Logo Международный форум «Евразийская экономическая перспектива»
На главную страницу
Новости
Информация о журнале
О главном редакторе
Подписка и реклама
Контакты
ЕВРАЗИЙСКИЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ English
Тематика журнала
Текущий номер
Анонс
Список номеров
Найти
Редакционный совет
Редакционная коллегия
Представи- тельства журнала
Правила направления, рецензирования и опубликования
Научные дискуссии
Семинары, конференции
 
 
Проблемы современной экономики, N 2 (30), 2009
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНОВ И ОТРАСЛЕВЫХ КОМПЛЕКСОВ
Гафиятов И. З.
директор Нижнекамского института информационных технологий
и телекоммуникаций КГТУ им. А.Н. Туполева,
доктор экономических наук, профессор

Зиганшин М. Г.
профессор кафедры теплогазоснабжения и вентиляции Казанского
государственного архитектурно-строительного университета,
кандидат технических наук

Дмитриев А. В.
доцент кафедры процессов и аппаратов химических технологий Нижнекамского химико-технологического института,
кандидат технических наук


Показатели экологической и энергоэкономической эффективности источников теплоснабжения зданий при наличии парниковых газов
В статье рассматриваются вопросы использования источников теплоснабжения исходя из необходимости выполнения Россией обязательств по Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Обосновывается применение методики оценки рисков, включающей ряд показателей, контролирующих техническое совершенство источников теплоснабжения, а также санитарно-гигиенические, экологические, финансовые и т. п. факторы
Ключевые слова: коэффициент использования топлива, выброс загрязнителя, децентрализация выработки тепла, энергосберегающая технология, конкурентоспособность, энергетическая политика, топливные затраты

В России до последнего времени около 70% тепловой энергии производилось централизованными, а остальное — децентрализованными источниками тепла, включая автономные и индивидуальные [1]. Централизованные источники городского теплоснабжения (ТЭЦ и районные котельные) относятся одновременно к крупнейшим энергетическим объектам, потребителям топлива и загрязнителям атмосферы городов токсичными соединениями. Вследствие необходимости выполнения Россией с прошлого года обязательств по Рамочной конвенции ООН об изменении климата (UN FCCC, Киотскому протоколу) централизованные теплоисточники теперь должны рассматриваться и как крупнейшие источники выброса парниковых газов. К примеру, один котлоагрегат ПТВМ-180 при номинальной производительности выбрасывает в сутки с дымовыми газами порядка 5 т оксидов азота и 25 тыс. т СО2. Высотные трубы лишь перебрасывают их на некоторое расстояние от источника выброса и не решают проблему охраны атмосферы и изменения климата. При этом ТЭЦ и районные котельные не могут довести до потребителя заметную долю энергии используемого топлива. Основные потери приходятся на теплосети, имеющие в городах разветвленную структуру и большую протяженность. В результате топливо сжигается в большем количестве, чем необходимо для нужд потребителей.
Децентрализация источников теплоснабжения позволяет решать задачи, связанные с потерями тепла в сетях. Один из способов — использование мини-ТЭЦ и котельных мощностью 1 МВт и менее. Однако по капитальным вложениям они применимы скорее на крупных новостройках, что в настоящее время нетипично. Более доступна децентрализация выработки тепла на основе модульных котельных и индивидуальных обогревателей, в том числе электрических. Инвестирование в них ведет к снижению себестоимости продукции предприятий за счет экономии энергии, которая по сравнению с традиционными системами может достигать в ряде случаев 10–15% [2].
