CC BY
68
Popova Olga Borisovna candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Afanasiev Viktor Leonidovich, senior lecturer, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University
УДК 621.311.25
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-122-132
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИК ОЦЕНКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ НА ПРИМЕРЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Я.Э. Шклярский, М.А. Губарев, В.А. Воробьева, Ю.Н. Кузнецова
В статье производится анализ иностранных и русскоязычных источников с целью выявления различных показателей энергетической эффективности, а также определения наиболее рационального из них. Полученные результаты могут найти применение в вопросах оценки энергоэффективности, разработки энергетической стратегии и плана устойчивого государственного развития. В ходе исследований выявлен оптимальный с энергетической точки зрения показатель - энергетическая рентабельность (ЕЯ01) - который позволяет получить наиболее полные представления об энергетической эффективности того или иного процесса. Данный показатель является отношением выработанной энергии к энергии, затраченной на ее выработку, что позволяет исключить из расчета неэнергетические факторы. Однако в существующих методиках расчета ЕЯ01 существуют проблемы, не позволяющие использовать такой показатель, как энергетическая рентабельность, в полной мере. Предлагается стандартизировать расчет энергетической рентабельности с вводом ограничений по факторам категорий затрат, основываясь на принципе Парето.
Ключевые слова: энергоэффективность, ЕЯ01, возобновляемые источники
энергии.
В последнее время все чаще звучит понятие "энергоэффективность", которое находит применение не только в научных исследованиях, но и в федеральных законах, а также в отчетах Министерства энергетики Российской Федерации. Принципы политики энергосбережения и повышения энергетической эффективности закреплены в таких документах как: «Государственная программа "Энергоэффективность и развитие энергетики"» и «Энергетическая стратегия России на период до 2035 года».
Важно отметить, что под энергоэффективностью чаще всего подразумевают именно энергосбережение, хотя данные понятия имеют важное различие [1,2]. Энергоэффективность подразумевает под собой уменьшение расходования энергии на генерацию, а энергосбережение - разумное расходование энергии с точки зрения потребления.
Необходимость определения энергетической эффективности связана с постоянно уменьшающейся эффективностью добычи углеводородов и других подземных ископаемых [3-5]. Возможной альтернативой являются возобновляемые источники энергии, которые на данный момент развития не могут предложить тот же уровень энергоэффективности, что и традиционные источники энергии [6].
В этой связи необходимо постоянно отслеживать динамику изменения энергетической эффективности для различных источников энергии, из чего возникает необходимость определения некого показателя, способного численно оценить эффективность генерации электроэнергии из различных видов первичных ресурсов.
Мировое научное сообщество предлагает использовать различные методы оценки энергоэффективности:
1. LROE (levelized revenue of electricity) - нормированный доход от электроэнергии - рассчитывается как отношение совокупного дохода от генерации электроэнергии к общей произведенной энергии в течение всего срока службы энергоустановки.
2. LCOE (levelized cost of electricity) - нормированная стоимость электроэнергии - рассчитывается как отношение общих затрат на протяжении всего срока службы к общей произведенной энергии в течение всего срока службы энергоустановки.
3. EPBT (energy payback time) - срок окупаемости энергии -рассчитывается как отношение всей затраченной энергии ко всей полученной энергии [7].
4. LCOH, EEOI, EEDI, NER, EER [8-10] и многие другие.
Все эти показатели конечно имеют свою ценность и позволяют оценить энергоэффективность в более широком спектре, а иногда и вовсе по-новому взглянуть на ситуацию, но наиболее распространенным является EROI (energy return on investment).
Данный показатель был введен Чарльзом Холлом и определяется соотношением полученной энергии к энергии, затраченной на ее получение. Это так называемая энергетическая рентабельность или же окупаемость энергозатрат.
EROI _ количество выработанной энергии количество затраченной энергии
Стоит сразу отметить, что EROI для одного и того же источника энергии может сильно отличаться в зависимости от разных условий, причем независимо от того, что это за источник, будь то ветрогенератор, гидроэлектростанция или же любой из видов углеводородов. Также всегда важно отмечать, что рассматриваемый показатель EROI рассчитывается для конкретного узла (электростанции, добывающей установки и т.д.) или же для всей отрасли в целом (мировой ветропарк, мировая добыча нефти и т.д.) [11]. На основе этого фактора значения могут отличаться не просто в разы, а даже в десятки раз.
