|
| |
|
Главная -> Экология
Облик энергосбережения. Переработка и вывоз строительного мусораВ.Н. Бусаров Устойчивое развитие России во многомобусловлено устойчивостью развитияэнергетики, которая являетсясистемообразующей отраслью любого региона.От правильности выбранной стратегииинвестиций в энергетику зависитустойчивость развития региона и чистотаокружающей среды в широком ее понимании. Современное состояние экономики России,структурная перестройка отраслейдеятельности во всех регионах, высокийфактор неопределенности в финансовой иинвестиционной политике делаютпрактически невозможным централизованноепланирование развития системэнергоснабжения. В этой связипредставляется целесообразным вернуться кидее плана ГОЭЛРО (принятого 2 октября 1921 г.),переосмыслив его применительно к ситуациив энергетике на данный момент и с учетомимеющихся в регионах энергетическихмощностей, опыта их эксплуатации,современных технологий электрификации итеплоснабжения потребителей (от частногодома до крупного производства). В работе с потребителями особенно важнопоказать все возможные вариантыэнергоснабжения при максимальномиспользовании местных ресурсов —естественно, с технико-экономическими иэкологическими оценками этих вариантов. Создание Единой энергосистемы СССР былонесомненным достижением. С максимальнойвыгодой использовалось чередованиесуточного хода нагрузок в разных часовыхпоясах страны, обеспечивалось надежное ибесперебойное снабжение всех потребителейэлектроэнергии при минимальных возможныхрасходах топлива. Были разработаны иосуществлялись программы электрификации игазификации страны. Все это осталось внезоны интересов современных крупныхконцернов, поскольку их основная цель -борьба за внешние рынки энергоносителей. В настоящее время наблюдается неуклонныйрост цен на топливо непосредственногоиспользования. Монополисты («Газпром», «Росуголь»)объясняют свои высокие тарифысоответствующими технико-экономическимипоказателями добычи и транспорта топлива. Всложившейся ситуации приходится искатьпути надежного энергоснабженияпотребителей с наименьшей зависимостью отмонополистов топливно-энергетическогокомплекса. Такие пути есть в каждом регионеи, как правило, их спектр довольно широк. Отмоторостроительных предприятийавиационной и других отраслей обороннойпромышленности поступают многочисленныепредложения об использовании дляпроизводства электроэнергии и тепла новыхтипов энергетических установок. Да и вразрабатываемых ранее отраслевыхдокументах («Электроэнергетическаяпрограмма России на период до 2010 года» и др.)предполагается вариабельностьэнергоснабжения. Осуществление среднесрочных плановэнергоснабжения регионов должно бытьрассчитано на современный паркдействующего оборудования. К решениюпроблемы энергоснабжения с наименьшимииздержками и экологическими последствиямидля регионов могли бы быть привлеченызнания и опыт энергоснабжающих компаний ипредприятий оборонного комплекса.Существенно расширить возможностинадежного энергоснабжения, активногоэнергосбережения и, во многих случаях,решения региональных проблем охраныокружающей среды позволит детальноеизучение отдельных технологий употребителя при разработке региональныхпрограмм развития энергетики. Конкретныетехнологии различных производств каждогоданного региона характеризуютсяконкретным спектром и объемами выбросов и,следовательно, требуют определенныхметодов их очистки и определенногоколичества необходимых на этоэнергетических и материальных затрат.Кроме того, выбросы при сжигании одного итого же топлива оказывают разноевоздействие на природу в зависимости отфизико-географического положения региона. Сейчас, когда появились разные формы нетолько собственности, но и основных средствна развитие (собственные средства), важно неупустить шанс действительно выполнитьструктурную перестройку энергетики, чтопозволит на деле осуществитьширокомасштабное внедрение во многиеотрасли и отдельные технологии малойэнергетики, о реальности и возможностяхприменения которой так много написано впоследнее время. В принципе все обычно соглашаются ипризнают, что возможности многочисленныхвозобновляемых источников энергии (ВИЭ)продемонстрированы достаточно убедительно,однако многие из тех, от кого зависитстратегия развития энергетики, все еще неверят, что нетрадиционные источники всостоянии привести к заметному сокращениюиспользования