Do roku 2024 by se mělo 4,5 % elektřiny v Rusku vyrábět z alternativních zdrojů. Odborníci pochybují, že úkol bude dokončen včas, ale berou na vědomí posun země směrem k „zelené“ energii.
Jeden z klíčových globálních trendů naší doby je spojen s tzv. energetickým přechodem, který mimo jiné zahrnuje postupné nahrazování energie na bázi fosilních paliv (s dosažením „nulových emisí“ do konce tohoto století ) s alternativními způsoby získávání energie z obnovitelných a ekologicky šetrných zdrojů.
Svět se tímto směrem postupně ubírá. Dnes se více než 25 % elektřiny na Zemi podle IRENA (Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie, OZE) vyrábí pomocí alternativních typů výroby. Patří mezi ně malé vodní elektrárny (s výkonem do 25 MW), větrné, solární, geotermální elektrárny, bioenergetické elektrárny, energetické komplexy na zpracování odpadu, ale i energie mořských vln a přílivu a odlivu. Téměř tři čtvrtiny (72 %) objemu všech nových výrobních kapacit, které byly ve světě uvedeny do provozu v roce 2019, jsou podle materiálů agentury obnovitelné zdroje energie. „Symbolická známka pro výrobu elektřiny pomocí větrné a solární energie 1 2018 GW na naší planetě byla překonána na konci roku 15 a za poslední rok se toto číslo zvýšilo o dalších XNUMX %,“ poznamenává šéf Electric Power. Katedra Moskevského energetického centra School of Management “Skolkovo” Alexey Khokhlov.
Nebezpečný stav
Hlavními hráči v odvětví větrné energie v Rusku jsou podle odborníků státní korporace Rosatom (dceřiná společnost NovaWind), Enel Russia, Fortum a Fond rozvoje větrné energie, společný projekt Fortum s Rusnano. V oblasti solární energie zaujímají přední pozice dceřiná společnost Hevelu Avelar Solar Technology a společnosti Solar Systems a T Plus. Nyní existují plány na sloučení aktiv společností Hevel a T Plus, v důsledku čehož může společný podnik těchto společností zahrnovat postavené, postavené a vyhrané projekty s celkovou kapacitou 1,5 GW, říká Alexey Khokhlov.
Pokusy o trend
Ruské úřady se začaly alternativní energii věnovat koncem minulého desetiletí, kdy bylo v roce 2009 přijato příslušné nařízení vlády, definující hlavní směry státní politiky v oblasti využívání obnovitelných zdrojů energie do roku 2024. Podle tohoto dokumentu by do čtyř let měl podíl alternativních zdrojů na celkové energetické soustavě Ruské federace činit 4,5 %. V roce 2013 byla schválena pravidla pro stanovení ceny kapacity pro výrobní zařízení na bázi obnovitelných zdrojů energie na velkoobchodním trhu, která umožnila jejich plné zařazení do mechanismu dohod o dodávce kapacity (CSA). V rámci tohoto programu by mělo být do roku 2024 vybudováno 5,5 GW kapacity.
Dnes, jak řekl Andrey Maksimov, zástupce ředitele oddělení rozvoje elektrické energie Ministerstva energetiky Ruské federace RBC+, bylo v Rusku uvedeno do provozu více než 1,7 GW kapacity obnovitelné energie: „Většina z nich je solární ( více než 1,1 MW), ale zároveň se aktivně budují i zařízení pro větrnou energii. Malá vodní energie, stejně jako výroba na bázi bioplynu a biomasy, se rozvíjejí poněkud pomaleji.“ Podle úředníka se od začátku programu stimulace investic do výroby obnovitelné energie na velkoobchodním trhu zvýšila instalovaná kapacita stanic více než 15krát.
Alexey Khokhlov však upřesňuje, že v roce 2019 byl podíl větrné a solární elektřiny na bilanci Sjednoceného energetického systému Ruska podle provozovatele systému Sjednoceného energetického systému pouze 0,15 %. „Odborné výpočty ukazují, že při realizaci nejambicióznějších plánů dosáhne podíl obnovitelných zdrojů energie na výrobě elektřiny v Rusku do roku 2035 pouze 2–2,5 %,“ říká expert. Čili cíl 4,5 % do roku 2024 se podle něj stále zdá nedosažitelný.
Na cestě k paritě
Světová energetická agentura v roce 2010 předpověděla, že do roku 2020 by se náklady na výrobu elektřiny pomocí tradičních zařízení a na výrobu pomocí obnovitelných zdrojů energie měly pro spotřebitele vyrovnat, a tak by bylo dosaženo tzv. světelné parity.
Během posledního desetiletí došlo ve světě jako celku díky úsporám z rozsahu a rozvoji technologií k výraznému snížení nákladů na výrobu elektřiny pomocí obnovitelných zdrojů energie, říká Alexey Khokhlov. Podle odhadů mezinárodní finanční a poradenské skupiny Lazard klesly náklady na elektřinu ze solárních a větrných elektráren mezi lety 2009 a 2019 o 62–89 %. V dubnu 2020 zveřejnil BloombergNEF odhad, že solární a větrná energie jsou nejlevnější formou nové generace pro země, které jsou domovem dvou třetin světové populace. Tyto země produkují 71 % světového HDP a vyrábějí 85 % elektřiny.
