Декарбонизация – инструмент стимулирования энергосбережения

М. М. Бродач, канд. техн. наук, профессор МАрхИ

Н. В. Шилкин, канд. техн. наук, профессор МАрхИ

Почему нужна декарбонизация

Требования по декарбонизации (снижению эмиссии углекислого газа) российской экономики обусловлены участием Российской Федерации в международных соглашениях – Парижском соглашении по климату и других.

Еще в 1988 году на основе существовавшей с 1985 года Консультативной группы по парниковым газам была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК, англ. Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC). По оценке МГЭИК, с 1970-х годов наблюдается глобальное потепление, связанное с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере за счет роста их антропогенных выбросов (см. врезку).

За свою деятельность МГИЭК в декабре 2007 года была награждена премией мира с формулировкой «за усилия по накоплению и распространению более широких знаний об антропогенном изменении климата и созданию основ для мер, необходимых для противодействия такому изменению». Приятно отметить, что нобелевские дипломы получили и два наших замечательных специалиста, работавших в составе МГЭИК, – Юрий Андреевич Табунщиков и Игорь Алексеевич Башмаков.

Для объединения усилий всех стран в 1992 году была принята Рамочная конвенция ООН об изменении климата. К числу обязательств Рамочной конвенции отнесено принятие мер по ограничению антропогенных выбросов парниковых газов и защите и повышению качества поглотителей и накопителей парниковых газов, представление международной отчетности, определение политики, поощряющей деятельность с низким уровнем антропогенных выбросов парниковых газов.

В развитие Рамочной конвенции как дополнительный ее инструмент 11 декабря 1997 года был принят и 16 февраля 2005 года вступил в силу Киотский протокол. В 2004 году Киотский протокол ратифицирован Российской Федерацией. Киотский протокол налагает обязательства по ограничению выбросов парниковых газов, а также устанавливает квоты на такие выбросы. При этом квоты можно продавать.

Дальнейшее развитие Рамочной конвенции – принятое 12 декабря 2015 года и подписанное 22 апреля 2016 года Парижское соглашение. Россия также его подписала. Парижское соглашение направлено на дальнейшее снижение эмиссии парниковых газов.

Участие России в международных соглашениях неизбежно приводит к необходимости декарбонизации – перехода на низкоуглеродную экономику. В новых условиях определяющим может стать даже не столько снижение спроса на углеводороды, сколько новые международные ограничения – углеродные налоги, пошлины, привязка производимой продукции к углеродному следу (carbon footprint). Кроме того, кредиты международных финансовых организаций могут напрямую зависеть от выполнения страной взятых на себя климатических обязательств.

Декарбонизация – глобальная задача, и ее решение требует коренных изменений в структуре экономики.

Ситуация в России

В настоящее время в России заметно активизировалась работа по созданию нормативно-законодательных предпосылок перехода на низкоуглеродную экономику.

Так, в перечень поручений президента РФ Владимира Путина по итогам Петербургского международного экономического форума входит требование к Правительству РФ в срок до 1 октября 2021 года разработать комплексный план (дорожную карту) по снижению углеродоемкости российской экономики на период до 2050 года. Дорожная карта разрабатывается для уменьшения накопленного с 2021 по 2050 год объема чистой эмиссии парниковых газов в Российской Федерации до более низких значений по сравнению с показателями Европейского союза. Дорожная карта должна предусматривать сокращение выбросов парниковых газов, образуемых в результате осуществления хозяйственной деятельности.

30 декабря 2021 года вступает в силу Федеральный закон от 2 июля 2021 года № 296-ФЗ «Об ограничении выбросов парниковых газов». Целью закона является создание условий для устойчивого и сбалансированного развития экономики России при снижении уровня выбросов парниковых газов.

Декарбонизация в строительстве и ЖКХ

Актуальность декарбонизации в строительстве и ЖКХ обусловлена тем обстоятельством, что, по данным Миэкономразвития России, в стране наибольший объем (порядка 66 %) потребления топливно-энергетических ресурсов приходится на производство и распределение электроэнергии и тепла, промышленность, а также сектор зданий и ЖКХ.