Исходя из определения показателя EROI можно сделать простой вывод - если показатель EROI для источника энергии больше 1, то такой источник является рентабельным, если же равен или меньше 1, то выгоды мы уже не получаем, а источник работает либо в холостую, либо даже в убыток. Но стоит отметить, что в этом вопросе нельзя посмотреть лишь на цифру в конкретный момент, важна динамика изменения EROI. Ведь если мы возьмем, к примеру, два источника энергии с одинаковым показателем EROI равным 5, и посмотрим на эти два источника в динамике, то может оказаться такая ситуация, что у одного из источников показатель EROI убывает на протяжении многих лет, а это значит, что источник истощается. Вкладываться в такой источник энергии достаточно убыточно несмотря на его кажущуюся энергетическую рентабельность, ведь вскоре этот источник все равно иссякнет. С другой стороны, второй источник с таким же EROI может показывать плавный рост на протяжении нескольких лет. В таком случае этот источник потенциально сможет приносить все больше и больше энергии, по крайней мере до какого-то момента [12]. Более того, чтобы поддерживать и развивать современный уровень нашей цивилизации, необходим избыток энергии, что предполагает либо наличие топливных ресурсов с очень высоким EROI, либо очень большое количество источников топлива с EROI больше 15.
Основные параметры и факторы, учитываемые для расчета EROI, можно разделить на две группы: относящиеся к затраченной энергии и относящиеся к полученной энергии. По поводу полученной энергии обычно в мировом сообществе особых разногласий не встречается, все представляют, как посчитать полученную от источника энергию. Конечно же для разных источников энергии эти показатели будут разными и иногда даже кардинально разными, но тем не менее они известны и понятны, по крайней мере в очень большой степени.
К примеру, для газовой скважины количеством добытой энергии будет считаться количество извлеченного газа, за вычетом потерь и расходов газа на собственные нужды, переведенное в единицу измерения энергии. Все эти данные не только рассчитываются газодобывающими компаниями, но и находятся в открытом доступе, так что рассчитать энергию, полученную не составит труда.
Затраченную энергию на производство новой энергии мировым сообществом принято разделять на 3 основных блока - это капитальные затраты на строительство энергетического объекта, производящего энергию, текущие затраты на эксплуатацию этого объекта, а также затраты на ликвидацию или реконструкцию энергодобывающего объекта. При этом очевидно, что производство энергии доступно только на одном из этих 3 этапов, а именно на стадии текущей эксплуатации. На всех остальных этапах происходит только расходование энергии [13]. Наглядно это ситуацию демонстрирует рис. 1, на котором красным изображены все участки расходования энергии, а синим полученная энергия за вычетом расходов на самопотребление.
Рис. 1. Стадии производства и расходования энергии [14]
Несмотря на современные тренды на "озеленение энергетики", с точки зрения EROI нет возобновляемых и невозобновляемых источников энергии — есть источники, EROI которых со временем понижается и источники, EROI которых повышается, однако, как правило, у всех возобновляемых источников энергии EROI со временем повышается и это явная общая тенденция всех возобновляемых источников энергии [15,16]. Объяснение этому крайне простое. Со временем и всё большим повсеместным внедрением ВИЭ стоимость капитальных расходов на развертывание инфраструктуры для получения энергии становится сильно ниже [17]. И даже если сама по себе эффективность новых устройств не повышается, то благодаря снижению капитальных затрат мы повышаем показатель энергоэффективности EROI [18].
Тем не менее, существуют значительные различия в том, как измеряются определенные этапы для подсчета в показателях EROI. Это измерение является сложным, потому что входные данные разнообразны, и существует неопределенность в отношении того, как далеко они должны быть взяты в анализе. В дополнение к затратам на энергию существуют и другие внешние издержки, которые необходимо учитывать в отношении производства энергии, например, связанные с окружающей средой и здоровьем людей [19].
