Оценка эффективности энергосберегающих мероприятий

Введение

Обеспечение энергетической и экологической безопасности страны требует решения пяти основных задач: 1) реализация концепции энергосбережения и повышения энергетической эффективности (ЭС и ПЭЭ); 2) реализация концепции энергозамещения; 3) повышение объёмов и эффективности добычи традиционного минерального топлива; 4) вовлечение в энергетическое производство «вспомогательных» топливных ресурсов; 5) освоение новых технологий производства электрической и тепловой энергии.
Для нашей страны снижение энергоёмкости товаров и услуг является особенно актуальным по ряду причин, в том числе и потому, что для населения России пока неприемлем высокий темп роста внутренних цен на энергию и энергетическое сырье для обеспечения развития топливно-энергетического комплекса (ТЭК), поскольку уровень оплаты труда в несколько раз ниже, чем в наиболее развитых странах. Темпы роста цен не должны превышать темпы роста производительности труда. В противном случае в стране будет расти инфляция с темпом, равным темпу роста стоимости энергоносителей.
Потенциал энергосбережения у России составляет около 408 млн т у.т. Распределение его по отраслям экономики в процентах от суммарного потенциала, принятого за 100 %, выглядит следующим образом:
 ТЭК – 30 %;
 промышленность и стройиндустрия – 22 %;
 жилые здания – 18 %;
 транспорт и связь – 13 %;
 сфера услуг – 8 %;
 госучреждения – 5 %;
 сельское хозяйство – 4 %.

Глава 1. Основные понятия из сферы энергосбережения и повышения энергетической эффективности
В Федеральном законе от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ даны следующие определения понятиям, относящимся к проблеме уменьшения удельной энергоемкости товаров/продукции и услуг: энергосбережение – «…реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего положительного эффекта от их использования…», энергоэффективность – «…характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов, к затратам энергоресурсов, произведенных в целях получения такого эффекта…». В научных публикациях «энергосбережение» часто трактуется как действия/мероприятия, направленные на борьбу с расточительностью, вызванной преимущественно организационными неурядицами и энергорасточительным менталитетом россиян, наведение элементарного порядка. Сокращение энергоемкости технологических процессов, производственного и бытового оборудования обозначают термином «повышение энергетической эффективности». Термин «энергоэффективность» всеми трактуется одинаково – со смыслом, декларированным в ФЗ-261. Основными показателями эффективности энергоиспользования являются:
 коэффициент полезного действия энергетической установки;
 коэффициент полезного использования энергии;
 коэффициент полезного использования энергии по отдельным видам и параметрам энергоносителей;
 удельный (фактический) расход энергоносителя;
 удельные затраты энергоресурсов на единицу выпускаемой продукции и их составляющие по энергоносителям (электроэнергия, топливо, вода) [1].
Понятия «энергосбережение» (действие) и «энергоэффективность» (преобладающий смысл – результат действий) опираются на 17 объединяющее их понятие «полезный эффект», что позволяет установить между ними количественную связь [2]. Следуя [13], полагаем, что на достижение некоего полезного эффекта (М), например, производство электрической и тепловой энергии, затрачено W энергии. Если выполнение энергосберегающего мероприятия привело к экономии ∆W энергии, то энергоэффективность достижения этого полезного эффекта до проведения энергосберегающего мероприятия составила E = M/W, а после выполнения мероприятия –

Энергоэффективность процесса достижения полезного эффекта после проведения энергосберегающих мероприятий E1 можно представить в виде:


Таким образом, энергоэффективность после проведения энергосберегающего мероприятия есть произведение начальной энергоэффективности на коэффициент, зависящий от относительного энергосбережения. Этот коэффициент показывает, во сколько раз повышается энергоэффективность рассматриваемого полезного эффекта при относительном энергосбережении, равном ∆W/W (рис. 1).

Рис. 1 - Зависимость коэффициента изменения энергоэффективности от относительного энергосбережения
Величина, обратная энергоэффективности, называемая энергоемкостью полезного эффекта, после проведения энергосберегающего мероприятия равна

Коэффициент изменения энергоемкости полезного эффекта зависит от относительного энергосбережения по линейному закону (рис. 2).