V Rusku k cenové konvergenci zatím nedošlo, říká Andrey Maksimov. Zároveň ale podotýká, že Ministerstvo energetiky při rozšiřování programu OZE na velkoobchodním trhu s přihlédnutím ke snižování nákladů očekává „do roku 2036 dosažení bodu rovnosti mezi váženým průměrem ceny tradiční výroby a vážená průměrná cena zařízení OZE.“
Předseda představenstva Asociace „NP Market Council“ Maxim Bystrov zároveň podotýká, že síťová parita se u nás již dnes rozvinula v oblastech decentralizovaného zásobování energií. To podle odborníka činí stavební projekty solárních elektráren a větrných elektráren v kombinaci s akumulačními zařízeními a vysoce automatizovanými moderními dieselovými motory, malými vodními elektrárnami a geotermální výrobou ekonomicky proveditelné. „Zejména spuštění alternativních generujících elektrických instalací (AGUE) v závodech RusHydro s podporou společnosti Hevel bylo možné právě kvůli jejich ekonomické proveditelnosti. Hybridní komplexy využívající obnovitelné zdroje energie již umožnily zlepšit spolehlivost dodávek energie a kvalitu života občanů v řadě regionů,“ říká Sergej Kuzněcov, vedoucí oddělení „Networks and Generation“ v ABB v Rusku. Maxim Bystrov uvedl, že ruská vláda schválila akční plán na modernizaci zásobování odlehlými oblastmi energií, a to i prostřednictvím výstavby stanic založených na obnovitelných zdrojích energie.
“Zelená” energetická zařízení
Nejvýkonnější fungující větrnou elektrárnou v zemi je Adygea Wind Farm. Jedná se o první dokončené zařízení na větrnou energii Rosatomu s celkovou kapacitou 150 MW (60 jednotek s kapacitou 2,5 MW každý). Plánovaný výkon stanice je 354 milionů kWh ročně.
Největší solární zařízení Uran SPP s kapacitou 60 MW zabírá plochu 120 hektarů a skládá se z více než 200 tisíc fotobuněk. Stanice byla uvedena do provozu v listopadu 2018 a patří společnosti PJSC T Plus.
Podle Alexeje Chochlova byl region Orenburg, kde se toto zařízení nachází, lídrem z hlediska instalované kapacity obnovitelné energie v prvním čtvrtletí roku 2020. Na seznamu nejlepších jsou také Astrachaňská oblast, Altajská republika, Uljanovská oblast, Samarská oblast a Krymská republika, dodává Andrey Maksimov: „Jak jsou realizovány investiční projekty v oblasti obnovitelné energie, plánované v souladu s výsledky konkurenčních výběrů do roku 2024 , Volgograd, Saratov, Murmansk, Samarské oblasti, Kalmycká republika.
Mezi největší zařízení uvedená do provozu nedávno zástupce ministerstva energetiky uvádí Akhtubinskaya SES (60 MW, Hevel Group of Companies); Větrná farma Adygei (první a druhý stupeň o celkové kapacitě 80 MW, NovaWind); Větrná farma Gukovskaya (100 MW, projekt „Fortum“ a „Rusnano“).
Segment obnovitelných zdrojů energie se v Rusku rozvíjí také na maloobchodní úrovni, kdy jsou výrobní kapacity instalovány na straně spotřebitelů – obyvatel nebo podniků. Zde, jak říká Alexey Khokhlov, ruské úřady deklarují řadu pobídkových opatření – například možnost technologického připojení soukromých domů s mikrogenerací do centrální elektrické sítě a prodeje přebytečné elektřiny, kterou vyrobí, prodejním společnostem – ale zatím nejsou plně funkční.
Každým rokem potřebujeme více elektřiny. Vědci musí vynalézt nekonvenční způsoby, jak jej získat – levné a bezpečné pro atmosféru. Hovoříme o neobvyklém vývoji v oblasti elektrické energie
Energie z mořských vln
V dubnu 2021 představila britská společnost Mocean Energy Blue X, prototyp instalace, která přemění kinetickou energii mořských vln na elektřinu.
Princip fungování je tento: instalace je umístěna na hladině vody, houpe se na vlnách a uvádí do pohybu závěs uprostřed. Ten na oplátku spustí generátor, který vyrábí elektřinu a přes kabely ji přesměruje na souš.
Jak to použít: Mocean Energy odhaduje, že použití pouhého 1 % světové dostupné energie vln by mohlo pohánět 50 milionů budov. Pro srovnání: v Rusku je asi 14 milionů obytných budov.
Energie z DNA
Ukázalo se, že i organické molekuly přeměňují sluneční energii na elektřinu. V roce 2021 se německým vědcům podařilo syntetizovat supramolekulární – tedy složitější než běžná molekula – systém založený na DNA.
Základem systému je fulleren, „fotbalový míč“ s 60 atomy uhlíku. Je na ní navázáno barvivo, které pohlcuje sluneční záření a vzniklou energii předává fullerenu. Nastává ale problém: pokud se takové supramolekuly neobjednají, proud mezi nimi poteče s obtížemi a časem úplně vyhasne.
