Энергия: тұрақты даму нұсқалары

Автор: Биахметов Бауыржан Ақылбекұлы (bauyrzhanbiakhmetov@gmail.com)
Сіздер 5-нші мәтінде дүние жүзі кеңінен қолданылатын жаңартылатын энергия көздерімен таныс боласыздар, сонымен қатар Қазақстанның осы саладағы жағдайын түсіну үшін мәліметтер беріледі.

Күн энергиясы. Күн энергиясына қатысты технологиялардың ауқымды көлемде қолданылуы, көбінесе, күн радиациясының таралуы мен қарқындылық деңгейлеріне байланысты. Кейбір зерттеу жұмыстарының нәтижелері бойынша, күн энергиясының мол түсуіне байланысты жер шарымыздың кейбір аймақтарында күн панельдерін қолдану өте тиімді. Мысалы, Оңтүстік Американың батысы, солтүстік, шығыс және оңтүстік-батыс Африка, Араб түбегі және Аустралияда жер бетіне түсетін күннің сәулесінің мәні >2200 кВт/м2 –ге тең (Prăvălie et al., 2019). Бірақ, ең көп күннен алынатын электр қуаты бар бес елге: АҚШ, Қытай, Жапония, Германия және Вьетнам жатады. Электр энергиясын күннен өндіру технологиялары бойынша және күн панельдерін орнату бойынша алдыңғы қатарда келе жатқан мемлекеттердің бірі - Қытай.

Соңғы онжылдықта күн панельдерінің бағасы 90%-ға төмендеді, бұл қондырылған күн панельдері көлемінің 15 еседен астам мөлшерде өсуіне мүмкіндік берді (2010 жылғы 40 гигаваттан 2019 жылы 627 гигаваттқа дейін) (Goldthau and Hughes, 2020). Күннен өндірілетін электр қуатының бағасы да бүкіл әлемде арзандады. Америка Құрама Штаттарында ол 2017 жылға қарай бір киловатт/сағат үшін небәрі 6 центке дейін төмендеді, яғни 80%-ға арзандады.

Қазіргі уақытта, бұл үрдіс күн энергиясын пайдалану ісінің басқа энергия түрлерін өндіру технологияларымен бәсекеге түсе алу қабілетіне оң әсер етеді. Қазіргі кезде Қазақстанда өндірілетін энергияның 97%-ын қоршаған ортаға, әсіресе, ауа сапасына зиян қазба отындарынан өндіреді. Қалған 3%-ы күн мен жел энергиясына тиесілі. Қазақстанда 2012 жылы күннен 0,02 миллион кВт/сағ энергия өндірілсе, 2018 жылы бұл көрсеткіш 138,6 миллион кВт/сағ-қа жетті (Zhunussova et al., 2020). Күн энергиясы Қазақстанда қарқынды өсіп келе жатқанымен, бүкіл өндірілетін энергияның аз ғана бөлшегін құрайды.

Жел энергиясы. Баламалы энергия көздерінің ішінде жел энергиясы - әлемде ең көп тараған энергия көзі. 2017 жылы жел энергиясын тұтыну жаһандық жаңартылатын энергияны тұтынудың 52%-ын құрады, ал күн энергиясы 21% болды (Dudley, 2018). Жел энергиясының жаңартылатын энергия көздерінің арасында басым болуы, оның төмен бағада үлкен көлемдегі энергияны өндіре алу мүмкіндіімен түсіндіріледі (Diógenes et al., 2020). 2008-2015 жылдар аралығында жел энергиясын өндіруге кететін шығындар, шамамен, 30-35%-ға қысқарды. Бұл үлкен қалақтары бар үлкен мұнараларды қолданудың арқасында, инвестициялық шығындарды азайтып, мол энергияны өндіруге жол ашты.

