Поза мережею – off-grid PV-системи та досяжність до енергії

Вражаюче зростання PV-енергетики серед всіх типів відновлюваних джерел енергії (ВДЕ), що продемонстровано за останні роки, довело спроможність сонячних станцій впливати на світову модель енергетики та зайняти провідну роль у глобальній енергетичній транзиції. Не менш важливою для PV-енергетики є місія забезпечення доступу до енергії. Головним чином такий доступ в осяжний час можуть забезпечити позамережеві PV-рішення та установки.

Фото: Позамережева PV-установка з трекером ефективною потужністю 1,2 кВт для живлення приватної теплиці в окрузі Монтгомері, штат Техас, США.
Фото: Позамережева PV-установка з трекером ефективною потужністю 1,2 кВт для живлення приватної теплиці в окрузі Монтгомері, штат Техас, США.

Протягом останнього десятиліття масштаби та важливість проблеми доступу до енергії були вперше визнані в ООН однією з найнагальніших проблем людства (SDG 7, ООН, 2018 р.), для чого була розроблена глобальна програма з метою забезпечення «загального доступу до досяжної, надійної, стабільної та сучасної енергії для всіх до 2030 р.». Треба визнати, що на сьогодні в світі немає шляхів наздогнати запланований рівень загального доступу до енергії до цього терміну – є дуже багато країн, особливо з віддаленими та сільськими регіонами, що повільно розвиваються та відстають. За даними Міжнародної енергетичної агенції (IEC) з 2014 по 2016 рр. доступ до електроенергії домогосподарств в світі зріс лише на 0,83% на рік, що нижче від потрібного темпу зростання 0,9%, і з нинішніми темпами більше півмільярда людей на планеті (674 млн.) до 2030 р не матимуть жодного доступу до електроенергії.

Про важливість позамережевих PV-рішень для глобальної енерготранзиції було сказано немало. Забезпечення доступу до енергії взагалі та зокрема саме з ВДЕ – важливий чинник трансформації світової енергетики. Збільшення доступу до електричної енергії за даними експертів наразі відбувається за рахунок PV-технології та в майбутньому покладається також саме на PV-рішення.

В даний час, за оцінками IRENA, близько 115 млн. людей в світі мають за автономне джерело отримання електричної енергії лише у вигляді пристроїв для сонячного освітлення, і ще 25 млн. отримують більш високий рівень послуг відновлюваної енергії через сонячні домашні системи або підключення до сонячної міні-мережі. На додаток до сонячної енергії, більше 6 млн. людей в даний час підключені до міні-електромереж гідроенергетики, а ще 300 тис. людей використовують енергію біогазу, див. рис. 1.

Рис. 1. Глобальне зростання кількості користувачів електроенергії поза мережею. Джерело: IRENA: New Estimates Show Rapid Growth in Off-Grid Renewables, 2018 р.
Рис. 1. Глобальне зростання кількості користувачів електроенергії поза мережею. Джерело: IRENA: New Estimates Show Rapid Growth in Off-Grid Renewables, 2018 р.

За даними статистики технічного звіту IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy» за грудень 2018 р., див. рис. 2, потужність PV-установок off-grid-користувачів зросла за десятиліття в десятки разів. Особливо швидко зростає постачання електроенергії з міні-електромереж на відміну від вживання невеликих сонячних пристроїв, таких як сонячні домашні системи малої потужності та сонячне освітлення. Важливою частиною стає використання позамережевих рішень для систем водопостачання та для сільського господарства, а також на інші місцеві технологічні потреби. Ця частина енергетичного сектору, включаючи виробництво електроенергії з цих джерел, часто відсутня в офіційній статистиці енергетики, тому за діючою методикою всі облікові дані мають радше оціночний характер, вони часто-густо обчислюються непрямими методами, інколи спираючись на дані експорту / імпорту PV-компонентів і даних баз проектів розвитку. Наприклад, у таблиці із звіту, датованого кінцем 2018 р. наводяться скореговані дані станом аж за 2016 р. Тож певним чином статистику для off-grid-енергетики можна оцінювати не за абсолютним виміром, а як прояв тенденцій.

Таблиця 1. Кориговані дані потужності off-grid-установок з різних видів ВДЕ на кінець 2016 р., МВт. Джерело: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.
Таблиця 1. Кориговані дані потужності off-grid-установок з різних видів ВДЕ на кінець 2016 р., МВт. Джерело: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.

