Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

Энергосберегающие технологии. Взгляд в будущее

Левинзон С.В. 1
1 Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана
1. Левинзон С.В., Фейгин Л.З. и др. Эффективные способы и устройства энергосбережения. Современные наукоёмкие технологии. – М., 2009. – № 1. – С. 23–24.
2. Левинзон С.В. Новые тенденции в энергосберегающих технологиях // Международный журнал экспериментального образования. – М., 2011. – № 6. – С. 78–79.
3. Левинзон С.В. Энергосберегающие технологии: плюсы и минусы. Международный журнал экспериментального образования. – М., 2012. – № 4. – С. 75–77.
4. Федеральный закон Российской Федерации. № 261-ФЗ Об энергосбережении о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации. – М., 2009. – 79 с.

Спор специалистов о преимуществах и недостатках альтернативных источников энергии, похоже, заканчивается. Стало понятно, что для человечества очень важно искать новые возобновляемые ресурсы. Дело не только в том, что «внутренние возможности» добычи полезных ископаемых на планете Земля постоянно уменьшаются. Кроме того, их добыча и переработка увеличивают выброс парниковых газов и ядовитых веществ, образующихся при сгорании нефти, газа и нефтепродуктов. Наша планета и её жители ощущают их действие уже давно. Человечество беспощадно использует не возобновляемые или трудно возобновляемые ресурсы, чтобы себя обогреть, осветить, перевезти на транспорте, накормить. Эти действия нарушают хрупкий экологический баланс на планете. Для человечества на данный момент легче использовать ископаемое топливо, такое как нефть и газ. Но многие месторождения уже исчерпали свой запас, и рано или поздно нам придется перейти на применение альтернативных источников энергии. Энергосбережение, как один из элементов научно-технического прогресса, имеет свою короткую историю, начинающуюся с начала 70-х годов прошлого столетия. Условно современную историю энергосбережения можно разбить на 4 этапа – 1973–1991, 1991–2003, 2003–2008 и 2009–по настоящее время. Конечно, и до начала 70-х годов разработки в области энергосбережения велись. Но, с одной стороны, разрозненно и «точечно» ( как за рубежом, так и в нашей стране [1-3]), с другой – при отсутствии законодательной базы в данном направлении. Т.е. не было разработано законодательство, обеспечивающее приоритет компаниям и гражданам, использующим энергосберегающие технологии и решения. Сначала это коснулось США, Европы и Японии и значительно позже – нас. Начало первого этапа современной истории энергосбережения (1973–1991 годы) связано с очередным конфликтом, известным как «Война Судного Дня», нефтяным эмбарго, резким ростом цен на нефть и газ. В Европе и США произошёл неконтролируемый рост стоимости электрической и тепловой энергии, а в ряде случаев – и с длительными перебоями их подачи. В большинстве развитых государств были приняты решения по разработке специальных программ экономии энергии, выделении громадных бюджетных средств на проведение НИР и ОКР. Особое внимание уделялось использованию нетрадиционных источников энергии, снижению энергопотребления в различных отраслях промышленности. К сожалению, большинство работ, начатых в те годы, показали недостаточную эффективность и длительную окупаемость из-за несовершенных материалов и технологий. И, кроме того, цены на нефть очень быстро стали снижаться. На основе всех исследований была разработана целостная идеология экономии энергии, было показано со всей очевидностью, что для успешного решения проблем энергосбережения необходим комплексный подход к ней – улучшение только одного какого-нибудь элемента не позволит кардинально снизить энергопотребление.

