архив» все записи»

Автор: Е. Н. Фадеева
Дата: 29.11.2013
«СтройПРОФИ» № 17
Рубрика: Энергосбережение


Переход к самодостаточным зданиям

Достижение значительной экономии энергии в зданиях является сложной, но выполнимой задачей. Для этого в России созданы все предпосылки, в частности, необходимая нормативно-законодательная база.

Данная статья подготовлена на основе анализа материалов Международного энергетического агентства, опубликованных в 2011–2013 годах. Рассматривались следующие вопросы: экономически эффективные варианты, ключевые технологии и возможности их применения в зданиях, решения для снижения спроса на электроэнергию и выравнивания пикового спроса, эффективная политика в области энергоэффективности и уроки, извлекаемые из опыта разных стран, развитие ситуации, тенденции и приоритетные направления для применения в России.

Текущее состояние

Россия является крупнейшей страной в мире, в которой диапазон климатических условий очень широк. В стране морозные зимы и теплые летние периоды обеспечивают высокую тепловую нагрузку на здания в большую часть года.
По данным НИИ Строительной физики, доля потребления энергии зданиями составляет 45% от всей вырабатываемой в стране энергии.
На сегодняшний день в российских городах преобладают многоквартирные дома, на долю которых приходится примерно 70% от общего объема домохозяйств. Это значительно выше, чем в большинстве развитых стран, что осложняет реализацию мер по повышению энергоэффективности в зданиях, поскольку инвестиционные решения должны учитывать интересы и быть согласованы с большим числом отдельных собственников и управляющей организацией (или ТСЖ).

Период 1990-х годов прошлого века в России характеризовался кризисом в экономике, в результате которого были значительно снижены инвестиции в инфраструктуру. Кризис привел к ускоренному старению зданий и, как следствие, к потребности в финансировании для реновации. В последнее десятилетие наблюдалось увеличение средств, направляемых на ремонт зданий, однако объем работ по капитальному ремонту зданий, скажем, в 2009 году оставался в три раза меньше, чем он был в 1980 году.

На централизованное теплоснабжение в России приходится примерно половина от общего потребления энергии в зданиях. Хотя улучшения в системах централизованного теплоснабжения находятся за пределами границ жилых зданий, они являются ключевым элементом в достижении экономии энергии в зданиях. Модернизация сетей централизованного теплоснабжения принесет значительную экономию энергии в целом для страны, но так как эти улучшения находятся вне границ зданий, то в данной статье этот способ энергосбережения не рассматривается.

Существующие системы теплоснабжения не позволяют осуществлять регулирование поступления тепла в каждую отдельную квартиру. Следовательно, получаемый перегрев внутреннего воздуха способствует перерасходу значительного количества тепла, в том числе потери тепла через открытые окна для регулирования температуры внутри квартиры и получения комфортного микроклимата.

Большое количество старых зданий, холодный климат и отсутствие систем управления отоплением объясняют высокое энергопотребление в жилых и общественных зданиях в России по сравнению с другими странами. Средняя энергоемкость зданий в России в 2010 году составила 1,43 ГДж/м2 в жилом секторе и 2,0 ГДж/м2 в секторе общественных зданий (по сравнению с 0,75 ГДж/м2 в жилом секторе в Канаде, где дома в среднем в 2,5 раза больше, чем в России, и в 1,6 ГДж/м2 в секторе общественных зданий там же). Недостаточная теплоизоляция ограждающих конструкций и применение малоэффективного технологического оборудования в зданиях также способствует низкой эффективности использования энергии в зданиях. В то же время в России гораздо больше перспектив для улучшения энергосбережения в зданиях, чем у многих других ведущих промышленно-развитых стран.

Признавая преимущества эффективного использования энергии, Россия продекларировала снижение энергоемкости ВВП на 40% к 2020 году по сравнению с 2007 годом. С 2008 года Россия предприняла важные шаги в направлении создания правовой и нормативной основы для повышения эффективности поставки и использования энергии.

Федеральный закон № 261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» содержит несколько важных мер, включающих:
- ограничения на продажу ламп накаливания;
- установление требований к электротехнической продукции, которая подлежит обязательной маркировке в соответствии с ее показателями энергоэффективности;
- положения об обязательном коммерческом учете энергетических ресурсов;
- новые стандарты энергоэффективности для новых зданий и сооружений;
- сокращение бюджетных расходов на приобретение энергетических ресурсов.

В апреле 2011 года в России принят Комплексный план реализации Климатической доктрины Российской Федерации на период до 2020 года. Этот план предусматривает ряд мер, направленных на различные сектора экономики России, и состоит из 31 мероприятия, целью которых является в основном ресурсосбережение и повышении энергоэффективности. По Комплексному плану строительная отрасль должна была в 2012 году подготовить пилотные проекты для «пассивных домов», разработать и внедрить экономические механизмы по сдерживанию выбросов парниковых газов в строительной отрасли. Тем не менее, Комплексный план не имел источников финансирования и являлся ориентиром для формирования политики и ее будущей реализации, а также для декларирования целей в области строительства.