В статьях именитых ученых в области энергоэффективности Чарльза Холла и Дэвида Мерфи можно встретить следующую классификацию для определения EROI:
1. Стандартный EROI (EROIsт) учитывает выработку энергии и делит её на сумму энергий, используемых для производства: прямой, то есть затраченной непосредственно на месте и косвенной, необходимой для производства продуктов. Этот параметр не включает, энергию, связанную с оплатой труда, финансовыми услугами и
т.п. Такой расчет EROI применяется к топливу в точке, где оно покидает добычу или производственный объект. Этот подход позволяет сравнивать различные виды топлива, в отличие от остальной методологии, с использованием которой согласны далеко не все аналитики.
2. EROI в точке использования (EROIpou) более полный показатель, нежели стандартный EROI. Он дополнительно включает расходы, связанные с переработкой и транспортировкой топлива. По мере расширения границ анализа, затраты энергии на тот же выработанный объем возрастают, что приводит к снижению EROI.
3. Расширенный EROI (EROIExт) рассматривает энергию, необходимую не только для получения, но и для использования единицы энергии. Другими словами, это EROI учитывает необходимость затрат непосредственно на использование конечным потребителем.
4. Общественный EROI (EROIsoc) — это показатель, который может быть получен для всех видов топлива общества путем суммирования всех выгод от топлива и всех затрат на его получение. На данный момент расчёты не проводились, ввиду высокой сложности учёта всех переменных, необходимых для создания общественного значения EROI.
5.
Использование показателей EROI по вышеуказанной классификации можно встретить в огромном количестве статей, поэтому данные параметры можно называть стандартными. Но тем не менее стоит отметить, что эти параметры в основном подходят лишь для углеводородных источников энергии. Что касается возобновляемых источников, то представляется довольно трудным рассчитать затраты на доставку электричества конечному потребителю [20]. Также для возобновляемых источников энергии остро строит вопрос учета резервирования этих источников, чего также не упоминается в рамках данной классификации. Отсюда явным образом следует, что для возобновляемых источников показатели EROI должны быть основаны на других факторах.
Большую часть от общей генерации в альтернативной энергетике занимает гидроэнергетика, однако не стоит недооценивать области солнечной и ветряной энергетики, которые в последние годы наметили тенденцию на бурный рост, что наглядно видно из статистики по производству возобновляемой энергии, приведенной некоммерческим электронным проектом "Our World in Data". Данная статистика представлена на рис. 3. Кроме того, многие эксперты сходятся на том, что гидроэнергетика в данный момент уже приблизилась к пику своей энергоэффективности, так как практически все известные в мире места для установки гидроэлектростанций уже заняты, и увеличивать энергоэффективность можно только внедряя новые технологии или удешевляя материалы для производства станций.
Производство возобновляемой энергии. Мир
Иливннтылрвну О Откм пильный
1945 1970 19ВО 1990 2000 2010 2020
Рис. 3. Мировое производство возобновляемой энергии [21]
С расчетом показателей энергоэффективности для гидроэлектростанции все достаточно прозрачно: во-первых, мы сами контролируем количество выработанной энергии, а во-вторых, гидроэнергетика как отрасль зародилась гораздо раньше, чем остальные направления альтернативной энергетики, технологии уже получили должное развитие, и представляется возможным учесть капитальные затраты на реализацию такой электростанции. А с ветряными и солнечными электростанциями, напротив, все далеко не так просто. Помимо проблемы учета затраченной энергии возникает проблема учета энергии произведенной, так как количество сгенерированной энергии на такого типа электростанциях является сложной функцией, учитывающей множество факторов, многие из которых спрогнозировать затруднительно [22-24].
Также нельзя оставить без внимания тот факт, что использование энергии Солнца и ветра является достаточно молодой отраслью, в связи с этим недостаточно опытных данных о долговечности устройств, производящих «зеленую» энергию, так что сделать точную математическую оценку по энергоэффективности более чем трудно. Тем не менее, согласно теоретическим предположениям некоторых ученых, EROI возобновляемых источников в ближайшие столетия никак не сможет упасть ниже 1, как это произойдёт с невозобновляемыми источниками. Но и стремительного роста также пока не ожидается [25].
Таким образом, основной проблемой в сфере энергоэффективности является неоднозначность определения параметра EROI. Как уже упоминалось ранее, расчет затраченной энергии гораздо более затруднителен, чем расчет полученной энергии.
