Кіріспе
Ауылдық электрмен қамтамасыз ету – ауылдық және шалқар аймақтарға электр қуатын жеткізу процесі. Ауылдық қауымдастықтар ұлттық желілердің электр энергиясына деген талаптарын қанағаттандыра алмайтындықтан, нарықтағы үлкен кемшіліктерден зардап шегуде. 2019 жылғы мәліметтер бойынша 770 миллион адам электр қуатына қол жеткізе алмады, бұл әлем халқының 10,2% құрайды. Электрмен жабдықтау әдетте қалалар мен кенттерде басталып, біртіндеп ауылдық жерлерге таралады, бірақ бұл процесс дамып келе жатқан елдерде көбінесе кедергілерге ұшырайды. Ұлттық желіні кеңейту қымбатқа түседі және елдердің ағымдағы инфрақұрылымын дамытуға жеткілікті қаржысы жетпейді. Сонымен қатар, әрбір қосылымның құнын төмендету үшін капиталдық шығындарды амортизациялау сирек қоныстанған аймақтарда қиынға соғады (бұл жағдайда шығын жан басына шаққанда жоғары болады). Егер елдер осы кедергілерді жеңіп, бүкіл елде электрмен қамтамасыз етуге қол жеткізе алса, ауылдық қауымдастықтар экономикалық және әлеуметтік дамудың айтарлықтай пайдасын көре алады.
Rural electrification is the process of bringing electrical power to rural and remote areas. Rural communities are suffering from colossal market failures as the national grids fall short of their demand for electricity. As of 2019, 770 million people live without access to electricity – 10.2% of the global population. Electrification typically begins in cities and towns and gradually extends to rural areas, however, this process often runs into obstacles in developing nations. Expanding the national grid is expensive and countries consistently lack the capital to grow their current infrastructure. Additionally, amortizing capital costs to reduce the unit cost of each hook up is harder to do in lightly populated areas (yielding higher per capita share of the expense). If countries are able to overcome these obstacles and reach nationwide electrification, rural communities will be able to reap considerable amounts of economic and social development.
Білім
Электр энергиясына қол жеткізу тұрақты экономикалық және әлеуметтік дамуға мүмкіндік береді. Біріншіден, білім беру деңгейінің артуы арқылы. Бұрын күннің жарығы болғанда оқуға мәжбүр болған оқушылар енді таңертең ерте немесе кешкі уақытта LED шамдарының жарығымен оқи алады. Мысалы, Кенияда мектеп мұғалімдерімен жүргізілген сұхбаттар көрсеткендей, жарыққа қол жеткізу күндізгі сабақтарда толық қарастырылмаған материалды оқыту үшін күнінің ертерек және кешкі сағаттарында қосымша сабақтар өткізуге мүмкіндік берді. Бұған қоса, электр энергиясы бар мектептер жоғары білікті мұғалімдерді тарта алады және емтихан нәтижелері мен бітіру көрсеткіштерінің жақсарғанын байқады, бұл болашақта еңбек нарығына қабілетті адами капиталдың өсуіне ықпал етеді.
Өнімділік және тиімділік
Ауылды электрмен жабдықтау білім беруді жақсартумен қатар, тиімділік пен өнімділікті арттыруға мүмкіндік береді. Кәсіпорындар ұзақ уақыт бойы жұмыс істей алады және қосымша кіріс табады. Фермерлер суару, егін өңдеу және азық-түлік сақтау сияқты қазіргі заманғы тиімді технологияларды пайдалана алады. 2014 жылы Үндістанның ауылдық аймақтары электр қуатының жаңа қосылымдары арқасында экономикалық белсенділіктің өсуінен 21 миллион АҚШ долларынан астам пайдаға ие болды.
Жұмыс орындарын ашу
Электр желісін кеңейту кезінде бизнес-дамудан бастап құрылысқа дейін мыңдаған жұмыс орындары қажет болады. Электр қуатын тарату жобалары көптеген жұмыс орындарын құруға және кедейлікті жеңілдетуге мүмкіндік береді. Мысалы, Үндістан 2022 жылға дейін 175 ГВт таза энергияны орнатуды жоспарлап, елдегі электрлену деңгейін арттыруды көздеді. Осы амбициозды мақсаттарға қол жеткізу үшін шамамен 300 000 жұмыс орны құрылуы тиіс.
