Электрификация сельских районов в Африке: кейс создания солнечного микрогрида

Попалась на глаза любопытная статья об электрификации сельских районов в Африке на примере общины с очень выразительным для русского уха названием Йебу (Yebu) [1]. Поскольку это явный пример освоения "неудобий", о которых мы часто пишем в развитие концепции геоклиматических переходов Л. Бадалян и В. Криворотова [2], то стоит привести развернутые выдержки из данной статьи и проанализировать её выводы с наших позиций.

Решаемая проблема

По данным МЭА, около 600 миллионов человек в странах Африки к югу от Сахары не имеют доступа к электричеству.

В Нигерии около 45% населения (более 90 миллионов нигерийцев) не имеет доступа к электричеству. Около 60% не имеющих доступа к электричеству проживает в сельской местности.

По географическому признаку хуже всего с доступом к электричеству дела обстоят в северной части Нигерии. В основном это связано с тем, что большинство сообществ в северных регионах страны рассредоточены в отличие от концентрированного характера поселений в большинстве частей южной Нигерии. Поскольку исторически стратегия электрификации сельских районов была сосредоточена на расширении электросетей, было проще и дешевле подключить более населенные и крупные поселения к национальной сети, чем подключать сильно рассредоточенные сообщества.

С 2017 года Агентство по электрификации сельских районов Нигерии (REA) придерживается более агрессивной стратегии электрификации сельских территорий. Этот новый подход предполагает использование децентрализованной электроэнергетической инфраструктуры, в которой используются источники энергии, доминирующие в каждом регионе. Например, это может быть использование газовых электростанций в районе дельты Нигера, поскольку он находится ближе к источникам газа, или использование гибридных солнечных решений в большинстве частей северной Нигерии, где инсоляция достаточно высока.

Община

Община Йебу расположена в районе Квали федеральной столичной территории Абуджа. По данным Национальной комиссии по народонаселению, общая численность населения Йебу составляет около 39,5 тыс. человек, из них 41% — женщины. Это преимущественно аграрное сообщество, которое выращивает в основном зерновые, такие как кунжут (бенне), ямс, маниоку, кукурузу, просо, перец, помидоры и другие овощи, арахис, манго, кешью. По типу местности поселение находится на водно-болотных угодьях тропической саванны.

Помимо сельского хозяйства, в котором задействовано 50% мужчин и 40% женщин, в общине можно выделить следующие виды экономической деятельности: лесозаготовка (10% экономики поселения), добыча песка, рыболовство (в сезон дождей), пивоварение, торговля, перевозки, образование (есть начальная и средняя школы), здравоохранение. В Йебу есть пять крупных мельниц и несколько лесопильных заводов, которые работают от дизельных двигателей.

Община никогда не была подключено к национальной сети. В 2016 здесь была создана солнечная микроэнергосистема.

Микроэнергосистема

В процесс принятия решений по созданию микроэнергосистемы были вовлечены многие заинтересованные стороны: миссионеры из методистской церкви, Агентство по электрификации сельских районов Нигерии (REA), компания Havenhill Synergy Limited, сама община Йебу.

История создания инфраструктуры солнечной микроэнергосистемы началась в 2015 году с вмешательства методистской миссионерской группы, которая взаимодействовала с жителями Йебу и соседних общин в рамках своей миссионерской деятельности. В ходе этой работы они обнаружили, что в общине отсутствуют многие элементарные удобства. Они начали взаимодействовать с членами общины, чтобы найти способы, которыми они могли бы помочь. В конце 2015 года первым вмешательством было бурение для общины скважины с ручной подачей воды.

Во время одного из последующих визитов миссионеров-методистов в 2016 году они обнаружили, что инфраструктура скважины уже была повреждена из-за высокой нагрузки на объект, поскольку от нее зависела вся община. До бурения скважины население брало воду в близлежащей реке для удовлетворения своих потребностей. Миссионеры организовали ремонт инфраструктуры. Они также осознали необходимость в обеспечении большего количества скважин для добычи воды, а также необходимость их питания электричеством.

Миссионеры-методисты проявили инициативу и связались с REA. Они обсудили с REA возможность оказания помощи Йебу и соседним общинам посредством финансирования создания солнечной микроэнергосистемы, которая могла бы обеспечивать электричеством некоторые важные социальные объекты, а также отдельные дома и здания. Так в дело вмешалась REA. Миссионеры смогли убедить REA в своей готовности предоставить больше скважин для воды после того, как REA согласилось предоставить и профинансировать энергетическую инфраструктуру. Именно так появился проект солнечной микроэнергосистемы.

