И.А. Башмаков. Низкоуглеродные решения против «экономики сжатия»

IV международная конференция / РЭЭ №3, 2017

Низкоуглеродные решения против «экономики сжатия»

Игорь Башмаков

Одной из главных целей проекта ЦЭНЭФ «Низкоуглеродные решения для изолированных регионов России с высокими затратами на энергию» является разработка типовых пилотных программ «Низкоуглеродные решения для регионов без доступа к централизованному энергоснабжению и с высокими ценами на энергоресурсы».

Исполнительный директор Центра по эффективному
использованию энергии

Игорь Алексеевич Башмаков

Для разработки пилотных программ было отобрано 6 поселений в Магаданской области и в Республике Саха (Якутия). Сангар можно отнести к довольно крупным, Эвенск – к средним, а остальные четыре – это мелкие или очень мелкие поселения. Таким образом, пилотные территории представляют весь спектр типов населенных пунктов по численности населения. Во всех пилотных поселениях электроэнергия вырабатывается на ДЭС. В трех поселках – Гарманда, Гижига и Верхний Парень – нет централизованной системы теплоснабжения и используется только печное отопление.

Расходы на энергоснабжение поселений включают расходы на поставки электроэнергии, тепловой энергии и топлива по экономически обоснованным тарифам. Суммарные расходы на энергоснабжение 6 пилотных поселений превышают 1,1 млрд руб. в год. В расчете на душу населения эти расходы равны 100–200 тыс. руб./год. В отдельных поселках (часто в крупных) затраты на душу населения выше из-за наличия социальной инфраструктуры и более высокого уровня благоустройства. Расходы бюджетной системы на энергоснабжение населения и бюджетофинансируемых организаций Северо-Эвенского района в 2016 г. составили 268 млн руб., или 71% всех расходов на энергоснабжение. Расходы бюджетной системы включают субсидирование потребления топлива и энергии для населения и подготовку к зиме – 204 млн руб., или 93 тыс. руб./чел. и на энергоснабжение бюджетных организаций – 64 млн руб., или 29 тыс. руб./чел. При этом доля налоговых и неналоговых поступлений в доходах бюджета равна 16%, что в 3,5 раза меньше расходов бюджетной системы только на энергоснабжение.

Таким образом, во многих поселках Крайнего Севера наблюдаются три эффекта:

  • «замороженного времени», то есть те изменения, которые происходят на «материке», в т.ч. в сфере повышения энергоэффективности и развития ВИЭ, мало затрагивают эти поселения;
  • «экономики сжатия» – снижение численности населения поселков, снижение параметров экономической активности, рост степени дотационности, снижение производства и потребления электрической и тепловой энергии, а также объемов завоза топлива;
  • снижения экономической доступности энергии – рост расходов на энергоснабжение не только в расчете на душу населения до уровня 100–200 тыс. руб./чел./год, но и абсолютной величины расходов на поселение, несмотря на эффект «экономики сжатия».

Последний эффект является и причиной, и следствием эффекта «экономики сжатия».

В малых поселках полезный отпуск электроэнергии, вернее, оплаченная его часть, составляет 50% и менее. Точные объемы потребления электроэнергии в них неизвестны. Прежде неплатежи за электроэнергию и нецелевое использование дизельного топлива отражались через завышенные удельные расходы топлива на ДЭС. Эта практика была остановлена. Затем неплатежи стали отражаться через завышенные коммерческие потери в сетях. Теперь максимальный уровень потерь ограничили 22%. В таких условиях доступность электроэнергии может быть обеспечена только за счет повышения энергоэффективности, развития ВИЭ и на этой основе снижения счетов за электроэнергию.

Для МКД пос. Эвенск (около 600 квартир) и пос. Сангар (более 800 квартир) был проведен анализ распределения домохозяйств по уровню годового потребления электроэнергии на одного проживающего (Эвенск) и на одно домохозяйство (Сангар). Эти данные сравниваются с уровнем годового потребления на одного жителя в размере 600 кВт•ч, что соответствует потреблению с высокими, но не самыми лучшими показателями энергоэффективности и со средними уровнями по поселкам.

Расчеты показали, что в Эвенске:

  • средний уровень дотирования электроэнергии на одного жителя равен 37 331 руб./чел./год;
  • в низкоэффективных домохозяйствах он превышает 50 тыс. руб./чел./год и доходит до 175 тыс. руб./чел./год.

Для Сангара, который расположен очень далеко от Эвенска, получен почти такой же результат:

  • средний уровень дотирования потребления электроэнергии равен 69 000 руб./квартира/год, или примерно 31 000 руб./чел./год;
  • в низкоэффективных домохозяйствах он превышает 100 тыс. руб./квартира/год и доходит до 200 тыс. руб./квартира/год.

