Энергосбережение как дополнительный источник энергии и стимул к пересмотру экологических основ хозяйственной деятельности

Одно из важнейших направлений выхода из экономического кризиса – эффективное использование топливно-энергетических ресурсов не только в сфере производства энергии, но и при ее потреблении, а это значит, что в основу положена объединяющая идея – энергосбережения.

Энергосбережение – проблема, решать которую приходится в любом государстве, независимо от уровня благосостояния. Чем больше уделяется внимания вопросам энергоэффективности, тем выше жизненный уровень нации.

В быту человек, что бы приобрести какую-либо дорогую вещь, экономист, сокращает расходы на что-нибудь другое, менее обязательное для него. Поэтому для многих людей понятие «энергосбережение» ассоциируется с определенными решениями, ограничениями, уменьшением комфорта. Однако в народном хозяйстве, транспорте различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве – просто так отказаться от части энергии, ничего для этого не предприняв, нельзя. Начнет давать сбой цепочка технологических процессов производства национального продукта. Такое самоограничение ничего, кроме вреда не принесет. Снижение энергопотребления полезно, если оно будет тщательно подготовлено. У тех, кто потребляет энергию должны быть разработаны процессы и установлены машины, аппараты с меньшим расходом энергии при том же выпуске продукции. У тех, кто производит энергию (энергетиков), должны быть созданы установки, производящие то же количество энергии, тепла, электричества при меньшем расходе топлива.

Следовательно, в результате экономии энергии уменьшается расход топлива на ее производство, что приводит к экономии денежных средств, улучшению экологической обстановки, сохранности природных ресурсов.

Все меры по экономии энергии требуют умственных, материальных и трудовых затрат. А эффективными эти затраты будут в том случае, если выгода от экономии энергии посредством экономии нефти, угля, газа будет большей, чем затраты.

Чем дороже энергия и топливо, тем большее требуется количество различных и целесообразных мер по экономии. Именно по этой причине должны расширяться масштабы энергосбережения.

Энергосбережение - это не простая совокупность отдельных ме­роприятий и кампаний, а сложная большая система процессов ра­ционального энергопользования в единстве технологий, органи­зации и дисциплины.

Функцииэнергосбережения, как представлено на рисунке 7, не менее, а может быть и более сложны, чем функции ТЭК во всех его функциональных направлениях, включая соответствующие отрасли экономики, энергии, особенно в условиях экономического и энергетического кризисов.

Рис.7. Принципиальная схема, определяющая место энергосбережения в энергетическом

балансе государственной экономики стран СНГ

Энергосбережение предполагает ра­циональное энергоиспользование во всей цепи — от добычи, транспортировки первичных энергоресурсов до потребления энергии, пропускной способности и протя­женности линий электропередачи или ограничений потребителей.

Принципиально возможно развитие энергетических систем за счет качественно и функционально нового использования уже имеющихся элементов и связей в энергосистеме, т. е. при сохранении ее структуры и реализации потенциала энергосбережения.

На всех стадиях технологии производства, преобразования первич­ных энергетических ресурсов, транспорта и конечного использования их энергетического потенциала происходят значительные потери энер­гии. Возможности сбережения имеются на каждой из стадий, во всех организациях и объектах.

Чтобы выявить источники энергосбережения и дать их количествен­ную оценку, нужно сделать анализ приходной (источников топливно-энер­гетических ресурсов) и расходной (структуры энергопотребления) час­тей топливно-энергетического баланса организации, а также способов преобразования, передачи и распределения энергии. Для выявления ис­точников энергосбережения в масштабе государства необходимо иссле­довать и проанализировать структуру и энергоэффективность ТЭР, технологии их передачи, рас­пределения и потребления по отраслям национальной экономики.

Выявленные в результате этого анализа источники энергосбереже­ния служат в качестве исходных данных для определения потенциалов энергоэффективности, которые, в свою очередь, служат исходными дан­ными для определения параметров так называемых энергосберегающих эквивалентов.

2. Взаимосвязь экологических, энергетических и политических аспектов.

Помимо экономического эффекта от использования ВИЭ, существует еще немаловажный экологический эффект, который выражается в снижении выбросов парниковых газов. В свою очередь это непосредственно связано как с внешней так и с внутренней политикой государств. Экологический эффект может быть достигнут в результате осуществления «Целевой программы обеспечения в Республике не менее 25 процентов объема производства электрической и тепловой энергии за счет использования местных видов топлива и альтернативных источников энергии на период до 2012 года», а именно при использовании потенциала биоэнергетики в полном объеме.