Разделение EROI на 4 основных класса частично решает проблему стандартизации, но тем не менее это только поверхностное решение. В связи с этим при указании количественной оценки EROI всегда требуется указывать какой конкретно EROI был рассчитан (например, EROIsт или EROIpou). Если же указывать просто EROI (как часто и делается во многих статьях), то выходные значения могут отличаться даже не в разы, а в десятки раз [26]. Также это решение не помогает в вопросе сравнения между собой различных источников энергии, так как практически не имеет смысла для возобновляемых источников.
Если рассмотреть определения EROIsт, EROIpou и EROIExт, то можно прийти к выводу, что для альтернативных источников энергии эти показатели практически идентичны. К тому же оценить EROI в точке использования для электроэнергии невозможно ввиду функционирования в России и многих других странах мира распределенной энергосистемы.
Помимо этого, для разных энергоресурсов существуют не только общие, но и специфические затраты, которые могут занимать огромную долю потраченной энергии и соответственно требовать учета, но при этом совсем не встречаться при использова-
126
нии другого энергоресурса. Например, при добыче нефти и газа очевидно, что требуется учитывать ресурсы, потраченные на бурение скважины для добычи [27,28]. При этом при использовании солнечных батарей подобных расходов просто не существует. Зато для солнечных батарей требуется учитывать удельный выход энергии на площадь поверхности солнечной панели, время простоя и годовая скорость деградации панелей [17,29]. По мнению одного из ученых время простоя учитывается при расчёте удельного выхода [30]. Сам же удельный выход энергии зависит от множества факторов, в том числе от уровня развития технологий, количества солнечных дней, соотношения новых и более старых солнечных панелей и т.д. Подобных параметров крайне много, они меняются от ресурса к ресурсу и из-за этого сравнивать EROI разных энергоресурсов становится не совсем корректно.
Еще одной важной проблемой является учет денежных средств в расчете энергоэффективности. Как мы помним, показатель EROI рассчитывается как количество полученной энергии к количеству затраченной энергии на её получение. Но если количество полученной энергии всегда выражается в единицах измерения энергии, то вот при расчете количества затраченной энергии в некоторых параметрах фигурируют финансовые показатели. Например, для расчета потраченной энергии требуется учесть стоимость оплаты труда работникам или стоимость металла для постройки, например, ветрогенератора. В таком случае требуется привести денежные показатели к энергетическим [31]. Но стандартных коэффициентов или формул для расчета перевода денег в энергию пока не существует. Более того непонятно за какой период требуется рассчитывать финансовые затраты, ведь между реальными тратами и производством энергии может пройти не один месяц, а цена доллара при этом меняется ежедневно и за несколько месяцев может измениться на десятки процентов как в лучшую, так и в худшую сторону.
Дополнительной проблемой в сфере энергоэффективности является невозможность прямого сравнения показателя EROI для разных энергоресурсов. Несмотря на кажущуюся одинаковость формулы для любого источника энергии при реальном расчете мы увидим, что один и тот же количественный показатель EROI может иметь кардинально противоположный смысл для разных энергоресурсов. В доказательство этого факта можно привести следующий пример. Например, если мы возьмем нефть, как источник невозобновляемых энергоресурсов, и рассмотрим конкретную нефтяную установку, при которой последний баррель нефти, которая будет извлечена из-под земли, в будущем будет иметь EROI чуть выше 1, то можно утверждать, что общий годовой объем производства за последний год добыча сырой нефти также осуществляется со средним EROI, близким к 1. Это связано с тем, что мы уже извлекли почти всю нефть из земли и на дальнейшее извлечение нефти на планете мы будем тратить больше ресурсов, чем от нее получать. Однако в случае возобновляемого источника энергии, такого как ветер, та же модель означает, что последняя ветряная турбина, которая будет установлена и полностью насытит технический потенциал ветроэнергии в мире будет иметь EROI чуть выше 1. Но, конечно, в такой будущей ситуации среднегодовое производство энергии с помощью ветряных турбин будет иметь средний EROI намного выше 1, т.к. если все ветряные установки используют весь пригодный для производства энергии ветер, то это означает что мы не истощили ресурс ветра, а наоборот используем весь его потенциал [31]. Таким образом получается, что для конкретной нефтяной и ветровой установки EROI в обоих случаях равен около 1, но для мировой добычи нефти и мирового производства электроэнергии с помощью ветра показатель EROI в этот момент находится на противоположных полюсах.
