Постановка проблеми. В останні десятиріччя, все більшу увагу привертає використання нетрадиційних джерел енергії.
Забруднення атмосфери, водойм та землі тепло-, гідро- та атомними електростанціями, збільшення шкідливих викидів транспортом, зростання кількості населення, посилення індустріалізації зумовило пошуки альтернативних та більш екологічних, відновлювальних джерел електроенергії, як в світі, так і в Україні, таких, як сонячна і вітрова електроенергія.
2022 рік став «роком прискорення» для відновлюваних джерел енергії. Частково це було зумовлено енергетичною кризою.
Йде тенденція до більш рівномірного падіння як вугільної, так і газової енергетики в найближчі роки. Міжнародне енергетичне агентство (МЕА) передбачає майже повну відмову від використання не лише вугілля, але й газу до 2040 року. Сценарій МЕА з нульовими викидами, який відповідає кліматичним цілям Паризької угоди, вказує на досягнення нульового рівня викидів в енергетиці до 2040 року. Для розвинених країн Організації економічного співробітництва та розвитку (ОЕСР) ця дата перенесена на 2035 рік.
Сонячна електроенергія. Енергія Сонця, якої на земну поверхню надходить в 10000 разів більше, ніж виробляється від викопних енергоресурсів, «стимулюють» будівництво геліостанцій та панелей з фотоелементами для перетворення енергії Сонця на електричну енергію.
У вегетаційний період року найбільший приплив енергії сонячного світла за інтенсивністю і ресурсом часу припадає на травень, червень, липень, серпень і вересень.
За даними Міжнародного агентства з відновлюваної енергії, майже 70% потужностей виробництва сонячної енергії у світі припадає на п’ять країн.
Досліджено сучасний стан розвитку сонячної енергетики в світі та в Україні, як нетрадиційного відновлюваного джерела енергії. Розглянуті переваги та недоліки сонячних електростанцій різних типів, перспективні технології для покращення роботи як сонячних елементів, так і сонячних електростанцій.
Проведено аналіз розвитку малої енергетики у світі та в Україні на основі відновлюваних джерел енергії.
Мала енергетика – це доволі динамічний сегмент світової енергетичної системи, який включає в себе малі генеруючи установки та комплекси потужністю до 50 МВт, які працюють як на основі традиційних, так і нетрадиційних джерел енергії (енергія води, вітру, сонця, енергія біомаси, геотермальна енергія та ін.).
На сьогодні більше 70 країн світу, в тому числі й Україна, мають не тільки свої національні програми розвитку малої енергетики на основі відновлюваних джерел енергії, але й активно впроваджують і використовують сонячну та вітрову енергетику. На переваги малої енергетики та збільшення її частки в генерації електроенергії, як в цілому у світі, так і окремо в кожній країні, вказує розвиток і впровадження технологій інтелектуальних електроенергетичних систем. Крім того, в ряді розвинутих країн прослідковується стрімка тенденція переходу від централізованого до розподіленого постачання електроенергії. Наприклад, у країнах ЄС доля малої або розподіленої енергетики складає в середньому 10%, причому, дані показники суттєво різняться в різних країнах.
Зумовлено це тим, що централізоване постачання енергії має ряд суттєвих недоліків:
До основних переваг малої або розподіленої енергетики можна віднести наступні:
Виділення невирішених раніше частин загальної проблеми. Незважаючи на перспективи сонячної енергетики, існує ряд невирішених проблем, які стримують її бурхливий розвиток і одночасно не дозволяють використати всі її потенціальні можливості. Так за даними, незважаючи на стрімкі темпи зростання встановленої потужності альтернативних джерел енергії, спостерігається тенденція і до певного спаду в подальшому їх нарощенні.
Серед основних невирішених проблем сонячної енергетики можна віднести наступні:
Це зумовлено тим, що генерація електроенергії сонячними електростанціями має періодичний характер (залежить від погодних умов та періоду доби). Крім того, відсутність систем акумулювання сонячної енергії, не дозволяє зробити процес генерації електроенергії постійним, на відміну від гідроелектростанцій, де такою системою акумулювання енергії є водосховище.
На зростання ролі відновлюваних джерел енергії у виробництві сонячної електроенергії вказують річні темпи встановлення потужності як в цілому у світі, так і окремо в кожній із провідних країн, які активно розвивають дану відновлювальну енергетику.
Темпи встановлення потужностей сонячної енергетики в 2016 році значно перевищували темпи встановлення потужностей всіх інших видів генерації електроенергії.
Сонячні електростанції (СЕС) бувають двох видів:
На сьогодні найбільш поширені саме фотоелектричні СЕС.
