книги / Стратегия устойчивого развития

Во многих отраслях промышленности широко используются печные установки. Большая экономия топлива может быть обеспечена за счет усовершенствования пламенных термических и нагревательных печей путем улучшения их конструкций, оснащениярекуператорами, современнымиавтоматизированнымигорелочнымиустройствами, системами автоматизированного управления процессами горения и термообработки. КПД печей может быть увеличен в 2–4 раза.

Повышение КПД топливных печей приведет к более широкому их использованию и снижению объема термообработки в электрических печах. Потенциал энергосбережения по термическим и нагревательным печам в машиностроении определен на уровне 10–12 млн т у. т. [148].

Значительные резервы энергоресурсов в химической и нефтехимической промышленности обусловлены использованием технологий и оборудования. Так, энергоемкость производства аммиака в РФ составляет 1,4–1,7 т у.т./т, в то время как за рубежом – 1,1–1,3 т у.т./т. Большие резервы экономии в производстве метанола связаны

свозможной заменой устаревших агрегатов на новые, менее энергоемкие.

Косновным направлениям энергосбережения в химии и нефтехимии следует отнести:

– замену действующих агрегатов крупнотоннажных производств аммиака на агрегаты нового поколения;

– совершенствование технологических процессов производства калийных удобрений, желтого фосфора, капролактама и других продуктов.

– техническое перевооружение производств аммиака, бутиловых спиртов, синтетического каучука, этилена и пропилена [148].

Вопрос энергоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) актуален в большинстве стран мира. Для России эта проблема имеет особую значимость, так как ЖКХ – крупнейший потребитель энергии в стране, является одной из самых затратных отраслей российской экономики, в которой энергоресурсы используются крайне нерационально. Основное количество энергоресурсов теряется из-за износа основных фондов, несовершенства строительных конструкций и материалов, неудовлетворительной теплозащиты строящихся и действующих жилых и общественных зданий и сооружений, тепловых сетей, практически повсеместного отсутствия приборов коммерческого учета воды, тепла, газа.

По оценке специалистов Минэнерго РФ, потенциал энергосбережения в ЖКХ составляет 25 % всего потенциала энергосбережения в РФ, который равен 360–430 млн т условного топлива. Если в ЖКХ эффективно проводить программу энергосбережения, то можно получить снижение затрат на услуги от 15 до 40 %.

Жилой фонд в России неэффективен по энергоиспользованию. Ориентирование на дешевые энергоносители привело к строительству зданий с низким термическим сопротивлением ограждающих конструкций, а практическое отсутствие средств регулированияиучетарасходатепловойэнергии, горячейихолоднойводыиприродного газа – к расточительному их использованию населением.

331

Завышенному потреблению способствовала также низкая эффективность автономных теплогенераторов и бытовых электроприборов.

В70–90-х годах ХХ века в России удельные теплопотери в жилых зданиях имели тенденцию к росту в среднем с 200 Гкал/тыс. м2 в 1975 году до 225 Гкал/тыс. м2

в1990 году. Вызвано это было, главным образом, низкими теплозащитными свойствами вводимых в эксплуатацию зданий, уступающих старому фонду в городах на 15 % и на селе в 1,5 раза.

Вцелях экономии средств на строительство при дешевизне ТЭР в стране стены жилых домов проектировались и строились в три раза тоньше, чем этого требуют климатические условия России. Поэтому сейчас до 50 % тепловой энергии уходит

ввиде потерь через стены и окна.

На отопление 1 м2 жилья в России расходуется 84 кг условного топлива в год, тогда как в северных европейских странах – только 27 кг [149].

Так, поданнымН. И. Данилова[1], удельныйрасходтопливанаотоплениежилых зданийвРФ(на1 м2) кратнопревышаетаналогичныепоказателивразвитыхстранах, например, в Германии (рис. 26.2).

Это определило необходимость разработки и внедрения новых строительных норм и правил, обеспечивающих соблюдение современных требований в области строительной теплотехники, применения эффективных утеплителей, современных конструкций и материалов в строительстве.

