CC BY
29
УДК: 620.9.004.18
И. Д. Ларин *, Б.В. Ермоленко
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия *Ьеаипеоо@,уапёех.ги
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РЕСУРСНОГО ЦИКЛА СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ КАК ИНФОРМАЦИОННАЯ ОСНОВА ОБОСНОВАНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ
Рассмотрена структура российского топливно-энергетического комплекса и значения основных технико-экономических показателей отдельных его секторов. На основании анализа этих показателей обозначены текущие проблемы энергетической отрасли страны. Показана необходимость радикального изменения направлений развития систем энергоснабжения путем постепенного перехода к альтернативной «безуглеродной» энергетике. Предложено использовать эколого-экономические показатели ресурсного цикла систем энергообеспечения в качестве информационной основы для обоснования направлений развития энергетики.
Ключевые слова: российский топливно-энергетический комплекс; технико-экономические показатели; проблемы; направления развития; возобновляемая энергетика; ресурсный цикл; эколого-экономическое обоснование
Энергетика в современном мире является важнейшей отраслью экономики. В целом она включает взаимосвязанные структуры по производству, распределению и потреблению энергетических ресурсов и энергоносителей для обеспечения нормального функционирования самых различных секторов народного хозяйства. В силу специфики оказываемых энергетическим хозяйством услуг, оно представляет не только экономическую, но и огромную социальную значимость для государства, являясь в то же время одним из наиболее значительных источников локального и глобального воздействия на окружающую среду.
Наиболее стратегически важные задачи, которые в настоящее время необходимо решать в российском топливно-энергетическом комплексе, связаны с такими проблемами как: высокая степень износа основных производственных фондов; практика продления ресурса оборудования, которая закладывает будущее отставание в эффективности производства энергии; несоответствие производственного потенциала ТЭК мировому научно-техническому уровню; крайне низкий уровень энерго- и ресурсосбережения; сохраняющаяся высокая нагрузка на окружающую среду в силу преобладающей ориентации на использование ископаемых органических топлив; отсутствие реальной заинтересованности государства в активном развитии возобновляемой энергетики - пути, по которому в настоящее время следует большинство стран мира.
Стратегическими целями современной энергетики являются надежное снабжение экономики и населения страны электрической и тепловой энергией, сбережение имеющихся ограниченных запасов ископаемых топливных ресурсов для использования в качестве важнейшего химического сырья в различных отраслях народного хозяйства, минимизация негативного воздействие ТЭК на окружающую природную среду. Очевидно, что в этих условиях для решения перечисленных выше стратегических задач требуется поиск и внедрение новых альтернативных технологий получения тепловой и электрической
энергии. В качестве альтернатив развития энергетики могут выступать традиционная топливная энергетика, ядерная энергетика, водородная энергетика, основанная на топливных элементах, и активно развивающаяся в мире возобновляемая энергетика.
Энергетическое хозяйство тесно связано со многими отраслями народного хозяйства, поэтому структурные изменения в энергетике повлекут за собой изменения в этих отраслях. Степень научно-технического прогресса в них во многом будет определять возможность структурной перестройки энергетики страны. Учет данного факта диктует необходимость применения системного подхода к исследованию энергетики. Анализируя роль энергетики и топливно-энергетического комплекса в целом в экономической жизни России, следует обратить внимание на текущие и долговременные негативные экономические, экологические и социальные последствия экстенсивного
традиционного без привлечения инновационных технологий развития ТЭК. К тому же, чрезмерное стремление получить больше доходов от продажи за рубеж нефти и газа при игнорировании проблем развития остальных секторов экономики приводит лишь к истощению ценных сырьевых ресурсов, обострению экологической ситуации в стране, к опасной для экономики зависимости от уровня цен на мировом нефтегазовом рынке.
На место ТЭК в экономике в первую очередь влияет величина его доли в валовом внутреннем продукте страны и его участии в экспорте. По данным Государственного статистического управления в 2014 году ВВП РФ составил 71,4 трлн. рублей, из которых валовая добавленная стоимость — 86 %, чистые налоги на продукты — 14 %. Доля в ТЭК в российском экспорте - около 70%. Производство и распределение электроэнергии, газа и воды и добыча полезных ископаемых создают вместе около 13,7% российского ВВП, что может служить очень грубой ориентировочной оценкой вклада в него ТЭК.