Денсаулық сақтауды жақсарту
Электр энергиясының болуы медициналық көмек көрсету сапасын күрт арттыра алады. Жақсартылған жарықтандыру науқастардың ем алуға келу уақытын ұзартады. Тоңазытқыштарды аса құнды вакциналар мен қанды сақтау үшін пайдалануға болады. Стерилизация шаралары жақсартылады және рентген немесе ультрадыбыстық сканерлер сияқты жоғары технологиялық құралдарды енгізу дәрігерлер мен медбикелерге қажетті құралдармен қамтамасыз етеді. Ганг өзеніндегі Диара Рашальпул елді мекенінде 140 үй электр қуатынан толықтай айырылған. Жергілікті тұрғындар ем алу немесе вакцина алу үшін өзен арқылы 2-3 сағат саяхаттауға мәжбүр. Электр энергиясына қол жеткізе алса, емдеу жергілікті халық үшін әлдеқайда қолжетімді болар еді.
Қиындықтар
Зерттеушілер көптеген қолдау көрсетуші саясаттар қабылданғанымен, шалқай ауылдарды электрмен қамтамасыз ету құны жоғары болып қала беретінін атап көрсетті. Сонымен қатар, осы аймақтардағы энергия ресурстары мен сұраныс өте өзгермелі болуы мүмкін, бұл тиімді жоспарлауды қиындатады. Тағы бір мәселе – ауылдардың орналасуы тарихи түрде топырақ, су, сақтау сияқты факторларға негізделіп белгіленген, жаңартылатын энергияны өндіру үшін оңтайлы болмауы мүмкін. Осы мәселелерді шешу үшін Желілік ауылдық электрлендіру моделі ұсынылған. Бұл модельде белгілі бір аймақтағы ауылдар оңтайлы желі арқылы байланыстырылады, ол өз кезегінде жақсы жаңартылатын энергия ресурстары бар жерлерде орналасқан бірнеше орталықтандырылған электр станцияларына қосылады. Осылайша, әрбір ауылдың бір бөлігі шағын жергілікті станциядан, екінші бөлігі орталықтандырылған станциялардан электрмен қамтамасыз етіледі. Бұл энергия ресурстарын пайдалануды, сондай-ақ жүйенің жалпы икемділігі мен сенімділігін арттырады. Бұл модельдің тиімділігі оңтайлы желі құру құнына байланысты. Көбейткішпен үдетілген A* алгоритміне сүйене отырып, зерттеушілер күрделі географиялық құрылымдағы барлық мүмкін байланыстарды бағалауға мүмкіндік беретін тиімді әдіс әзірледі, осылайша желілік дизайнды практикалық тұрғыдан оңтайландыруға қол жеткізді. Экономикалық негіздеме де жасалды.
Қырғызстан
Қаранжа Кенияда ауылдық жерлерді электрлендіруге үйлесімді көзқарас қандай рөл атқаратынын және туындайтын қиындықтарды сипаттайды. Бір шешім – желіні кеңейту, шағын желілер мен автономды жүйелердің түрлі комбинацияларын зерттеу үшін сандық электр жүйесін модельдеуді географиялық ақпаратпен үйлестіру.
