У грудні 1997 року в японському місті Кіото на засіданні вищого органу рамкової Конвенції ООН про зміну клімату представники більшості країн світу прийняли протокол, що містить перелік обов’язкових заходів, які країни–учасниці Конвенції повинні проводити для зменшення викидів парникових газів в атмосферу планети. У статті 2 цього документа зазначено, що кожна зі сторін, виконуючи свої зобов’язання про кількісні обмеження та зменшення викидів із метою підтримання постійного й раціонального розвитку, розробляє і здійснює відповідно до своїх національних умов такі заходи, як «проведення досліджень, розробка, широке використання та впровадження нових і поновлюваних видів енергії…» Звісно, концепція Кіотського протоколу далека від досконалості. Однак це вже певний крок уперед.
Відповідно до Кіотського протоколу Всесвітньої конференції зі зміни клімату, промислово розвинені країни до 2008—2012 років повинні скоротити викиди парникових газів своїх підприємств не менш ніж на 5%, порівняно з рівнем 1990 року, чим буде покладено край розпочатій 150 років тому тенденції збільшення антропогенної місії вуглекислого газу в атмосферу. Найважливіша вимога цього документа — обмежити використання викопних вуглеводнів для виробництва тепла й електроенергії.
Кіотський протокол схвалила 181 держава, у тому числі Україна. Тому використання поновлюваних джерел енергії (ПДЕ) на цей час — один із пріоритетних напрямів розвитку вітчизняної та світової енергетики.
Логічне запитання: з яких ресурсів людство планує покривати дедалі більші витрати енергії? З трьох напрямів подолання можливої енергетичної кризи, що превалюють у світі, — підвищення безпеки діючих атомних блоків і будівництво нових, будівництво надпотужних енергокомплексів, розвиток так званих нетрадиційних або поновлюваних (безпаливних) засобів отримання енергії. Згідно з прогнозами Міжнародного енергетичного агентства, сумарна потужність АЕС у світі до 2020 року залишиться на рівні 2000-го (350 ГВт). Світове ж використання поновлюваних джерел енергії, основна частка яких припадає на гідроенергію, може зрости до 2020 року, порівняно з 2000-м, у 1,5 разу. Про суть і перспективи поновлюваних джерел енергії розповідає голова правління Державного акціонерного товариства «Укргідроенерго», Герой України, професор, заслужений енергетик України, лауреат Державної премії України Семен Ізраїлевич Поташник.
Головною перевагою поновлюваних джерел енергії, вважає головний гідроенергетик України Семен Поташник, є їх невичерпність та екологічна чистота, що сприяє поліпшенню екологічного стану планети і не змінює її енергетичного балансу. Ці особливості обумовили бурхливий розвиток так званої поновлюваної енергетики в розвинених державах і є вагомою підставою для оптимістичних прогнозів щодо обсягів освоєння згаданих джерел у перспективі. Нині витрати ряду розвинених країн на запобігання чи ліквідацію негативних екологічних наслідків, значною мірою пов’язаних зі зростанням виробництва і споживання енергії, сягнули 3% загального обсягу ВВП (приблизно стільки ж провідні західні країни витрачають на освіту). Тому останніми роками енергетики окремих країн і регіонів світу стали уважніше враховувати екологічні аспекти функціонування систем енергопостачання та сфери енергоспоживання.
Однак спочатку, зазначає С.Поташник, необхідно сказати кілька слів про місце України у світі в контексті нинішнього стану енергетики та перспектив розвитку поновлюваної енергетики.
Незалежність держави не може реалізовуватися в умовах її повної енергетичної залежності від інших країн. Обсяги власного видобутку нафти забезпечують потреби нашої країни всього на 10—12%, газу — на 18—20%. Це свідчить про те, що українські теплові електростанції, працюючи на газі й мазуті, практично повністю залежать від імпортного постачання. Попри наявність покладів уранових руд, у країні немає замкненого циклу виробництва ядерного палива. Отже, понад 70% енергоносіїв належать до критичного імпорту, що неприпустимо ні в політичному, ні в економічному планах.