Рис. 2 - Зависимость коэффициента изменения энергоемкости полезного эффекта от относительного энергосбережения
Из представленных графиков следует:
 энергоэффективность нелинейно зависит от энергосбережения и при малых значениях относительного энергосбережения энергоэффективность изменяется незначительно;
 снижение энергоемкости на некоторую величину требует большего относительного энергосбережения (например, для снижения энергоемкости ВВП на 40 % необходимо снизить затраты энергии не на 40 %, а на 60 %).
Отсюда следует практическая невозможность существенного снижения энергоемкости ВВП за счет только энергосбережения. Потребность в инвестициях и капитальных вложениях требует технико-экономического обоснования мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности (ЭС и ПЭЭ). Очень часто требуется оптимизировать денежные, трудовые и иные затраты (далее – затраты) на внедрение энергосберегающих технологий и энергоэффектив- ного оборудования. При этом приходится учитывать нелинейные зависимости эффекта энергосбережения от инвестиций. При внедрении мероприятий по ЭС и ПЭЭ, с одной стороны, уменьшается удельное потребление энергии, что приводит к уменьшению себестоимости выпускаемой продукции, с другой стороны – требуется привлечение дополнительных средств на модернизацию энергопотребляющего производственного оборудования, что повышает себестоимость продукции. Качественно это можно пояснить (рис. 3).

Рис. 3 - К пояснению необходимости оптимизации затрат на мероприятия по ЭС и ПЭЭ: 1 – себестоимость с учетом дополнительных затрат; 2 – стоимость потребляемой энергии; 3 – суммарный эффект от энергосберегающих мероприятий
Например, известно, что не всякое снижение потерь электроэнергии в сети при ее транспортировке повышает экономичность работы энергосистемы в целом. Снизить потери можно и экономически нецелесообразными способами. Вместе с тем не каждое повышение экономичности работы энергосистемы сопровождается снижением потерь в сетях. Таким образом, задача обоснования мероприятий по ЭС и ПЭЭ сводится к оптимизации затрат на их проведение. Так как мероприятия по повышению энергоэффективности долгосрочные, то эта задача усложняется из-за нестабильности цен. В условиях инфляции требуется проводить оптимизацию на фоне прогнозирования экономического развития и цен на топливно-энергетические ресурсы (ТЭР). Кроме того, трудно поддается учету «скрытый» эффект от экономии ископаемого углеводородного топлива (экологическая сторона эффекта).
Для количественной оценки максимально возможных результатов энергосберегающей деятельности введена характеристика потенциал энергосбережения (ПЭС). В специальной литературе даны как минимум три определения этой характеристики:
1) количество энергоресурсов, потребление которых может быть сокращено при выпуске того же объема и номенклатуры продукции, товаров и услуг неизменного качества и за установленное время;
2) максимальные потери топлива, тепловой, механической и электрической энергии на уровне установки, цикла, цеха, завода, которые возможно полностью или частично вернуть в энерготехнологический цикл с помощью соответствующих энергосберегающих мероприятий;
3) разность между фактическим потреблением энергоресурсов и энергии и прогрессивными нормами их потребления или ожидаемый результат (в %) снижения затрат от выполнения энергосберегающих мероприятий у потребителя. ПЭС оценивается в результате энергетического аудита и инструментального энергообследования потребителей энергии и энергоресурсов. В зависимости от того, с каким энергопотреблением сравнивается фактическое, потенциал энергосбережения может быть:
 теоретическим (идеальным),
 практическим (эталонным),
 нормативным (проектным),
 экономическим,
 экологическим,
 назначенным (директивным).
По характеру мероприятий, необходимых для реализации ПЭС, в нем различают три составляющих: технологическую, структурную и техническую. Технологическая составляющая ПЭС – повышение эффективности производства (добычи), подготовки, транспортировки и потребления энергоресурсов и, соответственно, снижение энергоемкости продукции и услуг за счет внедрения прогрессивных энергоэффективных технологий.
Структурная составляющая ПЭС – уменьшение удельного веса энергоемких отраслей и производств в энергетике, обрабатывающей промышленности и на транспорте за счет развития наукоемких отраслей и производств с низкой энергоемкостью и материалоемкостью. Технический ПЭС – составляющая потенциала, которая в строгих расчетах определяется исходя из предположения о том, что все 21 устаревшее и неэффективное оборудование и технологии заменяются на наиболее эффективные, применяемые в передовых странах

. Затраты и ограничения на замену не учитываются.