Еще одной глобальной проблемой расчета EROI для возобновляемых источников энергии является необходимость резервирования этих устройств или проще говоря запасания их энергии [32]. Это связано с тем, что все возобновляемые источники энергии не могут работать круглосуточно и тем более обеспечить постоянное производство энергии в силу непостоянства необходимого ветра и солнца [33]. Но поскольку челове-
чество потребляет энергию практически ежесекундно, то невозможно представить ситуацию, при которой энергия поставляется только в благоприятное для этого периоды времени. Тем самым мы неизбежно сталкиваемся с тем, что энергию нужно запасти в те часы, когда она не используются в полном объеме, или скомбинировать возобновляемые источники с традиционными, чтобы потреблять энергию в нужном объеме в любой момент [34].
Конечно, многие ученые пытаются решить эти проблемы, по пока их мнения слишком разные и не приходят к стандартизации. Например, одни ученые предлагают рассчитывать затраченные денежные ресурсы следующим образом. Требуется посчитать количество энергии, произведенной одним сектором энергетики (одним энергоресурсом) по всему миру за год, разделить на среднею годовую стоимость этой же энергии по миру за год и тем самым получить коэффициент перевода энергии в денежные средства, называемый Min. А затем при подсчете EROI умножать знаменатель (то есть прямую потраченную энергию) на этот коэффициент Min [31]. Этот подход может быть применим, но подходит лишь для оценки EROI конкретного энергетического сектора по всему миру. Но если требуется рассчитать EROI конкретной установки в определенной точке, то этим способ пользоваться уже никак нельзя. Тем более цены в разных странах на одни и те же материалы могут отличаться в десятки раз, как и оплату труда сотрудникам, поэтому усреднять эти показатели не всегда корректно.
Другим подходом к оценке EROI с учетом денежных вложений является метод перевода формулы для расчета EROI полностью в денежный эквивалент. То есть предлагается рассчитывать полученную энергию и затем умножать её на цену в долларах, по которых эта энергия продается. Это решение может казаться эффективным, так как расходы на затраченную энергию, как правило, первоначально также считаются в долларах и не требуют дополнительного перевода или уточняющих коэффициентов [31]. Однако данный подход также не является идеальным, т.к. в таком случае мы уходим от энергетического показателя EROI к его финансовому аналогу (MROI), а также стоимость продажи энергии также неоднородна в разных странах мира, что снова приведет к разбросу значений показателя EROI в десятки раз.
Таким образом, в результате исследования выявлено достаточное количество проблем при расчете EROI, которые до сих пор не решены. Исходя из этого, мы предлагаем следующий возможный выход из ситуации:
Для разграничения между факторами, сильно влияющими на показатель энергоэффективности, и теми факторами, которыми можно пренебречь, предлагается использовать закон Парето, согласно которому 20 % усилий дают 80 % результата, а остальные 80 % усилий — лишь 20 % результата. Следуя этому правилу и оценивая вклад каждого из параметров энергоэффективности, можно будет выявить те факторы, которые вносят наиболее значительный вклад в изменение итогового показателя EROI. Именно те 20% факторов, которые покажут наиболее значимый вклад в расчет EROI, и будут признаны универсальными факторами для оценки энергоэффективности. Следует отметить, что учет этих параметров только для возобновляемых источников энергии не имеет особо смысла, поэтому планируется учитывать параметры, влияющие в большей степени как на возобновляемые, так и на традиционные источники энергии. Таким образом можно будет решить проблему не только понятного и стандартизированного расчета EROI, но и позволять сравнивать EROI абсолютно разных по природе энергоресурсов.
Для расчета динамического показателя EROI предлагается использовать метод прогнозирования генерации и потребления электрической энергии в конкретной точке энергосистемы. Прогнозирование во многом позволяет стабилизировать цену на электроэнергию, а значит тем самым упрощает решение проблемы с учетом вклада финансовых затрат на показатели энергоэффективности. При достаточно точном прогнозировании можно будет предложить стандартизированную методику пересчета денежных
единиц в единицы энергии и тем самым прозрачно показать зависимость показателя энергоэффективности от стоимости материалов, затрат на использование рабочей силы и т.д.
Список литературы
1. Абрамович Б.Н. et al. Повышение эффективности электротехнических преобразовательных комплексов для питания электролизеров алюминия (В порядке обсуждения) // Цветные металлы. 2016. Vol. №10. С. 49 - 53.
