CC BY
18УДК 504.7+620.9.
Роль возобновляемой энергетики в декарбонизации энергетического сектора Республики Беларусь
Любчик Ольга Андреевна [оооо-оооьлта-эш]
Белорусский национальный технический университет, Минск, Беларусь E-mail: olga.liubchik@yandex.ru
Аннотация. Произведен анализ темпов и потенциальных последствий глобального потепления, возможных путей снижения выбросов парниковых газов в энергетическом секторе и их эффективности. Отмечено придание в мировом сообществе большой роли возобновляемым источникам энергии как средства снижения выбросов парниковых газов в атмосферу. Рассмотрен вклад различных направлений в декарбонизацию энергетики в период 2010-2020 гг. Проведена оценка целей Республики Беларусь по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу. Определен вклад различных видов низкоуглеродных источников энергии в декарбонизацию секторов электро- и теплоэнергетики, а также выявлена общая тенденция сокращения выбросов за счет использования возобновляемых источников энергии и ядерного топлива.
Ключевые слова: возобновляемая энергетика, возобновляемые источники энергии, декарбонизация энергетического сектора, выбросы парниковых газов, сокращение выбросов, глобальное потепление.
1 Введение
Острая необходимость в принятии срочных мер по декарбонизации почти не встречает критики. Мир уже испытал последствия глобального потепления, при этом стоит отметить, что за последние 25 лет температура стабильно повышалась на 0,03^ в год.
Республика Беларусь, для которой характерен умеренно-континентальный климат, также столкнулась с последствиями глобального потепления: длительные волны тепла с дневными температурами, превышающими 30°С, снижение уровня грунтовых вод, теплые зимы с небольшим количеством снега и иные негативные эффекты стали ощутимы и вызывают широкую обеспокоенность. Очевидна недостаточность тех мероприятий, которые в
настоящее время уже приняты. В качестве направления, более интенсивное развитие которого будет способствовать увеличению темпов декарбонизации энергетического сектора и транспорта, предлагается рассмотреть активное внедрение возобновляемых источников энергии.
Целью работы является определение роли развития возобновляемой энергетики в снижении выбросов парниковых газов и возможности использования возобновляемых источников энергии для декарбонизации энергетического сектора Республики Беларусь.
Для достижения цели предполагается решение следующих задач: анализ прогнозов по росту температуры окружающей среды и угроз, возникающих при повышении температуры поверхности земли; рассмотрение международных соглашений в области изменения климата, а также результатов уже проведенных работ по декарбонизации энергетики; оценка развития возобновляемой энергетики как пути по снижению выбросов парниковых газов в Республике Беларусь.
2 Возможные последствия глобального потепления
Дальнейший рост температуры приведет не только к ухудшению самочувствия людей, в особенности в период волн тепла, но и вызовет сложно обратимые или вовсе необратимые процессы в биосфере. Таяние льдов и последующее повышение уровня воды в океане, сокращение биоразнообразия, засуха и эрозия почв - это далеко не полный перечень потенциальных последствий глобального потепления.
Так на Рис. 1. отображен процент видов, которые потенциально пострадают при повышении средней температуры поверхности земной поверхности при различной степени ее роста (а), и процент видов, которые могут подвергнуться полному исчезновению, в сравнении с доиндустриальным периодом (б) [1].
Всемирный фонд дикой природы опубликовал список животных, которые в наибольшей степени пострадают от изменения климата на планете. Среди них белый медведь, африканский слон, бенгальский тигр, орангутан, кенгуру, коралловые рифы, морские черепахи, альбатросы, пингвины, киты и дельфины. По оценкам ряда исследователей, при сохранении выбросов парниковых газов на текущем уровне к 2050 году вымиранию может подвергнуться более четверти известных сегодня видов живых организмов [2].
а)
б)
Рис. 1. Масштаб влияния глобального потепления на биоразнообразие
Опасным может стать и излишне быстрый рост популяции вида. Одним из примеров может быть активное размножение короеда: высокие температуры и засухи летом ослабляют дерево, а холодный период года без низких температур позволяют жуку спокойно перезимовать даже в северной части Беларуси. В результате численность короеда растет, а площади здорового леса сокращаются.
3 Достижения и целевые показатели в области декарбонизации энергетики
Состояние биосферы в будущем определяется направлением развития, которое будет выбрано в каждой отдельной стране и в мире в целом. На Рис. 2. представлен прогноз роста температуры земной поверхности к периоду 18501900 гг. в зависимости от сценария социально-экономического развития [1].
Рис. 2. Прогноз роста температуры земной поверхности.
