Возобновляемые источники энергии как перспектива снижения негативного влияния выбросов на экологическую безопасность в России и мире

Современная ситуация производства электроэнергии влечет за собой негативное воздействие на окружающую среду нашей планеты. Объекты энергетики интенсивно воздействуют на окружающую среду и вызывают отрицательные необратимые последствия. Производство электроэнергии провоцирует выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, сбросы в водные объекты загрязненных стоков, использует значительное количество водных и земельных ресурсов, загрязняет окружающие территории. Особенно негативное влияние оказывают выбросы СО2.

В 2005–2006 гг. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) вынесла на широкое обсуждение проблему глобального потепления и его зависимости от антропогенной эмиссии СО2

Эмиссия – выброс из предприятий, жилых домов, от автомашин, при извержении вулканов и т. д. газообразных, жидких и твердых загрязняющих веществ или энергии в окружающую среду

Согласно данным организации МГЭИК опубликованным в Итоговом докладе 2007 года об изменение климата, с начала промышленной революции планета «потеплела» на 0,74 °C.Image

Из-за чего происходит процесс исчезновения ледяного покрова Арктики, участились засухи, а по данным Международной ассоциации здравоохранения – изменения экологической обстановки на планете прямым образом сказались на здоровье большинства населения планеты и влекут за собой дополнительные 150 000 смертей в год. Подобные изменения климатической системы связаны с антропогенной деятельностью человечества, в первую очередь — со сжиганием ископаемого углеродного топлива. Климатологи предупреждают, что если средняя температура атмосферы вырастет по сравнению с доиндустриальным уровнем более чем на 2 °C, то глобальное потепление станет необратимым процессом, что повлечет за собой значительные изменения. 

В 2012 году на энергетический сектор пришлось около 2/3 от суммарных выбросов CO2, что подчеркивает преимущества от инноваций в области чистых энергетических технологий. При этом на первую пятерку стран (Китай, США, Индия, Россия, ЕС) - приходится две трети всех выбросов СО2 в энергетическом комплексе.Image

 

Объемы поступающих выбросов превосходят абсорбирующие возможности природы: земные и океанские экосистемы в настоящее время абсорбируют приблизительно половину антропогенного CO2 (океаны 24%, земля 30%). Полная эмиссия CO2 увеличилась с 1800 (280 частей на миллион в доиндустриальные времена) до приблизительно 500 частей на миллион в настоящее время. Эффективность абсорбции CO2 уменьшилась на 5% за прошлые 50 лет (приблизительно 1% в десятилетие) и возрастает в будущем, в 1950 на каждые 1000 кг выбросов CO2, поступающих в атмосферу, естественной путем были удалены 600 кг. В настоящее время удаляется только 550 кг для каждых 1000 кг CO2.

Абсорбция – это процесс поглощения одного вещества другим во всем объеме сорбента 

В контексте международного форума COP21 в Париже, была выдвинута цель по сокращению выбросов СО2 на 8-10 Гигатонн к 2020 году для сдерживания увеличения температуры Земли ниже 2°С. В качестве основных решений для достижения этих целей выдвинуты: увеличение энергоэффективности существующих низкоуглеродистых производств энергии, и увеличение роли ВИЭ в мировом энергопроизводстве.

Парижское Соглашение, заключенное на конференции UNFCCC COP21 в декабре 2015 года, как ожидается, придаст новый импульс для перехода на чистую энергию и снижение выбросов СО2. По данным Международного энергетического агентства (МЭА) и прогнозов Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), чтобы достичь поставленной цели в ограничении повышения температуры планеты на 2°C – необходимо снизить интенсивность выбросов СО2 с 411 (г) на киловатт-час (г/кВт. ч) в 2015 году до 15 г/кВт-ч к 2050 году. Image

Многие исследования подтверждают, что это технически и экономически осуществимо, но достижение этой цель требует широкого развития возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом комплексе.

Мировой опыт развития ВИЭ в топливно-энергетическом комплексе

Внедрение возобновимых источников энергии является основным средством решения проблемы выбросов СО2. В течение последних десятилетий возобновляемые источники энергии: ветер, геотермальная и солнечная энергия — уверенно занимают лидирующие позиции в энергетике. Мировой рынок возобновляемых источников энергии растет: в 2008 г. установленная мощность в ветроэнергетике выросла на 28,8 %, а в фотовольтаике — на 50 %. Достижение высокой доли ветровой и солнечной энергии технически осуществимо. Энергия ветра уже составляет 40% в структуру производства электроэнергии Дании, а в Испании, ветровая и солнечная энергия вместе составляют одну треть генерирующих мощностей в 2014 году.

Image

 

Мировая концепция перехода к возобновляемым источникам включает:

  • постепенный переход от традиционных источников энергии: в первую очередь необходимо отказаться от использования угля, начав с вывода из эксплуатации самых старых и неэффективных угольных электростанций, введение запрета на строительство новых;
  • отмены субсидий на использование органического топлива к 2030 году, с увеличением инвестиций на развитие технологий по возобновляемой энергетике в электроэнергетике с 270 млрд. евро в 2014 году до 400 млрд. в 2030 году;
  • сокращения среднего значения суммарной углеродоемкости при производстве электроэнергии более чем на 90%, это позволит увеличить эффективность использования электроэнергии на 12% от совокупного снижения выбросов;
  • повышения энергоэффективности в промышленности, в строительстве и на транспорте.
Сценарий 2DS - это попытка мирового сообщества принять единую программу негативного влияния на нашу планету выбросов углекислого газа 

В рамках сценария 2DS ветровая и солнечная энергетика PV могут обеспечить 22% от годового сокращения суммарных выбросов в электроэнергетике в 2050 году; для того, чтобы в полной мере использовать достижения, полученные за счет создания инновационных технологий за последние два десятилетия, инновации теперь необходимы на уровне всего мирового энергетического комплекса.