ископаемых видов топлива вближайшие десятилетия. Мировой опытподтверждает возможность широкоговнедрения ВИЭ. Так, власти штата Мэн (США)использовали конкурсную системунормирования цен не только дляэнергосберегающих технологий, но и дляподдержки использования ВИЭ, что позволилоувеличить их долю в энергоснабжении с 2% в 1984г. до 20% (!) в 1991 г. Применение ВИЭ считаетсярентабельным, если расстояние отпотребителя до магистральной ЛЭПсоставляет 1,6 км (в начале 80-х гг. речь шла о 16км). Внедрение ВИЭ по сравнению с другимиисточниками энергии происходит быстрее, тоесть интервал времени от планирования доосуществления проектов для них значительнокороче. В США, например, установка изветроагрегатов мощностью 300 МВтмонтируется всего за 8 месяцев (против 2-4 лет,необходимых для строительства ТЭС той жемощности), что обеспечивает гибкость вэнергоснабжении, позволяет сократитькапиталовложения и, как следствие,уменьшить себестоимость энергии. Большие возможности для созданиясамостоятельных энергоснабжающих компанийпоявляются в связи с успешным внедрениемпарогазовых (ПГУ) и газотурбинных (ГТУ)установок. По данным фирмы ASEA BROWN BOVERI (ABB), впоследние 2-3 года мощность ПГУ,заказываемых ежегодно во всем мире,достигла 25 млн. кВт. Одновременно за рубежом сформироваласьтенденция развития децентрализованногопроизводства электроэнергии владельцамичастных электростанций малой и среднеймощности с широким применениемвысокоавтоматизированных установок длякомбинированного производстваэлектроэнергий и тепла (ТЭЦ). Среди них также наибольшеераспространение получили теплофикационныеГТУ и ПГУ единичной мощностью от 0,2 до 40 МВт,создаваемые на базе современных газовыхтурбин с начальной температурой газов 1100-1300°С. Уже сейчас при развитии регионапотребителю энергии можно предлагатьразные варианты энергоснабжения. Фермер,например, предпочтет заплатить за домдороже, зная заранее, что в будущем у него небудет проблем с расходами на топливо и с егодоставкой. Особое внимание следует уделитьэнергетическим установкам на биогазе, наоснове которых может быть обеспечено нетолько бесперебойное газо- итеплоснабжение, но и различные вариантыэлектрификации села. Навоз,канализационные стоки, отходы — бытовые,переработки сельскохозяйственной ипищевой промышленности, кожевенныхпредприятий, лесопильных производств и др.образуются постоянно и доставляютадминистрации любого региона немало хлопот,экологических и финансовых проблем по ихустранению. Вместе с тем, они составляютместный энергоресурс, поскольку во многихрегионах России разработаны, опробованы ивнедрены способы и установки различноймощности для извлечения биогаза из отходови выработки тепла и электроэнергии, причемизготовление этих установок не требуетбольших материальных затрат. В условияхдефицита и высоких цен на топливо этиустановки позволяют экономить топливонепосредственного использования,практически снимают проблемы еготранспорта и помогают освободиться отсвалок, занимающих большие земельныеплощади, и от убивающих все живое навозныхпотоков. В последнее время стало известно овыполняемых за рубежом исследованиях,посвященных созданию низкотемпературныхгенераторов на биохимическом электролите.При этом КПД низкотемпературныхгенераторов уже сейчас оценивается в 80-85% (теоретическидо 95%). Генераторы могут работать наприродном газе (в том числе на нефтяном, насбросных газах нефтеперегонных заводов, наметане, образующемся в результатепредварительной дегазации угольныхпластов), а также на биогазе, получаемомв процессе переработкисельскохозяйственных и других отходов.Расширяются возможности применения идругих нетрадиционных источников энергии,вплоть до использования мускульной силыживотных. В настоящее время сохраняется опасностьдиктата монополии производителяэлектроэнергии и тепла в регионе, посколькуу потребителя пока практически нетвозможности выбирать источникэнергоснабжения, объем и режимэнергопотребления, тариф на электроэнергиюи тепло и др. (Правда, уже имеется прецедент,когда Президент Калмыкии К. Илюмжиновзакупил для республики ветровыеэлектростанции. Ясно, что в условияхсамофинансирования российские менеджерыполучают большую самостоятельность ввыборе источника энергоснабжения.) В печати появляются публикации, выдающиесомнения работников отрасли внеобходимости появления настоящего