2019 жылы құрлықтағы және теңіздегі желден 1427 ТВт/сағ энергия өндірілді. Әсіресе, өндірілетін негізгі энергияны теңіздегі жел құрайды, себебі теңізде желдің орташа жылдамдығы және жиілігі құрлыққа қарағанда жоғары болып келеді. Әлемде орнатылған жалпы жел қуатын өндіру бойынша Қытай, АҚШ, Германия, Үндістан және Испания алдыңғы қатарда тұр. Аталған мемлекеттердің көптеген жел қондырғылары теңізде орнатылған. Бүкіл әлемде өндірілетін жел энергиясының, шамамен 1⁄4-і Қытайға тиесілі. Бұл елде Ганьсу провинциясының Гоби шөлінде салынған қуаты 10 ГВт-қа тең әлемдегі ең үлкен жел электр станциясы бар. Яғни, құрлықта да жел электр станцияларын салуға болады, тек жеткілікті мөлшерде жел болса болды.

Қазақстанда жел қондырғыларын орнату ісі кең етек жаюда. Мысалы, 2011 жылы 0,15 миллион кВт/сағ электр энергиясы өндірілсе, ал 2018 жылы жел қуаты 400,5 кВт/сағ шамасына жетті. Бұған Қазақстан бойынша жел қондырғыларының көптеп орнатылуының арқасында қол жеткізілді. Бірақ, бұл көрсеткіштер еліміздің энергетика саласын толықтай баламалы энергия көздеріне көшіруге жеткіліксіз, себебі барлық энергияның 90%-дан астамы газ бен көмірден алынады.

Геотермалдық энергия. Бейне-дәрісте берілгендей, геотермалдық энергияны қолданудың екі жолы бар: жылулық насостар арқылы энергия өндіру және гейзерлерді энергия өндіру үшін қолдану. Гейзерлер, көбінесе, тектоникалық плиталардың ажырау және қосылу нүкте-сызықтарында жиі кездеседі, яғни жер қыртысына жақын орналасқан жерлерде болады. Әлемде санаулы мемлекеттер ғана жер қыртысына жақын орналасқан жердің энергиясын қолдана алады. Мысал ретінде, Исландия және Индонезия мемлекеттерін қарастыруға болады. Қазіргі уақытта Исландияда энергияның 100%-ын жаңартылатын энергия көздерінен қамтамасыз етеді, оның ішінде 75% - су энергетикасы, 25% - геотермалдық энергия (Mikhaylov, 2020). Үйлердің 90%-ы геотермалды сумен жылытылады және өндірілетін электр энергиясының 29%-ы геотермалдық ресурстардан алынады (Gunnlaugsson, 2021). Геотермалдық энергияны көп мөлшерде өндірудің негізгі себебі - Исландия мемлекеті орналасқан аймақтың геологиялық өзгешелігі. Исландия - геологиялық тұрғыдан өте жас мемлекет. Ол жер бетіндегі негізгі жарықтық сызықтардың бірінде, Орта Атлант жотасында жатыр. Бұл солтүстік Америка мен Еуразия тектоникалық плиталарының арасындағы шекара, және бұл екі пластілер жылына, шамамен 2 см қашықтықта жылжып отырады. Орналасқан жеріне байланысты Исландия жер бетіндегі ең белсенді тектоникалық жерлердің бірі болып табылады, нәтижесінде бұл өңірде көптеген жанартаулар мен ыстық бұлақтар пайда болады. Бұл жанартаулық аймақта жер астында 1000 м тереңдікке дейін орналасқан, температуралары 250оС-қа жететін 20-дан аса бу мен су резервуарлары бар.

Индонезия мемлекеті - әлемдегі геотермалдық энергия қоры бойынша ең ірі мемлекеттердің бірі. Жанартаулар мен геологиялық ерекшелігінің нәтижесінде, Индонезияға әлемдегі әлеуетті геотермалдық ресурстардың 40%-ы тиесілі (Matek, 2013). Индонезия үкіметі жаңартылатын энергияның бұл түріне үлкен үміт артады, өйткені елде әлемдегі ең үлкен геотермалдық қорлар бар (Kashem et al., 2021). Қазіргі уақытта Индонезия геотермалдық энергиядан электр тоғын өндіру бойынша, үздік 5 мемлекет қатарына кіреді. Индонезияда геотермалды энергия нарығы соңғы жылдары экономиканың қарқынды өсуіне байланысты айтарлықтай көтерілді. Әсіресе, ауылдық жерлерде электр энергиясына деген сұраныстың артуы байқалады. Отын энергиясының шектелуі салдарынан, оның қымбатшылығы және қоршаған ортаға зияндығына байланысты, Индонезия үкіметі жаңартылатын энергияны пайдалануға көбірек көңіл бөле бастады.

