В современном индустриальном обществе (и в условиях безудержного роста потребления товаров, имеющих намеренно укороченный жизненный цикл) энергетика является основным разрушителем биосферы. На текущем этапе развития науки и техники абсолютно каждый сегмент мирового энергетического хозяйства оказывает деструктивное влияние на окружающий мир. В определенной мере это касается и сферы возобновляемых источников энергии, поскольку полностью “чистых” энергоносителей и ВИЭ-устройств пока не создано. При этом ВИЭ-факторы, влияющие на экологию, отличаются широким разнообразием и силой воздействия. Они проявляются, зачастую скрытно и непредсказуемо, как на этапах строительства, производства, эксплуатации и утилизации ВИЭ-оборудования, так и в технологической цепочке применения “зеленых” энергоносителей. Например, в секторе биотоплива нагрузка на окружающую среду может возникать уже на этапе получения сырья (в ходе сельскохозяйственных работ, в результате вырубки лесов с целью расширения посевных площадей, использования ГМО-растений и т. д.), при производстве соответствующего промышленного оборудования, функционировании и утилизации ВИЭ-установок (выбросы различных видов), а также эксплуатации транспортных средств (увеличивается вероятность сокращения технического ресурса двигателя, возникает необходимость создания специального автомобильного оборудования, новых видов смазочных материалов и т. д.). Применение силовых ВИЭ-устройств неразрывно сопряжено с использованием накопителей энергии (химических, тепловых, электрических, механических, вырабатывающих промежуточные типы энергоносителей, например, водород, и т. д.), которые также напрямую или косвенно загрязняют природу.
Курс на низкоуглеродное развитие, провозглашенный ведущими странами ОЭСР в середине 2000-х
годов, активизировал процессы создания и продвижения на рынок энергоэффективных, энергосберегающих, ВИЭ-технологий и “ноу-хау” по улавливанию СО2. Возобновляемая энергетика начала стремительно развиваться и укореняться и вышла на новый этап существования. При этом к справедливой идее о необходимости снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду стали незаметно примешиваться политика и интерес капитала, предполагающий максимальное извлечение прибыли. Это внесло коррективы в качественное и количественное наполнение корзины сопутствующих экологических ВИЭ-рисков, причем абсолютно полными и объективными соответствующими данными общество пока не располагает. С другой стороны, необходимо понимать, что полновесный учет экологических требований неизбежно приведет к сдерживанию развития энергетики и, как следствие, новым кризисным явлениям в экономике.
До дальнейшего рассмотрения данной проблематики целесообразно обозначить масштаб вовлечения возобновляемых ресурсов в деловой оборот и основные области использования ВИЭ.
Итак, в начале второго десятилетия наступившего века ВИЭ распространились на всех “этажах” мирового хозяйства (от микро- до макроуровня) и в ряде экономик, потеснив углеводороды, получили широкое применение в производстве электрической энергии, в меньшей степени – тепловой энергии, а также моторного топлива (жидкого и газообразного).
В 2001 г. в структуре глобального энергопотребления доля ВИЭ (без учета крупных ГЭС) оценивалась в 0,5%, а к началу второго десятилетия данный показатель приблизился к 1,6% (с учетом крупных ГЭС – 8,1%), что в абсолютном выражении составило весьма ощутимую величину – 195 млн. т н. э. (986,3 млн. т н. э.). Для сравнения – в 2011 г. суммарное потребление первичной энергии (всех видов энергоносителей) в Великобритании находилось на уровне 198 млн., Италии – 168 млн., Испании – 146 млн. т н. э.
В глобальном масштабе проявились страны, в которых без использования ВИЭ экономическая деятельность стала затруднительной и даже невозможной. Например, Норвегия зависит от ВИЭ на 65%, Бразилия – на 39%, Канада – на 27%, Дания, Испания и Германия – на 18%, 13% и 9% соответственно.
