Рис. 4 Карта электроемкости ВВП по ППС за 2020 г. (площадь круга соответствует величине подушевого потребления электроэнергии) [21]
Среди ключевых эффектов от повышения энергетической эффективности выделяют:
- снижение себестоимости выпускаемой продукции за счет сокращения издержек на энергоснабжение;
- прирост энергопотребления без увеличения объемов выработки электроэнергии, что позволит получить экономический рост без существенных инвестиционных затрат [16];
- повышение доходности для стран, ориентированных на экспорт углеводородного сырья за счет снижения себестоимости их производства;
- сохранение запасов углеводородного сырья для стран, добывающих топливно-энергетические ресурсы;
- снижение нагрузки на государственный бюджет за счет сокращения затрат на энергоснабжение предприятий бюджетного сектора [18];
- сокращение объемов инвестиционных затрат на строительство и модернизацию энергетической инфраструктуры [19];
- повышение уровня здоровья граждан в результате улучшения климата;
- повышения уровня энергетической безопасности функционирования территорий [20].
Развитие политики в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в различных странах мира начало получать постепенный интерес с начала 1970-х гг. после случившихся мировых энергетических кризисов в результате нефтяного эмбарго. Постепенно с ростом стоимости углеводородного сырья на глобальных рынках, сокращения существующих запасов энергоресурсов с одновременным ростом спроса на энергопотребление, большинство стран стали обращать все большее внимание на необходимость повышения энергетической эффективности на уровне национальных экономик. В этот период в 1974 г. ряд европейских стран для объединения усилий в области энергосбережения создали международную организацию International energy agency (Международное энергетическое агентство, МЭА) [21]. По состоянию на 2021 г. в состав МЭА входят 29 стран мира. Инициативы в области повышения уровня мировой колонизации, в том числе за счет повышения энергетической эффективности, были продолжены по инициативе ООН, в рамках которой в 1992 г. была подписана рамочная конвенция об изменении климата и сокращения выбросов парниковых газов (Киотский протокол), что стало существенным триггером для реализации политики в области энергоэффективности в большинстве стран мира. В процессе развития глобальной политики в области повышения энергетической эффективности был создан ряд международных организаций, вносящих вклад в глобальное повышение энергетической эффективности, среди которых можно выделить: Council of European Energy Regulators (CEER) - совет европейских регуляротов рынка газа и электроэнергии [22]. Energy Regulators Regional Association (ERRA) - совет регуляторов топлвивно-энергетических комплексов стран Европы, Азии, Африки, Ближнего Востока, США. The Union of the Electricity Industry (Eurelectric) - совет производителей оборудования для электроэнергетической отрасли, действующей по всему миру. European Network of Transmission System Operators for Electricity (ENTSO-E) - организация, объединяющая 42 оператора систем передачи электроэнергии из 35 стран Европы [23]. European Network of Transmission System Operators for Gas (ENTSOG) - объединение операторов транспортировки газа в Европе. International Partnership for Energy Efficiency Cooperation (IPEEC) - форум в области разработки и внедрения энергетической политики, объединяющая развитые и развивающиеся страны [24]. Organization of the Petroleum Exporting Countries (OPEC) - межправительственная организация производителей нефти [25]. International Renewable Energy Agency (IRENA) международная организация, занимающаяся поддержкой развития ВИЭ.
Учитывая высокий интерес к повышению энергетической эффективности во всем мире, технологии в этой области получают значительные инвестиционные вливания и интенсивное развитие. Развитие технологий в области повышения энергетической эффективности имели последовательное развитие, что связано с развитием сопутствующих технологий, либо развитием государственных институтов и энергетических рынков. На рис. 5 представлена эволюция технологий в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Как следует из рисунка, начало повышению энергетической эффективности было положено с повышения КПД энергопотребляющего оборудования с последующей интеграцией технологий повышения энергетической эффективности на более значительные масштабы, что связано с развитием государственных программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. С развитием цифровых технологий повышение энергетической эффективности начало выполняться на основе создания концепций Smart Grid, Smart Metter. Мировая политика энергетического перехода, снижение стоимости производства возобновляемых источников энергии привела к популяризации технологий хранения электроэнергии, возобновляемых источников энергии и систем распределенной энергетики.