Структура топливно-энергетического комплекса и технико-экономические показатели отдельных его секторов (Табл. 1) представляют безусловный интерес для анализа его текущего состояния и тенденций развития, а также для последующей оценки воздействия ТЭК на окружающую среду. Основным источником информации для формирования этой таблицы послужил «Статистический ежегодник мировой энергетики 2015» [1 ].
Кроме того, сравнение объемов производства продукции ТЭК с показателями ее внутреннего потребления позволяет оценить и экспортную составляющую топливно-энергетических потоков.
Анализ статистических данных показывает, что в
2013 году с использованием ископаемого органического топлива с соответствующими негативными экологическими последствиями производилось 66,41% электроэнергии и 66,37% - в
2014 году.
Представляет интерес отраслевая структура (по видам экономической деятельности) потребления электричества. Максимальное потребление, около 39 % , потребляет обрабатывающая промышленности, 16 % приходится на добывающую отрасль и 14 % расходуется в сфере производства и распределения электроэнергии, газа и воды.
С учетом климатических особенностей Российской Федерации большое количество органического топлива расходуется и для производства тепла. Отпущенная тепловая энергия распределялась между источниками ее генерации в 2013 и 2014 годах
следующим образом. С использованием газа, нефти и угля в 2013 году произведено около 1222 млн.Гкал (93,75%) тепловой энергии, в том числе котельными -635,3 млн.Гкал (48,74%). В 2014 году производство тепла снизилось до 1217 млн. Гкал (94%), котельные направили потребителям 626,7 млн.Гкал (48,21%) тепловой энергии.
Для энергетических целей тепловыми электростанциями на территории Российской Федерации в 2013 году было израсходовано большое количество органического топлива разного вида [2] (табл. 2).
Высокий уровень потребления топлива в значительной степени определяется низкой
эффективностью работы генерирующего
оборудования, электрических и тепловых сетей, нормативный срока службы большинства из которых -25 лет, уже давно превышен. Не менее 60 % генерирующих мощностей имеют сроки службы 30 лет и выше. За период с 2007 по 2013 гг. количество турбоагрегатов, эксплуатируемых более 40 лет, возросло в 1,4 раза (на 264 ед. - 33,2 ГВт) и свыше 50 лет - в 1,8 раз (на 243 ед. - 16,2 ГВт). За этот же период количество линий электропередачи, прослуживших более 50 лет, увеличилось в 2,8 раза (на 2246 ед. - 52,5 тыс. км) и составило 17,5% от общей их протяженности.
_Таблица 1
Динамика экономических показателей топливно-энергетического комплекса
Наименование показателя 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. Показатель 2014 г. по отношению к 2010 г., %
Вся энергия
Совокупное производство, млн.т н.э./год 1293 1315 1331 1346 1334 103,17
Совокупное потребление, млн.т н.э./год 703 738 756 751 751 106,83
Энергоемкость ВВП при постоянном ППС, кг н.э./1000$ 348 351 347 340 340 97,70
Электроэнергия, млрд. кВтчас/год
Производство 1038 1055 1071 1062 1062 102,31
Производство с использованием всех видов ВИЭ (включая все ГЭС) 171 171 171 192 187 109,13
Производство с использованием солнечной и ветровой энергии 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52 100,00
Потребление 851 854 875 870 873 102,59
Природный и попутный газ, млрд. м3/год
Производство 657 673 658 671 643 97,87
Потребление 466 476 471 464 462 99,14
Уголь, млн. т/год
Производство 323 323 357 348 355 109,91
Потребление 212 221 232 220 211 99,53
Непереработанная нефть, млн. т/год
Производство 504 512 519 525 529 104,96
Поступление на нефтепереработку 250 260 274 281 274 109,60
Нефтепродукты, млн. т/год
Производство 245 248 254 260 274 111,84
Потребление 127 139 140 145 149 117,32
Таблица 2
Расход органического топлива тепловыми электростанциями в 2013 году, млн. т.у.т./год
Федеральный округ Итого Нефтетопливо Газ Газ Древе
условно в том числе природ произ Уголь Торф сина
го Всего мазут топливо ный и водствен топливна
топлива топочный дизельное попутный ный я
Россия 306,5 2,62 1,46 1,06 214,99 12,85 72,19 0,16 0,205
Центральный ФО 57,8 0,18 0,18 0,003 52,08 2,33 3,07 0,03 0,024
