Электрификация сельской местности — это процесс подачи электроэнергии в сельские и отдаленные районы. Сельские общины страдают от колоссальных рыночных провалов , поскольку национальные сети не удовлетворяют их спрос на электроэнергию. По состоянию на 2019 год 770 миллионов человек живут без доступа к электричеству — 10,2% населения мира. [1] Электрификация обычно начинается в городах и поселках и постепенно распространяется на сельские районы, однако этот процесс часто сталкивается с препятствиями в развивающихся странах. Расширение национальной сети обходится дорого, и странам постоянно не хватает капитала для развития своей текущей инфраструктуры. Кроме того, амортизация капитальных затрат для снижения удельной стоимости каждого подключения сложнее в малонаселенных районах (что обеспечивает более высокую долю расходов на душу населения ). Если страны смогут преодолеть эти препятствия и достичь общенациональной электрификации, сельские общины смогут получить значительные объемы экономического и социального развития.
Доступ к электричеству способствует устойчивому экономическому и социальному росту. Во-первых, за счет повышения успеваемости. Учащиеся, которые раньше были вынуждены учиться при солнечном свете, теперь могут учиться при свете светодиодов рано утром или поздно ночью. Например, в Кении интервью со школьными учителями показали, что доступ к свету позволил проводить дополнительные часы обучения раньше и позже днем, чтобы охватить материал, который не был должным образом изучен в обычные часы. Кроме того, школы с доступом к электричеству могут нанимать более квалифицированных учителей и видят улучшения в результатах тестов и показателях выпуска, увеличивая человеческий капитал, поступающий в рабочую силу в будущем. [3] [4]
Помимо улучшения образования, сельская электрификация также позволяет повысить эффективность и производительность. Предприятия смогут дольше держать свои двери открытыми и получать дополнительные доходы. Фермеры получат доступ к оптимизированным современным технологиям, таким как орошение, переработка урожая и сохранение продуктов питания . В 2014 году сельские общины в Индии получили более 21 миллиона долларов США от возросшей экономической активности, вызванной недавним добавлением электроэнергии. [5]
При расширении электросети возникает потребность в тысячах рабочих мест, начиная от развития бизнеса и заканчивая строительством. Проекты по распространению электроэнергии создают множество рабочих мест и помогают бороться с бедностью. Например, Индия поставила цель установить 175 ГВт чистой энергии к 2022 году для повышения электрификации по всей стране. По оценкам, для достижения этих высоких целей необходимо будет создать 300 000 рабочих мест. [6]
Наличие электричества может радикально повысить качество предоставляемой медицинской помощи. Улучшенное освещение увеличивает время, в течение которого пациенты могут прийти и получить лечение. Холодильники могут использоваться для сохранения невероятно ценных вакцин и крови. Меры стерилизации будут улучшены, а внедрение высокотехнологичных машин, таких как рентгеновские или ультразвуковые сканеры, может предоставить врачам и медсестрам инструменты, необходимые для работы. В Диара Рашалпул, группе деревень на реке Ганг, 140 домохозяйств остались без электричества. Местные жители вынуждены ехать 2–3 часа через реку, чтобы получить лечение или доступ к вакцинам. При наличии электричества лечение стало бы гораздо более доступным для местного населения. [7] [8]
Возобновляемые внесетевые предприятия появились во многих областях для удовлетворения спроса на электроэнергию в сельских общинах. Из-за их географического положения и относительно низкого совокупного спроса расширение общенациональной сети на сельские районы является дорогостоящим и сложным. Мини-сети на основе возобновляемой энергии менее зависимы от крупномасштабной инфраструктуры и могут быть реализованы быстрее и дешевле. [9] Там, где может быть установлена распределительная сеть электроэнергии, часто используется однопроводной возврат через землю . Следующие технологии широко используются: [9]
Исследователи [11] [12] отметили, что, хотя было введено множество поддерживающих политик, стоимость обеспечения электроэнергией отдаленных деревень остается высокой. Кроме того, как энергетические ресурсы, так и спрос в этих районах могут быть очень нестабильными, что затрудняет надлежащее планирование. Другая проблема заключается в том, что местоположение деревни определялось исторически на основе почвы, воды, хранилища и т. д. и может быть не оптимальным для производства возобновляемой энергии.
