Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

О новой энергетической идеологии в пространственном развитии территорий

About New Energy Ideology of Spatial Development of Territories

E. V. Sarnatskiy, Head of Scientific Work at CNIIP of the Ministry of Construction of RF, Correspondent Member of the Russian Academy of Architecture and Building Science, Honorable Builder of RSFSR

Keywords: energy economics, energy transition, gas turbine technology, decarbonization, sustainable development

The basis of successful development of big cities, including Russian megalopolises, lies in their supply with affordable and quality energy. Therefore the fuel and energy complex is not only related to resolution of internal social and ecological problems, but is also correlated to the global trends of energy sector development. No matter how views and opinions about near and far future have changed or transformed, the phrase "world will be electrical, ecological and digital" is already true.

Описание:

Залог успешного развития больших городов, включаяроссийские мегаполисы, – это обеспечение их доступной и качественной энергией. Поэтому топливно-энергетический комплекс не только связан с решением внутренних социальных и экологических проблем, но и коррелирует с мировыми тенденциями развития в сфере энергетики. Как бы ни менялись или ни трансформировались взгляды и суждения о ближнем и дальнем нашем завтра, максима «мир будет электрическим, экологическим и цифровым» уже верна.

О новой энергетической идеологии в пространственном развитии территорий

Залог успешного развития больших городов, включая российские мегаполисы, – это обеспечение их доступной и качественной энергией. Поэтому топливно-энергетический комплекс не только связан с решением внутренних социальных и экологических проблем, но и коррелирует с мировыми тенденциями развития в сфере энергетики. Как бы ни менялись или ни трансформировались взгляды и суждения о ближнем и дальнем нашем завтра, максима «мир будет электрическим, экологическим и цифровым» уже верна.

О новой энергетической идеологии  в  пространственном развитии территорий

Энергетика равна физика плюс экономика

Устойчивое развитие (sustainable development) рассматривается как стабильное социально-экономическое развитие, не разрушающее своей природной основы и не ставящее под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности.

Академик Р. И. Нигматулин1 в своем прекрасном нарративе – «манифесте-исследовании» «4Э в нашей жизни: экология, энергетика, экономика, этнос» дал определение современной и вероятной в дальнейшем развитии нашей цивилизации. К 2050 году население Земли достигнет 10 млрд человек, это станет критическим фактором спроса на энергию, воду и продукты питания. Уже сейчас необходимая трансформация системы производства энергии, а также продовольственного и водоснабжения должна сопровождаться вынужденной борьбой с климатическими изменениями, что усиливает неопределенность вокруг роста спроса на продовольствие, энергоносители и водоснабжение. Международное сотрудничество, синергия политических и технологических решений должны найти ответ на эти проблемы.

По данным ООН, в мире около 1,1 млн человек не имеют доступа к электричеству (это 14 % населения мира!); у 2 млн нет адекватного доступа к чистой питьевой воде, а 2,6 млрд людей вынуждены разводить огонь для приготовления пищи и отопления. Энергетическая бедность во многих регионах является главным препятствием для сокращения масштабов голода. Дефицит энергии или ее плохое качество отрицательно сказываются на продовольственной безопасности, даже в благополучных странах «золотого миллиарда» (в них энергетическая бедность выражена в финансовой недоступности полноты потребности)2. Водное хозяйство также нуждается в электричестве – для получения, очистки и транспортировки воды, а значительные объемы воды необходимы практически для всех процессов выработки энергии.

Таким образом, вопросы обеспечения энергией, наличия воды и доступности продовольствия неразрывно связаны друг с другом, и их связь должна быть устойчивой, экономически доступной и экологически безопасной.

Рис. 1.

а) рост и спады российской экономики; б) цены нефти марки Brent

В составе национальной экономики топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – сложная и развитая система добычи природных энергетических ресурсов, их обогащения, преобразования в мобильные (квалифицированные) виды энергии и энергоносителей, передачи и распределения, потребления и использования во всех отраслях национального хозяйства. ТЭК имеет важные (бюджетообразующие) функции в формировании ВНП, неразрывно связан с решением социальных и экологических проблем, в том числе реализацией национальных проектов. ТЭК коррелирует с мировыми тенденциями развития в сфере энергетики.

