Що варто знати про зелену енергетику?

Ще на початку ХІХ ст. фізики довели, що енергія не береться нізвідки і не зникає внікуди. Це твердження справедливе і для більш матеріального: від пристрою, з якого ви це читаєте, до навіть вас самих. Усе потребує будівельних матеріалів (чи то металів, чи то білків) й усе продукує відходи, що врешті впливає на довкілля. Тож якщо вам кажуть, що якийсь предмет чи технологія «абсолютно екологічні» та «не шкодять довкіллю» – вам брешуть. «Екологічність» проявляється не у відсутності впливу, а у його зменшенні.

Це стосується і «зеленої» енергії. Вона так само не береться нізвідки, адже для її виробництва потрібні потужності: вітряки, панелі, заводи з виробництва вітряків чи панелей, матеріали для будівництва цих заводів тощо. А відпрацювавши свій термін, ці потужності мають бути належним чином утилізовані, щоб не перетворитися на сміття. Це часто викликає тривоги щодо впливу відновлюваної енергетики (ВДЕ): а як же панелі? лопаті вітряків? акумулятори? Тож давайте поговоримо, як на довкілля впливає «зелена» енергія і чи справді вона така зелена. Про це пише Екодія. 

Ресурси та відходи сонячних панелей

Склад фотоелектричного модуля (ФЕМ) або ж сонячної панелі залежить від його типу і з розвитком технологій може змінюватися. Популярні в Україні фотоелектричні панелі c-Si сьогодні містять близько 76% скла (поверхня панелі), 10% полімеру (інкапсулянт і задня плівка), 8% алюмінію (каркас), 5% кремнію (сонячні батареї), 1% міді (роз’єми) і менше 0,1% срібла (з’єднувальні елементи) тощо.

За прогнозами, до 2050 року світ напродукує 78 млн тонн відходів від сонячних панелей. Зараз вони складають всього 0,5% від усіх електронних відходів у світі. Однак більшу частину матеріалів можна переробити чи використати повторно, замість викидати на звалище.

В результаті переробки фотоелектричних модулів отримують скло, алюміній, мідь та інші потенційно дефіцитні або цінні матеріали (наприклад, срібло чи індій). В деяких панелях містяться небезпечні матеріали, такі як кадмій. Це додає проблем виробникам, тому вони не популярні і на ринку їх усе меншає.

Переробне підприємство може продавати матеріали і таким чином окупатися. Або в найкращому випадку – використовувати для виготовлення нових панелей, що в перспективі зменшить потребу у видобутку ресурсів для сонячної енергетики. Те саме можна робити із відпрацьованими чи пошкодженими панелями: їх лагодять, заміняють компоненти, тестують і використовують повторно, хоч і з дещо меншою ефективністю.

Переробні підприємства існують, але їх замало і відпрацьовані панелі поки просто накопичуються. В Україні сонячна енергетика активно розвивається лише в останні 10 років, тож в нас є ще приблизно стільки ж до того часу, коли перші панелі відпрацюють свій термін та стануть проблемою. Щоб її уникнути, нам потрібно збудувати власні переробні підприємства, або ж (що більш економічно доцільно) навчитися утилізувати панелі на підприємствах із переробки електронних відходів, які у нас вже є.

Лопаті та інші проблеми із переробкою вітряків

Вітрові турбіни переважно виготовляються зі сталі (71-79% від загальної маси турбіни), скловолокна, смоли або пластику (11-16%), заліза або чавуну (5-17%), міді (1%) та алюмінію (0-2%).  90% компонентів вітрової станції (сталеві елементи, мідний дріт, електроніка) можна переробити чи використати повторно. На відміну від СЕС, ВЕС не так легко відремонтувати і в нинішніх умовах вони не можуть працювати набагато довше за планований термін роботи у 20 років, хоча за не дуже високого навантаження на лопаті він може бути продовжений до 25 років і більше.

