Современный опыт энергосбережения зарубежных стран

Modern experience of energy saving in foreign countries

Пахомов Михаил Андреевич, Московский Авиационный Институт, магистр

Mikhail Pakhomov, Moscow Aviation Institute,Master

Аннотация: Данная статья посвящена анализу современного опыта энергосбережения в зарубежных странах, исследованию методов экономии

природных ресурсов, таких как использование солнечной энергии, на примере  гелиоэнергетики, ветроэнергетики, которая находится на начальном этапе, однако потенциал нашей страны оценивается очень высоко (энергия, полученная таким образом, в перспективе может составить около 30% производства электростанций страны).

Описывается проблема утилизации твердых бытовых отходов является одной из наиболее важных экологических проблем во всем мире. В Европе к переработке относятся довольно серьезно, рассматривают ее как способ сохранения ценных ресурсов.

Раскрываются энергосберегающие решения, страны Евросоюза отказываются от использования ламп накаливания, заменяя их на современные энергосберегающие лампы, потребляющие на 80% меньше энергии. Такой ход позволяет сэкономить, уменьшить потребление энергии, а также значительно сократить выбросы углекислого газа.  Кроме того, вводятся программы, сокращающие продажи техники с повышенным уровнем электропотребления, что позволит странам ЕС сэкономить до 300 ТВт.

Теплоизоляционные мероприятия и проекционные решения. Основная цель теплоизоляции – сбережение энергоресурсов. Помимо этого, она сокращает выбросы парниковых газов.

Summary: This article is devoted to the analysis of modern experience of energy saving in foreign countries, the study of methods of economy

natural resources, such as the use of solar energy, on the example of solar energy, wind energy, which is at the initial stage, but the potential of our country is estimated very high (the energy obtained in this way, in the long term can be about 30% of the production of power plants in the country).

Describes the problem of solid waste disposal is one of the most important environmental problems in the world. In Europe, recycling is taken seriously and is seen as a way of preserving valuable resources.

Energy-saving solutions are revealed, the EU countries refuse to use incandescent lamps, replacing them with modern energy-saving lamps that consume 80% less energy. This move allows you to save, reduce energy consumption, and significantly reduce carbon dioxide emissions.  In addition, programs are being introduced to reduce sales of equipment with increased power consumption, which will allow EU countries to save up to 300 TW.

Thermal insulation measures and projection solutions. The main purpose of thermal insulation is saving energy resources. In addition, it reduces greenhouse gas emissions.

Ключевые слова: энергосбережение, гелиоэнергетика, ветроэнергетика, переработка мусора, теплоизоляция.

Key words: energy saving, solar energy, wind energy, waste processing, thermal insulation.

Экологические проблемы, дефицит энергоресурсов и повышение стоимости их добычи привели к тому, что одной из приоритетных задач экономики России стало энергосбережение. Добиться экономии можно прежде всего за счет решений, которые помогают снизить бесполезные потери энергии. В нашей стране с этой целью был издан федеральный закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», вступивший в силу 27.11.2009 г., который содержит требования, затрагивающие население и предприятия, частный сектор и государственные учреждения. Но по энергоэффективности мы уступаем большинству развитых стран, с чем же это связано?

Во многих странах проблема нехватки энергоресурсов остро встала еще после нефтяного кризиса 1973 года. В результате одним из основных направлений энергетической политики этих государств стало энергосбережение.  Проанализировав то, как решают данную проблему в зарубежных странах, можно прийти к выводу, что они добились значительных успехов в энергосбережении. Это позволило им стать менее зависимыми от стран-экспортеров и сэкономить средства. Рассмотрим основные способы энергосбережения:

1. Использование солнечной энергии. Гелиоэнергетика.

До земной поверхности доходит энергия солнца, примерно равная 1 кВт/м². Используя специальные устройства, можно преобразовывать ее в тепловую и электрическую. Если из солнечной энергии необходимо получить тепловую, то применяют солнечные коллекторы, используемые для нагрева воздуха, воды, различных жидкостей, а вот для преобразования солнечного излучения в электроэнергию применяют фотоэлектрические установки.

Одними из наиболее эффективных являются фотоэлектрические генераторы, в которых между светочувствительным полупроводником и проводником возникает ЭДС. Наиболее часто используемым материалом в таких установках является кремний, а максимальный КПД достигает 24% при одном слое фотоэлемента, 30% при двух слоях и 40% при трех. Активному развитию гелиоэнергетики способствуют мероприятия, проводимые государством.

