Декарбонизация как инструмент стимулирования энергосбережения

М. М. Бродач, канд. техн. наук, профессор МАрхИ

Н. В. Шилкин, канд. техн. наук, профессор МАрхИ

Деятельность по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в нашей стране традиционно осуществлялась либо на основе нормативно-законодательных требований, либо исходя из соображений экономической целесообразности, экономического эффекта. Но в последнее время все большее значение приобретает третий фактор – экологический: все актуальнее становятся задачи по снижению эмиссии парниковых газов, прежде всего диоксида углерода (углекислого газа). Появился специальный термин – декарбонизация. Этот процесс приобрел глобальный, общемировой характер, и в ближайшие годы его значение будет постоянно возрастать.

Почему нужна декарбонизация

Требования по декарбонизации (снижению эмиссии углекислого газа) российской экономики обусловлены участием Российской Федерации в международных соглашениях – Парижском соглашении по климату и других.

Еще в 1988 году на основе существовавшей с 1985 года Консультативной группы по парниковым газам была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК, англ. Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC). По оценке МГЭИК, с 1970-х годов наблюдается глобальное потепление, связанное с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере за счет роста их антропогенных выбросов (см. врезку).

Декарбонизация как инструмент стимулирования энергосбережения

За свою деятельность МГИЭК в декабре 2007 года была награждена премией мира с формулировкой «за усилия по накоплению и распространению более широких знаний об антропогенном изменении климата и созданию основ для мер, необходимых для противодействия такому изменению». Приятно отметить, что нобелевские дипломы получили и два наших замечательных специалиста, работавших в составе МГЭИК, – Юрий Андреевич Табунщиков и Игорь Алексеевич Башмаков.

Для объединения усилий всех стран в 1992 году была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата. К числу обязательств Рамочной конвенции отнесено принятие мер по ограничению антропогенных выбросов парниковых газов и защите и повышению качества поглотителей и накопителей парниковых газов, представление международной отчетности, определение политики, поощряющей деятельность с низким уровнем антропогенных выбросов парниковых газов.

В развитие Рамочной конвенции как дополнительный ее инструмент 11 декабря 1997 года был принят и 16 февраля 2005 года вступил в силу Киотский протокол. В 2004 году Киотский протокол ратифицирован Российской Федерацией. Киотский протокол налагает обязательства по ограничению выбросов парниковых газов, а также устанавливает квоты на такие выбросы. При этом квоты можно продавать.

Дальнейшее развитие Рамочной конвенции – принятое 12 декабря 2015 года и подписанное 22 апреля 2016 года Парижское соглашение. Россия также его подписала. Парижское соглашение направлено на дальнейшее снижение эмиссии парниковых газов.

Участие России в международных соглашениях неизбежно приводит к необходимости декарбонизации – перехода на низкоуглеродную экономику. В новых условиях определяющим может стать даже не столько снижение спроса на углеводороды, сколько новые международные ограничения – углеродные налоги, пошлины, привязка производимой продукции к углеродному следу (carbon footprint). Кроме того, кредиты международных финансовых организаций могут напрямую зависеть от выполнения страной взятых на себя климатических обязательств.

Декарбонизация – глобальная задача, и ее решение требует коренных изменений в структуре экономики.

Ситуация в России

В настоящее время в России заметно активизировалась работа по созданию нормативно-законодательных предпосылок перехода на низкоуглеродную экономику.

Так, в перечень поручений президента РФ Владимира Путина по итогам Петербургского международного экономического форума входит требование к Правительству РФ в срок до 1 октября 2021 года разработать комплексный план (дорожную карту) по снижению углеродоемкости российской экономики на период до 2050 года. Дорожная карта разрабатывается для уменьшения накопленного с 2021 по 2050 год объема чистой эмиссии парниковых газов в Российской Федерации до более низких значений по сравнению с показателями Европейского союза. Дорожная карта должна предусматривать сокращение выбросов парниковых газов, образуемых в результате осуществления хозяйственной деятельности.

30 декабря 2021 года вступает в силу Федеральный закон от 2 июля 2021 года № 296-ФЗ «Об ограничении выбросов парниковых газов». Целью закона является создание условий для устойчивого и сбалансированного развития экономики России при снижении уровня выбросов парниковых газов.

