Тема1. Энергетика, энергосбережение и энергетические ресурсы

Современное общество потребляет все больше энергии, что связано с ростом численности жителей Земли, модернизацией оснащенности их жилищ, а также с наращиванием масштабов промышленного производства.

В то же время ввиду ограниченности запасов невозобновляемых энергетических ресурсов (нефти, угля и газа) человечество вынуждено постепенно переходить к разработке наименее доступных из них, что сказывается на стоимости добычи, а в результате – на тарифах для конечных потребителей. Существенную роль в росте тарифов играет и постепенный переход на полную (бездотационную) оплату энергоресурсов, осуществляемую сегодня в России.

В этих условиях оптимизация потребления энергии позволяет не только снизить затраты, но и, что не менее важно, – сэкономить невозобновляемые природные ресурсы. Каким бы несущественным ни казался вклад каждого отдельного домовладельца или директора завода в решение энергетической проблемы глобального масштаба, однако он есть: надо помнить, что неразумное потребление энергии приводит сегодня к снижению ее доступности, а завтра приведет к удорожанию.

Кроме снижения затрат на приобретение энергии, энергосбережение дает и другие преимущества. В частности, приводит к снижению пиковых нагрузок электрической, тепловой и газовой сетей, что повышает их стабильность и обеспечивает минимизацию затрат на их поддержание и расширение.

Таким образом, суммарный экономический эффект от энергосбережения состоит из двух частей: снижение затрат на энергию и экономия инвестиционных ресурсов в поддержание и развитие обеспечивающих сетей (что позволит на производстве избежать простоев по причинам, связанным с неисправностью сетей, а в жилом секторе – поддержать стабильный уровень комфорта).

Что касается промышленности, то здесь энергосбережение дает еще один немаловажный эффект. Энергоемкость российских производств превышает показатели развитых стран более чем в 5–10 раз, а значит, экономия на энергозатратах приводит к существенному повышению ценовой конкурентоспособности как на внутреннем, так и на внешнем рынке. Особенно актуальными энергосберегающие технологии являются для предприятий тяжелой промышленности и крупных производственных комплексов, где пренебрежение ими ведет к огромным финансовым потерям. В свою очередь, экономия от энергосбережения должна рассматриваться как дополнительный инвестиционный ресурс в развитие производств.

Хороший дом – экономный дом

Сфера жилищно-коммунального хозяйства России имеет свою особенность: значительная часть населения страны живет на северных территориях. Существуют оценки, согласно которым удельное энергопотребление на единицу площади в жилищно-коммунальном хозяйстве РФ в несколько раз превышает аналогичный показатель развитых стран. 90% всей потребляемой российским ЖКХ энергии расходуется на отопление. Как следствие, жилой сектор России потребляет 45% всей тепловой энергии, производимой в стране. Эти цифры убеждают в том, что энергосбережение в ЖКХ ничуть не менее актуально, чем в промышленности, и подчеркивают значение экономии именно тепловой энергии.

Действительно, сегодня теплосбережение является одной из основных задач в области жилого домостроения, при этом весомая часть обеспечения энергоэффективности жилых домов приходится на этап проектирования. Поэтому при создании проекта жилья необходимо предусматривать использование передовых технологий, а также конструктивных решений и строительных материалов, позволяющих добиться максимального уровня экономии тепловой энергии.

Безусловно, строительство энергоэффективного дома требует дополнительных затрат и приводит к удорожанию недвижимости. По оценкам специалистов, стоимость постройки энергоэффективного дома примерно на 8–10% больше средних показателей для обычного здания, дополнительные затраты составляют 6–8 долларов на квадратный метр к цене типового жилья. Пока стоимость энергетических ресурсов в России остается сравнительно невысокой, девелоперы считают применение полного круга технологий теплосбережения в массовом строительстве делом невыгодным.

Однако расчеты специалистов показывают, что использование современных теплоизоляционных материалов весьма эффективно и с экономической точки зрения. Самым простым способом энергосбережения является комплексное применение теплоизоляционных материалов при строительстве здания, при этом комплексность подразумевает утепление наружных стен, дверей, кровли, внутренних конструкций, а также инженерных сетей. По подсчетам экспертов, эти меры дают отличные результаты. По оценкам специалистов компании ROCKWOOL, экономия затрат на отопление при утеплении дома в соответствии с современными нормами составляет 86%, а энергопотери удается сократить в 4,6 раза. Энергоэффективная изоляция дает еще больше возможностей для экономии: энергопотери снижаются в 9,5 раза, а экономия затрат на отопление превышает 90%! С учетом столь существенной экономии период окупаемости затрат на отопление составляет всего 3,6 года при сроке службы теплоизоляционных материалов из каменной ваты 50 лет.

Энергоэффективные дома постепенно превращаются из роскоши в необходимость. Принятый в конце 2009 года закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» предусматривает ужесточение требований к помещениям и устройствам в части потребления ими энергии. Закон уделяет особое внимание энергоэффективности строительства: вновь построенное здание может быть сдано в эксплуатацию только после подтверждения энергетической эффективности.

Закон «Об энергосбережении» и экономическое стимулирование внедрения энергосберегающих технологий предусматривают, в частности, бюджетные субсидии для юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, разрабатывающих и внедряющих энергосберегающие технологии. Причем экономия тепла попала в число направлений энергосбережения, к которым механизм субсидирования будет применяться в первую очередь.