Оскільки сьогодні будівництво потужних гідроенергетичних комплексів в Україні з багатьох причин утруднене, найперспективнішим бачиться створення малих комплексів безпаливних електростанцій. Ці компанії, об’єднані в єдину інформаційну мережу, розвиваються на стику трьох наукових напрямів: безпаливної енергетики, радіотехніки й інформатики. Йдеться, зокрема, про поновлювані джерела енергії, що стають одним із найважливіших елементів енергетичного балансу в європейських країнах і відіграють істотну роль у зниженні викидів парникових газів, підвищенні енергетичної безпеки та підтримці соціально-економічного розвитку в багатьох країнах ЄС. Останні 30 років використання поновлюваних джерел енергії в них щороку зростало в середньому на 2,1%. Терміни окупності капітальних вкладень в енергетику становлять 8—10 років, при цьому на будівництво ТЕС іде 6—8 років, великих ГЕС і АЕС — 10—12 років. Мала ж ГЕС у Європі споруджується за 8—10 місяців, починаючи з моменту підписання контракту, термін її окупності — 3—4 роки.
Примітно, що частка гідроенергетики в більшості країн невелика — близько 15—20% (в Україні — всього 6%), а в усьому світі лише кілька країн Американського континенту орієнтуються на гідроенергетику. Не буде перебільшенням стверджувати, що планета «проїдає» запаси корисних копалин. Вчені світу підрахували, що запасів вугілля у світі вистачить лише на 250 років, газу — на 60, а нафта буде викачана з надр через 40 років — уже за життя нинішнього молодого покоління. З огляду ж на щорічне збільшення споживання електроенергії, запаси вуглеводневої сировини вичерпаються вже в досяжному майбутньому.
Однак розвиток поновлюваної енергетики в Україні стримують ряд чинників, головний із яких — недосконалість нормативного та правового забезпечення всіх напрямів освоєння поновлюваних джерел електроенергії. Енергетика — справа державна. Лібералізація відносин в електроенергетиці в усіх країнах відбувається еволюційно, без різкої ламки відносин власності. Приватизація не вважається пріоритетом у процесі реформування галузі. Партнерство державного і приватного секторів у реалізації великих сучасних енергетичних програм та проектів — одна з головних тенденцій структурних реформ у світовій енергетиці. У багатьох країнах у цій галузі збережено ті форми власності (державна, приватна, змішана), які існували до реформування, у розвитку домінує не приватизація електроенергетики, а її корпоратизація та концесії.
Тому в Україні в розвитку поновлюваної енергетики головну роль відіграють, на думку С.Поташника як вченого й енергетика, стимулююча політика держави, активне фінансування науково-дослідних і конструкторських розробок, глибока інформованість виробників та споживачів електроенергії про переваги ПДЕ.
На першому етапі, за розрахунками українських учених-енергетиків, можна було б поставити завдання створити мережу з трьох тисяч «малих» електростанцій різних ПДЕ сумарною потужністю 3 ГВт, що становило б близько 50% сучасного енергетичного потенціалу країни. Тільки таким шляхом ми могли б розпочати розвертати наш енергетичний «корабель» у потрібному напрямі — впроваджуючи екологічно чисті технології отримання електроенергії і здешевлення її, зберігаючи сировинні ресурси, поступово знижуючи потенціал теплових станцій, найшкідливіших в екологічному плані, до цього, власне, і йде весь цивілізований світ.
Здійснення цього проекту вдихнуло б життя в оборонну, електронну та радіотехнічну промисловості. С.Поташник упевнений: починати доведеться не на порожньому місці. Стартові умови для такого проекту є: розроблено технічну документацію для малих енергетичних станцій різного типу, створені й експлуатуються їх дослідні зразки.
Чого бракує? Крім законодавства, що регламентувало б будівництво й експлуатацію об’єктів «малої» енергетики, необхідні ще бажання та вміння приватного капіталу інвестувати гроші в довгострокові проекти, прибуток від яких буде отримано через 3—5 років. Реалізація проектів «малої» енергетики дозволила б Україні істотно поповнити свою енергетичну базу і за її рахунок навіть збільшити експорт.