В 1996 году Госстроем России были введены новые строительные нормы и правила, касающиеся строительной теплотехники. Они предусматривают увеличение теплового сопротивления стен строящихся жилых домов в 2,5 раза.

В соответствии с новыми требованиями постановлением Госстроя России было принято решение о том, что при капитальном ремонте многоэтажных до-

Рис. 26.2. Удельный расход топлива на отопление здания в течение отопительного сезона (литров дизельного топлива на 1м2) [144]

332

мов необходимо увеличить тепловое сопротивление стен в 2,5 раза путем утепления стен эффективными утеплителями.

С выходом ряда регламентирующих документов Минстроя и изменением СНИПов в строительном комплексе страны развернулась большая работа по энергосбережению. Перед заказчиками, проектировщиками, производителями стройматериалов и строителями Правительством РФ была поставлена задача коренным образом изменить теплозащитные характеристики зданий и сооружений, использовать для этого новые архитектурно-конструктивные приемы и решения.

ВРоссии преобладает индустриальное домостроение, и поэтому в первую очередь потребовалось перестраивать технологию на комбинатах и заводах, выпускающих панели, блоки и другие строительные конструкции, переналаживать всю базу строительной индустрии с учетом изменений в СНИПах. Нужно использовать прогрессивные методики, в частности кольцевую кладку, с засыпкой пустот легкими наполнителями; заниматься проблемами увеличения теплозащитных качеств окон [150].

Это определило важнейшие направления энергосберегающей политики в ЖКХ:

– увеличить тепловое сопротивление стен в 2,5 раза путем утепления стен эффективными утеплителями;

– разработать новые теплоизоляционные материалы и конструкции;

– решить проблемы увеличения теплозащитных качеств окон;

– сократить расходы условного топлива в год на отопление 1 м2 жилья до уровня северных европейских стран – не более 27 кг [149].

Наибольшие резервы энергосбережения могут быть реализованы за счет утепления наружных стен здания. Эта задача решается путем применения однослойных, двухслойных и трехслойных стен, которые выполняются из конструкционно-тепло- изоляционных материалов и изделий, обеспечивающих необходимые несущие и теплозащитные функции.

Воднослойных стенах совмещаются несущие и теплозащитные функции. Двухслойные стены содержат несущий и теплоизоляционные слои. Это наибо-

лее распространенный тип конструкции при утеплении существующих зданий. Он получил широкое применение и в новом современном строительстве, обеспечивая высокую энергоэффективность без существенного увеличения толщины наружных стен.

Трехслойные стены применяются при новом строительстве. В современных условиях большое развитие получили вентилируемые фасады.

Навесные вентилируемые фасады представляют собой высокоэффективные по своим строительным и физическим показателям системы, включающие в себя двухступенчатую конструкцию. Одна ступень – утеплитель, которым перекрывается вся площадь стены строения, в том числе швы между старыми бетонными панелями и прочие дефекты.

Вторая ступень – облицовочная оболочка, защищающая утеплитель от воздействия внешней среды. Она предохраняет его не только от атмосферных осадков,

333

ГЛАВА 27. ПЛАНЕТАРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА. РОЛЬ РАЗВИТИЯ МИРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА И ЭНЕРГЕТИКИ

Внастоящеевремявобществесложилосьустойчивоемнение, чтопроисходящие изменения глобального климата связаны с возросшей антропогенной эмиссией CO2, NOx, SOx, источником которыхявляются промышленность, автотранспорт итепловая энергетика, что приводит к закислению объектов окружающей среды, парниковому эффекту и его результату – потеплению. Среди других причин активно обсуждаются и такие, как влияние разрушения озонового слоя (появление озоновых дыр), наметившийсядрейфмагнитныхполюсовпланеты, изменениесолнечнойактивности, рост выбросов атомных электростанций (криптон) и многие другие.

