Введение

Сокращение энергопотребления, устойчивое использование энергии

Энергосбережение – это комплекс мер, направленных на снижение нерационального потребления энергии за счет сокращения использования энергетических услуг. Этого можно достичь путем более эффективного использования энергии (снижения энергозатрат при сохранении уровня обслуживания) или изменения поведения для уменьшения объема потребляемых услуг (например, сокращения поездок). Энергосбережение достигается за счет повышения энергоэффективности, что дает ряд преимуществ, включая сокращение выбросов парниковых газов и уменьшение углеродного следа, а также экономию средств, воды и энергии. Экологически безопасные инженерные решения улучшают жизненный цикл компонентов машин, преобразующих энергию из одной формы в другую. Энергию можно сэкономить за счет сокращения отходов и потерь, повышения эффективности путем модернизации технологий, улучшения эксплуатации и технического обслуживания, изменения поведения пользователей посредством профилирования или анализа их деятельности, мониторинга приборов, переключения нагрузки на периоды минимального спроса и предоставления рекомендаций по энергосбережению. Наблюдение за использованием приборов, составление профиля энергопотребления и выявление закономерностей неэффективного использования энергии позволяют определить привычки и поведение потребителей. Профилирование энергопотребления приборов помогает выявить неэффективные приборы с высоким энергопотреблением и нагрузкой. Сезонные колебания также существенно влияют на энергозагрузку: в теплые сезоны увеличивается использование кондиционеров, а в холодные – отопления. Достижение баланса между энергозагрузкой и комфортом пользователей – сложная, но необходимая задача для сохранения энергии. Поведение пользователей также зависит от влияния личностных качеств, социальных норм и установок на энергосберегающее поведение. Убеждения и отношение к комфортному образу жизни, экологически чистому транспорту, энергетической безопасности и выбору места жительства влияют на поведение в области энергосбережения. Следовательно, энергосбережение становится возможным благодаря принятию экологически ответственного поведения и использованию энергоэффективных систем. Энергоэффективность существующих зданий можно повысить за счет изменения материалов для конструктивного обслуживания, корректировки состава систем кондиционирования воздуха, выбора энергосберегающего оборудования и разработки политики субсидирования. Эти меры могут улучшить тепловой комфорт пользователей и снизить воздействие зданий на окружающую среду. Выбор комбинаторных схем оптимизации, включающих меры по направлению и ограничению поведения пользователей в дополнение к управлению спросом, позволяет динамически регулировать энергопотребление. В то же время экономические инструменты должны стимулировать пользователей к изменению своего поведения и переходу к низкоуглеродному образу жизни. Комбинированная оптимизация и ценовые стимулы снижают энергопотребление и выбросы углерода в зданиях, а также затраты пользователей. Обычно это достигается благодаря обучению специалистов, которое может быть частью вышеупомянутых национальных программ. Недавнее развитие мобильных приложений позволяет домовладельцам самостоятельно проводить относительно сложные энергетические аудиты. Например, интеллектуальные термостаты могут подключаться к стандартным системам ОВКВ для поддержания энергоэффективной температуры в помещении. Кроме того, можно установить регистраторы данных для мониторинга температуры и влажности в помещении, чтобы получить более точное представление об условиях. Сравнение собранных данных с субъективными ощущениями пользователей о комфорте позволяет более точно настроить параметры микроклимата (например, повысить температуру при использовании кондиционера для предотвращения переохлаждения). Строительные технологии и интеллектуальные счетчики позволяют коммерческим и жилым потребителям энергии наглядно оценить влияние их энергопотребления на рабочем месте или дома. Усовершенствованное измерение энергии в режиме реального времени помогает людям экономить энергию благодаря своим действиям. Другой подход к энергосбережению – внедрение мероприятий по повышению энергоэффективности (ECM) в коммерческих зданиях, часто с привлечением энергосервисных компаний (ESCO), имеющих опыт в области контрактного управления энергоэффективностью. Эта отрасль существует с 1970-х годов и сегодня она более актуальна, чем когда-либо. Американская организация EVO (Efficiency Valuation Organization) разработала набор руководств для ESCO, которым они должны следовать при оценке экономии, достигнутой благодаря ECM. Эти руководства называются Международным протоколом измерения и проверки эффективности (IPMVP). Энергоэффективность также можно повысить путем модернизации определенных аспектов существующих зданий. Во-первых, повышение теплоизоляции путем добавления утеплителя в подполья и устранения утечек обеспечивает эффективную оболочку здания, снижая потребность в системах отопления и охлаждения. Высокоэффективная теплоизоляция также поддерживается установкой двух- или трехкамерных стеклопакетов для минимизации теплопередачи. Незначительные улучшения в существующих зданиях включают замену смесителей на модели с низким расходом воды, что значительно способствует экономии воды, замену ламп накаливания на светодиодные, что приводит к снижению энергопотребления на 70-90%, замену неэффективных приборов на приборы с маркировкой Energy Star, которые потребляют меньше энергии, и, наконец, озеленение территории вокруг здания для создания тени. Энергосбережение за счет изменения поведения пользователей требует понимания образа жизни, социальных и поведенческих факторов домохозяйств при анализе энергопотребления. Проектирование здания в соответствии с принципами LEED и интеграция технологий «умного дома» могут помочь сэкономить значительное количество энергии и денег в долгосрочной перспективе. Пригородная инфраструктура развивалась в эпоху относительно легкого доступа к ископаемому топливу, что привело к системам жизнеобеспечения, зависящим от транспорта. Количество энергии, используемой для перевозки людей к объекту и от него, будь то работники, клиенты, поставщики или домовладельцы, известно как транспортная энергоемкость здания. Земля развивается быстрее, чем численность населения, что приводит к разрастанию городов и, следовательно, к высокой транспортной энергоемкости, поскольку большему количеству людей приходится добираться на работу на большие расстояния. В результате местоположение здания имеет важное значение для снижения скрытых выбросов. В сфере транспорта государственные и местные усилия по энергосбережению и повышению энергоэффективности, как правило, более целенаправленны и имеют меньший масштаб. Однако более строгие стандарты топливной экономичности, новые цели по использованию альтернативных видов топлива и новые усилия в области электромобилей и гибридных электромобилей, EPAct05 и EISA предоставляют новый набор национальных политических сигналов и финансовых стимулов для частного сектора, а также государственных и местных органов власти в транспортном секторе. ITS объединяет улучшения в области информационных технологий и систем, связи, датчиков, контроллеров и передовых математических методов с традиционным миром транспортной инфраструктуры. Это повышает безопасность и мобильность дорожного движения, снижает воздействие на окружающую среду, способствует устойчивому транспорту и повышает производительность.