Если оценивать потенциал экономии электроэнергии в сравнении с уровнем 600 кВт•ч/чел./год, то он получается равным 51%. При оценке в сравнении со средним уровнем потребления он получается равным 18%. Если учесть, что в среднем домохозяйстве немногим более 2 человек, то получается, что средний уровень дотаций на электроснабжение равен 31–38 тыс. руб./чел/год и может доходить до 100–175 тыс. руб./чел./год. Самые высокие дотации получают наиболее расточительные потребители электроэнергии. Государство платит весомую премию за низкую энергоэффективность. Должно быть все наоборот!

Для исправления такой ситуации можно использовать следующие меры:

  • ввести предельные нормативы потребления электроэнергии, которую можно получать по дотируемым тарифам (такая схема используется для субсидирования закупок угля для печного отопления в Магаданской области);
  • постепенно снижать эту норму до уровня, не превышающего 100 кВт•ч/чел./мес. или 1200 кВт•ч/чел./год;
  • ввести пошаговое (блочное) повышение тарифа до полной стоимости электроэнергии (в Сангаре это 22 руб./кВт•ч, а в Эвенске и поселках это 28–80 руб./кВт•ч) при превышении норматива более чем на 50%;
  • запустить аналог схемы «белые сертификаты» для стимулирования населения приобретать осветительные приборы и БЭП высоких классов энергоэффективности, а также меры по утеплению квартир и домов, в которых имеет место дефицит теплового комфорта, для ликвидации потребности в электроотоплении;
  • запретить завоз в населенные пункты ламп накаливания и электробытовых приборов класса энергоэффективности ниже «А++»;

На средства, эквивалентные тем, которые идут на дотации (70–200 тыс. руб./домохозяйство/год), можно: оснастить домохозяйства самыми энергоэффективными моделями электроприборов или поставить в квартире окна с высокими параметрами теплозащиты и за 2–3 года получить квартиру высокой энергоэффективности.

Большая часть электрической энергии используется для отопления как населением, так и бюджетофинансируемыми и прочими организациями для ликвидации дефицита теплового комфорта. При цене электроэнергии 22–80 руб./кВт•ч стоимость получаемой таким образом тепловой энергии равна фантастическим 25600–93040 руб./Гкал. Это значительная часть (30–50%) расходов на дотирование электроснабжения населения. Первое, что нужно сделать в районах децентрализованного энергоснабжения, – это обеспечить условия для прекращения использования электрической энергии для отопления за счет утепления зданий и налаживания работы систем теплоснабжения.

Продажа ламп накаливания в северных поселках продолжает доминировать, а их использование – истощать бюджет. Доля расходов электроэнергии на освещение у всех потребителей равна примерно 16% от всей выработки электроэнергии. Источники света, используемые в поселках с технически изолированными системами энергоснабжения, как правило, малоэффективны. Имеется значительный потенциал экономии электроэнергии на цели освещения. Это одна из самых высокоэффективных программ сокращения непроизводительных бюджетных расходов в Российской Федерации.

Существенный потенциал экономии существует также в системах освещения общественных и прочих зданий. По оценкам ЦЭНЭФ, в бюджетофинансируемых организациях Эвенска и Сангара на освещение приходится не менее 34% потребления электроэнергии, а без учета ее использования на нужды отопления – 42%. Потенциал снижения потребления электроэнергии на цели освещения общественных и прочих зданий составляет не менее четверти.

Большая доля использования электроэнергии на цели отопления и освещения формирует пики графика потребления электрической энергии. В крупных поселках потребление электроэнергии по месяцам более равномерное. В мелких поселениях потребление электроэнергии, напротив, очень неравномерно и сильно зависит от продолжительности светового дня и от среднемесячной температуры наружного воздуха. Потребление электроэнергии летом в малых поселениях снижается в 3–5 раз по сравнению с максимальным зимним месячным потреблением. В крупных поселках с системой ГВС при ее отключении летом на 2–3 месяца растет потребление электроэнергии на нагрев воды. В целом очевидно, что в приросте потребления электроэнергии зимой доминируют освещение и отопление. Доля электроотопления в мелких поселениях может превышать 20%. Реализация мер по утеплению зданий и модернизации систем освещения позволит существенно снизить не только объемы потребления электроэнергии, но и размеры зимнего максимума нагрузки.