Большинство ученых, работающих в области изучения изменения климата на планете, предполагают, что наблюдаемые изменения глобального климата в виде потепления и вызванных им эффектов в первую очередь связаны с возросшей эмиссией углекислого газа.

Не вдаваясь в анализ причинно-следственных связей, положенных в основу различныхточекзренияомеханизмахипричинах, имеющихместоизмененияхглобального климата планеты, можно констатировать тот факт, что действительно за последние десятилетия установилась устойчивая тенденция к глобальному потеплению, котораяподтверждаетсяанализомсреднегодовыхтемпературнапланетезапоследнюю четверть века [161].

В ряде работ, посвященных проблемам планетарных изменений климата [153–160], рассмотрены основные факторы, влияющие на формирование глобального климата. Большинство исследователей считают, что ведущая роль в планетарных изменениях климата принадлежит антропогенным факторам. Вместе с тем, не все ученые разделяют такую точку зрения. В геологическом времени Земля переживала ряд значительных обратимых периодов резкого изменения глобального климата еще до существования человеческой цивилизации (большие и малые ледниковые периоды), причины которых пока не имеют достаточно бесспорных объяснений и, вероятно, были вызваны внезапными (космическими) факторами – столкновением с Землей или близких прохождений космических объектов (комет, астероидов и др.), изменениями солнечнойактивности, дрейфом положения магнитныхполюсовЗемли и других. Так, например, член-корреспондент РАН А. П. Капица считает, что изменения климата – процесс циклический и обратимый. Известно, что во второй половине XVII века в Северной Европе на несколько градусов понизилась среднегодовая температура – наступил малый ледниковый период. В Англии в эти годы замерзала Темза, авГолландиизимойназамерзшихрекахкаталисьнаконьках, чтозапечатлено на полотнах фламандских живописцев. С тех пор и по настоящее время идет потепление в этом регионе на 0,5–1 °С в столетие. По мнению А. П. Капицы, это явление связано с изменением активности Солнца.

Независимоотобратимостипроцессовпотепленияклимата, ономожетзатянуться на многие десятилетия и даже столетия [161].

335

Это необходимо учитывать при оценке и прогнозировании глобальных изменений климата.

По мере развития человеческого общества и усиления антропогенной нагрузки на объекты окружающей среды, к природным энергетическим факторам (солнечная радиация, гравитационные и тектонические силы, химическая и биогенная энергия) добавилась энергия мирового производства, которое развивается очень высокими темпами и удваивается через каждые 14–15 лет. Этот фактор, заметно усилившийся за последние десятилетия, играет важную роль в изменении сложившейся за многие миллиардылетсуществованиябиосферыЗемлидинамическогоравновесиякомплекса физико-химических и биологических факторов, определяющих макро- и мезоклимат планеты. Энергия мирового производства, рассеяние в атмосфере, гидросфере

иверхних слоях литосферы химических веществ – отходов производства, сбросов

ивыбросовпривеликизменениюналокальном, региональномиглобальномуровнях процессов энерго- и массообмена с биосферой, гидросферой и космосом. Уже в настоящеевремяустановленоначалоглобальныхизмененийклимата. СначалаXX века установленростконцентрацииватмосферепарниковыхгазов, вособенностиуглекислого газа. Это привело к росту приземной температуры на 1 °С. Продолжение роста концентраций парниковых газов ведет к дальнейшему потеплению. По прогнозам удвоение существующей в настоящее время концентрации парниковых газов приведет к росту температуры до 3 °С. В свою очередь, это вызовет нарушение динамики многих процессов в гидросфере и атмосфере, что приведет к значительным изменениям в характере и интенсивности морских и океанических течений, атмосферных явлений. Начало XXI века уже ознаменовалось повсеместными наводнениями, цунами, тайфунами, разрушительная сила и частота появления которых значительно превысили ранее наблюдаемые [47].