Найбільша проблема, що лякає захисників довкілля – це лопаті. Їх поки не можна переробляти, адже вони складаються із композитних матеріалів – тобто таких, де поєднано кілька окремих компонентів, внаслідок чого речовина отримує нові властивості. Так само як, наприклад, замісивши тісто, ви більше не можете розділити його назад і використати борошно чи яйця повторно. Тож у більшості випадків лопаті тимчасово захоронюються. Хороші новини в тому, що матеріали, з яких вони складаються, стійкі та безпечні для зберігання.

До того ж, креативні і небайдужі до довкілля люди по всьому світу вже працюють над цією проблемою. Наприклад, ініціатива Re-wind пропонує залучити виведені з експлуатації лопаті у будівельні проекти: лінії електропередач, башти, дахи для соціального житла. У Північній Ірландії Re-wind також пропонує використання лопатей у будівництві пішохідних мостів. Серед найкреативніших рішень навіть дитячі майданчики. А враховуючи те, що деякі з лопатей розміром із ціле футбольне поле, можна задуматися над використанням їх у будівництві стіни на кордоні з росією.

Але є і більш системні рішення. До прикладу, компанія Global Fiberglass Solutions запропонувала метод подрібнення лопатей і пресування залишків в гранули і деревоволокнисті плити, які будуть використовуватися для якості будівельних матеріалів. Її керівник каже, що на вже діючому підприємстві можна утилізувати 6-7 тисяч лопатей на рік.

Токсичні матеріали в акумуляторах

Сонце і вітер доступні не постійно, тож і станції на цих джерелах не здатні виробляти однакову кількість енергії увесь час. Аби задовольнити наші потреби в енергії (які так само мінливі і залежать, зокрема, від часу доби), часто до пари електростанціям на сонці чи вітрі використовують акумулятори. Вони накопичують надлишкову енергію, вироблену з відновлюваних джерел, і віддають її, коли СЕС та ВЕС не здатні задовольнити попит.

Найбільш економічно доцільні акумулятори для ВДЕ – свинцево-кислотні (гелеві), які можуть працювати до 5 років. Свинець – небезпечний метал і він, як і будь-який інший ресурс, видобувається. Тож це велика проблема в контексті екологічності відновлюваної енергетики. В Україні, однак, вже існує підприємство, здатне утилізувати великі обсяги свинцю – завод «Укрсплав» на Дніпропетровщині. Він же використовує свинець зі старих акумуляторів у виробництві нових.

До речі, проблема з акумуляторами актуальна не лише для відновлюваної енергетики. Вони використовуються повсюдно, наприклад, в автомобілях чи тому ж таки пристрої, з якого ви це читаєте. Щоправда, ваш акумулятор, найімовірніше, літієвий, а не свинцевий. Цей метал так само токсичний і, на жаль вичерпний, тож не забудьте здати свій пристрій на переробку, коли вирішите змінити його на новішу модель.

Нині в Україні більшість сонячних електростанцій, встановлених громадянами, мережеві. Тобто вони не використовують акумуляторів, а продають надлишкову енергію в мережу, щоб її могли споживати ті, кому вона зараз потрібна. А коли їхні станції не виробляють достатньо, то власники панелей навпаки отримують енергію з мережі. Це, до речі, один зі способів вирішити проблему з балансуванням – тобто витратою надлишків та покриттям недостачі в енергії.

У розгалуженій мережі балансувати можна завдяки великій кількості постачальників відновлюваної енергії з різних джерел та куточків світу. Наприклад, коли вночі британські СЕС не працюють, країна може отримувати енергію з французьких ВЕС, а іспанське сонце може покривати енергетичні потреби фінів у безвітряні дні. Нещодавнє приєднання України до європейської енергомережі може сприяти розвитку такого підходу і у нас.

То чи варто припинити вважати відновлювану енергетику «зеленою»

Як вже йшлося на початку, ніщо у світі просто не може існувати у вакуумі, не здійснюючи жодного впливу, й екологічною альтернативою є винятково те, що впливає помітно менше. Тож і на енергетику варто дивитися порівнюючи вплив різних технологій.

