Сценарии подразумевают, что в 2030 году значительная часть людей (16 %) не будет иметь надежного доступа к электричеству, особенно в развивающихся странах. Международные институты управления и финансирования, рассматривают доступ к электроэнергии как фундаментальную для экономического развития и сокращения масштабов нищеты. Поскольку расширение централизованных сетей зачастую является дорогостоящим, различные формы децентрализованных вариантов электроснабжения приобрели значение для сельских районов. До сих пор отсутствовала систематическая оценка опыта работы с децентрализованными системами электроснабжения. Одной из причин этого недостатка является то, что «исследовательское сообщество» в этой области не очень четко определено в отношении дисциплин и институтов. В этой статье дается подробный обзор проблем, связанных с разработкой и внедрением систем децентрализованного энергоснабжения в сложных контекстных условиях. Центральным средством достижения успеха в этой области является внедрения технических систем в ряд услуг, интеграция потребностей пользователей в их разработке и внедрении, повышение продуктивного использования электроэнергии путем увязки энергоснабжения с программами регионального развития. Чтобы иметь возможность справляться с обрисованными вопросами, перспектива децентрализованного энергоснабжения как социально-технических систем может быть полезна.
Ключевые слова: децентрилизованное энергоснабжение, электроснабжение, электроэнергетическая система.
Во всем мире около 4 миллиардов человек живут менее чем на 8 долларов США в день. В дополнение к еде и жилью, энергия часто является самым большим расходом для домохозяйств с низким доходом (Международная финансовая корпорация). Большинство расходов на энергию идёт на приготовление пищи, отопление и освещение.
Ожидается, что к 2050 году население мира достигнет 9,1 миллиарда человек. Согласно данным UN DESA, наибольший прирост населения должен иметь опыт в наименее развитых странах, чья общая численность населения, по прогнозам, удвоится с нынешних 0,84 миллиарда человек в 2009 году до 1,7 млрд. в 2050 году. Все развивающиеся страны в совокупности будут испытывать рост населения с 5,6 млрд. в 2009 году до 7,9 млрд. в 2050 году.
По оценкам международных организаций, в 2030 году 1,3 миллиарда человек (или 16 % мирового населения) по-прежнему не имеют доступа к электроэнергии, по сравнению с 1,5 миллиардами в 2008 году.
Большинство людей без доступа к электричеству — 85 % — живут в сельских районах и неформальных городских поселениях в развивающихся и развивающихся странах. Во многих странах существующая сеть не подходит для удовлетворения спроса и требует технических обновлений и быстрого расширения. Особенно малым предприятиям, которые в значительной степени зависят от надежного и экономичного доступа к электричеству, влияют колебания и частые отключения электроэнергии.
В своем «Специальном докладе о возобновляемых источниках энергии» МГЭИК [1] заявляет, что возобновляемые источники энергии являются доступным и экономически эффективным вариантом реагирования на потребности в электроэнергии людей в развивающихся странах. Уже сейчас десятки миллионов домов снабжаются возобновляемыми источниками энергии из разных источников. В «Глобальном отчете о состоянии возобновляемых источников энергии 2010» [2] подсчитано, что около 3 миллионов домашних хозяйств используют небольшие солнечные фотоэлектрические системы для выработки электроэнергии. На протяжении более 3-х десятилетий правительства, агентства по развитию, неправительственные организации и, в некоторых случаях, инициативы частного сектора осуществляли различные виды децентрализованной электроэнергии из возобновляемых источников. Помимо нескольких примеров успеха и примеров передовой практики, также было много неудач при внедрении этих технологий в сложных контекстных условиях.
Как указано выше, за последние три десятилетия было много опыта с децентрализованным энергоснабжением на разных континентах [3,4]. Однако много раз не проводилась систематическая оценка этого опыта или достаточная передача результатов таких оценок между регионами, странами и континентами. Столкнувшись с необходимостью эффективного обеспечения доступа к электричеству для самых бедных слоев общества в течение следующих десятилетий, более систематическая оценка и передача опыта, по-видимому, имеют важное значение.
Исследования, проведенные в этой области, параллельно с децентрализованным характером внесетевого электроснабжения, по-видимому, разбросаны по различным дисциплинам и многочисленным учреждениям на разных континентах, без многих организационных случаев и форумов, которые позволяют систематически сравнивать «извлеченные уроки» и сделать совместные выводы о будущие стратегии в этой области. Поскольку исследования в этой области часто проводятся с небольшим количеством ресурсов, распространены тематические исследования применения определенных технологий в конкретном контексте. Чтобы иметь возможность сравнивать результаты тематических исследований децентрализованного энергоснабжения в разных странах развивающегося мира, было бы очень полезно иметь возможность согласовать минимальные стандарты и принятые рамки для оценки тематических исследований в международном исследовательском сообществе.
Другая особенность заключается в том, что исследования в этой области редко финансируются за счет государственных научных фондов, что позволило бы прозрачно обсуждать результаты. В частности, исследования часто финансируются международными или национальными организациями развития. Поскольку эти организации должны доказать успех своих программ финансирования, часто бывает непросто обсуждать трудности или неудачи открыто в этих контекстах или публиковать критические результаты.