После начала операции США против Ирака «Буря в пустыне» в 1991 году практически стартовал и новый энергетический кризис, а также второй этап истории энергосбережения. Стоимость нефти на некоторое время опять резко выросла, вновь возникла и потребность в новых способах экономии энергии. Этот этап продолжался ориентировочно вплоть до 2003 года и отмечен значительно более интересными результатами с точки зрения внедрения новых энергосберегающих технологий. Дело в том, что за 80-е годы был достигнут значительный прогресс в новых технологиях, определенных в качестве приоритетных на первом этапе. И эти наработки стали активно внедряться. Сюда можно отнести тепловые насосы, ветровые генераторы, солнечные элементы. Следует отметить, что одновременно были выделены очень большие средства на публичное продвижение программы энергосбережения и разъяснение ее целей потребителя. Начало третьего этапа современной истории энергосбережения в 2003 году связано уже не только с военной операцией США в Ираке и Афганистане и последовавшим увеличением стоимости углеводородов, но и с осознанием того факта, что климат планеты достаточно серьезно меняется. А в глобальном потеплении виноваты, в значительной степени, деятельность человека и неконтролируемый выброс двуокиси углерода. В этот период отмечались значительные успехи в разработке и запуске в массовое производство новых материалов, позволяющих более эффективно использовать, например, солнечную, а также и иные возобновляемые виды энергии. На данном этапе был разработан документ ЕС, известный под условным названием «Программа 20 – 20 – 20», который был принят Европейским Парламентом в декабре 2008 г. В 2004 году Конгресс США, провозгласив выполнение основных положений Energy Act 1992, принял новый документ – Energy Act 2004, а также разработал так модные сегодня Road Map («Дорожные карты») для различных отраслей промышленности. Такие документы определили краткосрочные и среднесрочные конкретные цели энергосбережения. Эта программа сейчас очень эффективно работает. Кстати, при принятии Energy Act 2004 было отмечено, что благодаря предыдущему аналогичному документу – несмотря на существенный рост промышленных производств в США, потребление энергии в целом по стране практически не изменилось по сравнению с 1990 годом. Причем, что особенно важно отметить, и в ЕС, и в США налажена необычайно четкая координация различных мероприятий по энергосбережению не только между странами, но и между отраслями промышленности. Энергосбережение действительно становится основой экономики, а что еще удивительнее – поддерживается большинством граждан стран, несмотря на то, что некоторые новые технологии сегодня все еще значительно дороже традиционных. Можно считать условно, что 4-й этап ведёт отсчёт с 2009 года: в предыдущем году начался крупнейший после Великой депрессии 30-х годов прошлого века финансовый кризис, который уже в начале 2009 года очень негативно сказался на экономиках практически всех стран. Особенно сильно он отразился на финансовой сфере и строительной отрасли. Но компании не перешли на выпуск более дешевой и менее качественной продукции, т.е. выжили не те фирмы, которые удешевляли свою продукцию, а те, которые имели возможность вывести на рынок что-то новое, иногда – более дорогое, чем у конкурентов, но с лучшими потребительскими характеристиками. Сведения о целях и задачах программы ЕС «20-20-20», Energy Act 2004 США, приведены в докладе.

Несколько слов о том, что происходило в РФ, когда развитые страны активно развивали энергосберегающие технологии. Практически ничего. В 70-е годы мы только радовались повышению цены на нефть, в 80-е – была перестройка, а экономика просто рухнула, в начале 90-х – делили советскую собственность. Так вышло, что весь наиболее активный период создания новых энергосберегающих технологий мы проспали. И только в середине 90-х годов прошлого века и в России стали думать об экономии энергии. Думать по существу, а не решать отдельные точечные вопросы.