рынкаэлектроэнергии и тепла: ведь рыночнаяэкономика станет катализатором развитиямалой энергетики, и на рынке тепла иэлектроэнергии может произойтистолкновение интересов АО «Энерго» и АО «Росстройгазификация»и стоящих за ними РАО «ЕЭС России» и РАО «Газпром». Переход на принципы рыночной экономикиобуславливает необходимость корректировкистратегии и тактики дальнейшего развитиятеплового хозяйства регионов. Этообъясняется целым рядом причин: замедленным темпом роста промышленного теплопотребления из-за стагнации промышленного производства; неизбежным повышением цен на топливо; «муниципализацией» систем инженерного оборудования городов (тепловые сети, котельные); увеличением банковских процентов и соответствующим сдвигом конъюнктуры инвестиций в сторону мапозатратных мероприятий с небольшим сроком окупаемости; резким уменьшением объемов централизованного финансирования строительства объектов теплоснабжения. В последнее время во всех странах идетборьба за сокращение эмиссии парниковыхгазов, основную долю которых даютэнергетические установки на органическомтопливе. Одно из направлений решенияпроблемы парниковых газов — увеличениедоли ВИЭ в общемировой структуреэнергоснабжения. Потепление климата (рассматриваемое вбольшинстве случаев как положительный дляРоссии фактор) несомненно затронет сферукак потребления электрической и тепловойэнергии, так и, естественно, их производстваво всех регионах. Потребуетсякорректировка региональных плановразвития, в том числе — планов развитияэнергосистем, ориентированных, в основном,на уровни потребления электроэнергии итепла конкретными потребителями, а также наконкретные технологии производства с ихрежимными требованиями, которые приходитсяучитывать (и делать это на региональномуровне значительно легче). Необходимодетально просмотреть все звеньяпотребления электроэнергии, тепла итоплива у различных потребителей в регионе,так как только в регионе достоверноизвестен набор существующих технологий вовсех отраслях экономики. Децентрализованный характер и гибкостьинвестиций в повышениеэнергоэффективности у потребителя делаетэти инвестиции принципиальноперспективными для сегодняшнего состоянияэкономики России: инвестиции вэнергосбережение у потребителей менеерискованны, чем в строительство новыхэлектростанций. Потребности в энергии зависят отизменяющейся структуры промышленногопроизводства, учесть которую нарегиональном уровне тоже значительно легче.Это относится также к сельскому хозяйству,к сфере услуг, к транспорту и к жиломусектору. Возрастающая стоимость энергии будетограничивать бюджет, сдерживатьпроизводственную активность до тех пор,пока не появятся инвестиции, имеющие цельюснижение затрат на энергию. На региональном уровне может быть решенаи широко обсуждаемая проблема платы завыбросы СОз: некоторые районы превратилисьв место стока «парниковых газов» и потомумогут настаивать на оплате утилизациивыбросов, поступающих из других регионов. Региональные вопросы охраны окружающейсреды должны решаться совместноадминистрацией регионов, районнымиэнергетическими комиссиями, главнымиэнергетиками предприятий и, естественно,местными органами охраны природы исанэпидемстанциями. Очень важно, чтобыпотребителю был предоставлен свободныйдоступ к экологической информации. Только врегионе (с учетом особенностей его физико-географическогоположения и экологической емкости природы)можно обеспечить введение разумныхприродоохранных ограничений иобоснованных нормативов на экологическибезопасное ведение хозяйственной и инойдеятельности. Переход планирования развития энергетикив основном на принципсамосбалансированности позволит решить иряд социальных проблем, связанных сдемографической и экологической ситуациейв регионе. Развитие энергетики решающим образомзависит от определения приоритетныхнаправлений инвестиционной политики.Трудности с финансированием отрицательносказываются не только на масштабахиспользования источников энергии —потребители энергии страдают от них в не меньшейстепени. В связи с особенностямисовременного положения в экономике, с однойстороны, и потеплением климата — с другой,имеется (пока еще!) временной лаг впересмотре структуры энергоснабжениярегионов. И именно разумная энергетическаяполитика и правильное вложение инвестицийв энергетику обеспечат в большинстверайонов нормальное функционирование идругих отраслей.
