Наукова сесія загальних зборів Національної академії наук України з проблем формування і реалізації моделі розвитку низьковуглецевої економіки України відбулась ще до початку війни. Провідні науковці і посадовці говорили про економічні виклики, фінанси, енергетику, екологію і звісно – про роль науки. Поза сумнівом, проблеми, які були порушені на засіданні, будуть актуальними і після завершення війни. Наприклад, посилення енергобезпеки у світі є як ніколи актуальним.
Сьогодні в центрі уваги світової спільноти перебуває питання кліматичних змін та викликаних ними екологічних проблем, які безумовно потребують комплексного вирішення – як на міжнародному, так і на національному рівні.
З таких слів розпочав сесію президент НАН України академік Анатолій Загородній.
СКЛАДОВА ДЕРЖАВНОЇ ПОЛІТИКИ
Засловами Анатолія Глібовича, зростання кількості парникових газів, відповідне підвищення температури на землі, що значною мірою обумовлено антропогенною діяльністю,свідчить про те, що ця проблема є не тільки питанням науки, а й питанням виживанням людства. В зв’язку з цим на 26-ій Міжнародній конференції ООН зі змін клімату, яка відбулась у листопаді минулого року у Глазго (Шотландія),понад 180 країноголосили ціль- досягнути в 2050 – 2060 роках нетто нульових викидів парникових газів. Це означає, що кількість викидів не має перевищувати рівня їх природного та технологічного поглинання.
– Серед цих країн і Україна, отже перехід економіки України в найближчі десятиліття на шлях низьковуглецевого розвитку має бути важливою складовою державної політики, – наголосив президент НАН. – Для досягнення цієї мети вже зроблено перші кроки.
Так, Україна однією з перших оголосила свою стратегію низьковуглецевого розвитку до 2050-го року. В березні минулого року Кабмін затвердив Національну економічну стратегію до 2030 року, в якій визначено заходи щодо декарбонізації економіки, підвищення енергоефективності, розвитку відновлювальних джерел енергії, а також розвитку так званої циркулярної (безвідходної) економіки.У липні 2021 року прийнято Другий національно визначений внесок України до Паризької угоди, в якому нова кліматична ціль України передбачає необхідність до 2030 року скоротити викиди парникових газів до рівня 35% порівняно з 1990 роком. 20 жовтня минулого року Кабмін схвалив Стратегію екологічної безпеки та адаптації до змін клімату на період до 2030 року.
– Очевидно, що вирішення проблем кліматичних змін, надання пропозицій для шляхів розвитку економіки країни, а також забезпечення сталого розвитку України неможливо здійснити лише зусиллями владних структур або експертної спільноти, – резюмував Анатолій Глібович. –Вкрай важливим є постійний ґрунтовний науковий супровід.
Заступник голови Ради національної безпеки і оборони України Олексій Соловйов нагадав, що23 березня 2021 року було введено в дію рішення РНБО про виклики і загрози національній безпеці України в екологічній сфері, а також першочергові заходи щодо їх реалізації. Серед основних завдань Кабміну – внести на розгляд Верховної Ради проєкт закону щодо низьковуглецевого розвитку України на період до 2050 року. Крім того, РНБО як аналітичний центр бачить три основні напрямки, які можуть бути сформульовані як завдання для нашої науки в контексті моделі низько вуглецевої економіки. Це розвиток водневої економіки, побудова в нашій країні малих ядерних реакторів і розвиток електротранспорту в містах-мільйонниках.
Те, що Україна взяла на себе потужні зобов’язання за міжнародними угодами, це унікальна можливість розбудувати власну економіку на новітній технологічній базі, новітніх декарбонізованих технологіях, переконаний голова Державного агентства з енергоефективності та енергозбереження України Валерій Безус.
– Агентство веде активну роботу в цьому напрямку, – розповів він. – Зокрема, розроблено Національний план дій з енергоефективності на період до 2030 року, який урядзатвердив наприкінці минулого року. Це достатньо амбітний план, який передбачає суттєве скорочення викидів вуглекислого газу до 2030 року, низку заходів з декарбонізації головних його емітентів,серед яких і національна енергетика. Також агентство розробило проєкт Національного плану дій з відновлюваної енергетики на період до 2030 року. Це достатньо амбітний план. Ми бачимо перспективу збільшення частки відновлювальних джерел в національній структурі споживання до 27%. Також працюємо над стратегією розвитку водневої економіки, механізмом так званого «зеленого фінансування». Також маємо напрацювання щодо створення Національного фонду декарбонізації.
ЕКОНОМІЧНІ ПРОГНОЗИ
Більш як 110 країн зобов’язались перейти до вуглецевої нейтральності. Зокрема Україна, так само, як Китай і Бразилія, планують зробити це до 2060 року.