Америка Құрама Штаттары
1892 жылы Бейрдсли қамалының алғашқы иесі Гай Бирдсли Нью-Йорктегі Ист-Крикке гидроэлектр қуаты жеткізу үшін 40 000 доллар алды. Қалаларда электр энергиясының кеңінен таралуына қарамастан, 1920 жылдары электр компаниялары ауылдық аймақтарға электр қуатын жеткізбеді, себебі инфрақұрылымдық шығындардың өтелмейтініне жалпы сенім болды. Аз қоныстанған жер шаруашылығында электр желісінің әр шақырымына шамалы ғана үйлер келді. Ауылдық жерлерді электрлендірудің шығындары мен пайдасын зерттеу үшін Миннесота штатының комиссиясы құрылды. Миннесота университетінің Биожүйелер және Ауыл шаруашылығы инженериясы факультеті Солтүстік Штаттар Энергия компаниясымен (NSP, қазір Xcel Energy) бірлесіп тәжірибе жүргізіп, Қызыл қанат аймағындағы тоғыз шаруашылыққа электр қуатын жеткізді. Электр қуаты алғаш рет 1923 жылдың 24 желтоқсанында берілді. "Қызыл қанат жобасы" сәтті аяқталды – энергия компаниясы мен университет ауылдық жерлерді электрмен жабдықтау экономикалық тұрғыдан мүмкін екенін анықтады. Есептің нәтижелері ұлттық үкіметтің ауылдық жерлерді электрлендіруді қолдау туралы шешіміне әсер етті. 1936 жылға дейін шағын жел электр станцияларын орнататын шаруашылықтардың саны артып келе жатты. Олар әдетте, қорадағы немесе үйдің жертөлесіндегі аккумуляторларды зарядтау үшін 40 В тұрақты ток генераторын пайдаланды. Бұл шамдарды жаққанға, кір жуу машиналарына және шектеулі мөлшерде су сорғылауға немесе суытуға жеткілікті болды. Жел электр станциялары көбінесе Ұлы жазықтарда қолданылды, онда көбінесе пайдалы жел болады. 1933 жылы Теннесси өзені аймағында ауылдық жерлерді электрмен жабдықтау мақсатында Теннесси өзені аймағының басқармасы құрылды. TVA электр кооперативтері арқылы ауылдық тарату жүйелерін іске қосуға мүмкіндік беретін энергия өндіру және көтерме беру қабілеттерін жасады. 1925 жылдың қаңтарында АҚШ-тағы 6,3 миллион шаруашылықтың бар болғаны 205 мыңы ғана орталықтандырылған электр қуатын алатын болды. Ауылдық электрлендіру басқармасы (REA) 1935 жылы атқарушы бұйрық бойынша тәуелсіз федералдық бюро ретінде құрылды, 1936 жылғы Ауылдық электрлендіру заңымен АҚШ Конгресі бекітті, ал кейін 1939 жылы АҚШ Ауыл шаруашылығы департаментінің бөлімшесі ретінде қайта ұйымдастырылды. Оған ауылдық жерлерде электрмен жабдықтау және телефон байланысын қамтамасыз ету үшін несие беру бағдарламаларын басқару тапсырылды. 1935-1939 жылдар аралығында, яғни REA құрылғаннан кейінгі алғашқы 4,5 жылда электр қуатын пайдаланатын шаруашылықтардың саны екі еседен асты.
Қытай
2015 жылға қарай Қытай халқының 100 пайызы электр қуатына қол жеткізді. 1990 жылдардың басында Қытайдың ауылдық аймақтарында энергия тапшылығы күшті болды; ауыл тұрғындарының 40 пайызынан астамы электр қуатына және электр жарығына қол жеткізе алмады, оның орнына жарықтандыру үшін керосин шамдарын пайдаланды. 1990 жылдардың басында ауылдағы электр қуатының орташа мөлшері күніне 30 минуттан кем уақытқа қосылған 60 Вт-тық шамға тең болатын. Қытай 2001 жылы Қытай қалашықтарын электрмен жабдықтау бағдарламасын бастады, бұл әлемдегі осындай ірі бағдарламалардың бірі. Одан кейін Қытай ауылдарын электрмен жабдықтау бағдарламасы іске қосылды, ол да жаңартылатын энергияны пайдаланды, мақсаты 2010 жылға қарай 10 000 ауылдағы 3,5 миллион үй шаруашылығын электрмен жабдықтау, ал 2015 жылға қарай ауылдық аймақтарды толық электрлендіру болды. 2015 жылдың желтоқсан айында Қытай 324 миллион доллар жұмсап, 5 мыңнан астам жұмысшыны жұмылдырып, соңғы 39 800 азаматты ұлттық электр желісіне қосты. Бұл Қытайдың Quighai провинциясындағы екі шалғай ауылындағы 13 100 фут биіктікте орналасқан жерде жасалды, бірақ бұл барлық үй шаруашылықтары электрленді дегенді білдірмейді. Үндістанның қабылданған стандарттарына сәйкес, ауыл электрленген деп есептелуі үшін ондағы үйлердің кемінде 10 пайызында электр болуы керек. 