VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В настоящее время перед людьми стоит очень важная проблема, связанная с израсходованием в ближайшее время запасов не возобновляемых природных энергоресурсов, таких как газ, нефть, угль. По прогнозам экспертов, нефти хватит еще на 250 лет, мировые запасы газа закончатся приблизительно через 120 лет. Исходя из этого, вопросы о сохранении природных ресурсов и бережное отношение к природе, сейчас стоят очень остро.

Энергосберегающие технологии решают такие важные задачи, как:

Экономия энергоресурсов; Решение многих проблем ЖКХ; Уменьшение загрязнения окружающей среды; Увеличение рентабельности предприятий и др.

К одним из наиболее значимых проблем, оказавшим существенное влияние на развитие энергосберегающие технологий, можно отнести проблему не возобновляемых энергоресурсов, вредоносные выбросы, отходы и проблемы их захоронения, снижение энергоемкости ВНП и т.д.

 Основные стимулы, которые оказали существенное влияние на развитие энергосберегающие технологий, можно разделить на четыре типа:

1. глобальные;

2. национальные;

3. корпоративные;

4. личные.

Рассмотрим представленную выше классификацию подробнее.

К перовому типу относятся проблемы, которые считаются глобальными: истощение ископаемых энергоресурсов, выбросы вредных веществ, проблемы захоронения отходов АЭС.

Основа современной энергетики - различные типы электростанций. Технология производства электрической энергии на ТЭС связана с большим количеством отходов, выбрасываемых в окружающую среду. Сегодня проблема влияния энергетики на природу становится особенно острой, так как загрязнение окружающей среды, атмосферы и гидросферы с каждым годом всё увеличивается. Тепловые электростанции работают на относительно дешевом органическом топливе - угле и мазуте, это невосполнимые природные ресурсы. При сжигании топлива на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая зола, частички несгоревшего пылевидного топлива, серный и сернистый ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При зажигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи. В золе некоторых видов топлива присутствует мышьяк, свободный диоксид кальция, свободный диоксид кремния. При переходе с твёрдого на газовое топливо себестоимость вырабатываемой электроэнергии значительно возрастает, однако при использовании сжиженного газа не образуется золы, но такой переход не решает главную проблему - загрязнение атмосферы. При сжигании газа, как и при сжигании мазута, в атмосферу попадает окись серы, а по количеству выбросов оксидов азота при сжигании газ почти не уступает мазуту. Качественного топлива для ТЭС не хватает, и большинство станций вынуждено работать на топливе низкого качества, при сгорании такого топлива в атмосферу вместе с дымом попадает большое количество вредных веществ, кроме того, вредные вещества попадают в почву с золой.

К национальным стимулам можно отнести следующие: увеличение дохода за счет экспорта энергоресурсов для стран экспортеров, снижение расходов на импорт энергоресурсов для стран импортеров, снижение энергоемкости ВНП, экономия собственных ресурсов и т.д.

Основные корпоративные стимулы энергосбережения заключаются в снижении текущих и капитальных затрат на предприятиях.

Личные стимулы, формируются путем воздействия на людей путем информации, убеждения, принуждения, материального поощрения и наказания с целью заинтересовать их в экономии энергоресурсов.

В экономическом плане, одной из самых острых является проблема не возобновляемых энергоресурсов, поэтому разработки альтернативных источников энергии и путей повышения энергоэффективности ведутся постоянно.

Другой важнейшей предпосылкой развития энергосберегающих технологий является проблема загрязнения окружающей среды от вредных выбросов в атмосферу. Так как при сжигании топлива на электростанциях продукты сгорания, которые попадают в атмосферу, могут вызывать выпадение кислотных дождей, усиливать парниковый эффект – все это очень неблагоприятно сказывается на экологической обстановке. Кроме того, теплоэлектростанции сбрасывают в водоемы теплую воду, тем самым нарушая кислотный баланс и загрязняя водоемы, что в свою очередь несет угрозу обитателям.

Толчком для осуществления первых шагов, для повышения энергоэффективности использования ресурсов и защиты окружающей среды в общемировом масштабе, послужил энергетический кризис, произошедший в Европе в 1970 году XX века. Сложная ситуация, затронувшая экономику многих стран, заставила задуматься над экологическими проблемами и начать осуществлять проекты охраны природы.