Майже все зростання використання електроенергії поза електромережею відбулося саме за останні 5 років – в значній мірі це обумовлено підвищенням доступності, ростом пропозиції та зниженням вартості сонячних пристроїв малої потужності, в першу чергу комплектів для PV-освітлення. Прикро, але треба визнати, що ці пристрої забезпечують лише світлом чи зарядом пристрої малої потужності (наприклад, мобільних телефонів) і не надають доступу до широкого спектру енергетичних послуг у країнах, що розвиваються. Лише близько 30% людей в Азії отримує більш високий рівень off-grid послуг, пов’язаних з домашніми сонячними системами потужністю > 2 кВт та міні-мережами, а в Африці ця частка ледь перевищує 10% населення, охопленого позамережевими рішеннями.

Рис. 2. Потужність та розподіл позамережевих PV-установок, 2007-2016, МВт. Джерело: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.
Рис. 2. Потужність та розподіл позамережевих PV-установок, 2007-2016, МВт. Джерело: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.

Незважаючи на вражаючі темпи розгортання позамережевих рішень в світі, за розрахунками Міжнародної енергетичної агенції (IEA), для досягнення запланованого рівня загального доступу до енергії до 2030 р. рівень інвестицій повинен зрости приблизно в 5 разів порівняно з рівнем 2009 р. Рис. 3 показує розмір збільшення необхідних середньорічних інвестицій із запропонованими джерелами фінансування. Необхідно суттєво та швидко збільшити як державні, так і приватні інвестиції. Щоб досягти необхідного рівня вкладень, значну частину державного фінансування необхідно розгортати таким чином, щоб сприяти залученню приватних інвестицій.

Рис. 3. Необхідний рівень зростання інвестицій в off-grid системи з ВДЕ всіх типів. Джерело: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.
Рис. 3. Необхідний рівень зростання інвестицій в off-grid системи з ВДЕ всіх типів. Джерело: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.

Приватний сектор може відігравати життєво важливу роль у заповненні існуючого розриву у доступі до енергії через субсидування off-grid та mini-grid проектів. Це особливо стосується для забезпечення доступу до електроенергії для домогосподарств за допомогою сонячних установок поза електромережею. Сонячні off-grid та mini-grid PV-рішення можуть забезпечити доступ до джерел електроенергії швидше, ніж рішення стосовно проектів із розширення доступу до загальної електромережі.

Прогнози від експертів асоціації GOGLA щодо майбутнього зростання для всього сектору позамережевих рішень показують зростання до 2022 р. на 25 % у річному обчисленні обсягу продажів компонентів цих систем. Навіть у тих країнах, де мета уряду полягає в тому, щоб забезпечити рішення, що головним чином базуються на розвитку інфраструктури електромережі, позамережеві рішення прискорюють процес загальної електрифікації. Позамережеві рішення можуть досягти результатів на декілька років або навіть десятиліть раніше, аніж програми з розширення електромереж, і таким чином це прискорить економічний розвиток у віддалених районах або там, де існуючі мережі не мають потрібної потужності. Ринковий підхід до просування сонячних малих мереж та автономних рішень може забезпечити доступ до електроенергії для домогосподарств у масштабах, на швидкості та при доволі низьких витратах від уряду, що робить це привабливим варіантом для країн з обмеженими ресурсами. Зрозуміло, що доступ до електроенергії населення мотивує приватну ініціативу з самозайнятості та прямим чином впливає на темпи економічного розвитку країни.

Чим далі громада віддалена від стаціонарної електромережі, тим дорожче стає розширення мережевої інфраструктури порівняно з позамережевими рішеннями. Наприклад, асоціація GOGLA розрахувала (станом на рівень цін у 2015 р.) та встановила, що для 100 тис. людей, які взагалі не мають доступу до електроенергії, базове позамережеве освітлення від сонячних установок могло бути реалізоване за суму близько $3 млн. На таке ж саме за потужністю освітлення (вподовж 23 годин на добу), але від стаціонарної електромережі, потрібно було витратити вже $150 млн.

Коли вартість розширення стаціонарної мережі стає непомірною, міні-мережі або автономні, сонячні позамережеві системи стають більш вигідним рішенням. Міні-мережі, швидше за все, будуть життєздатними в районах з високою щільністю населення або енергоємною економічною діяльністю, тоді як автономні рішення є більш економічним в малонаселених або бідних громадах. На рис. 4 показано, як на долучення громад до електроенергії у найбільш економічний спосіб впливає цілий ряд локальних факторів. До них відносяться: розмір громади; щільність населення; відстань до національної мережі; місцевість; рівень економічної активності.