Рис. 5 Эволюция технологий в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности
Исследование показателей объема инвестиций в развитие возобновляемой энергетики по видам энергоресурсов за период 2004-2016 гг. показало, что за 13 лет объем мировых инвестиций в области ВИЭ увеличился более чем в пять раз, и в 2016 г. составил 242 млрд долл. [26]. В результате анализа было выяснено, что наиболее важными направления развития ВИЭ в настоящий момент являются солнечная энергетика и ветровая энергия. Большинство таких установок относятся к распределенной генерации, т. к. работают автономно на площадках отдельных предприятий либо территориальных образований. Это подчеркивает высокий интерес у мирового сообщества к развитию энергетики и повышения энергетической эффективности, а также значительные перспективы развития ВИЭ и распределенной генерации в перспективе ближайшего десятилетия.
Исследование показателей установленной мощности электростанций, действующих на возобновляемых источниках энергии в мире за период 2011-2020 гг., позволило выявить, что геотермальные электростанции, которые получили применение в мире еще в 1960-х гг., хотя и сохраняет темпы прироста, составляющие 6 % ежегодно, но по объемам мирового внедрения существенно отстает от солнечной и ветровой генерации. Темпы мирового прироста установленной мощности солнечной генерации за период последнего десятилетия составили 29 % ежегодно, у ветровой генерации этот показатель составляет в среднем 14 % ежегодно. Следует отметить, что до 2011 г. установленная мощность электростанций была незначительной и вносила относительно небольшой вклад в формирование мирового энергобаланса многих стран мира. При этом, по результатам 2020 г., доля потребления электроэнергии на основе ВИЭ составила: в Норвегии - 98,4 %, в Бразилии - 84,1 %, в Новой Зеландии - 80 %, в Швеции - 68,4 %, в Канаде - 67,7 % и т. д. В эту статистику входят как большие ГЭС, так и распределенная генерация. Факт высокой доли выработки ВИЭ во многих странах мира и ежегодное увеличение этого показателя еще раз подчеркивает перспективность развития распределенной энергетики и ВИЭ во всем мире.
На рис. 6 представлена диаграмма динамики прироста потребления электроэнергии в странах мира за период 2000-2020 годов. В диаграмме представлены показатели 75 стран мира. За исследуемый период у 61 страны наблюдается рост потребления электроэнергии, в оставшихся 14 странах наблюдается снижение. Величина прироста в некоторых странах мира превышает 300 % (Китай, Бангладеш, Ирак, Катар). В среднем, величина прироста по исследуемым странам составила 101 %, что для десятилетнего периода исследования является значительным, и в настоящий момент в мире отсутствуют экономические предпосылки для снижения темпов прироста электропотребления.
Рис. 6 Динамика прироста потребления электроэнергии в странах мира за период 2000-2020 гг. [27]
Спад потребления электроэнергии, наблюдающийся в 2020 г., связан со снижением темпов экономического развития в результате мировой пандемии вызванной вирусом COVLD-19. На рис. 7 представлена динамика ВВП и потребления электроэнергии в некоторых странах мира за период 2016-2020 гг. Как следует из диаграммы, в странах мира в 2020 г. произошло снижение показателей ВВП, что синхронно отразилось на снижении показателей потребления электроэнергии. После восстановления экономик от пандемии, вызванной вирусом COVID-19, спрос на увеличение потребление электроэнергии в странах мира выйдет на прежний уровень. Указанный прирост электропотребления должен покрываться новыми энергетическими мощностями энергосистемы, капитальные затраты на строительство которых постепенно превышают затраты, связаныне со строительством распределенной генерации.
Рис. 7 Динамика ВВП и потребления электроэнергии в некоторых странах мира за период 2016-2020 годов [27]
На рис. 8 представлен прогноз ввода новых мощностей централизованной и распределенной генерации электроэнергии в мире до 2030 г. Из диаграммы видно, что если в 2021 г. прогноз ввода установленной мощности распределенной генерации превышает объемы ввода централизованной генерации на 86 %, то в 2026 г. этот показатель превысит 209 %, а к 2030 г. составит 330 %. Прогнозы позволяют констатировать, что распределенная генерация будет представлять собой одну из ключевых технологий в области повышения энергетической эффективности промышленности, т. к. распределенная генерация устанавливается вблизи крупных энергоемких объектов и позволяет сокращать затраты промышленных предприятий не только на уровне выработки электроэнергии, но и в процессе передачи и конечного потребления. На рис. 9 представлены ключевые направления повышения энергетической эффективности и надежности функционирования мировой энергосистемы в условиях современного технологического развития.
