Опыт реализации энергосберегающих технологий за рубежом

Правительство США в партнерстве с частным сектором стремится развивать в стране и за рубежом комплекс технологий, которые должны быть постепенно внедрены ко второй половине текущего столетия. К ним относятся новые биологические виды топлива из непродовольственных культур, чистая угольная технология, коммерциализация гибридных автомобилей с подзаряжающимися аккумуляторами, технология водородных топливных элементов, более эффективные и более безопасные ядерные системы, технологии ядерного синтеза.

На территории США имеется множество локальных зон с присущими только им специфическими источниками возобновляемой энергии. Например, солнечная энергия больше всего используется на Юго-западе, энергия ветра наиболее широко применяется в районе Великих равнин и в горах, а геотермальная используется на Западе страны [5, с. 274].

Индия, являясь одной из первых стран, которая стала широко использовать возобновляемые источники энергии, в настоящее время активно применяет энергию ветра, солнечную энергию, гидроэнергетику и энергию биомассы.

Бразилия является пионером в использовании этанола на основе переработки сахаросодержащих культур. Согласно отчету неправительственного Фонда Hart Energy Consulting, глобальное использование биотоплива к 2015 году увеличится вдвое, а Бразилия останется крупнейшим мировым экспортером как самого топлива, так и сырья для него.

В Китае создана целая отрасль промышленности по использованию солнечной энергии для нагрева воды, приносящая ежегодный доход более 3 млрд. долл.

Одновременно с разработкой мер по энергосбережению, в Японии ведутся активные работы по развитию гелиоэнергетики (солнечная энергия). На сегодняшний день 1 Ватт выработанной солнечной батареей энергии обходится в 140 японских иен, данный показатель в 1980 году составлял 30 тысяч японских иен. Из данного соотношения видно как активно и продуктивно ведутся работы по данному направлению. Японское правительство поставила задачу оснастить солнечными батареями  1 млн. жилых домов на 2010 год.

В последнее время в мире наметился явный интерес к фотоэлектрике, хотя ее сегодняшняя себестоимость в три–четыре раза выше себестоимости традиционной энергетики. Фотоэлектричество особенно привлекательно для удаленных областей, не имеющих подключения к общей энергосистеме. Передовая тонкопленочная технология, применяемая для производства фотоэлектрических батарей, гораздо дешевле кристаллической кремниевой технологии и активно внедряется в крупномасштабное коммерческое производство. Лидером в создании  фотоэлектрических станции является Испания. Испанская компания «SunPower Corp» (SPWR) в ближайшее время  построит еще  три фотоэлектрические электростанции в Ла Манче, с  суммарной мощностью электростанций – 21 МВт.

В Южной Индии, Шри-Ланке, Бангладеш, Марокко, Кении, ЮАР и ряде других стран широко применяют солнечное фотоэлектричество с целью обеспечения жилья, не входящего в систему электроснабжения.

Среди возобновляемых источников одно из первых мест занимает ветроэнергетика. Так, в США в 2006 году общая установленная мощность ветряных энергоустановок составила 9149 мегаВатт. Благодаря последним технологическим достижениям конкурентоспособность ветроэнергетики постоянно растет, что обеспечивает рост ее производства.

Первый рынок ветровой энергии сложился в Дании в девяностых годах прошлого века. Затем примеру Дании последовала Германия. В настоящее время постоянные и активные рынки сформировались в Испании, Италии, Франции, Великобритании и Индии.

При этом необходимо отметить, что Дания занимает лидирующие позиции в мире по внедрению многих видов энергосберегающих технологий, что позволяет  в течение последних 20 лет сохранять неизменным годовой объем потребления энергоресурсов. В то же время за эти годы ВВП страны вырос более чем в 1,5 раза.

Опыт Дании активно используется многими европейскими странами, Китаем и США. При этом в соответствующей директиве ЕС такие направления датской энергетической стратегии, как повышение эффективности использования энергии (при производстве и на этапах конечного использования), внедрение энергосберегающей техники, технологий, материалов; масштабное использование новых и возобновляемых источников энергии признаны общеприменимыми для стратегий модернизации ТЭК всех стран Европейского содружества. Также и Российская Федерация активно перенимает опыт энергосберегающих мероприятий реализованных в Дании. В ходе официального визита Президента России Д.А. Медведева  27-28 апреля 2010 в  Данию подписан ряд документов планирующих активную совместную работу в области энергетики и энергосбережения, распределения и потребления энергии в России.

