28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Перспективы мегаполисов

Исследовательский проект компаний «GlobeScan» и «MRC McLean Haz при поддержке компании «Сименс АГ»

 

Глава 6. Энергетика

В настоящем отчете обобщены основные выводы уникального международного исследовательского проекта, осуществленного двумя независимыми исследовательскими организациями «GlobeScan» и «MRC McLean Hazel» при поддержке «Сименс» — компании, предлагающей решения в области инфраструктуры.

 

Цель проекта – выполнение исследований на уровне отдельных мегаполисов для получения объективных данных.

 

На примере двадцати пяти мегаполисов рассматриваются основные проблемы и тенденции, которые будут формировать облик больших городов в предстоящие годы. Приведенные результаты основываются на углубленном опросе, участниками которого стали свыше 500 причастных лиц. Среди них выборные чиновники, сотрудники организаций государственного и частного секторов, академики, представители неправительственных организаций и СМИ. Опрос был дополнен обширным вторичным исследованием, что позволило выявить ключевые проблемы, возникающие в крупных городах на различных стадиях их развития.

 

Все мегаполисы можно условно разделить на три архетипа:

- развивающиеся;

- мегаполисы, находящиеся на переходном этапе;

- зрелые мегаполисы.

 

За основной критерий такого деления был взят уровень социально-экономического развития мегаполисов.

 

К числу развивающихся мегаполисов были отнесены города, характеризующиеся высокими темпами развития как за счет миграции, так и естественных причин, таких как присоединение окружающих город поселений, не охваченных единой инфраструктурой и сетью предоставления услуг.

 

Мегаполисы, находящиеся на переходном этапе -города, в которых зачастую существуют механизмы, позволяющие более эффективно управлять процессами роста. Мегаполисы, находящиеся на переходном этапе, как правило, характеризуются замедлением годовых темпов роста. Продолжающееся увеличение численности населения в основном связано с миграцией.

 

Зрелые мегаполисы отличаются гораздо более низкими темпами роста по сравнению как с развивающимися мегаполисами, так и мегаполисами, находящимися на переходном этапе (в среднем около 1% в год).

 

При обсуждении любых аспектов развития инфраструктуры энергетической отрасли всегда следует учитывать динамичный рост спроса на электроэнергию во всем мире, т.е. развивающиеся города требуют все больше электроэнергии для поддержания собственной инфраструктуры, а также для дальнейшего развития экономики. В период с 1972 по 2002 год темпы роста мирового ВВП составляли 3,3% в год, в то время как темпы роста потребления электроэнергии опережали их (3,6%). По прогнозу International Energy Agency (IEA), несмотря на повышение показателей эффективности энергопотребления, спрос на электроэнергию в период с 2002 по 2030 год возрастет в два раза. В основном это произойдет за счет роста спроса в развивающихся странах и, в особенности, в странах с быстро растущей экономикой (Индия, КНР). По данным IEA, страны ОЭСР в течение указанного периода должны будут инвестировать около 4 трлн. долларов США в проекты, связанные с производством, передачей и распределением электроэнергии, в то время как развивающиеся страны будут вынуждены вложить в аналогичные проекты около 5,2 трлн. долларов США [1].

 

Превышение спроса над предложением

 

Все три основных типа мегаполисов сталкиваются с различными трудностями, однако все проблемы так или иначе связаны с превышением темпов роста спроса над предложением. По мнению специалистов в энергетической области из мегаполисов, находящихся на переходном этапе, и сформировавшихся мегаполисов, ключевой проблемой в данной отрасли является технически или морально устаревшая инфраструктура. Следующей по значимости проблемой, с их точки зрения, является эффективность, а с незначительным отставанием от нее упоминается недостаток мощностей (рис.1). Нью-Йорк является прекрасным примером того, какие жесткие ограничения может накладывать недостаточно развитая инфраструктура на энергосистему даже очень богатых городов. В соответствии с требованиями законодательства 80% электроэнергии должно производиться непосредственно на территории города, поскольку линии электропередачи не в состоянии справляться с высокими нагрузками, связанными с доставкой электроэнергии. Энергетические компании стремятся строить небольшие электростанции, однако для этого в городе не хватает свободных площадей. Если власти города не найдут какого-либо решения для данной проблемы, уже в ближайшие годы показатели максимальной мощности сравняются с показателями максимального спроса [2].

 

По мнению респондентов из развивающихся мегаполисов, ключевой проблемой является отсутствие достаточного количества генерирующих мощностей. Устаревшая инфраструктура и неэффективная работа считаются проблемами значительно меньшего масштаба, поскольку инфраструктура в таких городах недостаточно развита. Проблема недостатка генерирующих мощностей особенно актуальна для Индии и КНР. Половина респондентов из этих стран указала на значительные трудности, связанные с недостатком мощностей. Например, Шанхай в летние месяцы часто сталкивался с проблемой отключения электроэнергии. Компании были вынуждены прекращать свою деятельность или выпускать продукцию в ночные часы, когда проблема с энергообеспечением становится менее острой. Респонденты из различных типов мегаполисов также называют разные причины возникновения проблем в области энергетики. Представители развивающихся мегаполисов и даже, в большей степени, мегаполисов, находящихся на переходном этапе, указали в качестве основной сложности неожиданно возросшую нагрузку на инфраструктуру. В данном случае речь идет как о периодах средней нагрузки, так и о периодах пиковой нагрузки. Например, энергосистема города Мумбаи с трудом справляется с ростом спроса на электроэнергию, показатели которого за последние четыре года составили 12,4% [3].