Сценарии социально-экономического развития характеризуются следующим образом:
88Р1-1.9: очень низкий уровень выбросов парниковых газов. Выбросы CO2 сократятся до нуля примерно к 2050 году.
88Р1-2.6: низкий уровень выбросов парниковых газов. Выбросы CO2 сократятся до нуля примерно к 2075 году.
88Р2-4.5: средний уровень выбросов парниковых газов. Выбросы ТО2 примерно на текущем уровне до 2050 г., затем снижаются, но не достигают нуля к 2100 г.
88Р3-7.0: высокий уровень выбросов парниковых газов. Выбросы CO2 удвоятся к 2100 году.
88Р5-8.5: очень высокий уровень выбросов парниковых газов. Выбросы CO2 утроятся к 2075 году.
Согласно Парижскому соглашению, направленному на существенное сокращение глобальных выбросов парниковых газов, повышение глобальной температуры в этом столетии должно ограничится 2 °С при целевом показателе повышения температуры не выше 1,5 °С. Требованиям Парижского соглашения соответствуют только сценарии SSP1-1.9 с ограничением роста температуры не выше 1,5 °С и SSP1-2.6 с ограничением ниже 2 °С. Распределение путей снижения выбросов парниковых газов для реализации S SP 1-1.9 может выглядеть как представлено на Рис. 3.
Электрификация 20%
Рис. 3. Направления снижения выбросов парниковых газов по сценарию 1,5°С
Ожидается, что большая часть декарбонизации энергетического сектора будет обеспечена за счет сочетания возобновляемых источников энергии, электрификации секторов конечного потребления (в особенности дорожного транспорта и низкотемпературного отопления) и повышения энергоэффективности. Три эти составляющие смогут обеспечить 70-процентное сокращение выбросов диоксида углерода к 2050 году.
На Рис. 4. приведено уже имеющее место изменение мировых выбросов в энергетическом секторе в зависимости от источника этих изменений [4].
1000 800 600 400 200 О -200 -400 -600
□ Атомная энергетика
□ Спрос на электроэнергию
Ш|Н
в
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
□ Возобновляемые источники энергии
□ Переход с угля на газ
Рис. 4. Изменение выбросов парниковых газов в зависимости от источника, Мт.
Из Рис. 4. видно, что спрос на электроэнергию растет, хоть и имеет значительные колебания в значениях. Данный факт еще раз подтверждает потенциальный рост выбросов парниковых газов при непринятии решительных мер. Одной из таких важных мер является снижение использования угля в качестве топлива и переход с него на более чистое топливо - природный газ. Еще
одно направление в декарбонизации энергетического сектора - использование ядерной энергии. Переход на газ и развитие атомной энергетики за период с 2010 по 2020 гг. внесли значимый вклад в сокращение выбросов парниковых газов, однако их суммарное воздействие за рассматриваемое десятилетие редко превышало треть от всего объема снижения выбросов. Основной эффект по декарбонизации наблюдался за счет развития возобновляемой энергетики, причем с каждым годом ее вклад становится больше и больше. На сегодняшний день из возобновляемых источников энергии вырабатывается больше четверти всей электроэнергии в мире. По отдельным странам данный показатель значительно выше.
Возобновляемые источники энергии занимают значимое место в большинстве предполагаемых национально определяемых вкладов (ПНОВ), подтверждая, что переход к возобновляемым источникам энергии в будущем признан во всем мире как центральный элемент решения проблемы изменения климата. Из 194 Сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата, которые представили ПНОВ, 145 упомянули меры по возобновляемым источникам энергии для смягчения последствий изменения климата и адаптации к ним, а 109 Сторон включили определенную количественную цель в отношении возобновляемых источников энергии.
4 Направления по декарбонизации энергетического сектора Республики Беларусь
Республика Беларусь проводит работу по декарбонизации энергетического сектора и является стороной Парижского соглашения. В сентябре 2021 года был определен новый вклад в сокращение выбросов, согласно которому страна обязуется к 2030 году снизить выбросы на 35% по отношению к уровню 1990 года с учетом сектора «Землепользование, изменение землепользования и лесное хозяйство» (далее ЗИЗЛХ) [5]. Данная цель является довольно амбициозной: сокращение выбросов за 10 лет более чем на треть. Однако рассмотрение динамики выбросов парниковых газов в стране позволяет отметить такую цель как явно недостаточную (Рис. 5.).
150 125 100 75 50 25 0
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 —•—без учета ЗИЗЛХ -«-с учетом ЗИЗЛХ
Рис. 5. Сумма совокупных выбросов парниковых газов, млн. т. СО2-экв.