Однако децентрализованным системам отопления присущи другие недостатки. В целом КПД теплогенераторов индивидуального теплоснабжения ниже, чем котлоагрегатов ТЭЦ и централизованных котельных. К примеру, котлы настенные GM 1–20 CF фирмы «Chaffotto & Moris» (Франция) имеют КПД 84%, теплогенераторы «Agri Gas»(Германия) — 87%, нагреватели KCF фирмы Kees, Jnc. (США) — 80%. Причина в завышенных потерях с уходящими газами, так как требование компактности конструкций не позволяет организовать развитую поверхность теплообмена. Температура дымовых газов на выходе из крупных котлоагрегатов поддерживается в пределах 150оС, тогда как у индивидуальных теплогенераторов обычно превышает 250оС. Продукцию с аналогичными параметрами производит большинство ведущих фирм — Viessmann, Buderus, Burnham и др. Низкотемпературные теплогенераторы также не смогли стать конкурентоспособными. Непосредственной причиной задержки развития низкотемпературной техники стал нестабильный характер изменения цен на топливо, так как спрос на нее возникает только в периоды длительного стабильного роста цен.
С точки зрения сокращения выбросов и увеличения эффективности теплообмена определенный интерес могут вызывать электрические теплоисточники. Сейчас выпускается множество новых типов теплооборудования с электрическими и комбинированными энергоносителями, переход на которые может снижать и капитальные вложения, и эксплутационные затраты. Некоторые из таких обогревателей предлагаются даже в качестве энерго­сберегающей технологии, основа которой заключается в задании приборами управления и контроля температурных и временных параметров индивидуально для каждой из обогреваемых зон. Однако при этом необходимо иметь в виду, что более 80% электрической энергии в мире производится за счет сжигания топлива с КПД менее 50%, и цена 1 кВт электроэнергии обычно от 7 до 10 раз выше цены 1 кВт тепла, полученного за счет сжигания природного газа. Ранее в нашей стране реально прогнозировалось, что электрообогрев помещений еще длительное время будет ограничен. Так, в середине прошлого века акад. И.Ф. Ливчак в предисловии к монографии Л. Миссенара [3] отмечал целесообразность использования электроэнергии не для отопления, а для других бытовых нужд. За рубежом качественная ценность электроэнергии учитывается и по настоящее время. В США, например (www.airtech.com.), электрические компании в специфические периоды суток (в обед, пиковое или вечернее телевизионное время) под всякими предлогами стараются препятствовать отпуску электроэнергии на отопление объектов. Таким образом, системы электрообогрева периодически лишаются основного преимущества — комфортности эксплуатации, из-за объективно неустранимой причины — неравномерности суточного графика потребления электроэнергии, характерной для городов с развитой сетью электротранспорта и плотной застройкой.
С позиции теплотехники оптимальным способом улучшения коэффициента использования топлива и соответствующего снижения влияния источников теплоснабжения на изменение климата является децентрализация. Вместе с тем выброс загрязнителя всегда сопровождается ущербом в виде потери качества атмосферного воздуха, восстановление которого требует энергетических и материальных ресурсов, т. е. дополнительных финансовых затрат. Для учета влияния выброса загрязнителя на качество атмосферы получен комплексный безразмерный показатель санитарно-гигиенического, экологического и технического совершенства газоочистных систем:
H = (1 – Ce/Cb)T1 = (1 – Ce/Cb)T2 ПДКмр/Ce , (1)
где Т1= t1/t0, Т2=t2/t0 — безразмерные временные характеристики; t0, с — период осреднения концентраций загрязнителей в атмосфере, равный времени отбора проб при контроле предельно допустимой максимальной разовой концентрации ПДКмр; t1, с — время достижения загрязнителем ПДКмр в некотором фиксированном объеме атмосферы V, м3 при предельно допустимом выбросе; t2= V/W, с — время заполнения объема V выбросом интенсивностью W, м3/с; Сb, Сe — начальная и конечная концентрации, кг/м3, загрязнителя в выбросе.
Обязательствами по Киотскому протоколу предусматривается замена существующего оборудования на более совершенное с точки зрения выброса парниковых газов, с компенсацией части финансовых затрат. В связи с этим разработан показатель такого совершенства, позволяющий объективно сопоставлять источники выброса парниковых газов по энергозатратам на восстановление потери качества атмосферы. Его необходимость вызывается также тем, что в оценках эффективности инвестиций и при анализе проектных рисков затраты и доходы, связанные с практической реализацией положений UN FCCC, в России пока недостаточно принимаются во внимание. Между тем приближение нормативов выбросов к евростандартам может привести к ограничениям производства или к дополнительным инвестициям и повлиять на эффективность и конкурентоспособность предприятий теплоснабжения. В данный период такое ухудшение общего негативного состояния экономики может привести к серьезным финансовым переменам в отрасли. Нельзя сбрасывать со счетов и текущую внешнюю ситуацию в этом направлении: программа по сокращению выброса парниковых газов в странах ЕС, несмотря на финансовый кризис, не свернута, а в США ее начинают интенсивно «раскручивать».