Декарбонизация в строительстве и ЖКХ

Актуальность декарбонизации в строительстве и ЖКХ обусловлена тем обстоятельством, что, по данным Миэкономразвития России, в стране наибольший объем (порядка 66 %) потребления топливно-энергетических ресурсов приходится на производство и распределение электроэнергии и тепла, промышленность, а также сектор зданий и ЖКХ.

В связи с этим интересно рассмотреть некоторые положения проекта «Стратегия долгосрочного развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года» (далее – Стратегия), разработанного Минэкономразвития России.

Стратегия предусматривает четыре сценария долгосрочного развития Российской Федерации – «Базовый», «Интенсивный», «Инерционный», «Без мер государственной поддержки». Базовый сценарий предусматривает масштабное повышение энергетической эффективности российской экономики и мероприятия по охране и воспроизводству лесов. При этом углеродоемкость ВВП Российской Федерации по сравнению с уровнем 2017 года должна снизиться на 9 % к 2030 году и на 48 % к 2050 году.

На рисунке показан вклад основных факторов в динамику выбросов парниковых газов по базовому сценарию низкоуглеродного развития на периоды с 2017 по 2030 и с 2030 по 2050 год. Очевидно, что, наряду с изменениями в промышленности, повышение энергетической эффективности зданий – важнейший источник снижения углеродного следа.

Декарбонизация как инструмент стимулирования энергосбережения
Рис.
Вклад основных факторов в динамику выбросов парниковых газов по базовому сценарию низкоуглеродного развития (в млн т эквивалента углекислого газа): а) в период с 2017 по 2030 год; б) в период с 2030 по 2050 год

Пути достижения целей декарбонизации

Как же предполагается достигать этих целей?

Для перехода на траекторию низкоуглеродного развития, предусмотренную базовым сценарием, Стратегия предполагает осуществить в числе прочего следующие меры:

  • в энергетике – более широкое внедрение передовых энергоэффективных технологий (парогазовые установки, комбинированная выработка электричества и тепла), снижение потерь в электрических и тепловых сетях, стимулирование генерации на основе ВИЭ и развитие распределенной генерации (в том числе изолированных энергосистем);
  • в строительстве и ЖКХ – установление более жестких требований по энергетической эффективности новых жилых, общественных и промышленных зданий, энергоэффективная модернизация имеющихся централизованно и индивидуально отапливаемых зданий, систем горячего водоснабжения и отопления, замена бытовых электронных приборов и систем освещения на энергоэффективные;
  • в сфере управления отходами – наращивание объемов переработки отходов и вторичного использования, существенное снижение объема отходов на душу населения и объемов выбрасываемой пищи, рекультивация и дегазация крупнейших полигонов, утилизация метана, образующегося в секторе бытовых сточных вод на очистных сооружениях.

Интенсивный сценарий в дополнение к мероприятиям базового сценария включает меры по снижению углеродоемкости производимых товаров, энергии, работ и услуг, введение национального регулирования парниковых газов, увеличение объемов генерации на основе ВИЭ, масштабную электрификацию и цифровизацию транспорта и технологических процессов в отраслях, внедрение технологий захвата, хранения и переработки углекислого газа. Также предусматривается реализация всех доступных технологических и экономических возможностей России:

  • в энергетике – кардинальное увеличение объемов генерации на основе ВИЭ, раскрытие для потребителей информации о происхождении электроэнергии и ее углеродном следе, трансформация оптового и розничного рынков электрической энергии под усиливающимся влиянием потребителей энергии и возобновляемой энергетики;
  • в строительстве и ЖКХ – принятие дополнительных мер, стимулирующих оснащение зданий установками, использующими возобновляемую энергию (солнечные коллекторы для горячего водоснабжения, фотоэлектрические панели для выработки электроэнергии, тепловые насосы, квартирные и общедомовые утилизаторы теплоты сточных вод и т. д.), повышение эффективности систем теплоснабжения и холодоснабжения, в том числе за счет использования низкотемпературного теплоносителя и снижения потерь тепловой энергии;
  • в сфере управления отходами – максимальное использование биоразлагаемых отходов, раздельный сбор органических отходов с их последующим использованием для производства товарного компоста или биогаза.