В Україні, як і в більшості країн пострадянського простору, домінують енергетичні системи, побудовані на використанні генеруючих джерел середньої та великої потужності (понад 100 МВт) і розвиненого мережевого господарства. Вади такого підходу особливо яскраво проявилися під час переходу до ринкового способу господарювання. Регіональні власті на такий випадок майже не мають можливості впливати на утворення тарифів для кінцевих споживачів електроенергії. Собівартість електроенергії, виробленої ТЕС, які використовують привізне тверде паливо, на сьогодні не може бути знижена більш ніж на 2—2,5 цента за 1 кВт.год., а отже, такі генеруючі потужності не можуть серйозно вплинути на тарифоутворення в регіоні, знижуючи розцінки до рівня, прийнятного для більшості галузей економіки. Тому регіони стають «заручниками» високих енергетичних тарифів. Єдиний спосіб знизити таку залежність — збільшити частку власних генеруючих потужностей у загальному енергоспоживанні регіону.
Потенційні гідроенергетичні ресурси України становлять 44,7 млрд. кВт, із них технічно доступна для використання лише половина. Доцільний економічний потенціал «малої» гідроенергетики становить майже 30% усієї гідроенергетики, або 3,75 ГВт на рік. Невеличкі ГЕС можуть стати потужною основою енергозабезпечення для регіонів Західної України, а для деяких районів Закарпатської та Чернівецької областей — джерелом повного енергосамозабезпечення.
Проте освоєння гідроенергетичних ресурсів малих рік у нашій державі, як стверджує головний гідроенергетик України, незначне. На початку 20-х років минулого століття в Україні функціонувало 84 ГЕС потужністю 4 тис. кВт. Після Великої Вітчизняної війни працювали вже 150 таких станцій загальною потужністю 8,4 тис. кВт; у 50-ті роки їх кількість зросла до 956 загальною потужністю 30 тис. кВт. Малі ГЕС (потужність яких не перевищує 10 МВт) активно будувалися в Україні й у 50-ті роки, вони призначалися для електропостачання агропромислових комплексів та невеликих селищ. Невеликі ГЕС споруджувалися на малих річках за гребле-русловою схемою без будівництва водоймищ.
Проте в 60—80-х роках минулого століття розгорнулося великомасштабне будівництво великих гідро-, теплових і атомних електростанцій, тому малі ГЕС втратили своє значення. Роботу більшості таких станцій було зупинено. Деякі з них законсервовані і сьогодні перебувають у занедбаному стані або зовсім знищені.
У 1984—1988 роках було обстежено технічний стан споруд і устаткування малих ГЕС. На той час залишалося тільки 150 станцій, працюючих — 49. У наступні роки «мала» гідроенергетика продовжувала деградувати.
На цей час у Сумській області на річці Псел збереглися в робочому стані три малі ГЕС: Низівська, Маловорожб’янська та Михайлівська. Вони виробляють невелику кількість електроенергії, але їхні економічні показники свідчать про високу ефективність та рентабельність. У 50-х роках такі станції обслуговували 25—35 чоловік, нині ж на Низівській ГЕС працюють лише четверо чергових.
Карпатський регіон має найбільший гідроенергетичний потенціал малих річок (близько 30% ресурсів). За оцінками спеціалістів «Укргідропроекту», його потужність — 2 млн. кВт. Лише в Закарпатській області, площа якої становить 2% території України, зосереджено близько 16,5% гідропотенціалу країни. У дев’яти областях України (навіть у таких перспективних у плані гідроенергетики, як Львівська, Івано-Франківська та Чернівецька) не працює жодна мала гідроелектростанція. Щоправда, у Тернопільській області, де немає значних гідроресурсів, експлуатують сім малих ГЕС і ще три відновлюють. Прикладом раціонального використання гідроенергетичних ресурсів служить рівнинна Вінницька область, де діють вісім гідроелектростанцій із 26 загальною потужністю 25 МВт.
Що заважає відродити вітчизняну «малу» енергетику? На думку С.Поташника, проблему реконструкції цих станцій із заміною зношеного устаткування та будівництвом нових гребель неодноразово обговорювали на урядовому рівні, але всі спроби її вирішити не дали практичних результатів. Розроблена 1997 року державна Програма розвитку нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії, малої гідро- та теплоенергетики не була підкріплена нормативно-правовою базою, системою пільг і джерелами фінансування. Реалізація наміченої програми реконструкції великих і малих ГЕС та будівництва нових до 2005 року дозволила б підвищити потенціал гідроенергетики на 1245 МВт, збільшивши гідроенергетичні потужності в енергосистемі України до 11%.