Метод оценки систем представлен применительно к наиболее распространенному среди парниковых газов диоксиду углерода CО2. Предлагаемый параметр получен из сопо­ставления энергетических затрат на гипотетическое снижение концентрации CО2 в выбросах и в эталонной газовой смеси до среднего фонового содержания в атмосфере. Анализ затрат энергии возможных способов удаления CО2 показал, что за расчетный удобно принять конденсацию при атмосферном давлении. Эталоном для сравнения служат продукты сгорания газового топлива (метана), так как их характеристики хорошо известны. Это обеспечивает однозначность определения теплоотвода от исследуемого выброса и сравниваемого объекта и оценки источника выбросов в целом. Использование продуктов сгорания газа в качестве объекта сравнения диктуется и тем, что производство энергии на настоящее время основано преимущественно на сжигании топлива.
Количество сжигаемого метана принимается эквивалентным тепловой энергии, отводимой при гипотетическом снижении концентрации CО2 в исследуемых выбросах. Оценочные показатели представляются в виде показателя энергоэкологичности EER:
EER = 1 – Eadn/Ednfg , (2)
где Eadn, Ednfg — энергозатраты на теплоотвод при конденсации FО2 из выбросов и эталонных продуктов сгорания. Объем последних определяется из необходимости сжигания метана для выработки энергии, эквивалентной Eadn.
Расчеты, проведенные для вентиляционных выбросов ряда технологических процессов с различным содержанием CO2, показали достаточную чувствительность и универсальность показателя EER, а также возможность его использования для оценки совершенства производственного оборудования как источника выброса парниковых газов.
Исследования производства и рынков сбыта оборудования для централизованного и децентрализованного теплоснабжения в конце 90-ых годов прошлого века выявили также ряд технических проблем, которые, наряду с влиянием на изменение климата, напрямую связаны с финансовыми вопросами. Не определен экономически оптимальный диапазон климатических зон и тепловых нагрузок оборудования, не принимается во внимание ухудшение коэффициента использования топлива вследствие ограничений параметров работы защитной автоматикой по условиям безопасности и т. д. Такие проблемы пока не имеют простых технических решений. Ни один из видов оборудования не обладает очевидным преимуществом перед другими по теплотехническим и эксплуатационным параметрам [4]. Отсутствуют и объективные методы их технико-экономического сравнения, что весьма затрудняет обоснованный выбор оборудования для нового строительства, замены или модернизации старых систем.
В условиях, когда быстро меняются цены на топливо и оборудование, постоянно обновляются его виды, а также при общей неустойчивости мировой и локальных финансовых систем, становится особо значимой возможность оперативной технико-экономической оценки вариантов. Соответствующие показатели, кроме объективной оценки экономической эффективности, должны отражать теплотехническое совершенство оборудования и ориентировочную степень риска капиталовложений. Служившие ранее основой сравнения вариантов нормативные коэффициенты эффективности капиталовложений и сроки окупаемости потеряли значимость, а вследствие нестабильности ценовой и технической политики в России и в докризисном периоде были мало пригодны зарубежные методы оценки затрат и границ риска. В последнее время эти методы теряют свою объективность и в странах ЕС. В работе [5] показано, что эффективное управление политическими рисками возможно только посредством централизованного контроля на национальном и международном уровнях.
