Повышение энергоэффективности городского хозяйства и введение новых стандартов в строительстве

Наиболее масштабный и долгосрочный эффект в деле создания энергосберегающей экономики связан с внедрением новых строительных стандартов. Во-первых, обеспечить энергоэффективность здания дешевле и проще, пока оно еще не построено. Во-вторых, без спроса со стороны стройкомплекса, ЖКХ и промышленности на новые материалы и технологии не удастся запустить самоподдерживающийся инновационный цикл в этой сфере. Очевидно, что ввести новые стандарты в действие одномоментно невозможно - необходим переходный период (технологические коридоры), и важнейшую роль на этом отрезке должны сыграть пилотные проекты в области энергоэффективных городских хозяйств. Бизнес и потребители должны убедиться, что новые технологии выгоднее, чище, дешевле (в долгосрочном масштабе), а специалисты обкатать свои разработки в «полевых» условиях.

Основные мировые тенденции

В 2000 году Европейским союзом было проведено научное исследование, которое показало, что к 2030 году зависимость Евросоюза от импорта энергоресурсов достигнет 70%, тогда как в данный момент этот показатель не превышает 50%. Это подтолкнуло Европейский Парламент и Совет ЕС к принятию «Европейской стратегии надежного обеспечения энергетических поставок», получившей широкую известность как «Зеленая декларация».

В одном из приложений к декларации указано, что потребление энергии в быту и сфере услуг составляет 40,7% совокупного потребления энергии в станах ЕС. При этом порядка 84% этой энергии приходится на обеспечение нужд отопления и снабжения зданий горячей водой. В свою очередь, данные национальных исследований, проведенных в ряде стран Евросоюза, показали, что более 75% жилищного фонда в Европе требуют модернизации для снижения энергопотребления.

Опираясь, на данные исследований и показатели, приведенные выше, в декабре 2002 года была принята новая Директива 2002/91/ЕС (общепринятое название EPBD), которая вступила в силу с 1 января 2003 года. Ее главной целью было обеспечение реализации потенциала экономии энергии, который на текущий момент оценивается в 50% и снижение выбросов СО2 в атмосферу на четверть.

В Директиве были прописаны общие условия методологии расчета энергоэффективности и минимальные требования для строящихся и уже существующих зданий, являющихся предметом реконструкции. Кроме того, документ говорит о необходимости энергетической сертификации зданий. Наиболее важным при расчете энергоэффективности зданий является учет абсолютно всех факторов, способных повлиять на конечный результат. Это теплотехнические характеристики здания, отопительные установки и горячее водоснабжение, вентиляция, осветительные установки, характеристики внутреннего микроклимата, а также климатические особенности региона и даже ориентация зданий на местности.

На основе EPBD в государствах ЕС были внедрены нормы, способствующие повышению энергоэффективности вновь возводимых и существующих зданий площадью свыше 1 000 м2. В частности, еще на этапе проектирования домов данного типа должны быть выбраны и утверждены системы теплоснабжения.

В ноябре 2008 года было одобрено внесение поправок в Директиву EPBD, значительно ужесточающих требования к энергоэффективности. В частности, современным стандартам должны будут также соответствовать дома площадью менее 1 000 м2. Страны-участники ставят амбициозные цели по достижению экстремально низкого или нулевого энергопотребления. Так, к 2020 году Дания планирует сократить его на 75% по сравнению со старыми зданиями, Норвегия, Нидерланды и Германия планируют строить в основном пассивные дома (отапливаемые за счет внутренних ресурсов), Великобритания и Венгрия – здания, при эксплуатации которых в атмосферу не выделяется CO2, а Франция – сооружения, которые не только не будут потреблять, но смогут даже сами вырабатывать энергию.

Кроме того, Европарламент и Совет Евросоюза разработал для стран, входящих в ЕС, ряд законов (директив), предназначенных для стандартизации строительных нормативов по повышению энергоэффективности зданий.

Основная мотивация разработки этих законов – повышение эффективности использования естественных энергетических ресурсов. Ресурсы – нефтепродукты, природный газ и твердые горючие ископаемые – являются не только важнейшими источниками энергии, но также и наиболее существенными источниками выделений двуокиси углерода.