Закон «Об энергосбережении» – не единственный нормативный акт, направленный на повышение энергетической эффективности экономики России и сферы ЖКХ. В 2010 году уже был принят ряд постановлений правительства, конкретизирующих и ужесточающих требования в области энергосбережения и повышения энергоэффективности. В настоящее время готовятся изменения в законе «О техническом регламенте». Это даст возможность развитию новых методик оценки зданий и сооружений, в том числе – с точки зрения их энергоэффективности.

Согреться с помощью камня

Впрочем, на показатели энергосбережения существенное влияние оказывает выбор материала для теплоизоляции: разные материалы далеко не равны по свойствам и эффективности. В частности, дешевый пеноизол имеет хороший коэффициент теплоизоляции (0,035 Вт/м К), однако его использование ограничено рядом значительных недостатков. Среди них, например, потенциальный вред для здоровья, недолговечность и высокие показатели горючести. Показатель теплоизоляции пенополистирола несколько ниже (достигает 0,043 Вт/м К), этот материал дешев, однако он также горюч – им не рекомендуется обшивать деревянные дома и крыши. Также пенополистирол требует защиты от ультрафиолета.

Согласно современным данным, одним из наиболее эффективных теплоизоляционных материалов является каменная вата. Она паропроницаема, а это один из важнейших показателей: паропроницаемость позволяет избежать влагонакопления и увлажнения конструкции, что повышает ее теплосопротивление и предотвращает появление плесени и грибка. В случае выбора материала с плохим показателем паропроницаемости, дабы избежать подобных неприятностей, необходимо устройство улучшенной вентиляции в помещениях, а это ведет к удорожанию здания.

Еще одно положительное качество каменной ваты – ее негорючесть: каменные волокна материала способны выдерживать, не плавясь, температуру свыше 1000°С. Благодаря этим свойствам каменная вата не имеет ограничений по использованию, поэтому это единственный теплоизоляционный материал, применяющийся для строительства зданий, к которым предъявляются повышенные требования по пожаростойкости, негорючести: детские сады, школы, больницы и т.д.

К тому же по показателям теплосбережения каменная вата соответствует высоким стандартам. Расчетные коэффициенты теплоизоляции этого материала незначительно колеблются у разных производителей: например, для каменной ваты ROCKWOOL он составляет 0,04–0,046 Вт/м К. Долговечность каменной ваты превышает 25 лет с любыми видами отделки, и на протяжении всего этого срока она сохраняет теплозащитные свойства и устойчивость к деформации.

Кроме изоляции стен и крыши здания, значительным эффектом энергосбережения обладает замена старых окон на пластиковые или деревянные с двухкамерными стеклопакетами. Избежать сквозняков (а значит, и потери тепла) помогают: вариативное количество камер в профиле, толщина стеклопакета и откосы. Несколько улучшить теплосберегающий эффект окон за счет снижения конвекции можно при использовании стеклопакетов, заполненных инертным газом. Если стеклопакет имеет специальные теплозащитные стекла, то экономия тепла может достигать 10–15%. При этом вероятность появления духоты устраняется с помощью современных систем вентиляции, в том числе и оконной.

Сбалансированная вентиляция является важным элементом системы энергосбережения. С точки зрения эффективности энергопотребления, оптимальным решением будет принудительная (механическая) вентиляция, оснащенная системой рекуперации тепла. В любой системе вентиляции зимой в дом попадает холодный воздух, здесь он согревается и через некоторое время выбрасывается на улицу. Однако без использования дополнительных устройств такой принцип работы приводит к существенным теплопотерям. Рекуператор тепла – как раз то устройство, которое позволяет сделать вентиляционную систему энергоэффективной. Принцип его работы основан на том, что свежий холодный воздух, поступающий снаружи, проходит через теплообменник и нагревается от отработанного воздуха, который выводится наружу также через теплообменник.

Лицом к югу

Важно помнить, что сама конфигурация здания, заложенная еще при проектировании, также оказывает влияние на показатели его энергоэффективности.

С этих позиций более предпочтительной является квадратная или близкая к квадратной форма здания, что связано с минимизацией поверхности здания: чем она меньше, тем ниже потери тепла. Имеет значение и форма комнат: согласно расчетам в помещениях с пропорцией 3:2 сохраняется более стабильный температурный режим.

Необходимо подумать и об ориентации здания. В холодных регионах большие окна целесообразно расположить на южной стороне дома, в жарких – наоборот.

Энергосбережение не случайно имеет статус одной из самых серьезных задач XXI века. Актуальность проблемы экономии ресурсов признана в высших правительственных кругах развитых стран, поскольку от ее решения зависит место государств на мировом рынке, а во многом и уровень жизни населения. Значение энергосбережения настолько велико, что сегодня его называют «шестым топливом» – экологичным, возобновляемым и недорогим.

По сравнению с другими странами Россия находится в более легком и одновременно в более сложном положении. С одной стороны, она в избыточном количестве располагает всеми необходимыми природными ресурсами и имеет возможности их экспортировать, с другой – несколькими десятилетиями плановой социалистической экономики в населении страны воспитано пренебрежение к объему расходования энергии, являвшейся долгое время дешевым ресурсом. Только сейчас Россия приходит к пониманию того, что избыточность имеющихся топливно-энергетических ресурсов не делает возможной энергорасточительность.

