Основні світові тенденції в галузі енергозбереження

 

Аналіз показав, що енергозбереження - джерело енергії, яке в кілька разів дешевше, ніж виробництво. Це вже потім була виявлена залежність проблем енергозбереження та екології, зміни клімату, залежність зменшення енергоємності національного доходу і підвищення чисельності населення (зниження показників смертності) [4,23,28,29].

Проблема енергозбереження тісно переплітається з проблемами енергетики, екології, технічного переозброєння та структурної перебудови всієї економіки. Важливість енергозбереження підтверджується статусом державної політики та державними органами в усіх високорозвинутих країнах (Японія, США, Франція, Німеччина, Велика Британія тощо). Майже всі розвинуті країни світу прийняли відповідні законодавчі акти та створили як загальнодержавні, так і регіональні органи з управління енергозбереженням.

Поряд з основними законодавчими актами у багатьох країнах створені цілі системи законодавства з управління і стимулювання заходів енергозбереження та пов’язаних з ними заходами з охорони навколишнього природного середовища. Наприклад, в Японії вся діяльність з енергозбереження здійснюється на основі “Закону про раціональне використання енергії” (1979 р.), у Франції на основі “Зведення про економію енергії” (1980), у ФРН – на основі “Закону про економію енергії” (1979 р.), у Республіці Корея – “Закону про використання енергії” (1980 р.), у Нідерландах – “Меморандуму про енергозбереження” (1990 р.), у США – “Акту про чисте повітря” (1990 р.).

Країни з ринковою економікою вже протягом двох десятиліть успішно втілюють у життя програми, які регламентують норми і стандарти, фінансове стимулювання, науково-дослідні та дослідно-конструкторські роботи (НДДКР), демонстраційні проекти, широкомасштабне впровадження енергозберігаючої техніки, технології, обладнання. В усіх цих країнах були створені відповідні державні чи комерційні органи, які займаються здійсненням програм у сфері енергоефективності.

Наукова оцінка економічного та технічного потенціалу енергозбереження і практична реалізація відповідних заходів дозволили розвинутим країнам у цілому успішно подолати енергетичні кризи. У цих країнах досить гнучко були використані відповідні структурні та енерготехнологічні фактори. Так, завдяки структурній перебудові економіки (вибору оптимальної комбінації окремих елементів виробничих сил з неоднаковою матеріало- та енергоємністю, споживчими властивостями та технологічними характеристиками) в промислово розвинутих капіталістичних країнах забезпечено до 40% всієї економії ПЕР. Наприклад, у 1978 р. уряд Японії розробив закон про стабілізацію галузей структурної кризи, згідно з яким було сформовано 17 програм ліквідації частини потужностей цих галузей (диверсифікації виробництва). В Японії урядова підтримка вітчизняних виробників з реконструкції промисловості щорічно складає 15-20% ВВП країни.

З 50-х до середини 70-х років споживання ПЕР у світі зростало в середньому на 4,5 % за рік і збільшилось порівняно з початком століття у 10 разів. Уся система енергоспоживання та енерговикористання була орієнтована на невиправдано дешеві ПЕР (ціна на аравійську нафту складала в ті часи 15 дол. США за тонну) та мала енергомарнотратний характер (наприклад, із всієї сумарної енергії, що була спожита в США у 1973 р., близько 50% енергії виділилось у вигляді скидного тепла в навколишнє природне середовище). Виходячи з цього, невиправдано збільшувалась частка вуглеводів у світовому балансі використовування ПЕР (за зазначені роки у капіталістичних країнах вона зросла від 30 до 65-70%).

В 50-70-ті роки у більшості промислово розвинутих країн еластичність використовування ПЕР була меншою одиниці. Це означає, що збільшення ВВП на 1% призводило до зростання споживання енергії менше ніж на 1%. Однак з урахуванням фактору ефективності використання палива було помічено, що еластичність споживання “корисної” енергії від ВВП складала приблизно 1,35%. Це можна інтерпретувати таким чином, що використання ПЕР у перерахуванні на теплотворність зростає повільніше, ніж ВВП, однак загальна кількість “корисної” енергії зростає порівняно швидше.