Одно из направлений реализации Стратегии – повышение энергетической эффективности отраслей экономики, инфраструктуры, жилых и промышленных зданий и сооружений, включая развитие низко- и безуглеродных источников энергии. Для этого необходимо обеспечить планомерную замену используемых в настоящее время технологий с невысоким коэффициентом полезного действия на более эффективные, снижение потерь энергии при транспортировке, повышение эффективности ее использования и учета у потребителей, снижение затрат на энергию для домохозяйств и предприятий, создание интеллектуальных тепловых, электрических и газовых сетей нового поколения, включая возможности аккумулирования энергии, управления спросом и широкого внед-рения автоматического погодозависимого потребления.

Декарбонизация как инструмент стимулирования энергосбережения

Другое важное направление – проведение прикладных и поисковых исследований в области развития с низким уровнем выбросов парниковых газов. В этой части заявлена необходимость обеспечить научное и технологическое лидерство по направлениям развития с низким уровнем выбросов парниковых газов:

  • интеллектуальные системы для снижения стоимости хранения электроэнергии, продвижения инновационных технологий реагирования на спрос и разработка новых способов балансировки сети;
  • разработка новых технологий энергоэффективного и экономического строительства (капитального ремонта), низкоэмиссионных технологий в промышленности и машиностроении;
  • возобновляемые источники энергии, включая инновации в технологии морских ветровых и приливных турбин, масштабное использование ВИЭ в изолированных энергосистемах, использование солнечной энергии, низкотемпературные системы теплоснабжения.

Декарбонизация и жизненный цикл зданий

Традиционный подход предполагает оценку энергопотребления на эксплуатацию зданий – его отопление и вентиляцию, охлаждение, освещение, водоснабжение. Но углеродный след зданий не ограничивается периодом их эксплуатации. И при производстве строительных материалов, утеплителей, и в процессе строительства, и в процессе сноса и утилизации парниковые газы тоже выделяются. Необходимо рассмотрение здания за период его жизненного цикла.

Декарбонизация как инструмент стимулирования энергосбережения

Согласно данным, приведенным в докладе «Global Status Report for Buildings and Construction»1 Международного энергетического агентства, в 2018 году на строительство и эксплуатацию зданий пришлось 39 % мировых выбросов парниковых газов. При этом наибольший вклад (49 % от общего объема) вносит производство электроэнергии для использования в зданиях. 23 % образуется при сжигании ископаемого топлива, например природного газа, сжигаемого для отопления, производства горячей воды и приготовления пищи2. И, наконец, 28 % парниковых газов образуется в процессе производства строительных материалов, таких как сталь, цемент и стекло. Эти отрасли очень хорошо подходят для технологий захвата, хранения и переработки диоксида углерода. Выбросы парниковых газов, которые образуются при добыче, переработке, производстве, транспортировке, использовании строительных материалов, имеют специальное название – embodied carbon, «воплощенный углерод» (русская терминология пока не устоялась). «Воплощенный углерод» может быть уменьшен как за счет использования материалов с низким углеродным следом, так и за счет повторного использования материалов и конструкций.

Таким образом, помимо собственно снижения энергопотребления важную роль в снижении углеродного следа зданий является оптимизация в этой части на всем протяжении жизненного цикла.

Стимулирование передовых технологий

В заключение следует отметить, что невозможно выполнить требования по переходу на низкоуглеродную экономику только за счет традиционных, широко известных мероприятий: повышения теплозащиты, замены окон и т. д. Необходим комплексный подход. Требования по декарбонизации стимулируют использование передовых технологий в части теплозащиты, теплоэнергоснабжения и климатизации зданий, в том числе технологий информационного моделирования зданий BIM, технологий умного дома (включая технологии Интернета вещей IoT, технологии обработки больших массивов данных Big Data и т. д.), умных систем управления инженерным оборудованием на основе оптимизационных решений, высокотехнологичного энергоэффективного оборудования, инновационных материалов, нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ).

1 International Energy Agency (2019). Global Status Report for Buildings and Construction 2019. Paris: IEA. ISBN 978-92-807-3768-4.

2 Очевидно, что в зависимости от вида теплоснабжения (местного или централизованного), климатических характеристик района строительства и других факторов это соотношение будет отличаться от средних значений, приведенных в докладе МЭА, но общие тенденции установить можно.

По материалам: www.abok.ru