Дахин С.В. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях

Подождите немного. Документ загружается.

для 1 т (тыс. м

) веществ: мазута – 1,107; природного газа –

1,167; энергетического угля – 1,065.

Нефтяной эквивалент – в среднем одна тонна нефти

имеет теплотворную способность 11000 тыс. ккал, и она экви-

валентна 1,57 т у. т. зная эту цифру, легко выразить любое ко-

личество другого топлива в нефтяном эквиваленте. Например,

1000 м

природного газа с низшей теплотворной способностью

8400 тыс. ккал эквивалентна 0,76 т в нефтяном эквиваленте.

Понятие нефтяного эквивалента (т н.э.) встречается, как пра-

вило, в зарубежной литературе.

2. АКТУАЛЬНОСТЬ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В РОССИИ

И МИРЕ

2.1. Производство и потребление энергоресурсов в России

и мире

Ускоряющаяся глобализация экономики и общества на-

стоятельно требует изучения возможностей и стратегических

приоритетов инновационного развития антропогенной энерге-

тики - охватывающего всю населѐнную территорию планеты

механизма преобразования энергии, созданного человеком для

своей жизнедеятельности. Сегодня антропогенная энергетика в

15 раз превышает совокупную энергию живущих на Земле лю-

дей и в 60 раз – их мощность; уже заметна в биосфере плане-

ты, достигая 5% энергии процессов фотосинтеза, обеспечи-

вающих жизнь на Земле; пока неразличима на космическом

уровне, составляя менее двух десятитысячных поступающей

на Землю энергии Солнца (здесь и далее из доклада директора

института энергетических исследований РАН, Макарова А.А.

на научной сессии общего собрания РАН «Научно-

технологический прогноз – важнейший элемент стратегии раз-

вития России» 16-17 декабря 2008 г.).

Требование роста благосостояния общества во многом

определяет динамику энергетики. Согласно рис. 1, в базовом

сценарии МЭА (Международного энергетического агентства)

спрос на энергию увеличится с 2005 г. более чем в полтора

раза к 2030 г. и почти удвоится к 2050 г. И хотя мировой фи-

нансово-экономический кризис явно понизит эти прогнозы,

такой тренд роста энергопотребления является заведомо тупи-

ковым.

Рис. 1. Прогнозы энергопотребления, млрд. т н.э.

Действительно, за первые три четверти ХХ века среднее

по миру потребление энергии на душу населения увеличилось

в 2,5 раза, а после нефтяного кризиса конца 1970 годов воз-

никла обнадѐживающая тенденция стабилизации душевого по-

требления. Но буквально за последние годы душевое энерго-

потребление по миру в целом опять быстро выросло, и восхо-

дящая тенденция продолжается в базовом прогнозе МЭА (см.

вставку на рис. 1). Сохранение душевого потребления на сред-

нем уровне конца ХХ века (гипотетический сценарий) умень-

шило бы прирост спроса на энергию втрое, что, наверное, уто-

пично. Но представляется достаточно реалистичным (с учѐтом

необходимого повышения благосостояния и энергообеспечен-

ности населения развивающихся стран) целевой сценарий с

двойным замедлением роста душевого энергопотребления. Это

потребует снижения потребительских устремлений так назы-

ваемого «золотого миллиарда» в развитых странах и замедле-

ния их роста в развивающихся странах.

Человечество обеспечено технологически доступными

ресурсами энергии на века и Россия – тем более. Как показано

на рис. 2, современный ежегодный расход природных энерго-

ресурсов человечеством составляет 5 десятитысячных от ре-

сурсов органического топлива (нефти, газа и угля, вместе взя-

тых) или 3 десятитысячных от ресурсов урана.

Рис. 2. Современный расход и прогнозные запасы

энергоресурсов

Однако исчерпаемые энергоресурсы в сумме не состав-

ляют и пятой части годового потока солнечной энергии на

Землю, который порождает энергию ветра, гидроэнергию и

энергию фотосинтеза. А ведь имеется ещѐ и огромная геотер-

мальная энергия Земли, крупномасштабное освоение которой

только начинается.

Раньше или позже технологический прогресс в энерге-

тике сделает эти ресурсы доступными, а пока реальная про-

блема состоит в исчерпании экономически приемлемых запа-

сов нефти и газа. За 150 лет статистических наблюдений из

недр извлечено 33% экономически доступной части разведан-

ных запасов нефти, 14% газа и 9% урана, но только 4% углей.

Доступность эффективных ресурсов углеводородов действи-

тельно станет определять развитие антропогенной энергетики

в ближайшие десятилетия.

Согласно энергетической стратегии России на период

до 2030 года [4], Россия занимает одно из ведущих мест в ми-

ровой системе оборота энергоресурсов, активно участвует в

мировой торговле ими и в международном сотрудничестве в

этой сфере.

Особенно значимы позиции страны на мировом рынке

углеводородов.

В последние годы Россия занимает лидирующие пози-

ции по объему добычи сырой нефти и обеспечивает 12 про-

центов мировой торговли нефтью. Свыше четырех пятых объ-

ема российской нефти экспортируется в страны Европы, доля

России на рынках которых составляет около 30 процентов.