К парниковым газам, в соответствии с Киотским протоколом, относятся: диоксид углерода (CO₂), метан (CH₄), закись азота (N₂O), хлорфторуглероды (ХФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF₆).

Таблица Средняя эмиссия парниковых газов по видам энергии, в граммах СО₂-эквив. на кВт·ч

Снижение выбросов СО₂ в соответствии с Киотским протоколом к Рамочной Конвенции ООН о Глобальном изменении климата

Так как согласно указам Президента Республики Беларусь от 10 апреля 2000 г. № 177 "Об одобрении Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата" (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2000 г.,
№ 36, 1/1159) и от 12 августа 2005 г. № 370 "О присоединении Республики Беларусь к Киотскому протоколу к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата" (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2005 г., № 128, 1/6695) Республика Беларусь присоединилась к указанным международным договорам, это дало возможность потенциально привлечь дополнительные финансовые средства (до 25 – 30 процентов) для выполнения крупных проектов в сфере энергосбережения и развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии после создания легитимной базы использования механизмов гибкости, предусмотренных Киотским протоколом к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата.

Энергосбережение является одним из приоритетных направлений национальной экономической политики и одновременно элементом региональных и глобальных природоохранных процессов, требующих координации деятельности различных стран. Кроме повышения энергоэффективности экономики, снижения зависимости от импорта ТЭР, повышения уровня энергетической безопасности энергосбереже­ние и развитие нетрадиционных и возобновляемых источников энергии является одним из путей решения экологических проблем.

Энергетические потребности экономики Республики Беларусь удовлетворяются в основном за счет использования органического топлива, большая часть которого импортируется из-за рубежа. Традиционные способы выработки тепло- и электроэнергии в котельных и ТЭС, использование топлива в топливопотребляющих технологических установках сопряжены с разносторонним локальным и глобальным воздействием на окружающую среду:

- выбросом в огромных количествах диоксида углерода и других так называемых "парниковых газов";

- выбросом в атмосферу таких вредных веществ, как оксиды серы и азота, оксид углерода, твердые частицы золы, канцерогенные органические вещества и других;

- тепловым загрязнением окружающей среды;

- сбросом минерализованных, загрязненных и нагретых вод;

- потреблением в больших количествах кислорода и воды, изъятием больших площадей земли;

- захоронением отходов (шлаки, зола и другие);

- побочными эффектами (электромагнитными и акустическими излучениями);

- изменением сложившегося экологического баланса региона.

В настоящее время в республике в структуре котельно-печного топлива на природный газ приходится около 78,7 процента по сравнению с 42,2 процента в 1990 году; доля мазута сократилась с 47,7 процента в 1990 году до 7,9 процента в 2004 году. Значительно вырос удельный вес других видов топлива, преимущественно местных – древесного топлива, торфа, горючих отходов производства и вторичных энергоресурсов (около 12 процентов).

Преобладание природного газа в топливном балансе республики, снижение потребления мазута, полное отсутствие электростанций на угле, низкая доля использования угля в котельных объясняют в 2 раза более низкую интенсивность выбросов в атмосферу в Республике Беларусь (по сравнению с 1990 годом). За 1990 – 2004 годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников, к которым относятся энергопроизводящие и энергопотребляющие объекты, сократились более чем в 3 раза. Если снижение выбросов загрязняющих веществ в 1990 – 1995 годах явилось следствием главным образом спада в экономике, то основной причиной снижения выбросов в 1995 – 2000 годах является изменение структуры котельно-печного топлива по видам и проведение целенаправленной работы по энергосбережению. Дальнейший период 2000 – 2004 годов характеризуется стабилизацией выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников при незначительном увеличении валового потребления ТЭР (на 3,9 процента) и росте ВВП на 130,5 %.

Одним из основных глобальных экологических эффектов энергосбережения является снижение выбросов парниковых газов и, как следствие, уменьшение антропогенного воздействия на климат.

В результате указанных выше изменений объемов использования топлива, замещения угля, мазута и других видов топлива экологически более чистыми природным газом и древесным топливом выбросы парниковых газов в республике (в эквиваленте СО₂) снизились с 113,9 млн. тонн в 1990 году до 58,9 млн. тонн в 2002 году (по данным инвентаризации выбросов парниковых газов за 1990 – 2002 годы), то есть на 55 млн. тонн СО₂. Как видно из рисунка 2.2., динамика эмиссии парниковых газов в эквиваленте СО₂ (эффект глобального потепления) практически повторяет динамику валового потребления ТЭР.

