CC BY
77Инноватика. Научный электронный журнал. 2014 № 2
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77-5722
Макарова Юлия Сергеевна,
специалист отдела ИТ-образования Института математики, информационных и космических технологий Северного (Арктического) федерального университета им. М.В.Ломоносова, г. Архангельск pheba@yandex.ru
Зеленина Лариса Ивановна,
кандидат технических наук, доцент кафедры Прикладной математики и высокопроизводительных вычислений Института математики, информационных и космических технологий Северного (Арктического) федерального университета им. М.В.Ломоносова, г. Архангельск
l.zelenina@narfu.ru
ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА АРКТИКИ: АДАПТАЦИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БАЗЫ РЕГИОНОВ (НА ПРИМЕРЕ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ)
Аннотация.
В статье на примере Архангельской области рассмотрены возможные меры адаптации энергетического комплекса в связи с изменяющимися климатическими условиями.
Ключевые слова: изменение климата, Архангельская область, энергетический комплекс, адаптация.
Введение
При наблюдаемой тенденции изменчивости климатических характеристик увеличивается нагрузка на объекты энергетического комплекса Арктических регионов, климатические риски усиливают физический износ основного оборудования.
К положительным последствиям климатических изменений можно отнести существенную экономию топливно-энергетических ресурсов в связи с сокращением продолжительности отопительного периода. К 2015 году его продолжительность может уменьшиться в среднем по России на 3-4 дня, а к 2025 году в большинстве регионов Российской Федерации длительность отопительного сезона сократится на 5%, что вызовет сокращение расхода топлива на 5-10%. Ученые предполагают, что такая тенденция будет продолжаться и в дальнейшем (к 2050 году отопительный сезон в средней части России сократится на 5-10%, расход топлива при этом уменьшится на 10-20%), что может положительно отразиться на динамике экономического роста, промышленного производства и инвестиций.
Рассмотрим вопрос адаптации энергетической базы арктических и приарктических регионов на примере Архангельской области.
Инноватика. Научный электронный журнал. 2014 № 2
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77-5722
Адаптация энергетической базы региона
В регионе действует долгосрочная целевая программа "Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в муниципальных учреждениях муниципального образования "Город Архангельск" на 2010 - 2016 годы". В рамках данной программы ведется постоянный мониторинг по энергосбережению в муниципальных учреждениях социальной сферы и муниципальных унитарных предприятиях с целью установления лимитов потребления энергоресурсов на очередной финансовый год.
При этом единой картины состояния энергетики области нет. Для формирования информационно емких энергетических балансов необходим сбор значительного объема информации по балансам производства, поступления и потребления отдельных энергоносителей, включая описание процессов их преобразования. Прежде электробалансы и данные о потреблении топлива относились к разряду закрытых источников информации. В последние годы эта информация стала общедоступной. Ниже представлены статистические данные с сайта государственной статистики [2].
Таблица 1 - Расход топлива фактически на весь объем производственных ресурсов
В Гкал
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Архангельская область, из них: 3 850,6 3 674,9 3 551,3 3 378,3 3 486,1 3 354,7 4 272,63 3 218,78 3 050,8 4 015,05 4 162,3 3 929,3 3 936,3
Ненецкий автономный округ 67,5 71,9 77,8 75,3 70,3 64,5 72,62 68,58 69,4453 70,94 71,2 59,2 61,4
Основной объем выработки тепловой энергии осуществляется на привозном топливе: мазуте и угле. Биотопливо (отходы лесопиления и т.п.) используется лишь для производства 3,6 процента тепловой энергии на коммунальные нужды.
