Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир - Владимир Сидорович

Сегодня авиационная отрасль взяла на себя обязательства вдвое сократить выбросы CO2 к 2050 г., и авиапроизводители активно тестируют возможности использования альтернативного топлива и топливных элементов для выполнения этой задачи. Также ведутся эксперименты и с применением в авиации возобновляемого топлива (биодизеля и биоэтанола).

В 2011 г. был совершен первый трансатлантический полет с применением биотоплива. Самолет марки Gulfstream, заправленный в соотношении 50/50 обычным авиационным и «зеленым» дизелем (Honeywell Green Jet Fuel), одной из разновидностей биодизеля, вылетел из Нью-Джерси, США, и благополучно приземлился в Париже[172]. В конце 2014 г. состоялся экспериментальный полет самолета Boeing 787 (Dreamliner) на смеси традиционного авиационного топлива (85 %) и «зеленого» дизеля[173]. В 2015 г. китайская авиакомпания Hainan Airlines осуществила первый коммерческий перелет, в котором двигатели самолета Boeing 737 работали на 50 %-ной смеси биотоплива и традиционного топлива. Примечательно, что использованное биологическое сырье было разработано китайским нефтехимическим гигантом Sinopec[174].

Итак, в сфере транспорта отмечаются следующие тенденции. Альтернативные виды транспортного топлива бурно развиваются, используемые технологии становятся эффективными и доступными для потребителей. Пожалуй, мы являемся свидетелями переломного момента, в который привычные, обкатанные и казавшиеся непоколебимыми технологии в короткий промежуток времени заменяются другими. Вспомните вакуумные кинескопы телевизоров или аналоговую фотографию с проявкой снимков в ванной. Автомобиль, работающий на нефтепродуктах, скоро отправится туда же – в нашу память.

Здания – энергоэффективность и использование ВИЭ

Главным «энергоресурсом», «первичным топливом» современности является не нефть или газ и даже не солнце, а энергоэффективность. Все очень просто: самая дешевая (и чистая) энергия – та, которую мы не потребили. Экономисты утверждают, что энергоэффективность – «самый надежный источник энергии из существующих на Земле»[175]. Более того, она является основным средством уменьшения выбросов парниковых газов к 2050 г. Меры по повышению энергоэффективности могут обеспечить более 38 % сокращения выбросов CO2 на планете в том случае, если будет реализовываться мировой сценарий ограничения роста температуры 2 °C[176].

Что такое энергоэффективность? Это всего лишь рациональное использование энергетических ресурсов. Например, два одинаковых по площади, стоящих рядом здания с одинаковым числом жителей могут в десятки раз отличаться по энергетическим затратам на отопление, если одно из них энергоэффективное, спроектированное и построенное рационально и качественно, с учетом прогнозируемых параметров расхода энергии, а другое построено «как всегда».

Дома, которым не нужно отопление

История человечества – история покорения природы. Иногда она принимает формы борьбы на уничтожение (превращаясь таким образом в самоуничтожение – человек ведь тоже часть природы). Примером такой смертельной борьбы является, например, наша московская и подмосковная многоэтажная городская застройка. В «мирном варианте» речь идет об освоении или подчинении (обуздании) природных сил человеком. Климатические условия – природный фактор, и снижение зависимости от него является задачей, решаемой человечеством на протяжении всей истории. При этом в течение последнего столетия все возрастающей платой за комфорт (домашнее электричество, центральное отопление…) становилась инфраструктурная кабала – на место зависимости от природы пришла зависимость от систем тепло-, электроснабжения и т. п. Сложность, энергоемкость, уязвимость систем, их капиталоемкость, возрастающая с удаленностью объектов от места генерации, – очевидные недостатки инфраструктуры ЖКХ.

Процесс развития энергоэффективных технологий последних десятилетий, из которого Россия по ряду причин практически выпала, создает предпосылки как для качественного усовершенствования и снижения энергоемкости централизованной инфраструктуры, с одной стороны, так и для повышения степени независимости потребителей от нее путем кардинального повышения энергоэффективности зданий – с другой.

