Наразі вирішення проблеми електрогенерації – як в Україні, так і в світі – залишається критично важливим. І тому неможливо лишити поза увагою перспективи розвитку альтернативної енергетики. З поштовхом до декарбонізації економіки очікується, що встановлена потужність відновлюваних джерел енергії значно зросте до 2050 року. Перехід до чистої енергетики в поєднанні з економічним розвитком призведе до стрімкого зростання попиту на електроенергію – очікується збільшення на 40 % з 2020 до 2030 року та подвоєння до 2050.
Варто зазначити, що інвестиції у відновлювану енергетику значно зросли за останні роки. У 2024 році глобальні вкладення в чисту енергію перевищать $3 трлн, причому $2 трлн буде спрямовано на розвиток чистих технологій.
За обсягом інвестицій у зелену енергетику лідирує Китай. Минулого року Піднебесна інвестувала у відновлювані джерела енергії близько $126,6 млрд. Американські інвестиції в чисті технології, включаючи альтернативну енергетику, електромобілі, ядерну енергетику, мережі та зберігання, цьогоріч добіжать $2 трлн.
Європейські вкладення в чисту енергію також значні, зокрема завдяки підтримці Європейського інвестиційного банку та інших фінансових інституцій. Активно розвиває відновлювану енергетику і Індія, прагнучи у співпраці з Німеччиною до 2030 року досягти потужності 500 ГВт відновлювальної енергії. Крім того, Індія інвестує в новітні технології для зберігання енергії та підвищення ефективності енергетичних систем, що сприяє зменшенню залежності від викопних палив і збільшенню частки відновлювальної енергії у загальному енергетичному балансі країни. Ці зусилля також відповідають амбітним планам Індії з досягнення нульового рівня викидів вуглецю до середини століття.
Нарешті, Латинська Америка, Африка та Південно-Східна Азія також покладаються на відновлювальні джерела енергії, хоча за обсягами вкладень відстають від лідерів мейнстриму.
Система слабка настільки, наскільки вразлива її найслабша ланка
Здавалося б, якщо прогресивна світова спільнота усвідомлює важливість впровадження відновлюваних джерел, готова інвестувати, то реалізація задуманого піде легко і швидко, але без ложки дьогтю тут не обійшлося. Авторитетне азіатське бізнес-видання висвітлює критичну проблему у секторі відновлюваної енергетики. Ахіллесовою п’ятою розвитку відновлюваної енергетики залишається неадекватність існуючих електромереж до зростаючих потужностей сонячних та вітрових джерел енергії. Незважаючи на значні інвестиції в зелену енергетику, багато об’єктів, що виробляють сонячну та вітрову енергію, залишаються не підключеними до електромереж. Для уявлення масштабів проблеми: у США та Європі ці не підключені об’єкти здатні генерувати електроенергію, еквівалентну роботі 480 ядерних реакторів!
В Азії уряд Південної Кореї відхилив заявку компанії BlackRock – однієї з найбільших у світі інвестиційних компаній – на будівництво офшорної вітроелектростанції через недостатню пропускну здатність мережі.
Справа у тому, що існуючі електромережі були спроєктовані передусім для централізованого виробництва електроенергії на основі викопного палива. Інтеграція ж відновлюваних джерел енергії вимагає значної модернізації та розширення, щоб врахувати децентралізовану та мінливу природу відновлюваних джерел енергії.
Оператори електромереж стикаються з такими проблемами як нестабільність мережі та необхідність управління коливаннями напруги в режимі реального часу. Ці проблеми можуть призвести до нестабільності напруги, невідповідності частоти та гармонійних спотворень.
Щоб задовольнити зростаючий попит на відновлювану енергію та досягти нульового рівня викидів до 2050 року, країнам необхідно подвоїти інвестиції в лінії електропередач та іншу інфраструктуру. Це потребуватиме близько 550 мільярдів євро на рік до 2030 року!
Як країни можуть вирішити проблему невідповідності мережі
Вирішення проблеми невідповідності мережі вкрай важливе для інтеграції більшої кількості відновлюваних джерел енергії. Експерти пропонують певні стратегії, які країни можуть застосувати.
