Процессы, происходящие в экономике, во многом определяются развитием и совершенствованием энергетики. Интенсификация развития энергетики предусматривает преобразование структуры производства и потребления топливноэнергетических ресурсов путем всемерной и эффективной экономии органического топлива различными способами, в том числе путем замещения его другими видами энергии. Чрезвычайно важной становится правильность оценки исходных позиций и реального масштаба технически и экономически обоснованного применения возобновляемых источников энергии. Новые и возобновляемые источники энергии (НВИЭ) необходимо сопоставить как с традиционными энергоисточниками, так и с глобальной энергетической альтернативой — промышленным освоением энергии термоядерного синтеза. Общую ресурсную энергетическую ситуацию в мире можно оценить следующим образом, трлн. т условного топлива: горючие ископаемые — 11; радиоактивные ископаемые (уран для реакторов-размножителей — 8; дейтерий для термоядерного синтеза — 75·109; солнечная энергия — 9·102; энергия ветра — 2; энергия воды — 0,7; другие источники энергии — 8·104.
Ограниченная доступность и экономическая целесообразность применения ряда энергоресурсов, а также конечная исчерпаемость ископаемых запасов органических топлив ставят задачу экономного расходования невозобновляемых источников и максимального вовлечения НВИЭ. К этому необходимо добавить размеры экологического ущерба, ликвидация которого потребует, в свою очередь, громадных энергетических затрат. Таковы долги, которые наряду с сокращением запасов ископаемых топлив придется оставлять человечеству XXI в. При этом следует учесть постоянный рост энергопотребления — за период с 1965 по 1980 г. энергопотребление в мире возросло в целом в 1,7 раза (в СССР в 1,9 раза).
Показателен рост потребления универсального вида энергии — электроэнергии — на душу населения в среднем по странам мира. В 1980 г. среднее электропотребление на одного человека в мире составляло 1968 кВт·ч (в СССР — более 4000 кВт-ч); прогноз на 2000 г. дает цифру 3000 кВт-ч при доле электроэнергии в энергобалансе мира к тому времени 17—18%. При этом надо учесть, что коэффициент преобразования первичных энергоресурсов в электроэнергию не превышает 40%. Усугубляющими факторами являются потери 10% энергии в электросетях, энергетическое несовершенство электроприемников, все более широко применяющееся сжигание низкосортных углей на электростанциях.
Возобновляемые источники по абсолютным показателям дают весьма впечатляющую картину — солнечная энергия при создании технически и экономически приемлемых установок может покрыть все потребности человечества в энергии практически без экологических последствий; энергия, получаемая от ежегодно воспроизводимого на Земле объема биомассы, на порядок больше эквивалента годовой добычи нефти; менее 1% энергетического потенциала ветроэнергии может обеспечить половину мировой потребности в энергии. Однако сегодняшние реалии рассматриваемой энергетической альтернативы на два и даже три порядка ниже общеоценочных возможностей.
Энтузиазму и видению энергетической перспективы ученых и разработчиков зачастую противостоит основанный на сиюминутных конъюнктурных экономических воззрениях скептицизм тех, кто принимает хозяйственные решения и определяет инвестиции на строительство или реконструкцию объектов.
Знаменитый советский архитектор академик И. В. Жолтовский писал: «Важен талант архитектора, но еще важнее талант заказчика». Исходя из того, что необходимо проводить такую инвестиционную политику, которая в максимальной степени отвечала бы интересам интенсификации народного хозяйства, мы должны всемерно развивать и совершенствовать индустриальные методы использования НВИЭ, сделать все необходимое для широкомасштабного применения солнечной, геотермальной, ветровой энергии, биогаза, новых энерготехнологий.
Уже сегодня при проектировании новых или реконструкции старых зданий архитектору и конструктору необходимо с учетом энергетических целей сочетать архитектурную выразительность и конструктивное совершенство с экономическим, экологическим и социальным аспектами. При этом энергетическая «активизация» конструкций, элементов или здания в целом должна конкретно отражаться на эксплуатационном топливно-энергетическом балансе здания (энергетический вклад), а реальная (или расчетная в народнохозяйственном масштабе) экономия энергии сопоставляется с дополнительными затратами на эти цели.
Достоверные прогнозы масштабов и перспектив применения различных НВИЭ, рекомендации, которые могут даваться на основе таких прогнозов, должны основываться на системном анализе и сопоставительных оценках физического потенциала, экономической и социальной целесообразности, приемлемости с экологической точки зрения, технологических и организационных проблемах применения НВИЭ по отношению к традиционным источникам энергии или их более совершенным модификациям на обозримый период, а также на сравнении различных видов НВИЭ, их комбинаций друг с другом или традиционными энергоисточниками.
Следует отметить, что до настоящего времени, как правило, изучались лишь отдельные аспекты применения НВИЭ, а экономическая обоснованность их применения (иногда недостаточно строго подсчитанная) в большинстве случаев служила главным критерием их жизненности. В ряде случаев доминирующими становились временные, конъюнктурные факторы и соображения. Развитие НВИЭ и их роль в топливно-энергетическом балансе стран, регионов, отдельных районов завышалась или занижалась на основе чисто арифметических подсчетов. Недостаточно определялись социально-экономические последствия применения НВИЭ для народного хозяйства на долговременной основе.