2018 жылдың тамызында Үндістандағы барлық үйлердің 91 пайызы электрленді. Үндістанның ауылдық аймақтарында электрмен жабдықталу біркелкі емес, бай штаттар ауылдардың көпшілігін электрмен қамтамасыз ете алады, ал кедей штаттар әлі де осы мәселені шешуге тырысуда. Елдегі барлық ауылдарды электрмен жабдықтау мәселесін шешу үшін Ауылдық электрлендіру корпорациясы құрылды. Кедейлік, ресурстардың жетіспеуі, саяси ынтаның болмауы, нашар жоспарлау және электр қуатын ұрлау – Үндістанның көптеген ауылдарын электр қуатысыз қалдырған негізгі себептер. Ал қалалық аймақтар электр тұтыну мен қуаттылығының өсуіне ие болды. Электрлендіру деңгейін күрт арттыру үшін Үндістан үкіметі 2022 жылға қарай жаңартылатын энергия көздері арқылы 175 ГВт қуаттылыққа жетуді мақсат етіп, 18 мыңнан астам ауылды электрмен жабдықтауды міндеттеді. 2016 жылдың соңында Үндістанда 45,6 ГВт жаңартылатын энергия қуаты орнатылған, ал мақсатқа жету үшін көп жұмыс пен инвестиция қажет. Орталық үкімет биогаз, күн және жел энергиясына ауыр инвестициялар жасап, жағдайды жақсартуға тырысуда. Электрлендіруді жылдамдату және процедураны әртараптандыру мақсатында JNN күн миссиясы және Прадхан-Мантри Грама Видьют Йожана, сондай-ақ Саубхагья схемасы сияқты бағдарламалар жарияланды. Ауылдарда электр энергиясын ысырап етуді азайту, жақсы жабдықтармен қамтамасыз ету және жалпы электр беру инфрақұрылымын жақсарту жұмыстары да жүргізілуде. Саубхагья схемасы Үндістанда электр инфрақұрылымын жылдам кеңейтуде сәтті болды. Электр инфрақұрылымы қазір тұтынушылардың үйлерінен 50 метр қашықтықта қол жетімді. Үндістан үкіметі 2018 жылы барлық ниет білдірген үйлерді 100% электрмен жабдықтауды жариялады. Елдегі электрлендіру деңгейін тереңірек қарастырғанда, электр желісіне қосылудың қымбаттығы және қызмет сапасының нашарлығына байланысты, тұтынушылардың шамамен 13 пайызы әлі де электр желісіне қосылмаған. Электр желісіне қосылған тұрмыстық тұтынушылардың көпшілігі 0–1 кВт немесе 1–2 кВт төмен санкцияланған жүктемеге ие. Сонымен қатар, ауыл шаруашылығы және мекемелердегі тұтынушылар арасында электр желісіне қол жеткізуде де айырмашылықтар байқалады.
G.R.I.D. (Түбегейлік және ауылды инновациялық даму)
GRID – ауылдық аймақтарда қолжетімді бағадағы энергия шешімдері арқылы тұрақты экономикалық және әлеуметтік дамуды жеңілдетуге бағытталған үнділік стартап. Микрожелілерден басқа, GRID күн энергиясын пайдаланып ауылдық қауымдастықтарды мазалаған көптеген мәселелерді шешті. Мысалы, GRID Үндістанның ауылдық аймақтарында су тапшылығын жою мақсатында күн энергиясымен жұмыс істейтін кері осмосты сүзгі станцияларын орнатты. Үндістанның ауылдық халқының бар болғаны 18%-ы тазартылған мұнайға қол жеткізе алады, бұл жергілікті тұрғындарды қауіпсіз емес жер асты суларына тәуел етуге мәжбүр етеді. GRID-тің сүзгі станциясы күніне 20 000 – 30 000 литр таза сумен қамтамасыз ете алады, бұл мәселенің шешілуіне көмектеседі және су арқылы таралатын аурулардың таралуын азайтады. Сонымен қатар, таратудың қарапайымдылығы су жинауға жұмсалатын уақытты қысқартып, өнімді еңбекке көбірек уақыт бөлуге және уақыт жетіспеушілігін азайтуға мүмкіндік береді. Ақырында, GRID станцияның күнделікті жұмысын жүргізу үшін жергілікті тұрғындарды жұмысқа тартады. GRID-тің бизнес-моделі бастапқы деңгейден бастап ауылдық қауымдастықтардың дамуына көмектеседі және олар өз қызметін бүкіл Үндістан бойынша кеңейтуді жоспарлап отыр.