Потребительские товары

Владельцы домов, внедряющие меры по повышению энергоэффективности (ECM) в своих жилых зданиях, часто начинают с проведения энергетического аудита. Это способ, с помощью которого домовладельцы оценивают, какие участки их домов потребляют и, возможно, теряют энергию. Энергоаудиторы жилых зданий аккредитованы Институтом повышения эффективности зданий (BPI) или Сетью энергетических услуг для жилья (RESNET). Домовладельцы могут нанять специалиста, провести аудит самостоятельно или воспользоваться смартфоном для помощи в его проведении. Меры по энергосбережению часто объединяются в более крупные гарантированные энергосервисные контракты для максимальной экономии энергии и минимизации неудобств для жильцов здания за счет координации ремонтных работ. Некоторые ECM обходятся дешевле в реализации, но при этом обеспечивают более высокую экономию энергии. Традиционно проекты по освещению являлись хорошим примером "легкодоступных решений", которые можно использовать для стимулирования более масштабных модернизаций систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) на крупных объектах. В небольших зданиях можно объединить замену окон с современной теплоизоляцией, используя передовые строительные пены, для повышения энергоэффективности. Проекты по внедрению энергетических панелей – это новый вид ECM, который опирается на изменение поведения жильцов здания для экономии энергии. При реализации в рамках программы, как показывают тематические исследования, например, для школ округа Колумбия, сообщается об экономии энергии до 30%. При благоприятных условиях открытые энергетические панели могут быть даже реализованы бесплатно, чтобы еще больше увеличить эту экономию. Потребители часто недостаточно информированы об экономии, обеспечиваемой энергоэффективными продуктами. Ярким примером является экономия энергии, которую можно получить, заменив лампу накаливания на более современную альтернативу. При покупке ламп многие потребители выбирают дешевые лампы накаливания, не учитывая их более высокие затраты на электроэнергию и меньший срок службы по сравнению с современными компактными люминесцентными и светодиодными лампами. Хотя эти энергоэффективные альтернативы имеют более высокую первоначальную стоимость, их длительный срок службы и низкое энергопотребление могут сэкономить потребителям значительные средства. Цена светодиодных ламп также неуклонно снижается в течение последних пяти лет благодаря усовершенствованиям в технологии производства полупроводников. Многие светодиодные лампы, представленные на рынке, подходят для получения скидок от энергоснабжающих компаний, что еще больше снижает цену покупки для потребителя. По оценкам Министерства энергетики США, широкое внедрение светодиодного освещения в течение следующих 20 лет может привести к экономии затрат на электроэнергию в США на сумму около 265 миллиардов долларов. Исследования, необходимые для энергосбережения, часто оказываются слишком трудоемкими и дорогостоящими для обычного потребителя, особенно когда доступны более дешевые продукты и технологии, использующие современные ископаемые виды топлива. Некоторые правительства и неправительственные организации пытаются упростить эту задачу с помощью экологических маркировок, которые позволяют легко изучать различия в энергоэффективности при совершении покупок. Чтобы предоставить людям необходимую информацию и поддержку для инвестирования денег, времени и усилий в энергосбережение, важно понимать и связывать это с их актуальными проблемами. Например, некоторые розничные продавцы утверждают, что яркое освещение стимулирует продажи. Однако исследования в области здравоохранения показали, что головные боли, стресс, повышенное кровяное давление, усталость и ошибки работников обычно увеличиваются при чрезмерном освещении, которое часто встречается на многих рабочих местах и в торговых точках. Было доказано, что использование естественного дневного света повышает производительность труда работников и одновременно снижает потребление энергии. В теплом климате, где используется кондиционирование воздуха, любое бытовое устройство, выделяющее тепло, увеличивает нагрузку на систему охлаждения. К таким устройствам относятся плиты, посудомоечные машины, сушилки для белья, водонагреватели и лампы накаливания, которые все выделяют тепло в помещении. Энергосберегающие или изолированные версии этих устройств выделяют меньше тепла, которое необходимо удалять кондиционером. Система кондиционирования воздуха также может повысить эффективность за счет использования теплоотвода, который имеет более низкую температуру, чем стандартный воздушный теплообменник, например, геотермальный или водяной. В холодном климате нагрев воздуха и воды является основным потребителем энергии в домохозяйстве. Значительное снижение энергопотребления возможно при использовании различных технологий. Тепловые насосы являются более эффективной альтернативой электрическим обогревателям для обогрева воздуха или воды. Доступен широкий выбор энергоэффективных сушилок для белья, а бельевая веревка не требует затрат энергии, только времени. Конденсационные газовые (или биогазовые) котлы и воздушные печи повышают эффективность по сравнению со стандартными моделями с обычным дымоходом. Стандартные электрические котлы можно настроить на работу только в часы, когда они необходимы, с помощью таймера. Это значительно снижает энергопотребление. В душе можно использовать полузамкнутую систему. Новое строительство с использованием теплообменников может улавливать тепло из сточных вод или вытяжного воздуха в ванных комнатах, прачечных и кухнях. В условиях экстремальных температур как в теплом, так и в холодном климате, герметичная теплоизолированная конструкция является важнейшим фактором, определяющим энергоэффективность дома. Теплоизоляция добавляется для минимизации потока тепла внутрь или наружу дома, но ее установка в существующем доме может быть трудоемкой.