Потребление тепловой энергии в поселках с технически изолированными системами энергоснабжения устойчиво падает. Суммарная эффективность локальных СЦТ редко превышает 50%. Это ниже КПД современных индивидуальных угольных котлов, который даже для не самых совершенных моделей превышает 75%. В малых поселках доминирует печное отопление. В Северо-Эвенском районе цена угля для печного отопления равна 11 879 руб./т. Цена угля для населения (в пределах норматива потребления) равна 3119 руб./т. То есть уголь для населения также существенно дотируется (на 8760 руб./год). Сумма дотаций на уголь – 24,6 млн руб. в год. Эффективность использования угля при печном отоплении довольно низкая. При этом в ветхих зданиях с деградацией ограждающих конструкций большая часть тепловой энергии теряется. То есть и в этом случае государством субсидируется низкая эффективность использования угля и получаемого на его основе тепла, правда, в отличие от электроэнергии – в четко заданных пределах.

Пилотные программы «Низкоуглеродные решения для изолированных регионов России с высокими затратами на энергию» предлагается формировать из типовых мероприятий, позволяющих экономить электрическую, тепловую энергию и топливо, а также модернизировать или замещать неэффективные источники электрической и тепловой энергии на низкоуглеродные и модернизировать электрические и тепловые сети. Предлагается использовать только проверенные и доказавшие свою эффективность в условиях Крайнего Севера технологии.

В сфере повышения эффективности использования электроэнергии для включения в программу предлагаются следующие типовые мероприятия:

  • дотирование приобретения энергоэффективных ламп (в размере разницы между стоимостью светодиодной лампы и эквивалентной по светопотоку лампы накаливания мощностью 60 Вт);
  • дотирование приобретения энергоэффективных холодильников (в размере 4000 руб./холодильник при задании ограничения на максимальном паспортном расходе электроэнергии не выше 300 кВт•ч/холодильник/год);
  • утепление жилых зданий для обеспечения снижения расходов электроэнергии на цели отопления;
  • модернизация систем освещения в общественных зданиях;
  • утепление общественных зданий и снижение расходов электроэнергии на цели отопления;
  • установка частотно-регулируемых приводов (ЧРП) на насосах в системах теплоснабжения и водоснабжения.

За счет всего набора типовых мероприятий экономия электрической энергии в Северо-Эвенском районе к 2025 г. составит 24% от уровня 2016 г. Этот объем экономии может быть увеличен за счет расширения программы замены электроприборов на более эффективные и включения в нее помимо холодильников других приборов. Экономия дотаций бюджета за счет снижения использования электроэнергии на цели отопления – 33 млн руб. в 2018–2025 гг. Экономия электроэнергии в поселке Сангар за счет реализации пакета типовых мероприятий равна 12% (там насосы на котельных уже оборудованы ЧРП), а в таком малом поселке как Тополовка – 43% за счет высокой доли расходов электроэнергии на нужды отопления и освещения. То есть в малых поселках с самой высокой стоимостью электроэнергии доля потенциала экономии электроэнергии за счет реализации простых типовых мероприятий выше, чем в более крупных.

К числу типовых мероприятий также относится модернизация электрических сетей и трансформаторных подстанций: замена масляных трансформаторов на новые сухие с литой изоляцией защищенного исполнения; замена высоковольтных линий на самонесущие изолированные провода; замена кабельных линий электрических сетей с бумажно-пропитанной изоляцией на кабельные линии с СЭП (сшитый полиэтилен) изоляцией; установка приборов технического учета электроэнергии в трансформаторных подстанциях и приборов учета потребления электроэнергии на общедомовые нужды в МКД. Чем ниже доля потерь в электрических сетях, тем при заданном НВВ и объеме генерации на ДЭС, выше полезный отпуск электроэнергии, а значит, – ниже тариф.

В сфере повышения эффективности использования тепловой энергии в жилых и общественных зданиях для включения в программу предлагаются следующие типовые мероприятия:

  • установка АИТП и домовых приборов учета;
  • установка энергоэффективных окон и входных групп;
  • ремонт инженерных систем теплоснабжения;
  • утепление фасада;
  • утепление крыш и чердачных перекрытий;
  • утепление подвальных перекрытий;
  • установка энергоэффективных твердотопливных котлов для домохозяйств с печным отоплением.

К типовым мероприятиям может быть отнесена и промывка домовых систем отопления.

К числу типовых мероприятий также относится модернизация тепловых сетей. Чем ниже доля потерь в тепловых сетях, тем при заданном объеме выработки тепла на источниках выше полезный отпуск тепла и ниже тариф. В ряде случаев при очень малом полезном отпуске тепла от котельной (как в п. Гижига) может решаться вопрос о полном переводе немногочисленных зданий, присоединенных к котельной, на систему индивидуального отопления или, напротив, присоединения большего числа потребителей к источнику централизованного тепла. Выбор варианта зависит от запаса мощности на котельной и требует проведения экономического обоснования.