Таким чином, темп споживання ПЕР знижувався у порівнянні з економічним зростанням. Одним з факторів, що впливав на це зниження, було заміщення в структурі джерел енергії палив з низьким ККД (вугілля) палива з більш високим ККД у кінцевого споживача (нафтопродукти, природний газ, електроенергія). Як тільки ця тенденція в заміщенні палив припиняється чи стає зворотною, коефіцієнт еластичності (при інших рівних умовах) почне зростати. З метою зменшення залежності економічного зростання від збільшення споживання ПЕР провідні країни наприкінці 70-х років почали планувати довготермінові заходи енергозберігаючої політики згідно з такими чинниками:

1) потреби в енергії можуть бути зменшені за рахунок зміни структури кінцевого попиту;

2) заміна використання ПЕР іншими факторами виробництва (трудом, капіталом, матеріалами);

3) надання переваги заходам, які спрямовані на технічні зміни та можуть забезпечити основу для досягнення постійних чи зростаючих обсягів продукції при меншому чи стабілізованому обсязі виробничого споживання;

4) усунення енергетичних втрат;

5) надання переваги заходам, які спрямовані на зміну звичок споживачів з метою зменшення темпів споживання ПЕР.

Ефективність використання ПЕР у господарських комплексах країни має важливі наслідки для національного попиту на енергоносії. На початку 70-х років у США на частку праці припадало приблизно 75% вартості виробництва реального ВВП, тоді як витрати на ресурси складали лише 5%. Це означає, що підвищення продуктивності праці на 1% заощаджує 0,75% вартості виробництва ВВП та лише 0,05% вартості витрат на ресурси.

Промислова політика в Західних країнах часто обумовлювалась таким правилом. Якщо продуктивність енергії в тій чи іншій галузі, чи напрямок тенденції зміни цієї продуктивності були несприятливими у порівнянні з іншими країнами, то уряд повинен був віддати перевагу зміні політики стосовно енерговитрат цих галузей (скоротити обсяги виробництва чи провести переміщення підприємств цих галузей за кордон).

Розвинуті країни по-різному вирішували питання зниження енергетичної складової своєї продукції. Зокрема, в 70-ті роки характерним став прихований імпорт енергії, тобто переміщення виробництва енергоємних видів продукції в країни, що розвиваються, та збільшення частки їх імпорту в загальному споживанні. В Японії у 1985 р. прихований імпорт енергії відповідав річному обсягу споживання енергоресурсів.

Після енергетичної кризи у 1973 р. країни Західної Європи почали проводити координаційні заходи для забезпечення надійного енергопостачання, максимально можливого зниження цін на енергію, зниження темпів зростання споживання енергії на виробництво одиниці ВНП, зменшення негативного впливу на навколишнє природне середовище через виробництво та споживання енергії [21]. Прикладом ефективного виходу з енергетичної кризи є Данія, де загальне споживання енергії у 1990 р. залишилось на рівні 1973 р., тоді як ВНП за цей самий період зріс на 40%. Як приклад, можна навести той факт, що в Данії існують закони, згідно з якими температура поверхні котла, що охолоджується водою, не повинна перевищувати 35ºС; визначено, що всі установки потужністю понад 120 кВт повинні щорічно повністю обстежуватись.

У провідних країнах світу у 60-80-ті роки зусилля урядів були спрямовані на зменшення енерго- та матеріалоємності суспільного виробництва. Так, частка наукоємної продукції в США зросла за цей період з 19,8 до 34,7%, а в Японії – відповідно з 15,9 до 34,3%.

Згідно з Європейською Угодою – Енергетичною Хартією, повинні бути встановлені неконкурентні відносини між постачальниками ПЕР, власниками прогресивних технологій і ноу-хау та європейськими споживчими ринками [30]. Енергетична Хартія визначає той факт, що всі європейські країни однаково зацікавлені в підвищенні безпеки енергопостачання, захисту навколишнього середовища і забезпеченні оптимального управління та ефективного використання європейських енергоресурсів.

У Франції роботи з енергозбереження в зазначений період координуються управлінням з питань економії (ADAME). Уряд видає директивні документи у сфері енергозбереження. Для промисловості існують програми надання позик з гарантією, наприклад, SOFERGIE, для сприяння капіталовкладенням у нові ефективні технології. У Німеччині основу політики у сфері енергозбереження складають федеральні програми, які доповнюються різноманітними програмами на рівні земель. Особлива увага приділяється екологічним аспектам впровадження енергозберігаючих проектів. На період 1999-2010 рр. заплановано скорочення кінцевого використання енергії як частки від ВВП до 33%. У 1990 р. Міністерство промисловості та торгівлі Італії розробило низку програм у сфері ефективного використання ПЕР; ENEA є головною організацією в сфері нових технологій, енергетики та навколишнього середовища.