Возможные негативные последствия глобального потепления трудно переоценить. При устойчивом незначительном повышении среднегодовой температуры может произойти резкое уменьшение снежного покрова в горных районах и таяние ледников. Это может привести к значительному сокращению количества осадков в виде снега при увеличении количества дождей, что, в свою очередь, может вызвать наводнения и оползни. При подъеме уровня океана на несколько десятков сантиметров произойдетзатоплениенизменныхпобережийморейповсейпланете. Затопленными окажутся плодородные земли дельт Нила, Амазонки, Янцзы, Меконга, где проживают более 70 % жителей планеты.

Произойдутпостепенныесдвигиграницлесовумереннойзоныксеверуиуменьшение их площади. Значительно увеличится площадь пустынь.

Потепление будет способствовать расширению среды обитания и распространению тропических насекомых – носителей опасных инфекций.

Одним из очевидных последствий увеличения темпов потепления является резкое изменение в последнее десятилетие климата в Британии. В стране практически установился континентальный климат, а дождливые лондонские зимы ушли

336

впрошлое. Это связано с островным положением страны, где климат сильно зависит от океанических течений, в частности – от Гольфстрима.

При этом потепление океана не вызвало потепления суши. Более плотные холодные потоки опускаются на глубины и направляются в тропические широты, вытесняя теплую воду к поверхности. Теплые потоки возвращаются к Арктике.

Гольфстрим раньше подогревал климат Британии в среднем на 5 °С. В результате изменения конвенциальных процессов Гольфстрим стал меньше и слабее, что приведет в ближайшие несколько лет к понижению годовой температуры в Британии на 11°, а в некоторых регионах острова установятся те же температуры, что и на норвежском архипелаге Сволборг (1200 км от Северного полюса) [162].

Внастоящее время можно отметить уже произошедшие климатические изменения на планете. Так, по данным Мюнхенской перестраховочной компании, за десять лет (1986–1996 годы) резко возросло количество и интенсивность опасных природныхявленийинанесенныйимиущерб. Числоприродныхкатастрофза10 летвозросло в 4 раза (по сравнению с 1960-ми годами), потери в экономике – в 8 раз, страховые выплаты – более чем в 15 раз. Причем число экстремальных климатических явлений растет практически повсеместно [163].

Кроме антропогенных, есть и естественные причины глобального потепления,

вчастности, связанныесморскимитечениями(Эль-НиньовЮжномполушарии, Се- веро-Атлантическим – в Северном). Изучение вклада этих течений в климатическую изменчивость привело климатологов к выводу об изменении механизма атмосферной циркуляции, в частности, их колебания приводят к возрастанию меридиональных (широтных) перемещений циклонов.

Произошедшие изменения общей атмосферной циркуляции сказываются на формировании современного климата России. Так, колебания количества осадков на востоке, юго-западе и северо-западе Русской равнины определяются возрастающей циркуляцией циклонов. С усилением меридионального обмена связано увеличение количества осадков на востоке и юго-западе Русской равнины и их сокращение наеесеверо-западе. Приактивизациизональногопереносабольшеосадковвыпадает на северо-западе, а на востоке и юго-западе территории количество осадков уменьшается. Таким образом, атмосферная циркуляция приводит к формированию положительных аномалий температуры при усилении зонального переноса и отрицательных – при активизации межширотного обмена [163].

Эти изменения имеют важное практическое значение. Так, за 1891–2000 годы уменьшилась высота снегового покрова на территории основных зернопроизводящих районов России, что может привести к снижению урожайности, а возрастающая внутригодовая неравномерность осадков определяет необходимость пересмотра сложившихся методов выращивания сельскохозяйственных культур.

Изменения атмосферной циркуляции на планете привели к тому, что в целом континентальность климата России уменьшилась за последние сто лет – увеличились зимние температуры и уменьшилась их годовая амплитуда.