Рисунок 2 – Динамика ВВП, валового потребления ТЭР и эмиссии парниковых газов

3. Виды ископаемого топлива, их характеристика и запасы в планетарном масштабе и в Республике Беларусь

Энергетическая ресурсная база планеты представлена в таблице 2

Таблица 1 – Мировая энергетическая ресурсная база экзаДж).

Республика Беларусь относится к категории стран, которые не обладают значительными собственными топливно-энергетическими ресурсами, собственные ресурсы ископаемых энергоносителей составляют не более 15% от потребности. Доля природного газа в общем балансе ТЭР Беларуси превышает уровень 76%, а в белорусской энергосистеме – 93%. Республика Беларусь импортирует от 20 до 30% потребляемой электроэнергии. В случае ограничения поставок ТЭР Республика Беларусь может потерпеть ущерб в виде недопроизводства ВНП в размере около 410 долларов США на одну тонну условного топлива. А это во много раз превышает стоимость недопоставленных энергоносителей.

Обеспеченность республики собственными энергоресурсами для производства энергии (мазут, попутный газ, торф, древесное топливо, гидроэнергия и прочие) в 2003 году составила 16,7 процента от общего потребления, что соответствует 4,2 млн. ТУТ.

В современном мире от энергии зависит буквально все. Энергия обеспечивает движение автомобилей, поездов, полеты самолетов, улетают в космос ракеты. Без энергии невозможно пригото­вить пищу, обогреть жилище, слушать радио, смотреть те­левизор, работать на компьютере и т.п.

Энергия (от греческого energeia - действие, деятель­ность) - общая количественная мера движения и взаимо­действия всех видов материи. Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной формы в другую. Понятие энергии связывает вое­дино все явления природы. Проявляется как действие, движение, изменение. По-другому энергию можно пред­ставить как способность тела или системы тел совершить определенное количество работы.

Отсюда понятие энергия в буквальном смысле исключает понятие «сбережения» энергии, т.е. обеспечение состояния «покоя».

Однако от буквального смыслового понятия иногда, особенно в экономике, до понятия принятого к оценке какого-либо явления или категории в производственных отношениях, смысловую дистанцию никто не определяет. Её принимают как норму, объединяющую сходные явления и категории. А если рассматривать все-таки смысл сбережения энергии, то не лучше ли обратиться к количеству работы под воздействием природных источников энергии, к эффективности расходования этих источников, к эффективности энергозатрат на выполнение этих работ, эффективности расходования на обеспечение комфорта в быту и на производстве и пр. И не следует ли включить в бесконечный ряд категорий добычи, преобразований, производства и потребления количественных показателей энергии, эффективность Законов и мероприятий по организации производственных отношений и быта, не потеряв при этом экологическую составляющую.

Cуществует очень много видов энергии, т.е. проявления способности взаимодействия тел (точнее, материи): механическая, кинетическая, потенци­альная, электромагнитная, ядерная, световая, тепловая и т. д. Однако каждый помнит из курса физики, что Закон сохранения основных форм энергии - механической, тепловой, химической, электромагнитной, гравитационной, ядерной — и превращения их из одной формы в другую является одним из основных законов Мироздания.

Механическая энергия характеризует движение и вза­имодействие тел, является функцией скоростей и взаим­ного расположения тел.

Кинетическая энергия (энергия, проявляющаяся в дви­жении) определяется массами и скоростями рассматри­ваемых тел или частиц.

Потенциальная энергия (энергия положения, покоя) зависит от взаимного расположения (конфигурации) вза­имодействующих друг с другом тел или частиц. Потен­циальной энергией обладает любое тело на Земле.

Электромагнитная энергия определяется интенсивно­стью взаимодействия электрически заряженных частиц. Благодаря этому виду энергии мы имеем возможность передавать информацию на большие расстояния.

Ядерная (атомная) энергия - внутренняя энергия атомного ядра, выделяющаяся в процессе преобразования атомных ядер одних химических элементов в ядра ато­мов других химических элементов.

Световая энергия - это воспринимаемая человеческим гла­зом часть спектра электромагнитного излучения, делаю­щая окружающий мир видимым.

Тепловая энергия - это количество теплоты, которое выделяется (поглощается) в результате химической ре­акции. Определяется температурой вещества, завися­щей от скорости движения его частиц, и измеряется в джоулях (Дж). Для измерения количества теплоты ис­пользуют калории (кал), где 1 кал = 4,18 Дж.

Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии и по праву может считаться основой со­временной цивилизации. Подавляющее большинство тех­нических средств механизации и автоматизации произ­водственных процессов (оборудование, приборы ЭВМ), за­мена человеческого труда машинным в быту несут в себе элек­трическую основу.

В быту электроэнергия (используемая энергия = мощ­ность × время) измеряется в киловатт·часах (кВт·ч), где 1 кВт·ч = 3,6 МДж.

1 кВт·ч - это примерно то количество энергии, которое необходимо, чтобы разогнать 10-тонный грузовик с места до скорости 100 км/ч. Столько же энергии

бесполезно расходует за сутки оставленная включенной в пустой комнате 40-ваттная лампа накаливания [65].

Ополезном использовании электрических машин можно судить по величине их коэффициента полезного действия. Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной мощности к мощности затрачивае­мой. Коэффициент полезного действия двигателя опреде­ляется отношением полезной механической мощности, получаемой на валу его, к затраченной электрической мощности. Коэффициент полезного действия выражается в про­центах.

Трехфазным током называют многофазную систему, которая состоит из трех однофазных токов одинаковой частоты. Эти токи протекают по трем проводам и сдви­нуты по фазе один по отношению к другому на третью часть периода, то есть на угол в 120°.

Трансформатором называется устройство, которое служит для повышения или же понижения напряжения в цепи переменного тока. Коэффициентом трансформации называют отношение напряжения первичной обмотки к напряжению на зажи­мах вторичной обмотки. Трансформатор может служить как для повышения напряжения, так и для понижения его. В первом случае он называется повышающим, а во втором—понижающим.

Электрическая энергия обладает такими свойства­ми, которые делают ее незаменимой в механизации и автоматизации производства и в повседневной жизни человека:

1. Электрическая энергия универсальна, она может быть использована для самых различных целей. В частности, ее очень просто превратить в тепло. Это делается, например, в электрических источниках света (лампах накаливания), в технологических печах, используемых в металлургии, в различных нагревательных и отопительных устройствах. Превращение электрической энергии в механи­ческую производится с помощью электрических двигателей.

2. При потреблении электрической энергии ее можно бесконечно дробить. Так, мощность электрических машин в зависимости от их назначения различна: от долей ватта, до огромных величин, превышающих миллион киловатт.

3. При производстве электрической энергии можно концентрировать ее мощность, увеличивать напряжение и передавать по проводам как на малые, так и на большие расстояния любые количества электроэнергии с электро­станций, где она вырабатывается, всем ее потребителям.

Исходя из вышеизложенных суждений, и отказавшись от несколько абсурдного понятия о сбережении энергии, как способности хозяйствующих субъектов 2сберерегать энергию», принимаем общепризнанную формулировку, объясняющую экономически-правовую категорию взаимоотношений хозяйствующих субъектов со сферой их деятельности в окружающей природной среде. Понятно, что в нашем случае сфера деятельности ограничена эффективностью использования энергетических ресурсов.

Энергосбережение - это организационная, научная, практическая, информационная деятельность госу­дарственных органов, юридических и физических лиц, направленная на оптимизацию использования энергетических ресурсов в процессе их добычи, пере­работки, транспортировки, хранения, производства и утилизации. По-сути, энергосбережение - это система мер, направленная на уменьшение потребле­ния энергии путем внедрения новых энергосберегающих технологий и рационального использования энергоресурсов. Что касается «сбережения» топливно-энергетических ресурсов, то уакзанное понятие предусматривает снижение расходов топливных ресурсов в процессе их добычи, пере­работки, транспортировки, хранения, производства топлива и утилизации в сфере жизнедеятельности общества и его хозяйствующих субъектов.

Энергетика – область (отрасль) народного хозяйства, охватыва­ющая энергетические ресурсы, выработку, преобразова­ние, передачу и использование различных видов энер­гии.

Энергетические ресурсы (ЭР) - это материальные объек­ты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для прак­тического использования.

Источниками энергии являются природные ресурсы: солнечная радиация, ресурсы рек и морей, биомасса и ветер, нефть, природный газ, каменный уголь и пр.

Рис.1. Классификация природных ресурсов по исчерпаемости.