У 1979 р. в Японії був прийнятий Закон про раціональне використання енергії [31,32]. Він визначає порядок проведення довготермінової програми у сфері досліджень та розробок під назвою “Місячне світло”. Енергоефективність за цей період підвищилась у різних секторах економіки таким чином: чорна металургія – 21; виробництво нафтохімічної продукції – 28; виробництво цементу – 28; виробництво паперу та целюлози –25%. Для впровадження заходів з енергозбереження споживачем можуть бути отримані пільгові позики. Вони надаються у випадку впровадження заходів, які сприятимуть підвищенню ефективності використання енергії більше, ніж на 20% відносно існуючого обладнання та більше, ніж на 40% відносно обладнання. Існують також і податкові стимули [32].

Енергозбереження у Великій Британії впроваджується в рамках виконання Закону про електроенергію, плану надання допомоги у сфері раціонального використання енергії. Згідно з цим планом надаються державні позики приватному житловому сектору для утеплення будинків, а керує впровадженням заходів з енергозбереження Агентство з надання субсидій з метою економного використання енергії [33]. З 1995 р. впроваджуються також нові будівельні правила з більш жорсткими стандартами щодо будівництва нових будівель.

У США діють кілька законів про економію енергії. Основним є Закон про енергетичну політику та економію енергії, прийнятий ще у 1975 р., після якого у 1978 р. прийнято Закон про національну політику в сфері енергозбереження. В 1987 р. був прийнятий новий Національний закон про ефективність побутових приладів. Міністерством енергетики США створено Управління з енергозбереження та поновлюваних джерел енергії. На заходи з енергозбереження в 1992 р. було виділено 536 млн. дол.

Європейська Енергетична Комісія розробила комплексну програму дій з підвищення енергоефективності. Наприклад, план під назвою SAVE охоплював проблеми, пов’язані з використанням ПЕР, зокрема проблеми енергетичного маркування та стандартів ефективності в цілому. Велика увага приділяється також заходам, які дозволяють отримати екологічний ефект.

У Республіці Корея після прийняття “Закону про використання енергії” була створена Корейська державна корпорація енергоменеджменту КЕМСО, яка виконувала обсяг робіт у 20 млн. дол. США. Частка державного фінансування КЕМСО становить 30%, решта – плата за послуги приватним компаніям з енергозбереження та котлонагляд. Кошти КЕМСО, що надходять від податку на імпортовані ПЕР, концентруються у фондах стабілізації цін на нафту та раціоналізації споживання енергії, з яких вони витрачаються на кредитування програм енергозбереження. Незалежно від цієї корпорації існує фонд енергозберігаючого устаткування при Корейському банку економічного розвитку, який фінансує енергозберігаючі проекти.

Заходи з енергозбереження в Латинській Америці координується в рамках Латиноамериканської організації з енергетики (ОЛАДЕ). Підвищення ефективності використання ПЕР є одним з пріоритетних завдань Економічної та соціальної комісії для Азії та Тихого океану (ЕСКАТО), Азіатського банку розвитку (АБР).

У деяких країнах світу, наприклад, у Бразилії та США, здійснюється виробництво альтернативного рідкого палива із суміші бензину та 10-20% спиртових сполук. Згідно з прогнозом, на початку ХХІ століття будуть працювати на метанолі 11%, на етанолі, виробленому з біомаси, 3% усіх транспортних засобів. У найближчі 10-15 років згідно з індикативними планами розвитку енергетичних галузей країн ЄС, США, Японії передбачається суттєве зростання обсягів спорудження наземних енергоустановок (СЕУ).

При проведенні енергозберігаючої політики, на погляд західних фахівців, доцільно використовувати такі фінансові механізми:

1) участь на паях у прибутках від економії ПЕР;

2) створення спільних підприємств між споживачами енергії та зовнішнім інвестором;

3) угоди про послуги у сфері енергозбереження;

4) кредитування на гнучких умовах погашення заборгованості;

5) кредитування на обмежений термін з гарантованою виплатою;

6) фінансування третьою стороною;

7) безпосередній внесок державного сектора в заохочення нових механізмів фінансування інвестицій.