2. Веприков А.А., Полищук В.В. Повышение энергоэффективности систем электроснабжения промышленных потребителей постоянного тока на основе активных преобразователей // Международный исследовательский журнал. 2017. Vol. 07 (61), часть 3. С. 17 - 21.
3. Александров В.И., Тимухин С.А., Махараткин П.Н. Энергетическая эффективность гидравлического транспорта хвостов обогащения железной руды на Качка-нарском ГОКе // Записки Горного института, т.225. Saint-Petersburg Mining University, 2017. P. 330-337.
4. Устинов Д.А., Турышева А.В., Плотников И.Г. Обоснование схем электроснабжения удаленных районов нефтегазодобычи // Записки Горного института. 2012. С. 277 - 280.
5. Korolev N., Kozyaruk A., Morenov V. Efficiency increase of energy systems in oil and gas industry by evaluation of electric drive lifecycle // Energies (Basel). MDPI, 2021. Vol. 14, № 19. 6074.
6. Абрамович Б.Н. Проблемы повышения эффективности электроснабжения горных и нефтегазовых предприятий // Записки Горного института. 2004. 81 с.
7. Palmer G., Floyd J. An Exploration of Divergence in EPBT and EROI for Solar Photovoltaics // BioPhysical Economics and Resource Quality. Springer Science and Business Media LLC, 2017. Vol. 2, № 4. 31 p.
8. Brandt A.R. et al. Energy return on investment (EROI) for forty global oilfields using a detailed engineering-based model of oil production // PLoS ONE. Public Library of Science, 2015. Vol. 10, № 12. 18 p.
9. Ivanova G., Donev I., Kostova I. Study of the Influence of the Physical Environment on the Design and Operational Indices of Energy Efficiency EEDI and EEOI // 2020 12th Electrical Engineering Faculty Conference, BulEF 2020. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020.
10. Vartiainen E. et al. True Cost of Solar Hydrogen // Solar RRL. John Wiley and Sons Inc, 2021. 7 p.
11. Murphy D.J., Carbajales-Dale M., Moeller D. Comparing apples to apples: Why the net energy analysis community needs to adopt the life-cycle analysis framework // Energies (Basel). MDPI AG, 2016. Vol. 9, № 11.
12. Dupont E., Germain M., Jeanmart H. Estimate of the Societal Energy Return on Investment (EROI) // Biophysical Economics and Sustainability. Springer Science and Business Media LLC, 2021. Vol. 6, № 1.
13. Capellán-Pérez I., de Castro C., Miguel González L.J. Dynamic Energy Return on Energy Investment (EROI) and material requirements in scenarios of global transition to renewable energies // Energy Strategy Reviews. Elsevier Ltd, 2019. Vol. 26.
14. Energy Education [Electronic resource]. 2021. URL: https://energyeducation.se/wind-and-solar-energy-are-neither-renewable-nor-sustainable/ (accessed: 19.04.2022).
15. Murphy D.J. et al. Order from chaos: A preliminary protocol for determining the EROI of fuels // Sustainability. MDPI, 2011. Vol. 3, № 10. P. 1888-1907.
16. Зимин Р.Ю., Кучин В.Н. Альтернативная энергетика для повышения эффективности разработки нефтегазовых месторождений // Деловой журнал Neftegaz.ru. 2020. Vol. №11. P. 62-67.
17. Belsky A.A. et al. Analysis of specifications of solar photovoltaic panels // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Elsevier Ltd, 2022. Vol. 159.
18. Moriarty P., Honnery D. Feasibility of a 100% global renewable energy system // Energies. MDPI AG, 2020. Vol. 13, № 21.
19. Raugei M. et al. Energy Return on Energy Invested (ERoEI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation: A comprehensive response // Energy Policy. Elsevier Ltd, 2017. Vol. 102. P. 377-384.
20. Kong Z. et al. Re-evaluation of energy return on investment (EROI) for China's natural gas imports using an integrative approach // Energy Strategy Reviews. Elsevier Ltd, 2018. Vol. 22. P. 179-187.
21. Our World in Data [Electronic resource]. URL: https://ourworldindata.org/renewable-energy (accessed: 19.04.2022).
22. Абрамович Б.Н., Бельский А.А. Выбор параметров ветродизельной установки для энергообеспечения минерально-сырьевого комплекса // Записки Горного института. 2012.