Каково энергопотребление?

С 1993 до 2010 годы в России энергопотребление в зданиях снижалось на 1,7% в год, более высокими темпами потребление энергии снижалось до 2005 года на фоне быстрого падения численности населения. Снижение потребления энергии с 1993 года происходило в основном в жилом секторе. Сокращение численности населения и низкий рост строительства жилья объясняют 2,5%-ное снижение бытового годового потребления энергии. С другой стороны, потребление энергии в секторе общественных зданий в период между 1993 и 2010 годами росло на 1,6% в год, что обусловлено 7%-ным ежегодным увеличением ВВП России и 12%-ным увеличением доходов на душу населения.
Несмотря на значительное снижение потребления энергии зданиями начиная с 1993 года, они по-прежнему потребляют одну треть от общего количества энергии в 2010 году. Наибольший расход энергии в зданиях приходится на отопление, на долю которого приходится 45% потребления всей энергии в 2010 году, эта доля снижена по сравнению с почти 50% в 1993 году. Доля использования первичного топлива (рис. 1) также несколько снизилась, в частности, в связи с либерализацией цен на уголь и нефть, что привело к общему росту цен.

Потребление энергии в зданиях по источникам энергии

Рис. 1. Потребление энергии в зданиях по источникам энергии

Жилые здания

Потребление энергии в жилом секторе с 1993 по 2010 гг. снизилось на 35%, но по-прежнему составляет 75% от общего потребления энергии в зданиях.
На отопление и горячее водоснабжение приходилось около 80% потребляемой в зданиях энергии (рис. 2) в России, где, по оценкам экспертов, примерно три четверти всех зданий в жилом секторе обслуживалось от сетей централизованного теплоснабжения. Здесь отопление и горячее водоснабжение составляло 87% от общего числа потребления энергии. Поскольку средний возраст жилищного фонда России оценивается в 42 года и половина зданий нуждается в капитальном ремонте (по данным ЕБРР, 2011 г.), есть возможность быстрого повышения энергоэффективности жилых зданий через улучшение характеристик ограждающих конструкций и использования эффективного оборудования для отопления и горячего водоснабжения.

Энергопотребление конечными пользователями в жилых и общественных зданиях

Рис. 2. Энергопотребление конечными пользователями в жилых и общественных зданиях

Соотношения использования энергии на различные нужды в общественных и жилых зданиях отличаются. В то время как отопление помещений по-прежнему является наиболее энергозатратным, расход энергии на иное оборудование в общественных зданиях составляет около одной трети потребления энергии, из которой более половины энергии является электрической энергией. На освещение приходится относительно высокая доля энергопотребления (9%). В результате электричество является основным источником расхода энергии в секторе общественных зданий, доля его составляет почти 40% потребляемой энергии.

Сценарии для зданий в России

Население России, как оценивают эксперты, продолжит снижаться в ближайшие десятилетия, хотя и более медленными темпами, чем ранее. Предполагается, что в 2050 году население составит около 126 млн человек (в 2010 году было 143 млн, согласно UN DESA, 2011 г.). Несмотря на снижение численности населения, площадь жилых и общественных зданий, как ожидается, будет увеличиваться на 1,0% и 0,8% в год, соответственно возрастет и средний размер площади домохозяйств (табл. 1). Это увеличение будет развиваться за счет троекратного роста ВВП и четырехкратного увеличения доходов на душу населения. Увеличение доходов населения также будет иметь влияние на количество энергопотребляющих устройств в домохозяйствах. Более высокая доля домохозяйств с большим количеством техники будет иметь влияние на рост общей энергоемкости зданий, даже если энергоэффективность бытовых приборов будет улучшаться.

Показатели спроса на энергию в зданиях в России

ВВП — валовой внутренний продукт, USD — доллар США, PPP — по паритету покупательной способности.
Источники: UN DESA (2011) для населения; МЭА (2012) для ВВП, другие данные из анализа МЭА

Табл. 1. Показатели спроса на энергию в зданиях в России

Будущие тенденции в энергопотреблении в России

По сценарию обычного развития бизнеса (6DS), увеличение потребления энергии в зданиях будет ограничено до 0,4% в год. Не ожидается резкого изменения в энергетическом балансе зданий от наблюдаемого в последние годы, хотя доля электричества, как ожидается, продолжит увеличиваться в энергопотреблении зданий. В противоположность этому использование угля и нефти продолжит падение до 2050 года, так как их относительные цены выше, чем цены на электроэнергию и природный газ.

