Структура потенциала энергосбережения в России

     В настоящее время при рассмотрении различных аспектов стратегии развития топливно-энергетического комплекса России все большее значение приобретает необходимость учета возможностей такого важного фактора экономики, как энергосбережение, что объясняется главным образом неуклонно возрастающей степенью исчерпанности запасов энергетического сырья. Ведь, как известно, размер капиталовложений в энергосбережение единицы топлива и энергии более чем в 2 раза меньше тех затрат, что потребуются на прирост их добычи и производства в таком же количестве.

    В ближайшем будущем эффективность энергосбережения обязательно превратится в реальный фактор экономики, играющий важную роль при определении параметров развития топливно-энергетического комплекса. Поэтому становится актуальной задача создания целостной картины, описывающей структуру и количественные параметры потенциала энергосбережения в России.

    Одним из результатов решения вышеуказанной задачи стала разработка структурной схемы потенциала энергосбережения (см. рисунок), охватывающей весь технологический цикл энергоносителей, участвующих в топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) страны, т. е. определяющей возможности энергосбережения, как на стадии добычи полезного ископаемого, так и на стадиях переработки и использования энергетического сырья. В представленной схеме сведены воедино (с надлежащей обработкой и корректировкой) и структурированы многие разрозненные статистические, фактические, прогнозные данные из разных источников, касающиеся оценки различных аспектов энергосбережения в России.

Рисунок 1.1 - Схема потенциала энергосбережения

    В настоящее время доля полезного использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в экономике России составляет примерно 46%. Из оставшейся части затраченных ТЭР (54 %) правомерно считать реальным резервом экономии энергоресурсов не более 2/3 этого объема. Поскольку в 1999 г. в топливно-энергетическом балансе России был использован 991 млн. ту.т. различных видов энергетического сырья , можно считать, что общий потенциал энергосбережения составляет примерно 300 млн. ту.т.

    При определении объемов резерва сбережения по отдельным видам энергетического сырья вполне допустимо считать их пропорциональными нынешнему соотношению долей энергоносителей в структуре ТЭБ, т. е. на сегодняшний день резерв экономии для угля может быть оценен в 50 млн. т у.т., нефти - 75, природного газа - 140, атомной энергетики -20, гидроэнергетики - 15 млн. ту.т.

    Технологический цикл для сырьевых энергоносителей (угля, нефти и природного газа) состоит из следующих основных этапов: добыча, переработка, использование. Для атомной энергетики и гидроэнергетики технологический цикл сводится к производству энергии и ее использованию. В соответствии с этим можно выделить три направления в энергосбережении:

1. Использование ресурсосберегающих технологий в добыче и первичной переработке энергетического сырья.

2. Применение ресурсосберегающих технологий в процессах использования энергетического сырья, особенно в энергоемких производствах, к которым в первую очередь относятся черная и цветная металлургия, химическая промышленность, производство минеральных удобрений, машиностроение и металлообработка, производство строительных материалов.

3. Поиск и внедрение в производство источников сбережения вторичных (производных) энергоносителей. Среди таких источников следует выделить использование энергосберегающих технологий при теплофикации и электроснабжении, применение тепловых насосов, электрификацию железных дорог, дизелизацию автомобильного транспорта.

        Потенциал энергосбережения при использовании энергоресурсов в свою очередь можно представить как сумму двух составляющих - резерва сбережения при использовании ТЭР в энергоемких производствах и резерва экономии вторичных (производных) энергоресурсов.     Вторая часть резерва энергосбережения при использовании ТЭР - экономия за счет использования вторичных энергоресурсов, на долю которых приходится 170 млн. ту.т., - может быть представлена как сумма трех составляющих: экономия тепловой энергии, электроэнергии и моторных топлив.     Наиболее значительными следует признать энергосберегающие возможности теплоэнергетики. В наследство от длительного исторического периода искусственно дешевой энергии нам остались низкоэффективные системы теплоснабжения, сверхнормативные потери в которых в масштабах России составляют 175 - 200 млн. т у.т. в год. За реально достижимую экономию в теплоэнергетике допустимо принять 85 млн. т у.т.     Резерв экономии тепловой энергии имеет несколько источников, среди которых ведущее место занимает теплоизоляция. Качественная тепловая изоляция позволяет снизить потери тепла только на электростанциях в 3-4 раза. В настоящее время на ТЭС находится в эксплуатации 7,7 млн. м³ теплозащищаемых конструкций, излучающих в окружающую среду 2· 10¹⁰ Вт/ч тепла. В отечественных теплопроводах уровень потерь в 2,5 раза превышает нормативный, при этом 16,5 % выработанной тепловой энергии теряется в сетях. Реальный резерв этого источника энергосбережения можно оценить в 60 млн. т у.т.

    Очень эффективным источником сбережения тепловой энергии является применение тепловых насосов для теплоснабжения административных и жилых зданий. Тепловые насосы трансформируют тепловую энергию с низкотемпературного уровня на более высокий с использованием в рабочем цикле источника низкопотенциального тепла (сбросовое тепло, теплота грунта на глубине 4 - 5 м и др.). При этом коэффициент преобразования энергии достигает значения 3 и более. Энергосберегающий потенциал данного источника сбережения может составить не менее 10 млн. ту.т. Около 5 млн. т у.т. энергии может сэкономить широкое применение приборов для контроля расхода тепла и воды.