Виталий ПРОХОРОВ, профессор кафедры отопления и вентиляции МГСУ, доктор техн. наук член РНТО строителей Проблема энергосбережения всегда сопутствовала энергопотреблению Все последние годы в России интенсивно обсуждается проблема энергосбережения, в том числе в системах отопления и других системах инженерного оснащения зданий. Принимаются решения, утверждаются нормативные документы как всероссийского, так и регионального предназначения. Принят закон РФ об энергосбережении. Проводятся бесчисленные совещания и научно-технические советы, «круглые столы» и академические чтения, съезды и симпозиумы, научно-практические конференции и выставки, ну и конечно, «саммиты». Во множестве выпускаются журналы, публикуются статьи и книги. Защищаются диссертации. Привлекаются зарубежные организации и эксперты. И само собой разумеется, создаются многочисленные новые контролирующие органы и организации, с большими правами, например, по части запретов и штрафов, и одновременно - проведения работ по «хоздоговорам» между контролирующими и контролируемыми, вооруженные импортными дорогостоящими приборами, транспортом, обучающим персоналом, консультантами, экспертами, компьютерами, программами, специальными методиками, предписаниями и … непреодолимыми психологическими установками. А кто из специалистов, или просто пытливых обывателей, засомневается в обоснованности, к примеру утвержденных СНиПов или региональных норм по энергосбережению в зданиях, или энергетического паспорта здания, того объявляют ретроградом, его работы – не соответствующими «перспективным интересам государства и общества» и опирающимися на «устаревшие технические решения» и зовущими «вернуться в прошлое» и «оставаться в плену отсталых представлений». У авторов означенных определений в публикациях не возникает сомнения насчет качества нового, а именно, что оно может быть ухудшенным старым или просто ошибочным, т.е. наносить энерго-экономический ущерб государству. Рассмотрим некоторые попытки решения обозначенной проблемы, начиная с прошлого и не проходя мимо «новизны» и «полезности» настоящего. Человек заботится об экономии энергии с первых дней своего зарождения, а об экономии топлива – с момента обретения огня. В первые тысячелетия тепловая энергия тратилась исключительно на обогрев людей и их жилища (отопление совместно с естественной вентиляцией), приготовление пищи и горячей воды. И было, конечно, небезразлично сколько носить дров для этих целей. При этом сами жилища оборудовались в соответствии с природно-климатическими воздействиями на них окружающей среды и ресурсными возможностями обитающих в конкретном географическом месте людей. Поэтому, как мы теперь говорим, удельная тепловая характеристика жилищ, конструкции, энергосберегающие и гигиенические свойства ограждений, источников и передатчиков тепла, топливных устройств, систем греющих и вентилирующих каналов с их регулирующими органами подчинялись не только общим закономерностям но и всегда несли отпечаток климатической обстановки расположения и сложившихся технологических традиций. С появлением промышленности потребность в энергоносителях высокого качества и одновременно в их экономном расходовании резко возросла, поскольку в разумном обществе объем потребления и экономия энергии сущностно едины. Это вызвало к жизни новые научные разработки. Еще в 18 веке, в 1745 году М.В. Ломоносов пишет диссертацию «О причине теплоты и холода», а через три года формулирует «всеобщий закон природы» - закон сохранения материи и движения. Вслед за этим он же исследовал баланс действующих сил и расход энергии при «вольном» т.е. гравитационном, естественном «движении» вентиляционного воздуха «на шахтах и рудниках примеченном». Таким образом он оставил последователям научные основы естественной (наиболее энергоэкономичной) вентиляции, энергетика которой покоится на разностях температур, влажности и высот неразрывного потока воздуха. Важный вклад в топливо сбережение при отоплении зданий был сделан Н.А. Львовым, обобщенный (в работе 1795 года «Русская пиростатика или употребление испытанных уже печей и каминов»). В первой половине 19 века массированные потребности в энергии и ее экономии вызвали разработку теории тепловых машин (С. Карно), описание закона сохранения энергии (Ю.Р. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц). Возникло ответвление науки – Термодинамика. Были сформулированы три ее фундаментальных принципа («начала»), имеющие непосредственное отношение к инженерным системам. «Первое» - выражение закона сохранения энергии в виде балансов тепла и потоков энергоносителей. «Второе» (Р. Клаузиус, У. Томсон) – учет необратимых потерь даже в идеализированных процессах передачи тепла (теплопотери в зданиях), Дж. Гиббс – метод термодинамических потенциалов (передача влаги в материалах и конструкциях). И «третье» (В. Нернст) – свойство вырождения термодинамических функций и тепловой энергии тел в области температур вблизи абсолютного нуля. Все это позволило точно вычислять как полезно потребляемую, так и безвозвратно теряемую доли тепловой энергии (за счет внешнего рассеивания и за счет необратимых внутренних потерь при любом теплообмене), т.н. эксергию и анергию. Уже в конце 19 – начале 20 веков Д.И. Менделеев сделал научно обоснованные выводы о необходимости беречь ископаемое топливо, особенно газ, утверждая, что «сжигать газ это все равно, что топить печи ассигнациями». После Д.И. Менделеева, уже в наше время, как известно, нашими «ассигнациями» отапливается Запад. А В.И. Вернадским были оценены экологические последствия тепловых и газовых выбросов в атмосферу, тепловых и химических выбросов в воды и грунт и найдены допустимые границы промышленной и добывающей деятельности человека, не вредящие самому его будущему, а строго регламентированные и находящиеся в согласии с природой. И ни у кого из великих предков не было волюнтаристски составленных формул и коэффициентов. Так что наше научно-техническое прошлое в части культуры потребления и сбережения энергии, так же, как и природы представляется отнюдь не темным царством. И было бы хорошо, чтобы все современные инженеры, а также чиновники с их скорыми послушниками и помощниками, сбросили рекламную повязку с глаз, изучили его в силу своих возможностей, обратясь к объективной ситуации, и стремились бы из «зияющих высот» настоящего к новым научным «сияющим вершинам», по своему уровню хотя бы напоминающим уже отдаленные временем научные вершины прошлого. Оптимизировать тепловые процессы в системах отопления и вентиляции, где главным критерием является минимум энергозатрат у нас обучены со студенческой скамьи все специалисты. Занимаются этим все и всегда. Поэтому разработанные и введенные нормы по строительной теплотехнике выглядят согласно народной поговорке: «Кто умеет, тот делает, кто не умеет – тот учит, как надо делать». Энергетический кризис, имевший место на Западе в 70-х - начале 80-х годов до нас не дошел, мощная государственная программа по энергосбережению в СССР была выполнена: были разработаны все необходимые общепромышленные системы и оборудование для утилизации тепла вентиляционного выбросного воздуха, а в каждой отрасли промышленности, буквально для каждого цеха – конструктивные схемы и оборудование утилизации тепла, выделяемого технологическими аппаратами и печами. Были также разработаны теплонасосные системы, а также системы теплоснабжения с использованием солнечной, геотермальной и ветровой энергии. К сожалению, все эти результаты оказались заброшенными. Отдельные исключения держатся на энтузиастах. Так вентиляционные теплоутилизаторы чаще всего не применяются в строительстве и реконструкции зданий, как в государственном, так и в частном секторах экономики. Даже в Москве. Новый энергетический кризис, произошедший на Западе в последние 10 лет, уже ощущается и в России. Реакцией на него у нас стало, в частности, массовое и не всегда добровольное применение дорогостоящего зарубежного оборудования, автоматики, приборов учета тепловой энергии и теплоизоляционных материалов. В подкрепление этого процесса были разработаны: измененный, по существу новый СНиП «Строительная теплотехника», Московские нормы «Энергосбережение в зданиях» и многие другие документы и публикации, неоднозначно воспринятые научной и инженерной общественностью. В первую очередь вследствие своей антирыночной, волюнтаристской сущности. Развернувшаяся дискуссия, казалось, завершится большой и аргументированной публикацией, в которой в числе ряда положений показано, что традиционные, образованные тысячелетней эволюцией, выверенные климатом, геологией и географией естественные материалы для стен, в том числе массовые отечественные местные и наиболее экологичные дерево (рубленный дом) и кирпич из обожженной глины, поставлены измененным СНиП вне закона. Но сей результат знаменателен тем, что он уже выходит за рамки только энергосбережения – это цивилизационное отторжение материалов и конструкций русского национального зодчества. Что для всякого здравомыслящего гражданина России странно. Результат этот, безусловно, требует более тщательного изучения задачи, во всей ее полноте. Следует либо отыскать доказательства и объяснения правомерности таковых нормативов, либо наоборот, их неправомерности и тогда найти аргументы, выстраивающие логику необходимости их отмены. Иначе и мы попадем под классическое определение А.