VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Актуальность. Сегодня возобновляемые источники - наиболее динамично развивающаяся в мире форма генерации энергии. Ежегодно темпы ее глобального роста превышают 10% и, по прогнозам, будут сохраняться и в будущем. Мировой спрос на возобновляемые источники энергии постоянно растет. К середине нынешнего века увеличение их доли в глобальном энергетическом балансе прогнозируется до 35%.

Лидерами по выработке альтернативной электроэнергии по совокупной мощности действующих объектов возобновляемых источников являются ЕС, США, Китай и Индия. Их привлекательность связана с неисчерпаемостью этих ресурсов, независимостью от конъюнктуры цен на мировых рынках энергоносителей и экологической чистотой. Последний аргумент особенно актуален, поскольку традиционная энергетика оказывает негативное воздействие на окружающую среду, как на местном уровне, так и в глобальном масштабе.

-Проблема.

-Цель. Подчеркнуть актуальность ресурсо- и энергосбережения в мире, показать пути решения данной проблемы в мире, в Украине и на местном уровне

Основная часть.

Рассмотрим преимущества возобновляемой энергии:

1.                возобновляемые источники энергии - это внутренний ресурс любой страны, имеющий энергетический потенциал, достаточный для того, чтобы удовлетворить соответствующие потребности. Наибольшую актуальность возобновляемые источники энергии приобретают в странах, которые зависят от импорта ископаемого топлива, отличающегося ценовой нестабильностью. Оплата импорта нефти ежегодно увеличивает размеры внешнего долга многих развивающихся стран, следовательно, в их интересах переходить на альтернативную энергию с целью сокращения затрат на традиционное топливо;

2.                 возобновляемые источники энергии практически неисчерпаемы и благодаря современным научно-техническим достижениям всегда доступны;

3.                 использование возобновляемых энергетических ресурсов сможет оградить мировую экономику от ценовых колебаний на углеводородном рынке и будущих расходов на защиту окружающей среды от последствий нерационального использования ископаемого топлива;

4.                технологии, основанные на использовании возобновляемых источников энергии, не представляют опасности для экологии планеты, поскольку их работа не подразумевает выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Эксплуатация подобных разработок практически не вызывает образования парникового эффекта и связанных с ним климатических изменений. Более того, их применение не приводит к образованию радиоактивных отходов. Таким образом, возобновляемые источники энергии соответствуют политике по защите окружающей среды.

Энергосберегающие экодома. Экодом - практически автономный малоэтажный дом, в котором в максимально возможной степени используются природные процессы для обеспечения его жизнедеятельности, включая энергообеспечение и переработку отходов.

Основные преимущества экодомов:

а) отсутствие дорогостоящих централизованных коммуникаций теплоснабжения и канализации. Использование при необходимости автономных электрогенераторов и артезианских вод (при их наличии);

б) энергосбережение за счет высокой степени теплоизоляции ограждающих конструкций. Сбережение энергии при вентиляции и кондиционировании;

в) использование солнечной энергии для обогрева дома и приготовления горячей воды;

г) утилизация отходов с помощью биореакторов;

д) уменьшение экологической нагрузки на окружающую среду;

е) применение преимущественно природных строительных материалов;

ё) консервация дождевой воды, очистка с помощью локальных очистных сооружений;

ж) биопозитивность дома (озеленение крыши, фасада и балконов.

Мировой опыт использования энергосберегающих технологий.

Первой известной и успешной попыткой использования технологий энергосбережения в сфере жилищного строительства был проект, реализованный в США в г. Манчестер в 1972 году. Целью создателей проекта было доказать возможность повышения энергетической эффективности за счет инновационных инженерных решений. Одновременно с этим, в Отаниеми, Финляндия, было построено здание под названием «EKONO-house», которое представляло две секции, одна из которых была возведена с использованием традиционных технологий, а при строительстве другой применены технологии энергосбережения. Это было сделано специально для более наглядного сравнения эффективности расходования энергоносителей за счет новых решений в сбережении энергии.

