Теоретико-методологічні засади галузі вітроенергетики та її розвиток в Україні

The article is devoted to the review of the main stages of the formation of the Ukrainian energy infrastructure, which over time acquired transformations in the form of the development of renewable energy sources, in particular, wind energy. The scientific achievements of a number of scientists have been analyzed and systematized. The normative legal acts and legislative documents regulating the sphere of alternative energy are investigated. The main achievements and positive dynamics that were observed in the pre-war period, in particular the last three years before the full-scale invasion, are outlined. The main losses and approximate expert estimates of the volume of destruction of the wind industry as a result of active hostilities since the beginning of 2022 are indicated. The main purpose of the article is the theoretical and methodological analysis of the domestic energy sector, aimed at analyzing the development of wind energy sector in Ukraine. The relevance of the research lies primarily in the trends of transition to "clean" energy sources observed around the world in recent years. This is the main element of not only ecological, but also economic, financial, political development of any country. All advanced countries today, especially European countries, support all the "green" trends, which bring their economies to the top of the world rankings. Besides, as a result of active missile attacks on energy infrastructure by Russia in 2022-2023, there is a critical need to restore the domestic energy sector. Since high percentage of sources of energy production in Ukraine have been and remain on the basis of fossil fuels, it is appropriate to build alternative power plants in place of traditional ones, in particular wind ones. In the process of work, such methods of research as a system-analytical approach of studying the theoretical and methodological foundations of the functioning of energy infrastructure were used. In addition, in the process of performing the work, general scientific and methods of logical abstraction were used, namely: logical and formal-logical methods, the method of scientific generalization, deduction and induction. Additionally, the methods of expert diagnostics: comparison, evaluation, as well as the method of economic and statistical analysis: tabular. The obtained results of the study include coverage of the main stages of development of the energy industry of Ukraine, the latest pre-war changes in this area and achievements in the formation of the wind industry, which allows us to make proposals for its further development in the war and post-war periods. The practical value of the article is to solve a serious energy crisis in the state, which arose at the end of 2022. Switching to alternative energy sources, namely wind energy, will help reduce CO₂ emissions into the air, stop environmental changes and balance the energy situation within the country.

Keywords: renewable energy, wind energy, wind energy sources, wind generators, post-war recovery, technologies, innovations.

Постановка проблеми. Розвиток вітроенергетики стає все більш актуальним у сучасному світі через низку проблем, які постають перед людством. Однією з таких проблем є глобальна кліматична криза, спричинена збільшенням концентрації парникових газів в атмосфері. Викопне паливо є основним джерелом цих викидів, а ще це є обмежений ресурс, що з часом вичерпується.

Україна має значний потенціал для розвитку відновлюваних джерел енергії, зокрема вітроенергетики. У цьому контексті Україна є привабливим місцем для розвитку цієї галузі через сприятливі вітрові умови та близькість до центрів попиту на енергію. До того ж, враховуючи втрати та руйнації, які зазнала енергетична галузь у 2022-2023 роках внаслідок масованих ракетних атак та активних бойових дій з боку рф, проблема відновлення та розвитку "зелених" джерел енергії є ключовою та вкрай необхідною для успішного функціонування й розвитку української економіки. Тому дослідження принципів галузі відновлюваної енергетики та її розвитку в Україні є своєчасним і актуальним.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Дослідженням теоретичних та практичних питань переходу на відновлювані джерела енергії й їх розвитку в Україні займається велика кількість науковців, серед яких: Тучинський Б., Кудря С., Іванченко І. [2], Хворостян Я. Є., Домнін Д.О. [3], Руда М В., Бойко Т.Г. [3].

Виділення невирішених раніше частин загальної проблеми. В процесі роботи більш широко розглянуто класифікацію методів оцінки ефективності вітрової енергії, а саме: враховано соціальний фактор - ставлення громади до встановлення енергетичних об'єктів, як один з методів оцінки ефективності.

Виклад основного матеріалу дослідження. Збільшення залежності від джерел енергії протягом ХХ століття, що викидають вуглець, означає, що енергетична промисловість часто робить значний внесок у забруднення та вплив економіки на довкілля. Донедавна викопне паливо було основним джерелом виробництва енергії в більшості країн та головним джерелом глобального потепління та забруднення. У рамках адаптації людини до глобального потепління багато розвинених країн інвестують у відновлювані джерела енергії.