337

Среди антропогенных факторов, влияющих на глобальные изменения климата, решающую роль играет развитие мировой энергетики. Решая важнейшую задачу по обеспечению устойчивого развития человечества, энергетика в то же время является одним из основных факторов, негативно влияющих на глобальные изменения окружающей среды. Ее воздействие на климат планеты превосходит влияние всех остальных антропогенных факторов и сравнимо с мощными природными сила-

ми [164].

Среди возможных негативных последствий развития производства энергии на невозобновляемых источниках (ископаемые виды топлива, ядерная и термоядерная энергия) одним из основных является дополнительный нагрев среды обитания. Использование возобновляемых источников энергии не приводит к дополнительному нагреванию планеты.

Расчетами установлено, чтомаксимальный ростэнергопотребления присложившейся структуре используемых энергоносителей к 2100 году приведет к повышению среднегодовой приземной температуры на 0,2 °С при среднегодовых отклонениях в природе от средних значений до 0,5 °С. Это позволяет сделать вывод о том, что такое повышение температуры находится ниже обычных колебаний и не накладывает ограничений по этому критерию на развитие энергетики в прогнозируемых масштабах.

Другим важным критерием возможного негативного влияния развития энергетикиявляется выброс парниковых газов. Известно, чтовклад теплоэнергетики вобщий выбросСО2 колеблетсявпределахоколо80 %. Неменееважнымявляетсявыбросметана, который поступает от объектов теплоэнергетического комплекса (ТЭК) в виде утечки при добыче и транспортировке газа, а также при накоплении его в угольных шахтах и выбросе в атмосферу с вентиляционным воздухом [47].

Одним из важных негативных последствий развития тепловой энергетики, использующей угли, мазут, сланцы и другие ископаемые виды топлива, является образование так называемых кислотных дождей.

При сжигании ископаемых видов углеводородного топлива образуются большие количества окислов (NOx, SOx и других), которые при недостаточно эффективной очисткевыбрасываютсяватмосферу, переносятсянабольшиерасстоянияипривзаимодействии с водой превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде кислых дождей, взаимодействующих с растениями, почвами, водами. В состав кислотных дождей могут входить также летучие органические соединения: алканы, олефины, ароматические углеводороды (бензол, ксилолы), альдегиды и кетоны, органические кислоты.

Фильтруясь в почву, вода кислотных дождей вымывает кальций, магний, калий и натрий, а их место занимают токсичные металлы, которые переходят в подвижные формы и в виде растворимых coлей усваиваются корнями растений. Кислотные дожди убивают почвенные микроорганизмы, разлагающие органические остатки. При попадании кислотных дождей в водоемы происходит значительное повышение кислотности поверхностных вод. Выпадая на земную поверхность, кислотные дожди

338

приводят к повышению кислотности почвы, негативно влияют на здоровье людей, урожайность сельскохозяйственных культур, особенно в период их начального роста, оказывают разрушающее действие на конструкционные материалы [167]. Анализ возможных экологических рисков, связанных с развитием энергетики, позволяет определить наиболее важные из них:

–вероятностьклиматических измененийиз-затепловогозагрязненияипарнико- вого эффекта за счет выбросов СО2 и метана;

–загрязнение атмосферного воздуха и подкисление окружающей среды за счет выбросов от сжигания ископаемых видов топлива;

–риск аварий на АЭС, проблемы безопасного обращения с отходами от работы АЭС после завершения срока их службы, а также попадания ядерных энергетических объектов в ненадежные руки;

–проблемы недостатка древесного топлива в развивающихся странах.

Продолжающийся быстрый рост потребления для энергетических нужд газа, нефти, угля свидетельствует о необходимости замены в долгосрочной перспективе существующей энергетической системы на новую, использующую экологически чистые и возобновляемые источники энергии.

Имеющиеся прогнозные данные по развитию энергетики на период до 2100 года позволяют сделать вывод о том, что избежать глобального энергетического кризиса

исвязанных с ним неблагоприятных экологических последствий можно путем более полного использования возобновляемых источников энергии, энергосбережения

иповышения энергоэффективности экономики.