Гидроэнергетика - салыстырмалы түрде ауаны ластамайтын таза энергия көздерінің бірі және уақыт өткен сайын көптеген мемлекеттер энергетиканың бұл саласын дамытуда. 2020 жылы гидроэнергетиканың жалпы белгіленген қуатының 21 ГВт-қа немесе 1,6%-ға өсімін көрсетті. Салыстыру үшін, 2016 және 2020 жылдар аралығындағы бес жыл ішінде орнатылған қуаттардың жылдық орташа өсімі 1,8 пайызды құрады. Жалпы гидроэнергетика суы мол жерлерде жақсы дамыған, мысалы, таулы, қар-мұздықтары және жауын-шашыны мол жерлерде гидроэлектрстанциялар көптеп шоғырлаған. Орталық Азия мемлекеттерін қарастыратын болсақ, бұл аймақта орнатылған жалпы гидроэнергетиканың қуаты 157 ГВт-тан асады. Бірақ, бұл аймақтың гидроэнергетикалық әлеуетінің басым бөлігі әлі де толықтай пайдаланыла қойған жоқ. Грузия, Тәжікстан, Қырғызстан және Өзбекстанда әлі де игерілуі мүмкін әлеуетті гидроэнергетикалық қуаттардың 75 пайыздан астамы шоғырланған. Орталық Азияда соңғы оң жылдықта жаңадан салынып жатқан гидроэлектрстанциялар мөлшері санаулы болып келеді.
Көбінесе, аталмыш елдер бұрын салынған станцияларды жаңғыртудан өткізу арқылы ғана
қуатын арттырып жатыр. Мысалы, Қазақстанда 2020 жылы Шардара су электр станциясы жаңғыртылып, оның орнатылған қуаты 100 МВт-тан 126 МВт-қа дейін өсті. Орталық Азияда гидроэнергетиканы игеруде Өзбекстан көш басында тұр. Мысалы, 2020 жылы «Өзбекгидроэнерго» акционерлік қоғамы 541 ГВт/сағ электр энергиясын өндіруге қабілетті, жалпы қуаты 71,35 МВт болатын алты гидроэлектрстанцияны жаңғырту (қосу 7,45 МВт) жұмысын жүзеге асырды, сонымен қатар жаңа құрылыс (64 МВт қосу) жобалары іске қосылды.

Электоавтокөліктер. Электравтокөліктерді қолдану бойынша, Норвегия әлемдегі көшбасшы ел болып саналады (Figenbaum, 2017). 2020 жылы Норвегияда жаңа электроавтокөліктер жылдық сатылымының 75% нарықтық үлесіне ие болды. Норвегия, негізінен, Еуропа құрлығындағы ірі мұнай және газ өндіруші ел ретінде танымал (Fagerberg et al., 2009). 1970 жылдардан бастап, елдеі мұнай-газ өнеркәсібінің дамуы оның бай мемлекетке айналуына мүмкіндік берді. Бірақ, әлемдегі мұнай-газ саласындағы тоқырау Норвегия саясаткерлері мен бизнесмендерін басқа секторларда өсу мүмкіндіктерін іздеуге мәжбүр етті. Бұған қоса, оның экологиялық қозғалысы билеуші коалицияға қарамастан, экологиялық саясатты қалыптастыруда шешуші рөл атқарды (Dryzek et al., 2003). Уақыт өте келе, электоравтокөліктеріне қатысты институционалдық орта дами бастады. Мемлекет тарапынан және басқа да мемлекеттік емес ұйымдардан электроавтокөліктердің иелеріне көптеген жеңілдіктер берілді. Мысалы, тегін қуаттау мүмкіндігі мен автотұрақтар берілді, сонымен қатар ақылы жолдар мен паромдарды пайдалану құны төмендетілді. Кейбір зерттеу статискасының мәліметтері бойынша, адамдардың электроавтокөліктерді сатып алудың негізгі ынталандырушысы қосылған құн салығы мен сатып алу салығы бойынша жеңілдіктер болып табылады (Lemphers et al., 2022). Жүрізілген саясат пен басқа да жеңілдіктердің арқасында, электроавтокөліктердің бағасы жанар-жағармаймен жүретін автокөліктердің бағасымен теңесті де (Aasness and Odeck, 2015), норвегиялықтардың ауа сапасына және қоршаған ортаға зияны айтарлықтай аз болатын көліктерді тандауға мүмкіндік берді. Қазіргі уақытта жылына 500 мыңға жуық электравтокөліктері сатып алынады, ол нарықтағы сатып алынатын автокөліктердің 75%-ын құрайды (2-сурет).