Внесок найважливіших факторів у процес енергозбереження в США показаний у табл.1.6 [34]. Для порівняння потенціал економії ПЕР в Росії до 2010 згідно з “Енергетичною стратегією Росії” відображено в табл.1.7. Реалізація визначеного потенціалу енергозбереження в Росії дозволить цій країні зменшити викиди СО, NO_x, SO₂, попелу та пилу на 18-22% від загальних викидів, а парникових газів (СО₂) – на 45%. Порівняння даних табл.1.6 та табл.1.7 показує, що в США ще 10 років тому за попереднє дванадцятиріччя було досягнуто економії ПЕР лише в промисловості, будівництві та сільському господарстві набагато більше, ніж планується досягти її в цілому по Росії до 2010 р.

В результаті системного підходу до проблеми енергозбереження в країнах-учасницях ОЕСР завдяки ефективному використанню ПЕР їх споживання скоротилось на третину.

Для вирішення завдань енергозбереження, як на сучасному етапі, так і в майбутньому, в розвинутих країнах налагоджена високоефективна система-тріада: наука – виробництво – впровадження. У США щорічні інвестиції лише приватних компаній в програми з енергозбереження складають до 3 млрд. дол.

Найбільшу питому вагу в структурі державних витрат на НДДКР у сфері енергозбереження мають Нова Зеландія (46,75%) та Швеція (37,9%), де відмова від використання атомної енергетики стимулювала зростання інтересу до нових розробок в енергозбереженні. Особливо інтенсивно ведуться наукові роботи у сфері нових поновлюваних джерел, що фінансуються і проводяться державою, в Греції (44,2% сумарних інвестиційних витрат на НДДКР в енергетиці), в Данії (42%), Новій Зеландії (39,2%).

Такий підхід дозволяє розвинутим країнам планувати економію ПЕР у найближчі 10-20 років за окремими галузями економіки до 50%. Так, у країнах ЄС у 1990-2010 рр. планується підвищення ефективності використання ПЕР до 20%. Наприклад у Голландії згідно з Національним екологічним планом за період з 1990 по 2010 рік планується зменшити енергоспоживання в побуті на 25%. Згідно зі Стратегією використання енергоресурсів прогнозується до 2020 р. за рахунок енергозбереження заощадити 50% нафти в комунально-побутовому та 33% у промисловому і енергетичному секторах.

Якщо західноєвропейські країни вже досягли певної межі в підвищенні ефективності використання енергії, то в країнах Східної Європи у сфері енергозбереження існує величезний потенціал, причому в деяких сферах діяльності економія може складати понад 50%. Експертами встановлено, що підвищення енергетичної ефективності на 25% у країнах колишнього СРСР, Східної Європи та країнах, що розвиваються, дозволило б заощадити щорічно до 1 млрд. дол. США за рік.

 

Таблиця 1.6 – Внесок найважливіших факторів у процес енергозбереження у США

 

Показники	Економія ПЕР
У млн. т у.п.	Відносна характеристика, %	Абсолютна характеристика, %
1. Промислове будівництво та сільське господарство		100,00	46,00
1.1. Підвищення ефективності використання енергії		35,30	16,25
1.2. Зміни в структурі випуску продукції		35,30	16,25
1.3. Зниження темпів економічного зростання		29,40	13,00
2. Транспорт		100,00	10,80
2.1. Підвищення ефективності транспортних засобів		42,40	4,57
2.2. Скорочення транспортної роботи		40,30	4,35
2.3. Зміни в структурі використання транспортних засобів		9,72	1,06
2.4. Зменшення швидкості руху		4,86	5,03
2.5. Покращення експлуатації транспортних засобів		2,72	0,30
3. Сектор послуг		100,0	16,20
3.1. Покращення функціонування будинків		49,80	8,10
3.2. Модернізація будинків		33,60	5,40
3.3. Зниження темпів зростання площі будинків		16,60	2,70
4. Комунально-побутовий сектор		100,00	2,70
4.1. Зміни поведінки споживача		78,10	21,10
4.2. Покращення ізоляції		6,90	1,87
4.3. Скорочення розмірів сім’ї		6,10	1,65
4.4. Збільшення використання дров		5,00	1,35
4.5. Підвищення ефективності побутової техніки		3,90	1,03
Усього	1 336		100,00