Головним елементом фотоелектричних СЕС є сонячні батареї (СБ). СБ характеризуються високою надійністю та стабільністю, а термін їх служби майже необмежений. Вони можуть перетворювати як пряме так і розсіяне сонячне світло. Невелика маса, простота обслуговування, низькі витрати на будівництво, модульний тип конструкції дозволяють створювати СЕС будь-якої потужності.
До недоліків СБ можна віднести низький ККД і залежність роботи від погодних умов та періоду доби.
Треба також відмітити, що значно зросла кількість приватних домогосподарств, в яких було встановлено СБ. Такий ріст активності пов’язаний з введенням одного з найвигідніших «зелених» тарифів у Європі.
Головним елементом термодинамічних СЕС є концентратори теплової енергії сонячного випромінювання. Такі СЕС, на відміну від фотоелектричних, можуть стабільно виробляти електроенергію протягом певного періоду часу (6-15 год), навіть без сонячного світла, оскільки частина енергії може зберігатися в спеціальних термосховищах або термоакумуляторах.
До недоліків термодинамічних СЕС можна віднести великі витрати на обслуговування та будівництво. Крім того, їх будівництво та експлуатація виправдана лише в районах з високим рівнем інсоляції або за умов, що в даному районі не менше ніж 70-80% сонячних днів у році.
У 2019 році Україна увійшла у ТОП-10 країн світу за темпами розвитку відновлюваної енергетики.
У тому ж 2019 році, у рейтингу Climatescope від Bloomberg New Energy Finance (Bloomberg NEF), Україна посіла почесне 8 місце (піднявшись з 63-го) серед 104 країн світу за інвестиційною привабливістю країни саме у питанні розвитку низьковуглецевих джерел енергії і будівництва «зеленої» економіки.
Починаючи із 2019 року, інвестиції у нові проекти відновлюваної енергетики в Україні є стабільно вищими ніж у проекти на викопному паливі.
У 2020 році — у ТОП-5 європейських країн за темпами розвитку сонячної енергетики.
У 2021 році, Україна була на 48 місці за загального інвестиційного потенціалу держави серед 136 країн світу в рейтингу BloombergNEF.
За даними НКРЕКП, станом на 31 грудня 2021 року, встановлена потужність сектору відновлюваної енергетики України досягла 9655,9 МВт, включно з сонячними установками для приватних домогосподарств (дСЕС),
Починаючи з 2019 року, інвестиції у нові проекти відновлюваної енергетики в Україні є стабільно вищими ніж на викопному паливі.
Географія розташування об’єктів ВДЕ різниться за відновлюваним джерелом енергії і відповідає природньому потенціалу ВДЕ толго чи іншого регіону.
Треба зазначити , що з 2018 року по 2022 рік сумарна потужність установок приватних домогосподарств, що виробляють енергію з сонячного випромінювання, зросла більш ніж у п’ятеро.
Сектор ВДЕ України наростив свою потужність, залучивши тим самим додаткові інвестицій у державний та місцеві бюджети України і наблизивши державу до виконання міжнародних обов’язків в рамках Паризької угоди, Плану із скорочення викидів парникових газів, Енергетичної стратегії України до 2035 року, Економічної стратегії України до 2030 року та, загалом, до досягнення кліматичної нейтральності Україною не пізніше 2060 року.
На додаток до цього, 2021 рік відзначився й прийняттям більш амбітних цілей з розвитку відновлюваних джерел енергії в Україні вже в цьому десятилітті.
Відповідно до прийнятої в березні 2021 року Національної економічної стратегії України до 2030 року, частка відновлюваних джерел енергії має зрости до 25% в електроенергетичному балансі країни вже до 2030 року. Важливим стало й прийняття таких стратегічних документів як Стратегія енергетичної безпеки та Другий національно визначений внесок України до Паризької угоди, які також передбачають суттєвий розвиток національного сектору відновлюваної енергетики. В цьому ж році, Міністерство енергетики України почало розглядати можливість та навіть готувати відповідну законодавчу базу щодо впровадження різних ринкових механізмів стимулювання розвитку ВДЕ.
Розвиток потужності ВДЕ і наближає державу до виконання міжнародних обов’язків в рамках Паризької угоди, Плану із скорочення викидів парникових газів та досягнення кліматичної нейтральності Україною.
Отже, економічні, так і суспільні переваги розвитку відновлюваних джерел енергії є беззаперечними. Проте, жоден сектор економіки не зможе стабільно розвиватись без відповідних державних стимулів та привабливого бізнес-клімату в державі.