Энергосберегающие технологии будущего

В статье исследованы современные проблемы в сфере энергосбережения. Проанализированы основные направления энергосбережения, которые осуществляются путём внедрения новых технологий и оборудования, позволяющих сокращать потери энергоресурсов. Акцентировано внимание на том, что в последние годы в отечественной энергетике накопилось немало сложных проблем, требующих эффективного и быстрого решения. Среди них первоочерёдными являются проблемы надёжного и качественного энергообеспечения, повышение энергетической безопасности, разработки и внедрения энергосберегающих технологий, поиск новых источников энергии, развития возобновляемой энергетики, совершенствование структуры энергетики, интеграция энергетики страны с Европейской энергетической системой, повышение безопасности эксплуатации энергетических объектов.

Ключевые слова:энергосбережение, технологии, топливо, экология, энергетика, энергия.

Развитие экономики Российской Федерации в значительной степени зависит от решения задачи обеспечения энергоносителями. В условиях сокращения мировых запасов углеводородов и роста на них цен, решение энергетических проблем только приобретает всё более актуальный характер.

Энергоэффективность и энергосбережение являются приоритетными направлениями энергетической политики большинства стран мира. Прежде всего это обусловлено исчерпанием невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов, отсутствием реальных альтернатив их замены, наличием рисков и значительных затрат при их производстве и транспортировке. В последнее время эти факторы приобретают всё большее значение в связи с общей нестабильностью в регионах добычи ТЭР, напряжением на топливно-ресурсных рынках и неблагоприятными прогнозами по дальнейшему росту цен на энергоресурсы. Развитые страны мира, которые уже достигли значительных успехов в решении проблем энергоэффективности, продолжают поиск новых источников энергообеспечения и разработку мероприятий по энергосбережению, что является позитивным примером для Российской Федерации.

Сегодня мир пытается решать проблему энергоносителей на основе новых подходов, в основе которых являются: во-первых, улучшение технологического процесса с точки зрения энергоёмкости производства; во-вторых, развитие энергосбережения; в-третьих, расширение производства энергии за счёт восстанавливающих источников. В экономически развитых странах доля энергии, производимой на восстанавливающих источниках, растёт.

Эффективное использование энергии — один из интегральных показателей развития экономики, науки и социокультурного развития нации. По этому показателю Россия находится в числе государств, где стагнация существующего положения может спровоцировать серьёзный экономический кризис со следующими масштабными социальными потрясениями.

Министр энергетики России Александр Новак на открытии Третьего международного форума по энергоэффективности и энергосбережению ENES-2014 отметил, что «В последние пять лет теме энергосбережения уделяется довольно большое внимание, и эффект уже заметен: создана законодательная база, вышли соответствующие федеральный закон и государственная программа, изданы необходимые нормативно-правовые документы, действуют программы по энергоэффективности в каждом субъекте России» [5].

Значительные энергозатраты имеют место в промышленном производстве, особенно таких его отраслях как металлургия, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. Доля энергии в стоимости продукта здесь составляет 30–50 %. На отдельных предприятиях этот показатель достигает 60 %. Несмотря на то, что правительством Российской Федерации были предприняты масштабные директивные меры в области энергоэффективности, на единицу ВВП в нашей стране затрачивается в два раза больше энергии по сравнению со странами-членами МЭА [6].

А это значит, что изготовленный в Российской Федерации товар будет иметь себестоимость значительно выше по сравнению с аналогичным зарубежным образцом.

Высокая энергозатратность деятельности предприятий придаёт особую актуальность проблеме энергосбережения во всех отраслях, что требует снижения энергоёмкости технологических процессов и перехода на энергосберегающие технологии.

Чтобы решить такую задачу, необходимо сосредоточиться на изучении технологий, которые позволяют проводить анализ важнейших сторон проблемы и определить пути, средства и методы её решения.