Про це йшлося в доповіді «Економіка України в імперативах низьковуглецевого розвитку» директора Інституту економіки та прогнозування НАН України академіка Валерія Гейця.
– До 2030 року наш новий національно визначений внесок передбачає скорочення викидів парникових газів з 38% до 35% від рівня 1990 року. Дуже часто виникає питання, чому лише 3%, але треба мати на увазі динаміку. За останні десятиліттями пройшли складний шлях скорочення. І хоча наші 3% – це дещо нижчі показники, аніж задекларували європейські країни, вони за цей час повинні пройти значно складніший шлях.
Також у доповіді було представлено різні сценарії подальшої декарбонізації – як у світі, так і в Україні.
– Як і передбачається, в світі відбувається електрифікація економіки і розвиток розподіленої генерації, – розповів Валерій Геєць. – Водночас ми бачимо, що декарбонізація в електробалансі світу і ЄС також залишається ключовою метою. Таким чином, збільшення виробництва електроенергії в світі до 2050 року (в 2,7 раза) і в ЄС (в 1,3 раза) повинно відбуватись за рахунок нетрадиційних для сучасності видів генерування енергії.
Як буде відбуватись процес декарбонізації в українському енергетичному секторі? Як зауважив Валерій Геєць, для того, щоб виконати наші зобов’язання, потрібно 26 мільярдів євро. На цьому шляху постають такі виклики, як готовність енергосистеми до кратного збільшення обсягів виробництва електроенергії, виведення з експлуатації вугільних ТЕС, інтенсивний розвиток сонячної та вітрової генерації, збереження (нарощування) потенціалу атомної і гідроенергетики тощо.
«Технологічна модернізація і структурна трансформація промисловості в рамках декарбонізації – це необхідна умова забезпечення позитивного макроекономічного ефекту від переходу до низьковуглецевого розвитку», – наголошує академік Геєць.
– До 2040 року у світі повинні відбутись консолідація, масштабування, комерціалізація нових низьковуглецевих технологій, сформована технічна інфраструктура їх використання, – резюмував він. – До 2050 року технології, які існують сьогодні лише на рівні прототипів, повинні стати конкурентними. Дослідження, які проведено в світі, говорять, що можливі сценарії, коли навіть до 2050 року половина із необхідних технологій й інновацій не будуть готовими до використання, а до 2070-го року – 35%. Тобто, поле для наукової діяльності – надзвичайно широке.
ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА СИСТЕМА
Об’єднана енергосистема України не повною мірою готова до переходу до низьковуглецевої енергетики. Найбільш важливі недоліки, які стримують можливість такого переходу, – недостатність балансуючих потужностей, низька гнучкість системи, застарілість систем регулювання частоти та потужності. На це в своїй доповіді «Заходи та засоби перетворення енергетики України в інтелектуальну екологічно безпечну систему» звернув увагу академік-секретар Відділення фізико-технічних проблем енергетики НАН України Олександр Кириленко.
За його словами, постійне нарощування потужностей відновлювальних джерел обумовила необхідність трансформації існуючої системи генерації, впровадження нових балансуючих потужностей і проведення змін всіх складових енергетичної системи у відповідності до вимог, характерних для використання ВДЕ. Така трансформація відбувається відповідно до концепції трьох D (декарбонізація, децентралізація і діджиталізація) яка отримала назву енергетичного переходу.
Як зауважив Олександр Кириленко, децентралізація передбачає збільшення частки роззосереджених джерел енергії (включаючи ВДЕ, накопичувачі енергії і т.д.), що утворюють локальні кластери виробництва/споживання та підключені до загальної мережі чи працюють автономно, впровадження нових додатків, спрямованих на розширення меж та динаміки розвитку ОЕС.
А діджиталізація – перехід до реалізації концепції SmartGrid електричних мереж, створення та впровадження нових бізнес-моделей, сервісів та ринків на основі цифрових технологій, використання смарт-лічильників, систем дистанційного керування та автоматизації мережі.
«Вони дозволяють керувати мережею і підключеними ресурсами в режимі реального часу та збирати дані про мережу, – додав академік. –Йдеться про інтелектуальні мережі, як локальні, так і об’єднані, що дозволяють використовувати нові методи для контролю різноманітних ВДЕ-ресурсів.
КОНКУРЕНТОЗДАТНА ЕНЕРГІЯ
Атомні станції займають важливе місце в енергобалансі багатьох країн, виробляючи конкурентоздатну електроенергію, яка належить до низьковуглецевих джерел. Про це йшлося в доповіді директора Інституту проблем безпеки атомних електростанцій НАН України академіка Анатолія Носовського «Ядерна енергетика України в контексті сталого розвитку».