Это очень важный момент с точки зрения перспектив развития страны, поскольку без применения энергосберегающих технологий невозможно в достаточной мере повысить конкурентоспособность российских товаров и услуг на мировых рынках. Это приводит к тому, что цены на отечественные товары высокой степени переработки оказываются существенно выше, чем на зарубежные. В таких условиях единственной продукцией, которую Россия может предложить за рубежом, становится сырье, что ставит нашу страну в положение сырьевого придатка европейских и других государств. Таким образом, уменьшение доли энергии в себестоимости продукции позволит существенно увеличить конкурентоспособность продукции и улучшить положение страны на мировом рынке.

Кроме того, энергосбережение является основным инструментом обеспечения энергетической безопасности государства. Под энергетической безопасностью подразумевается защищенность страны и ее граждан от угрозы дефицита энергии, а также от нарушений стабильности, бесперебойности топливо- и энергоснабжения.

Существенное значение в современном мире имеют и экологические эффекты энергосбережения. Если, к примеру, пару десятков лет назад определение режима работы энергогеренерирующих объектов проводилось на основе экономических критериев, то сегодня экологические параметры приобретают все большее значение. Снижение потребления теплоэнергии, а значит и необходимых объемов ее выработки, способно существенно сократить выброс в атмосферу вредных веществ.

Наконец, социальный эффект от энергосбережения состоит в смягчении социальной напряженности в связи с планируемым переходом на полную оплату энергоресурсов. Использование технологий энергосбережения приносит ощутимый положительный эффект на различных уровнях – начиная от небольшого коттеджа и заканчивая страной. Конечно, для устройства энергоэффективного дома потребуются дополнительные первоначальные затраты. Однако надо помнить, что они окупаются за счет экономии на текущих эксплуатационных платежах, обеспечивая при этом более высокий уровень комфорта.

Эффективное использование энергии, иногда называемое энергоэффективностью и энергосбережением, является целью сокращения количества энергии, необходимой для предоставления продуктов и услуг.

Энергоэффективность и энергосбережение могут быть определены как уровень потребления энергии для предоставления данной услуги и обычно относятся к улучшению этой взаимосвязи.

Повышение энергоэффективности подразумевает улучшение технических энергетических характеристик механизма поставки различных типов энергии, но может также включать улучшение управления или организации энергопотребления.

Энергетика неразрывно связана с социально-экономическим развитием, поэтому нетрудно представить, что эта тенденция может быть средством достижения политических целей за пределами энергетического сектора. Некоторые результаты могут быть косвенными или являться результатом цепочки действий, которые трудно отнести к этому понятию.
Тем не менее можно считать, что меры по повышению энергоэффективности и энергосбережения оказывают воздействие на различные области экономики, зачастую в разных областях одновременно, а прямое воздействие в одной области экономики может оказывать воздействие на другую.

Традиционно основное внимание в этой области, уделяется использованию меньшего количества энергии для одних и тех же энергетических услуг. Однако это может также привести к увеличению объема услуг за тот же объем потребляемой энергии.

Таким образом, повышение энергоэффективности может быть достигнуто в том случае, когда либо меньшее потребление энергии для обеспечения того же уровня услуг, либо та же энергия потребляется для более высокого уровня услуг.
Мероприятия по энергоэффективности и энергосбережению могут быть ориентированы главным образом на:

Большинство мероприятий в области энергоэффективности и энергосбережения связаны с потреблением приборами, освещением, зданиями и эффективностью транспортных средств.

Энергоэффективность и энергосбережение представляет собой важный аспект и нацелены на такие виды деятельности, как сокращение потерь в производстве электроэнергии или повышение промышленной деятельности. Важны обе формы.

Понимание волнового эффекта, который может возникнуть в результате повышения энергоэффективности и энергосбережения во всей экономике может быть полезным при разработке целенаправленной политики.

Здесь рассмотрены различные выгоды от эффективного использования энергии по индивидуальной/отраслевой/государственной/международной типологии.
Многочисленные преимущества энергоэффективности и энергосбережения: повышение может дать существенные многочисленные преимущества в широком спектре секторов.

Перечень более широких многочисленных преимуществ, которые могут быть получены с помощью этих мер:

Преимущества при повышении энергоэффективности и энергосбережения

Особенно убедительно доказывается позитивное воздействие энергоэффективности и энергосбережения в жилищном секторе на здоровье населения и связанные с этим социальные последствия. Широкий спектр заболеваний, особенно респираторные заболевания и астма среди детей, тесно связаны с холодными температурами, сыростью и плесенью в жилых помещениях.

Повышение энергоэффективности и энергосбережения в секторе зданий, в частности, может принести широкий спектр ощутимых преимуществ для здоровья жителей жилых домов, офисных работников и многих других групп, а также населения в целом. Воздействие на здоровье в равной степени связано с неэффективным жильем и бытовой техникой.