Россия занимает первое место в мире по запасам природного

газа (23 процента мировых запасов) и по объемам его ежегод-

ной добычи, обеспечивая 25 процентов мировой торговли этим

энергоносителем, доминируя как на европейском газовом

рынке, так и на рынке стран Содружества Независимых Госу-

дарств.

В прогнозном топлтвно-энергитечесеом балансе России

на период до 2030 года внутреннее потребление должно со-

ставлять 1375 – 1565 млн тут, что относительно 2005 г. составля-

ет 144 – 164 %.

А главными стратегическими ориентирами долгосроч-

ной государственной энергетической политики являются:

энергетическая безопасность;

энергетическая эффективность экономики;

бюджетная эффективность энергетики;

экологическая безопасность энергетики.

2.2. Актуальность энергосбережения

Для России вопросы энергосбережения имеют особую

актуальность.

По климатическим условиям затраты топлива как на

обеспечение населения теплом, так и на выпуск продукции в

России наиболее высоки. Россия - самая холодная в мире стра-

на, как по длительности отопительного сезона, так и доле на-

селения, проживающей в областях, где наблюдается отрица-

тельная среднегодовая температура. Обогрев, снабжение горя-

чей водой и теплым вентиляционным воздухом каждого жите-

ля России требуют больших затрат топлива, чем Канаде и

Скандинавии. Больше энергии требует обогрев общественных

зданий и промышленных предприятий. Большими непроизво-

дительными затратами энергии сопровождается транспорти-

ровка теплоносителей по тепловым сетям.

Так почти 70 % населения России проживает в доста-

точно неблагоприятных климатических условиях с продолжи-

тельносттью отопительного периода свыше полугода (185 –

240 суток). Это более чем в 2 раза превышает аналогичные

климатические параметры большинства стран Центральной и

Западной европы [5].

Энергосберегающие технологии стали особенно актив-

но развиваться и внедряться после нефтяного кризиса 1970-х

годов, который буквально «перетряхнул» мировой энергетиче-

ский менталитет. Именно повышение эффективности исполь-

зования энергии, а не наращивание еѐ производства, стало

главным средством преодоления энергетического кризиса. На-

пример, Китай преимущественно использовал именно страте-

гию энергосбережения и снизил энергоѐмкость внутреннего

валового продукта (ВВП) в 1970 – 2003 годах в 4 раза при

очень серьѐзном отношении правительства к этой проблеме, а

в перспективе до 2050 года собирается снизить энергоѐмкость

ВВП ещѐ в 3 – 5 раз. В России в 1990 – 2005 годах энергоѐм-

кость ВВП снизилась только на 30 % [6].

Сравнительные данные использования энергии в России

и промышленно развитых странах приведены в табл. 2 [1].

Таблица 2

Эффективность использования энергии в России и

промышленно развитых странах

Страны

Потребление энергии

на душу населения,

тут

Энергоѐмкость ВВП,

тут/1000 долл. США

Россия

6,0

0,79

Великобритания

5,06

0,26

Германия

5,9

0,26

Италия

4,2

0,20

Канада

11,7

0,44

США

11,9

0,37

Франция

6,1

0,27

Япония

5,9

0,24

Дания

5,2

0,20

Норвегия

8,2

0,31

Финляндия

9,2

0,39

Швеция

7,6

0,33

МИР

2,4

0,34

С объемами потребления энергии напрямую связаны

некоторые показатели качества жизни человека на Земле. Од-

ним из таких показателей принята продолжительность жизни

человека. В прошлом столетии по мере роста удельного по-

требления энергии от минимального значения до 4

тут/человека средняя продолжительность жизни человека пря-

мо пропорционально выросла с 30 до 56 лет. Высокий уровень

энергопотребления в развитых странах сопровождался высо-

кими показателями качества жизни в этих странах.

Наблюдается определенная статистическая зависимость

и для России. Так при изменении в России энергообеспечения

примерно от 300 кВт∙ч/чел (1900 г.) до 6500 кВт∙ч/чел (1990 г.)

прирост средней продолжительности жизни составил почти 40

лет. Сложившаяся после 1991 года экономическая ситуация

способствовала снижению уровня энергообеспечения, что ска-

залось на средней продолжительности жизни, которая снизи-

лась за период с 1991 года на 4-6 лет [7].

Такая зависимость двух показателей существует, если

обратной связью здесь являются показатели роста внутреннего

национального продукта, способствующего успехам в меди-

цинских и других научных дисциплинах. Но даже при благо-

приятном стечении обстоятельств в росте показателя качества

жизни может наблюдаться насыщение, а затем и спад. Одна из

причин этого тесная взаимосвязь между ростом производства

энергии и загрязнением окружающей среды.

При сжигании различных видов топлива в атмосферу с

отходящими газами попадают вредные вещества, такие как ок-

сид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, пы-

левые выбросы, количество которых зависит от вида топлива.

Распределение между источниками загрязнений приве-

дено в табл. 3.

