Возобновляемые источники энергии как перспектива снижения негативного влияния выбросов СО2 на экологическую безопасность. Международный и отечественный опыт

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.

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.

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.

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.

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 СО_2;
повышение уровня утилизации попутного нефтяного газа – необходимо развивать технологии и усиливать контроль за неконтролируемые выбросы при разведке, добычи и сжигании природного газа и нефти.

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

Путем ввода дополнительных налогов на выбросы;
Применением технологий по улавливанию и хранению СО₂;
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.).

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