С этого времени исследования в области энергосбережения не прекращались не только по причине высокой стоимости энергоносителей, но и из-за экологических проблем, которые все более остро становились перед человечеством, в частности - жителями мегаполисов. В настоящее время мировое потребление всех видов энергии снизилось в 2 раза, но и такие достижения считаются явно недостаточными. Для обеспечения дальнейшего развития и внедрения в жилищное строительство энергосберегающих технологий правительствами развитых стран применяются различные инструменты регулирования, которые можно разделить на три основные группы: законодательное регулирование, финансовое регулирование и стимулирование собственников жилья.

Самой известной законодательной инициативой на европейском пространстве является Директива об энергетической эффективности зданий. Этим документом предполагается к концу 2020 года во всех странах ЕС в жилищном строительстве реализовать единый принцип «20-20-20», что означает сокращение потребления энергии на 20%, применение в энергоснабжении 20% ВИЭ и снижение на 20% выбросов углекислого газа.

Изучать мировой опыт законодательных мер в сбережении энергетических ресурсов стоит начать с Германии, обоснованно считающейся мировым лидером в этой области. Здесь действует Закон «Об использовании ВИЭ для получения тепла», согласно которому к 2020 году планируется увеличить до 14% использование альтернативных энергетических источников для теплоснабжения зданий.

Законодатели Германии отошли от принципа наказаний за невыполнение требований соблюдать нормы сбережения энергетических ресурсов. Вместо этого, предлагается система стимулирования строителей и владельцев жилья различными льготами, компенсациями и бонусами за достижение более высоких показателей экономии энергоносителей, чем это предусмотрено законами. В бюджете Германии на эти цели выделяется около 500 млн. евро в год. Кроме того, к применению комплексных решений энергосбережения привлекаются финансовые и банковские структуры, которые вкладывают свои капиталы в реализацию наиболее дорогостоящих, но эффективных программ. В жилищном строительстве при разработке проекта нового здания или реконструкции уже существующего предусматривается разработка энергетического паспорта, в котором два раздела посвящены вопросам сбережения энергии. В первом разделе описываются мероприятия, не требующие особых затрат, а во втором - комплексные предложения и решения, которые нуждаются в значительных капиталовложениях.

Изучая японский опыт законодательного регулирования в сфере энергопотребления, стоит обратить внимание на нормативы, принятые в 1980 году. Они предусматривали снижение затрат на обогрев и кондиционирование жилья на 40%, но уже к 1997 году это требование увеличено до 60%. При этом, строительные предприятия, применяющие технологические разработки для соблюдения таких нормативов, имеют возможность пользоваться более выгодными кредитными программами.

Инициативы применения инструментов финансового регулирования в сфере энергопотребления и применения технологий энергосбережения, в первую очередь, относятся к производителям энергоносителей. Например, в США действует система налоговых льгот для организаций, которые внедряют энергоэффективные технологии. А самими компаниями, поставляющими энергоресурсы, предоставляются значительные скидки и бонусы для тех, кто экономно расходует энергию. Разработка и использование технологических решений с целью повышения эффективности расходования энергоносителей, которые требуют значительных затрат, сопровождается возможностью получения беспроцентных кредитов. Тарифы американских энергетических компаний разработаны таким образом, что стимулируют к экономному энергопотреблению, ведь вся ресурсная часть предоставляемых услуг перенесена на потребителя. В случае с электроэнергией можно получить значительную скидку, дав согласие на отключение потребителя на время пиковых нагрузок на сеть.

В Дании энергоснабжение развивается и регламентируется благодаря существующим национальным программам. Они основаны на принятом Энергетическом плане на 2001-2030 года, которым предусмотрены меры по снижению затрат на производство энергии и улучшение экологической ситуации. Основой таких программ в жилищном строительстве является применение экономических стимулов, таких как субсидии и инвестиционные гранты, выделяемые на строительство, реконструкцию и ремонт тепловых сетей. Эти средства компенсируют от 30 до 60 процентов затрат. В первую очередь, такие меры применяются по отношению к постройкам старше 1950 года. Кроме этого, в случае увеличения стоимости услуг теплоснабжения при переходе с централизованной системы на установки, использующие биотопливо, данные затраты также перекрываются за счет субсидий.

Стоимость энергоносителей, в частности электроэнергии, в Норвегии достаточно высока. Это обусловлено тем, что при формировании ее цены учитываются затраты на внедрение технологий энергосбережения. Благодаря этому они окупаются более быстро и не требуют специальных программ кредитования.