Интерес к исследованиям, посвящённым проблемам разработки и внедрения энергосберегающих технологий, в последние годы стремительно возрастает в ведущих мировых научных центрах. Множество исследований было проведено в исследовательских центрах стран ЕС, США, Японии и т. д.

Развитые страны мира, прежде всего, страны ЕС, которые уже достигли значительных успехов в решении проблем энергоэффективности, продолжают поиск новых источников энергообеспечения и разработку мероприятий по энергосбережению. Учитывая ситуацию, которая сегодня складывается, решение этих проблем будет происходить в условиях общей нестабильности в мире (в том числе и на топливно-ресурсных рынках), неблагоприятных прогнозов относительно дальнейшего роста цен на энергоресурсы и незначительных иностранных инвестиций в отечественный рынок.

Целью данной работы является изучение перспектив использования и особенностей внедрения энергосберегающих технологий в современных условиях углубления проблем мировой экономики.

Итак, мы выяснили, что интерес к информации об энергосберегающих технологиях и мероприятиях нарастает. Это неудивительно, ведь от их внедрения и применения зависит более эффективное использование топливно-энергетических ресурсов и существенное снижение денежных затрат. Основные направления в энергосберегающих технологиях можно разделить на несколько категорий: экономия тепловой энергии при производстве, в транспорте и потреблении; экономия электрической энергии; экономия воды при водозаборе, транспортировке и потреблении; экономия топлива в производстве электрической и тепловой энергии; учёт воды, газа, тепла и электричества; энергоаудит, составление энергетических паспортов, энергетические обследования, создание энергетических паспортов; возобновляемые источники тепловой и электрической энергии.

Растущие цены на энергоносители стимулируют экономно их использовать: бестопливные установки для производства электроэнергии, аккумулирование тепловой энергии, остекление лоджий и балконов, замена ламп накаливания на люминесцентные и энергосберегающие лампы, создание и внедрение инфракрасных датчиков движения и присутствия, использование частотно-регулируемых приводов и многие другие направления. Вектор нашего настоящего и будущего в развитии и жизнедеятельности человека лежит через энергосберегающие технологии.

Опыт развитых стран мира свидетельствует о сокращении потребления традиционных и о переходе на альтернативные ресурсы энергии.

Высокая цена на традиционные энергоносители заставляет экономнее их тратить, а в будущем и вовсе от них отказаться. Таким образом, например, сооружение будет представлять собой энергонезависимый объект. Для достижения этих целей следует максимально использовать энергию альтернативных источников энергии. Тем более, что по базовому сценарию, который был предоставлен Международным энергетическим агентством (МЭА), мировой спрос на энергию к 2030 году возрастёт примерно в два раза [12]. Из этого следует, что необходимо использовать весь накопленный опыт в энергосберегающих технологиях уже сейчас, и продолжать осваивать новые энергоэффективные технологии.

Согласно Государственной программе Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики», утверждённой Правительством Российской Федерации в 2014-м году, на период до 2020 года предусматривается сформировать эффективную систему, стимулирующую и поддерживающую повышение энергетической эффективности, обеспечивающую снижение энергоёмкости валового внутреннего продукта Российской Федерации на 13,5 % [1]. Должны быть приняты меры, направленные на сокращение энергозатрат в производстве энергоёмкой продукции, необходимо внедрить экономический механизм заинтересованности в экономии топливно-энергетических ресурсов, новых энергосберегающих малозатратных технологий, ввести на энергоёмких предприятиях автоматизированную систему учёта и управления расхода энергоносителей.

