Починаючи з 2000 р. Інститутом загальної енергетики НАН України в межах співпраці НАН України з Міжнародним інститутом прикладного системного аналізу (The International Institute for Applied Systems Analysis, IIASA, Австрія) проводяться наукові дослідження, результати яких використовуються при розробці міжнародних проектів, зокрема, з дослідження зміни клімату на планеті.
З 2017 р. співробітники Інституту загальної енергетики НАН України відповідно до спільного проекту НАН України та IIASA «Комплексне моделювання управління безпечним використанням продовольчих, водних і енергетичних ресурсів з метою сталого соціального, економічного і екологічного розвитку» виконують наукову роботу «Дослідження процесів розвитку енергетики як фактору сталого розвитку соціально-економічної системи із забезпеченням її економічної ефективності, технічної надійності, мінімізації впливу на природне середовище та викидів парникових газів».
В результаті дослідження перспектив науково-технічного прогресу основних класів технологій енергетики, аналізу нормативно-правової бази, що визначає засади функціонування та напрями довгострокового розвитку секторів енергетики, сформовано прогнозні дані показників для визначення граничних умов економічної ефективності основних технологічних класів енергетики. З використанням удосконалених моделей життєвого циклу технологій енергетики визначено, що граничними умовами економічної ефективності нової перспективної технології атомної енергетики – модульних реакторів малої потужності є забезпечення стратегічного напряму низьковуглецевого розвитку енергетики. Запропонована нова імітаційна математична модель визначення оптимального за критерієм економічної ефективності складу комбінованої (акумуляторна батарея та СЕС/ВЕС) електростанції, яка дозволяє враховувати всі ключові режими використання сучасних літій-іонних акумуляторних батарей. Розроблено нову модель математичного програмування з цілочисельними змінними, що дозволяє здійснювати комп’ютерне моделювання процесів інтеграції до національної енергосистеми значних обсягів генеруючих потужностей відновлюваної енергетики зі стохастичним характером виробництва електроенергії, а також із збереженням генерації електроенергії існуючими АЕС. Розроблено балансово-оптимізаційну математичну модель енергозабезпечення національної економіки в умовах обмеженості джерел надходження енергоносіїв, невизначеності прогнозної структури потреби на паливно-енергетичні ресурси, екологічних обмежень, урахування вимог енергетичної безпеки, що передбачає дотримання співвідношення між обсягами імпорту та власного видобутку, а також структури постачання імпортованого палива.
У 2020 році при виконанні робіт за етапом ІV «Розроблення взаємоузгоджених систем математичних моделей довгострокового сталого розвитку енергетики як інфраструктурної галузі соціально-економічної системи, моделювання типових сценаріїв» отримано такі результати. Для забезпечення адекватності моделювання режимів генерації електроенергії електростанціями, що входять до складу енергосистеми, розроблено математичні рівняння щодо дотримання необхідних обсягів вторинних резервів. Застосування запропонованих рівнянь дозволяє знайти оптимальне рішення щодо розподілу вторинних резервів між генеруючими потужностями енергосистеми для кожної години графіку електричних навантажень. Таке рішення забезпечує максимальне використання слабопрогнозованої потужності відновлюваної генерації, вітрових та сонячних електростанцій, і таким чином дозволяє формувати робастні рішення щодо технологічної структури електроенергетики в цілому як на короткострокову, так і на довгострокову перспективу. В удосконаленій математичній моделі враховуються фізико-технічні характеристики генеруючого устаткування, що працює в межах енергосистеми. У моделі також розроблені рівняння, що використовуються як обмеження оптимізаційної моделі, які враховують граничні обсяги перетоків електричної потужності із суміжними енергосистемами. Це дозволяє оцінювати рівень гнучкості енергосистеми за умов її роботи як в ізольованому