Таблица 2 - Расход электроэнергии фактически на весь объем производственных ресурсов______________________________________________________________
2008 2009 2010 2011 2012
значение показателя за год значение показателя за год значение показателя за год значение показателя за год значение показателя за год
Российская Федерация киловатт-час 23 559 681,1 35 721 902,6 31 965 549,8
мегаватт-час (1000 киловатт-часов) 23 559 681,1 35 721 902,6 31 965 549,8 33 999 513,7 35 766 507,9
Архангельская область, из них: киловатт-час 1 650 902,7 2 000 467,3 1 546 341,3
мегаватт-час (1000 киловатт-часов) 1 650 902,7 2 000 467,3 1 546 341,3 1 444 543,4 1 483 850,4
Ненецкий автономный округ киловатт-час 9 254,7 8 892,3 9 374,8
мегаватт-час (1000 киловатт-часов) 9 254,7 8 892,3 9 374,8 9 529,4 9 801,2
Инноватика. Научный электронный журнал. 2014 № 2
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77-5722
Таблица 3 - Потребление электроэнергии организаций добывающих, обрабатывающих производств, производства и распределения электроэнергии, газа и воды________
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Архангельская область, из Потребление электроэнергии - всего 351,9 282,4 114,8 106,8 97,6 107,6
них: Прочие виды экономической деятельности 191,9 233,5 292 808,2 612,2 657,5
Архангельская область, из них: 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Раздел D Обрабатывающие производства 3 533 3 579,1 3 611,3 3 580,5 3 360,4 3 477,8 3 328 832
Раздел DA Производство пищевых продуктов, включая напитки, и табака 41 101
Раздел DE Целлюлознобумажное производство; издательская и полиграфическая деятельность 2 670 209
Раздел DI Производство прочих неметаллических минеральных продуктов 117 953
Раздел DL Производство электрооборудования, электронного и оптического оборудования 4 148
Раздел E Производство и распределение электроэнергии, газа и воды 1 716,8 1 880,7 1 228,4 861,8 790,9 794,5
Раздел F Строительство 214,7 156 96,8 95,9 70,5 63,1
Раздел I Транспорт и связь 673,3 706,8 659,9 673,5 629,1 632,1
Раздел O Предоставление прочих коммунальных, социальных и персональных услуг 213,2 177,6 238,1 498,9 403,3 418,8
Раздел В Рыболовство, рыбоводство 12,8 10,8
Раздел С Добыча полезных ископаемых 472,8 639 742,2 858,3 1 065,3 1 157,8 1 213 065
Раздел СB Добыча полезных ископаемых , кроме топливноэнергетических 40 952
Ненецкий автономный округ Раздел D Обрабатывающие производства 2 295
Раздел DA Производство пищевых продуктов, включая напитки, и табака 2 295
Раздел С Добыча полезных ископаемых 1 172 113
Анализ данных таблицы позволяет сделать вывод о том, что объем отпущенной электроэнергии растет довольно динамично в среднем на 4,8% в год. Главным потребителем электроэнергии является промышленность (54,2%) и, в первую очередь, целлюлозно-бумажная промышленность. На долю населения и сферы услуг
Инноватика. Научный электронный журнал. 2014 № 2
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77-5722
приходится только 22,6% конечного потребления электроэнергии. Почти 11% потребления приходится на транспорт, за которым следует коммунальное хозяйство. Резкий рост потребления в строительстве и на «прочих коммунальных предприятиях» связан с изменением системы статистического учета и перераспределения потребления электроэнергии «прочими промышленными потребителями» [3].
Так же нами был рассмотрен баланс угля Архангельской области.
Таблица 4 - Запасы угля в котельных, находящихся в ведении муниципалитетов и ведомственных котельных
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Архангельская область, из них: 460 414 475 205 562 372 640 419 547 893 481 956 365 249 391 270 287 758
Ненецкий автономный округ 5 413 5 581 1 258 - 59 243
Уголь является основным топливом для Северодвинской ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, ТЭЦ Онежского гидролизного завода, а также используется в качестве топлива на ТЭЦ Соломбальского ЦБК и ТЭЦ-1 Котласского ЦБК. Потребление угля на цели производства электроэнергии постепенно растет. Второй по значимости группой потребителей угля являются котельные, где потребление остается сравнительно стабильным (17,5%). Третьим важнейшим потребителем является производство цемента (9,6%). На долю населения приходится только 0,6% всего потребления угля
[3].
Рассчитаем прогнозные значения потребления тепловой и электроэнергии для Архангельской области. В соответствии с долгосрочной целевой программой "Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в муниципальных учреждениях муниципального образования "Город Архангельск" на 2010 - 2016 годы" планируемое ежегодное снижение потребления ресурса - 3 процента.
Прогнозируемый уровень потребления тепловой энергии по объектам, вошедшим в целевую программу за 2012 год, - 3936,3 Гкал. Планируемое ежегодное снижение потребление ресурса S = 3936,3 Гкал • 3% : 100% = 118,1 Гкал. Представим полученные расчетные значения в таблице 5.
Таблица 5 - Планируемое ежегодное снижение потребления теплоэнергии
2013 2014 2015 2016
Архангельская область, из них: 3818,2 3703,7 3592,6 3484,8
Ненецкий автономный округ 59,6 57,8 56,0 54,4
Аналогично рассчитаем снижение объемов потребления электрической энергии и потребления угля в сопоставимых условиях к уровню 2012 года. Результаты расчетов представлены ниже (см. Табл. 6,7).
_______________________________________Инноватика. Научный электронный журнал. 2014 № 2
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77-5722
Таблица 6 - Планируемое ежегодное снижение потребления электроэнергии
2013 2014 2015 2016
Российская Федерация 34693512,7 33652707,3 32643126,1 31663832,3
Архангельская область, из них: 1439334,9 1396154,8 1354270,2 1313642,1
Ненецкий автономный округ 9507,2 9221,9 8945,3 8676,9
Таблица 7 - Планируемое ежегодное снижение потребления угля
2014 2015 2016
Архангельская область 279125,26 270751,5 262629
К сожалению, мы не можем утверждать, что данный расчет не несет погрешности. Прежде чем конструировать энергетический баланс Архангельской области для его последующей интеграции в ЕТЭБ, необходимо сравнить данные и составить мнение о надежности и точности информации из разных источников. На основе источника [3], мы можем сделать вывод, что практически по всем важным показателям баланса во всех источниках имеются разногласия. Их природа - различная степень полноты охвата и различия в классификации потребителей.