Энергетика – главный фактор устойчивого развития

2019 год в некоторой степени стал своеобразным рубежом в развитии ТЭК России: к этому времени утверждены доктрина энергетической безопасности страны, генеральная схема пространственного развития энергетики, обновленная госпрограмма по развитию энергетики до конца 2024 года и другие регуляторные документы. На Петербургском экономическом форуме 2019 года, Петербургском энергетическом форуме, экономических форумах во Владивостоке и Москве рассмотрены кардинальные вопросы состояния и дальнейшего развития комплекса. Эти проблемы постоянно рассматриваются на мероприятиях научно-производственного и парламентского характера, а также на сессиях Всемирного энергетического конгресса при подготовке к принятию главных документов – энергетической стратегии Российской Федерации и ратификации Парижского соглашения по климату.

Основательный анализ и прогноз развития ТЭК были представлены в докладе главного исполнительного директора компании «Роснефть» Игоря Сечина на Петербургском международном экономическом форуме. Ситуация такова, что если к 2040 году мы не увидим прорывного прогресса фундаментальной физической и инженерной науки в построении реактора управляемого термоядерного синтеза, что может принципиально изменить прогнозные оценки, то спрос на энергоресурсы до 2040 года будет расти темпами около 1,5–2,0 % в год. В целом динамика достаточно позитивная, хотя в структуре спроса произойдут изменения, связанные с внедрением энергосберегающих технологий и обязательствами по снижению выбросов.

Уголь

Экологические требования приведут к снижению доли угля в мировом энергетическом балансе с текущих 27 до 21 %.

Установленная мощность угольной генерации в России – порядка 49 ГВт. Выработка 1 ГВт•ч электроэнергии требует 370 т угля. При этом уголь останется важным ресурсом в энергобалансах балансах Китая и Индии, где его доля даже на перспективу будет весомой – на уровне 40–50 %.

Доля потребления первичных видов энергии в России

Рисунок 2.

Доля потребления первичных видов энергии в России

Газ

При отсутствии прорывных решений газ, как наиболее экологически чистое ископаемое топливо, придет на смену не только углю, но и атомной энергии как потенциально опасному, по мнению ряда стран, направлению. Природный газ (трубный и СПГ), в отличие от альтернативной генерации, может обеспечить стабильное производство электроэнергии и является перспективным топливом для большегрузного автомобильного транспорта и морских судов (прогнозируется увеличение спроса на газ со стороны транспортного сектора в пять раз к 2040 году). Спрос на газ будет расти самыми быстрыми темпами среди всех видов ископаемого топлива (порядка 2 % в год), что приведет к росту его доли в энергобалансе с 22 до 25 % к 2040 году.

Нефть

Спрос на нефть будет уверенно расти примерно на 1 % в год, хотя доля нефти в мировом энергетическом балансе снизится с сегодняшних 32 до 28 % в 2040 году при росте в абсолютных цифрах, а ее роль как основы современной энергетики останется центральной. Спрос на нефть и нефтепродукты окажут как повышение уровня жизни в развивающихся странах и массовое распространение в них легкового транспорта, так и устойчивый спрос со стороны нефтехимии.

Альтернативная энергия

Альтернативная энергетика (в основном солнечная и ветровая – ВИЭ)3 при сохранении текущего режима регуляторного и фискального стимулирования будет расти наиболее быстрыми темпами при снижении стоимости электроэнергии альтернативной генерации. Эта стоимость за последние 10 лет сократилась в два раза и в отдельных странах с климатическими особенностями, позволяющими решить проблему резервирования, уже догнала по эффективности традиционную энергетику.

Объекты традиционной энергетики изнашиваются: согласно исследованию МЭА, к 2045 году почти у трети генерирующих мощностей во всем мире закончится срок эксплуатации – и эти мощности потребуется компенсировать другими объемами. BNEF сообщает, что в условиях стремительного развития технологий спрос на электроэнергию к 2050 году возрастет на целых 62 %. Значит, производство энергии к этому году должно утроиться.

Для удовлетворения мирового спроса на электроэнергию в 2050 году потребуются инвестиции в размере около 13,3 трлн долл. США, из которых 5,3 трлн придутся на энергию солнца и 4,2 трлн – ветра. В результате генерация ветровой и солнечной энергии возрастет с 7 до 48 %, а энергия воды, природных газов и атомная энергия сохранятся приблизительно на том же уровне.