В связи с этим интересно рассмотреть некоторые положения проекта «Стратегия долгосрочного развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года» (далее – Стратегия), разработанного Минэкономразвития России.

Стратегия предусматривает четыре сценария долгосрочного развития Российской Федерации – «Базовый», «Интенсивный», «Инерционный», «Без мер государственной поддержки». Базовый сценарий предусматривает масштабное повышение энергетической эффективности российской экономики и мероприятия по охране и воспроизводству лесов. При этом углеродоемкость ВВП Российской Федерации по сравнению с уровнем 2017 года должна снизиться на 9 % к 2030 году и на 48 % к 2050 году.

На рисунке показан вклад основных факторов в динамику выбросов парниковых газов по базовому сценарию низкоуглеродного развития на периоды с 2017 по 2030 и с 2030 по 2050 год. Очевидно, что, наряду с изменениями в промышленности, повышение энергетической эффективности зданий – важнейший источник снижения углеродного следа.

Пути достижения целей декарбонизации

Как же предполагается достигать этих целей?

Для перехода на траекторию низкоуглеродного развития, предусмотренную базовым сценарием, Стратегия предполагает осуществить в числе прочего следующие меры:

• в энергетике – более широкое внедрение передовых энергоэффективных технологий (парогазовые установки, комбинированная выработка электричества и тепла), снижение потерь в электрических и тепловых сетях, стимулирование генерации на основе ВИЭ и развитие распределенной генерации (в том числе изолированных энергосистем);

• в строительстве и ЖКХ – установление более жестких требований по энергетической эффективности новых жилых, общественных и промышленных зданий, энергоэффективная модернизация имеющихся централизованно и индивидуально отапливаемых зданий, систем горячего водоснабжения и отопления, замена бытовых электронных приборов и систем освещения на энергоэффективные;

• в сфере управления отходами – наращивание объемов переработки отходов и вторичного использования, существенное снижение объема отходов на душу населения и объемов выбрасываемой пищи, рекультивация и дегазация крупнейших полигонов, утилизация метана, образующегося в секторе бытовых сточных вод на очистных сооружениях.

Интенсивный сценарий в дополнение к мероприятиям базового сценария включает меры по снижению углеродоемкости производимых товаров, энергии, работ и услуг, введение национального регулирования парниковых газов, увеличение объемов генерации на основе ВИЭ, масштабную электрификацию и цифровизацию транспорта и технологических процессов в отраслях, внедрение технологий захвата, хранения и переработки углекислого газа. Также предусматривается реализация всех доступных технологических и экономических возможностей России:

• в энергетике – кардинальное увеличение объемов генерации на основе ВИЭ, раскрытие для потребителей информации о происхождении электроэнергии и ее углеродном следе, трансформация оптового и розничного рынков электрической энергии под усиливающимся влиянием потребителей энергии и возобновляемой энергетики;

• в строительстве и ЖКХ – принятие дополнительных мер, стимулирующих оснащение зданий установками, использующими возобновляемую энергию (солнечные коллекторы для горячего водоснабжения, фотоэлектрические панели для выработки электроэнергии, тепловые насосы, квартирные и общедомовые утилизаторы теплоты сточных вод и т. д.), повышение эффективности систем теплоснабжения и холодоснабжения, в том числе за счет использования низкотемпературного теплоносителя и снижения потерь тепловой энергии;

• в сфере управления отходами – максимальное использование биоразлагаемых отходов, раздельный сбор органических отходов с их последующим использованием для производства товарного компоста или биогаза.