Так, в США в рамках программы «Миллион солнечных крыш», действующей с 1997 года, уже к 2010 году солнечные энергосистемы были установлены на крыши более чем миллиона домов. А в Германии частным инвесторам разрешено установить на крышах общественных зданий общей площадью более 100 тыс. м2 и подавать выработанную энергию в городскую сеть.

В Японии развитие гелиоэнергетики началось еще в 1973 году, т.к. «нефтяной кризис» заставил решать проблемы энергосбережения. В результате к 2000 году удалось снизить себестоимость 1 кВт вырабатываемой электроэнергии с 30 тыс. иен до 140 иен, что дало возможность использовать солнечные батареи в быту.

Кроме того, правительство оказывало поддержку и выплачивало треть стоимости установки энергосистем на жилые дома, что способствовало их установлению на 1 млн домов. Если учитывать, что средняя площадь крыши японского дома 120 м² , то даже несмотря на низкий КПД солнечных батарей, установка их на половину крыши позволяет сэкономить около 560 л нефти в год.

Если посмотреть на скандинавские страны, то можно убедиться, что гелиоэнергетика является довольно эффективной при теплоснабжении.

Однако солнечное излучение зимой гораздо слабее, чем летом, и его оказывается недостаточно. Способ решения данной проблемы один – запасать энергию, выработанную летом, чтобы зимой можно было ее расходовать. С этой целью в Швеции используются подземные резервуары и хорошо изолированные наземные емкости, служащие аккумуляторами теплоты.

2. Ветроэнергетика.

Чтобы преобразовать энергию ветра в электроэнергию применяются ветроэнергетические установки, которые принято разделять на малые (мощностью до 100 кВт) и крупные (мощностью более 100 кВт). При этом себестоимость 1 кВт энергии уменьшается с увеличением мощности (800-1000 долларов/кВт для крупных ВЭУ, тогда как для малых достигает 3000 долларов/кВт). О перспективности этого энергоресурса судят по интенсивности ветра, определяемой среднегодовым значением скорости ветра. Коэффициент вариации ветра изменяется в пределах 5-8%, что говорит о небольшой изменчивости поступлении энергии ветра.

Для сравнения, коэффициент вариации стока рек 15-20%. В настоящее время ветроэнергетика существует как самостоятельная доходная область энергетики, а в таких странах как США, Германия, Дания, Испания и Китай достигла наибольшего развития и вносит существенный вклад в производство электроэнергии.

По проценту от всей электроэнергии, вырабатываемой страной, лидером является Дания (42%), а вот по размеру установленных в стране ветряных электростанций первое место в мире занимает Китай. Очень перспективной считается ветроэнергетика, но инвестиции, необходимые для ее реализации, в 1,5-2 раза выше. Дания, Нидерланды и Германия собираются заложить остров на самой крупной отмели Северного моря, его площадь должна составить около 6 км². На нем расположат ветряные фермы на которых планируется вырабатывать до 90 ГВт дешевой энергии, что позволит обеспечить энергией почти 80 млн жителей Европы. Инновацией этого проекта является низкая стоимость транзита энергии.

Кроме всего вышесказанного, следует заметить, что ветроэнергетика позволяет сократить выбросы углекислого газа, оксидов азота и оксида серы. Развитие ветроэнергетики России находится на начальном этапе, однако потенциал нашей страны оценивается очень высоко (энергия, полученная таким образом, в перспективе может составить около 30% производства электростанций страны).

3. Переработка мусора.

Проблема утилизации твердых бытовых отходов является одной из наиболее важных экологических проблем во всем мире. В Европе к переработке относятся довольно серьезно, рассматривают ее как способ сохранения ценных ресурсов.

Наиболее активно в настоящее время развивается энергетическая утилизация. Это связано прежде всего с ростом цен на топливо и повышением экологической безопасности установок, предназначенных для переработки твердых бытовых отходов.

Принципиально новый подход к утилизации и использованию материалов (в первую очередь биотоплива) переработки отходов сводится к процессу сжигания, основной идеей которого является получение энергоносителей, экологически чистых материалов с точки зрения переработки и дальнейшего применения. Это получение биогаза с помощью внедрения так называемой анаэробной ферментизации, получение его из отходов вторичного топлива, что позволяет перерабатывать большие массы твердых бытовых отходов с принципиальной пользой для промышленности страны, строительство мусоросжигательных заводов.