Таблица

Баланс электроэнергии в ЕЭС России в 2017 и 2018 годах

По данным Bloomberg, себестоимость электроэнергии, получаемой с помощью возобновляемых источников, продолжает снижаться. В большинстве стран мира переход на солнечную и ветровую энергию представляет собой наиболее экономически выгодную опцию. Энергобизнес, основанный на ископаемом топливе, требует гораздо более существенных вложений. По данным МЭА и BNEF, к 2050 году в мире роль угля и нефти снизится значительнее, чем в прогнозах И. Сечина.

В России этот рынок пока на стадии развития: правительством страны установлены целевые показатели объема производства и потребления электрической энергии в размере 4,5 % к 2024 году, а также целевые значения объемов вводов в эксплуатацию в размере 5 552 МВт установленной мощности объектов ВИЭ.

Электроэнергетика – перманентное реформирование

Непреложным является то обстоятельство, что ТЭК России имеет две равнозначные и взаимосвязанные составляющие: добыча природных топливных ресурсов и генерация электрической и тепловой энергии – своеобразная «энергодихотомия». Электроемкость российского ВВП составляет более 4 % и демонстрирует тенденцию к росту (в США этот показатель не превышает 2,5 %, в Европе – около 3,5 %). Здесь наряду с разницей в масштабах и климатических особенностях территорий следует учесть множество обстоятельств экономического, технологического и исторического характера.

Столетняя история развития электроэнергетики в России – время непрерывных реформ: от плана ГОЭЛРО в 1920 году через создание РАО ЕЭС до наших дней. На сегодня у нас в электроэнергетике частично функционирующий рынок, который обременен нерыночными механизмами (договор о предоставлении мощности – ДПМ), перекрестным субсидированием по географическому и социальному принципам с уровнем конкурентности около 46 %; положение усугубляется практически отсутствующим розничным рынком отраслевого продукта и неэффективно работающим электросетевым комплексом.

Реализованная в 2007–2018 годах государственная программа строительства новой генерирующей мощности (ДПМ) логически продолжила перманентное реформирование энергетики, начиная с плана ГОЭЛРО. Программа ДПМ решала задачу обеспечения прогнозируемого роста спроса на электроэнергию в крупных городах и энергетических узлах, затронув строительство и обновление примерно 10 % установленной генерирующей мощности страны. Износ электросетевого и теплосетевого хозяйства, на который всегда ссылаются, как правило, оценивается по бухгалтерскому учету, и крайне редко проводится технический аудит.

Доля отдельных стран мира в общем балансе мировых
выбросов двуокиси углерода в 2017 году

Рисунок 3.

Доля отдельных стран мира в общем балансе мировых выбросов двуокиси углерода в 2017 году

Основной принцип программы ДПМ – гарантированный возврат инвестору (потребителям за счет повышенной стоимости покупаемой мощности) вложенных средств в течение 15 лет с базовой доходностью 14 %. До 2019 года по ДПМ почти введены около 30 ГВт мощности. Стоимость программы составила 1,3 трлн руб. – для потребителей. Для большой энергетики ДПМ был необходимым решением. Создание газотурбинного оборудования большой мощности остается пока серьезной задачей, решение которой многоаспектно и возможно в консорциуме с фирмой  Siemens, которая готова к кооперации.

Программа ДПМ-2 (конкурентный отбор модернизированных мощностей – КОМ-мод) должна обеспечить не только модернизацию ТЭЦ, но и переход к парогазовой технологии – в этом залог развития российских мегаполисов. Минэнерго России сформировало итоговые параметры программы модернизации 39 ГВт старой генерации в РФ с общими инвестициями 1,45 трлн руб. в ценах 2020 года. Механизм допускает рост нагрузки на потребителей к 2035 году почти вдвое – до 2,13 трлн руб. в ценах 2021 года. Предусмотрено развитие парогазовой генерации с локализацией производства газотурбинного оборудования не менее 90 %.