Борьба с нищетой и доступность энергии

В условиях высоких цен на энергию и финансовых ограничений малоимущие часто не могут позволить себе достаточно энергоуслуг для поддержания здоровых условий жизни, вынуждены недостаточно обогревать дома, терпеть плохое качество воздуха в помещениях и/или отказываться от других предметов первой необходимости, таких как продукты питания: явление, иногда известное как “тепло или еда”. Эта ситуация обычно описывается как «топливная бедность».
Энергоэффективность и энергосбережение могут решить эту проблему путем принятия мер на уровне домашних хозяйств для сокращения расходов на электроэнергию путем изоляции и проектирования, поставки эффективных приборов, оборудования для отопления помещений и водяного отопления и освещения, а также обучения эффективному использованию энергии среди жильцов.
Доступ к энергетическим услугам имеет основополагающее значение для выхода людей из нищеты путем предоставления сырья для социально-экономического развития. Меры по повышению энергоэффективности, принимаемые поставщиками энергии, могут высвободить дополнительные ресурсы за счет сокращения технических потерь в их системах производства и распределения энергии.

Промышленная производительность и конкурентоспособность

Существует много улучшений в промышленной производительности, которые могут обеспечить энергоэффективность производства и энергосбережение. К ним относятся увеличение прибыли, более безопасные условия труда, постоянство и улучшение качества и выпуска продукции, снижение капитальных и эксплуатационных затрат и сокращение потребления лома и энергии.
Выгоды могут быть получены отраслями промышленности на глобальном уровне за счет повышения конкурентоспособности и могут распространяться на повседневные условия труда, безопасность и удовлетворенность работой отдельных работников.

Преимущества для поставщиков энергии и инфраструктуры

На первый взгляд может показаться, что энергоэффективность и энергосбережение противоречат коммерческим интересам поставщиков энергии. Однако исследования показывают, что поставщики энергии получают много преимуществ с точки зрения предоставления более качественных энергетических услуг клиентам, снижения эксплуатационных расходов и повышения прибыли.

До 10% всех выгод, вытекающих из мер по повышению, вероятно, будут начисляться непосредственно поставщикам энергии, что объясняет, почему многие коммунальные службы уже предпринимают амбициозные меры по управлению спросом, стимулируемые во многих странах законодательными обязательствами в этой области.

Увеличение стоимости активов

Есть некоторые доказательства того, что инвесторы готовы платить арендную плату и премии за продажу недвижимости с лучшими энергетическими показателями.

Например, энергетика является одной из самых высоких операционных затрат в большинстве офисов, поэтому чистая приведенная стоимость будущей экономии энергии может быть добавлена к стоимости перепродажи. Исследования показывают, что рынок все больше отражает эти рассуждения.

Существующие анализы данных показывают, что ”зеленые» здания увеличили стоимость перепродажи и арендные ставки, а также предлагают более широкий спектр преимуществ даже за пределами стоимости активов: они имеют более высокие показатели занятости, повышенный комфорт, более низкие эксплуатационные расходы и более низкие ставки капитализации и более высокий прирост производительности.

Создание рабочих мест

Инвестиции в программы энергоэффективности и энергосбережения имеют значительный потенциал для создания рабочих мест с коротким временем выполнения. Чистое улучшение показателей занятости можно объяснить программами повышения за счет прямого создания рабочих мест и косвенно за счет избыточных потребительских расходов в дополнение к другим льготам для государственных бюджетов, таким как сокращение пособий по безработице. Прямые рабочие места, создаваемые при осуществлении мер по повышению энергоэффективности и энергосбережения легче всего поддаются измерению, и их, вероятно, будет много. Косвенные рабочие места могут также создаваться при производстве сырьевых материалов, однако эти рабочие места могут сохраняться только в течение периода конкретной программы.

Сокращение государственных расходов, связанных с энергетикой является перспективой государственного сектора как отдельного субъекта экономики. Повышение энергоэффективности и энергосбережение будут способствовать снижению нагрузки на национальные бюджеты и улучшению финансового баланса.

Энергетическая безопасность

Энергоэффективность играет определенную роль в снижении зависимости стран от импорта для удовлетворения их потребностей и, следовательно, способствует формированию разнообразного энергетического баланса.
Последствия, которые пронизывают энергетическую безопасность, структурно зависят от энергетического сектора в той или иной стране.

Макроэкономические эффекты

Повышение энергоэффективности и энергосбережения могут привести к значительным позитивным макроэкономическим последствиям, таким как увеличение ВВП, торговый баланс, реструктуризация экономики, занятость и национальная конкурентоспособность. Они могут оказать значительное влияние на бюджет страны. Инвестиции в это направление предполагают перевод капитала с энергетики на менее энергоемкие виды деятельности.

Это может иметь значительные последствия для экономики и энергетического менеджмента в целом, если перевод предполагает перестройку экономики на более трудоемкую деятельность.

Сокращение выбросов парниковых газов

Повышение энергоэффективности и энергосбережение приводят к сокращению потребления энергии ископаемого топлива и к сокращению выбросов парниковых газов. Действительно, меры, как ожидается, будут способствовать на 44% сокращению выбросов углерода к 2035 году, чтобы иметь шанс достичь международных целей в области изменения климата.

По сравнению с другими мерами по сокращению выбросов парниковых газов, повышение энергоэффективности, как правило, является более экономически эффективным и может быть реализовано быстро.
Сокращение выбросов уже признано в качестве одного из основных результатов мер по повышению энергоэффективности и часто уже измеряется в качестве само собой разумеющегося при оценке существующих программ.

Снижение цен на энергоносители

Снижение цен на энергоносители определяются рядом факторов, таких как уровень энергоснабжения, спрос на энергоносители и условия рыночной торговли. При прочих равных условиях, если спрос на энергоуслуги снизится, цены на энергоносители должны упасть, и ожидается, что повышение энергоэффективности и энергосбережение обеспечат необходимое сокращение спроса на энергоносители.