Каким же видится будущее энергосберегающих технологий? Во-первых, совершенствование технологических процессов для альтернативных источников и внедрение их в повседневную жизнь. Во-вторых, оценка и освоение новейших технологий по использованию не возобновляемых источников энергии. К альтернативным источникам можно отнести энергию ветра, воды, биомассы, геотермальную энергию, ядерную энергетику. В определённом смысле, сюда можно отнести и энергосберегающие технологии на транспорте. Солнечные батареи постоянно совершенствуются, создаются «солнечные парки». Улучшаются массогабаритные характеристики солнечных элементов, технология их эксплуатации, уменьшается цена. Изучение «розы ветров» различных стран и регионов позволяет устанавливать энергетические установки различных типов, например, ветряные мельницы, ветрогенераторы в наиболее эффективных местах с учётом рельефа местности. По данным энергетических комиссий ООН и ЕС уже в 2000 году глобальная энергетическая емкость ветряных установок превысила 10000 мегаватт, что примерно равно 16 миллиардам киловатт-час электричества. Подсчитано, что ветрогенераторы, установленные на 1 % территории США, могут покрыть 20 % нужды в электроэнергии. (Дополнительные источники информации приводятся в докладе). Эффективность гидроэнергетики в дальнейшем будет определяться, с одной стороны, стоимостью возобновляемых и альтернативных источников энергии, с другой – экологической составляющей эксплуатации как ранее построенных, так и новых гидростанций. С использованием биомассы – вопрос сложный: снова приходится оценивать «с одной стороны, с другой стороны». В любом случае, речь идёт об органических веществах, сохранившим в себе энергию Солнца благодаря процессу фотосинтеза. На сегодняшний день эта отрасль занимает второе место после гидроэнергии из списка альтернативных источников из-за своей дешевизны и доступности. Она составляет 15 % от мировой поставки энергии и до 35 % – в развивающихся странах. Но с другой стороны пустыни завоевывают все больше пространства. Некогда плодородная земля, оставшись без растительного покрова, будет подвергаться эрозии и растеряет органику. Придётся выбирать из двух зол меньшее. Геотермальные источники энергии – это внутренняя теплота нашей планеты. Используются в геологически активных зонах, где имеется непрерывный, сконцентрированный тепловой поток, выходящий на поверхность. Например, в Исландии геотермическая энергия позволяет нагреть 95 % всех домов. Большинство «за и против» использования ядерной энергии хорошо известно. Полностью «запретить» её вряд ли удастся даже с учётом Фукусимы, но совершенствование атомных реакторов, особенно с точки зрения безопасности для людей и природы, будет происходить постоянно. Транспортные средства, являющиеся одними из самых мощных потребителей энергоресурсов, могут сыграть значительную роль в структуре энергосберегающих технологий. В ближайшие годы будут усиленно развиваться технологии по добыче не возобновляемых источников энергии. Например, многие страны ЕС и США уже в настоящее время переживают «сланцевый бум». Впрочем, сколько это будет продолжаться – не известно, ведь сланцевые скважины живут недолго, стоят дорого, а экологический ущерб от них может оказаться посерьезнее, чем от аварии в Мексиканском заливе. В настоящее время, в основном, решается сиюминутная проблема больше политического, чем технического характера. Прогнозы противоречивы: эксперты еще не научились рассчитывать «продолжительность жизни» сланцевых месторождений. С одной стороны, продуктивность нефтяной скважины в Саудовской Аравии в 26 раз больше, чем у скважины в сланцевых породах Северной Дакоты, с другой, то, что ещё 10 лет назад казалось невозможным и экономически невыгодным сегодня уже в значительной степени пройденный этап.

Вернёмся к перспективам развития энергосберегающих технологий в РФ. Если ориентироваться на перспективный план, который должен обеспечить, по мнению государственных органов власти, снижение энергозатрат на 40 % к 2020 году [4], то картина будет выглядеть следующим образом. Глава 3 Закона «Государственное регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности» предусматривает регулирование в таких направлениях, как обеспечение энергетической эффективности при обороте товаров зданий, строений, сооружений, повышение энергетической эффективности в жилищном фонде, в садоводческих, огороднических и дачных некоммерческих объединениях граждан, обеспечение учета используемых энергетических ресурсов и применение приборов учета используемых энергетических ресурсов при осуществлении расчетов за энергетические ресурсы, повышение энергетической эффективности экономики субъектов Российской Федерации и экономики муниципальных образований. К сожалению, в отличие от европейских и американских программ все, что предлагается в России, не предполагает серьезных льгот конечному потребителю, использующему более дорогую энергосберегающую продукцию, а также налоговых преференций ее производителям. Некоторые из региональных инициатив основаны не на снижении тарифов тем, кто модернизировал, например, здание, а на увеличении их для «штрафников». Как показывает зарубежный опыт, подобное «понуждение к энергосбережению» чрезвычайно малоэффективно. Кроме того, ещё большее значение, чем в настоящее время, будут играть такие факторы, как утилизация и переработка «отходов жизнедеятельности человека» и конкуренция – движущая сила энергосберегающих технологий. Приводятся конкретные примеры решения упомянутых выше вопросов в ряде стран ЕС, в частности, ФРГ.


Библиографическая ссылка

Левинзон С.В. Энергосберегающие технологии. Взгляд в будущее // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 5. – С. 126-129;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=31713 (дата обращения: 15.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074