Для смягчения этих проблем была предложена модель сетевой сельской электрификации [13] [14] . В этой модели деревни в выбранной области связаны через оптимальную сеть, которая, в свою очередь, подключается к нескольким централизованным генерирующим объектам, расположенным в местах с лучшими возобновляемыми источниками энергии. Таким образом, каждая деревня частично снабжается небольшим местным объектом, а частично централизованными объектами. Это улучшает использование энергетических ресурсов, а также общую гибкость и надежность системы. Жизнеспособность этой модели зависит от стоимости построения оптимальной сети. На основе алгоритма A* с ускорением мультипликатором исследователи разработали эффективный метод оценки всех возможных соединений в условиях сложной географической структуры и, следовательно, практической оптимизации дизайна сети. Далее следует экономическое обоснование.
Эфиопия
Электрификация сельских районов Эфиопии началась в 1998 году (хотя незначительные мероприятия проводились и до 1995–1997 годов по электрификации крупных городов, называемых зонами и вореда ), затем последовала Программа всеобщего доступа к электричеству (UEAP) в рамках Целей развития тысячелетия на 1998–2002 годы, в рамках которой планировалось электрифицировать 6000 деревень за 5 лет. После того, как были извлечены уроки из этого, был запущен План роста и трансформации (GTPI &2). Программа является одной из успешно выполненных в повышении уровня доступа к сельским районам и преобразовании сельских общин, создании рабочих мест, местных подрядчиков и кооперативов. Программа финансировалась за счет вспомогательных фондов, займов и правительства. [ необходима цитата ]
Каранджа описывает роль, которую может играть скоординированный подход к сельской электрификации в Кении , и возникающие при этом проблемы. Одним из решений является объединение численного моделирования электроэнергетической системы с географической информацией для изучения различных сочетаний расширения сети, мини-сетей и автономных систем. [15]
Электроэнергетический сектор Сенегала был реформирован в 1998 году. С тех пор в стране было реализовано несколько инициатив по электрификации:
План действий по электрификации сельских районов Сенегала был запущен в 2002 году с целью максимизации инвестиций из частного сектора. Он привлек в среднем 49% частного финансирования в течение 2002–2012 гг. [16], что более чем вдвое превышает средний мировой показатель в 22% для проектов по доступу к энергии. [17] Однако за тот же период он напрямую увеличил уровни электрификации сельских районов менее чем на 1%. [16] Анализ, проведенный Mawhood and Gross (2014), показывает, что План действий столкнулся со значительными политическими и институциональными барьерами, в частности, институциональным сопротивлением, колеблющейся министерской поддержкой и длительными переговорами заинтересованных сторон, а также неотъемлемыми трудностями внедрения инновационной политической структуры. [16] [18] Хотя План действий был очень успешным в привлечении частного финансирования, политические/институциональные проблемы, с которыми он столкнулся, отражают опыт схем электрификации, основанных на реформах, по всей Африке к югу от Сахары. [16] [18] Это подчеркивает важность разработки инициатив, соответствующих местной политической среде.
В 1981 году 74,9% бразильских домохозяйств были обеспечены электроэнергией, согласно Национальному выборочному обследованию домохозяйств (PNAD) IBGE. В 2000 году федеральное правительство Бразилии под руководством Фернандо Энрике Кардозу запустило программу Luz no Campo для расширения распределения электроэнергии в бразильских домах с упором на сельские домохозяйства. С 2003 года программа была усилена и переименована в Luz para Todos администрацией Лулы . Результаты показали, что, согласно PNAD, к 1996 году 79,9% всех домохозяйств имели доступ к электроснабжению, и эта доля выросла до 90,8% в 2002 году и 98,9% в 2009 году.