Следует отметить, что топливо, получаемое при переработке ТБО, поможет сократить вред, наносимый окружающей среде при традиционных путях его добычи. При этом будет предотвращено выделение углекислого газа при сжигании первичного топлива и метана, оказывающего огромное влияние на парниковый эффект.

Страной, в которой эта концепция приобрела наибольшее распространение, является Германия. Количество сжигаемых ТБО там увеличивается с каждым годом, а в правительстве термическая переработка считается оптимальным способом утилизации. В настоящее время на территории этой страны работает свыше 90 таких предприятий. В общей сумме в год они утилизируют около 18 млн тонн отходов, что в некоторых городах (например, в Гамбурге) составляет 100% утилизации.

4. Энергосберегающие решения. Страны Евросоюза отказываются от использования ламп накаливания, заменяя их на современные энергосберегающие лампы, потребляющие на 80% меньше энергии. Такой ход позволяет сэкономить, уменьшить потребление энергии, а также значительно сократить выбросы углекислого газа.

Кроме того, вводятся программы, сокращающие продажи техники с повышенным уровнем электропотребления, что позволит странам ЕС сэкономить до 300 ТВт.

Во многих странах пользуется популярностью система энергосбережения, предусматривающая установку датчиков тепла и электроэнергии. Так, в Японии, использование системы, подбирающей режим температуры и расхода электроэнергии, они предусматривают выключение света в помещениях, в которых в данный момент никого нет, а также регулируют работу электроприборов, что позволяет уменьшить потребление электроэнергии на 20%.

5. Теплоизоляционные мероприятия и проекционные решения.

Основная цель теплоизоляции – сбережение энергоресурсов. Помимо этого, она сокращает выбросы парниковых газов. Потери тепла через стены, окна и крышу можно сократить на 50-60% путем применения современных методов теплоизоляции. По исследованиям специалистов фирмы «ROCKWOOL» в доме площадью 100 м² можно сберечь около 37 тыс. кВт за сезон.

В Японии энергоэффективности жилых домов удалось добиться во многом за счет изменений в конструкции зданий, которые позволяют лучше проветривать помещения в теплое время года и сохранять тепло во время холодов. Такие изменения привели к сокращению на 40% потребляемой на отопление и кондиционирование энергии.

Объединяя все эти способы, можно достичь больших успехов в энергосбережении. В некоторых случаях удается свести энергопотребление к нулю. Так здание Венского технического университета, площадью 13,5 тыс. м²было модернизировано до стандарта «энергия плюс», т.е. оно производит энергии больше, чем потребляет.

Энергосбережение развивается и приносит огромные плоды, что лишний раз подтверждает инвестиции таких крупных компаний, как Google, общие вложения которого достигли 3,5 млрд долларов, а суммарная мощность уже составляет 3 ГВт. Тем самым Google стал крупнейшим в мире покупателем возобновляемой энергии.

В заключении следует отметить, что успешное энергосбережение возможно только в том случае, когда государство оказывает в этом поддержку путем стимулирующих и принудительных мероприятий, а также просветительских методов (воздействие на потребителя).

Так фирмам, решившим повысить свою энергоэффективность в США предоставляются беспроцентные кредиты и скидки от энергосбытовых компаний, а в Японии и Китае фирмы, не соблюдающие стандарты энергосбережения становятся известны всей стране и это дает неплохой результат.

Различные льготы предоставляются и домовладельцам: в Британии могут брать льготные кредиты на улучшение энергоэффективности домов, а в США при покупке теплоизоляционных материалов можно получить скидку до 3000 долларов.

Список литературы

1. М. Бисмарк. Как здание австрийского университета стало энергоактивным после реконструкции. «Энергосовет» № 2 (48) – 2017. С. 42- 45.
2. Энергосбережение за рубежом [Электронный ресурс]. – URL: https://gisee.ru/articles/foreign_experience/20020/– Дата обращения: 16.03.2019
3. Кандидат химических наук Горбачева Л.А. Зарубежный опыт термичской переработки мусора. Журнал «Энергия: экономика, техника, экология» №7 2018 г.
4. Маргалитадзе О.Н., Горбунов В.С. Особенности развития мировой экономики и внешнеэкономической деятельности в условиях глобализации и регионализации: монография / Издательство: НАучный консультант, 2019. – 170 с.
   