Рис. 4. Фактори впливу на привабливість позамережевих рішень. Джерело: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.
Рис. 4. Фактори впливу на привабливість позамережевих рішень. Джерело: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.

Умови, які створюються для інвестування з боку уряду для приватного бізнесу, звичайно, відіграють ключову роль. Проте на темпи розвитку впливає також модель інвестування, що власне використовує бізнес для розширення своєї діяльності. Важливим чинником є ступінь залученості власного капіталу бізнесу та націленість на результат у середній та довгостроковій перспективі, аніж на швидкий прибуток.

Незважаючи на значне зростання загального обсягу інвестицій за останні п’ять років, поліпшення доступу до фінансів продовжує називатися одним з ключових факторів тривалого та прискореного зростання PV-ринку позамережевих рішень. У 2017 р. інвестиції у цей сектор досягли 284 мільйонів доларів, що в 21 раз перевищує щорічні інвестиції у 2012 році, а у накопичувальному вираженні вони перевищили вкладення 2012-го року більше, ніж у 40 разів, див. рис. 5, але й досі не вистачає приблизно $5 млрд., які щорічно потрібні для досягнення потенціалу off-grid сектору сонячної енергетики сповна.

Цікавий досвід з цього приводу пропонує GOGLA у своїх рекомендаціях щодо сприяння розширенню доступу до електроенергії для урядів «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», січень 2019. У 2013 р. у секторі off-grid рішень для PV-галузі почали з’являтися компанії, що працюють із споживачами за моделлю «PAYG» («pay-as-you-go») – в даному разі різновиду лізингу з оплатою за фактом споживання енергії та із внесенням деякої фіксованої частки за користування апаратними засобами, наданими компанією. За умовами угоди користувач цієї послуги з часом стає повним власником off-grid PV-системи.  До кінця 2015 р. компанії, що пропонували схему «PAYG», зібрали замовлень на майже $250 мільйонів, тобто в чотири рази більше, ніж спромоглися компанії у сегменті безпосереднього продажу позамережевої PV-техніки. Ця цифра до кінця 2016 р. зросла до більш ніж $360 мільйонів.

Рис. 5. Обсяг річних інвестицій за рахунок фінансових інструментів у off-grid сегмент PV-галузі, $ млн.  накопиченим підсумком з 2012 р.  Джерело: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.
Рис. 5. Обсяг річних інвестицій за рахунок фінансових інструментів у off-grid сегмент PV-галузі, $ млн. накопиченим підсумком з 2012 р. Джерело: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.

Таким чином, подолання фінансового розриву – це не лише обсяги, а й правильно налаштовані потоки місцевого фінансування відповідно до умов, що створені владою. В той час, коли спочатку перші компанії змогли забезпечити інвестиції від місцевих банків, зростання фінансування off-grid сектору наразі пов’язане саме з розвитком довгострокових програм із власного приватного капіталу операторів ринку, наприклад за схемою «PAYG». Хоча треба завжди мати на увазі, що довготривалі програми є більш вразливими до коливань місцевої валюти, і поточні можливості фінансування з боку місцевих інституцій можуть виявитися недостатніми для підтримки сектору, тому для підтримки сталого зростання off-grid ринку лишається необхідною можливість вільного залучення іноземних інвестицій.

Для визначення найбільш ефективних способів спільної роботи уряду та приватного сектору для створення та підтримки сприятливих умов для зростання позамережевого сонячного ринку необхідне надійне партнерство, взаємна відповідальність та довіра. Уряд повинен мати можливість повідомляти приватному сектору про зміни в політичному середовищі і отримувати зворотні відгуки від компаній щодо того, як державна політика та програми впливають на спільну ефективність із досягнення запланованих показників енерготранзиції. Для результативності спільної роботи також необхідне посилення співпраці між Міністерством енергетики та іншими відомствами, що можуть виступати замовниками розширення доступу до електричної енергії, такими як Міністерство фінансів, освіти, охорони здоров’я, сільського господарства, екології та охорони довкілля тощо із обов’язковим залученням місцевих громад, як головного вигодонабувача від збільшення сплати податків. Компаніям у свою чергу потрібен канал, за допомогою якого вони зможуть повідомляти про нові фінансові виклики та технологічні можливості на даному ринку.