Азия

Хотя энергоэффективность, как ожидается, сыграет жизненно важную роль в экономически эффективном сокращении спроса на энергию, в Азии используется лишь небольшая часть ее экономического потенциала. Правительства внедрили ряд субсидий, таких как денежные гранты, льготные кредиты, налоговые льготы и софинансирование из государственных фондов, для стимулирования инициатив в области энергоэффективности в различных секторах. Правительства стран Азиатско-Тихоокеанского региона внедрили ряд программ по предоставлению информации и маркировке для зданий, бытовой техники, транспортного и промышленного секторов. Информационные программы могут просто предоставлять данные, например, указатели экономичности топлива, или активно стремиться к изменению поведения, как, например, японская кампания Cool Biz, которая поощряет установку кондиционеров на 28 градусов Цельсия и позволяет сотрудникам одеваться менее формально летом. Правительство Китая с 2005 года запустило ряд мер, направленных на эффективное достижение цели сокращения энергоемкости выбросов; однако в сфере автомобильного транспорта, которая является самым быстрорастущим сектором энергопотребления в транспортной отрасли, отсутствуют конкретные, действенные и систематические планы по энергосбережению. Директива ЕС 2012 года об энергоэффективности требует повышения энергоэффективности в пределах ЕС. В рамках программы SAVE ЕС, направленной на продвижение энергоэффективности и стимулирование энергосберегающего поведения, Директива об эффективности котлов устанавливает минимальные уровни эффективности для котлов, работающих на жидком или газообразном топливе. Наблюдается устойчивый прогресс в реализации энергетического регулирования в Европе, Северной Америке и Азии, при этом наибольшее количество стандартов энергоэффективности зданий принимается и внедряется. Более того, результаты Европы в области энергетических стандартов весьма обнадеживают. В них зафиксирован самый высокий процент обязательных энергетических стандартов по сравнению с пятью другими регионами. К 2050 году экономия энергии в Европе может достичь 67% от базового сценария 2019 года, что соответствует спросу в 361 млн тонн нефтяного эквивалента (Мтне) в рамках общественной тенденции "энергоэффективность прежде всего". Условием является отсутствие эффекта отдачи, в противном случае экономия составит всего 32%, или потребление энергии может даже увеличиться на 42%, если не будут реализованы технико-экономические возможности. Германия сократила свое первичное энергопотребление на 11% с 1990 по 2015 год и поставила перед собой цели по его сокращению на 30% к 2030 году и на 50% к 2050 году по сравнению с уровнем 2008 года.

Индия

Ассоциация исследований по сохранению нефти (PCRA) — это индийский правительственный орган, созданный в 1978 году, который занимается продвижением энергоэффективности и энергосбережения во всех сферах жизни. В последнее время PCRA организовывала широкомасштабные кампании в СМИ – на телевидении, радио и в печатных изданиях. Данное исследование оценки воздействия, проведенное независимой организацией, показало, что благодаря этим масштабным кампаниям PCRA общий уровень осведомленности населения повысился, что привело к экономии ископаемого топлива на сумму в несколько крор рупий, а также к снижению загрязнения. Бюро энергетической эффективности — индийская правительственная организация, созданная в 2001 году, ответственная за продвижение энергоэффективности и энергосбережения. Охрана и сохранение природных ресурсов осуществляется посредством управления природными ресурсами на уровне сообществ (CNRM).

Иран

Верховный лидер Ирана Али Хаменеи регулярно критиковал энергетическую политику и высокое потребление топлива.

Япония

С 1973 года, после нефтяного кризиса, энергосбережение является важной проблемой для Японии. Поскольку все виды топлива на нефтяной основе импортируются, ведется разработка внутренних источников устойчивой энергии. Центр энергосбережения продвигает повышение энергоэффективности во всех сферах жизни Японии. Государственные учреждения внедряют энергоэффективные решения для промышленности и научных исследований, включая такие проекты, как программа "Top Runner" (Лидер энергоэффективности). В рамках этой программы новые приборы регулярно тестируются на эффективность, и наиболее эффективные модели устанавливаются в качестве стандарта.

Ближний Восток

На Ближнем Востоке находится 40% мировых запасов сырой нефти и 23% запасов природного газа. Поэтому сохранение внутренних ископаемых видов топлива является законным приоритетом для стран Персидского залива, учитывая внутренние потребности, а также мировой рынок этих продуктов. Субсидии на энергоносители являются главным препятствием для энергосбережения в странах Персидского залива. Цены на электроэнергию для населения могут составлять десятую часть от тарифов в США. В связи с отсутствием в стране государственной организации, способствующей повышению энергоэффективности, Федерация непальских торгово-промышленных палат (FNCCI) создала Центр энергоэффективности при своей структуре для продвижения энергосбережения в частном секторе. Центр энергоэффективности – это некоммерческая инициатива, предлагающая услуги по проведению энергетических аудитов для предприятий промышленности. Центр также поддерживается Непальской программой повышения энергоэффективности Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit. Исследование, проведенное в 2012 году, показало, что непальские промышленные предприятия могут ежегодно экономить 160 000 мегаватт-часов электроэнергии и 8000 тераджоулей тепловой энергии (такой как дизельное топливо, мазут и уголь). Эта экономия эквивалентна ежегодному снижению затрат на энергию до 6,4 миллиарда непальских рупий. В результате Непальского экономического форума 2014 года была объявлена программа экономических реформ в приоритетных секторах, в том числе в области энергосбережения. В рамках программы энергетической реформы правительство Непала взяло на себя обязательство ввести в бюджет на 2015/16 финансовый год пакеты стимулов для предприятий, внедряющих энергоэффективные технологии или использующих эффективное оборудование (включая когенерацию).