На этом фоне, кажется, что нужны нейтральные научные форумы и форматы, что позволило бы открыто и без негативного воздействия на будущее финансировать проблемы, вопросы, узкие места и трудности. Такие форумы могут стать первым шагом на пути к общему изучению из предыдущего опыта.
Международная конференция «Микро перспективы для децентрализованного энергоснабжения», которая проходила в апреле 2011 года в Техническом университете Берлина, пыталась обеспечить такой форум. Он был нацелен на то, чтобы отразить современное состояние текущей научной деятельности в области децентрализованного энергоснабжения и начать открытую дискуссию о трудностях и проблемах. Презентации включали исследования, проведенные более чем в 30 разных странах на всех континентах. Различные аспекты тематических тем — «внедрение и бизнес-модели», «технология», «пользовательский опыт» и «регулирование» — обсуждались в 17 тематических сессиях с участием 120 участников. Далее в статье представлены некоторые проблемы внедрения систем децентрализованного энергоснабжения в отдаленных районах на основе презентаций и обсуждений на конференции. В большинстве докладов, полученных на конференцию, основное внимание уделялось децентрализованному электроснабжению, в остальной части этого документа основное внимание уделяется децентрализованному электроснабжению. Тем не менее, важно отметить, что области исследований вне этого внимания также привлекают внимание из-за их важности и насущной природы в контексте развития.
Проблемы внедрения систем децентрализованного энергоснабжения в отдаленных районах
Удаленные сельские районы в развивающихся странах часто характеризуются отсутствием инфраструктуры, такой как транспорт, образование и медицинские учреждения, а также тесно связаны с этими недостатками — нехваткой человеческого капитала. Трудность преодоления больших расстояний между городскими поселениями и отдаленными районами усиливается дорогами, которые находятся в плохом состоянии. Эти обстоятельства затрудняют дорогостоящие для поставщиков услуг гарантии регулярных визитов и препятствуют участию местного населения в региональных или национальных рынках.
Именно этот контекст стимулирует типичные трудности в реализации систем децентрализованного электроснабжения, которые будут изложены в этом разделе.
Многие заинтересованные стороны считают, что децентрализованные системы электроснабжения являются технологически зрелыми. Однако после более чем трех десятилетий реализации и с миллионами децентрализованных систем на местах часто известны общие сбои или системы, которые функционируют лишь частично. Технические основы преобразования солнечной энергии в электричество хорошо всем известны, но кажется, что технические системы часто не приспособлены к конкретным местным условиям, а также потребностям и навыкам пользователей. Различные опросы показывают, что внедренные технологии часто не защищены от повреждения или снижения функциональности в результате местных погодных условий: солнечные домашние системы часто являются малорослыми, их батареи повреждаются в дождливые сезоны, контроллеры заряда не адаптируются к высоким температурам. Кроме того, наблюдается, что пользователи часто имеют неполную или ложную информацию о возможностях установленных систем и разочарованы, потому что они не могут использовать их по назначению.
Из-за отсутствия передачи информации между производителями, техническими специалистами или пользователями, часто не гарантируется, что компоненты технической системы будут установлены должным образом. Области солнечной панели, находящейся в тени или устанавливающие кабели неправильного сечения — это несколько примеров, которые уменьшают возможности таких систем и приводят к проблемам с функциональностью. Удаленность многих сельских районов дополнительно затрудняет обеспечение регулярных ремонтных услуг и предоставление доступа к запасным частям. Недостаточное планирование и снижение доступности запасных частей приводит к установке неадекватных компонентов, которые, в свою очередь, влияют на возможности систем. Более того, пользователи часто не информируются о границах систем и склонны их чрезмерно использовать. Системы, которые, как представляется, работают нормально в лабораторных условиях, не работают в реальных условиях из-за неправильного обращения, использования и обслуживания.
Внедрение систем децентрализованного энергоснабжения все в большей степени связано с моделями микрофинансирования, которые особенно позволяют потребителям с более низкими доходами инвестировать в них. Недавние исследования показывают, однако, что существующие схемы связывания предоставления технических систем с микрокредитами отличаются от их воздействия на пользователей.
Наметив некоторые трудности внедрения систем децентрализованного энергоснабжения в отдаленных районах, ясно видно, что эффективность стратегий внедрения должна быть увеличена. Основываясь на обсуждениях на международной конференции в Берлине, представлены некоторые идеи относительно будущих подходов, которые можно было бы использовать в исследованиях и разработках.