Таблиця 1.7 – Потенціал економії енергетичних ресурсів у Росії

Господарський комплекс, галузь	Природ-ний газ, млрд. м3	Нафто-продук-ти, млн. т	Вугілля, кокс, млн. т у.п.	Електро-енергія, млрд. кВт.год	Тепло-енергія, млн. Гкал	Всього, млн. т у.п.
Паливно-енергетичний комплекс	45-60	15-17	33-39	38-46	160-180	150-180
- видобуток нафти	5-10					6-12
- видобуток вугілля				8-10		2,5-3,5
- транспорт енергоносіїв	8-9		7-8	30-36	150-170	52-59
- електро- та теплоенергетика	34-42	10-12	26-31		80-97
- нафтопереробка		4,5-5			9-10	8-9
Комунально-побутовий сектор		0,6-0,8	21-23	65-70	120-145	75-83
Сільське господарство	1,4-1,5	14-15	1,5-1,7	8-10		27-29
Транспорт		29-34			42-50
Промисловість	34-42	6-7	12-14	220-265	167-205	158-190
- загальнопромис-лові заходи	10-13	0,5		150-185	75-100	73-92
- металургія	12-15		10-11	20-24	5-6	34-39
- машинобудування	-(3-4)	0,5		55-60		15-16
- будівельні матеріали	10-11,5	1,7-2	2-2,5	-(8,5-10)	40-45	20-23
- хімія і нафтохімія	5-6			4-5	12-15	9-10
- лісопаперова промисловість	0,3-0,7	1-2			35-40	8-10
Усього	100-110	65-75	70-80	330-390	450-540	460-540

 

У співставленні з політикою енергозбереження Заходу пріоритети технологічного та структурного енергозбереження в Україні відрізняються від пріоритетів розвинутих країн. Якщо ми повинні вирішувати завдання, які властиві саме нашій економіці (промисловості, сільському господарству, побуту, транспорту тощо), то Західні спеціалісти зараз змушені приділяти значну увагу новим, “екзотичним” для нас проблемам, які з’являються на стадії їх економічного розвитку.

Наприклад, на Заході прогнозується різке збільшення попиту на обладнання з переробки сміття та різноманітних відходів і виробництва на них енергії. В США на ринок було вперше випущено енергоефективний персональний комп’ютер. Оцінки показують, що економія електроенергії при використанні енергоефективних персональних комп’ютерів складає 50-70% порівняно з існуючими персональними комп’ютерами, що в масштабах США дозволить споживачам скоротити щорічні витрати на електроенергію до 2 млрд. дол. та заощадити 26 млрд. кВт.год електроенергії з 70 млрд. кВт.год, які споживають персональні комп’ютери зараз. Ця економія електроенергії дорівнює річній потребі в електроенергії штатів Мен, Нью-Гемпшер та Вермонт разом взятих. Викиди СО₂ при цьому зменшаться на 20 млн. т, SО₂ – на 140 тис. т та NО_x – на 75 тис. т.

Таким чином, досвід провідних Західних країн свідчить, що для України енергозбереження доцільно розглядати не тільки як ощадне використання ПЕР, але й як напрям розвитку економіки та певний світогляд. Такий світогляд визначає відповідну технічну та організаційну політику, що базується на новому підході до техніки та технології генерування, розподілу, передачі, перетворення та використання енергії з позицій найбільш раціонального споживання енергії, праці, основних фондів, сировини та матеріалів.

Висновки по розділу

1. Україна є однією з найбільш енерговитратних країн світу. Її частина у світовому споживанні енергії становить біля 2 %, у той час як населення складає 1 % людства. Основними причинами енергетичної неефективності виробництва є незбалансована структура розподілу енергоресурсів та вкрай нераціональне використання енергії в усіх галузях економіки. При цьому при існуючій енергетичній політиці ні енергопостачальні організації, ні споживачі, на жаль, мало зацікавлені в заощаджені та раціональному розподілі і використанні паливно - енергетичних ресурсів (ПЕР).