Нині єдині альтернативи відновлюваній енергетиці – станції на викопному паливі: вугіллі, газі чи ядерному паливі. І так, їх так само треба з чогось будувати і якось утилізувати після завершення їхньої роботи. Ба більше, у випадку атомних електростанцій конструкції та устаткування переробити чи використати повторно неможливо – вони радіаційно забруднені і потребують спеціального поводження та захоронення. Не існує технологій, які зробили б їх безпечними, тож поки їх не винайдуть, стара атомна станція – це лише купа небезпечного сміття.

Але, на відміну від відновлюваної енергетики, традиційна потребує ще й палива, що видобувається на шахтах. І те, що це паливо рано чи пізно просто закінчиться – це лише частина проблеми. Під час видобутку урану для ядерного палива на шахтах виділяється радіоактивний газ, що загрожує здоров’ю і працівників, і спільнот, що мешкають поруч. Видобуток газу так само нерідко супроводжується викидами шкідливих речовин у повітря. А у працівників вугільних шахт навіть є «професійне» захворювання легень, спричинене вдиханням шахтного пилу.

Шахти продовжують становити небезпеку і після закриття. Адже по факту це величезні порожнини під землею, куди з часом може просочуватися вода. Якщо її не викачувати й не очищати (а це треба робити не просто деякий час, а довічно), то вона вимиватиме токсини із шахт у підземні води і забруднюватиме врешті усе: від ставків та річок до джерел і свердловин. І це вже відбувається на тимчасово окупованих шахтах Донбасу.

На видобутку шлях палива, а отже і його вплив, не закінчується. Щоб отримати тонну уранового концентрату для ядерного палива, потрібно переробити 1000 тон уранової руди, решта ж стає неперероблюваними відходами. Станом на кінець 2010 року в українському хвостосховищі «Балка «Щербаківська» зберігалося 37,4 млн тон відходів уранового виробництва.

Хвостосховище – це комплекс споруд, призначених для зберігання відходів від збагачення корисних копалин – тобто їх переробки із руди на паливо. До прикладу, щоб отримати тону уранового концентрату для АЕС, треба переобити 1000 тон руди, 999 з яких стають відходами у хвостосховищах.

А після відпрацювання ядерне паливо стає високорадіоактивними відходами, які неможливо переробити, і навіть безпечно зберігати його наразі можна лише протягом 100 років. Українські АЕС виробляють близько 257 тонн таких відходів на рік.

Із вугіллям не легше: при його видобутку утворюються терикони, а під час спалювання – шлак, летючий попіл, сірчистий газ, оксиди азоту, вуглецю тощо. За даними Міндовкілля, на українських полігонах знаходиться близько 13-14 млрд тон відходів видобувної галузі, з яких утилізують менше третини.

Багато чого можна сказати й про транспортування палива, чи ще гірше – його імпорт, який великою мірою фінансує і нинішню війну росії проти України. Ще більше – про кліматичну кризу, спричинену переважно викидами від спалення викопного палива. Та повернімося до відновлюваної енергетики. Як видобувається паливо для неї і як воно впливає на довкілля? Ніяк. І в цьому відповідь на питання про те, чому відновлювана енергетика – єдина по-справжньому зелена альтернатива.

***

За усіх інших більш-менш рівних умов – адже будь-яку станцію треба збудувати й утилізувати після роботи – відновлювана енергія виграє екологічну конкуренцію, бо у циклі її виробництва відсутній цілий величезний і неймовірно шкідливий етап.

Коли людство винайде спосіб видобувати енергію із сонця, вітру, води, біомаси чи будь-якого іншого відновлюваного джерела без будівництва спеціального обладнання, така технологія переможе нинішню у своїй «зеленості». Тоді прийде час говорити про недостатню екологічність нинішнього покоління відновлюваної енергетики і потребу замінити її кращими технологіями. А поки ж час лише припинити брехати самим собі і обрати ту альтернативу, вплив якої найменш небезпечний для людей та довкілля у поточних умовах.