Глава 2. Экономическая и энергетическая эффективность и финансовая привлекательность энергосбережения
2.1. Характеристика энергосберегающих мероприятий и потенциала энергосбережения
Эффективность и привлекательность проектов по ЭС и ПЭЭ изменяются в широких пределах вследствие больших различий в сложности работ (сути мероприятий), стоимости материалов и комплектующих, в уровне квалификации персонала и многих других факторов. Оценку эффективности энергосбережения можно проиллюстрировать диаграммой на рис. 4 [3].

Рис. 4 - Доли объемов экономии ТЭР в зависимости от их стоимости
Здесь показаны три вида энергосберегающих мероприятий:
1) организационные мероприятия (преимущественно наведение элементарного порядка в энергопользовании), обеспечивающие реализацию до 15 % потенциала экономии; их стоимость лежит в пределах до 500 руб/т у.т., а срок окупаемости инвестиций – до года. Их называют мерами быстрой отдачи;
2) преимущественно технологические мероприятия (реализация до 50 % всего потенциала) стоимостью от 500 до 1500 руб/т у.т. со сроком окупаемости инвестиций – от 1 года до 5 лет. Это – базовые меры;
3) инвестиционные мероприятия (реализация оставшегося потенциала) со сроком окупаемости свыше 5 лет. Это – высокозатратные, высокоэффективные меры.
Реализация дорогостоящих мероприятий (проектов) с большими сроками окупаемости обычно переносится на более поздний период и включается в планы капитальных ремонтных работ, модернизации или замены оборудования[4].
Из рис.4 следует, что чем больший потенциал извлекается, тем он дороже.
Меры быстрой отдачи можно разработать и реализовать в пределах года и они дают существенный эффект при незначительных затратах. (Мероприятия по повышению уровня осведомленности населения в вопросах энергосбережения, стимулирование и мотивация энергосберегающего поведения персонала,Введение

права распоряжаться средствами, сэкономленными в результате ЭС и ПЭЭ, установление правил закупок оборудования для энергоэффективных технологий.) Базовые меры являются более радикальными, способствующим быстрому осуществлению экономически эффективных и финансово привлекательных инвестиций. (Введение стандартов энергоэффективности в таких секторах, как ЖКХ, производственные и общественные здания, промышленное оборудование, финансовая поддержка энергоэффективных проектов со стороны банков и лизинговых компаний и др.)
Высокозатратные, высокоэффективные меры способствуют устранению основных причин низкой энергоэффективности, в большинстве случаев гарантируют более существенную экономию энергоресурсов, но требуют более высоких начальных затрат. К ним можно отнести масштабные организационные мероприятия (на уровне федерации, региона, муниципалитета): реформу тарифообразования, совершенствование рынков электроэнергии и газа, переход на интегрированное планирование работы различных видов транспорта, глубокие реформы ЖКХ и др., а также крупные технические/технологические мероприятия в обрабатывающей промышленности, строительстве, на транспорте, в освещении и др.
Энергосбережение по сути является новым энергетическим ресурсом (иногда называемым «негаватт»), и, поскольку этот ресурс замещает в ТЭБ другие энергоресурсы (рис. 5), то в технико-экономическом анализе он должен характеризоваться свойствами, сопоставимыми со свойствами вытесняемых топлив. Энергосбережение экономически целесообразно только тогда, когда оно дешевле замещаемого ресурса [5].
В настоящее время в связи со слабостью рынка энергосервисных услуг стоимость реализации потенциала энергосбережения (ПЭС) в целом достаточно высока. В перспективе развитие этого рынка приведет к 23 повышению качества и снижению стоимости энергосберегающих мероприятий за счет удешевления услуг. Надежды на развитие в России конкуренции в этой сфере связывают со становлением и укреплением саморегулируемых организаций, действующих в области энергообеспечения. Пока (по состоянию на 2014 г.) это дело продвигается медленно и с большим трудом.

