Довгий час у світі використовували вугілля через те, що це було економічно вигідніше, хоч і шкідливо для екології. Останні кілька років швидкий розвиток технологій переламав ситуацію.

За результатами дослідження авторитетної аналітичної організації BloombergNEF (BNEF) за останній рік собівартість електроенергії (LCOE) для вітроенергетичних і промислових фотоелектричних систем впала на 9% і 4%. Зараз вона становить 44 доларів США і 50 доларів США за МВт*год відповідно.

Вугільна генерація — це дорого

У квітні цього року найбільша в Австрії електроенергетична компанія Verbund закрила останню в країні ТЕЦ, що працювала на вугіллі. Електростанцію переобладнають на газ та залишать у резерві. 

Закриття станції є історичним кроком для Австрії та підтвердженням курсу, яким рухаються розвинені країни ЄС.

До 2030 року країна зобов’язалася повністю перейти на електроенергію, що виробляється на основі відновлюваних джерел, а до 2040 року — стати кліматично-нейтральною.

Заради справедливості, варто зауважити, що таке рішення не було складним для уряду Австрії. Зараз близько 75% електроенергії в країні виробляється на основі ВДЕ, з яких понад 60% становить гідроенергетика.

Такі ресурси дозволяють країні не турбуватися про проблеми зі зберіганням енергії та балансуванням, на відміну від країн, де серед ВДЕ переважає сонячна чи вітрова генерація.

Втім Австрія — не єдина, хто швидкими темпами відмовляється від вугілля. 

Про наміри повністю відмовитися від вугілля в електрогенерації вже впродовж наступного десятиліття заявили Франція та Швеція (до 2022 року) Великобританія (до 2025 року), Греція (до 2028), Угорщина (до 2030 року) та низка інших країн.

Країни Західної Європи одна за одною приймають рішення про припинення використання вугілля в енергетиці передусім з екологічних міркувань

І в цьому контексті варто було б згадати Паризьку кліматичну угоду, укладену в 2015 році, яку ратифікували 189 країн, у тому числі майже всі країни ЄС та Україна. 

Підписанти зобов’язалися до 2050 року відмовитися від викопного палива та перейти на відновлювальні джерела енергії, крім Польщі, економіка якої сильно залежна від вугілля.

Екологічне питання, безумовно, важливе. Але воно лежить у площині політичної волі окремих країн та трендів. І вже кілька десятків років відбувається пошук балансу між екологічністю і економічною доцільністю.

Але за останні 5 років технології розвинулися настільки, що будувати вітрові та сонячні електростанції стало економічно вигідніше, ніж експлуатувати старі і, тим більше, будувати нові теплоелектростанції.

Як зазначається у звіті Міжнародного агентства з відновлюваних джерел енергії (IRENA) лише впродовж 2019 року вартість сонячної електроенергії впала на 13%. 

А з 2010 року вартість обладнання для сонячних електростанцій у світі впала на 82%. Вартість наземних вітрових електростанцій знизилася на 40%, а морських — на 29%. 

Усе це, за прогнозами аналітиків, вже найближчим часом призведе до появи великого ринку відновлювальної енергетики без субсидій. 

"До 2021 року в усьому світі буде до 1200 ГВт потужностей вугільних електростанцій, експлуатація яких буде коштувати дорожче, ніж установка нової сонячної фотоелектричної потужності", — йдеться у звіті IRENA. 

Схожі прогнози дає британський аналітичний центр Carbon Tracker. Відповідно до березневого дослідження, вже сьогодні експлуатація більше половини вугільних ТЕС у США, більшості країн ЄС і Китаї обходиться дорожче, ніж будівництво нових потужностей на відновлюваних джерелах енергії, якщо враховувати ціни на вуглець в країнах з тарифікацією викидів. 

При чому, низка країн перетнула цю точку ще у 2018 році.

Дослідження Carbon Tracker 2018 року показує, у яких країнах вартість будівництва і експлуатації вугільних електростанцій є вищою, ніж будівництво нових потужностей ВДЕ.

Щоб зрозуміти глобальні перспективи вугільної енергетики, варто подивитися на США. Країна значно менш чутлива до екологічних питань, ніж ЄС і, до того ж, президент Дональд Трамп неодноразово обіцяв відродити американську вугільну галузь. 

В результаті за три роки президентства Трампа в США закрилися 39 ГВт вугільних електростанцій і не було побудовано жодної нової великої електростанції.

До 2025 року 10 вугільних ТЕС закриє Корея, 500 вугільних шахт закриє Китай, який швидкими темпами нарощує вітрову та сонячну енергетику. Зокрема, у першому півріччі 2020 року у Китаї виробництво сонячної електроенергії зросло на 20%. 

Про зміну курсу Китаю свідчить і те, що китайська державна нафтогазова компанія PetroChina планує інвестувати у будівництво сонячних, вітрових, геотермальних електростанцій, а також у виробництво водню 38 млрд доларів.

Місце України — під сонцем

Більшість ТЕС в Україні побудовані 60-70 років тому, а окремі — ще у 30-х роках минулого століття. Вони застаріли морально і технічно. Це, відповідно, впливає не лише на вартість, електроенергії, яку вони генерують, а й на екологічність.