Управление энергоэффективностью зданий признается в качестве важнейшего инструмента, влияющего на глобальный энергетический рынок и безопасность обеспечения энергией в ближайшей и долгосрочной перспективе. Государства – члены ЕС должны принимать необходимые законы и стандарты (нормы) с целью воплощения в жизнь этих общеевропейских законов.
При формулировании целей национальной политики энергосбережения США сознательно игнорировали риторику связанную с экологией и четко обозначили в первую очередь экономические цели данной программы.

Принятый в феврале 2009 года закон о мерах по экономическому стимулированию учитывает тесную связь между экономикой и производством энергии и предоставляет различные источники финансирования и стимулы для повышения эффективности и поощрения более широкого использования возобновляемых источников энергии.

Представляя свой проект бюджета на 2010, президент Барак Обама дал обещание палате представителей инвестировать 15 млрд. долларов в год в разработку энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии.


В частности планируется выделить:

Реализация накопленного в развитых странах опыта повышения энергоэффективности зданий наиболее зримо прослеживается в пилотных проектах в области энергоэффективной экономики.

Счет пилотных, или если угодно демонстрационных энергоэффективных объектов в мире уже идет на тысячи.

В Германии по последним данным более 500 демонстрационных проектов. Первый в мире город с нулевым выбросом углерода Масдар строится в Абу-Даби. Южная Корея заявила о строительстве энергоэффективного города Нью-Согдо. По тому же пути (строительство целых районов и городов) движется Китай. В 2009 году в шанхайском административном районе Наньхуэй и на острове Чунмин началось строительство показательных зон низкоуглеродной экономики. Утвержден проект создания такого города в Турфане (Синьцзян-Уйгурский автономный район, Северо-Западный Китай), обладающем богатыми гелиоресурсами.

Среди наиболее актуальных инструментов, помогающих при создании энергоэффективного города, можно выделить следующие:

Каждый из перечисленных инструментов уже сам по себе способен принести ощутимый эффект. Однако если все названные рычаги будут использоваться одновременно, синергетический эффект может и вовсе изменить энергетическую картину до неузнаваемости. Точно оценить в этом случае масштабы энергосбережения пока что не представляется возможным, но можно быть уверенным, что снижение энергопотребления на порядок – это вопрос ближайшего будущего в тех городах, которые преуспеют в реализации обозначенных мер.

Следующий шаг в развитии города – автономные, энергонезависимые города. Первым примером такого рода станет возводимый в Объединенных Арабских Эмиратах город Масдар. Спроектированный архитектором Норманом Фостером Масдар-сити будет первым в мире городом, который целиком обеспечивает себя возобновляемой энергией солнца и ветра.

К переходу на энергетическое самообеспечение стремятся и старые города. Немецкий Фрайбург должен полностью обеспечивать себя энергией к 2045 году. К этому моменту город должен радикально снизить потребление энергии (в частности, за счет новых строительных нормативов) и установить достаточное количество солнечных батарей и ветропарков.

Новые формы комплексной генерации

Еще одна важная новация в энергетике -- тригенерация. Обычная тепловая станция переводит в электроэнергию около 33% топлива – остальное теряется в виде выделения тепловой энергии. Когенерация (одновременное производство электроэнергии и тепловой энергии на основе одного и того же первичного источника) позволяет полезно использовать свыше 80% топлива. Когенерация обладает рядом несомненных преимуществ по сравнению с обычными способами получения электроэнергии:

Тригенерация – это комбинированное производство электричества, тепла и холода. Применение тригенерационной схемы резко повышает общий КПД энергоустановки. Для получения холода в когенерационный цикл включаются абсорбционная холодильная машина, и градирня (устройство для охлаждения воды воздухом).

С экономической точки зрения тригенерация очень выгодна, так как она позволяет производить тепловую энергию в отопительный сезон, а в летний период – холод, обеспечивая таким образом полную загрузку электроустановки без провалов в потреблении тепловой энергии.

Когенерация и тригенерация с применением микротурбин крайне актуальны для энерго- и теплоснабжения удаленных российских регионов, где недоступны централизованные энергосети и природный газ. Микротурбины могут работать на сжиженном газе, биогазе, попутном нефтяном газе, дизельном топливе или керосине. По оценке компании «БПЦ Энергетические Системы», на территории России когенерация представлена на более чем 400 объектах. Она используется в самых разных условиях: при добыче нефти, в сельхозугодиях на полях, в коттеджных поселках и т. д. Тригенерация в России не распространена, в то время как за рубежом она стремительно набирает обороты. Так, работающая в сфере тригенерации компании Con Edison steam Operations уже обсуживает на Манхеттене в Нью-Йорке более чем 100 тыс. квартир и офисов.

