Перспективы снижения негативного антропогенного воздействия на окружающую среду в результате развития альтернативной энергетики в российских регионах

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 504.062: 331.52                                 

Производственная деятельность энергетических объектов оказывает существенное влияние на окружающую природу среду. Как правило пристальное внимание при этом фокусируются на возникающих выбросах в атмосферу и сбросах в водную среду. Следует отметить, данные явления возникают исключительно вследствие вмешательства в функционирование материальных потоков природных геосистем. В результате указанного процесса осуществляется перенаправление материальных потоков функционирующих в географической оболочке Земли в экономические системы, а в дальнейшем обуславливает появление проблем в природных геосистемах [1–2]. В 80–90-е годы XX века была сформирована концепция устойчивого развития, в которой значительное внимание занимают вопросы ресурсоемкости (материальной интенсивности) отдельных отраслей экономики [3]. Уменьшение существующего негативного влияния на окружающую природную среду невозможно осуществить не прибегнув к уменьшению ресурсоемкости наиболее значимых отраслей промышленности, в первую очередь таких базовых как электроэнергетика. В настоящее время в мире активно развивается альтернативная (возобновляемая) энергетика, ее характерной особенностью является полноценное использование материальноэнергетических потоков циркулирующих в географической оболочке Земли, с минимальным их изменением [4]. Таким образом, можно предположить, что процесс замещения энергетики работающей на ископаемом топливе объектами альтернативной энергетики благотворно скажется на экологической ситуации в регионах [5]. Вопрос возникает лишь с критериями оценки, поскольку традиционно уровень негативного воздействия определялся и сравнивался на основе «выходных» выбросов и сбросов [6]. Данный подход не применим к объектам альтернативной энергетики, поскольку «выходящие» потоки в процессе их деятельности практически отсутствуют. Значит, потребуется некоторый особый критерий позволяющий осуществлять сравнительный анализ энергообъектов на основе «входящих» материальных потоков, так как при сооружении и функционировании установок возобновляемой энергетики природные ресурсы неизбежно затрачиваются [7–8]. В настоящий момент времени российская альтернативная энергетика занимает ничтожную долю — 0,14% [9]. Тем не менее, следует отметить, что в ряде регионов ее совокупная доля и сейчас занимает значительные величины, более 1/3 энергобаланса: Камчатский край, республика Алтай, республика Крым. В других странах возобновляемая энергетика уже заняла значительное место в структуре выработки электроэнергии: в Германии более 40%, в Индии приблизительно 16%, и в США приближается к 10%. Поэтому следует ожидать в будущем ожидать и в российских регионах увеличение доли «зеленой энергетики», что приводит к необходимости заранее оценить перспективы снижения негативного воздействия на окружающую среду от данного процесса.

Материал и методы исследования

Анализ существующей ресурсоемкости (материальной интенсивности) энергетики работающей на ископаемом топливе и возобновляемой (альтернативной) электроэнергетики осуществлялся на основании применения критерия MI (Material Input)-чисел [10–11]. Данный показатель дает возможность выразить удельную величину потребляемых природных ресурсов, которая прямо либо косвенно используется при выработке одного киловатта энергии. В итоге он позволяет сравнить «входящие» материальные потоки как традиционной энергетики в регионе, так и установок альтернативной генерации. Указанный критерий может представляться по отдельным категориям материального входа, что имеет значение при проектировании продукции, поскольку позволяет заранее изменить потребляемый ресурс с высокой величиной антропогенного воздействия. Однако при анализе целых секторов экономики, в том числе и региональных электроэнергетических комплексов, такое подразделение может лишь усложнять работу. Поэтому в данном исследовании при осуществлении расчетов применялся авторский модернизированный критерий суммарных MI-чисел. Он позволяет определять общую совокупность всех используемых при производстве природных ресурсов. Для того, чтобы получить расчеты, требуется изначально обладать информацией о материальном входе для простых, базовых веществ. Такие данные для целого ряда базовых веществ заранее рассчитаны и представлены на интернет-портале Вуппертальского института климата и окружающей среды (Германия) по следующему адресу: [12]. Информация о присутствующих в российских регионах объектах как альтернативной энергетики, так и объектов работающих на ископаемом топливе, были взяты из статистических данных, с информационного сайта посвященного энергетике , а также собственных исследований автора.