 

Следует упомянуть о том, что энергосистема штата Махарашта, где расположен Мумбаи, пережила пиковое значение спроса на электроэнергию в январе 2006 года, когда спрос превысил предложение на 4500 МВт [4], т.е. выше, чем на 1/3 от спроса, обеспечиваемого самим городом.

 

Следующей по значимости проблемой для развивающихся мегаполисов респонденты указали отсутствие адекватного технического обслуживания систем и планирования. Респонденты из мегаполисов, находящихся на переходном этапе, рассматривают в качестве одной из основных проблем отсутствие инвестиций. Классическим примером того, как все вышеуказанные проблемы могут совмещаться, является Лагос. Энергосистема Лагоса не способна генерировать более 6000 МВт в сутки при среднем показателе спроса 8500 МВт (5000 МВт при принудительном ограничении спроса). Ситуация усугубляется тем, что неэффективное техническое обслуживание объектов инфраструктуры снижает максимальные показатели производства электроэнергии до 3000 МВт в сутки. Кроме того, 45% производимой энергии теряется в системе передачи, которая также плохо обслуживается и постоянно подвергается актам вандализма [5].

 

Перед сформировавшимися мегаполисами стоят принципиально другие проблемы, ключевой из которых следует назвать несовершенство законодательства, регулирующего деятельность монополий. Например, в соответствии с требованиями законодательных актов цены на электроэнергию в Чикаго заморожены на десятилетний период. Поэтому частные энергетические компании зачастую вынуждены приобретать электроэнергию у сторонних поставщиков по рыночным ценам, которые выше предельной цены на электроэнергию, установленную для городских потребителей.

 

Энергетический кризис 2000-2001 гг. в Калифорнии возник в результате наличия подобных схем и низкой ответственности поставщиков электроэнергии. Специалисты энергетической отрасли из сформировавшихся мегаполисов так же, как и их коллеги из мегаполисов, находящихся на переходном этапе, называют недофинансирование в качестве второй по значимости проблемы.

 

Стоимость электроэнергии

 

Респонденты из числа специалистов энергетической отрасли считают, что решить проблемы, связанные со снабжением электроэнергией, можно за счет увеличения финансирования по программам развития генерирующих мощностей. Когда их попросили назвать один метод, с помощью которого они смогли бы решить существующие проблемы, большинство респондентов говорило о необходимости модернизации существующих или строительстве новых объектов инфраструктуры (29%). 23% респондентов указали на необходимость инвестиций в развитие энергосистемы в целом. Четвертым по популярности ответом (11%) стало введение регулирования энергопотребления, что может рассматриваться как жесткая версия модели управления спросом. Такие меры, однако, не нашли поддержки среди специалистов из сформировавшихся мегаполисов.

 

Энергетики Мумбаи не могут позволить себе роскоши отказаться от регулирования энергопотребления. Местные энергетические компании реализуют схемы, направленные на ограничение потребления электроэнергии, периодически прекращая ее подачу в определенные районы, а также ограничивая использование вывесок с неоновой подсветкой и передатчиков кабельного телевидения. Это позволяет сохранять работоспособность системы, которая уже в настоящее время производит отключения городских районов продолжительностью 1-2 часа в сутки. Сельские районы отключаются от подачи электроэнергии на более продолжительное время.

 

Все вышеперечисленное отнюдь не означает, что меры по регулированию спроса не будут играть никакой роли. Когда респондентам был задан вопрос относительно того, как в перспективе в их городах будут коррелировать между собой программы по введению новых мощностей и меры по управлению спросом, соотношение оказалось практически равным (53:47%). Если же практика покажет, что почти половина городов будет уделять мерам по управлению спросом настолько же большое внимание, как и введению в строй новых мощностей, это можно будет рассматривать в качестве новой важной тенденции.

 

Безусловно, меры по управлению спросом имеют значительный потенциал. Исследования, проведенные в Индии, показывают, что их применение позволяет сократить рост спроса на электроэнергию на 20-30% [7]. Для достижения столь высокой эффективности необходимо применять достаточно жесткие меры. Вероятно, наибольшая эффективность может быть достигнута уже в краткосрочной перспективе за счет продажи электроэнергии по рыночным ценам. Специалисты в энергетической области полагают, что особое внимание следует уделить переходу на продажу электроэнергии в городах по рыночным ценам, а не по программам субсидирования (57% к 43%). Власти Дании начали реализацию подобной программы и увеличили налогообложение в отношении использования ископаемых видов топлива. Наиболее очевидно эта тенденция проявилась в данных опросов специалистов из Индии и Китая, где в настоящее время 36% электроэнергии продается по рыночным ценам, а 64% субсидируется.