Помимо создания локальных генерирующих энергосистем, снизить потери при доставке энергии потребителю в будущем станет возможно также за счет использования эффекта высокотемпературной сверхпроводимости. Сопротивление сверхпроводников при определенных условиях стремится к нулю, и то же самое должно произойти с энергопотерями при передаче. НИОКР в данной области проводятся как в США, так и в России, где разработки в области высокотемпературных сверхпроводников названы в числе приоритетных проектов в области энергоэффективности, одобренных Президентом РФ. Специалисты министерства энергетики США называют высокотемпературную сверхпроводимость «ключевой технологией XXI века для улучшения мощности, эффективности и надежности энергосистем».

Новые строительные материалы и технологии

Строительство и эксплуатация жилья является одним из самых энергоемких секторов экономики. Так, здания и сооружения Великобритании потребляют около 30% всей энергии страны.

Практика показывает, что для изменения сложившейся ситуации необходимы серьезные усилия со стороны государства, на поэтапное уменьшение энергопотребления в строительном и жилищном секторе путем массового возведения энергоэффективных зданий и реконструкции уже существующих.

Идеальный энергоэффективный дом представляет собой практически замкнутую систему: из канализационных отходов вырабатывается газ, электроэнергию и горячую воду дают солнечные батареи, водоснабжение осуществляется c помощью подземных и дождевых вод.

Первостепенную важность для энергоэффективных домов имеет низкая теплопередача ограждающих конструкций – стен и окон. Теплопотери обыкновенного кирпичного здания – 250-350 кВт·ч с квадратного метра отапливаемой площади в год. В энергоэффективных домах этот показатель практически в 20 раз ниже -- 15 кВт·ч с 1 м².

В Германии государство активно поддерживает инновацию для масштабного выхода на рынок технологии обогрева, при которой на фасад зданий наносится специальное покрытие, аккумулирующее солнечную энергию днем и отдающую ее в дом ночью. Подобный эксперимент проводится сейчас и в России.

Для подачи свежего воздуха определенной температуры в такие дома используется приточно-вытяжная вентиляция через установку рекуперации тепла (избыточное тепло воздуха при этом используется для подогрева воды).

Для освещения помещений все более активное распространение получают системы с применением светодиодных (LED) блоков. В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение. Отсюда их высокая экономичность и эффективность: если у лампы накаливания светоотдача составляет 10-15 лм/ватт, у люминесцентной энергосберегающей лампы – 50-70 лм/ватт, рекорд светоотдачи светодиода составляет 208 лм/Вт.

В совокупности перечисленные выше технологические приемы позволяют свести потребление таким домом внешней электроэнергии к минимуму или даже к нулю. Соответствующие примеры уже есть – преимущественно в Западной Европе, прежде всего в Швеции, Дании и Норвегии.

Следующим шагом развития технологий строительства энергоэффективных домов должно стать создание энергоактивного дома, то есть дома, который вырабатывает энергии больше, чем потребляет. Проект такого здания был представлен в экспозиции национального павильона Германии. Кроме того, аналогичные пилотные проекты уже были реализованы в Дании и Швеции. Единичные примеры энергоэффективных зданий есть и в России, например, в Москве в микрорайоне Никулино-2 уже построен экспериментальное жилое здание с использованием технологии «пассивного дома».

Ситуация в России

Наибольший потенциал повышения эффективности конечного потребления энергии в России существует в жилых, коммерческих и общественных зданиях, где инвестиции в энергосбережение могли бы принести ежегодную экономию до 68,6 млн. тонн нефтяного эквивалента (тнэ). Жилищный сектор занимает второе место в России по потреблению энергии после обрабатывающей промышленности. Только на долю зданий (144,5 млн. тнэ) приходится более одной трети всего конечного потребления энергии в России. Две трети потенциальной экономии энергии в этом секторе могут быть достигнуты через сокращение потребления тепловой энергии на цели отопления и горячего водоснабжения в системах централизованного теплоснабжения.

Ключевым документом, определяющим внедрение энергоэффективных технологий, для России является закон №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», принятый в ноябре 2009 года. В законе прописан комплекс мер экономического, организационного и административного характера по стимулированию энергосбережения и повышению энергоэффективности.