Компания Havenhill Synergy Limited провела энергетический аудит общины, чтобы выяснить ее потребности в энергии, а также определить тех членов общины, которые были готовы подключиться к солнечной инфраструктуре. Havenhill подготовила и подала официальную заявку на финансирование проекта со стороны REA.

Таким образом, Havenhill спроектировала, закупила, установила и в настоящее время обслуживает солнечную микроэнергосистему (мощность СЭС — 40 кВт, емкость накопителя — 144 кВт·ч). REA предоставила финансирование, община предоставила землю для инфраструктуры, а миссионеры-методисты связали эти три заинтересованные стороны в поиске решения. Кроме того, миссионеры-методисты предоставили общине больше скважин с водой, питаемых электричеством. Все эти действия были осуществлены на протяжении 2016 года.

Эффекты

Создание солнечной микроэнергосистемы привело к значимым последствиям. Появились новые малые предприятия по продаже холодных напитков и скоропортящихся товаров, которые стало возможным хранить в холодильниках, питающихся электричеством. Появились другие предприятия и сервисы, включая парикмахерские, предприятия по зарядке и ремонту телефонов и т.д.

Центр первичной медико-санитарной помощи (фельдшерский пункт) в общине был подключен к энергетической инфраструктуре, что позволило обеспечить надлежащее хранение вакцин и лекарств. Это также позволило улучшить оказание медицинской помощи и ввести срочную помощь врачей в ночное время.

Община улучшила образование и навыки компьютерной грамотности благодаря электроснабжению местных школ и внедрению курсов грамотности в области информационных и коммуникационных технологий в центре ICT, который был создан в сообществе. Также произошло увеличение число учащихся в школах, особенно среди девочек.

Обеспечение электричеством значительно расширило возможности ночной жизни и повысило чувство безопасности, поскольку большая часть общины освещена ночью. Это способствовало укреплению духа общины.

Некоторые энергетические услуги, например, важное для обработки сельскохозяйственной продукции измельчение теперь могут предоставляться внутри общины без дополнительных транспортных расходов на получение этих услуг в других общинах, что снизило затраты.

Проблемы управления инфраструктурой

После трех лет стабильного электроснабжения начали возникать серьезные проблемы с управлением инфраструктурой:

1. Нестабильное питание из-за отказа батарей. Члены сообщества начали испытывать перебои в подаче электроэнергии из-за выхода из строя аккумуляторной батареи электростанции. Батареи стали слишком слабыми, чтобы обеспечить необходимое резервное питание в ночное время.

2. Низкий уровень доходов из-за отключения электроэнергии. Перебои в подаче электроэнергии привели к сокращению доходов управляющей компании: среднемесячный доход снизился с $750 до $125.

3. Недостаточная энергетическая мощность для удовлетворения растущих потребностей. Появление солнечной микроэнергосистемы привело к увеличению числа микропредприятий, что увеличило потребность в электроэнергии. Управляющая компания не смогла составить адекватные планы развития микроэнергосистемы. Многие из таких предприятий начали выходить из сети, чтобы вернуться к индивидуальным дизельным двигателям и генераторам.

4. Недостатки сетевой и измерительной инфраструктуры. Большое количество опор (не менее 20 %) были либо слабыми, либо некачественными, что создавало определенные риски для безопасности (особенно в ветреную или дождливую погоду). Измерение потребления энергии также было проблемой.

5. Отсутствие жизнеспособного плана устойчивого развития. Существуют очень важные аспекты проекта, которые могли бы оказать большее влияние на устойчивость инфраструктуры, если бы они были совместно рассмотрены поставщиками и членами сообщества заранее. Некоторые из них включают вопросы, связанные с эффективным использованием солнечной установки, прогнозами роста населения и экономической активности в общине.

6. Ухудшение доверия между сторонами. Отсутствие со стороны управляющей компании приверженности решению некоторых существенных вопросов и отсутствие конструктивных отношений привело к подрыву доверия между сторонами.

В результате эти проблемы привели к тому, что:

1. Управляющая компания не смогла получить в полном объеме свой потенциальный доход из-за некоторых нерешенных проблем, связанных с инфраструктурой.

2. Община существенно ограничена в питании электрооборудования предприятий и социальных объектов.

Кроме того, автор исследования относит к проблемам проекта то, что в недостаточной степени было обеспечено участие различных заинтересованных сторон в принятии решений по созданию энергетической инфраструктуры. В частности, решение проблемы энергетической бедности для жителей Йебу хотя и имело первостепенное значение, однако не было полностью учтено на этапе концепции, проектирования и реализации проекта. Осознание сложности проблемы пришло уже на этапе эксплуатации микроэнергосистемы, когда на первых порах использование вырабатываемой электроэнергии было низким. Это побудило управляющую компанию предоставить финансовую поддержку для приобретения энергопринимающих устройств, что способствовало большему потреблению электроэнергии и позволяло создавать микропредприятия.

