому числі з видобутком сировини для його створення. Саме на цьому етапі в багатьох випадках можуть виявитися найістотніші негативні екологічні наслідки ВДЕ.

Однак при оцінці екологічних переваг та недоліків ВІЕ необхідно враховувати потужність їх установок, від яких залежить ступінь впливу на довкілля. Максимальний несприятливий вплив мають об'єкти великої потужності. Установки малої потужності практично безпечні в екологічному відношенні, позитивний ефект від їх експлуатації незмірно вищий за можливу екологічну шкоду.

Покажемо на прикладі найбільш застосовуваних установок ВІЕ проблеми, що виникають при їх експлуатації.

Вітроустановки

Використання енергії вітру (ВЕУ) недостатньо вивчене в екологічному плані. Давно встановлено, що ВЕУ викликають інтенсивне акустичне випромінювання. Є свідчення про те, що вітроустановка потужністю 2 МВт у США (штат Північна Кароліна) з лопатею пропелера 60 м відключається вночі через сильний шум. Особливу екологічну проблему являють собою шумові впливи вітроустановок потужністю понад 250 кВт, оскільки швидкість на кінці лопаток вітроколеса великого діаметра у таких установок можна порівняти з надзвуковою швидкістю. При цьому виникає інфразвук, що негативно впливає на живі істоти, у тому числі і на людину. Помічено вплив працюючих станцій на прийом теле- та радіопередач. Позначаються перешкоди для повітряного сполучення, змінюються показання навігаційних приладів. ВЕУ травмують та відлякують птахів, особливо на перелітних трасах, при створенні комплексу ВЕУ погіршуються умови існування дрібних наземних тварин, птахів, комах, а також морської фауни при розміщенні вітроелектростанцій (ВЕС) на акваторіях.

При впливі ВЕС, що поєднують велику кількість вітроустановок, слабшає сила повітряних потоків, що може призвести до порушення теплового балансу і позначитися на кліматі, а також позначитися на провітрюванні розташованих неподалік промислових районів. І нарешті, вітроустановки потребують великих площ і при цьому можуть вплинути на зміну властивостей ґрунтового покриву.

Дослідники наслідків створення ВЕУ не виключають також аварійних ситуацій – поломку агрегатів та відліт пошкоджених деталей. У великих ВЕУ лопаті може бути відкинуто на 400–800 м. У Данії на 2000 ВЕУ припадає 630 вимушених зупинок квартал і 20 випадків руйнації окремих елементів.

І, нарешті, треба згадати про велику кількість металу для виробництва обладнання ВЕУ. Заміна металевих конструкцій склопластиковими потребує вивчення екологічних наслідків хімічних технологій із виробництва склопластику.

Нерівномірність вироблення енергії ВЕУ можна компенсувати поєднанням їх із роботою інших енергооб'єктів, тобто спорудженням ВЕУ у складі енергокомплексів. Так ВЕУ, що працюють паралельно з гідростанціями та в комплексі з ними, можуть знизити у певний час вироблення енергії від ГЕС та спрацювання рівнів води у водосховищі. Негативні наслідки ВЕУ знижуються при розташуванні на акваторіях морів.

Сонячні електростанції (СЕС)

Поряд з великими перевагами використання енергії сонця – її безкоштовністю, відновлюваністю та величезними ресурсами – є ціла низка технічних, екологічних та економічних факторів, що ускладнюють її широке застосування для вироблення електроенергії. Технічні труднощі – низька щільність сонячної радіації біля земної поверхні (в найбільш сприятливих районах 1 кВт/кв. м), нерегульований режим надходження до поверхні землі потоку сонячного випромінювання у зв'язку з обертанням Землі та хмарністю, дуже низький ККД перетворення сонячної енергії на теплову і т.п. .д. Все це вимагає, особливо для станцій з термодинамічних систем, створення великих поверхонь, що відбивають і поглинають, систем орієнтування акумуляторів великої вартості. Періодичність, залежність від стану атмосфери, нерівномірність припливу сонячної радіації протягом доби та року потребує створення акумулюючих або дублюючих систем. Велика вартість панелей і всієї оптичної системи робить виробництво електроенергії від сонячної радіації поки що дуже дорогим для великих енергоустановок. Крім того, СЕС займають великі площі, вони є землеємними. Для отримання за допомогою СЕС енергії, що дорівнює енергії від ТЕС і ГЕС, пристрої, що приймають, особливо у великих СЕС, повинні покрити значні площі, що неминуче призведе до зниження температури поверхні грунту і повітря, а при масовому будівництві СЕС може викликати порушення теплового балансу, змінити напрям вітру, характер грунтів та рослинності великих регіонів. Крім того, виготовлення геліоенергетичного обладнання вимагає, крім кремнію, багато дорогих матеріалів та електроенергії, отримання яких, у свою чергу, може бути пов'язане з несприятливими впливами на навколишнє середовище.