Целью подпрограммы «Развитие и модернизация электроэнергетики» государственной программы РФ «Развитие энергетики»4 определено надежное и максимально эффективное удовлетворение спроса на электрическую энергию и мощность с учетом прогнозируемых потребностей социально-экономического развития Российской Федерации. Соответственно, задачами подпрограммы являются: гарантированное обеспечение доступной электроэнергией потребителей; масштабная модернизация электроэнергетики и перевод ее на новый технологический уровень и развитие отечественной научно-технологической базы и освоение передовых технологий в области использования возобновляемых источников энергии.

Декарбонизация выбросов промышленности и землепользования

По данным академика Р. И. Нигматулина, содержание углекислого газа в атмосфере – три-четыре сотых процента, но это как раз тот случай, когда малый параметр оказывает большое влияние. По некоторым оценкам, если бы в атмосфере не было углекислого газа, то температура воздуха была бы на 30 градусов ниже. Когда коротковолновое солнечное излучение падает на Землю, в атмосфере его поглощает в основном только озоновый слой, оно поглощается поверхностью Земли и воды, а потом переизлучается в длинноволновый спектр. Именно это «возвратное» излучение поглощается уже парниковыми газами – углекислым газом и водяным паром – и греет атмосферу. А водяного пара в атмосфере на два порядка больше, чем углекислого газа. За последние 50 лет концентрация углекислого газа выросла в атмосфере примерно на треть – с 300 до 400 промилле. Это довольно много. В последнее время, особенно после 1950-х годов, средняя по всей поверхности Земли температура воздуха (примерно 13,5–14,0 °С) стала расти. За 100 лет температура увеличилась на 0,8°. С точки зрения физики это немного, почти ничто, а с точки зрения биологии это существенно.

О новой энергетической идеологии  в  пространственном развитии территорий

Научные и управленческие элиты, общественность всего мира пришли к единому пониманию климатических изменений, они озабочены перспективой глобального потепления. Человечество сжигает много топлива, содержащего углерод, к тому же из-за вырубки и пожаров лесов сокращается зеленая масса хлорофилла, поглощающего углекислый газ. В результате температура воздуха повышается, повышается и температура воды в океане. Парниковое действие СО само по себе невелико, соответственно, повышение температуры от него тоже невелико. Однако в результате этого небольшого повышения температуры атмосферы повышается температура воды в океане, возрастает содержание водяного пара, который является более сильным, чем СО, парниковым газом. Природой предусмотрен компенсационный механизм, который следует познать и применять.

Задачи технического прогресса

Прокламируемый в ряде стран «энергетический переход», обозначающий изменения в структуре энергетики и отказ от ископаемого топлива в пользу ВИЭ, является существенным, но не единственным фактором декарбонизации атмосферы. Помимо решения инвестиционных (цены) проблем, нужны программы иного рода: природное поглощение лесами, создание накопителей энергии, цифровизация энергохозяйства, вероятное создание Глобального энергетического объединения (ГЭО) как двигателя перепрофилирования энергоресурсов и устойчивого развития. Его сущность выражена формулой: «Умные электросети плюс электросети сверхвысокого напряжения плюс альтернативные источники энергии». Задачи Парижского соглашения включают «бухгалтерскую составляющую» – плата за выбросы, торговля квотами, способы демпфирования непомерной финансовой нагрузки на добычу первичных энергоресурсов и энергогенерацию. Задачи технического прогресса в энерго-генерации и энергопотребления, энергосбережения – из того же ряда проблем.

Наряду с этим необходимо очень аккуратно подходить к отнесению в разряд изгоев производства товаров с непременным составом углеродосодержащих компонентов. Это предостережение для любителей всяческих санкций и рескриптов. Здесь важна регуляторная роль ВТО и даже ООН.

1Роберт Искандерович Нигматулин, академик Российской академии наук, доктор физ.-мат. наук, лауреат Государственной премии СССР.

2Стоимость 1 кВт•ч в Дании, Германии и ряде других стран составляет более 10 евроцентов. В России она кратно меньше.

3Здесь излагаются мнения Международного энергетического агентства (МЭА) и Bloomberg New Energy Finance (BNEF).

4Постановление Правительства РФ от 28 марта 2019 года № 335, «О внесении изменений в постановление Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. № 321» («Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики»»).

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №7'2019

PDF pdf версия


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Сертификационный центр АВОК
Реклама на нашем сайте
KSB
Онлайн-словарь АВОК!