23. Бельский А.А. Оценка влияния параметров ветроэлектрической установки на эффективность энергообеспечения геологоразведочных работ // Горное оборудование и электротехника №6. 2013. P. 7-13.
24. Belsky A.A., Dobush V.S. Simulation of a wind power generator operation as a part of an electrotechnical complex // Journal of Physics: Conference Series. Institute of Physics Publishing, 2018. Vol. 1111, № 1.
25. Gupta A.K., Hall C.A.S. A review of the past and current state of EROI data // Sustainability. MDPI, 2011. Vol. 3, № 10. P. 1796-1809.
26. WeiBbach D. et al. Energy intensities, EROIs (energy returned on invested), and energy payback times of electricity generating power plants // Energy. Elsevier Ltd, 2013. Vol. 52. P. 210-221.
27. Vaferi M., Pazouki K., van Klink A. Declines in EROI of main fuels and the implications on developing LNG as a marine fuel // Journal of Marine Science and Engineering. MDPI AG, 2020. Vol. 8, № 9.
28. Козярук А.Е. Энергоэффективные электромеханические комплексы горнодобывающих и транспортных машин // Записки Горного института. 2016.
29. Абрамович Б.Н., Яковлева Э.В. Фотоэлектрическая станция прямого преобразования для объектов минерально-сырьевого комплекса // Записки Горного института. 2012.
30. Ferroni F., Hopkirk R.J. Energy Return on Energy Invested (ERoEI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation // Energy Policy. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 94. P. 336-344.
31. Court V., Fizaine F. Long-Term Estimates of the Energy-Return-on-Investment (EROI) of Coal, Oil, and Gas Global Productions // Ecological Economics. Elsevier B.V., 2017. Vol. 138. P. 145-159.
32. Belsky A.A., Skamyin A.N., Vasilkov O.S. The use of hybrid energy storage devices for balancing the electricity load profile of enterprises // Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations. Belarusian National Technical University, 2020. Vol. 63, № 3. P. 212-222.
33. Barnhart C.J., Benson S.M. On the importance of reducing the energetic and material demands of electrical energy storage // Energy and Environmental Science. Royal Society of Chemistry, 2013. Vol. 6, № 4. P. 1083-1092.
34. Jackson A., Jackson T. Modelling energy transition risk: The impact of declining energy return on investment (EROI) // Ecological Economics. Elsevier B.V., 2021. Vol. 185.
Шклярский Ярослав Элиевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, js-l0@ mail.rH, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет,
Губарев Максим Андреевич, аспирант, maks6a@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет,
Воробьева Валерия Антоновна, студент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет,
Кузнецова Юлия Николаевна, студент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет
ANALYSIS OF EXISTING METHODS FOR EVALUATING ENERGY EFFICIENCY ON THE EXAMPLE OF RENEWABLE ENERGY SOURCES
Y.E. Shklyarskiy, M.A. Gubarev, V.A. Vorobeva, Y.N. Kuznetsova
The article analyzes foreign and Russian-language sources to identify various indicators of energy efficiency, as well as to determine the most rational of them. The results obtained can be applied in the issues of energy efficiency assessment, development of an energy strategy and a sustainable state development plan. During the research, an optimal indicator from an energy point of view was identified - energy efficiency (EROI) - which allows you to get the most complete picture of the energy efficiency of a particular process. This indicator is the ratio of the generated energy to the energy spent on its generation, which makes it possible to exclude non-energy factors from the calculation. However, in the existing methods for calculating EROI, there are problems that do not allow the use of such an indicator as energy efficiency in full. It is proposed to standardize the calculation of energy profitability with the introduction of restrictions on the factors of cost categories, based on the Pareto principle.
Key words: energy efficiency, EROI, renewable energy sources.
Shklyarskiy Yaroslav Elievich, doctor of technical sciences, professor, head of department, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg Mining University,
Gubarev Maxim Andreevich, postgraduate, maks6a@gmail. com, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg Mining University,
Vorobeva Valeriya Antonovna, student, Vorobyova- Valeriya0928@yandex. ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg Mining University,
Kuznetsova Yuliya Nikolaevna, student, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg Mining University