При сценарии 2DS доля использования угля, нефти и природного газа уменьшается с 30% в 2010 году до примерно 20% в 2050 году (рис. 3). Снижение потребления природного газа связано в большей степени с повышением энергоэффективности ограждающих конструкций и в меньшей степени с улучшением характеристик отопительного оборудования.

 Энергопотребление в зданиях по источникам энергии для сценариев 6DS и 2DS

Рис. 3. Энергопотребление в зданиях по источникам энергии для сценариев 6DS и 2DS

Электричество и солнечная энергия являются единственными источниками энергии, потребление которых увеличивается в период между 2010 и 2050 годами, хотя солнечная энергия обеспечивает только малую часть общих потребностей. Увеличение потребления электроэнергии произойдет, главным образом, за счет большей электрификации систем отопления и увеличение применения тепловых насосов, тоже требующих электроэнергии для нормальной работы.
В то время как число домохозяйств немного уменьшается в период между 2010 и 2050 гг., средняя площадь на семью увеличивается по мере роста доходов c 54 м2 до 81 м2. Так как потребление энергии на отопление помещений напрямую связано с площадью, потребление энергии увеличится на 16% в сценарии 6DS, несмотря на улучшение ограждающих конструкций. Потребление энергии для бытовой техники увеличивается на 50%, несмотря на сокращение числа домохозяйств за счет повышения площади домов (рис. 4).

Структура и интенсивность энергопотребления в жилых и общественных зданиях

Структура и интенсивность энергопотребления в жилых и общественных зданиях

Рис. 4. Структура и интенсивность энергопотребления в жилых и общественных зданиях

При сценарии 2DS повышение эффективности предполагается для всех конечных потребителей. В результате потребление энергии уменьшается в период 2010–2050 гг. за исключением инженерного оборудования. Для него увеличение потребления энергии будет ограничено 12%. Энергоемкость жилых зданий в сценарии 2DS достигает 67 ГДж/домохозяйство к 2050 году.

В секторе общественных зданий при сценарии 6DS потребление энергии увеличивается на 35% к 2050 году. Энергоемкость на уровне менее 2,0 ГДж/м2 остается относительно стабильной. По сценарию 2DS, наоборот, энергоемкость в секторе общественных зданий снизится до менее чем 1,4 ГДж/м2 к 2050 году. Энергия, расходуемая на отопление помещений и на освещение, в 2050 году будет соответственно на 20% и 10% ниже, чем в 2010 году. В целом потребление энергии в сфере общественных зданий на 30% ниже по сценарию 2DS, чем по сценарию 6DS, в 2050 году, или на 6% ниже, чем в 2010 году.

Улучшение характеристик ограждающих конструкций и эффективности использования энергии в отопительном оборудовании приведет к сокращению потребления энергии на 3/4 в жилых зданиях, как разница между сценариями 6DS и 2DS. В общественных зданиях улучшение характеристик ограждающих конструкций обеспечит 40%-ное сокращение потребления энергии, в то же время улучшения в системах отопления добавит еще 22% сокращения. Повышение энергетической эффективности оборудования, включая оборудование IT, офисную электронную технику, медицинскую технику, приборы и слаботочное оборудование, составит значительную часть остального сокращения энергопотребления.

Сценарии 6DS и 2DS отражают два различных уровня сокращения глобального потепления на основе климатической модели, базирующейся на выбросах СО2, и предполагают решения по сокращению выбросов в долгосрочной перспективе, снижая риски глобального потепления.

Сценарии являются прогнозами по снижению глобального потепления по сравнению с базовыми значениями. 6DS предусматривает ограничение глобального потепление не выше 6 °C к 2050 году, 2DS — на 2 °C.

Итоги и выводы

В России существует огромный потенциал для резкого сокращения потребления энергии в зданиях. Признавая преимущества эффективного использования энергии, Россия сделала энергоэффективность приоритетом развития и старается использовать этот потенциал. Приоритет был сделан на совершенствовании существующих зданий, уделяя особое внимание капитальному ремонту жилых зданий.
Россия предприняла важные шаги в направлении создания правовой и институциональной базы для повышения эффективности получения и использования энергии. Несмотря на усилия по развитию институционального потенциала России и опыт в области энергоэффективности, этот процесс все еще находится на относительно ранней стадии и требует постоянного привлечения человеческих и финансовых ресурсов.

Литература

1. EBRD (The European Bank of Reconstruction and Development) (2011), Russian Urban Housing Energy Efficiency Programme — Model Development: Analyse the Current State of Housing Stock. EBRD, Moscow.
2. IEA (International Energy Agency), 2012. Energy Technology Perspective, 2012: Pathway to a Clean Energy System. OECD, IEA, Paris.
3. UN DESA (United Nation Division of the Department of Economics and Social Affairs), 2011. World Population Prospects. The 2010 Revision. DESA, UN, New York.


Полная или частичная перепечатка материалов - только с письменного разрешения редакции!


«« назад