Результаты и обсуждение

НИУ «Высшая школа экономики» было проведено исследование, в котором определены несколько сценариев по дальнейшему развитию российской альтернативной энергетики вплоть до 2030 года [13]. Определен перечень трендов возобновляемой электроэнергетики, и выявлены следующие энергоисточники обладающие наибольшей перспективой: солнечные и ветряные электростанции, а также установки работающие на биотопливе. Анализ указанных сценариев приводит к выводам, что к сожалению макроэкономические показатели экономики вряд ли позволят осуществить мероприятия по широкому внедрению возобновляемой энергетики. Величины прироста ВВП (валового внутреннего продукта) а также привлечения инвестиций в экономику остаются небольшими, что делает затруднительным ускоренный рост данного сектора экономики. Согласно полученным прогнозам, доля возобнявляемой энергетики вряд ли превысит величины в 3–5% к 2030 году, что однако не отрицает возможность реализации сценария «Новый энергетический уклад» позволяющий достичь гораздо более значимых результатов в указанном процессе.

В исследовании за основу принят гипотетический сценарий позволяющий полностью заменить электроэнергетику работающую на ископаемом топливе установками возобновляемой (альтернативной) энергетикой. Далее были проведены расчеты, во сколько раз уменьшится удельная материальная интенсивность, а значит и снизится уровень негативного антропогенного воздействия электроэнергетических секторов экономики в российских регионах. Определены регионы где внедрение альтернативной энергетики наиболее перспективно, способно дать наибольший эколого-экономический эффект. В среднем для Российской Федерации, указанный гипотетический сценарий позволит уменьшить уровень материальной интенсивности в 6,93 раза [14]. Поэтому наиболее перспективными были признаны регионы, где уровень снижения негативного антропогенного воздействия окажется больше средних цифр по стране. В Центральном федеральном округе: Брянская, Московская, Рязанская, Тамбовская, Тульская область; в Северо-Западном федеральном округе: Архангельская, Вологодская, Новгородская область, республика Коми, Ненецкий автономный округ; в Южном федеральном округе: Астраханская область, г. Севастополь; в Приволжском федеральном округе: республика Башкортостан; в Уральском федеральном округе: Курганская, Свердловская, Тюменская, Челябинская область, Ханты-Мансийский автономный округ; в Сибирском федеральном округе: Алтайский, Красноярский, Забайкальский край, Кемеровская, Новосибирская, Омская, Томская область, республика Бурятия, республика Тыва; в Дальневосточном федеральном округе: Приморский край, Сахалинская область, Хабаровский край, Еврейская автономная область, Чукотский автономный округ.

Для возобновляемой (альтернативной) электроэнергетики Российской Федерации среднее значение материальной интенсивности (общий уровень антропогенного воздействия) — 0,15 кг.кВт.ч (в суммарных MI-числах) [14]. Данная величина была принята как основная при осуществлении анализа. У солнечных электростанций (СЭС) суммарные MI-числа рассчитанные на основе данных Вуппертальского института климата и окружающей среды составили кг.кВт.ч — 0,12, у ветряных установок (ВЭС) суммарные MI-числа 0,1 кг.кВт.ч.

Перспективы снижения негативного антропогенного воздействия на окружающую среду в российских регионах, при развитии альтернативной энергетики, позволяющей значительно снизить уровень материальной интенсивности электроэнергетической отрасли, представлены в Таблице.

Таким образом, в 31 российском регион перспективы снижения негативного воздействия на окружающую среду в результате ускоренного развития альтернативной энергетики окажутся выше общероссийского уровня снижения антропогенного воздействия в 6,93 раза. Особенно высокий эколого-экономический эффект ожидается в восточных регионах, входящих в Дальневосточный, Сибирский и Уральский федеральные округа. Указанная ситуация объясняется тем, что данные регионы зачастую до настоящего времени имеют низкий уровень газификации, в результате чего крупные электростанции преимущественно работают на каменных и бурых углях. Именно угольная энергетика оказывает наибольшее антропогенное воздействие на все компоненты геосистем: почвенные, биотические, абиотические ресурсы, лишь только на атмосферный воздух влияние менее выраженно. Соответственно и ее ускоренное замещение объектами возобновляемой

(альтернативной) энергетики позволит в первую очередь достичь наиболее значимого эколого-экономического эффекта.

Таблица.

РЕГИОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ СНИЖЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАЗВИТИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Заключение

Перспективны с точки зрения снижения негативного антропогенного воздействия на окружающую среду альтернативные источники энергии обладающие небольшими величинами удельной материальной интенсивности, сюда относятся солнечные а также ветряные электростанции. В 31 субъекте федерации сценарий активного развития альтернативных энергоисточников позволит достичь более значимого экологоэкономического результата, чем в среднем по стране. В особенности данная ситуация затрагивает регионы с широко представленной энергетикой работающей на каменном и буром угле и оказывающей значительное влияние на природные геосистемы. Таким образом, в результате исследования получен вывод, что сценарий замещения традиционной электроэнергетики позволяет не только решать вопросы обеспечения электроэнергией удаленных российских регионов, а также существенно снизить уровень антропогенного воздействия за счет общего уменьшения материальной интенсивности отрасли хозяйства.

Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №18-010-00861.