Общие методологические принципы определения сравнительных преимуществ различных НВИЭ должны, по нашему убеждению, базироваться на системе относительных и абсолютных показателей, имеющих целью определить:
роль, долю и перспективу применения различных НВИЭ в глобальном и местном масштабах (регион, страна, район, населенный пункт, объект) в топливноэнергетическом балансе;
эффективность применения НВИЭ в натуральном выражении (объем замещаемого первичного топлива, вид этого топлива или энергии), при этом целесообразно сравнение с замещением объема первичного топлива, пошедшего на получение вторичного энергоносителя;
сопоставительную надежность энергообеспечения от различных источников (включая зависимость от импорта, техническую надежность и т. п);
технологические и организационные возможности,
потребности в дополнительных ресурсах;
взаимосвязь с транспортной инфраструктурой;
влияние инерционности развития топливно-энергетического комплекса с точки зрения внедрения новых технологий;
воздействие на промышленность, призванную производить оборудование и изделия для НВИЭ (в том числе использование уже производимого оборудования или замещение его производства новыми изделиями);
потребность в трудовых ресурсах (квалификация, новые профессии, занятость), включая потребности в трудовых ресурсах для проектирования, монтажа и эксплуатации;
приемлемость с точки зрения экологических критериев, при этом нужно принимать во внимание затраты на нормируемые природоохранные мероприятия с экстраполяцией их на прогнозируемый период;
инвестиционные возможности и влияние потребностей в инвестициях на весь народнохозяйственный комплекс;
социальный эффект и социальную приемлемость, в том числе высвобождение свободного времени населения в связи с экономией топлива и сокращением усилий по заготовке или закупке топлива;
учет проблем землепользования и водопользования;
экономическую эффективность в стоимостном выражении;
экспортные возможности для установок и изделий, потребности в импорте и возможности научно-технической и хозяйственной кооперации;
сопутствующие и способствующие меры, основные из которых — меры по энергосбережению;
базовые показатели.
Целесообразно установить три вида показателей:
единичные, характеризующие одно из свойств (преимуществ, недостатков применения НВИЭ);
комплексные показатели, характеризующие несколько или большинство показателей (свойств) НВИЭ;
интегральный показатель, характеризующий всю совокупность комплекса показателей в соединении с данными экспертной оценки.
Это общий принцип подхода, который позволяет делать оценку целесообразности применения какого-либо вида НВИЭ, сочетания их друг с другом или с традиционными источниками.
В частном случае при сравнении солнечных установок теплоснабжения с традиционными можно утверждать, что первые конкурентоспособны в том случае, когда стоимость солнечной установки, отнесенная к 1 м солнечного коллектора, не должна превышать стоимости замещаемого топлива, приведенного к I т условного топлива . В ряде случаев при использовании НВИЭ для их оценки могут быть использованы не стоимостные, а иного характера сравнения и показатели.
Объем специальной и популярной литературы по проблемам использования НВИЭ постоянно растет. В строительных нормах и правилах, в правилах регулирования содержания зданий в целом ряде стран нашли отражение необходимость или возможность применения НВИЭ для покрытия энергетических потребностей.
Европейская экономическая комиссия ООН издала в 1985 г. перечень «Экспериментальные и показательные проекты по экономии энергии в населенных пунктах», составленный Комитетом ЕЭК по жилищному вопросу, строительству и градостроительству. Перечень состоит из информационных, согласованных по форме формуляров по таким проектам.
Комитет ЕЭК исходит из того, что в среднем около 40% всей производимой в странах региона энергии потребляется населенными пунктами, а рационализация энергопотребления в застроенной среде в сочетании с использованием НВИЭ позволяет снизить потребности в энергии на эти цели до 50%. В перечне даны описания экспериментальных, показательных и сравнительных реальных проектов, большинство из которых уже выполнено в натуре. Это индивидуальные и многоквартирные жилые дома, общественные, торговые и административные здания, поселки и районы городов с различными планировочными и архитектурно-инженерными решениями, обеспечивающими экономию энергии. В большинстве проектов, выполненных на основе фундаментальных исследований, применяются (вплоть до средних районов Финляндии и Норвегии) системы пассивного и активного использования солнечной энергии, тепловые насосы, системы рекуперации теплоты, тепловые аккумуляторы, геотермальное и гидротермальное теплоснабжение наряду с усиленной теплоизоляцией зданий, совершенствованием внутренних инженерных систем, использованием районных систем отопления и др. Перечень не содержит какого-либо обобщения или сравнительных рекомендаций, но представляет заинтересованным лицам и организациям широкие возможности выбора и сравнения, дает общие показатели энергетической и экономической эффективности, раскрывает географические, финансовые и другие условия и особенности строительства. В целом это достаточно большой перечень энергоэффективных зданий с обеспечением современных стандартов комфорта, которые могут быть рекомендованы к тиражированию.
Аналогичные перечни экспериментальных или даже типовых технических решений элементов или целых зданий изданы и постоянно пополняются во многих странах, в том числе и в СССР.
Масштабы тиражирования неодинаковы в различных странах, что зависит, в первую очередь, от собственного обеспечения энергоресурсами, от необходимости снизить бремя нефтяного импорта и ряда других факторов, включая технологическую отработанность установок.
Разработаны и достаточно широко применяются в жилищно-гражданском строительстве программы для машинных расчетов и оптимизации гелиосистем горячего водоснабжения. Их распространяет фонд алгоритмов и программ Госгражданстроя и КиевЗНИИЭП.
Все сказанное выше относится к проблемам и трудностям сегодняшнего дня. Авторы и составители данного совместного издания поставили перед собой задачу представить читателям не только результаты и оценку выполненных на практике изысканий в области применения НВИЭ, но и предварительно дать возможный анализ и показать пути развития этого интересного и очень перспективного направления в энергетике на ближайшее будущее и отдаленную перспективу.