2. Причинами високих технологічних витрат електроенергії є:

1. Зміна структури розподілу енергоспоживання за рахунок зменшення частки споживачів, безпосередньо приєднаних до мереж напругою 110 кВ і вище;

2. Підвищення комерційної складової втрат за рахунок значної кількості пільгових категорій споживачів,крадіжок і не оплати частини електроенергії;

3. Вимушена робота в неоптимальних режимах, що пов'язано з обмеженням електроспоживання в години максимальних навантажень;

4. Погіршення технічного стану електричних мереж і обладнання;

3. Структура витрат електроенергії в електричних мережах включає такі складові:

1. Втрати навантаження в лініях і силових трансформаторах;

2. Втрати холостого ходу трансформаторів і технологічного обладнання;

3. Вимушена робота в необтимальних режимах, що пов'язано з обмеженням електроспоживання в години максимальних навантажень;

4. Втрати електроенергії на власні потреби підстанції;

4. При впровадженні політики енергозбереження рекомендується застосовувати як технологічні так і фінансові механізми.

До технологічного енергозбереження належать в основному заходи, спрямовані на пряму економію ПЕР та ліквідацію втрат енергії при її виробництві та передачі, яка може бути одержана шляхом:

1. Застосування більш досконалих процесів видобування та виробництва видів ПЕР;

2. Заміни енергоємних процесів менш енергоємними та застосування маловідхідних і енергозберігаючих технологій;

3. Заміни застарілого неекономічного обладнання, що виробляє та використовує в значних обсягах ПЕР, новим, більш економічним;

4. Удосконалення структури енергоспоживання підприємств та організацій за рахунок найбільш ефективних видів ПЕР, підвищення якості видів ПЕР та оптимізації структури систем енергопостачання підприємств, організацій, окремих технологічних процесів;

5. Підвищення енергетичних ККД технологічних агрегатів за рахунок покращення технологічних процесів та режимів роботи агрегатів, скорочення їх простоїв, скорочення невиробничих втрат ПЕР, удосконалення процесів спалювання палива, застосування рекуперації, регенерації тепла, рециркуляції ПЕР.

6. Застосування комбінації (послідовності) енерготехнологічних процесів, коли енергетичний потенціал (проміжний, вихідний)продуктів одного технологічного процесу або потоку використовується безпосередньо без перетворення в іншому процесі;

7. Використання ПЕР одних технологічних установок та процесів для енергозабезпечення інших агрегатів та процесів.

5. Фінансово - економічні механізми енергозберігаючої політики рекомендуються слідуючі:

1) участь на паях у прибутках від економії ПЕР;

2) створення спільних підприємств між виробниками і споживачами енергії та інвесторами;

3) угоди про послуги у сфері енергозбереження;

4) кредитування на гнучких умовах погашення заборгованості;

5) фінансування третьою стороною;

6) безпосередній внесок державного сектора в заохоченнях нових механізмів фінансування інвестицій.

6. Таким чином, аналіз вітчизняного і зарубіжного досвіду показує, що для України енергозбереження доцільно розглядати не тільки як ощадне використання ПЕР, але й як напрямок розвитку економіки та певний світогляд. Такий світогляд визначає відповідну технічну та організаційну політику, що базується на новому підході до техніки та технології генерування, логістичних систем розподілу, передачі, перетворення та використання енергії з позицій найбільш раціонального споживання енергії, праці, основних фондів, сировини, матеріалів та фінансово - економічних ресурсів.

7. Виходячи з проведеного аналізу енергоспоживання вибрані основні наукові напрямки і задачі досліджень.

- проаналізувати стан проблеми енергоспоживання і економії енергоресурсів в світовій практиці і в Україні;

- дослідити технологічну лінію збагачення і логістичну систему розподілу енергоресурсів в ній як об'єкт енергоспоживання;

- дослідити експертні, статистичні та експериментальні дані величин енергоспоживання і розподілу енергоресурсів в основних процесах переробки руди;

- встановити основні параметри, які найбільш суттєво впливають на енергоспоживання і витрати енергоресурсів;

- побудувати математичні моделі енергоспоживання основних об'єктів гірничо-збагачувального комплексу;

- розробити науково - обґрунтовані заходи щодо удосконалення розподілу і економії енергоресурсів в процесах рудопідготовки і визначити їх економічну ефективність.