Северо-Западный ФО 31,1 0,74 0,56 0,15 23,64 1,99 2,74 0,00 0,176
Южный ФО 11,8 0,09 0,04 0,01 9,42 0,00 2,25 0,00 0,000
Северо-Кавказский ФО 5,0 0,01 0,01 0,00 4,96 0,00 0,00 0,00 0,000
Приволжский ФО 63,0 0,14 0,14 0,002 57,18 4,75 0,66 0,13 0,000
Уральский ФО 68,2 0,46 0,09 0,36 52,97 2,42 12,34 0,00 0,000
Сибирский ФО 54,3 0,44 0,27 0,14 7,98 0,00 43,19 0,00 0,001
Дальневосточный ФО 15,3 0,56 0,16 0,39 6,75 0,00 7,94 0,00 0,004
Потери в таких энергосетях составляют около 14%, тогда как в Европе — 4 - 9%, в США — 7-9%. Физический износ оборудование достигает 75-80%, моральный износ крайне высок. В 2014 году потери тепла при передаче по тепловым сетям достигли 30%, что в 4-5 раз превышает показатели развитых стран и приводит к существенному перерасходу топлива.
Объемы и эффективность производства, транспортировки и потребления электрической и тепловой энергии, количество добываемых, транспортируемых и потребляемых ископаемых органических топлив, в конечном счете, определяют уровень негативного воздействия ТЭК на окружающую среду и качество жизни населения.
Наличие многочисленных, проблем, стоящих перед современной российской энергетикой, потребует принятия срочных мер по выбору эффективных направлений инвестирования средств ее развитие, определения обоснованных соотношений между прогрессивными технологиями традиционной топливной энергетики и различными альтернативными возобновляемыми источниками энергии. Развитие каждого из направлений потребует существенных изменений в деятельности многочисленных производств и отраслей, непосредственно или опосредованно связанных с энергетической отраслью в качестве поставщиков оборудования, сырьевых и топливных ресурсов, потребителей электрической и тепловой энергии. Обоснование экономической, социальной и экологической целесообразности развития отдельных энергетических технологий должно осуществляться исходя из народнохозяйственных интересов с учетом изменения экономических показателей во всех сопряженных с энергетикой производствах, возможности появления новых рабочих мест, снижения уровня негативного воздействия на окружающую среду, увеличения надежности и уменьшения стоимости энергоснабжения в различных регионах страны и др. Важнейшей исходной информацией для экономического, социального и экологического обоснования развития энергетики является система
соответствующих показателей, оцененных на всех этапах ресурсного жизненного цикла систем энергообеспечения каждого из потенциальных направлений развития. ГОСТ Р ИСО 14042-2001 «Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Оценка воздействия жизненного цикла» [3] определяет понятие ресурсного цикла следующим образом:
Под ресурсным циклом понимается совокупность превращений и пространственных перемещений определённого вещества или группы веществ, происходящих на всех этапах использования его человеком (включая его выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, потребление, возвращение в природу) и протекающих в рамках общественного звена общего круговорота данного вещества или веществ на Земле.
Исходя из этого, ресурсный жизненный цикл систем энергообеспечения будет включать в себя как ресурсный цикл топливно-энергетических ресурсов и энергии непосредственно в отраслях энергетического комплекса, так и ресурсные циклы сопряженных с ними обеспечивающих и потребляющих отраслях и производствах на всех стадиях жизненного цикла их продукции и услуг. Каждый ресурсный цикл находится в тесной связи с соответствующим подразделением общественного производства, опирающимся на использование того или иного главного вида естественных ресурсов (энергетических, рудных, лесных и др.) и обрастающим обычно множеством сопутствующих производств на базе разностороннего использования данного ресурса и дополнительно вовлекаемых в производственный процесс природных материалов. При этом ресурсный цикл охватывает не только собственно производственную, но и все остальные стадии обмена веществ между обществом и природой. Ресурсные циклы, основывающиеся на использовании возобновляемых природных ресурсов включают также стадию их воспроизводства, которая связана с воздействием
человека на соответствующие звенья биологического круговорота веществ.