С. Пушкина: «Дикость, подлость и невежество не уважают прошедшего, пресмыкаясь перед одним настоящим». К чему относить понятие «экономия энергии в зданиях». Какой бы жаркой ни была дискуссия вокруг энергосбережения в зданиях, она до сих пор ведётся в основном по вопросу принятия в заранее заданных значений (нигде не указывается кем и почему именно таких) минимальных термических сопротивлений ограждающих конструкций здания и тех или иных величин инфильтрации наружного воздуха, неизбежно участвующего в естественной вентиляции помещений. На чем и построен ряд нормативных документов. Эти данные, полученные в результате расчетов теплопотерь в процессе проектирования по фрагментам ограждающих конструкций, суммируются и приводят к определению тепловой мощности систем отопления зданий. Изначально предначертаны и возможные проценты «энергосбережения», которыми авторы норм активно оперируют и в литературе, и на уровнях управленческих. Однако теряется факт, что сама система отопления – лишь одна из нескольких теплопотребляющих систем здания, к тому же потребляющих и электроэнергию. Даже в простейшем примере здания – жилом доме городского типа существует, по крайней мере, еще система горячего водоснабжения с соизмеримым годовым потреблением тепла. Имеют место также затраты энергии на пищеприготовление (газ, электроэнергия ), электроосвещение, электропривод бытовой техники, электропитание информационной техники и др. В гражданских и промышленных зданиях добавляются не менее крупные слагаемые затрат энергии на механическую вентиляцию и кондиционирование воздуха. Поэтому оперировать процентами только на одно слагаемое, говоря, что это экономия энергии в здании в целом, есть подмена тезиса в дискуссии и некорректность математическая. На самом деле проценты экономии энергии в зданиях от повышения их теплозащиты будут совсем другими. Наглядным примером этой подмены является предписанная в МГСН форма энергетического паспорта здания. Она никак не обоснована, и не логична, если учесть весь комплекс энергопотребляющих систем. Форма паспорта построена на раздутом, многочисленном дроблении теплопотерь на мелкие составляющие (что является лишь предметом проектного расчета). Это создает избыток второстепенной информации и не дает аналитически полного представления об энергозатратах и энергосбережении в системах обеспечения воздушно-теплового микроклимата, системах светового микроклимата и санитарно-технических системах (горячее водоснабжение, пылеуборка, влажная уборка помещений). Скороговоркой намеченные в энергопаспорте строчки по составляющим энергозатрат (кроме теплопотерь) также мало что дают, хотя бы по отсутствию связи с паспортами на вентиляционные системы, практикуемые у нас с начала 20 века. Задача более полного представления энергопотребления зданием достаточно трудоемка и требует как постановочно-методических, так и серьезных научно-исследовательских работ, например в части интегрированного вычисления и отображения расходов разнородных энергоносителей, а также единого и энергоэкономичного управления физически разными энергопотоками. Общетеоретическая постановка задачи и соответствующие формулы были представлены автором настоящих строк. На этой основе, в качестве первого приближения, считаем возможным ограничиться только доступными данными по отоплению, механической вентиляции, кондиционированию воздуха и горячему водоснабжению, которые можно получить в процессе их реального проектирования и проектной оптимизации. При оценках годовых расходов энергии используем достаточно простой и освоенный аппарат расчета по ГСОП. В действительности интегральные значения величин потребления тепла описываются более сложными зависимостями и требуют более громоздких исходных данных и вычислительных процедур.
Материалы конференции. Децентрализованные источники энергии. Сокращение потребления природног. Теплоизоляция. Links russia. Главная -> Экология 
|