В декабре 1997 года было создано первое глобальное соглашение об охране окружающей среды, именуемое Киотским протоколом. Этот документ предполагает регулирование деятельности стран с динамично развивающейся экономикой. Согласно Киотскому протоколу, страны, экономика которых находится на переходной стадии, обязаны принять меры по сокращению или стабилизации выбросов парниковых газов.

Первый период действия протокола пришелся на 2008 – 2012 гг. Страны, подписавшие протокол, должны были определить для себя определенные, количественные ограничения.

Таким образом были установлены следующие относительные величины сокращения выброса:

• Евросоюз – 8%;

• США – 7%;

• Япония – 6%;

• Канада – 6%;

• Страны Восточной Европы и Прибалтики – 8%;

• Россия – объем выбросов сохранить на уровне 1990 г.;

• Украина - объем выбросов сохранить на уровне 1990 г.

В настоящее время снижение энергопотребления жилых домов также является актуальной проблемой, это также послужило стимулом для развития энергосберегающих технологий.

Например, в обыкновенном российском многоэтажном доме, при норме заселения порядка 20 м² на человека, общие годовые затраты тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение такого дома составляют порядка 150 кВт*ч./м². При этом около 12% из этого объема теряется через окна, 25% тепловой энергии выходит через вентиляцию, около 12% через стены и перекрытия, 50% на горячее водоснабжение. Все эти показатели теплопотерь­ можно снизить с помощью энергосберегающих технологий.

В общей сложности на отопление домов тратится около 40% всех энергоресурсов страны, что также пагубно сказывается на окружающей среде из-за выбрасывания большого количества углекислого газа.

На сегодняшний день, энергосберегающие технологии в России внедрены на недостаточном уровне. Исходя из мнения специалистов, Российская Федерация имеет потенциал для снижения энергопотребления более чем на 40% от уровня потребления энергии. Поэтому стоит обратиться к опыту развитых стран в применении технологий по энергосбережению для возможности повышения энергетической эффективности путем оптимизации использования топливно-энергетических ресурсов.

По опыту развитых стран, с точки зрения законодательства, эффективными мерами повышения энергоэффективнсоти считаются право пользования налоговыми льготами, получение субсидий на частичное покрытие затрат по внедрению технологий и ссуд со сниженными процентными ставками.

Внедрение системы контроля энергопотребления и привлечения к ответственности за нарушение установленных норм строительства и эксплуатации зданий.

Американские граждане, живущие в энергетически неэффективных домах, с недостаточно хорошей изоляцией, имеют право рассчитывать на государственную поддержку в лице Министерства энергетики США в оценке энергоэффективности жилья и предоставления услуг по дальнейшему его утеплению. В этой программе принимают участие порядка пяти миллионов семей. Мероприятия программы включают в себя изоляцию и утепление стен и труб, утепление дома в целом. Внедрение технологий климат-контроля, которые для контроля за отопление, вентиляцией и кондиционированием.

Такая государственная политика и технологические разработки, позволяют жильцам домов снизить счета за коммунальные услуги на 20%, что уменьшает бюджетные расходы семьи и вносит существенный вклад в улучшение экологической обстановки.

Программа также социально направлена благодаря присутствию налоговых скидок, от стоимости изоляционных работ, установки окон, отвечающих новым требованиям. В свою очередь организации, которые организуют работы по повышению энергоэффективности, в рамках программы получают льготы в уплате налогов на прибыль.

По одному из вариантов программы, которая предоставляет безлимитную 30%-ую налоговою льготу, владельцы жилья должны закончить работу по усовершенствованию до 2016 года. Программа подразумевает компенсацию стоимости материалов. Этот вариант включает в себя установку тепловых насосов, солнечные нагревателей воды ифотогальванических энергосистем.