В современном общественном производстве можно выявить шесть основных ресурсных циклов: энергоресурсов и энергии (с энергохимическим циклом); металлорудных ресурсов и металлов (с коксохимическим подциклом); неметаллического ископаемого сырья (с подциклами горнохимическим, минерально-строительных материалов и др.); лесных ресурсов и лесоматериалов (с лесохимическим подциклом); земельно-
климатических ресурсов и сельскохозяйственного сырья; ресурсов дикой фауны и флоры. По своей продолжительности ресурсные циклы могут быть кратковременные и долговременные. Каждый ресурсный цикл отличается сложным внутренним взаимодействием соответствующих ресурсов и производств. Но многие циклы связаны между собой, формируя в конечном счёте единый и чрезвычайно сложный ресурсный процесс внутри отдельных регионов, государств, всего земного шара.
Описание ресурсного жизненного цикла может быть выполнено как в натуральном виде (оборудование, сырьевые и топливные ресурсы,
энергия, различные виды продукции, загрязняющие вещества и отходы, поступающие в окружающую среду), так и в стоимостных единицах, т.е. в виде натуральных и денежных потоков на основе балансовых моделей.
Для отображения взаимосвязи системы энергетического хозяйства и внешней среды были выбраны следующие образующие систему связи: (1) производственная связь: при планировании энергетического хозяйства в первую очередь следует обращать внимание на темп и состояние развития отраслей, непосредственно связанных с энергетикой; (2) социально-экономические связи при использовании ограниченных ресурсов; (3) технико-экономические связи; (4) связи, которые определяются частичной заменяемостью
энергетических ресурсов; (5) связи, определяющие размер и характер воздействия всех подсистем энергетического хозяйства и сопряженных отраслей на окружающую среду.
В качестве основного инструмента описания предлагается использовать матричные
межотраслевые балансовые модели прямых и полных затрат и соответствующие потоковые графы.
Ларин Игорь Дмитриевич,, студент 1 курса магистратуры факультета Биотехнологии и промышленной экологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Ермоленко Борис Викторович, к.т.н., доцент, доцент кафедры промышленной экологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Global Energy Statistical Yearbook 2015 URL: https://yearbook.enerdata.ru (дата обращения 20.05.2016).
2. База электронных документов. НИУ ВШЭ. URL: http://sophist.hse.ru/rstat_data/ecbase/tepel13/t2_ras.htm (дата обращения 20.05.2016).
3. ГОСТ Р ИСО 14042-2001 «Управление окружающей средой. Оценка жизненного цикла. Оценка воздействия жизненного цикла».URL: http://standartgost.ru/g/ Г0СТ_Р_ИС0_14042-2001 (дата обращения 20.05.2016).
I. D. Larin *, B. V. Ermolenko
Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia * [email protected]
ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC PERFORMANCE OF THE RESOURCE CYCLE OF ENERGY SUPPLY SYSTEMS AS AN INFORMATION BASIS FOR THE JUSTIFICATION OF THE DIRECTIONS OF ENERGY DEVELOPMENT
Abstract
The structure of the Russian fuel and energy complex and value of the main technical and economic indicators of its individual sectors is considered. On the basis of the analysis of these indicators the current problems of power branch of the country are designated. The necessity of a radical change in direction of development of energy systems by gradually transition to the alternative "carbon-free" power engineering is shown. It is proposed to use the environmental and economic indicators of the resource cycle energy systems as an information basis for the justification of the directions of energy development.
Keywords: Russian fuel and energy complex; technical and economic indicators; problems; directions of development; renewable power; resource cycle; environmental and economic justification.