С 2010 года запрещен ввод в эксплуатацию домов без приборов учета воды, тепла и электроэнергии. В законе также приписано требование об установке счетчиков в ранее построенных домах – до 2012 года.

С 1 января 2011 года к обороту на территории России не допускаются электрические лампы накаливания мощностью 100 Вт и более, запрещается размещение заказов на поставки электрических ламп накаливания любой мощности для государственных и муниципальных учреждений.

В соответствии с ФЗ-261 документы, регламентирующие мероприятия по энергосбережению, разрабатываются на региональном и муниципальном уровне. Местным властям следует не только определить показатели эффективности и разработать «дорожную карту», но и публиковать в СМИ информацию о региональных, муниципальных программах в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

На заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России и президиума Совета по науке, технологиям и образованию осенью 2009 года были утверждены 6 проектов в сфере энергоэффективности: «Энергоэффективный город», «Считай, экономь и плати», «Энергоэффективная социальная сфера», «Малая комплексная энергетика», «Новый свет» и «Инновационная энергетика».

Основной целью реализации проекта «Энергоэффективный город» является повышение эффективности использования энергоресурсов в муниципальных образованиях. Целевой индикатор – снижение общего уровня потребления энергии и ресурсов инфраструктурой городов на 25% в сопоставимых условиях от уровня 2009 года, а также снижение уровня расходов семьи на оплату жилищно-коммунальных услуг на 15%. В качестве пилотных площадок выбраны города Тюмень, Апатиты, Воркута и Казань. На сегодняшний момент в выбранных городах проведены комплексные энергетические обследования объектов потребления энергоресурсов и разработаны программы по энергосбережению и повышению энергоэффективности.

Проект «Энергоэффективный социальный сектор» нацелен на снижение расходов консолидированного бюджета на оплату энергоресурсов школ и больниц в среднем на 15-20%; снижение общего потребления энергоресурсов объектами социального сектора – на 20-30% к уровню 2009 года; распространение не менее чем в 50% школ и больниц типовых решений; создание более комфортных условий для пациентов больниц, учеников школ, сотрудников.

Целью проекта «Считай, экономь и плати» по установке приборов учета у потребителя является создание возможности проводить расчет с поставщиком энергоресурсов по фактически потребленному объему. Для отработки типовых технологий по установке приборов учета, схем финансирования данных работ, оценки эффективности предлагаемых решений начаты работы на пилотных проектах в городах Ижевск, Каменск-Уральский, Киров, Пермь. Разработаны муниципальные программы по установке приборов учета. В качестве пилотного города для проекта по установке интеллектуальных приборов учета электрической энергии с возможностью дистанционного снятия показаний и регулирования потребления выбран Екатеринбург.

Целью проекта «Малая комплексная энергетика» является снижение потребления в энергетике невозобновляемого органического топлива, стабилизация или снижение тарифов для населения, повышение надежности энергоснабжения и преодоление энергодефицита в регионах за счет ввода новых малых когенерационных установок с высоким КПД на основе новейших технологий взамен устаревших котельных, ТЭЦ и мини-ТЭЦ. Разработаны и утверждены соответствующие программы Республики Башкортостан, Ярославской, Рязанской и Нижегородской областей. Сформирован и утвержден список бизнес-планов проектов строительства объектов когенерации в пилотных регионах.

Основной целью реализации проекта «Новый свет» является повышение энергетической эффективности за счет замены ламп накаливания и других устаревших источников света на более современные – в первую очередь, светодиодов. В качестве пилотных площадок массового внедрения современных источников света выбраны города Горно-Алтайск, Киров и Пермь, где будут отработаны технические, экономические, организационные и правовые решения по энергосбережению.

Наконец, цель проекта «Инновационная энергетика» заключается в создании условий для инновационного развития российской экономики и увеличения ее экспортного потенциала путем ускоренного освоения производства и использования оборудования на основе отечественных прорывных энергетических технологий. Проект реализуется по следующим направлениям: технологии создания интеллектуальных электроэнергетических систем; технологии применения эффекта сверхпроводимости в электроэнергетике; технологии тепло- и электроснабжения потребителей на основе использования биомассы; технологии водородного аккумулирования энергии при использовании ветроэнергетических установок для автономного электроснабжения потребителей удаленных и труднодоступных территорий.

Источник: www.urban-practice.com

Cодержание

Главная