Одно из направлений реализации Стратегии – повышение энергетической эффективности отраслей экономики, инфраструктуры, жилых и промышленных зданий и сооружений, включая развитие низко- и безуглеродных источников энергии. Для этого необходимо обеспечить планомерную замену используемых в настоящее время технологий с невысоким коэффициентом полезного действия на более эффективные, снижение потерь энергии при транспортировке, повышение эффективности ее использования и учета у потребителей, снижение затрат на энергию для домохозяйств и предприятий, создание интеллектуальных тепловых, электрических и газовых сетей нового поколения, включая возможности аккумулирования энергии, управления спросом и широкого внед-рения автоматического погодозависимого потребления.

Другое важное направление – проведение прикладных и поисковых исследований в области развития с низким уровнем выбросов парниковых газов. В этой части заявлена необходимость обеспечить научное и технологическое лидерство по направлениям развития с низким уровнем выбросов парниковых газов:

• интеллектуальные системы для снижения стоимости хранения электроэнергии, продвижения инновационных технологий реагирования на спрос и разработка новых способов балансировки сети;

• разработка новых технологий энергоэффективного и экономического строительства (капитального ремонта), низкоэмиссионных технологий в промышленности и машиностроении;

• возобновляемые источники энергии, включая инновации в технологии морских ветровых и приливных турбин, масштабное использование ВИЭ в изолированных энергосистемах, использование солнечной энергии, низкотемпературные системы теплоснабжения.

Декарбонизация и жизненный цикл зданий

Традиционный подход предполагает оценку энергопотребления на эксплуатацию зданий – его отопление и вентиляцию, охлаждение, освещение, водоснабжение. Но углеродный след зданий не ограничивается периодом их эксплуатации. И при производстве строительных материалов, утеплителей, и в процессе строительства, и в процессе сноса и утилизации парниковые газы тоже выделяются. Необходимо рассмотрение здания за период его жизненного цикла.

Согласно данным, приведенным в докладе «Global Status Report for Buildings and Construction»¹ Международного энергетического агентства, в 2018 году на строительство и эксплуатацию зданий пришлось 39 % мировых выбросов парниковых газов. При этом наибольший вклад (49 % от общего объема) вносит производство электроэнергии для использования в зданиях. 23 % образуется при сжигании ископаемого топлива, например природного газа, сжигаемого для отопления, производства горячей воды и приготовления пищи². И, наконец, 28 % парниковых газов образуется в процессе производства строительных материалов, таких как сталь, цемент и стекло. Эти отрасли очень хорошо подходят для технологий захвата, хранения и переработки диоксида углерода. Выбросы парниковых газов, которые образуются при добыче, переработке, производстве, транспортировке, использовании строительных материалов, имеют специальное название – embodied carbon, «воплощенный углерод» (русская терминология пока не устоялась). «Воплощенный углерод» может быть уменьшен как за счет использования материалов с низким углеродным следом, так и за счет повторного использования материалов и конструкций.

Таким образом, помимо собственно снижения энергопотребления важную роль в снижении углеродного следа зданий является оптимизация в этой части на всем протяжении жизненного цикла.

Стимулирование передовых технологий

В заключение следует отметить, что невозможно выполнить требования по переходу на низкоуглеродную экономику только за счет традиционных, широко известных мероприятий: повышения теплозащиты, замены окон и т. д. Необходим комплексный подход. Требования по декарбонизации стимулируют использование передовых технологий в части теплозащиты, теплоэнергоснабжения и климатизации зданий, в том числе технологий информационного моделирования зданий BIM, технологий умного дома (включая технологии Интернета вещей IoT, технологии обработки больших массивов данных Big Data и т. д.), умных систем управления инженерным оборудованием на основе оптимизационных решений, высокотехнологичного энергоэффективного оборудования, инновационных материалов, нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ).

¹ International Energy Agency (2019). Global Status Report for Buildings and Construction 2019. Paris: IEA. ISBN 978-92-807-3768-4.

² Очевидно, что в зависимости от вида теплоснабжения (местного или централизованного), климатических характеристик района строительства и других факторов это соотношение будет отличаться от средних значений, приведенных в докладе МЭА, но общие тенденции установить можно.