Рис. 8 Прогноз ввода новых мощностей централизованной и распределенной генерации электроэнергии в мире на период до 2030 года [28]
Рис. 9. Направления повышения энергетической эффективности и надежности функционирования мировой энергосистемы в условиях современного технологического развития
Резервы повышения энергетической эффективности расположены не только на уровне потребления энергоресурсов, но и на уровне производства энергии. По нашему мнению, одним из ключевых направлений повышения энергетической эффективности в промышленности является развитие технологий малой распределенной генерации в интеграции с современными технологиями управления энергозатратами на уровне конечного потребления, таких как управление, спросом на потребление электроэнергии и природного газа и формирования на базе промышленных предприятий активных энергетических комплексов, будут полноценными участниками обращения энергетических ресурсов в Единых энергетических системах и Единых системах газоснабжения будущего.
Список литературы
1. Энергоэффективность, ресурсосбережение и природопользование в городском хозяйстве и строительстве: экономика и управление // Матер. III Междунар. науч.-тех. конф., 20-25 мая 2016 г., Волгоград, 2016. 792 с.
2. Дзюба А.П., Соловьева И.А. Управление спросом на энергоресурсы в глобальном экономическом пространстве. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2021. 261 с.
3. Политика повышения энергоэффективности: передовой опыт // Отчет Организации объединенных наций. Нью-Йорк и Женева. 2015. 102 с.
4. Energy Regulators Regional Association. URL: https://erranet.org/?lang=ru
5. Global Energy Trends - 2021 Edition // Enerdata. 2021. 56 p. URL: https://www.enerdata.net/publications/reportspresentations/world-energy-trends.html
6. Mapping of Existing Technologies to Enhance Energy Efficiency in Buildings in the UNECE Region // United nations economic commission for Europe. 2019. 66 P. URL: https://unece.org/
7. Сибикин Ю. Д., Сибикин М.Ю. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие. М.: КНОРУС, 2010. 227 с.
8. World energy balances // Statistics report International energy agency. 2020. 741 p. URL: https://iea.blob.core.windows.net/
9. Дзюба А.П. Теория и методология управления спросом на энергоресурсы в промышленности: монография. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2020. 323 с.
10. Global Renewables Outlook: Energy transformation 2050 // International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. 2020. 291 p. URL: https://www.irena.org/
11. Statistical Review of World Energy 2021 // Statistics report British Petroleum. 2021. - 72 P. URL: https://www.bp.com/
12. Annual Energy Review // Report U.S. Energy Information Administration. 2020. URL: https://www.eia.gov/ totalenergy/data/annual/
13. Energy efficiency technologies and benefits / sustainable energy regulation and policymaking for Africa. 2018. 58 p. URL: https://www.unido.org/sites/default/files/2009-02/Module12_0.pdf
14. Electricity Information 2020 // Statistics report International energy agency. 2020. 683 p. URL: https://iea.blob.core.windows.net/
15. Дзюба А.П., Соловьева И.А. Управление спросом на энергоресурсы в промышленных комплексах и регионах. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2019. 239 с.
16. Пилипенко Н.В., Сиваков И.А. Энергосбережение и повышение энергетической эффективности инженерных систем и сетей: учебное пособие. СПб: НИУ ИТМО, 2013. 274 с.
17. Энергосбережение в зеркале промышленной политики // Информационный обзор Аналитического центра при Правительстве РФ. 2012. 37 с. URL: https://ac.gov.ru/files/publication/a/3017.pdf
18. Государственный доклад «О состоянии энергосбережения и повышении энергетической эффективности в Российской Федерации» // Министерство экономического развития Российской Федерации. 2019. 85 с. URL: https://www.economy.gov.ru
19. Михайлов В.Ю. Энергосбережение и энергоэффективность в региональной экономической системе: теория и практика: монография. Чебоксары, 2011. 112 с.
20. Меркер Э.Э., Карпенко Г.А., Тынников И.М. Энергосбережение в промышленности и эксергетический анализ технологических процессов: учебное пособие. Старый Оскол: ТНТ, 2012. 315 с.
21. Key World Energy Statistics 2020 // Statistics report International energy agency. 2020. 81 p. URL: https://iea.blob.core.windows.net/
22. Council of European Energy Regulators. URL: https://www.ceer.eu/
23. European Network of Transmission System Operators for Electricity. URL: https://www.entsoe.eu/
24. International Partnership for Energy Efficiency Cooperation. URL: http://www.ipeec.org/
25. Organization of the Petroleum Exporting Countries. URL: https://www.opec.org/
26. Renewable energy statistics 2021 // International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. 2021. 460 p. URL: https://www.irena.org/
27. World Bank Open Data // World Bank. URL: https://data.worldbank.org/
28. Renewable capacity statistics 2021 // International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi. 2021. 64 p. URL: https://www.irena.org/