К типичным политическим факторам, влияющим на риски в сфере теплоснабжения, относят колебания цены на нефть, международные экологические договоры, в том числе по UN FCCC, энергетическую политику, налогообложение, дотации и нормирование (экологическое, промышленной безопасности и др.) на уровне ЕС и государств. Формы налогообложения могут влиять на эффективность и конкурентоспособность теплоснабжения вплоть до уровня выбора типа энергоносителя, например, на конкуренцию топливо/электричество. Предвидение оценки изменений в налогообложении и стабильность дотаций занимают ключевую позицию при выборе вида топлива и принятии решений об инвестициях. Мотивами же налогообложения могут быть, помимо чисто фискальной деятельности, экологические нюансы (нацеленные на безотходность производства), фактор протекционизма и множество других. Поэтому для стран ЕС так же, как и для России, до достижения состояния сравнительно устойчивого развития, которое может наступить по объективным прогнозам не ранее чем через 3–5 лет, вырастает значимость субъективного фактора косвенного влияния на теплоснабжение действий официальных органов различных уровней. В связи с этим снижается значимость всеобъемлющих методик расчетов конкурентоспособности и рисков.
Для обеспечения в существующих условиях оперативности, доступности и достаточной объективности, методика оценки рисков должна ориентироваться на небольшое число факторов. Они должны относиться к характерным и определяющим факторам для данной сферы деятельности, а также объективно ассимилировать риски по смежным направлениям. Для рассматриваемого сектора экономической деятельности характерна высокая ликвидность, и наиболее характерным фактором риска за короткий период представляется нестабильность цен на топливо.
Предлагаемая методика позволяет проводить экспресс-оценку эффективности децентрализации теплоснабжения на основе современных теплоисточников малой и средней мощности. За условные денежные единицы (у. д. е.) принимаются наиболее стабильные из прогнозируемых на расчетный период, как правило — рубль или/и бивалютный эквивалент. Приведенные затраты рассчитываются по одногодичному (нормативному) сроку эксплуатации т, что позволяет относительно объективно учесть влияние нестабильности цен. Это дает нижнюю границу эффективности, и следовательно, максимально возможную зону риска. В качестве параметров, определяющих область риска вложений и экономическую эффективность, используются отношения прогнозируемого стоимостного эквивалента S годового расхода топлива (энергоносителя) к приведенным затратам в целом и к доле приведенных затрат, не содержащей стоимости топлива. Обобщенным показателем теплотехнического совершенства и экономичности систем служит коэффициент использования топлива, который влияет на ценовые показатели сравниваемых вариантов.
Стоимостный эквивалент S энергоносителя для сооружаемой системы определяется из выражения:
S = NmTF/h = s/h, у. д. е., (3)
где N — мощность теплоисточника, кВт; Т — продолжительность отопительного периода, ч/год; C — прогнозируемая среднегодовая цена энергоносителя, у. д. е./кВт-ч; h — коэффициент использования топлива (к. и. т.) рассчитываемой системы; s — стоимостный эквивалент расхода топлива, у. д. е., без учета к. и. т.
Величина S является частью приведенных затрат Р, у. д. е./год, и характеризует топливные затраты. Другие позиции, составляющие Р — стоимость (без цены топлива) годового обслуживания системы и капитальные вложения, включающие стоимость оборудования, изыскательских, проектно-конструкторских, строительно-монтажных, пусконаладочных и других работ, для простоты записи обозначим вкупе К, у. д. е. С учетом этого
Р = S+K = (s/ h) + K = (s+hK) / h, у. д. е. (4)
Коэффициенты использования топлива h1 и h2 сравниваемых вариантов заметно влияют на результаты расчетов и могут играть определяющую роль при выборе вариантов (см. табл. 1). Поэтому параметр эффективности П, рассчитываемый как отношение P1, P2 сравниваемых вариантов
П = Р1/Р2 = [(s1+h1K1)h2]/[(s2+h2K2)h1], (5)
отражает и ценовую эффективность, и теплотехническое совершенство систем. При П = 1 системы равнозначны, при П <1 экономичнее первая, при П>1 — вторая. Вместе с тем параметр П еще не отражает влияния нестабильности топливно-ценовой ситуации на степень риска вложения средств в систему теплоснабжения и может дать ложное представление о возможности получения прибыли по одному из вариантов в сравнении с другим. Поэтому далее рассматривается параметр пределов риска
L = hK/S. (6)
Он характеризует количество у. д. е. вложений (без учета топливных), которые предстоят собственнику для сооружения и годичной эксплуатации системы отопления, на одну у. д. е. топливных затрат в год, ожидающих его в ближайшем будущем, поддающемся объективному прогнозированию. С уменьшением L степень риска растет. При L > 1 она несущественна, а при L << 1 вложение средств чрезвычайно рискованно. Ориентировочно за нижний предел зоны риска можно принять L = 1.