Типовые мероприятия по модернизации (или) замене источников электрической и тепловой энергии в рамках программ «Низкоуглеродные решения для регионов без доступа к централизованному энергоснабжению и с высокими ценами на энергоресурсы» для разных типов поселений включают:

  • модернизацию и оптимизацию мощности существующих источников (ДЭС и котельных). В п. Сангар в последние годы модернизирована или заменена основная часть котельных;
  • строительство мини-ТЭЦ на твердом топливе (биомассе при наличии ее ресурсов или на угле) и замещение генерации электроэнергии на ДЭС с полной или частичной ликвидацией старых котельных;
  • строительство ветродизельных гибридных систем;
  • строительство солнечно-дизельных гибридных систем.

Модернизация и оптимизация мощности имеющихся источников генерации электрической энергии (ДЭС) и котельных может дать существенный эффект. За счет оптимизации подбора мощности агрегатов ДЭС под заданный график нагрузки снижение потребности в топливе может составлять 15–20%. За счет модернизации котельных при повышении их КПД с 65% до 85–90% экономия топлива может превысить 25%.

При строительстве низкоуглеродной генерации важно подбирать мощность оборудования под графики нагрузки. Важно также использовать типовое оборудование, что позволит получить экономию на закупке оборудования, запасных частях и на обслуживании, а также создать центр компетенций в центральном поселке (Эвенск), энергоснабжающая организация которого обслуживает прочие поселки. Даже при пессимистических оценках возможной выработки электроэнергии на ВЭС на единицу мощности (КИУМ) приведенная стоимость единицы выработки электроэнергии на ВЭС равна 15–19 руб./кВт•ч, что существенно ниже действующих экономически обоснованных тарифов. В России уже есть практический опыт выработки электроэнергии на ВЭС с затратами ниже 10 руб./кВт•ч. То есть тезис о том, что ВЭС дают сравнительно дорогую электроэнергию верен в центральной части России, но не на Крайнем Севере в поселках с технически изолированными системами энергоснабжения, где тарифы превышают 20 руб./кВт•ч, а подчас и 200 руб./кВт•ч. Типизация оборудования ВЭС в рамках одного района на базе проверенных в условиях Крайнего Севера технологий является важным фактором повышения надежности энергоснабжения и снижения, как удельных капитальных вложений, так и эксплуатационных затрат.

Для пос. Сангар предлагается строительство СЭС мощностью 400 кВт с годовой выработкой 343 тыс. кВт•ч в год, с приведенной стоимостью электроэнергии 17,6 руб./кВт•ч. Все расчетные параметры определены на основе данных об опыте эксплуатации СЭС в соседнем поселке Батамай.

Сравнительно новым направлением является строительство мини-ТЭЦ на твердом топливе на базе котельных с утилизационным теплоэнергетическим комплексом с турбогенератором, работающим на органическом цикле Ренкина (ОЦР). Такой комплекс позволяет повысить эффективность использования угля и, помимо тепловой энергии, вырабатывать электрическую в объемах, достаточных, чтобы полностью или частично заместить электроэнергию, вырабатываемую на ДЭС. При формировании программы «Низкоуглеродные решения для регионов без доступа к централизованному энергоснабжению и с высокими ценами на энергоресурсы» важно: адекватно подбирать мощности мини-ТЭЦ под параметры перспективного спроса на тепловую и электрическую энергию и провести широкий комплекс энергосберегающих мероприятий, прежде чем строить мини-ТЭЦ с тем, чтобы оптимизировать затраты и эффекты. Как показывает анализ по п. Сангар, эффективность строительства мини-ТЭЦ существенно зависит от тарифов на электрическую и тепловую энергию. При экономически обоснованных тарифах для
п. Сангар на уровне 2017 г. срок окупаемости строительства мини-ТЭЦ близок 15 годам. Если бы тарифы в Сангаре были такими же, как в Эвенске, то срок окупаемости был бы равен 8 годам.

Программа «Низкоуглеродные решения для регионов без доступа к централизованному энергоснабжению и с высокими ценами на энергоресурсы» формируется как «паззл» из типовых проектов для разных групп поселений в зависимости от численности проживающих и от особенностей и состояния зданий и их систем энергоснабжения. Включение каждого типового проекта в программу может основываться на экономическом анализе как отдельного проекта для конкретного поселения, так и программы в целом. При этом важно включать в программу взаимодополняющие проекты, экономическая эффективность которых может быть неочевидна при их изолированной реализации, но становится явной при их реализации как части пакета мер. Важно также учитывать дополнительные эффекты. Например, меры по утеплению зданий дают экономию не только тепловой энергии, но и используемой на нужды отопления электрической, а также дают снижение расхода топлива на индивидуальных твердотопливных котлах или печах.