Выводы автора статьи по кейсу общины Йебу

Автор статьи делает следующие выводы:

1. Институциональные аспекты. Чтобы гарантировать успех такого проекта, важно работать с широким кругом членов общины, представляющих различные практики. Необходимо создать и развивать систему поддержки инфраструктуры обслуживания, а тарифная структура должна отражать не только фактическую стоимость энергии, но и качество обслуживания. Существует также большая потребность в координации развития энергетики сельских районов с расширением экономических возможностей, образования и здравоохранения.

2. Аспекты создания и эксплуатации микроэнергосистемы. Необходимо реализовывать проекты энергетического развития в общинах, где есть поддержка и интерес её членов. Необходимо готовить различные варианты электрификации сельских районов на основе имеющихся ресурсов и потребностей, позволяя местным жителям участвовать и выбирать подходящие решения. Необходимо обеспечить счетчики для потребителей энергии, чтобы гарантировать сбор доходов, обуздать неконтролируемый рост спроса и уменьшить неравенство в использовании электроэнергии.

3. Технологические потребности и потребности в развитии. Существует потребность в разработке недорогих счетчиков предоплаты для сельских общин. Необходимо формировать данные о местных ресурсах для разработки наилучшего решения по электрификации сельской местности.

На основе этого автор делает практические рекомендации для Агентства по электрификации сельских районов Нигерии:

1. Необходимо пересмотреть финансирование подобных проектов, отказываться от 100% грантового финансирования. Это заставит руководителей проектов подумать о жизнеспособном бизнес-плане, гарантирующем устойчивость проекта за счет долгосрочного плана погашения.

2. Необходимо сделать обязательным, чтобы все участники конкурсного отбора подобных проектов представляли бизнес-план и план устойчивого развития, который включает план технического обслуживания и обновления инфраструктуры, например, замены батарей, гарантирующий долгосрочную жизнеспособность таких проектов.

Руководителям проектов автор рекомендует в обязательном порядке рассмотреть вопросы, связанные с расширением экономических возможностей общин, образованием и сокращением бедности путем совместного принятия решений на этапе разработки концепции и проектирования.

Соображения по прочтению статьи

1. Статья демонстрирует случай развития одновременно природных (водно-болотные угодья тропической саванны) и экономических (высокий уровень бедности) “неудобий” за счет создания ресурсно- и энергонезависимой микроэнергосистемы. Появление микроэнергосистемы такого типа определяется, прежде всего, трудностями и высокой затратностью электрификации территории общины Йебу при помощи централизованной инфраструктуры.

2. Из-за недостатков обслуживания микроэнергосистемы на фоне стихийного роста электропотребления через некоторое время (3 года) вышли из строя (или деградировали) её важные компоненты. Не были сформированы планы и механизмы простого и расширенного воспроизводства энергетических мощностей общины. Критически важно закладывать эти аспекты в проект.

3. Сразу после введения в эксплуатацию солнечной микроэнергосистемы не вся вырабатываемая энергия использовалась, потребовались специальные действия по стимулированию механизации труда и приобретению потребителями новых энергопотребляющих устройств. В проект первичной электрификации территории необходимо закладывать мероприятия как по созданию средств производства энергии, так и по созданию средств её потребления.

4. Проект создавался не на рыночных основаниях, но выжить пытается по правилам рынка. Община по сути получила микроэнергосистему даром. Собираемых с общины средств не хватает на её полноценное поддержание и развитие. Вероятно, здесь пригодились бы посткапиталистические подходы и инструменты, приводящие к снижению трансакционных издержек при организации как энергообмена, так и при электрификации экономических видов деятельности. В частности, речь могла бы идти о формировании общественной собственности на энергетические активы, эмиссии “энергетической валюты”, которая может конвертироваться в средства для приобретения энергопринимающих устройств, формирование кадрового состава подразделения по эксплуатации инфраструктуры из местных жителей, прошедших специальное обучение, использование цифровой экономической платформы.

5. В заключении хочу отметить особую роль, которую исполнили в проекте миссионеры-методисты. Они выступили в роли социального предпринимателя, обеспечивавшего инициацию общественного развития на территории общины.

Использованные источники

1. Edomah N. Rural electrification in Africa: A case study of Yebu community solar minigrid. URL: https://www.researchgate.net/publication/363373193_Rural_electrification_in_Africa_A_case_study_of_Yebu_community_solar_minigrid

2. Бадалян Л., Криворотов В. История. Кризисы. Перспективы: Новый взгляд на прошлое и будущее

Автор: Дмитрий Холкин