        Весомым источником экономии электроэнергии может стать применение частотно-регулируемого электропривода. Как известно, мощность промышленных электродвигателей подбирается в расчете на максимально возможную производительность оборудования, хотя продолжительность работы на максимальном уровне составляет в среднем 10-15% общего времени работы. При такой эксплуатации двигателей среднесуточное потребление электроэнергии в большинстве случаев бывает значительно (до 60%) больше действительно необходимого. Оснащение электродвигателей частотно-регулируемым приводом дает возможность регулировать частоту их вращения в зависимости от нагрузки. Внедрение таких приводов не влечет за собой замену оборудования и целесообразно для установки на 60 % используемых в народном хозяйстве электродвигателей. Энергосберегающий эффект данного мероприятия может составить не менее 20 млн. ту.т.     Из схемы потенциала энергосбережения видно, что кроме собственно сбережения основных видов энергетического сырья существует еще одно направление энергосбережения, потенциально сопоставимое в количественном выражении с вышеописанным, - это замещение в ТЭБ основных энергоносителей нетрадиционными возобновляемыми источниками энергии (НВИЭ). Существуют расчеты [6], позволяющие оценить данный вид энергосберегающего резерва примерно в 230 млн. тут.     Замещение основных видов энергетических ресурсов НВИЭ - процесс, не зависящий от непосредственного энергосбережения и требующий дополнительных капиталовложений в строительство нетрадиционных энергоустановок. Главное преимущество последних состоит в том, что используемые ими ресурсы для производства энергии возобновляемы природой и в определенном смысле неисчерпаемы.

    Потенциал отдельных видов НВИЭ в масштабах России чрезвычайно высок и оценивается следующим образом: энергия ветра - 10 млн ту.т, солнечная энергия - более 10, геотермальная энергия - 115, энергия биомассы - 35, малая гидроэнергетика - более 60 млн ту.т. [6]. Однако сегодня масштабы использования НВИЭ в России крайне незначительны - объем ежегодного замещения ими главных видов топлива составляет 15 млн ту.т. Такое положение совершенно неприемлемо, тем более что в России практически для каждого ресурса этого вида уже существуют соответствующие научно-технические разработки, выполненные на высоком уровне.     Можно отметить, что на сегодняшний день в России имеется необходимый суммарный объем энергоносителей и даже остается значительное количество энергетического сырья для экспорта. Что же касается структуры ТЭБ (см. таблицу), то она далека от оптимальной и, безусловно, не отвечает требованиям энергетической безопасности. Согласно исследованиям ИУУ СО РАН оптимальным для условий современной России является следующее соотношение угля (У), нефти (Н), природного газа (Г), атомной энергетики (А) и гидроэнергетики (Гд) в топливно-энергетическом балансе:

У : Н : Г : А : Гд = 32 : 25 : 26 : 10 : 7.

    

Такое соотношение определяется прежде всего количеством запасов различных видов энергетического сырья. Как известно, запасы нефти и природного газа начали заметно истощаться, и их хватит лишь на несколько десятилетий, в то время как запасов угля в России может хватить на 800-1000 лет. Таким образом, совершенно очевидно, что роль угля в энергетике России сегодня недопустимо низка и необходимо предпринимать активные усилия для увеличения добычи угля в стране и повышения его роли в ТЭБ.

    На слайде показан один из разработанных ИУУ СО РАН сценариев развития ТЭК до 2020 г., реализация которого позволила бы к концу указанного периода существенно изменить соотношение различных видов энергетического сырья в ТЭБ с целью повышения уровня энергетической безопасности страны. Условия реализации данного сценария предполагают на период до 2020 г. "замораживание" добычи нефти и природного газа, а также объемов энергии, производимой атомной и гидроэнергетикой, на их сегодняшнем уровне и обеспечение всего прироста производства энергетического сырья, необходимого для роста экономики, только за счет значительного увеличения добычи угля.

Рисунок 1.2 - динамика изменения структуры ТЭБ (прогнозный вариант) У- уголь; Н - нефть; Г - природный газ; А - атомная энергетика; Гд - гидроэнергетика;

в числителе - доля энергоносителя в ТЭБ, %, в определенном году; в знаменателе - абсолютное значение объема данного энергоносителя, млн. ту.т.

    С учетом вышеуказанных количественных возможностей энергосбережения были разработаны сценарии энергопотребления в России на период до 2020 г.

     Рассмотрим сценарии при различных вариантах энергосбережения:

Рисунок 1.3 - Сценарии энергопотребления при различных вариантах энергосбережения 1 - без существенного энергосбережения; 2 - с максимально возможным уровнем энергосбережения; 3 - наиболее вероятный "усредненный" сценарий энергосбережения.

   

  Из графика видно, что при наиболее вероятном развитии событий в аспекте энергосбережения, т. е. при "умеренном" уровне осуществления энергосберегающих мероприятий, в 2020 г. в ТЭБ страны должно будет использоваться 1050 млн. ту.т. энергетического сырья, что приблизительно на 5 - 6 % больше того количества, которое используется в настоящее время. В случае же пренебрежения требованиями соблюдения принципа ресурсосбережения экономике страны потребуется к 2020 г. ежегодно использовать в топливно-энергетическом балансе не менее 1200 млн. т у.т. энергетического сырья.