Уже на протяжении многих лет в Европе, странах Скандинавии используют энергосберегающие технологии при строительстве и реконструкции зданий. В этих странах создали необходимые законодательные нормы с учетом экономических интересов собственников жилья и инвесторов. Повышения уровня энергоэффективности добиваются с помощью применения эффективной теплоизоляции, установки теплонасосов, современных оконных рам и дверей, недопускающих утечки теплого воздуха, использования котельных установок с высоким КПД и приборов поквартирного регулирования температуры.

В Германии на реконструкцию домов с целью понижения энергопотребления было потрачено более 1,5 млрд евро. Более того, владельцам жилья, желающих провести реконструкцию дома, предоставляются налоговые льготы в размере 20% и банковские кредиты с низкой процентной ставкой. Являясь энергозависимой от поставок энергоносителей другими странами.

В Японии энергосберегающая политика получила начало с 1973 года.

Принимаются меры по усовершенствованию конструкций зданий для снижения энергоемкости домов и, соответственно, затрат на кондиционирование и отопление. В Японии нет центрального отопления, поэтому прилагаются большие усилия для приучения жителей бережному отношению к энергии.

Также широко применяется использование солнечных батарей, что является причиной постепенного снижения расходов на электроэнергию. Государство оплачивает порядка 30% стоимости устройств преобразования солнечной энергии.

Площадь крыши жилого дома в среднем составляет 120 м². При условии, что батареями прокрыта лишь половина крыши, вырабатывается порядка 6 тыс. кВт/ч энергии в год, что сопоставимо с энергией полутонны нефти.

Германия решает проблему энергетической безопасности путем энергосбережения и стимулирования развития альтернативных видов энергии. Более трети всего объема электроэнергии получают от ветряных установок. Инвесторы получат возможность разместить на крышах зданий солнечные батареи и подавать полученную энергию в городскую сеть.

При покупке компьютеров и электроприборов административные учреждения обязаны приобретать энергоэкономные приборы.В Австрии начало работать предприятие по производству биогаза. Биогаз, вырабатываемый из древесины, по качествам не уступает природному газу, его используют для отопления электростанций, автомобилей, работающих на смешанном топливе. Биогазовые установки способны вырабатывать около 100 куб.м биогаза в час. В настоящее время подобные проекты готовятся в Германии и Швеции.

Во Франции в 2005 году для семей, желающих использовать технологии экономии термической энергии в собственном жилище, также ввели в действие программу налоговых льгот. В случае модернизации энергоэффективности жилища, жители могут рассчитывать на кредитование и возмещение, из государственного бюджета, до половины расходов на установку систем:

• терморегуляции зданий;

• более совершенных отопительных систем;

• устройств для использования альтернативных источников энергии.

В качестве альтернативных источников энергии для бытовых нужд, в этой стране повсеместно используется биотопливо, энергия солнца и ветра.

Швеция – одна из примечательных в вопросе сохранения энергии стран. Зависимость государства от не восполняемых источников топлива существенно снизилась за последние 40 лет. Если в 1970 г. порядка 80% расходуемой энергии вырабатывалось из природных ископаемых, в 2009 году тот же показатель уменьшился до 37%. В этом же году, 32% всей вырабатываемой в стране энергии, приходилось на биотопливо.

В данной стране практикуется комплексный подход к повышению энергоэффективности. Например, мусоросжигательный завод Ходгалена помимо переработки мусора, занимается комбинированной выработкой тепло- и электроэнергии. Одной из шведских особенностей в энергетической сфере является централизованное отопление и охлаждение помещений за счет использования станций тепловых насосов. Сырьем для таких станций является потенциал воды, атмосферы и земли. Например, станция в Стокгольме снабжает теплом 400 000 население города. Здесь продолжает расти число потребителей энергии, вырабатываемой тепловыми насосами, так как они весьма эффективны и снижают вредное воздействие на окружающую среду. На данный момент Швеция насчитывает более 500 000 тепловых насосов.

Сейчас в мире все больше внимания уделяется разработке и производству альтернативного топлива. Одним из видов альтернативного топлива являются топливные пеллеты. Их получают из древесных отходов и отходов сельского хозяйства: кора, опилки, щепа, солома, лузга и т.д. Преимущество такого топлива — большая теплотворность по сравнению с дровами или щепой, увеличивают КПД котельных, это экологически чистое топливо, менее подверженное самовоспламенению.