Одним из важнейших направлений энергосбережения в Западной Европе является внедрение эффективных энергосберегающих технологий в промышленной и муниципальной сферах. Обычно используются технологии следующих типов:

- общие технологии для многих  потребителей, связанные с использованием энергии: двигатели с переменной частотой вращения, теплообменники, сжатый воздух, освещение, пар, охлаждение, сушка и пр.;

- более эффективное производство энергии, включая современные котельные, когенерацию (тепло и электричество), а также тригенерацию (тепло, холод, электричество);

- альтернативные источники энергии.

Одна из наиболее распространенных энергосберегающих технологий с большим потенциалом для улучшений в сфере строительства жилья - это котельные. Современные технологии способны существенно уменьшить потребление энергоносителей, снизить затраты на обслуживание, даже повысить КПД. Кроме того, замена котельной часто позволяет перейти с экологически грязного и дорогого угля или мазута на более дешевое и чистое топливо, такое, как газ или древесные гранулы.

В настоящее время большинство развитых стран используют следующие основные энергосберегающие мероприятия при реализации проектов энергоэффективного жилого дома:

применение современной тепловой изоляции трубопроводов отопления и горячего водоснабжения;

индивидуальный источник теплоэнергоснабжения (индивидуальная котельная или источник когенерации энергии);

тепловые насосы, использующие тепло земли, тепло вытяжного вентиляционного воздуха и тепло сточных вод;

солнечные коллекторы в системе горячего водоснабжения и в системе охлаждения помещения;

поквартирные системы отопления с теплосчетчиками и с индивидуальным регулированием теплового режима помещений;

система механической вытяжной вентиляции с индивидуальным регулированием и утилизацией тепла вытяжного воздуха;

поквартирные контроллеры, оптимизирующие потребление тепла на отопление и вентиляцию квартир;

утилизация тепла солнечного излучения в тепловом балансе здания на основе оптимального выбора светопрозрачных ограждающих конструкций;

устройства, использующие, рассеянное солнечное излучение для повышения освещенности помещений и снижения энергопотребления на освещение;

использование тепла обратной воды системы теплоснабжения для напольного отопления в ванных комнатах;

система управления теплоэнергоснабжением, микроклиматом помещений и инженерным оборудованием здания на основе математической модели здания как единой теплоэнергетической системы.

Впечатляющих успехов в плане эффективности расходования энергии добилась Германия. Так, власти этой страны не дают разрешения на строительство любого здания, если в архитектурном проекте не предусмотрена  теплоизоляция, соответствующая требованиям государственных стандартов. Все более широкое распространение здесь, также как и во многих других развитых странах получают датчики движения, которые устанавливаются в коридорах и комнатах, реагирующие на нахождение в них человека: если помещение пустеет, свет в нем автоматически выключается.

В Финляндии и Швеции активно работают технологии с применением талькохлорида. Этот материал имеет особые физические свойства - восемь часов вбирает тепло и шестнадцать часов его отдает.  На его основе уже разработаны тепловые аккумуляторы,  которые устанавливают  в подвале дома, и с помощью вентиляционной системы тепло подается по всему зданию.  Применение талькохлорида рентабельно  тогда,  когда есть разница между дневными и ночными тарифами электроэнергии.

Также в мире широкое развитие приобрело направление энергетики в малых масштабах. Каждый район европейских городов создает свои системы энергообеспечения, за счет чего почти исключаются потери при транспортировке энергии. Как правило, в малой энергетике подобные инновации - это результат не государственных решений, а частной инициативы. Как правило, главным потребителем тепловой и электроэнергии в большинстве стран является жилищно-коммунальный комплекс [4, с. 27].

Важным направлением энергосбережения является экономия электроэнергии, которая почти на 50% достигается за счет экономии электроосвещения. В связи с этим с 2009 года в Великобритании вступил запрет на использование ламп накаливания. Эта страна первая потребовала от своих граждан на законодательном уровне заменить лампы накаливания на флуоресцентные лампы. Данная инициатива не вызвала протеста среди населения, хотя стоимость обычной лампы накаливания в 10 раз ниже. Ожидается, что потребление электроэнергии существенно снизится, поскольку такие флуоресцентные лампы потребляют в 5 раз меньше энергии, чем обычные, а срок эксплуатации их в 10 раз дольше. При этом Великобритания добилась принятия Евросоюзом общеевропейского запрета на продажу в торговой сети ламп накаливания. Согласно экономическим расчетам после замены ламп накаливания страны ежегодно будут экономить от 5 до 8 млрд. долл. Данную инициативу на законодательном уровне своих стран  поддержали не только в Европейском Союзе, но и Австралии, Новой Зеландии, США, Канаде, а также в Российской Федерации [2, с. 8].