Гаити остается наименее электрифицированной страной в Западном полушарии, [19] но было предпринято несколько амбициозных усилий по решению проблемы электрификации сельских районов страны. [20] [21] Некоторые отмечают, что поскольку в настоящее время в значительной части сельской местности Гаити отсутствует коммунальная инфраструктура, Гаити имеет все возможности для перехода к современным модульным энергетическим системам, таким как микросети (или «мини-сети»), работающим на возобновляемой энергии. [22] Энергетический регулятор правительства Гаити вместе с Энергетическим подразделением Министерства общественных работ и международными партнерами работают над устранением барьеров и увеличением инвестиций в возобновляемую энергию как для новых изолированных мини-сетей, так и для региональных сетей. [23]
Используя данные 2020 года, Межамериканский банк развития подсчитал, что 45% населения Гаити имели доступ к электричеству. [19] Однако частые перебои с поставками топлива и другие сбои в обслуживании означают, что реальный доступ населения к надежному электроснабжению намного ниже. Например, в 2021 и 2022 годах даже самые важные больницы страны сокращали свои услуги из-за нехватки топлива для питания собственных генераторов для местного электричества. [24] [25]
Программа электрификации сельских районов (REP) была включена в 1975 году с конкретным мандатом на расширение охвата электроснабжения сельских районов, где предоставление таких услуг не было бы экономически выгодным для коммерческих поставщиков электроэнергии. REP расширяет национальную сеть путем строительства линий электропередачи на столбах в неэлектрифицированных районах и предоставляет помощь в электропроводке домов через программу кредитования для домовладельцев.
В июне 2012 года министр энергетики Филипп Полвелл сообщил, что около 16 000 домов в отдаленных частях острова, где нет электричества, будут снабжаться солнечной или ветровой электроэнергией через Программу электрификации сельских районов (REP). На симпозиуме проекта «Анализ и исследование для низкого уровня выбросов» (AILEG), финансируемом USAID, который состоялся в отеле Jamaica Pegasus во вторник, 9 июля 2013 года, министр энергетики Филипп Полвелл заявил, что REP также было поручено выполнить свою задачу по обеспечению электроэнергией 100 процентов сельских районов. «Те три процента, которые сейчас остаются, находятся в районах, которые настолько далеки от сети, что их слишком дорого (предоставлять), и мы собираемся развернуть фотоэлектрические системы в этих районах», — объяснил он. В марте 2015 года он заявил газете, что к 2017 году «у нас больше не будет REP в том виде, в котором мы это делаем сейчас», добавив, что если правительству покажется слишком сложным прокладывать линии электропередач в населенные пункты, оно будет использовать солнечную энергию». [26]
См. также Солнечная энергия на Ямайке
В 1892 году Гай Бирдсли, первоначальный владелец замка Бирдсли , получил 40 000 долларов за поставку гидроэлектроэнергии в Ист-Крик в Нью-Йорке. Несмотря на широкое распространение электричества в городах, к 1920-м годам электростанции не поставляли электроэнергию в сельские районы из-за всеобщего убеждения, что затраты на инфраструктуру не окупятся. В малонаселенных сельскохозяйственных угодьях на милю установленных линий электропередач приходилось гораздо меньше домов.
Был организован комитет штата Миннесота для проведения исследования затрат и выгод сельской электрификации. [27] Кафедра биосистем и сельскохозяйственной инженерии Университета Миннесоты , работающая совместно с Northern States Power Company (NSP, теперь Xcel Energy ), провела эксперимент, обеспечив электроэнергией девять ферм в районе Ред-Уинг . Электричество впервые было подано 24 декабря 1923 года. [28] «Проект Ред-Уинг» оказался успешным — энергетическая компания и университет пришли к выводу, что сельская электрификация экономически целесообразна. Результаты отчета оказали влияние на решение Национального правительства поддержать сельскую электрификацию.
До 1936 года небольшое, но растущее число ферм устанавливало небольшие ветроэлектрические установки . Обычно они использовали генератор постоянного тока напряжением 40 В для зарядки аккумуляторов в амбаре или подвале фермерского дома. Этого было достаточно для освещения, стиральных машин и некоторой ограниченной откачки воды или охлаждения. Ветроэлектрические установки использовались в основном на Великих равнинах , где в большинство дней дуют пригодные для использования ветры.