Выбросы СО2 связанные с деятельностью энергетического сектора в России

Россия входит в число крупнейших источников выбросов углекислого газа (СО2), наряду с США, Китаем и странами Европы. По данным МЭА общий объем выбросов парниковых газов в России на 2011составил 2320.8 млн т эквивалента СО2, при этом на топливно-энергетический комплекс пришлось 1693.6 млн т. эквивалента СО2. Сектор производства электроэнергии является самым крупным источников выбросов в России и это значение возрастает. Половина выбросов СО2 выделяется при использовании природного газа – 51.2% от общего объема выбросов энергетического сектора. Четверть выделяется при сжигании угля (27%), оставшиеся выделяется при использовании нефтепродуктов.

МЭА – Международной энергетическое агентство
 

Наряду с выбросами СО2 (79,5%) выбросы метана составляют 20,1% от общего объема выбросов парниковых газов, прочие выбросы (закиси азота (N2O) – составляют незначительную долю – 0.4%.

В условиях интенсивного развития экономики страны на энергетический сектор возрастает нагрузка. Топливно-энергетический комплекс требует модернизации, вследствие чего встает вопрос поиска пути этого развития.

В 2010 наблюдалась беспрецедентная волна жары, затронувшая центральную и европейскую часть России: в европейской части России и на юге Урала отклонение от средних летних температур, составило более 6 °C. Это событие дало толчок к более комплексным исследованиям. За 20 век средняя температура поверхности в России возросла приблизительно на 1,3 °C, в то время как в мире в целом она повысилась менее чем на 0,8 °C, при этом большая часть потепления приходится на последние десятилетия. Данные наблюдений говорят о том, что в 1976 – 2012 г. потепление в России в среднем составляло 0,43 °C за десять лет, в то время как температура в мире росла со скоростью 0,17 °C за десять лет.

Это влечёт за собой ряд ощутимых последствий

  • повышение температуры влияет на потребление энергии в холодный период, снижение потребления энергии в декабре 2011 г. в этой части России составило 1,8% по сравнению с аналогичным периодом 2010 г. Наряду с этим наблюдает повышение спроса на кондиционирование в летний период;
  • повышение температуры верхнего слоя вечной мерзлоты – негативно влияет на здания, объекты транспортной сети, а также нефтегазовую инфраструктуру.

Правительством страны разработаны три группы сценариев, которые отвечают на различные прогнозы выбросов в зависимости от дальнейшего развития. Сценарий первой группы: предусматривает продолжение существующего пути развития и наращивания энергетических мощностей. Сценарий второй группы предусматривает определенные меры, предполагающие сокращение выбросов парниковых газов, путем:

  • повышения энергоэффективности;
  • дальнейшему развитию атомной энергии;
  • развитием потенциала ВИЭ, и увеличение его доли в топливно-энергетическом комплексе страны, по данным прогнозам Международной финансовой корпорации, если к 2020 году в России будет производится 4.5% электроэнергии на основе ВИЭ, то общий объем выбросов парниковых газов сократился бы приблизительно на 18 млн т СО2;
  • повышение уровня утилизации попутного нефтяного газа – необходимо развивать технологии и усиливать контроль за неконтролируемые выбросы при разведке, добычи и сжигании природного газа и нефти.Image

Сценарии третьей группы включают дополнительные меры: они предполагают ограничение выбросов парниковых газов:

  1. Путем ввода дополнительных налогов на выбросы;
  2. Применением технологий по улавливанию и хранению СО2;
  3. Поэтапным выводом из эксплуатации устаревших топливно-энергетических комплексов.

На данный момент правительство России разрабатывает план сокращений объема выбросов парниковых газов до уровня не более 75% от объема выбросов 1990 г. В первую очередь реализация этих планов должна происходить на высшем уровне, путем подписания соответствующих законов и проведениях комплексных мероприятий в соответствии с:

  • Федеральным законом от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»;
  • Распоряжением Правительства Российской Федерации от 08.01.2009 г. № 1-р «Об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 г.»;
  • Государственной программой «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 г.» (2010 г.);
  • Указом Президента России от 04.06.2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики»;
  • Государственной программой «Энергоэффективность и развитие энергетики» (апрель 2013 г.);
  • Прогнозом долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 г. (март 2013 г.).
  • Проектом Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 г. (2012 г.).Image

Одним из основных путей решения вопроса выбросов парниковых газов в топливно-энергетическом комплексе, необходимо считать комплексный подход к развитию возобновимых источников энергии для повышения экологической безопасности.

Автор статьи: инженер-специалист по экологическому строительству и городскому хозяйству, магистр по градостроительству Дудников Владимир (Волгоград)