Vědci navrhli toto řešení: fixovali supramolekuly na bázi fullerenů a barviva na šroubovici DNA. Pohyby elektronů se tak stávají uspořádanými a elektrický proud nevyhasne.
Jak to použít: Vědci neslibují, že se solární panely DNA brzy objeví na všech střechách, ale plánují tento směr rozvíjet. Předpovídají, že tato technologie bude levnější, silnější a odolnější než solární články na bázi křemíku.
Respirátory se solárními panely
Berlínský vynálezce Heinz Knupske proměnil respirátor v zařízení, které vyrábí elektřinu. Ve skutečnosti se jedná o nám známou masku, na jejímž povrchu je připevněna malá solární baterie.
Jak to použít: Baterie produkuje dostatek energie pro nabití telefonu nebo hodinek. Na začátku roku 2021 Čína již zahájila sériovou výrobu „solárních“ masek a poslala první várku do Evropy.
solární plachty
V roce 2019 Planetary Society nasadila plachtu LightSail 2 na jednu z raket SpaceX a byla úspěšně testována.
Sluneční plachta je téměř stejná jako běžná plachta na lodích. Pouze to není vítr, který ji uvádí do pohybu, ale sluneční energie – proud nabitých částic uvolněných Sluncem. Pokud zachytíte tento tok energie, můžete po dané trase cestovat vesmírem dlouhou dobu a nebudete k tomu potřebovat palivo.
Jak to použít: S využitím práce Planetary Society plánuje NASA v roce 2021 letět na Měsíc pomocí plachty a poté jít k blízkozemnímu asteroidu 1991 VG.
“Nekonečná” energie ze vzduchu
V roce 2020 vytvořili vědci z University of Massachusetts Air-gen, generátor, který vyrábí elektřinu pomocí přírodních bílkovin a vlhkosti ze vzduchu.
Grafické znázornění filmu proteinových nanodrátů, které generují elektřinu pomocí vlhkosti z atmosféry (Foto: UMass Amherst/Yao and Lovley labs)
Pomocí proteobakterie Geobacter vědci pěstují protein, který může vést proud. Je vyrobena do filmu o tloušťce méně než 10 mikronů – několikrát tenčí než lidský vlas – a umístěna mezi dvě elektrody. Protein odebírá vlhkost ze vzduchu a díky tenkým pórům vytváří proud mezi elektrodami.
Air-gen vykazuje nejlepší výsledky při vlhkosti 45 %, ale poradí si i v suchých oblastech, jako je Sahara. Generátor není závislý na povětrnostních podmínkách a funguje i v interiéru.
Jak to použít: Výkon Air-gen zatím stačí pouze na napájení drobné elektroniky. Vědci brzy vyvinou verzi pro mobilní telefony a chytré hodinky, aby se nikdy nevybily. A pokud vědci dokážou zkombinovat Air-gen s barvou stěn, budou mít domy nekonečný zdroj elektřiny.
Elektřina ze dřeva
Pokud dřevo stlačíte a následně vrátíte do původního stavu, produkuje elektrické napětí – i když velmi nízké. Vědci ze Švýcarska provedli několik experimentů a v roce 2021 se jim podařilo přeměnit dřevo na minigenerátor.
Vědci změnili chemické složení dřeva. Umístili ji do směsi peroxidu vodíku a kyseliny octové, rozpustili jednu ze složek stromové kůry – lignin – a nechali pouze celulózu. V důsledku toho se dřevo proměnilo v „houbu“, která se po stlačení nezávisle vrátila do svého původního tvaru. Podle vědců generuje taková houba elektrické napětí 85krát vyšší než běžné dřevo.
Jak to použít: zatímco výzkumníci testují výsledný materiál. Už zjistili, že energie 30 dřevěných kostek o délce 1,5 cm stačí k napájení LCD displeje.
Kapalná paliva ze sluneční energie
V současné době se elektřina vyrábí spalováním fosilních paliv, jako je uhlí a zemní plyn. Tato metoda má dva problémy: fosilní paliva jsou škodlivá pro životní prostředí a nakonec dojdou. To nutí vědce hledat náhradu za organickou hmotu.
Od roku 2001 se čínští vědci snaží přeměnit sluneční energii na kapalné palivo. O 20 let později se jim to podařilo.
Vědcům se podařilo získat tekutý produkt s minimem nečistot – obsah metanolu v něm dosahuje 99,5 %. To vyžadovalo tři kroky:
- přeměňovat světlo získané pomocí solárních panelů na energii;
- použití této elektřiny k rozkladu vody na vodík a kyslík;
- kombinují vodík a oxid uhelnatý za vzniku methanolu.
Aby vědci získali správné množství slunečního světla, používají celé farmy solárních panelů
Jak to použít: Na rozdíl od ropy a uhlí toto palivo hoří čistě. Pokud Čína uspěje v masové výrobě kapalného metanolu, bude v atmosféře mnohem méně oxidu uhličitého – Čína představuje asi 29 % celosvětových emisí.