Теплове скидання в біосферу від СЕС вдвічі перевищує кількість тепла від ТЕС на органічному паливі. У зв'язку з цим рекомендується новий тип СЕС, що використовують ефект «соляних сонячних ставків» – ефект сильного нагріву нижніх шарів води у замкнутих водоймах, що містять підвищені концентрації солей. Для цього можна використовувати безліч природних соляних озер біля півдня Росії.

Є ще один екологічний аспект – зворотний вплив довкілля на геліостати – забруднення їх деталей пилом, хімічними сполуками, опадами тощо.

Однак нині доцільно ширше впроваджувати не лише невеликі геліоустановки в комунальне господарство для одержання тепла та енергії, а й посилити дослідження у галузі великої геліоенергетики. Подорожчання органічного палива поряд із здешевленням вартості оптичних пристроїв вирішення екологічних проблем зроблять спорудження СЕС у перспективі економічно виправданим. Є, крім того, розробки щодо поєднання застосування сонячної та інших видів енергії, наприклад, перспективність спільної роботи СЕС та ГЕС, коли під час роботи сонячної установки гідростанція розвантажується на відповідну потужність та економить воду у водосховищі. У результаті виходить своєрідна сонячно-акумулююча електростанція (САЕС), схожа на гідроакумулюючу станцію (ГАЕС).

Підведемо підсумки

1. Розвиток ВДЕ сприяє здійсненню стратегії сталого розвитку економіки та є важливою умовою забезпечення енергетичної безпеки країни. Вони підвищують рівень автономності систем життєзабезпечення населення, що особливо важливо для регіонів, позбавлених централізованого електропостачання. Гостро необхідні також дослідження з використання ВДЕ в екстремальних за кліматичними умовами районах (для електропостачання антарктичних та північних полярних станцій).

2. Вивчення багатьох опублікованих та відомчих матеріалів свідчить про те, що ВДЕ, безперечно, мають великі екологічні переваги перед виробленням електроенергії на традиційних енергоустановках (ТЕС, АЕС, ГЕС). Проте несприятливі екологічні наслідки їх створення свідчать про необхідність знаходження найбільш прийнятних технічних рішень і вдосконалення прогнозів.

3. Здійснення великої національної програми розвитку нетрадиційної енергетики вимагає прийняття федерального закону та супутніх йому нормативно-правових підзаконних актів з ВІЕ, що передбачають комплекс заходів щодо фінансування цього напряму енергетики та науково-технічного сприяння з боку держави.

4. Існуючі законодавства в галузі економіки та енергетики заохочують розвиток традиційних систем, що функціонують в даний час, і, по суті, не сприяють впровадженню ВДЕ. Лобування у верхніх ешелонах влади інтересів монополій, які розробляють та використовують копалини та ядерні енергоносії, є серйозною перешкодою впровадження ВДЕ. Даються взнаки також інертність ряду відомств і звичка до усталених способів видобутку та використання енергії, в які вже вкладені величезні кошти.

5. Нетрадиційні енергоустановки надзвичайно науко-, матеріало- та капіталомістки. Великі витрати на спорудження та тривалий інвестиційний цикл роблять їх, з одного боку, непривабливими для вкладення капіталу. У той же час через модульний характер енергетичних систем та можливості їх поетапного впровадження зменшуються інвестиційні витрати та ризики.

6. Поряд із загальним законом про ВДЕ доцільно прийняття конкретного плану дій, заснованого на вивченні перспектив, можливостей та особливостей створення нетрадиційних енергоустановок у різних регіонах Росії.

7. Удосконаленню державної політики у сфері розвитку ВДЕ повинні сприяти науково-дослідні та проектні роботи, створення високотехнологічних проектів, що забезпечують вирішення енергетичних, екологічних та соціально-економічних завдань.