В европейских странах, Северной Америке и России на здания приходится порядка 40–50 % потребления всей вырабатываемой энергии. В глобальных энергетических затратах доля недвижимости также внушительна – почти треть, 31 % всей используемой на Земле энергии уходит на обогрев и электроснабжение зданий[177]. Объем накопленных научных, инженерно-строительных знаний и технологий позволяет существенно сократить эту колоссальную долю и уже сегодня в массовом порядке, «серийно» возводить «энергетически нейтральные» («климатически нейтральные») здания, для жизнеобеспечения которых не нужна энергия, производимая из традиционных (углеводородных) источников.

В 2010 г. была принята Директива ЕС № 2010/31/EU об энергетической эффективности зданий (Energy Performance of Buildings Directive – EPBD). В соответствии с данным документом начиная с 2021 г. (для административных построек – с 2019 г.) все новые строящиеся в Европейском союзе дома должны быть зданиями с «почти нулевым потреблением энергии» (nearly zero energy buildings). «Почти равная нулю или очень незначительная потребность в энергии такого здания должна покрываться главным образом за счет возобновляемых источников энергии, включая такие источники, расположенные в месте нахождения здания или его окрестностях»[178].

В 2012 г. была принята европейская Директива об энергетической эффективности № 2012/27/EU (Energy Efficiency Directive), которая также предусматривала ряд мероприятий, направленных на экономию энергии в сегменте недвижимости. В частности, правительства стран ЕС должны ежегодно обеспечивать реконструкцию (энергетическую санацию) 3 % (по площади) существующего фонда зданий, находящихся в государственной собственности. Приобретать в государственную собственность допускается только высокоэнергоэффективные здания, продукты и услуги. Страны Европейского союза должны разработать и принять долгосрочные стратегии по реконструкции существующего фонда зданий.

Каким образом будет решаться задача повышения энергетической эффективности зданий? С помощью хорошо известного практикам комплекса мероприятий, основными из которых являются обязательное устройство механической вентиляции с эффективной рекуперацией тепла (теплообменом), уменьшение теплопроводности ограждающих конструкций (стен, кровли, основания) с помощью дополнительного утепления, повышение качества проектирования и строительных работ для достижения нормативных показателей воздухопроницаемости здания и исключения мостиков холода (мест соприкосновения неизолированных строительных конструкций с окружающей средой, через которые происходят высокие потери тепла). Следует оговориться, что указанная задача в значительной степени решена уже сейчас, поскольку, как мы отметили выше, знания и технологии для этого уже имеются. Большинство зданий, строящихся сегодня в Германии, Австрии и Швейцарии, соответствуют требованиям директивы. В ряде регионов приняты опережающие обязательства в части строительства энергоэффективных зданий. В Брюсселе с 01.01.15 все новые здания должны соответствовать критериям пассивного домостроения, в Люксембурге – с 01.01.17, а в Баварии уже с 2010 г. все новые административные здания строятся в соответствии с данными нормами.

Концепция пассивного дома, разработанная в начале 90-х гг. XX века немецким профессором-инженером Вольфгангом Файстом, является, пожалуй, главной теоретической основой современного энергоэффективного строительства, в том числе указанной директивы. «Пассивность» означает здесь «тепловую нейтральность», или «тепловую инерционность», здания, «безразличие» внутреннего микроклимата к температуре «за бортом». Пассивный дом проектируется и строится таким образом, что потребность в тепловой энергии для его отопления ничтожно мала. Непрерывный массивный тепловой контур здания и вентиляционная система с рекуперацией (теплообменом) обеспечивают крайне низкую потерю тепла, сочетающуюся с комфортным микроклиматом (равномерный прогрев внутренних поверхностей, контролируемый обмен воздуха и его фильтрация и т. п.). Соответствующим стандартом регламентируется также и расчетный расход электрической энергии.

Нормативный расход тепла, рассчитываемый по весьма жесткой методике Института пассивного дома, не должен превышать 15 кВт · ч на 1 квадратный метр площади помещения в год, а расчетная мощность отопления – 10 Вт/м². При данных параметрах фактически отпадает необходимость в привычных для нас системах отопления, состоящих из генератора тепла (отопительного котла) и радиаторов, устанавливаемых под окнами.