Управление природными ресурсами

Еще одной выгодой от сокращения спроса на энергию является ослабление давления на природные ресурсы.

С учетом того, что к 2035 году мировое производство обычной сырой нефти будет сокращаться энергоэффективность и энергосбережение будут все более важной мерой для ослабления давления на ограниченные ресурсы.
Цели в области развития достижений устойчивого развития являются международной задачей, и доступ к современным энергетическим услугам имеет решающее значение для обеспечения основных жизненных потребностей, а также условий для социально-экономического развития.

Основы Энергоэффективности и энергосбережения

Россия
располагает одним из самых больших в
мире технических потенциалов
энергосбережения и повышения энергетической
эффективности, который составляет более
40 % уровня потребления энергии. Для
ее экономики характерна высокая
энергоемкость — в настоящее время она
в 2,5 раза выше среднемирового уровня
и в 3,0 — 3,5 раза выше, чем в развитых
странах. Более 90%  мощностей действующих
электростанций, 83%  жилых зданий,
70%  котельных, 70%  технологического
оборудования электрических сетей и 66
% тепловых сетей было построено еще до
1990 г. В целом, в промышленности
эксплуатируется 15%  полностью
изношенных основных фондов. Такое же
положение характерно используемой
населением бытовой технике, в частности,
около четверти используемых в настоящее
время бытовых холодильников было
приобретено более 20 лет назад.

Энергосбережение
и повышение энергетической эффективности
следует рассматривать как один из
основных источников будущего экономического
роста. Их приоритетные направления
изложены в
Государственной программе Российской
Федерации «Энергосбережение и повышение
энергетической эффективности на период
до 2020 года», утвержденной распоряжением
Правительства Российской Федерации от
27 декабря 2010 г. № 2446-р. Долгосрочный
характер решения проблемы энергосбережения
и повышения энергетической эффективности
обусловлен необходимостью как
изменения системы отношений на рынках
энергоносителей, так и замены и
модернизации значительной части
производственной, инженерной и социальной
инфраструктуры и ее развития на новой
технологической базе.

Самим понятиям
энергоэффективность
и
энергосбережение
справочная литература дает следующие
определения:

Энергоэффективность
— эффективное
(рациональное) использование энергетических
ресурсов, достижение экономически
оправданной эффективности использования
ТЭР при существующем уровне развития
техники и технологии и соблюдении
требований к охране окружающей среды
(Викепедия).

Энергосбережение
(экономия
энергии)
 — реализация правовых,
организационных, научных,
производственных,
технических
и экономических
мер, направленных на эффективное
(рациональное) использование (и экономное
расходование) ТЭР и на вовлечение в
хозяйственный оборот возобновляемых
источников (ГОСТ Р 51387-99).

Интерпретируя
эти понятия, энергосбережение следует
определять как комплекс мер или действий,
предпринимаемых для обеспечения более
эффективного использования энергетических
ресурсов. А энергоэффективность — это
отношение фактического значения
показателя использования энергетических
ресурсов к теоретически достижимому.
Отсюда следует, что энергоэффективность
— это измеряемая величина, позволяющая
оценить результат процесса, а
энергосбережение — это деятельность по
достижению энергоэффективности.

Существует два
пути решения возникшей проблемы:

— первый — крайне
капиталоемкий путь наращивания добычи
нефти и газа и строительства новых
объектов генерации электроэнергии;

— второй, существенно
менее затратный, связан с обеспечением
экономического роста в стране за счет
повышения эффективности использования
топливно-энергетических ресурсов.

Следует отметить,
что на практике необходимо рациональное
сочетание первого и второго вариантов
с несомненным приоритетом энергоэффективности
и энергосбережения.

Суммарное
энергопотребление России в настоящее
время составляет порядка миллиарда
тонн условного топлива. При доведении
внедрения энергосберегающего и
энергоэффективного оборудования до
уровня стран-членов ЕС, энергопотребление
снизилось бы до величины 650 млн. тут.
Другими словами, около 35% энергии у
нас теряется.

Это требует
обеспечения быстрейшего освоения части
потенциала энергоэффективности и
энергосбережения за счет реализации
малозатратных мероприятий в первую
очередь в ЖКХ и бюджетной сфере. Именно
здесь государство имеет наиболее
благоприятные возможности управления
эффективным потреблением энергоресурсов.
В целом по федеральной бюджетной сфере
потенциал энергосбережения оценивается
в 18 — 22 млн. тут. В ЖКХ потенциал
энергосбережения составляет 95 — 110 млн.
тут. Ключевая проблема ЖКХ  — повышение
надежности и экономичности теплоснабжения,
поскольку 20% всех тепловых источников
находится в этом секторе экономики, и
20 — 30% (а порой и более) расходной части
бюджетов муниципальных образований
используется на нужды теплоснабжения.

Как отмечалось
выше, оплата услуг теплоснабжения в
нашей стране большей частью производится
на основе нормативов, когда все потери
при транспортировке включаются в расчет
за отопление.