Вложение средств в энергоэффективное жилищное строительство в Швейцарии стимулируется с помощью выделения инвесторам государственной субсидии в размере 50 тысяч евро.

Китай в настоящее время известен развитием и применением самых современных технологий во всех сферах жизнедеятельности, в том числе и в вопросах рационального использования энергоресурсов. В первую очередь, это относится к электроэнергии, ведь в развитие электрических сетей здесь ежегодно инвестируется свыше 200 млрд. юаней. В эту сумму входят затраты на внедрение технологий, позволяющих минимизировать потери электричества при его передаче. Одним из таких способов, заслуживающих внимания, является применение так называемых интеллектуальных сетей энергоснабжения («smart grid»). Кроме сокращения потерь энергии они позволяют оптимизировать стоимость электричества для потребителя за счет его взаимодействия с энергопоставляющей компанией. При этом экономия может составлять до 10%. Кроме того, в Китае большое внимание уделяется расширению области применения возобновляемых и альтернативных источников энергии.

Среди стран СНГ интерес представляет опыт энергосбережения, применяемый в Белоруссии. За последние 15 лет валовой национальный продукт государства вырос более чем в 2,5 раза, а расходование энергоносителей увеличилось всего лишь на 10%. Лидерские позиции республики объясняются участием бюджетных средств государства в инновационных проектах энергосбережения, доля такого участия составляет 30%. В настоящее время достигнуты положительные результаты от применения краткосрочных мер, не требующих значительных затрат.

Комплексные и капиталоемкие проекты планируется реализовать в рамках Республиканской программы энергосбережения на 2011-2015 годы, которая заключается в замене устаревшего энергоемкого оборудования, использовании, как потребителями, так и производителями эффективных технологий экономии энергии, а также переходе на альтернативные и возобновляемые источники энергии. Особенностью белорусского подхода к внедрению передовых технологий энергосбережения является привлечение частных инвесторов, что позволяет значительно повысить эффективность капиталовложений. Участие бюджетных средств в таких программах и разработках подразумевает возвратный принцип финансирования. Средства на льготной основе, в большей части, предоставляются крупными государственными компаниями и корпорациями.

При всей результативности принимаемых мер по снижению потребления энергоресурсов недостатком проводимой энергетической реформы в Белоруссии является значительная доля участия государства во всех сферах экономики, что снижает конкуренцию и ставит частные компании в менее выгодные условия. Это не позволяет в достаточной мере регулировать конкурентное ценообразование независимых производителей энергоносителей.

Энергосберегающие архитектурно-планировочные решения:

1) строительство ширококорпусных жилых домов с сокращением удельной площади на 1м² жилой площади;

2) возведение мансардных этажей на существующих зданиях для предотвращения сверхнормативных потерь тепла через покрытия;

3) упрощение конфигурации домов;

4) оптимальная ориентация по направлениям ветра и солнечных лучей.

Заключение. Стратегические градостроительные энергосберегающие решения должны включать:

1) Установление моратория на расширение границ городов в течение 20-30 лет, с целью более рационального использования городских магистральных теплопроводов и других энергосистем;

2) Включение в генпланы, программы и бизнес-планы застройки жилых кварталов мероприятий по ликвидации сквозных ветрообразующих пространств;

3) Организацию замкнутых дворовых и внутриквартальных территорий;

4) Использование естественной теплоты Земли и развитие подземной урбанизации с целью экономии энергоресурсов.

5) В целях энергосбережения необходимо также правильное размещение и взаиморасположение зданий и жилых комплексов, использование защитных свойств рельефа и т.д.

Список литературы:

1.                Дворов И. М. Глубинное тепло Земли / Отв. ред. доктор геолого-минералогических наук А. В. Щербаков. - М.: Наука, 1972. - 208 с. - (Настоящее и будущее человечества). - 15 000 экз.

2.                Э Берман, Б. Ф. Маврицкий Геотермальная энергия. Издательство Мир, 1978. 416 стр.

3.                А. Е Севастопольский Геотермальная энергия: Ресурсы, разработка, использование : Пер. с англ. Издательство Мир, 1975.

4.                А. Г. Баева, В. Н. Москвичёва Геотермальная энергия: проблемы, ресурсы, использование. Библиографический указатель. Издательство СО АН СССР, Институт теплофизики, 1979