По-перше, потрібні значні інвестиції для модернізації та розширення існуючих електромереж, щоб адаптувати їх до сучасних вимог. Це передбачає будівництво нових ліній електропередачі, підстанцій і розширення інфраструктури для забезпечення стабільної роботи при зростаючих навантаженнях. Крім того, важливо підключити віддалені відновлювані джерела енергії, такі як сонячні та вітрові станції, які часто розташовані у важкодоступних регіонах, що вимагає додаткових інвестицій в інфраструктурні проєкти.
По-друге, впровадження технологій інтелектуальних мереж може значно підвищити ефективність і надійність розподілу електроенергії завдяки можливості автоматизованого моніторингу та управління. Розумні електромережі використовують технологію цифрового зв’язку та датчики для швидкого виявлення несправностей, оптимізації потоків енергії й коригування параметрів у режимі реального часу. Це дозволяє краще реагувати на зміни в попиті та пропозиції, мінімізуючи втрати енергії та забезпечуючи більш стабільну і безперебійну роботу енергосистеми.
По-третє, розробка та впровадження великомасштабних систем зберігання енергії, таких як батареї та інші технології накопичення, може суттєво допомогти в управлінні переривчастою природою відновлювальної енергії. Ці системи накопичують надлишкову енергію, вироблену під час пікових періодів, і вивільняють її в моменти високого попиту. Це не лише забезпечує стабільність і надійність енергетичних постачань, але й дозволяє ефективніше використовувати відновлювальні джерела, знижуючи потребу в резервних викопних джерелах енергії. Подальші інновації у сфері зберігання енергії можуть також зменшити витрати на енергетичну інфраструктуру та сприяти зниженню викидів парникових газів.
По-четверте, заохочення розвитку децентралізованих енергетичних систем, таких як мікромережі, може значно зменшити навантаження на центральні електромережі, особливо в часи пікових навантажень або аварійних ситуацій. Мікромережі здатні функціонувати автономно під час відключень основної мережі, забезпечуючи безперебійне постачання енергії для локальних спільнот, підприємств або критично важливих об’єктів, таких як лікарні. Така структура підвищує загальну стійкість енергетичної системи і дозволяє ефективніше інтегрувати відновлювані джерела енергії, зменшуючи залежність від великих централізованих генерацій.
По-п’яте, урядам слід впроваджувати політику, яка надаватиме податкові пільги та субсидії компаніям, що інвестують у модернізацію електромереж і технології зберігання енергії. Також важливо спрощувати процедури отримання дозволів для будівництва нових ліній електропередач та впровадження відновлюваних джерел, що дозволить прискорити інтеграцію чистих технологій. Додатково, державна підтримка досліджень і розробок у галузі “зелених” технологій сприятиме впровадженню інноваційних рішень для підвищення стабільності та ефективності енергосистем.
По-шосте, країни можуть співпрацювати над проєктами транскордонних електромереж для спільного використання ресурсів і більш ефективного балансу між попитом і пропозицією. Це може включати будівництво з’єднувальних ліній, які дозволять електроенергії перетікати між країнами, підвищуючи стабільність і ефективність мережі. Країни Європейського Союзу вже реалізують проєкти міжнародних електромереж, такі як European Supergrid, що має об’єднати енергосистеми різних держав, дозволяючи оптимізувати потоки енергії та знизити залежність від викопного палива. Аналогічно, ініціативи між США і Канадою також спрямовані на побудову більш інтегрованої системи передачі енергії для кращого збалансування попиту та пропозиції між регіонами.
Нарешті, прискорити розвиток мережевої інфраструктури можна шляхом залучення інвестицій приватного сектору через державно-приватне партнерство. Такі партнерства дозволяють використовувати приватний капітал та технічний досвід для доповнення державного фінансування та ініціатив. Це сприятиме більш швидкій модернізації та розширенню електромереж, оскільки приватний сектор може запропонувати інноваційні рішення та ефективне управління ресурсами, що забезпечить оптимізацію витрат і покращення якості енергетичних послуг.
На думку експертів, застосувавши ці стратегії, країни можуть підвищити потужність і надійність своїх електромереж, сприяючи переходу до більш сталого та відновлюваного джерела енергії в майбутньому.
Вирішення проблеми підключення відновлюваних джерел енергії до мереж є критично важливим для досягнення глобальних екологічних цілей. Розумні мережі, великомасштабні системи зберігання енергії та модернізація інфраструктури допоможуть країнам знизити залежність від викопного палива та сприятимуть глобальній декарбонізації.
Тетяна Морараш