Как видно из Рис. 5., выбросы в 1990 году значительно превышали выбросы последних 20-ти лет и за последние 10 лет лишь единожды приближались к целевому показателю на 2030 год, если не учитывать ЗИЗЛХ, и были на треть ниже целевого показателя при учете ЗИЗЛХ. Утвержденный национальный вклад не только не создает мотивацию к снижению выбросов по отношению к текущим значениям, но и допускает повышение освобождаемого в атмосферу объема парниковых газов в полтора раза.
Тем не менее, в стране активно развивается безуглеродная энергетика: возобновляемая и атомная. Замена ископаемых топлив, преимущественно газа, выделяющего относительно немного парниковых газов при горении по сравнению с углем и топочным мазутом, возобновляемыми источниками энергии и ядерным топливом позволила сократить выбросы парниковых газов в секторе электроэнергетики на 0,72 млн. СО2-экв. Вклад различных направлений энергетики в сокращение выбросов, определенный по методике [6], представлен на Рис. 6.
2015 2016 2017 2018 2019 2020
—♦—Гидроэнергетика Древесное топливо —Энергия биогаза
—Ветровая энергия —+—Солнечная энергия -«—АЭС
Рис. 6. Сокращение выбросов парниковых газов в секторе электроэнергетики, тыс. т СО2-эквивалента.
Как видно из Рис. 6., наибольший вклад в снижение выбросов вносят гидроэнергетика и использование древесного топлива. В 2020 году сопоставимый вклад был внесен и со стороны атомной энергетики. Однако возобновляемые источники энергетики используются не только для выработки электроэнергии, но и для производства теплоты. Доля энергии использованного в стране древесного топлива и биогаза, пришедшаяся на выработку электрической энергии, представлена на Рис. 7.
-Древесное топливо —Энергия биогаза
Рис. 7. Доля электрической энергии в общем количестве вырабатываемой энергии, %
При рассмотрении рисунка заметно, что биогаз расходуется на производство электрической и тепловой энергии примерно в равных частях, в то время как из древесного топлива получают преимущественно тепловую энергию. В связи с этим необходимо учесть снижение выбросов за счет использования
возобновляемых источников энергии и в секторе тепловой энергетики (Рис. 8.). Была применена та же методика, что и в оценке выбросов в секторе электроэнергетики.
-Древесное топливо Энергия биогаза
Рис. 8. Сокращение выбросов парниковых газов в секторе теплоэнергетики, тыс. т СО2-эквивалента
Сокращение выбросов парниковых газов за счет использования древесного топлива в производстве теплоты в 2020 году составило 8,00 млн. СО2-экв., что в 11 раз превышает суммарное сокращение выбросов в секторе электроэнергетики за счет применения всех названных выше источников энергии. Таким образом, наибольший вклад на текущий момент в декарбонизацию энергетического сектора Республики Беларусь вносит именно древесная биомасса во всех видах ее применения на энергетических установках.
5 Заключение
Возобновляемые источники энергии играют важную роль в декарбонизации энергетического сектора и, как следствие, смягчении последствий изменения климата. С 2015 года, где за счет возобновляемых источников энергии в Беларуси удалось сократить выбросы парниковых газов в секторе производства электрической и тепловой энергии на 9,4%, вклад возобновляемой энергетики в декарбонизацию к 2020 году увеличился в полтора раза, что позволило избежать 10,7% выбросов.
Развитие атомной энергетики, безусловно, вносит большой вклад в декарбонизацию энергетического сектора, однако возобновляемые источники энергии предоставляют большие возможности в регулировании нагрузки как с технической, так и с экономической точки зрения.
Ожидается, что к 2050 году спрос на электроэнергию удвоится из-за роста экономики и населения в сочетании с ускоренной электрификацией секторов отопления, охлаждения и транспорта по сравнению с уровнем 2015 года. Этот рост спроса на электроэнергию представляет собой существенную возможность для декарбонизации, так как растущая потребность в энергии может быть покрыта за счет низкоуглеродной энергетики, выделяющей минимум парниковых газов в течение всего жизненного цикла.
Литература
1. Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability / IPCC // [Electronic resource],
- Mode of access: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg2/downloads/ re-port/IPCC_AR6_WGII_TechnicalSummary.pdf - Date of access: 20.08.2022.
2. 10 видов, которые мы можем потерять из-за изменения климата / WWF // [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://wwf.ru/resources/news/arkhiv/10-vidov-kotorye-my-mozhem-poteryat-iz-za-izmeneniya-klimata/ - Дата доступа: 30.08.2022.