В последние годы одним из наиболее перспективных направлений, способных качественно изменить ситуацию, сложившуюся на рынке энергоносителей, во многих странах является  переход к водородному топливу. Интерес к использованию водорода в качестве альтернативного вида топлива проявляется за рубежом уже не одно десятилетие. Однако только в настоящее время этот интерес нашел воплощение в долгосрочных стратегиях развития и специально создающихся для их реализации крупных национальных и транснациональных программах, а также государственно-частных партнерствах, нацеленных на достижение инновационного прорыва в области энергетики.

Водородная энергетика интересна прежде всего тем, что применяется водород, который имеет теплотворную способность в 2,5 раза выше, чем природный газ,  запасы его неограничены, он экологичен, единственный продукт сгорания - это вода. И еще очень важно, что его можно применять в топливных элементах, где осуществляется прямое преобразование химической энергии в электрическую.

Работы по развитию водородной энергетики осуществляют многие ведущие индустриальные страны мира, включая США, страны ЕС, Японию, Китай, Индию, Канаду а также новые индустриальные страны.

Так, в США активные работы в области  водородного  топлива  начались с 2003 года, когда была принята Федеральная программа «Инициатива в области водородного топлива», в соответствии с которой на 2004 – 2008 финансовые годы было выделено 1,2 млрд. долл. Из них 720 млн. долл. предназначены на проведение научных исследований и разработок.

Цель данной программы является разработка методов производства, доставки и хранения водорода и технологий водородных топливных элементов, которые дадут автомобильным и энергетическим компаниям возможность принять решение о коммерческой целесообразности развития транспорта на основе водородных топливных элементов и формирования соответствующей инфраструктуры к 2020 г. Реализация программы предусматривает, что федеральное правительство возьмет на себя функции по ранней адаптации новых технологий и выработке политики, которая будет способствовать развитию возможностей промышленности по обеспечению поставок на рынок значительных объемов водородного топлива. Роль промышленности в освоении новых водородных технологий на более поздних этапах постепенно станет доминирующей.

По прогнозам американских специалистов, в случае успешных результатов запланированных исследований и выведения на рынок новых технологий в 2020 г. автомобили на топливных элементах дадут возможность сократить к 2040 г. спрос на нефть на внутреннем рынке США более чем на 11 млн. баррелей в день.

Значительный интерес к водородной энергетике проявляют страны ЕС, где поставлена задача построить в долгосрочной перспективе полностью интегрированную водородную экономику, основанную на использовании возобновляемых источников энергии.

Наряду с участием в общеевропейских программах страны ЕС разрабатывают и реализуют национальные и региональные программы в области водородной энергетики.

Так, в Германии активно ведутся разработки по созданию транспортных средств на водородном топливе. На эти цели Правительством предусмотрено израсходовать на ближайшие 10 лет 500 млн. евро.

Норвегия завершает строительство так называемой «водородной дороги» протяженностью 580 км между городами Осло и Ставангер. Ожидается, что к 2012 г. инфраструктура этой дороги войдет в сеть водородных заправочных станций на юго-западе Скандинавии, в создании которой примут участие Швеция и Дания.

В Исландии действует совместное предприятие по содействию использованию водорода в качестве транспортного топлива с участием правительства и академических институтов.

В Канаде ведутся исследования в области водородной энергетики и топливных элементов с 1978 г. Деятельность государственных ведомств в рассматриваемой области координируется с частным бизнесом и университетами через национальный    Комитет водородной энергетики и топливных элементов, в который входят представители всех федеральных ведомств.

Кроме   того,   осуществляется   ряд   региональных   программ   с   участием заинтересованных промышленных компаний, в том числе американских.

В Японии реализуется программа создания технологий производства, хранения, транспортировки и использования водорода, в рамках которой разработаны три типа заправочных  станций,  использующих  различные  способы  получения  водорода.  В 2010 г. количество автомобилей на водородных топливных элементах должно составить порядка 50 000 единиц, к 2020 г. их количество достигнет 5 млн. Для обслуживания этих автомобилей будет открыто 4 000 водородных заправочных станций [4, с. 33].

Все вышеупомянутые технологии свидетельствуют о том, что большинство стран постоянно развивают и совершенствуют энергосберегающие технологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мировой опыт планирования и реализации энергосберегающей политики имеет более чем четвертьвековую историю. Явившись ответом на резкий рост цен на мировых топливных рынках в 70-х годах, энергосбережение и сегодня в условиях относительной доступности цен на энергоносители остается важнейшим направлением энергетической политики многих стран мира, а также международных организаций и союзов топливно-энергетической направленности.