Виробництво та споживання енергетичних ресурсів є дуже важливим для світової економіки. Будь-яка економічна діяльність потребує енергетичних ресурсів, незалежно від того, чи то для виробництва товарів, забезпечення транспорту чи для роботи комп'ютерів. Широкий попит на енергію може стимулювати конкуруючі енергетичні підприємства та формування роздрібних ринків енергії.

У 2022 році галузь промисловості безпосередньо відповідала за викиди 9,0 Гт CO₂, що становить чверть викидів CO₂ у світовій енергетичній системі. Річні викиди трохи знизилися як у 2020, так і в 2022 роках, але недостатньо для відповідності сценарію чистих нульових викидів до 2050 року (NZE), згідно з яким промислові викиди впадуть приблизно до 7 Гт CO₂ до 2030 року [1].

Вже досягнуто певних покращень у сфері енергоефективності та використання відновлюваної енергії, а також зроблено деякі позитивні кроки у сфері міжнародного співробітництва та інновацій. Однак прогрес відбувається надто повільно. Вища ефективність використання енергії, швидше впровадження палива з низьким вмістом вуглецю, а також активний розвиток виробничих процесів із майже нульовим рівнем викидів - все це необхідно для істотного прогресу на шляху до етапів сценарію NZE і має бути зроблено до 2030 р.

Оскільки була згадана теми енергоефективності та її значимості при плануванні генерації енергетичних ресурсів, то не можна не згадати за методи, що використовуються в науці задля оцінки ефективності конкретного виду енергії (в нашому випадку, вітрової). Тож пропонується розглянути кілька методичних підходів щодо оцінки вітроенергетичної ефективності, що визнані світової профільної спільнотою та включають такі елементи:

1. Оцінка життєвого циклу (LCA) - оцінює вплив продукту, процесу чи діяльності на навколишнє середовище протягом усього життєвого циклу [2]. Я. Є. Хворостян та Д.О. Домнін стверджують [3], що LCA є комплексним методом, який розглядає екологічні аспекти від видобутку ресурсів до утилізації. Однак М.В. Руда [4] стверджує, що LCA може не охопити всі непрямі ефекти.

2. Нормована вартість енергії (LCOE) - розраховує вартість одиниці електроенергії протягом усього терміну експлуатації активу, що виробляє енергію, включаючи всі витрати, такі як встановлення, експлуатація та технічне обслуговування [2]. Б. Тучинський та інші вважають [2], що LCOE забезпечує чіткий економічний показник для порівняння різних джерел енергії, однак не повністю відображає суспільні переваги енергії вітру. Загалом, доведено, що нормована вартість вітрової енергії найвища, після газу (рис. 1).

3. Окупність інвестицій (EROI) - оцінює вихідну енергію системи порівняно з енергоспоживанням, необхідним для її будівництва, експлуатації та виведення з неї [4]. Має вирішальне значення для розуміння чистого приросту енергії від вітрових проєктів, однак не враховує переривчастий характер вітрової енергії.

4. Соціальне визнання та сприйняття громадськістю - враховує громадське ставлення та сприйняття вітроенергетичних проєктів у громаді. Власне, цей елемент є найбільш суб'єктивним, який фактично неможливо виміряти на основі виробничих показників.

На основі запропонованих методів можна також зробити їх порівняння, для визначення найбільш релевантного та доцільного (табл. 1).

Отже, при оцінці ефективності розвитку вітроенергетики вибір відповідної методології є вирішальним. Очевидно, що кожен підхід має свої сильні та слабкі сторони, і вибір методології має узгоджуватися з конкретними цілями та міркуваннями даної оцінки. До того, залежно від місцевості розташування, локального законодавства, потреб споживачів, менталітету тощо необхідно комплексно оцінювати ситуацію та, за потреби, користуватись не одним методом, а кількома одночасно, для вищої ефективності.

В Україні перехід від централізованої планової до ринково-орієнтованої економіки породив складнощі в узгодженні економічної теорії з прагматичними викликами енергетичного сектора. Проте уряд визнав потенціал відновлюваних джерел не лише як засіб скорочення викидів парникових газів, але й як стратегію підвищення енергетичної безпеки.

Рис. 1. Нормована вартість різних видів відновлюваної енергії

Джерело: [5]

Таблиця 1