Таблица 3

Источник

Диоксид

серы

Оксиды

азота

Оксид

углерода

Углеводороды

Пыль

Электростанции,

котельные

Промышленное

производство

Транспорт

Пожары

Прочие источни-

ки

Всего

100

Экологически вредным фактором, напрямую связанным

с объемом энергопотребления, является тепловое загрязнение.

Последнее особенно актуально для водной фауны и флоры,

поскольку по сложившейся технологии сброса избыточной те-

плоты большая часть еѐ отводится в водоемы, что приводит к

их значительному подогреву. Так мощность потока теплового

загрязнения выросла с 6,0 млн МВт в 1975 г. до 32,0 млн МВт

в 2000 г.

В рамках данного раздела уместно коснуться и вопро-

сов о возможном влиянии энергетики на так называемые «гло-

бальные проблемы».

«Глобальное потепление». При сжигании органического

топлива выделяется большое количество парниковых газов,

прежде всего СО

. Попадая в атмосферу и там накапливаясь,

углекислый газ создаѐт своего рода планетарный парник, ко-

торый, препятствуя охлаждению земной атмосферы, провоци-

рует рост среднегодовой температуры. Однако разразившийся

скандал, получивший название «климатгейт» [8], после обна-

родования информации о фальсификации данных влияния на

климат хозяйственной деятельности человека, заставляет бо-

лее критически подходить к вопросу вклада современной

энергетики в «глобальное потепление».

Другой взгляд на проблему «глобального потепления»

основанный на идее универсального эволюционизма, активно

развиваемого последние десятилетия, приводится в [6].

Универсальный эволюционизм в едином ключе рас-

сматривает неорганическую, органическую и социальную эво-

люцию и позволяет утверждать, что, безусловно, существует

вектор эволюции, имеющий несколько компонент:

- интенсификация энергообмена и обмена веществ;

- интенсификация и расширение круговоротов энергии,

вещества и др.

Таким образом, утверждается, что тепловое загрязнение

среды возникает не из-за потребления «грязных» (органиче-

ских) видов топлива, но вызывается потреблением энергии как

таковым. Переход к «чистым» (нетрадиционные источники

энергии) видам топлива ничего в этом плане не даст. И сколь-

ко-нибудь существенное замедление роста потребления энер-

гии и потребления вообще невозможно. А диктуемой законами

эволюции интенсификации энергопотребления можно доби-

ваться ускорением круговорота теплоты без теплового загряз-

нения среды – т.е. разработать и внедрить вечные двигатели 2-

го рода.

«Глобальное затемнение». Наиболее вероятная причина

глобального затемнения – образование микроскопических ка-

пель влаги вокруг пылевых частиц, действующих как центры

конденсации. Эти образования поглощают и отражают сол-

нечные лучи, не пропуская их к поверхности земли, таким об-

разом, частично нейтрализуя процесс глобального потепления.

Каких либо достоверных данных связи энергетики с «глобаль-

ным затемнением» нет.

Таким образом, актуальность и потенциал энергосбере-

жения в России определяется следующим:

- климатическим расположением страны;

- постепенным истощением запасов, усложнением до-

бычи и увеличением стоимости природного органического то-

плива;

- ростом энергопотребления;

- расточительным энергопотреблением (высокая энер-

гоемкость ВВП и скромные успехи в работе по энергосбере-

жению);

- осложнением экологической ситуации, связанной с

увеличением выбросов токсичных и канцерогенных продуктов

сгорания.

3. НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ И НОРМАТИВНО-

ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

3.1. Нормативно-правовые документы

Законы России, Указы Президента России и Постанов-

ления Правительства России составляют основу нормативно-

правовой базы энергосбережения федерального уровня.

Ниже приводятся основные документы нормативно-

правовой базы энергосбережения в России [1, 3].

Федеральные законы:

- № 261-Ф3 от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о

повышении энергетической эффективности и о внесении из-

менений в отдельные законодательные акты Российской Феде-

рации»;

- № 28-ФЗ от 03.04.1996 г. «Об энергосбережении»;

- № 147-ФЗ от 17.08.1995 г. «О естественных монопо-

лиях»;

- № 41-ФЗ от 17.09.1995 г. «О государственном регули-

ровании тарифов на электрическую и тепловую энергию в

Российской Федерации»;

- № 948-1 от 22.03.1991 г. «О конкуренции и ограниче-

нии монополистической деятельности на товарных рынках» (с

изменениями от 24.06.1992 г.. 25.05.1995 г.. 06.05.1998 г.).

Указы Президента России:

- № 889 от 25.07.1998 г. «О мерах по снижению тарифов

на электрическую энергию»;

- № 1010 от 11.09.1997 г. «О государственном надзоре

за эффективным использованием энергетических ресурсов

РФ»;

- № 425 от 28.04.1997 г. «О реформировании жилищно-

коммунального хозяйства»;

- № 1451 от 17.10.1996 г. «О дополнительных мерах по

ограничению роста цен (тарифов) на продукцию (услуги) есте-

ственных монополий и созданию условий для стабилизации

работы промышленности»;