Если значения П, L рассматриваемых вариантов различаются мало, определяются уточненные параметры риска сопоставляемых вариантов из-за предстоящих топливных платежей F:
DF = (Fh/Fl – 1) 100%, (7)
где Fh(l) — больший (меньший) по сравниваемым вариантам параметр риска из-за предстоящих платежей, определяемый как отношение предстоящих затрат на топливо S, у.д.е., к приведенным затратам P, у. д. е.:
F = S/P = (1+hK/s)-1. (8)
Система с меньшим значением F, т. е. с меньшей величиной топливных платежей на одну у. д. е. общих затрат, для собственника системы будет менее рискованной. Значимость параметра F особо повышается в моменты, когда возникают сложности объективного прогнозирования топливных цен на длительный период. Следует иметь в виду, что методика выявляет область риска относительно того уровня капиталa, который может быть вложен заказчиком, и не дает абсолютных показателей.
Выполнен ряд расчетов по сравнению вариантов с близкими значениями приведенных затрат. Результаты некоторых типичных случаев приведены в табл. 1. Они достаточно чувствительны к изменению коэффициента использования топлива (позиции 2, 3, 4). При этом итоговые приоритеты ориентированы на минимум топливных затрат (позиции 3, 4). Используемые показатели области риска L, DF обеспечивают возможность однозначного выбора варианта при близких приведенных затратах (позиции 1, 2, 3). Для приблизительно равноценных по затратам и теплотехническому совершенству вариантов оказываются примерно равными и показатели риска (позиция 4).
Таким образом, методика позволяет сделать выбор теплоисточников и систем теплоснабжения с учетом энергоэкономичности, что в современной ситуации важно для инвесторов и собственников сооружаемых объектов. Ориентированность методики на минимизацию топливных затрат как единственный реальный способ уменьшения выбросов CO2 позволяет снизить риски и на случай изменения нормативов в связи с необходимостью выполнения Россией международных обязательств по UN FCCC.
Таблица 1
Расчет вариантов с близкими значениями приведенных затрат P = K + S


Литература
1. Перспективы развития топливно-энергетического комплекса. Теплоснабжение. Приложение к распоряжению Правительства РФ от 28. 08. 2003 г. № 1234-р. // Теплоэнергоэффективные технологии: Инф. бюлл. — 2003. — № 4 (33). — С. 62–65.
2. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ. пособие. / Л.Д. Богу­славский, В.И. Ливчак, В.П. Титов и др.; Под ред. Л.Д. Богуславского и В. И. Ливчака. — М.: Стройиздат, 1990. — 624 с.
3. Миссенар А. Лучистое отопление и охлаждение /Пер. с франц. — М.: Госстройиздат, 1961. — 299 с.
4. Air Cond. Heat and Refrig. News, 1996, 199, № 12, p.11; 1997, 200, № 4, p. 100–104; Gaz aujourd’hui, 1997, 121, № 5, p. 378–381; № 7, p. 437–440; JKZ — Haustechn., 1997, 52, № 20, s. 86.
5. Основы управления рисками в теплоснабжении. Отчет T26/2001 Electrowatt-Ekonomy, ссылка 60D02615-Q070-005, папка Sky 6/9: — Suomen Kaukolämpö ry, 2001. 63 с.

Вернуться к содержанию номера

Copyright © Проблемы современной экономики 2002 - 2019
ISSN 1818-3395 - печатная версия, ISSN 1818-3409 - электронная (онлайновая) версия