В 1933 году было создано Управление долины Теннесси , отчасти для обеспечения сельской электрификации в долине Теннесси и прилегающих районах. TVA создало возможности генерации и оптовой передачи, которые позволили создать сельские распределительные системы через электрические кооперативы . Из 6,3 миллионов ферм в Соединенных Штатах в январе 1925 года только 205 000 получали централизованные услуги по электроснабжению. [29]
Управление электрификации сельских районов (REA) было создано указом президента как независимое федеральное бюро в 1935 году, уполномоченное Конгрессом США в Законе об электрификации сельских районов 1936 года , а позднее, в 1939 году, реорганизованное в подразделение Министерства сельского хозяйства США. Ему было поручено администрировать программы кредитования для электрификации и телефонной связи в сельских районах. В период с 1935 по 1939 год — или в течение первых 4½ лет после создания REA — число ферм, пользующихся услугами электроснабжения, более чем удвоилось. [29]
REA взяла на себя обязательство обеспечить фермы недорогим электрическим освещением и электроэнергией. Для достижения этих целей администрация выдала долгосрочные самоликвидирующиеся ссуды государственным и местным органам власти, фермерским кооперативам и некоммерческим организациям; напрямую потребителям ссуды не выдавались. В 1949 году REA получила разрешение выдавать ссуды на улучшение телефонной связи; в 1988 году REA получила разрешение выдавать беспроцентные ссуды на создание рабочих мест и развитие сельских электрических систем. К началу 1970-х годов около 98% всех ферм в Соединенных Штатах имели электроснабжение, что является демонстрацией успеха REA. В 1994 году администрация была реорганизована в Службу сельских коммунальных служб в соответствии с Законом о реформе федерального страхования урожая 1994 года и Законом о реорганизации Министерства сельского хозяйства 1994 года .
В сентябре 2018 года Министерство сельского хозяйства США заявило, что потратит 398,5 млн долларов на инфраструктурные проекты в виде займов, направленных на улучшение электроснабжения в сельской местности. Программа называется Программой кредитования инфраструктуры электроснабжения. Из 398,5 млн долларов 43 млн долларов будут инвестированы в технологию интеллектуальных сетей. По данным Smart Cities Dive , «крупнейший заем направит 68,5 млн долларов на поддержку солнечной фермы, управляемой NextEra Energy Resources в Арканзасе, которая могла бы удовлетворить потребности 21 000 домов». Займы будут направлены на проекты в 13 штатах: Арканзас, Колорадо, Индиана, Айова, Миннесота, Миссури, Нью-Мексико, Северная Каролина, Огайо, Оклахома, Южная Каролина, Техас и Вирджиния. [30]
К 2015 году 100 процентов китайцев имели доступ к электроэнергии. [31] [32] В начале 1990-х годов сельская местность Китая все еще страдала от крайней энергетической бедности ; более 40 процентов сельских китайцев вообще не имели доступа к электроэнергии или электрическому освещению, вместо этого завися от керосиновых ламп для освещения. В начале 1990-х годов среднее использование электроэнергии в сельской местности составляло эквивалент 60-ваттной лампочки, включенной менее чем на 30 минут в день. [33]
Китай запустил Программу электрификации поселков Китая в 2001 году для обеспечения возобновляемой электроэнергией 1000 поселков, одну из крупнейших таких программ в мире. За ней последовала Программа электрификации деревень Китая , также использующая возобновляемую энергию, направленная на электрификацию еще 3,5 миллионов домохозяйств в 10 000 деревнях к 2010 году, за которой последует полная электрификация сельской местности к 2015 году. [34] В декабре 2015 года Китай подключил последних 39 800 китайцев к национальной электросети, потратив 324 миллиона долларов и задействовав более 5000 рабочих для подключения двух крайне отдаленных деревень в провинции Цигай, расположенных на высоте 13 100 футов. [32]
В настоящее время все деревни в Индии электрифицированы с 29 апреля 2018 года [35], но это не означает, что все домохозяйства электрифицированы. Согласно собственным установленным стандартам Индии, только 10% домохозяйств в деревне должны иметь электричество, чтобы она считалась электрифицированной. По состоянию на август 2018 года в Индии электрифицировано 91% от общего числа домохозяйств. Сельские районы в Индии электрифицированы неравномерно: более богатые штаты способны обеспечить большинство деревень электроэнергией, в то время как более бедные штаты все еще испытывают трудности с этим.
Корпорация Rural Electrification Corporation Limited была создана специально для решения проблемы обеспечения электроэнергией всех деревень по всей стране. Бедность, нехватка ресурсов, отсутствие политической воли, плохое планирование и кража электроэнергии являются одними из основных причин, которые оставили многие деревни в Индии без электричества, в то время как городские районы наслаждались ростом потребления электроэнергии и мощности. Чтобы радикально повысить темпы электрификации, правительство Индии поставило цель установить 175 ГВт возобновляемой энергии к 2022 году и обязало электрифицировать более 18 000 деревень. В конце 2016 года в Индии было около 45,6 ГВт установленной возобновляемой энергии, и требовалось огромное количество работы и инвестиций для достижения своих высоких целей. [36] Центральное правительство все больше пытается улучшить тяжелые условия, инвестируя значительные средства в биогаз, солнечную, а также ветровую энергию. Такие программы, как солнечная миссия JNN и Pradhan Mantri Gram Vidyut Yojana, также известная как схема Saubhagya, были объявлены для ускорения темпов электрификации и диверсификации процедуры. Работа также продолжается для сокращения отходов, предоставления лучшего оборудования и улучшения общей инфраструктуры для электропередач в деревнях.