По оценкам
специалистов, до 70% тепла отечественных
ТЭЦ не доходит до потребителей, из них
40% теряется в теплосетях (по данным
официальных федеральных источников —
18%, ОАО «Татэнерго» — 7%, что вызывает
большое сомнение) и 30% — непосредственно
в домах. На первый взгляд цифры эти
выглядят неправдоподобно большими. Но
надо принимать во внимание тот факт,
что основной объем теплотрасс был
построен или реконструирован в 1970 — 80
годы. Поэтому в настоящий момент износ
тепловых сетей и сопутствующих инженерных
сооружений во многих регионах России
приблизился к критическому уровню и
составляет 50 — 75%. Это становится причиной
участившихся утечек и аварий, массовых
отключений теплоснабжения жилых и
муниципальных зданий.

Такая же картина
наблюдается и при анализе тепловых
потерь в жилых и общественных зданиях.
Как известно, важнейшим фактором
эффективности теплоснабжения является
состояние теплоизолирующих свойств
отапливаемых зданий. Из-за низких цен
на энергоносители в советское время
действовавшие в то время СНиПы допускали
сниженные параметры термического
сопротивления элементов строительных
конструкций. При этом предполагалось,
что необходимые температурные параметры
помещений могут быть достигнуты за счет
отопления.

Начиная с 1995 г.
в России федеральными нормами
законодательно закреплено строительство
зданий с обязательным утеплением
стен
с применением тройного остекления окон,
термостатов на отопительных приборах,
с оборудованием каждого здания
автоматическим регулированием подачи
тепла на отопление и приборами учета
тепла и воды.

Уровень
теплозащиты большинства зданий
существенно ниже, чем современные
нормативные требования, предъявляемые
к сопротивлению теплопередаче ограждающих
конструкций. По официальным данным
Госстроя России, фактические тепловые
потери в жилых домах на 20 — 30% превышают
проектные значения вследствие низкого
качества строительства и эксплуатации.
В основном в ранее построенных зданиях
средней полосы России сопротивление
теплопередаче составляет:

— для стен 0,9 — 1,1
кв.м*град./Вт;

— для окон 0,39 —
0,42 кв.м*град./Вт;

— для покрытий
около 1,5 кв.м*град./Вт.

Принятые недавно
нормативные требования увеличили
требуемые значения сопротивления
теплопередаче:

— для стен до 3,0 —
3,5 кв.м*град./Вт;

— для окон до 0,55 —
0,60 кв.м* град./Вт;

— для покрытий до
4,5 — 5,0 кв.м*град./Вт,

т. е. в 3 раза для
стен и покрытий и в 1,5 раза для окон.

Однако новым
требованиям пока соответствует лишь
несколько процентов всего жилого фонда
страны. Исследования показывают, что
при эксплуатации традиционного
многоэтажного жилого дома через стены
теряется до 40% тепла, через окна — 18%,
подвал — 10%, покрытия — 18%, вентиляцию —
14%. Причем, с увеличением этажности
дома удельный вес потерь через стены и
окна увеличивается и достигает
соответственно 50 и 35%. Необходимо иметь
ввиду также, что в любом, даже хорошо
отапливаемом доме, имеется большое
распределение температур в квартирах.
При средней температуре в весьма
благополучной квартире 21°С
разброс значений температур в других
может находиться в пределах от 14 —
15°С
до 25°С.
В среднем различие в температурах между
хорошо отапливаемыми и плохо отапливаемыми
квартирами составляет 5 — 7°С.

Отопление таких
зданий требует больших затрат топлива
и, как следствие, финансовых средств.
Для достижения требуемых значений по
теплозащите стен и покрытий наряду с
традиционными используют новые
теплоизоляционные материалы (новые
виды минеральной ваты, пенопластов,
пенобетонов и т.д.). Для оснащения окон
используют многослойные герметичные
стеклопакеты, изготавливаемые из
обычного или специального стекла.
Утеплить стены
домов можно с помощью штукатурных или
вентилируемых фасадных систем. Оба
способа позволяют сделать жилой дом не
только более экономичным, но и придать
морально устаревшим домам советского
периода определенную эстетику при их
реконструкции.

Важнейшей
проблемой электроэнергетики России
является высокий уровень морального и
физического износа основных производственных
фондов. По генерирующим мощностям,
согласно данным концепции технической
политики РАО ЕЭС России, он остается
на уровне 65 — 75% в зависимости от региона.
Средний удельный расход топлива на
выработку электроэнергии в России
составляет 334 г условного топлива на
кВт*ч, в т.ч. на газомазутных и пылеугольных
КЭС, соответственно, 327 и 360 г/кВт*ч, на
ТЭЦ — 330 г/ кВт*ч. Аналогичный показатель
на ПГУ или ГТУ Европы составляет 210 —
250 г/кВт*ч.

Это эквивалентно
дополнительному потреблению российскими
энергетическими компаниями до 40 млрд.
куб. м природного газа в год. Таким
образом, технический уровень оборудования,
установленного на ТЭС России, существенно
ниже современного, и последствия этого
выражаются в ухудшении экономических
показателей ТЭС (табл. 3.1).

В связи с этим
ставится задача о скорейшей коренной
модернизации и переводе отрасли на
новый технологический уровень на базе
разработки (лицензионного освоения) и
внедрения новых энергетических
технологий:

— в газовой генерации
на высокоэффективные ПГУ с КПД до 60%;

— в угольной
генерации переход на параметры с КПД
до 46%,

а также снижение
до 8% уровня потерь в электрических
сетях.