Көптеген кедей немесе дамушы елдердің саясатына елеулі өзгерістер енгізілмесе, таза отын мен технологияларға қолжетімділігі жоқ адамдардың жалпы саны 2030 жылға қарай айтарлықтай өзгеріссіз қалады (International Energy Agency, 2017). Ал бұл, өз кезегінде, келесідей ағымдағы проблемалар шешілмей, миллиондаған адамның өміріне кері әсерін тигізе береді:

- Отын жинау тірек-қимыл аппаратының зақымдану қаупін арттырады, әйелдер мен балалардың көп уақытын алады, басқа да өндірістік әрекеттерді шектейді (мысалы, табыс табу, білім алу және жоғарылату) және балалардың мектепке баруына кедергі келтіруі мүмкін. Қауіпті орталарда әйелдер мен балалардың жанармай жинау кезінде жарақат алу және зорлық-зомбылыққа ұшырау қаупі бар.
- Пештің тиімсіз пайдаланылуынан пайда болатын қара көміртегі (күлді бөлшектер) және метан климаттың өзгеруіне әсер ететін күшті ластаушы заттар болып табылады.
- Үй шаруашылығында тамақ дайындауда, үйді жылыту және жарықтандыру үшін пайдаланылатын көптеген отындар мен технологиялар адмның қауіпсіздігіне зарарын тигізеді. Керосин - балалар улануының негізгі себебі болып табылады. Табысы төмен және орташа елдерде тамақ дайындау, үйді жылыту немесе жарықтандыру кезінде қауіпсіздік ережелері қатаң сақталмағандықтан, адамдардың ауыр күйік пен жарақатқа шалдығуы және олардың дүние-мүліктерінің өртеніп кетуі жиі орын алып жатады.
- Дүниежүзі бойынша, 1 миллиард адамның электр қуатына қолжетімсіздігі немесе нашар электрлендіру салдарынан, олардың көпшілігі жарықтандыру мақсатында керосин шамдарын пайдаланады. Бұл әрекет өте жоғары мөлшердегі ұсақ бөлшектерді бөліп, адам денсаулығына кері әсер етеді.
- Ластаушы жарықтандыру отындарын пайдалану күйіктер, жарақаттар, уланулар арқылы денсаулыққа қауіп төндіреді, сонымен қатар тиісті жарықтандыруды қажет ететін шағын қолөнер мен кәсіппен айналысуға және оқып-білім алуға қатысты адамдардың мүмкіндіктерін шектейді.

Әдебиеттер тізімі

EPSTEIN, M. B., BATES, M. N., ARORA, N. K., BALAKRISHNAN, K., JACK, D. W. & SMITH,
K. R. 2013. Household fuels, low birth weight, and neonatal death in India: the separate
impacts of biomass, kerosene, and coal. International journal of hygiene and environmental
health, 216, 523-532.
INTERNATIONAL ENERGY AGENCY 2017. WEO-2017 Special Report: Energy Access Outlook.
LI, C., ZHOU, Y. & DING, L. 2021. Effects of long-term household air pollution exposure from solid
fuel use on depression: Evidence from national longitudinal surveys from 2011 to 2018.
Environmental Pollution, 283, 117350.
WHO Air Pollution.