Сочетание принципов развития крупных энергопромышленных комплексов, методов комбинированного использования топлива, вовлечения в топливный баланс вторичных энергоресурсов, рационального сочетания электрификации, газификации и теплофикации, разработанных еще в 20-х годах XX века Г. М. Кржижановским и развитых в дальнейшем его последователями в России и за рубежом, позволит обеспечить дальнейшее устойчивое развитие энергетики без неблагоприятных экологических и социальных последствий [47].

Достигнутый уровень негативного антропогенного влияния на глобальный климат планеты определяет необходимость дальнейшего развития промышленности, транспортаиэнергетикипоэкологическиблагоприятнымсценариямврамкахсоблюдения принципов устойчивого развития. В этом направлении мировым сообществом уже приняты весьма серьезные меры. Так, в 1972 году на Стокгольмском конгрессе была принята программа ООН по окружающей среде, где было обращено особое внимание проблеме наблюдений и контроля за состоянием и уровнем загрязнения природной среды, которые, в частности, влияют на изменения климата.

В1992 годувРио-де-ЖанейронаконференцииООНпоокружающейсредеираз- витиюбылапринятарамочнаяконвенцияООНобизмененияхклимата(РКИК). Вней были определены цели и задачи мирового сообщества по принятию мер по смягчению глобального потепления путем сокращения выбросов парниковых газов и адаптации к последствиям потепления.

339

К середине 2002 года более 190 государств, включая Россию, все развитые страны и страны СНГ, ратифицировали или ввели в действие эту конвенцию.

Конвенция имеет два приложения. В приложении 1 перечислены развитые страны и страны с переходной экономикой, которые имеют обязательства по снижению выбросов парниковых газов. В приложении 2 страны могут уведомить депозитарий

освоем намерении выполнять обязательства.

В1997 году был принят Киотский протокол, который конкретизировал обязательства развитых стран по снижению выбросов парниковых газов, определил сроки их выполнения, а для развивающихся стран были определены требования непревышения объемов выбросов парниковых газов 1990 года (базового) на период действия Протокола (2008–2012 годы).

Согласно Протоколу Япония должна снизить выбросы на 8 %, почти все развитые страны Европы – на 8 %, США – на 7 %.

Протокол предусматривал рыночные отношения для достижения экологических результатов: гибкие механизмы кооперации на основе совместного осуществления проектов, торговли квотами на выброс парниковых газов, механизмы чистого развития.

Так, статья 17 Киотского протокола позволяет сторонам участвовать в коммерческой переуступке своих прав на выбросы парниковых газов для целей выполнения своих обязательств.

Статья12 позволяетстранамосуществлятьпроектынатерриториидругихстран, невходящихвприложенияПротокола, получатьотнихдополнительныеквотынавыбросы, полученные в результате снижения выбросов парниковых газов в ходе реализации совместно осуществляемых проектов.

На основании статьи 5 передача квот в рамках реализации Киотского протокола возможна только в случаях наличия неиспользованных национальных квот в период 2008–2012 годов. Наличие квот должно подтверждаться результатами ежегодной национальной инвентаризации выбросов парниковых газов по секторам экономики и источникам. Россия ратифицировала Киотский договор в 2004 году. Участие России в реализации Киотского договора определило дальнейшее развитие экологической политики в стране в направлениях создания экономических механизмов охраны природы, развития правовой и нормативной базы, что, в свою очередь, придает новый импульс в области энергосбережения, охраны окружающей среды, в ведущих отраслях экономики (топливно-энергетическом комплексе, металлургии, жилищнокоммунальном хозяйстве, горнодобывающих отраслях). Особенно важно, что реализация протокола привела к экономическому стимулированию мероприятий по повышению энергетической эффективности в системах централизованного теплоснабжения, в промышленности, жилом секторе, при транспортировке энергоносителей, восстановлении лесов, использовании альтернативных источников энергии. Все это приведет к конечному результату – смягчению процесса глобального потепления.

340