Рис. 5 - Место энергосбережения (его результатов) в энергетическом балансе
По степени охвата различных энергоресурсов эти мероприятия могут быть классифицированы следующим образом [6]:
 комплексные – включают мероприятия, затрагивающие сразу все или несколько независимых друг от друга энергетических ресурсов: различные виды топлива, электроэнергию, тепло, воду и др. Такие мероприятия актуальны при реализации соответствующих энергосберегающих проектов для регионов, муниципалитетов или крупных и средних производственных предприятий;
 замкнутые – предполагают мероприятия, затрагивающие сразу все составляющие одного из независимых направлений энергосбережения:
а) производство электричества, тепла, воды и др.;
б) транспортировку их к месту потребления;
в) потребление энергоносителей;
 составные – включают мероприятия, затрагивающие не все составляющие (а, б, в) одного из независимых направлений энергосбережения, а одно или два из них (актуальны при реализации соответствующих энергосберегающих проектов разными потребителями и производителями);
 простые – мероприятия, затрагивающие только одну составляющую (а, б или в) одного из независимых направлений энергосбережения (актуальны при реализации энергосберегающих проектов отдельными производителями энергоресурсов или управляющими компаниями в ЖКХ).
В случаях, когда одновременно можно применять различные энергосберегающие технологии, их целесообразно разделить на следующие два вида:
 альтернативные – технологии, которые не могут быть применены вместе, и необходимо выбрать какую-либо одну из доступного перечня;
 последовательные – технологии, у которых нет альтернатив, и которые могут применяться в сочетании с другими. От последовательности внедрения энергосберегающих технологий будут зависеть финансовые показатели инвестиционного проекта.
В целом для инвестиционных энергосберегающих проектов характерны более низкие показатели внутренней нормы доходности, чем для обычных коммерческих проектов. Обусловлено это большим временем их осуществления и потребность в значительных инвестициях.
Для определения оптимальных способов получения экономии благодаря инвестициям в проекты ЭС и ПЭЭ их потенциал энергосбережения разграничивают на экономически привлекательный, экономически целесообразный и финансово привлекательный (аналогично называют и реализуемый при этом ПЭС).
Экономически привлекательный ПЭС – часть технического потенциала, реализация которого целесообразна по основным критериям экономической эффективности: нормы дисконтирования, альтернативной стоимости (например, экспортной цены природного газа), экологических (снижение выбросов СО2 и других загрязняющих веществ) и других косвенных эффектов и внешних факторов. Учет этих эффектов, а также повышение цен на энергоресурсы и снижение капитальных затрат увеличивают долю экономически целесообразных инвестиций. Инвестиции в такие проекты делает правительство в интересах страны. Для частных инвесторов они не привлекательны.
Инвестиции в проекты из сферы ЭС и ПЭЭ считаются экономически целесообразными и финансово привлекательными, если расходы на сбережение единицы энергии меньше, чем затраты на ввод единицы новой генерирующей мощности. Такие проекты должны гарантировать получение дохода на вложенный капитал обществу и/или частным инвесторам.
Экономически целесообразные инвестиции обеспечивают экономию энергоресурсов и денежных средств для государства за срок жизни инвестиционного проекта.
Финансово привлекательный ПЭС – часть экономического потенциала, которую целесообразно реализовать в рамках существующих рыночных условий, цен и ограничений. Для частных инвесторов, в особенности для домохозяйств (индивидуальных инвесторов), устанавливаются более высокие ставки дисконтирования.
Обусловлено это тремя причинами:
а) владельцы домохозяйств не идут на риск, связанный с инвестициями в повышение энергоэффективности;
б) для инвестирования им приходится брать кредиты по более высоким процентным ставкам;
в) у них есть другие, более привлекательные сферы вложения свободных средств. Финансово привлекательные проекты обеспечивают частным инвесторам возврат вложенных средств.
Из всех возможных мероприятий по ЭС и ПЭЭ незначительная часть является экономически целесообразными и финансово привлекательными. Различие между ними обусловливается:
а) различием ставок дисконтирования для государственных и частных инвестиций;
б) проявлением косвенных эффектов от энергосбережения;
в) учетом положительных и отрицательных внешних факторов, требующих дополнительных затрат на реализацию проектов по ЭС и ПЭЭ [7].
К наиболее значимым факторам относится сокращение выбросов СО2, являющееся следствием многих проектов по повышению энергоэффективности.
Экономически целесообразные и финансово привлекательные мероприятия отбираются из числа технически эффективных путем сравнения затрат и выгод от их реализации