На сегодняшний день в России работают свыше 42 тысяч электростанций, на которые приходятся около 50 процентов от общего объема выбросов парниковых газов в стране. Глобальное изменение климата заставляет кардинально пересматривать подходы к производству. Особую сложность для перехода на возобновляемую энергетику представляют погодные условия в регионах, ограничивающие внедрение солнечной и ветровой генерации. Ученые Пермского политехнического университета разработали методику оценки углеродного следа и доказали, что использование установок с биотопливом и водородом снижает выбросы парниковых газов в три-четыре раза.
Энергетический сектор остается одним из основных источников образования парниковых газов. В среднем при производстве одного кВт·ч электроэнергии в атмосферу попадают около 480 граммов CO2. В России этот показатель немного лучше и составляет 440 граммов.
В условиях критического уровня загрязнения воздуха в городах и истощения природных ресурсов все большее распространение получает производство энергии непосредственно в месте ее потребления. Промышленные компании все чаще инвестируют в подобные экологически чистые решения и стремятся снизить углеродный след.
Крупные электростанции обычно передают энергию на большие расстояния со значительными потерями. Малая генерация предусматривает использование компактных установок мощностью до 25 мегаватт, расположенных рядом с потребителями. В Европе на них приходятся до 30 процентов производимой электроэнергии, тогда как в России их доля gjrf составляет всего около трех процентов.
Ученые Пермского политехнического университета разработали уникальную методику оценки углеродного следа, позволяющую сравнивать эффективность различных технологий. В отличие от других исследований, которые изучают количество выбросов и производительность установок, предложенное решение учитывает мировые и российские данные. На их основе эксперты проводили анализ количества загрязнений от вырабатываемой электроэнергии. Они рассчитали уровень углеродного следа на всех этапах производства, включая выбросы при изготовлении оборудования, добыче и транспортировке сырья, а также при сжигании топлива.
Ученые рассмотрели разные технологии малой генерации, газопоршневые, дизельные и газотурбинные установки. Наиболее перспективными были признаны системы на твердооксидных топливных элементах, которые могут работать с различными энергетическими ресурсами. Исследование показало, что выбросы сильно различаются в зависимости от вида сырья. Например, при использовании водорода, произведенного из природного газа, показатель достигает 950 граммов CO2 на кВт·ч, тогда как в случае "зеленого" водорода он снижается до 213 граммов CO2 на кВт·ч.
Преимущество энергетических установок на основе твердооксидных топливных элементов заключается в их возможности работать с разными видами топлива, включая природный газ, биогаз и водород, что способствует уменьшению вредных выбросов. Кроме того, они практически не выделяют таких загрязняющих веществ, как оксиды серы и азота, и работают с низким уровнем шума. У топливных установок также отсутствуют территориальные или климатические ограничения, что делает их идеальным решением для мест с низким уровнем солнечного света и неравномерными ветровыми нагрузками.
При внедрении новых источников важно учитывать и различия в углеродном следе между регионами России. Например, на Урале этот показатель составляет 327,7 килограмма CO2 на кВт·ч, что ниже среднего по стране, а в сибирских регионах он достигает 435,5 килограмма CO2 на кВт·ч. Следовательно, экологическая и экономическая эффективность одного и того же предприятия будет напрямую зависеть от его местоположения.
Внедрение установок малой генерации позволяет не только снизить количество выбросов на 50-80 процентов, но и повысить энергетическую производительность. Для промышленности это также означает укрепление конкурентоспособности на международных рынках, где действуют углеродные налоги. Дополнительный эффект достигается за счет снижения зависимости от централизованных энергосетей. Предприятия получают защиту от аварийных отключений.
Результаты исследования подтверждают возможность снижения концентрации парниковых газов при использовании энергетических установок малой генерации в три-четыре раза, что также дает инструмент для перехода к низкоуглеродной энергетике даже в регионах со сложными климатическими условиями.