При компоновке программы важен не только набор типовых проектов, но и последовательность их реализации во времени. Наиболее экономически эффективный способ сокращения потребности в дизельной генерации – меры по повышению энергоэффективности. Поэтому в графике реализации программы они должны быть реализованы в первую очередь. Более капиталоемкие меры по развитию низкоуглеродной генерации реализуются уже в расчете на сниженные объемы потребления и пиковой мощности. В формировании пика потребления электроэнергии в изолированных системах энергоснабжения в первую очередь участвуют системы освещения и электроотопления. Поэтому снижение потребности в электроэнергии на эти нужды дает существенное снижение пиковой нагрузки, и тем самым установленные мощности мини-ТЭЦ, ВЭС и СЭС могут быть значительно снижены, а значит, может быть получена весомая экономия на капитальных вложениях.

Низкоуглеродная генерация тепловой энергии в двух выбранных пилотных территориях неосуществима по причине отсутствия соответствующих ресурсов, поэтому снижение потребления топлива происходит только за счет повышения эффективности использования тепловой энергии и снижения потерь в тепловых сетях, а также за счет модернизации котельных и снижения удельных расходов топлива. В полезном отпуске тепловой энергии доминируют здания, у которых велики тепловые потери, поэтому за счет их утепления и установки АИТП возможно получение существенной (примерно 2-кратной) экономии тепловой энергии.

За счет реализации мер программы стоимость выработки электроэнергии заметно снижается: в крупных поселках – с 22–28 до 10 руб./кВт•ч, а в малых поселениях – с 40–80 до 20–25 руб./кВт•ч. Снижение тарифов на электроэнергию в 2–3 раза и повышение экономической доступности энергии может дать стимул развитию экономики поселков. Помимо экономических выгод реализация программы позволит получить существенные экологические эффекты.

Пилотные программы охватывают только 6 поселений Крайнего Севера. Для того чтобы оценить масштаб аналогичной программы для реализации на федеральном уровне, была проведена экстраполяция полученных результатов на все поселения с технологически изолированными системами энергоснабжения. Суммарные расходы на дизельное топливо в изолированных системах энергоснабжения равны 60–80 млрд руб. в год. Расходы на дизельное топливо в Северо-Эвенском районе равны 140 млн руб. в год, а в п. Сангар равны 180 млн руб. в год. Таким образом, возможности масштабирования программы превышают 400 крат для Северо-Эвенского района и 300 крат для п. Сангар. Если использовать 400-кратное масштабирование программы для Северо-Эвенска, то получается, что:

  • Оценки расходов по программе российского масштаба составляют 420 млрд руб., в том числе:
    • Повышение энергоэффективности – 130 млрд руб.
    • Строительство ВЭС и СЭС – 65 млрд руб.
    • Строительство мини-ТЭЦ (масштаб 200) – 225 млрд руб.
  • Годовая экономия расходов на энергоснабжение составляет:
    • Всего расходов на энергию – 130 млрд руб.
    • Расходов на закупку топлива – 90 млрд руб.
    • Расходов средств бюджетной системы – 100 млрд руб.
  • Простой срок окупаемости программы федерального уровня – 3,2 года.

Конечно, это ориентировочные масштабы программы, но они довольно адекватно отражают порядок цифр по затратам и возможным эффектам.

В рамках федеральной программы необходимо решить задачи стимулирования реализации программ повышения энергоэффективности и развития ВИЭ на удаленных территориях за счет:

  • их агрегирования и масштабирования;
  • использования типовых видов оборудования, что позволит:
    • заключать договора на поставки оборудования по существенно более низким ценам;
    • организовать эффективную систему технической и квалификационной поддержки;
    • привлечь средства крупных банков, увеличить число потенциальных кредиторов и создать конкуренцию для снижения процентных ставок по кредитам.

    Необходимо решить сложные вопросы распределенной институциональной и экономической ответственности за энергоснабжение изолированных территорий, что требует эффективной координации действий федерального правительства, региональных и местных органов власти. Для этого необходимо разработать и реализовать программы повышения энергоэффективности и развития ВИЭ изолированных районов с высокими затратами на энергоснабжение.

Хотите читать больше подобных новостей?

Подпишитесь на электронную рассылку!

Свежий выпуск РЭЭ с доставкой прямо в почтовый ящик