Куба может почти на две трети сократить выбросы парниковых газов в электроэнергетике без роста стоимости производства электроэнергии, если перейдет на гибридную энергосистему с возобновляемыми источниками энергии и крупными накопителями. К такому выводу пришли ученые Федерального университета Итажубы в Бразилии и Университета Турку в Финляндии, смоделировавшие три сценария развития электроэнергетики страны до 2050 года.
Энергосистема Кубы находится в тяжелом состоянии. Большинство тепловых электростанций были построены в период с 1960 по 1980 год и уже выработали нормативный срок службы, составляющий 25–30 лет. Износ оборудования и хроническая нехватка запасных частей, вызванные многолетней экономической блокадой, приводят к регулярным отключениям электроэнергии и вынужденным ограничениям ее подачи. При этом Куба обладает колоссальным потенциалом возобновляемой энергетики: среднегодовая солнечная радиация здесь превышает 1800 кВт·ч на квадратный метр, ветровой потенциал превышает 2000 МВт, а биомасса сахарного тростника и быстро распространяющегося кустарника марабу может служить дополнительным устойчивым источником энергии.
Учитывая этот потенциал, исследователи построили три сценария развития кубинской электроэнергетики до 2050 года.
Первый отражает действующие планы правительства Кубы, установленные в Национальном плане экономического и социального развития до 2030 года и Декрете-законе № 345. Этот сценарий предусматривает постепенное наращивание мощностей солнечной энергетики до 2706 МВт, сохранение значительной доли тепловой генерации и перевод 45% государственного транспорта на электротягу.
Второй сценарий выходит за рамки действующих целевых показателей. Он предполагает сокращение мощности ТЭС до резервного уровня в 1500 МВт, расширение ветроэнергетики до 820 МВт, строительство солнечных тепловых электростанций с концентраторами и установок, использующих разницу температур океанской воды, а также масштабное развертывание систем накопления энергии общей мощностью 1302 МВт.
Третий сценарий моделирует полный переход на ВИЭ к 2050 году с полной электрификацией транспорта и максимальным использованием биомассы, ветра и солнца.
Проведенное учеными моделирование показало, что в первом, так называемом правительственном сценарии, доля возобновляемой генерации к 2050 году достигает лишь 35,5%, что значительно ниже заявленной цели в 100%. Более того, из-за сохранения и даже наращивания тепловой генерации для покрытия постоянной нагрузки энергосистемы выбросы парниковых газов сначала снижаются к 2030 году, а затем вновь начинают расти, достигая к 2050 году 12,82 млн тонн CO₂-эквивалента. Таким образом, несмотря на успехи в краткосрочной перспективе, этот путь лишь закрепляет долгосрочную зависимость страны от ископаемого топлива и сохраняет высокую уязвимость экономики к колебаниям мировых цен на нефть.
Совсем иную картину показало моделирование второго сценария. Ограничение мощности тепловых электростанций до полутора тысяч МВт в сочетании с крупномасштабными системами хранения энергии (600 МВт гидроаккумулирующих станций и 702 МВт аккумуляторных батарей) позволяет к 2050 году снизить выбросы до 4,21 млн тонн CO₂-эквивалента, то есть на 67% по сравнению с правительственным сценарием. При этом ежегодные затраты на производство электроэнергии оказываются примерно на 200 млн долларов ниже благодаря существенному сокращению расходов на импортное топливо.
Моделирование же третьего, так называемого идеального сценария, подтвердило, что полная углеродная нейтральность электроэнергетики технически достижима. Однако для этого понадобятся огромные капиталовложения и колоссальное увеличение мощности биомассовой генерации — до 6733 МВт. Такое решение потребует использования больших площадей земель и создаст серьезную конкуренцию между энергетикой и сельским хозяйством.
Дополнительно исследователи проверили, как энергосистема Кубы отреагирует на изменение спроса на электроэнергию в жилом и коммерческом секторах на ±5%. Оказалось, что во всех сценариях дополнительный спрос покрывается преимущественно за счет ветроэнергетики. Однако результаты существенно различаются. В гибкой энергосистеме, предусмотренной вторым сценарием, рост спроса приводит к дополнительному сокращению выбросов, поскольку новые ветровые электростанции вытесняют оставшиеся тепловые мощности. В правительственном же сценарии увеличение спроса, наоборот, ведет к росту выбросов, так как старые тепловые станции начинают сжигать больше топлива.
Исследователи отмечают, что использованная ими модель не позволяет воспроизвести работу энергосистемы в режиме реального времени и не учитывает локальные особенности электрических сетей. Кроме того, расчеты исходят из предположения о доступности необходимых инвестиций, тогда как в действительности развитию кубинской энергетики препятствуют финансовые ограничения и сложности с привлечением капитала. Тем не менее даже при этих ограничениях моделирование показывает, что именно второй, гибридный сценарий, сочетающий развитие возобновляемых источников энергии, систем накопления и ограниченное использование тепловой генерации, является наиболее реалистичным и экономически эффективным путем модернизации энергосистемы Кубы.