В 2007 г. в мировом производстве электроэнергии на долю ВИЭ приходилось около 18%, при этом основным источником служила энергия воды (ГЭС) – 86,8%.
Необходимо подчеркнуть, что приведенные показатели базируются на официальных статистических данных, полученных по методикам, предполагающим наличие определенной погрешности; в мире реальный объем использования ВИЭ (например, с учетом сжигания дров) не поддается точному учету.
Для обобщенной оценки влияния на окружающую среду и в качестве грубого инструмента сравнения недостатков и достоинств объектов возобновляемой энергетики могут быть использованы различные показатели и характеристики, в том числе:
площадь занимаемой территории;
воздействие на животный и растительный мир;
влияние на человека;
влияние на водные ресурсы;
объем выбросов вредных веществ (в СО2-эквиваленте) на протяжении всего жизненного цикла оборудования.
Энергия ветра широко используется в производстве электрической энергии. В глобальном масштабе она обладает значительным техническим ресурсом, высокой степенью доступности и постоянства, а также относительной дешевизной. Ветроэнергетические установки (ВЭУ) могут располагаться как на суше, так и в прибрежных водах. Перечисленные достоинства позволяют энергии ветра успешно конкурировать с ископаемым топливом; в ЕС в структуре производства электроэнергии на долю данного энергоносителя приходится более 6%.
При наземном расположении ВЭУ задействуется, как правило, небольшой участок суши в виде круга площадью 5-10 диаметров ветрового колеса ВЭУ, а кабельное хозяйство прокладывается под землей. Согласно исследованию “National Renewable Energy Laboratory” (США), размер земельного участка для одной ВЭУ находится в пределах от 30 до 141 акра из расчета на 1 МВт проектной мощности установки, при этом постоянно задействуется лишь его небольшая часть – не менее 1 акр/МВт, а 3,5 акр/МВт – временно (в основном при строительстве).
В итоге основная территория вокруг ВЭУ может быть задействована для других нужд, например строительства инфраструктурных объектов, выпаса домашнего скота и т. д. Кроме того, ВЭУ могут размещаться на землях, непригодных для земледелия или иных хозяйственных нужд, а также в промышленных зонах, что существенно повышает привлекательность данного вида ВИЭ.
ВЭУ морского базирования занимают более обширную территорию, чем наземные установки, поскольку имеют значительные габариты. Они могут создавать трудности для судоходства, рыболовства, туризма, добычи песка, гравия, нефти и газа.
ВЭУ оказывают влияние на живую природу, так как они могут являться причиной гибели птиц при непосредственном столкновении с ветротурбиной или вследствие разрушения среды обитания пернатых из-за изменения природных потоков воздушных масс (в результате вращения ветроколеса). В США “National Wind Coordinating Committee” (“NWCC”) полагает, что подобное воздействие незначительное и, как правило, не представляет опасности для видовых популяций. Снижению смертности среди птиц способствует полная остановка ВЭУ при низкой скорости ветра (при несущественном сокращении объема электрогенерации), оптимальный выбор места размещения установки, а также учет иных локальных условий, выявленных в процессе эксплуатации подобного оборудования.
ВЭУ морского базирования также приводят к смерти птиц, однако в меньшей степени по сравнению в наземными комплексами. К основному негативному влиянию ВЭУ данного типа относят возможное снижение популяции рыб и создание искусственных препятствий (рифов).
На человека ВЭУ может оказывать негативное влияние как источник высокочастотного и низкочастотного излучения, путем визуального воздействия (в том числе мерцания), а также в случае падения ветрогенератора или его частичного разрушения. Кроме того, несчастные случаи могут происходить при техническом обслуживании и ремонте ВЭУ и столкновении летательных аппаратов. Степень влияния перечисленных факторов во многом зависит от конструкции ветроустановки, места ее расположения и выполнения всех надлежащих организационных мероприятий.