Кроме того, положительный эффект от сокращения затрат на отопление в связи с изменяющимися климатическими показателями в полной мере использовать не удастся, так как с усилением нестабильности и изменчивости погодных условий чаще будут отмечаться периоды аномально теплой или холодной погоды, заморозков, сильных ветров и снегопадов как во время отопительного сезона, так и после его окончания. Это потребует дополнительных расходов энергетических мощностей и топлива.
При выработке стратегических решений необходимо будет принимать во внимание и естественную изменчивость - не исключено, что в отдельные годы в тех или иных субъектах Российской Федерации (включая Архангельскую область) реальная продолжительность отопительного периода превысит установленные сегодня региональные средние значения. Тогда тенденция к росту вариабельности климата может проявиться в отклонениях реальных потребностей в отоплении от средних значений продолжительности отопительного периода и в большую сторону [4].
Рассмотрим возможные меры адаптации энергетического комплекса Архангельской области [1]:
1. Пересмотр норм потребления энергии в зимнее время и норм расчета необходимого запаса топлива в связи с прогнозируемым сокращением отопительного периода.
2. Улучшение теплоизоляции жилых и офисных зданий, промышленных объектов.
Инноватика. Научный электронный журнал. 2014 № 2
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77-5722
3. Замена устаревшего оборудования на новое, более устойчивое к резким изменениям гидрометеорологических характеристик, в то же время более энергоэффективное.
4. Диверсификация источников энергии, развитие возобновляемой энергетики.
5. Повышение качества гидрометеорологических прогнозов и их заблаговременности.
6. Совершенствование системы оперативного доведения погодно-
климатической информации до потребителя.
По сути, речь идет о переходе к принципиально иной, низкоуглеродной модели экономического роста, основанной на иных технологиях, иных видах топлива и энергии. Это потребует коренной перестройки всей экономической системы и стандартов экономического поведения.
Основным направлением действий по снижению антропогенной нагрузки на климат можно признать мероприятия по снижению выбросов при сжигании топлива в энергетическом секторе, на транспорте и в ЖКХ. Для реализации этой задачи существует несколько направлений возможных действий:
Рисунок 1 - Принимаемые меры по снижению антропогенной нагрузки на климат
В качестве наиболее перспективных направлений деятельности с точки зрения сокращения антропогенной нагрузки на климат признаны повышение эффективности использования энергии и развитие возобновляемой энергетики. Среди возобновляемых источников энергии наибольшим потенциалом для использования в арктических регионах обладают ветровая энергетика, малая гидроэнергетика, использование биомассы (главным образом, древесных отходов), а также энергии приливов и отливов (в некоторых регионах) при условии возможности сбыта излишков электроэнергии в соседние регионы страны.
Заключение
Таким образом, на примере Архангельской были представлены возможные адаптационные меры в области энергетики в связи с изменяющимися климатическими условиями. Использование данных мер, несомненно, поможет снизить затраты
Инноватика. Научный электронный журнал. 2014 № 2
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77-5722
экономики на резкие негативные изменения климата и использовать благоприятные стороны данного процесса.
Ссылки на источники
1. Комплексные климатические стратегии для устойчивого развития регионов российской Арктики в условиях изменения климата (модельный пример Мурманской области). Резюме. - М.: Программа развития ООН в России, Российский региональный экологический центр, 2009.
2. Единая межведомственная информационно-статистическая система [Электронный ресурс]. URL: http://www.fedstat.ru/ (дата обращения: 17.09.2014).
3. Представительство Европейской Комиссии в России
EuropeAid/120746/C/SV/RU. Энергоэффективность на региональном уровне в Архангельской, Астраханской и Калининградской областях. Энергетический баланс Архангельской области. Предварительный отчет Март 2007 г. / Copyright © 2007 by EuropeAid, European Commission
4. Стратегический прогноз изменения климата Российской Федерации на период до 2010-2015 гг. и его влияния на отрасли экономики России / Федер. Служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. URL: http://www.meteorf.ru/pub/get-file.aspx?OT = Document&PN = DocFile&ID = 91e797d0-7ce1-4b90-b38fade33452c764&FN=Strategic%20prediction_Rus.pdf &CT=application/pdf (дата обращения: 02.09.2014).
Makarova Yulia Sergeevna,
Specialist, Department of IT Education Institute of Mathematics, Information and Space Technologies of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Arkhangelsk pheba@yandex.ru
Zelenina Larisa Ivanovna,
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Applied Mathematics and High Performance Computing of Institute of Mathematics, Information and Space Technologies, Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Arkhangelsk 1.ze1enina@narfu.ru
CHANGING ARCTIC CLIMATE: ADAPTATION ENERGY BASE REGIONS (FOR EXAMPLE, THE ARKHANGELSK REGION)
Abstract.
In the article on the example of the Arkhangelsk region considered possible adaptation measures energy complex due to changing climatic conditions.
Keywords: climate change, Arkhangelsk region, energy complex, energy industry, the adaptation.