Одно из приоритетных направлений развития отечественной и мировой энергетики — использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии, которыми являются метан угольных месторождений, ветроэнергетика и энергия солнца. Активизация разработки этих источников энергии позволит не только поднять энергетику страны на высокий уровень, значительно снизить цену на потребление электроэнергии, но и поставить экономику в один ряд с более развитыми странами. Поэтому стратегической задачей энергетики является внедрение энергосберегающих технологий, в частности выработки альтернативных источников энергии. К альтернативным энергоносителям относятся торф, горючие сланцы, природные битумы, газы угленосных отложений, водорастворимые газы, нефть и газ в породах с низкой проницаемостью, гидраты углеводородных газов, геотермальная энергия, энергия солнца, ветра, океана, биоэнергия, энергия малых рек, водородная энергия, энергия силикатов, топливных элементов и вторичные энергоресурсы. В мире всё чаще автомобили, автобусы, поезда, самолёты и даже подводные лодки заменяют традиционное топливо на водород. Весной этого года было объявлено о завершении создания первого в мире «водородного» трамвая в Китае. Китайская локомотиво-строительная компания CSR Sifang завершила работы по созданию первого в мире трамвая, использующего топливные элементы, и трамвай сдан в эксплуатацию. В данное время только Китай располагает подобными технологическими решениями — впервые топливные элементы применены в рельсовом транспорте [3].

Согласно государственной энергетической концепции Германии, 35 % электроэнергии в ФРГ до 2020 года должно будет производиться из возобновляемых источников, а до 2050 года доля энергии из солнца и ветра должна вырасти до 80 %. [8].

Объём использования возобновляемых источников энергии постоянно растёт, значительные средства тратятся на разработку новых технологий и технических средств их применения. Этому способствует экологическая чистота использования геотермальных, солнечных, ветровых, приливных и других электростанций по сравнению с тепловыми.

Так, сельское хозяйство для производства продуктов питания может обходиться дизельным топливом или биотопливом, которое можно производить из сахарной свёклы, соломы, еловой ветки, рапса, водорослей [9, с. 25; 3]. Большинство стран мира приняли биоэнергетические программы. Особенно стремительное развитие биоэнергетики наблюдается в странах-членах ЕС. Развитие этой инновационной отрасли обусловлено, в том числе, и благодаря формированию технологических платформ (ТП). такой же механизм развития инноваций в настоящее время начинает использоваться и в России, где среди утверждённого перечня 29 технологических платформ является ТП «Биоэнергетика» [11]. Возможно использование технически доступных, но еще незадействованных гидроресурсов рек.

В развитых странах осуществляются крупные инвестиции в новые научные разработки, главная цель которых — удешевление солнечной энергии, идёт формирование новых рынков потребления. Достаточно вспомнить программу «Миллион солнечных крыш» в США, «100000 солнечных крыш» в Германии и Италии и другие. Правительства США, Японии и Западной Европы стимулируют потребление солнечной энергии населением, в первую очередь, потому что эта энергия экологически чистая и позволяет экономить ограниченные ресурсы органического топлива.

Последние исследования в области энергосберегающих технологий демонстрируют целесообразность использования солнечных систем питания на транспорте. Первым серийным автомобилем, который использует солнечную энергию, является гибридный автомобиль Toyota Prius корпорации Toyota Motor Corporation (Япония).

В Германии принят закон, согласно которому каждый гражданин имеет право получить беспроцентный кредит в банке для покупки солнечных батарей мощностью от 3 до 5 кВт. Правительство поощряет владельцев солнечных батарей, которые в дневное время включаются через инверторы в городскую сеть и подпитывают её, получая плату за 1 кВт/ч 0,5 евро. А ночью город отдаёт своим гражданам необходимое им количество электроэнергии по цене 0,1 евро за кВт/ч.

В Российской Федерации до конца 2015 года должно быть введено в эксплуатацию около 175 МВт. Система поддержки ВИЭ (возобновляемые источники энергии) на оптовом рынке действует с 2013 года. В соответствии с постановлением Правительства РФ N 449 от 28.05.2013 «О механизме стимулирования использования ВИЭ на оптовом рынке электроэнергии и мощности» [2], раз в год ОАО «АТС» отбирает проекты строительства ветровых электростанций, солнечных электростанций и малых ГЭС, с которыми будут заключены договоры на поставку мощности, гарантирующие возврат инвестиций за счёт повышенных платежей потребителей [10].