Наведені С.Поташником цифри і факти про стан «малої» енергетики України пізнаються у порівнянні. Наприклад, у Франції діють 1700 малих ГЕС потужністю 1000 МВт, схожа ситуація в Австрії, Німеччині, Швейцарії, США, Данії. За даними американського журналу «Гідро ревю», у США працюють близько 2000 малих ГЕС і понад 1000 міні-ГЕС сумарною потужністю 4,5 ГВт. Особливо цікаво те, що у США, відповідно до законодавства, регламентація будівництва й експлуатація таких ГЕС, які працюють у загальній енергомережі, віднесена до компетенції приватного капіталу.
Лідер будівництва «малої» гідроенергетики — Китай, що збільшив за останні 40 років загальну потужність невеликих ГЕС у 3000 разів.
Що ж стосується можливостей створення потужних ГЕС в умовах рівнинного рельєфу України, то вони практично вичерпані. Тому, на думку С.Поташника, Україна може скористатися альтернативою проектам-«монстрам» радянських часів — малими ГЕС. Спорудження таких невеликих потужностей можливе на багатьох річках України, а вартість капітальних вкладень на 1 кВт.год встановленої потужності на таких станціях за рахунок застосування кам’яно-накидних і земляних гребель майже вдвічі нижча, ніж на гідроелектростанціях великої та середньої потужності з греблями із залізобетону. При цьому визначення «мала» нікого не повинно бентежити — до категорії гідроелектростанцій такої потужності належать станції із встановленою потужністю від 1 до 30 МВт. Такий потужностей цілком досить для повного енергозабезпечення широкого кола споживачів, враховуючи, що для середнього аграрного району вистачить електростанції потужністю 5—10 тис. кВт із річним виробітком електроенергії 25—30 млн. кВт.год.
Як свідчить світова практика, збалансованість енергетичної системи досягається в тому разі, коли в неї входять станції з широким діапазоном потужностей. Наприклад, сьогодні Швейцарія має 2 тис., Австрія — майже 600, Німеччина — 36 тис. малих ГЕС потужністю, що не перевищує 35 МВт. Переважна більшість їх належить приватним особам, окремим госпсуб’єктам або муніципалітетам.
Примітно, що в Україні більшість гідроресурсів (крім частково Карпатського регіону) зосереджена в легкодоступній населеній місцевості і, з огляду на це, може бути задіяна для забезпечення електроенергією місцевих споживачів. Наявність на території багатьох районів джерел дешевої електроенергії може дати потужний імпульс розвитку деяких галузей сільського господарства — молочно-товарному виробництву і розведенню ставкової риби. Реалізувати такий проект можна протягом 10—12 років за рахунок поступового залучення коштів як із бюджетів різних рівнів, так і від місцевих інвесторів.
Українські вчені, які працюють у «малій» енергетиці, безперервно стверджують, що відновлення існуючих малих ГЕС — рентабельна справа не лише в Карпатському регіоні, а й у низинних областях України. Його успіху сприятиме і солідний досвід роботи наших гідроенергетиків. Оновлені малі ГЕС здатні виробляти до 250 тис. МВт.год. електроенергії на рік. На їх відновлення та реконструкцію потрібно 38 млн. дол. Реалізація програми розвитку малих ГЕС до 2010 року коштувала б трохи більше 235 млн. дол.
З чотирьох енергогенеруючих складових — теплових електростанцій, атомних, гідроелектростанцій та вітряних електростанцій — лише дві останні належать до поновлюваних джерел і не створюють особливих екологічних проблем для довкілля.
Звісно, каже С.Поташник, багато вчених і виробничників в Україні, попри такі вагомі аргументи на користь поновлюваних джерел енергії, дотримуються думки, що вітчизняна енергетика і в майбутньому базуватиметься на спалюванні вугілля. Обгрунтовуючи це тим, що вугілля — в основному місцеве паливо, для його видобутку створюються робочі місця, не потрібна валюта для його закупівлі за кордоном.
Однак можна навести і контраргументи: у ціні електроенергії, виробленої на вугіллі, не враховується «зовнішня» складова, зумовлена екологічною. У Європейському Союзі, до складу якого рано чи пізно ввійде Україна, уведено «зовнішню» складову ціни, величина якої дорівнює внутрішній енергетичній складовій. Малі ГЕС — гідна складова загальної енергетики України, яка дозволить домогтися більшої енергонезалежності країни. Тільки їхнім розвитком слід планомірно займатися.