Эффективность
работы отечественного энергетического

оборудования в сравнении с зарубежным

Среди других
технических мероприятий по энергосбережению
и повышению энергоэффективности
необходимо выделить такие, как:

1. Установка
приборов учета тепла, горячей воды и
газа. Она позволяет контролировать
потребление ресурсов и обеспечивает
возможность оплаты только фактически
потребленного, а не нормативного их
количества. Это создает стимулы для
сокращения неэффективных потерь
ресурсов. Величина достигаемой экономии
составляет 25 — 50% в зависимости от вида
энергоресурсов и конкретных условий.
Учет потребления ресурсов возможен на
двух уровнях — измерение потребления в
целом по зданию при установке домовых
приборов учета и в отдельных квартирах
при установке квартирных приборов
учета. Учет ресурсов в здании позволяет
оплачивать их поставку по факту
потребления, в то же время установление
доли каждого потребителя в здании в
оплате ресурсов возможно только при
измерении потребления в каждой отдельной
квартире. Стоит принимать во внимание,
что в большинстве многоквартирных домов
возможен учет только горячей воды и
невозможен учет тепловой энергии в
отопительных приборах. Это связано с
вертикальной разводкой стояков отопления,
где учет технологически не осуществим.
В современных домах с горизонтальной
разводкой отопления учет тепловой
энергии возможен.

Домовой учет и
регулирование тепла и горячей воды
производится с установкой в домах
индивидуальных тепловых пунктов (ИТП).
При устройстве ИТП целесообразно их
изготовление с использованием пластинчатых
теплообменников. Пластинчатые
теплообменники имеют малую металлоемкость,
компактны, их можно установить в небольшом
помещении, они просты в обслуживании.

2. Регулирование
расхода тепловой энергии на отдельном
отопительном приборе. Важное место
среди устройств систем отопления
занимают терморегуляторы или радиаторные
термостаты. Термостаты легко устанавливаются
как в новых, так и в существующих системах
отопления. Они долговечны и не требуют
профилактического обслуживания. Их
можно применять как с приборами учета,
так и без них. Оснащение отопительных
приборов индивидуальными автоматическими
термостатами позволяет, уменьшить
расход тепловой энергии на отопление
на 10 — 20%.

3. Применение
энергосберегающих и светодиодных
ламп. Они позволяют экономить до 80%
потребляемой электроэнергии. Однако с
учетом их высокой стоимости
расчетные
затраты получаются в среднем в три раза
ниже, чем при применении обычных ламп
накаливания. На практике этот показатель
может быть как выше, так и ниже.

Считается,
что применение терморегуляторов,
современных радиаторов, пластиковых
окон и энергосберегающих лампочек
способно снизить затраты в среднем
на 30 — 40%.

В перспективе
более высокие результаты энергоэффективности
и энергосбережения позволит получить
применение в жилищном строительстве
высоких технологий, как интеллектуальные
компоненты жизнеобеспечения (контроллеры
и процессоры, блоки интеграции, комплекс
управления и т.д.). Такие технологии, в
частности, используются в проекте «Умный
дом».

В
качестве экономических и организационных
факторов
энергосбережения и
повышения энергоэффективности
можно назвать:

— совершенствование
тарифной политики;

— совершенствование
форм адресной поддержки части населения;

— совершенствование
организационных форм управления
коммунальной энергетикой;

— правовая поддержка
мероприятий по энергосбережению и
повышению энергоэффективности
в коммунальной энергетике.

Первые три
фактора следует отнести к факторам
косвенного воздействия на энергоэффективность
и энергосбережение, в отличие от
вышеперечисленных технических мероприятий
прямого воздействия. Эти факторы были
достаточно полно рассмотрены в
соответствующих главах учебного пособия.
Поэтому представляет интерес изучение
последнего фактора — правовую поддержку
мероприятий по энергосбережению и
повышению энергоэффективности
в коммунальной энергетике.

Контрольные
вопросы к главе 3.1

1. Понятия
энергоэффективность
и
энергосбережение.

2. Способы
повышения надежности и экономичности
теплоснабжения.

3. Уровень
морального и физического износа
основных производственных фондов
электроэнергетики.

4. Технические
мероприятия по энергосбережению и
повышению энергоэффективности.

5. Экономические
и организационные факторы
энергосбережения и
повышения энергоэффективности.

Энергоэффективным
является здание,
в котором при проектировании, строительстве
и эксплуатации осуществлено максимальное
количество мероприятий, направленных
на экономию топливно-энергетических
ресурсов.

Основными
путями экономии энергии в гражданских
зданиях являются повышение тепловой
эффективности строительных конструкций,
архитектурно — планировочных решений,
инженерных систем, использование
нетрадиционных видов энергии. Повышение
теплозащиты здания возможно осуществить
за счет использования эффективных
теплоизоляционных материалов и
применения новых конструктивных решений
стен, окон.

Наиболее перспективными являются
двухслойные ограждающие конструкции
с несущим и теплоизоляционным слоями
(рис.10.1).

Рис. 10.1. Утепление кирпичной стены по
технологии «Tex-Color»

Такое
решение возможно как в строящихся, так
и в существующих зданиях. В качестве
эффективного утеплителя применяются
минераловатные жесткие плиты с
перпендикулярным расположением волокон
и коэффициентом теплопроводности
0,043-0,06 Вт/м оС.
Такой утеплитель не расслаивается,
обеспечивает прочность фасадному
покрытию и негорючий.