Він нагадав, що енергетична стратегія України на період до 2035 року передбачає збільшення виробництва електроенергії на АЕС шляхом продовження термінів експлуатації діючих АЕС і будівництва нових ядерних блоків. А також – вибір реакторної технології для будівництва нових АЕС на заміщення потужностей, які будуть виводитись з експлуатації після 2030 року.
– Станом на 2022 рік серед проєктів реакторних установок, які належать до покоління 3+, реакторна установка AP1000 американської компанії Westinghouse є найбільш привабливою для енергетики України за багатьма аспектами, –наголосив академік Носовський. Такі енергоблоки експлуатуються в Китаї, будуються у США. Коефіцієнт використання встановленої потужності – в діапазоні від 90% до 99%, що є одними з найкращих показників серед світових АЕС.Станом на 2022 рік цей реактор найбільш апробований серед інших проєктів реакторів третього покоління. Є й недоліки – перевищення проєктних термінів будівництва і його висока вартість.
Анатолій Носовський розповів, що науковці Інституту проблем безпеки АЕС мають досвід розробки пристроїв для реактору АР1000 на китайських станціях, а також використання нових видів бетонних сумішей для біологічного захисту таких реакторних установок.
Як резюмував Анатолій Носовський, ядерній енергетиці належить важлива роль у забезпеченні енергетичної незалежності України. Тому очевидними є необхідність і важливість впровадження програми будівництва нових ядерних енергоблоків. Інститути НАН, в свою чергу, можуть допомогти нашій ядерній енергетичній галузі в розвитку нових ядерних технологій. Зокрема, їх потрібно залучати до роботи, пов’язаної із науково-технічним обґрунтуванням вибору проєктів, перспективних для будівництва в Україні нових ядерних реакторів, реалізаціїпроєкту створення українського енергоблоку та програми будівництва нових атомних станцій. Крім того, на думку академіка, наукові дослідження з розробки нових ядерних енергетичних технологій повинні стати пріоритетним напрямом фундаментальних та прикладних досліджень установ НАНУ.
ВОДНЕВА ПЕРСПЕКТИВА
Будь-яка серйозна розмова щодо низьковуглецевої економіки неможлива без згадки про водень, адже при його спалюванні не виділяється жодних парникових газів.Розвиток досліджень з водневоїенергетики в світі і в Україні у своїй доповіді висвітлив директор Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України академік Юрій Солонін.
За його словами, практично в усіх розвинених країнах є національні програми щодо водневої енергетики. Спільними зусиллями було вирішено технологічні питання – створення демонстраційних станцій для виробництва «зеленого» водню – з використанням сонця і вітру, автотранспорту на водневому паливі, розвивається мережа водневих заправок. Щоправда, як зауважив академік, про масове впровадження всього цього не йдеться. Поки що у «зеленого» водню висока вартість. Потребують здешевлення і вдосконалення електролізери, паливні елементи, системи зберігання водню тощо.
– Каталізатором вирішення всіх технологічних проблем є використання водню на автомобільному транспорті, – переконаний науковець. Це стосується й потужних електролізерів на протон-провідних мембранах, компресорів для стиснення водню до 700 – 1000 атмосфер, унікальних композиційних балонів для зберігання водню тощо.
За словами академіка Солоніна, окрім суто технологічних проблем, існують і політичні аспекти широкого впровадження водню. В Європі основним гравцем з цього питання є Німеччина – вона намагається стати водневим хабом Європи.
«Водночас власних відновлювальних джерел енергії у них вистачає лише на третину, гостро стоїть питання про імпорт в першу чергу «зеленого» водню, – додав науковець. – Україна розглядається як основний його постачальник. Є попередні домовленості щодо створення центральноєвропейського водневого коридору».
Починаючи з 2006 року, у НАН України започатковано низку програм, присвячених водневій енергетиці. Як розповів Юрій Солонін, остання з них виконувалась протягом 2019 – 2021 років і мала назву «Розвиток наукових засад отримання, зберігання та використання водню в системах автономного енергозабезпечення». В ній брали участь 11 інститутів чотирьох відділень НАН України. Основна увага приділялась системам автономного енергозабезпечення на основі водню і паливних елементів з використанням відновлювальних джерел енергії. В програмі було приділено увагу цілій низці технологій отримання водню із використанням ВДЕ – зокрема електролізу«в парі» з вітровими та сонячними енергоустановками.
Як розповів академік, на базі Інституту проблем матеріалознавства НАН у співпраці з Інститутом відновлювальної енергетики НАН, Інститутом проблем машинобудування НАН на березі Канівського водосховища у Переяслав-Хмельницькому створено демонстраційну систему виробництва водню із використанням енергії вітру.