3. Climate Change 2021. The Physical Science Basis. Summary for Policymakers / IPCC // [Electronic resource]. - Mode of access: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/ downloads/re-port/IPCC_AR6_WGI_SPM_final.pdf - Date of access: 12.08.2022.
4. Power sector decarbonisation accelerates / IEA // [Electronic resource]. - Mode of access: https://www.iea.org/articles/global-energy-review-co2-emissions-in-2020 - Date of access: 14.07.2022.
5. Выбросы парниковых газов по секторам / Белстат // [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/makroekonomika-i-okruzhayush-chaya-sreda/okruzhayuschaya-sreda/sovmestnaya-sistema-ekologicheskoi-informatsii2/b-iz-menenie-klimata/b-3-vybrosy-parnikovyh-gazov/ - Дата доступа: 30.09.2022.
6. Methodology: Avoided Emissions Calculator / IRENA // [Electronic resource]. - Mode of access: https://irena.sharepoint.com/sites/statistics-public/Shared%20Documents/Forms/Al-lItems.aspx?id=%2Fsites%2Fstatistics%2D public%2FShared%20Documents%2FMethodol-ogy%20and%20Notes%2F2022%5F Avoided%5Femissions%5Fcalcula-tor%5Fnote%2Epdf&parent=%2Fsites %2Fstatistics%2Dpublic%2FShared%20Docu-ments%2FMethodology%20and%20Notes&p=true&ga=1 - Date of access: 24.11.2022.
References
1. Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability / IPCC // [Electronic resource].
- Mode of access: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg2/downloads/ re-port/IPCC_AR6_WGII_TechnicalSummary.pdf - Date of access: 20.08.2022.
2. 10 vidov, kotory'e my' mozhem poteryat' iz-za izmeneniya klimata / WWF // [E'lektronny'j resurs]. - Rezhim dostupa: https://wwf.ru/resources/news/arkhiv/10-vidov-kotorye-my-mozhem-poteryat-iz-za-izmeneniya-klimata/ - Data dostupa: 30.08.2022.
3. Climate Change 2021. The Physical Science Basis. Summary for Policymakers / IPCC // [Electronic resource]. - Mode of access: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/ downloads/re-port/IPCC_AR6_WGI_SPM_final.pdf - Date of access: 12.08.2022.
Журнал «Окружающая среда и энерговедение» (ОСЭ) №4(2022)
4. Power sector decarbonisation accelerates / IEA // [Electronic resource], - Mode of access: https://www.iea.org/articles/global-energy-review-co2-emissions-in-2020 - Date of access: 14.07.2022.
5. Vy'brosy' parnikovy'x gazov po sektoram / Belstat // [ETektronny'j resurs]. - Rezhim dostupa: https://www.belstat.gov.by/ofitsialnaya-statistika/makroekonomika-i-okruzhayush-chaya-sreda/okruzhayuschaya-sreda/sovmestnaya-sistema-ekologicheskoi-informatsii2/b-iz-menenie-klimata/b-3-vybrosy-parnikovyh-gazov/ - Data dostupa: 30.09.2022.
6. Methodology: Avoided Emissions Calculator / IRENA // [Electronic resource]. - Mode of access: https://irena.sharepoint.com/sites/statistics-public/Shared%20Documents/Forms/Al-lItems.aspx?id=%2Fsites%2Fstatistics%2D public%2FShared%20Documents%2FMethodol-ogy%20and%20Notes%2F2022%5F Avoided%5Femissions%5Fcalcula-tor%5Fnote%2Epdf&parent=%2Fsites %2Fstatistics%2Dpublic%2FShared%20Docu-ments%2FMethodology%20and%20Notes&p=true&ga=1 - Date of access: 24.11.2022.
Role of Renewable Energy in Decarbonization of Belarus
Energy Sector
Volha Liubchyk
Belarusian National Technical University, Minsk, 220013, Belarus E-mail: olga.liubchik@yandex.ru
Abstract. Global warming rates and its potential consequences analysis was made, possible ways to reduce greenhouse gas emissions in the energy sector and their effectiveness was assessed. It was noted that the world community gave a great role to renewable energy sources as means of reducing greenhouse gas emissions into the atmosphere. The contribution of various directions to the de-carbonization of energy sector in the period of 2010-2020 was analyzed. Republic of Belarus goals to reduce greenhouse gas emissions into the atmosphere assessment was made. The contribution of various types of low-carbon energy sources to the decarbonization of the electricity and heat energy sectors has been determined, and a general trend in reducing emissions through the use of renewable energy sources and nuclear fuel was identified.
Keywords: renewable energy, renewable energy sources, energy sector decar-bonization, greenhouse gas emissions, emission reduction, global warming