Як зазначається у розділі №5 Паризької угоди, Україна входить до переліку країн, що продукують найбільше викидів СО2. Заміри в період 1990-2014 років показали, що на сектори "Енергетика" та "Промислові процеси" припадає 85-90% викидів парникових газів. При цьому на генерацію електроенергії — до 30%.

Так, у 2018 році, за результатами дослідження британського аналітичного центру Carbon Tracker, Україна очолила список країн, з найбільш неефективною і найдорожчою тепловою генерацією у світі. 

У причини заглиблюватися не будемо, бо, як відомо, така ситуація вигідна певним олігархічним колам.

У цьому ж дослідженні йдеться про те, що вже у 2020 році будівництво і експлуатація нових сонячних та вітрових електростанцій буде коштувати менше, ніж спорудження і експлуатація нових ТЕС. 

У січні цього року Міністерство енергетики презентувало проект концепції "зеленого" енергетичного переходу України до 2050 року. Відповідно до концепції, за 30 років в Україні має відбутися повне заміщення вугільних ТЕС, а частка енергії з відновлювальних джерел повинна збільшитися до 70%. 

При цьому значну частину (до 15%) має складати виробництво електроенергії за рахунок дахових сонячних електростанцій в домогосподарствах та бізнесі.

Частка атомної генерації, згідно з концепцією, повинна зменшитися у понад два рази — до рівня 20-25%, а гідроенергетика залишиться на поточному рівні.

Для балансування пропонується використовувати електростанції на біомасі у поєднанні з новими високоманевровими генеруючими потужностями, що працюють на природному газі. 

А в більш віддаленій перспективі — на синтетичному газі, виробленому за допомогою відновлювальних джерел енергії. Йдеться про "зелений" водень, отриманий шляхом електролізу води.

Також до 2050 року планують розвивати технології акумулювання та зберігання електроенергії для балансування в енергосистемі.

Утім концепція — це візійна річ, а закріплені у законодавстві зобов’язання щодо зменшення викидів і закриття вугільних електростанцій свідчать про реальний стан справ. 

І на найближчі 15 років, на відміну від низки європейських країн, там майже не передбачено закриття вугільних електростанцій, а лише їх модернізація та навіть переобладнання газових станцій на вугільні.

У 2017 році Кабмін схвалив Національний план скорочення викидів від великих спалювальних установок, який діятиме до 2035 року.

Так, згідно із планом, до 31 грудня 2023 року повністю будуть виведені з експлуатації лише 4 вугільні спалювальні установки номінальною тепловою потужністю 3,694 ГВт. 

Ще на 17 об’єктах загальною номінальною тепловою потужністю 15,118 ГВт планується встановити нові, більш технологічні вугільні котли.

13 газоспалювальних установок загальною номінальною тепловою потужністю 3,401 ГВт планують перевести на вугілля. 

А для 53 спалювальних установок, потужністю майже 32 ГВт, обмежили час експлуатації на найближчі 13 років до 40 тис. годин.

Загалом же в Україні — 223 великі спалювальні установки (після групування на одне джерело викидів – димову трубу) загальною номінальною тепловою потужністю 115,894 ГВт. 

Стратегія майбутнього

Закриття вугільних електростанцій, які тривалий час були однією з ключових ланок у балансуванні ринку електроенергії, не означає, повну відмову від теплової генерації.

Європейцям більше подобається природний газ, який є більш екологічним. Якщо при спалюванні 1 т. вугілля утворюється 3,6 т. вуглекислого газу, то при спалюванні 1 т. зрідженого газу — в 2 рази менше. 

Крім того, газові електростанції дають можливість більш ефективно впроваджувати екологічніші способи генерації. Наприклад, вловлювати СО2. Або використовувати замість природного газу водень, при спалюванні якого утворюється лише водяна пара.

Заглядаючи на 30 років наперед, варто згадати про цікаве дослідження, яке у квітні цього року презентувала Європейська асоціація сонячної енергетики SolarPower Europe спільно з фінським Технологічним університетом Лаппеенранта (LUT).

У дослідженні детально змоделювали енергосистему Євросоюзу на найближчі три десятки років. Аналітики пропонують три сценарії, два з яких передбачають перехід на 100% відновлювані джерела генерації до 2050 року. За найменш оптимістичним сценарієм Європа матиме понад 60% відновлювальної генерації.

Однак останні тренди свідчать про те, що розвинені країни, навіть попри коронавірусну кризу, роблять ставку на подальший розвиток відновлювальної генерації.

Надлишок вітрової та сонячної електроенергії планують перетворювати у водень, який можна зберігати, транспортувати та спалювати так само як природний газ. І перші пілотні проекти у Європі вже є. 

До 2030 року у ЄС планують побудувати 40 ГВт потужностей для отримання водню. Зберігати його можна у підземних сховищах, виснажених родовищах газу або у соляних печерах. Дослідники підрахували, що Європа має технічний потенціал для зберігання понад 80 PWh водню у таких печерах.

Німеччина планує розбудувати одну з найбільших мереж для транспортування водню. Ця ж країна демонструє, що можна успішно використовувати водень для теплових електростанцій. А шотландці показали, що воднем можна опалювати житлові будинки.

Усе це робить природний газ дуже зручним перехідним видом палива і не залишає шансів вугіллю.