Дослідження режимів її роботи показали доцільність використання таких систем у цьому регіоні для автономного енергозабезпечення окремої садиби або невеликого господарства. Щодо використання сонячного випромінювання для отримання водню, то Інститут загальної та неорганічної хімії НАН спільно з Інститутом проблем матеріалознавства НАН розробили і запатентували портативні фотоелектрохімічні комірки з акумулюванням водню. Як пояснив науковець, цей прилад фактично поєднує в собі сонячний елемент, електролізер, акумулятор водню і паливну комірку.
– У площині водневої енергетики зараз ми стоїмо на роздоріжжі, – резюмував академік Солонін. – Перший шлях – докласти всіх зусиль, щоб отримати імпортне обладнання, налагодити виробництво зеленого водню за рахунок наших ресурсів і направляти його до Європи. Другий шлях – не відмовляючись від першого, направити всі кошти, які вдасться заробити, на розвиток власної водневої інфраструктури, водневих технологій, науки. Таким шляхом свого часу пішла Японія після Другої світової війни – усіма силами підтримувала найбільш перспективну з точки зору експорту галузь металургії, але всі отримані кошти спрямовувала на розвиток високих технологій.
Енергетика дає 66% викидів парникових газів в Україні. В останньому варіанті Енергетичної стратегії України цей відсоток дещо зменшується, але невеликими темпами. Про це йшлося у доповіді завідувача відділу Інституту технічної теплофізики НАН України члена-кореспондента НАН Бориса Баска.
Також він нагадав, що в Україні діє Національний план скорочення викидів від великих спалювальних установок від 2017 року. Таких установок у нас 233 одиниці – з потужністю понад 50 мегават. На вимогу європейського енергетичного законодавства, у нас реалізується тренд зі зменшення викидів. Хоча кліматичний пакт Глазго вносить свої корективи. Бо до 2030 року всі вугільні спалювальні установки слід облаштувати фільтрами з уловлення діоксиду вуглецю.
ПРИРОДНІ ЕКОСИСТЕМИ І ДЕКАРБОНІЗАЦІЯ
Про роль природних екосистем України у забезпеченні декарбонізації та розвитку Європейського зеленого курсу розповідав завідувач відділу Інституту ботаніки ім. М.Г.Холодного НАН України академік Яків Дідух.
За його словами, проблема порушення балансу вуглецю набуває особливої гостроти в зв’язку з кліматичними змінами, підвищенням антропогенного впливу, які в поєднанні викликають негативний синергетичний результат.
– Хоча сьогодні різниця між поглинанням і викидами все ще позитивна (1,1 Гт/рік), але близько половини з них акумулюється в атмосфері, що призводить до збільшення концентрації, і, як наслідок, – підвищення середньорічних температур планети, – констатує академік.
У своєму виступі Яків Дідух проаналізував питання оптимізації депонування карбону в природних екосистемах, навівши відповідні розрахунки енергії для різних типів екосистем. Наприклад, найбільші площі в Україні займають орні землі – 56%, а енергетичні запаси дають 25%. А в лісах, які займають 15,9% площ, депонується 68% енергії. Тобто ліси, як наголосив академік, насправді є найпотужнішим депо і тому на їхньому відновленнізосереджено особливу увагу.
– Проблеми зміни довкілля, декарбонізації економіки зачіпають багато аспектів функціонування біосфери, розвитку суспільства, різних галузей господарства, – зауважив Яків Дідух. – Однією з ефективних характеристик є оцінка екосистемних послуг, як вигод, які отримує суспільство від природи і є інструментом цінності екосистем. Вони лежать в основі екологічної політики XXІ століття.
Такі напрацювання знайшли відображення в новій еколого-економічній парадигмі – Європейському зеленому курсі, яка передбачає широке запровадження техногенних, економічних, екологічних, економічних, соціальних, політичних важелів, спрямованих на удосконалення відносин суспільства і природи в умовах сьогоднішніх реалій.
Що може зробити в цьому напрямку НАН? На думку Якова Дідуха, вчені академії можуть долучитись до наукового супроводу підготовки відповідних документів, завдань, планів дій для різних секторів економіки та природоохоронної діяльності, забезпечення моніторингових досліджень. А також – підготовка кадрів відповідної кваліфікації.
З ПОПРАВКОЮ НА ЧАС
Вирішення масштабних проблем, про які йшлося під час сесії, можна здійснити лише спільними зусиллями всіх гілок влади в країні, територіальних громад та широким залученням вітчизняної науки. Такими словами завершив сесію Анатолій Загородній. За результатами засідання підготовлено звернення до Кабінету Міністрів з наданням конкретних пропозицій і рекомендацій щодо перспектив та шляхів розвитку моделі низьковуглецевої економіки України й участі Національної академії наук України у науковому забезпеченні цього розвитку.
Звісно, до розгляду цих надважливих питань повернуться у мирний час, і з поправкою на наслідки війни.
Дмитро ШУЛІКІН