5. Фомин А.А. Совершенствование организационно-экономических механизмов регулирования земельных отношений в аграрной отрасли российской федерации: монография / Издательство: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Государственный университет по землеустройству, 2018. – 556 с.
   
6. Тенденции и проблемы развития земельного законодательства. Материалы к Парламентским слушаниям Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации и к Столыпинским чтениям в Государственном университете по землеустройству 19 апреля 2018 года. Под общ. ред. С.Н. Волкова, А.А Фомина / Издательство: Государственный университет по землеустройству, 2018. – 272 с.
   
7. Панфилов С. А. Способ определения теплофизических свойств строительных объектов / С. А. Панфилов, О. В. Кабанов, А. С. Хремкин //Вестник ВСГТУ. № 5 (62) / Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления. – Улан-Удэ, 2016. – С. 49–57.
8. Кабанов О. В. Аналитический обзор методов оценки (измерения) теплофизических характеристик исследуемого объекта / О. В. Кабанов, С. А. Панфилов, О. А. Андронова // Актуальные вопросы науки и техники : сб. науч. тр. по итогам III Междунар. науч.-практ. конф. / ИЦРОН – Самара, 2016. – С. 107–111.
9. Кабанов О. В. Проблемы построения технических средств энергосбережения / О. В. Кабанов, С. А. Панфилов // Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электроники и энергетики. XIII Междунар. науч.-техн. конф. – Саранск, 2017. – С. 550–557.
10. Кабанов О. В. Современные методы оценки теплофизических свойств объекта / О. В. Кабанов, С. А. Панфилов // Материалы XX науч.-практ. конф. молодых учёных, аспирантов и студентов НИ МГУ им. Н. П.Огарёва / НИ МГУ им. Н. П. Огарёва. – Саранск, 2016. – С. 169–174.

List of references

1. M. Bismarck. As the building of the Austrian University became energy-efficient after reconstruction. «Energosovet» № 2 (48) – 2017. P. 42 — 45.
2. Energy saving abroad [Electronic resource]. — URL: https://gisee.ru/articles/foreign_experience/20020/ — date of application: 16.03.2009
3. Candidate of chemical Sciences L. A. Gorbachev Foreign experience termicheskoi recycling. Magazine «Energy: Economics, technology, ecology» № 7 2018
4. Margalitadze O. N., Gorbunov V. S. Features of development of world economy and foreign economic activity in the conditions of globalization and regionalization: monograph / Publishing house: Scientific consultant, 2019. – 170 p.
   
5. Fomin A. A. Improvement of organizational and economic mechanisms of regulation of land relations in the agricultural sector of the Russian Federation: monograph / Publisher: Federal state budgetary educational institution of higher professional education State University of land management, 2018. – 556 p.
   
6. Trends and problems of land legislation development. Materials for the Parliamentary hearings of the Federation Council of the Federal Assembly of the Russian Federation and for the Stolypin readings at the State University on land management on April 19, 2018. Under the General editorship of S. N. Volkov And Fomina A. / Publisher: State University of land management, 2018. – 272 p.
   
7. Panfilov, S. A., Method of determining the thermophysical properties of construction projects / A. S. Panfilov, O. V. Kabanov, A. S. Chemkin //Bulletin of the cutter. № 5 (62) / East Siberian state University of technology and management. — Ulan-Ude, 2016. — P. 49-57.
8. Kabanov O. V. Analytical review of methods of assessment (measurement) thermal characteristics of the investigated object / O. V. Kabanov, A. S. Panfilov, O. A. Andronova // Actual problems of science and technology : collection of scientific works. Tr. on the results of III international. science.- prakt. Conf. / ICRON – Samara, 2016. – Pp. 107-111.
9. Kabanov O. V. Problems of construction of technical means of energy saving / O. V. Kabanov, S. A. Panfilov / / Problems and prospects of development of domestic lighting engineering, electronics and power engineering. XIII international. science.- tech. Conf. — Saransk, 2017. – Pp. 550-557.
10. Kabanov O. V. Modern methods of estimation of thermophysical properties of object / O. V. Kabanov, S. A. Panfilov // proceedings of the XX scientific.- prakt. Conf. young scientists, postgraduates and students of MSU. N. P. Ogarev / NOR MSU them. N. P. Ogarev. — Saransk, 2016. – Pp. 169-174.