Новая Зеландия

В Новой Зеландии Управление по энергоэффективности и энергосбережению является государственным органом, ответственным за продвижение энергоэффективности и энергосбережения. Ассоциация управления энергоресурсами Новой Зеландии – это членская организация, представляющая сектор энергетических услуг Новой Зеландии и предоставляющая услуги по обучению и аккредитации с целью обеспечения достоверности и надежности услуг в области управления энергоресурсами.

Нигерия

В Нигерии правительство штата Лагос призывает жителей к культуре энергосбережения. В 2013 году Государственный совет по электроэнергии Лагоса (LSEB) в рамках Министерства энергетики и минеральных ресурсов реализовал инициативу под названием "Экономь энергию – экономь деньги". Цель инициативы – повысить осведомленность жителей Лагоса об энергосбережении и изменить их поведение с помощью практических советов. В сентябре 2013 года губернатор штата Лагос Бабатунде Раджи Фашола и амбассадор кампании, рэпер Джуд "MI" Абага, приняли участие в видеоконференции губернатора, посвященной энергосбережению. Кроме того, в октябре (официальном месяце энергосбережения в штате) LSEB организовала демонстрационные центры в торговых центрах по всему штату Лагос, где посетители могли рассчитать потребление энергии в своих домах и узнать о способах экономии с помощью потребительского приложения. Для начала энергосбережения жителям Лагоса были также розданы солнечные лампы и энергосберегающие лампочки. В штате Кадуна компания по электроснабжению KAPSCO провела программу по замене всех ламп накаливания в государственных учреждениях на энергосберегающие. KAPSCO также приступила к инициативе по модернизации всех традиционных уличных фонарей в агломерации Кадуна, заменив их на светодиодные, потребляющие значительно меньше энергии.

Шри-Ланка

В настоящее время Шри-Ланка использует ископаемое топливо, гидроэнергию, ветровую энергию, солнечную энергию и энергию древесины для ежедневного производства электроэнергии. Управление устойчивой энергетикой Шри-Ланки играет ключевую роль в управлении энергетикой и энергосбережении. Сегодня большинство предприятий призываются к снижению энергопотребления посредством использования возобновляемых источников энергии и оптимизации энергоиспользования.

Турция

Турция планирует к 2023 году снизить энергоёмкость ВВП Турции как минимум на 20%.

Великобритания

Департамент по бизнесу, энергетике и промышленной стратегии отвечает за продвижение энергоэффективности в Соединенном Королевстве.

Соединенные Штаты

Соединенные Штаты в настоящее время являются вторым по величине потребителем энергии после Китая. Министерство энергетики США классифицирует национальное потребление энергии по четырем основным секторам: транспорт, жилой сектор, коммерческий сектор и промышленность. Примерно половина энергопотребления в США в транспортном и жилом секторах находится под непосредственным контролем индивидуальных потребителей. В типичном американском доме наибольшее энергопотребление приходится на отопление помещений, за ним следуют электроприборы (бытовая техника, освещение и электроника) и нагрев воды. Последним федеральным законом, направленным на расширение и усиление законодательства, программ и практики США в области энергосбережения и повышения энергоэффективности, является Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA). В ближайшие несколько десятилетий ожидается, что EISA значительно снизит энергопотребление благодаря большему количеству стандартов и целевых показателей, чем в предыдущем законодательстве. Оба закона подчеркивают важность программ повышения эффективности освещения и бытовой техники, ставя целью дополнительное повышение эффективности освещения на 70% к 2020 году, вводя 45 новых стандартов для бытовой техники и устанавливая новые стандарты для топливной экономичности транспортных средств.

Государственные механизмы

Правительства на национальном, региональном и местном уровнях могут внедрять политику для повышения энергоэффективности. Правила в области энергопотребления зданий могут охватывать энергопотребление всего здания или отдельных его компонентов, таких как системы отопления и кондиционирования.

Добровольные энергетические стандарты

Еще один аспект повышения энергоэффективности — использование добровольных стандартов проектирования зданий LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). Эта программа поддерживается Советом по экологическому строительству США. Требование "Энергия и атмосфера" относится к вопросам энергетики и фокусируется на энергоэффективности, использовании возобновляемых источников энергии и других аспектах. См. также "зеленое строительство".