Функциональные связи

Чтобы освобо­дить заключенную в полезных ископаемых энер­гию, их необходимо преобразовать в другой вид энергии. Например, для выработки электроэнергии на начальной стадии необходимо извлечь из земных недр такие природные ископаемые как газ, нефть, уголь, уран и т.п. Затем с помощью транспорта доста­вить на электростанцию, путем сжигания, ядерной или химической реакции преобразовать в электричество, только пос­ле чего можно будет направить по линиям элек­тропередачи огромные мощности электроэнергии потре­бителям. Все эти стадии требуют также больших энерге­тических затрат.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) - это совокуп­ность всех природных и преобразованных видов топлива и его энергии, используемых субъектами хозяйствования.

Первичная энергия - энергия, непосредственно извле­каемая в природе. Например, энергия, получаемая при сжигании органического топлива, выделяемая при ядер­ной реакции, энергия рек, ветра, солнца, морских волн и т.п.

Первичные энергетические ресурсы - носители пер­вичной энергии.

Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - энергоно­сители, получаемые в ходе любого технологического про­цесса в результате неполного использования первичной энер­гии, или в виде побочного продукта основного производ­ства и не применяемые в этом технологическом процес­се. Примером утилизации энергетических потерь может служить использование тепловых «отходов» промышлен­ного производства для подогрева холодной воды, обогрева теплиц и т.п..

Возобновляемые энергетические ресурсы - энергоре­сурсы, восстановление которых постоянно осуществляет­ся природой. Например, это - энергетические ресурсы рек, мо­рей, океанов, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, био­массы (включая древесные отходы), сточных вод и твер­дых бытовых отходов.

Невозобновляемые энергетические ресурсы - ресурсы, которые ранее были накоплены в природе и в новых гео­логических условиях практически не образуются. Напри­мер, каменный уголь, нефть, ископаемый газ и т.п.

Рациональное использование ТЭР - достижение мак­симально эффективного использования топливно-энер­гетических ресурсов при существующем уровне разви­тия техники и технологий.

Показатель энергоэффективности - научно обосно­ванная абсолютная или удельная величина потребления энергетических ресурсов (с учетом их норма­тивных потерь) на производство единицы продукции (ра­бот, услуг) любого назначения, установленная норматив­ными документами.

Пользователи ТЭР - субъекты хозяйствования неза­висимо от форм собственности, зарегистрированные в качестве юридичес­ких лиц или предпринимателей без образования юриди­ческого лица, а также другие лица, которые в соответ­ствии с законодательством имеют право заключать хозяйственные договоры, и граждане, использующие компоненты топливно-энергетических ресурсов.

Производители ТЭР - субъекты хозяйствования неза­висимо от форм собственности, зарегистрированные в качестве юридичес­ких лиц, для которых любой из видов топливно-энергети­ческих ресурсов, является товарной продукцией. Топливо и процесс горения

Топливо- это сложное органическое соединение, способное при горении выделить значительное количество тепловой энергии. По физическому состоянию топливо подразделяется на твер­дое, жидкое и газообразное В состав топлива входят горючие и негорючие элементы. К горючим эле­ментам относятся — углерод, водород, сера. К негорючим элементам от­носятся — азот, зола и влага. Кислород - не горючий элемент, но обеспечивает процесс через окисление углеводородной составляющей топлива.

3. Экологическое воздействие сжигания нефти и газа на окружающую среду.

В мировой энергетике запасы угля в количественном отношении не вызывают тревоги, перспектива же истощения нефтяных пластов, и в меньшей степени природного газа, заставляет серьезно задуматься о последствиях.

Структура выработки первичной энергии в мире (2005 г.)

По прогнозным 2000 г. оценкам Международного Энергети­ческого Агентства (МЭА) в мировом потреблении первичных топливно-энергетических ресурсов ископаемые виды топлива должны были преобладать до 2020 г. Причем до 2010 г. цены на иско­паемые виды топлива должны были оставаться в среднем ста­бильными, а после 2010 г. нефть и газ «могут» слегка подорожать в связи с перебоями в их поставке.

В перспективе по данным МЭА:

• мировое потребление энергии и, одновременно, выбросы углекисло­го газа (СО₂) будут неуклонно возрастать;

• к 2020 г. 90 % общемирового использования пер­вичных энергоносителей займут ископаемые виды топ­лива;

• произойдет резкое увеличение международной тор­говли нефтью, природным газом и другими энергоноси­телями;

• заметно возрастет зависимость от импорта нефти и газа стран потребителей от поставщиков из стран Азии.

Однако этот прогноз привел к Мировому экологическому кризису и игры с банковскими капиталами и авто- и авиационными гигантами ни к чему хорошему не приведут. Требуется ускоренный переход к пересмотру традиционных военных доктрин и сопутствующего развития экономик «недоразвитых» в настоящее время республик.