Необходимость изменения акцента энергетической политики в пользу рационализации энергопотребления очевидна. Этот путь позволит одновременно решить ещё целый ряд проблемных вопросов: повысить конкурентоспособность отечественных товаров за счёт уменьшения энергетической составляющей себестоимости; провести обновление значительной части основных фондов на основе внедрения новых эффективных технологий как в энергетике, так и в экономике в целом; уменьшить вредные выбросы в окружающую среду (что очень важно при нынешней экологической ситуации в стране). Всё это приблизит нашу страну к европейским стандартам энергобезопасности, составляющие которой — энергоэффективность и экологическая приемлемость — являются приоритетными в странах ЕС.

В целом комплексное развитие всех направлений ресурсосбережения позволит сформировать новую идеологию хозяйствования, базирующуюся на экономном использовании имеющейся ресурсной базы, оптимальном соотношении первичных и вторичных ресурсов и малоотходном производственном цикле.

Определение приоритетности построения энергосберегающей структуры ТЭБ потребует сосредоточения усилий государства и направления инвестиций на развитие нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и реализацию потенциала энергосбережения, что приблизит показатель энергоёмкости ВВП к мировому уровню.

Анализируя состояние эффективности энергопотребления в Российской Федерации по сравнению с другими странами и регионами мира, можно сформулировать одно из основных требований обеспечения энергетической безопасности — необходимость достижения высокого уровня энергоэффективности производства, а именно: достижение общемирового уровня энергоёмкости ВВП.

Таким образом, необходимость устойчивого энергоснабжения населения и экономики страны, снижение техногенной нагрузки на окружающую среду, снижение социальной напряжённости в сфере энергетики, общее повышение уровня энергетической безопасности Российской Федерации потребует решения проблем, связанных с целым рядом энергетической эффективности экономики страны, значительными затратами общества на своё энергообеспечение. Различные факторы влияния уровня энергетической эффективности на энергетическую безопасность, хотя и в разной степени, но однозначно показывают положительную роль повышения уровня энергетической эффективности в обеспечении энергетической безопасности страны.

Литература:

1.         Постановление Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. N 321 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики». — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://minenergo.gov.ru/upload/iblock/b6b/b6b29df2dcbb578dc1073b4fb18f9412.pdf

2.         Постановление Правительства РФ от 28.05.2013 N 449 (ред. от 17.02.2014) «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности» (вместе с «Правилами определения цены на мощность генерирующих объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии»). — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_146916/

3.         Биотопливо на основе водорослей. Нам поможет новый микроб // Джулия Беларделли | La Repubblica. — InoPressa. — 31.01.2012. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.inopressa.ru/article/31Jan2012/repubblica/bio.html

4.         В Китае создан первый в мире «водородный» трамвай. — 23.03.2015. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://geektimes.ru/post/247574/

5.         В России недостаточно энергоэффективных и энергосберегающих технологий // Ведомости. — № 3679 от 20.11.2014. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vedomosti.ru/business/news/2014/11/20/novak-v-rossii-nedostatochno-energoeffektivnyh-i

6.         Детальный обзор энергетической политики Россия-2014 // Официальный сайт Международного энергетического агентства. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.iea.org/russian/relationswithrussia/

7.         До конца 2015 года в РФ должно быть введено в эксплуатацию около 175 МВт // Ассоциация солнечной энергетики России/ — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://pvrussia.ru/

8.         Российский уголь греет немцев // Интернет-издание “Газета.ru” от 14.02.2015. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gazeta.ru/business/2015/02/13/6411501.shtml

9.         Сибикин Ю. Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. — М.: Кнорус, 2010. — 228 с.

10.     Солнечная энергетика России: перспективы и проблемы развития // Государственная информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gisee.ru/articles/solar-energy/24510/

11.     Технологическая платформа «Биоэнергетика». Официальный сайт. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.tp-bioenergy.ru/

12.     World Energy Outlook Special Report 2015: Energy and Climate Change — Executive Summary — Russian version. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/weo-2015-special-report-energy-climate-change---executive-summary---russian-version.html