Требования к технологии децентрализованных энергетических систем особенно высоки из-за сложного контекста. Технология должна быть надежной, удобной и надежной с технически точки зрения. Хотя для предотвращения высоких издержек необходима определенная стандартизация, необходимо иметь возможность адаптировать технологии к конкретным контекстным условиям. Пилотные модели новых технических систем должны оцениваться в разных климатических условиях и в непосредственном контакте с лицами, ответственными за установку и обслуживание этих и / или их пользователей. Подход «обучения путем внедрения» представляется недостаточным, учитывая уязвимость целевой группы, которая часто сталкивается с проблемами, связанными с существованием. Наличие запасных частей должно быть проще, если системы производятся из региональных ресурсов и с региональными ноу-хау; инженеры должны учитывать этот факт в процессе разработки.
Опросы показывают, что разработка существующих децентрализованных технологий часто не учитывает жизненных условий пользователей в достаточной мере. Контрасты между жизненным миром развивающегося инженера и конечного пользователя особенно высоки, если технологии развиваются в промышленно развитых странах. Но также в национальных условиях развивающихся стран могут существовать огромные различия между повседневной жизнью высокообразованных лиц, проживающих в городских районах, и малообеспеченными бедными домохозяйствами, проживающими в отдаленных сельских районах. Уровни образования конечных пользователей (и тех, кто отвечает за услуги) и их повседневная жизнь должны учитываться при проектировании энергетических систем, но при разработке информационного материала, связанного с их установкой или обслуживанием. Следует также учитывать специфику культурного фона, а также разницу между процессами принятия решений в отношении инвестиций и фактического использования таких систем. Особенно с точки зрения обеспечения систем энергоснабжения, которые мотивируют продуктивное использование, представляется важным узнать больше о профилях пользователей, дифференцированных в потребительские и продуктивные применения.
Как показал опыт, во многих случаях недостаточно обеспечить децентрализованные системы энергоснабжения, которые могут быть установлены техническими специалистами или даже самими пользователями; решающее значение имеет обеспечение их надлежащей установки и регулярного обслуживания. Параллельно с продолжающимися тенденциями в предоставлении «систем обслуживания продуктов» в высокотехнологичных контекстах, кажется, крайне важно обеспечить управление качеством через широкий спектр услуг в зависимости от конкретной технологии. Такой «пакет» должен включать услуги по установке, ремонту, обслуживанию, модернизации и утилизации. Крайне важна нейтральная консультационная сессия по выбору технологии, наилучшим образом отвечающей интересам пользователей и адекватной стратегии финансирования, которая не несет высоких рисков для домашнего хозяйства. Переход от «предоставления технологий» к «обеспечению систем обслуживания энергетических продуктов» имеет большие шансы для регионального экономического развития, если местное население интегрировано в предложение компонентов этих услуг. Предоставление услуг также обеспечивает прямой контакт между коммерческими или частными конечными пользователями и позволяет быстро адаптировать технические системы в соответствии с потребностями пользователей.
Обеспечение доступа к энергии не всегда приводит к ее использованию в производственных целях, что приведет к значительному увеличению доходов домашних хозяйств. Многие потребители используют предоставленную энергию главным образом в потребительских целях и получают выгоду от экономии на прежних расходах на энергию и улучшения условий жизни. Поскольку внедрение этих технологий в большинстве случаев зависит от инвестиций, это важный момент, требующий неотложного внимания. До сих пор мало известно о потенциале различных децентрализованных энергетических систем для различных видов продуктивного использования. Сравнительный анализ различных децентрализованных энергетических систем и их экономическое влияние на производительность различных предприятий могут дать важные результаты в отношении технических требований и схем финансирования. В этом контексте важно различать производительность одного бизнеса и производительность всей деревни или сообщества. Необходимы анализы о том, повышает ли повышение производительности на индивидуальном уровне богатство всего сообщества или, скорее, углубляет социальное неравенство.
Конкуренция также является еще одним важным аспектом в контексте производительности: хотя децентрализованное энергоснабжение может быть дешевле в внесетевых областях по сравнению с расширением централизованной сети, производители вне сети все еще должны конкурировать на национальном рынке с теми, у кого есть доступ к более дешевому централизованному энергоснабжению.
Доступ к энергии является необходимым, но не достаточным условием для создания новых предприятий и повышения производительности. Экономическое развитие в отдаленных регионах можно поощрять только благодаря совместным усилиям различных политических секторов, таких как образование, здравоохранение, сельское хозяйство и региональное развитие. Поэтому системы децентрализованного энергоснабжения должны быть включены в региональные стратегии экономического развития.
Литература:
- Специальный доклад МГЭИК по возобновляемым источникам энергии и смягчению воздействий на изменение климата / Межправительственная группа экспертов по изменению климата, 2011 г, 247 с.
- Отчет REN21 о состоянии возобновляемых источников энергии в мире 2010 г.; Институт глобального мониторинга; Международное энергетическое агентство, 45 с.
- Белкин, А. П. Оценка эффективности перехода на децентрализованное энергоснабжение в Тюменской области / А. П. Белкин, А. В. Дубова // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2016. № 2. С. 5–13.
- Кузнецов, Д.С., Ключевые факторы развития возобновляемых источников энергии в Германии / Д. С. Кузнецов, Х. Меннен // АПК России. 2016. Т. 23. № 2. С. 349–355.