режимі (в цьому випадку перетоки потужності мають бути нульовими для кожного періоду моделювання), так і за умов її роботи паралельно із сусідніми енергосистемами. Застосування цих рівнянь значно підвищує адекватність моделі щодо врахування впливу слабопрогнозованої потужності відновлюваної генерації, вітрових та сонячних електростанцій, на загальну балансову надійність енергосистеми. Проведений аналіз нових європейських документів щодо декарбонізації економіки, зокрема, Європейської зеленої угоди, Водневої стратегії для кліматично нейтральної Європи та Стратегії ЄС щодо скорочення викидів метану, показав що вони матимуть суттєвий вплив на функціонування як енергетичної галузі нашої країни, так і неенергетичних галузей. Зокрема, запровадження вуглецевого прикордонного податку (carbon border tax) може зробити економічно недоцільним експорт до ЄС товарів українського виробництва, у тому числі й електроенергії, через високу вуглецевоємність цих товарів порівняно з європейськими аналогами. Розроблені оцінки споживання природного газу на період до 2040 р. з урахуванням структурних змін в економіці України та технологічного енергозбереження прогнозують поступове зростання споживання газу з 31,5 млрд куб. м у 2017 р. до 44,2 млрд куб. м у 2040 р. Водночас оцінки прогнозів попиту на природний газ в країнах ЄС у 2040–2050 роках показали тенденції зниження споживання природного газу. Головною причиною цього є політика Євросоюзу щодо декарбонізації економіки за рахунок скорочення споживання викопного природного газу в загальному споживанні газоподібного палива за рахунок заміщення його синтетичним метаном, воднем та біометаном. Це обумовлює визначення робастних рішень щодо забезпечення попиту на споживання газоподібного палива за рахунок нових низьковуглецевих видів палива для забезпечення стійкого низьковуглецевого розвитку економіки.
За результатами виконання наукової роботи в 2020 р. опубліковано розділ колективної монографії «Взаємозв’язки в системі продовольство, енергія та вода для сталого розвитку: інтегроване моделювання та надійне управління» (за ред. Загороднього А.Г., Єрмольєва Ю.М., Богданова В.Л., Єрмольєвої Т.Ю. та ін.), яка вийшла у видавництві «Академперіодика», 2 статті у фаховому науковому виданні, що індексується в міжнародних наукометричних базах, 1 розділ у складі колективної монографії прийнято до друку у 2021 році у видавництві Springer. Виконані дослідження за своєю актуальністю та отриманим результатам відповідають міжнародним стандартам високого рівня.
Роботи виконуються у співпраці з провідними фахівцями таких наукових проектів IIASA, як «Удосконалений Системний Аналіз» та «Зниження викидів забруднювачів та парникових газів у повітря» (акад. НАН України М.М. Кулик, С.В. Шульженко, Т.П. Нечаєва, І.Ч. Лещенко, М.І. Каплін, В.В. Станиціна).
У 2012–2016 рр. співробітники Інституту загальної енергетики НАН України відповідно до спільного проекту НАН України та IIASA «Комплексне моделювання управління безпечним використанням продовольчих, водних і енергетичних ресурсів з метою сталого соціального, економічного і екологічного розвитку» виконали наукову роботу «Дослідження процесів розвитку енергетики в умовах невизначеності інформації та зростаючих екологічних вимог щодо викидів шкідливих речовин і парникових газів». У роботі запропоновано систему взаємопов’язаних математичних моделей підсекторів енергетики, які утворюють інтегровану математичну модель національної системи паливозабезпечення із стохастичними екзогенними змінними та сценаріями. Удосконалено існуючі та розроблено нові математичні моделі формування напрямів розвитку окремих секторів енергетики, зокрема, електроенергетики, вугільної та газової галузей, та енергетики в цілому. Розроблено програмно-інформаційні засоби побудови стохастичних сценаріїв зовнішніх умов функціонування та розвитку енергетики, а також техніко-економічних показників основних технологічних класів енергетики (акад. НАН України М.М. Кулик, С.В. Шульженко, Т.Р. Білан, М.І. Каплін, Б.А. Костюковський, І.Ч. Лещенко, О.Є. Маляренко).