Для
уменьшения теплопотерь в здании и
поддержания в помещении благоприятного
микроклимата необходимо особое внимание
обратить на окна. Значение сопротивления
теплопередаче российских окон массового
производство составляет 0,42 м2
оС/Вт. Помимо
более низкой теплозащиты по сравнению
со стенами, оконные заполнения имеют
большую воздухопроницаемость. Установлено,
что проникновение холодного воздуха
через неплотности оконных проемов
снижает их теплозащиту в среднем в два
раза.

В
большинстве развитых стран сопротивление
теплопередаче наиболее популярных окон
составляет не менее 0,65 м2
оС/Вт. В
последние годы в США и странах Западной
Европы появились окна с сопротивлением
теплопередаче 1,6- 2,0 м2
оС/Вт. В 1995 г.
более 60 % жилых зданий оборудовались
подобными энергоэффективными окнами.
Еще в 1991 г. в США было продано 26,5 млн. м2
окон с теплоотражающими покрытиями.

В
1998 г. в России были изменены нормы на
теплоизоляцию и воздухопроницаемость
окон. Для условий Сибири сопротивление
теплопередаче окон должно быть не меньше
0,64 м2 оС/Вт,
а воздухопроницаемость – 6 кг/м2
ч.

Основным
элементом энергоэффективных окон
является двухкамерный стеклопакет с
нанесенным на стекло теплоотражающим
покрытием из оксидов серебра, олова и
других металлов. Дополнительное повышение
сопротивления теплопередаче на 7–15 %
возможно при заполнении межстекольного
пространства инертными газами. Тепловая
эффективность окон во многом зависит
от конфигурации оконных профилей, в
которых предусмотрены места для установки
современных уплотнителей, и от качества
фурнитуры.

Обеспечивая
герметичность окон, следует не забывать
о требуемом воздухообмене. Зарубежный
опыт показывает, что возможно снижение
воздухообмена с целью энергосбережения
без риска ухудшения качества внутреннего
воздуха, увеличения его влажности до
кратности 0,5-0,6 1/ч. Для обеспечения этого
требования с помощью вентиляции с
естественным побуждением необходимо
устраивать вентиляционные клапаны в
конструкции окон. Вне времени эксплуатации
помещения все вентиляционные отверстия
должны быть закрыты. Во время пользования
помещением оно должно по потребности
проветриваться, причем при современном
исполнении окон частое, короткое,
интенсивное проветривание благоприятнее,
чем слабая постоянная вентиляция через
окна. При открытом окне уже за 4 минуты
привносится столько свежего воздуха,
сколько требуется одному человеку на
1 час.

Объемно-планировочные
решения зданий оказывают существенное
влияние на энергопотребление. Например,
здания с широким корпусом потребляют
на 15–18 % меньше энергии, чем здания с
обычным корпусом. Поэтому необходимо
разрабатывать объемно-планировочные
решения с наименьшей площадью наружных
конструкций для зданий одинакового
объема. Критерием качества
объемно-планировочного решения может
служить расчетный показатель компактности
здания. Впервые этот показатель был
введен в нормирование в ФРГ в 1984 году.
Показатель компактности здания
определяется как отношение общей площади
наружных ограждающих конструкций Sнар
и величины
отапливаемого объема Vот:
k = Sнар
/ Vот.
Расчетный показатель компактности
здания k
для жилых зданий не должен превышать
следующих значений:

Одним
из средств снижения энергопотребления
эксплуатируемых зданий является
автоматическое регулирование отпуска
тепла. Особенно эффективны двухступенчатые
системы регулирования. Первая ступень
регулирования — автоматизация узлов
тепловых вводов с использованием
электронных регуляторов для систем
отопления – учитывает состояние
теплового режима здания в целом. Вторая
ступень – индивидуальное регулирование
отопительных приборов с помощью установки
термостатов. Применение двухступенчатой
системы регулирования позволит снизить
теплопотери здания на 20-25%.

Количество
тепла, поступающего от солнечной радиации
на вертикальную поверхность в течение
отопительного периода на широте г. Томска
достигает 200 Вт/м2
ч. Использование этой энергии позволит
снизить затраты на отопление зданий.
Например, прохождение солнечной радиации
через трехслойные окна, ориентированные
на юг, компенсирует теплопотери за
отопительный период через эти окна
таким образом, что превращает их в
высокоэффективные ограждающие
конструкции.

Эффективным
средством снижения теплопотерь здания
является остекление лоджий, устройство
на фасадах здания стекол на относе,
размещение пассивных солнечных
коллекторов на крышах зданий для
подогрева наружного воздуха, поступающего
в здание.

Большое
влияние на энергосбережение в
жилищно-коммунальном хозяйстве оказывает
поведение жильцов и качество эксплуатации
зданий. Отсутствие квартирного учета
тепла, счетчиков потребления горячей
воды делает необязательным для многих
граждан выполнение элементарных
требований по сбережению энергии. По
данным зарубежных исследований,
потребление тепловой энергии может
отличаться на 50 % в одном и том же здании
в зависимости от поведения жильцов.
Установка приборов учета тепла как
основных источников мотивации
энергосбережения является первостепенной
задачей в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Соседние файлы в папке ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