Схема Saubhagya успешно обеспечила быстрое расширение инфраструктуры электроснабжения в Индии. Инфраструктура электроснабжения теперь доступна в пределах 50 метров от помещений потребителей. [37] Правительство Индии объявило о 100% электрификации всех желающих домохозяйств в Индии в 2018 году. [38] Более глубокий анализ темпов электрификации по всей стране показывает, что около 13% потребителей домохозяйств до сих пор не имеют подключения к электричеству из-за вопросов доступности сетевого электричества и низкого качества обслуживания. Большинство потребителей домохозяйств с сетевым подключением к электричеству имеют низкую санкционированную нагрузку 0–1 кВт или 1–2 кВт. Кроме того, также было отмечено неравенство в скорости доступа к сетевому электричеству среди сельскохозяйственных и институциональных потребителей. [37]
В 1930-х годах большинство городов Ирландии были подключены к национальной электросети. Начало Второй мировой войны в Европе привело к нехватке топлива и материалов, и процесс электрификации был фактически остановлен. В начале 1950-х годов схема электрификации сельских районов постепенно обеспечила электроэнергией сельскую местность, процесс, который был завершен на материке в 1973 году (хотя только в 2003 году последний из обитаемых прибрежных островов был полностью подключен). В настоящее время схема электрификации сельских районов продолжается, но в первую очередь направлена на повышение качества сети (колебания напряжения по-прежнему являются проблемой в некоторых частях Ирландии, особенно в сельской местности) и обеспечение трехфазного электроснабжения для крупных ферм и сельских предприятий, которым это необходимо.
Как и многие другие компании, занимающиеся микросетями , Gram Oorja поставила себе целью обеспечить электроэнергией миллионы людей, не имеющих доступа к электричеству в сельской Индии. Gram Oorja создала модель, основанную на «корпоративно-социальном партнерстве», и получает финансирование из корпоративных благотворительных фондов. Их первый проект был в Даревади, сельской деревне с 39 домохозяйствами. Gram Oorja привлекла финансирование от Bosch Solar Energy и получила консультации и руководство от Shakti Foundation. Они установили солнечную электростанцию, способную производить 9,4 кВт электроэнергии с резервным биогазовым блоком для производства энергии, когда солнечного света нет. Местное владение проектом является одним из ключевых принципов бизнес-модели Gram Oorja, поэтому они поощряли участие в создании и управлении мини-сетью. Деревенский траст собирает счета каждый месяц и вносит доход в основной фонд. Эта гибридная модель оказалась успешной и была внедрена в более чем 10 деревнях. В настоящее время Gram Oorja имеет установленную мощность 45,7 кВт и обслуживает 230 домохозяйств. Они также объединились с Bank of America для продолжения реализации этих проектов по всей Индии. [39]
GRID — это индийский стартап, нацеленный на содействие устойчивому экономическому и социальному развитию посредством недорогих энергетических решений в сельских районах. Помимо систем микросетей , GRID использовал солнечную энергию для решения множества проблем, с которыми сталкиваются сельские общины. Например, GRID установил работающие на солнечной энергии обратноосмотические фильтрационные установки в сельской Индии, чтобы помочь устранить нехватку воды. Только 18% сельского населения Индии имеют доступ к очищенной водопроводной воде, что вынуждает местных жителей полагаться на небезопасные грунтовые воды . Фильтрационная установка GRID способна обеспечить от 20 000 до 30 000 литров чистой воды в день, что помогает решить эту проблему и сократить распространение заболеваний, передающихся через воду. Кроме того, простота распределения сократила количество времени, затрачиваемого на сбор воды, что позволяет больше времени уделять производительным задачам и сократить дефицит времени. Наконец, GRID нанимает местных жителей в общине для управления повседневной деятельностью завода. С самого начала бизнес-модель GRID способствует развитию сельских общин, и они планируют масштабировать свою деятельность по всей Индии. [40] [41]
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link){{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)