Многие страны заняты производством топливных пеллет: в США работает более 60 компаний, производящих около 680 тыс. тонн в год, Китай планирует к 2020 году вырабатывать 50 млн тонн ежегодно, Великобритания за 2010 год произвела около 600 тыс. тонн пеллет. Европейский рынок топливных гранул растет на 20% в год. В России сельскохозяйственные отходы почти невостребованы. Масса накопления соломы составляет за год 80-100 млн тонн, чаще всего эти отходы сжигают либо используют лишь в животноводстве, для подстилки или в качестве прикормки. Тем не менее, по данным статистики, в России наблюдается некоторый рост в области производства топливных пеллет, хотя слабая информированность населения и руководителей предприятий о возможностях пеллет препятствует быстрому росту данной отрасли. Опыт европейских стран показывает, что основным стимулом в развитии альтернативной энергетики является государственная поддержка. В нашей стране рынок биотоплива формируется за счет энтузиазма частных предприятий. Более того, ориентация промышленности на природное топливо, низкие цены на газ и уголь не стимулируют развитие производства пеллет.

Другим вариантом альтернативного топлива можно назвать ДМЭ (диметиловый эфир). Он обладает рядом достоинств: выхлопы дизеля, работающего на ДМЭ в шесть раз меньше стандарта EURO-4, в четыре раз меньше по выбросам твердых частиц и углеводородам, ДМЭ как химическое вещество намного безвреднее дизтоплива и бензина. Сырье для его производства может служить природный газ, уголь, биогаз, древесные отходы. Производство ДМЭ в мире постоянно растет и в настоящий момент составил десятки миллионов тонн.

В Швеции и Дании общественный транспорт переведен на ДМЭ.До Второй мировой войны активно велись разработки синтетического бензина, на котором во время войны летала немецкая авиация. Впоследствии разработки прекратили и вернулись к ним в настоящее время в виду новыхэкотенденций. Синтетический бензин, произведенный из природного газа, обладает лучшим качеством по сравнению с натуральным, выхлоп двигателя, работающего на синтетическом бензине, безвреднее. Его можно производить через ДМЭ. Специально разработанные катализаторы превращают ДМЭ в синтетический бензин с октановым числом 92.

В России же государственное регулирование и продвижение энергосберегающих технологий также регулируется различными документами, в том числе при помощи федеральных законов и постановлений. Например, 1 октября 2003 года постановлением Госстроя России был принят СниП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Нормы и правила этого документа распространяются на тепловую защиту жилых, общественных, производственных, сельскохозяйственных и складских зданий и сооружений, в которых необходимо поддерживать определенную температуру и влажность внутреннего воздуха.

После принятия­ данного закона повысить энергоэффективность новых строящихся домов удается лишь отчасти. Многие строительные компании хотят сэкономить за счет низких затрат на строительство домов с энергосберегающими технологиями и продолжают вкладывать денежные средства в строительство зданий с низким уровнем энергосбережения. Государство, прилагая усилия в реализации проектов по повышению энергоэффективности, при этом старается максимально экономить. В России, чтобы достичь результатов от энергоэффективных проектов, прежде всего стоит изменить отношение к данному вопросу не только на государственном уровне, но и на корпоративном, личном уровнях.

Например, в США размер налоговых­ льгот для предприятий, использующих возобновляемые источники энергии, составил порядка 2,3 млрд долларов. В Финляндии на финансирование разработок ВИЭ (ветроустановок и т.д.) ежегодно государством расходуется порядка 100 млн евро. В настоящее время в Финляндии доля энергии, полученной от ВИЭ, составляет 28% и к 2020 году страна намерена довести эту цифру до 38%, планируется строительство около 700 новыхветроустановок.

Россия планирует к 2020 году достигнуть лишь 4,5%-ой доли энергии от ВИЭ по отношению к общему объему электроэнергии. При этом, более половины мощностей ВИЭ составят мощности по геотермальной и приливной энергетике и малые ГЭС. Многие самые важные природные энергоресурсы не возобновляемы и небесконечны, а их бесконтрольное расходование губительно отражается как на имидже страны, так и на здоровье нации.

Код для цитирования: Скопировать