У 2009–2011 рр. співробітники Інституту загальної енергетики НАН України відповідно до спільного проекту НАН України та IIASA «Еволюція високих технологій, моделювання та оцінка впливу технологічних змін на економічний розвиток» виконали наукову роботу «Дослідження напрямів та показників розвитку енергетики України в контексті скорочення викидів парникових газів у перспективі за 2012 роком (пост-Кіотський період)». У науковій роботі досліджено методи обмеження та регулювання викидів парникових газів (ПГ) на міждержавному та національному рівнях, сформовані варіанти можливих обмежень на викиди ПГ для України у перспективі та проаналізовані перспективні напрямки та технології зниження цих викидів. Удосконалено методи та засоби прогнозування розвитку енергетики для забезпечення урахування обмежень на викиди ПГ в перспективі та оцінки їх впливу на напрямки розвитку ПЕК країни у перспективі. Розроблено та досліджено альтернативні сценарії розвитку галузей економіки та ПЕК України в контексті забезпечення виконання потенційних зобов’язань країни стосовно викидів ПГ у період до 2030 року з урахуванням вірогідності суттєвого зростання жорсткості означених зобов’язань у перспективі (акад. НАН України М.М. Кулик, Б.А. Костюковський, С.В. Шульженко, Т.П. Нечаєва, О.О. Рубан-Максимець, Д.П. Сас).
У 2000–2008 рр. Інститутом проведено наукові дослідження, які використовуються при розробці міжнародних проектів, зокрема, з дослідження зміни клімату на планеті. Розроблено методичні підходи, математичні моделі та програмне забезпечення для дослідження перспектив зниження викидів парникових газів, які дозволяють визначати вплив масштабів та темпів впровадження нових технологій в галузях економіки на рівні викидів парникових газів. За проектом «Трансграничні переноси забруднювачів повітря» проведено прогнозування зовнішніх умов розвитку паливно-енергетичного комплексу України з урахуванням напрямів трансформації енергетичних ринків, досліджено напрями його розвитку з урахуванням вимог захисту довкілля. Розроблено методичні підходи, алгоритми та програмне забезпечення для трансформації фактичних та перспективних паливно-енергетичних балансів України в формат міжнародної моделі RAINS (The Regional Air Pollution and Simulation) з метою отримання можливості уточнення даних щодо впливу ТЕС на довкілля (показники трансграничних переносів окислів сірки, азоту, пилу, викиди парникових газів). Підготовлено та передано керівництву IIASA дані для проведення прогнозних розрахунків на період до 2030 р. з використанням імітаційно-інфломаційної моделі регіонального забруднювання RAINS, які дозволяють оцінити для конкретного сценарію розвитку енергетики та сільського господарства вартість і екологічні ефекти від дій з контролю за припустимістю викидів; проаналізовані можливості та надані рекомендації щодо використання механізму реалізації проектів спільного впровадження для забезпечення інвестицій в розвиток енергетичних галузей України, передбаченого Кіотським протоколом (акад. НАН України М.М. Кулик, Б.А. Костюковський, С.В. Шульженко).
Співробітники Інституту у рамках роботи Технічного комітету ТК 48 співпрацюють з міжнародними технічними комітетами із стандартизації (обмін текстами стандартів, проведення голосувань щодо прийняття міжнародних стандартів у галузі енергозбереження):
- ISO/TC 301 Energy management and energy savings;
- ISO/TC 180/SC5 Solar energy / Collectors and other components;
- IEC TC 88 Wind energy generation systems;
- IEC TC 105 Fuel cell technologies;
- IEC TC 117 Solar thermal electric plants;
- CENELEC: CLC/TC 13 Electrical energy measurement and control;
- CENELEC: CLC/TC 82 Solar photovoltaic energy systems;
- CENELEC: CLC/TC 88 Wind turbines;
- CENELEC: CLC/SR 105 Fuel cell technologies;
- CENELEC: CLC/SR 117 Solar thermal electric plants.