В целом считается, что при соблюдении всех требований негативное воздействие ВЭУ на человека минимально.
Влияние ВЭУ на водные ресурсы минимально. Вода используется лишь в процессе производства комплектующих установки и при строительстве цементного основания ветротурбины.
Объем вредных выбросов в СО2-эквиваленте, связанный с жизненным циклом ВЭУ, гораздо ниже, чем аналогичный показатель для тепловых электростанций, и находится в пределах 10-20 г/кВт-ч (для газовых станций – 270-900, угольных – 630-1600 г/кВт-ч).
Энергия солнца обладает огромным ресурсом в производстве тепловой энергии (солнечные коллекторы и т. д.) и электрической энергии (фотогальванические установки, солнечные концентраторы и т. д.), причем с минимальным ущербом для окружающей среды.
Площадь земной поверхности, используемая установками на базе солнечной энергии, зависит от размера оборудования. Станции малой мощности могут располагаться на крышах зданий или интегрироваться в различные элементы строений (стены, окна и т. д.), более мощные установки могут располагаться на значительной территории. Данный показатель для фотогальванических установок (ФГУ) лежит в пределах 3,5-10 акр/МВт, солнечных коллекторов – 4-16,5 акр/МВт, при этом оборудование этого типа может размещаться на землях, непригодных для выращивания сельскохозяйственных культур, вдоль дорожной инфраструктуры или иных подобных площадях с целью снижения воздействия на флору и фауну.
Воздействие на водные ресурсы со стороны ФГУ минимально (вода используется лишь в процессе производства компонентов солнечной батареи). Конструкция солнечных коллекторов и концентраторов предполагает использование воды в качестве теплоносителя. В солнечных концентраторах расход воды может составлять примерно 20 л/МВт-ч.
Влияние данной технологии на человека определяется в основном процессом изготовления кремниевых модулей, при котором возможен контакт с вредными веществами (соляная, серная и азотная кислоты, ацетон, фтористый водород и др.). В производстве тонкопленочных модулей используется меньший объем вредных веществ, тем не менее оно также требует строгого соблюдения мер безопасности.
Объем выбросов СО2 для ФГУ составляет 30-80 г/кВт-ч, солнечных концентраторов – 30-90 г/кВт-ч.
Геотермальная энергия, в зависимости от конструкции установки, применяется для производства тепловой и/или электрической энергии. Станции этого типа, как правило, находятся в регионах, малопригодных для земледелия, их влияние на животный, растительный мир и человека минимально. Расход воды оценивается в 6,2-15 тыс. л/МВт-ч, при этом некоторые типы станций могут обходиться без забора воды из внешнего источника путем использования скважинной жидкости. В то же время геотермальные станции могут являться источником загрязнения воздуха, выбрасывая сероводород, двуокись углерода, аммиак, метан, бор и другие вещества. В целом при данной технологии объем загрязнения оценивается в 270-900 г/кВт-ч в СО2-эквиваленте.
Биомасса, применяемая на ТЭЦ для выработки тепловой и электрической энергии, по степени воздействия на окружающую среду сходна с углеводородными энергоносителями, однако в этом случае ее преимуществом является возобновляемость. В мире часть данного вида ВИЭ перерабатывается в моторное биотопливо – биоэтанол, биодизельное топливо и биогаз. Для получения сырья могут быть задействованы обширные площади пахотных земель, что может негативно отражаться на продовольственном секторе. В то же время в мире образуется значительное число отходов, переработка которых, наоборот, способствует очищению окружающей среды.
В зависимости от конструкции биоэнергетической станции расход воды может колебаться в значительных пределах – вплоть до 22,7 тыс. куб. м/МВт-ч. При сжигании биомассы также образуются вредные вещества (оксиды углерода и серы т. д.); выбросы в СО2-эквиваленте оцениваются в 18-100 г/кВт-ч. (БИКИ/Энергетика Украины, СНГ, мира)