 

Энергетика и охрана окружающей среды в условиях мегаполиса

 

Специалисты энергетической отрасли стремятся изменить структуру спроса. В то же время многие из них упоминают проблемы, связанные с защитой окружающей среды. В ответ на вопрос, какие виды энергетики получат наибольшее развитие в их городах в ближайшие 5-10 лет, мнения специалистов разделились примерно поровну: 52% считают, что приоритет будет отдан развитию энергетики, использующей ископаемые виды топлива, а 48% полагают, что основное внимание будет уделяться энергетике, основанной на возобновляемых источниках (рис.2). Такой результат достаточно предсказуем, поскольку в ответах на другие вопросы загрязнение воздуха упоминалось в качестве крупнейшей экологической проблемы в городах. Кроме того, загрязнение воздуха стоит на шестом месте (на третьем, по мнению респондентов из сформировавшихся мегаполисов) в списке факторов, стимулирующих глобальное потепление. Только специалисты из стран Северной Америки в большинстве своем отдали голоса за развитие энергетики, основанной на ископаемых видах топлива (73% к 27%).

 

Проблемы охраны окружающей среды упоминались в числе ключевых факторов, оказывающих влияние на принятие решений, наряду с вопросами финансирования. Очевидно стремление к более широкому использованию возобновляемых источников энергии. Однако до практической реализации столь обширных планов еще очень далеко. Например, электростанции Лондона используют в качестве топлива газ (39%), уголь (35%) и ядерное топливо (20%). При этом на долю возобновляемых источников энергии приходится всего 4%. В Москве электростанции используют для выработки электроэнергии преимущественно природный газ (95%). Несмотря на значительное негативное влияние сжигания угля на состояние атмосферы, именно этот вид топлива применяется для производства 75% электроэнергии в Индии и КНР (уголь поставляется с месторождений в этих странах). Несмотря на то, что в Дании в течение нескольких десятилетий реализовы-вали беспрецедентные по своему масштабу программы, направленные на более широкое использование возобновляемых источников энергии, на их долю приходится всего 25% от общего объема электроэнергии, вырабатываемой в этой стране [8]. Поэтому крайне маловероятно, что возобновляемые источники энергии в ближайшем будущем смогут играть существенную роль в энергоснабжении мегаполисов.

 

Ядерная энергетика, эффективность которой подтверждена многими десятилетиями работы в данной области, также рассматривается в качестве лучшего решения проблемы глобального потепления такими разными людьми, как Тони Блэр и известный защитник окружающей среды профессор Джеймс Лавлок [9].

 

В то же время, несмотря на крайне незначительные показатели выбросов СО2, данная отрасль имеет целый ряд отрицательных сторон, что делает ее значительно менее популярной у специалистов, чем даже энергетика, основанная на использовании традиционных видов топлива (40 к 60%).

 

Государственные и частные компании в энергетическом секторе

 

Как было сказано выше, по мнению участников основного опроса, инвестиции в энергетику являются менее приоритетными по отношению к целому ряду других областей городской инфраструктуры. Одной из причин такого подхода является то, что городские власти в данной области большее внимание уделяют сотрудничеству с частными компаниями по сравнению с другими отраслями. 54% специалистов в энергетической области указали на большую роль частных компаний в этом секторе, в то время как большую роль государственных организаций отметили всего 46% респондентов. Соотношение между частными компаниями и государственными организациями в сфере производства и распределения электроэнергии, а также в области частного и государственного финансирования было примерно равным. Увеличение объемов новых генерирующих мощностей и потребность в капитале в ближайшие годы заставляют правительства разных стран мира оценивать возможность привлечения частных компаний, а также использовать конкуренцию на рынке.

 

Участники опроса, которые высказывались в пользу частного владения активами или их эксплуатации, отмечали более высокую эффективность частных компаний в качестве основного преимущества. При этом они значительно реже упоминали возможности доступа таких компаний к финансированию. К числу отрицательных сторон они отнесли более высокую стоимость электроэнергии для потребителей, в результате чего цены на электроэнергию могут держаться на высоком уровне при отсутствии значительной конкуренции. В ряде сформировавшихся мегаполисов, таких как Лондон и Нью-Йорк, большая часть энергетической инфраструктуры находится в частных руках, однако деятельность таких компаний жестко регулируется. В таких городах, как Шанхай, Мумбаи и Сан-Паулу, доля частных компаний в энергетике также достаточно велика. Например, в Шанхае частные компании в основном заняты в сфере производства электроэнергии, а в Сан-Паулу конкуренция на рынке распределения электроэнергии обеспечивается за счет наличия девяти независимых компаний.

 

В то же время Турция, Россия, Нигерия вышли на разные уровни реструктуризации государственной энергетической системы, что предшествует приватизации различных областей энергетики и возникновению конкуренции. В России и Нигерии ускорение этого процесса связано с потребностью в инвестициях и повышении эффективности работы энергетической отрасли. Региональные различия: поскольку три основных типа мегаполисов находятся на разных уровнях экономического развития, перед ними стоят непохожие проблемы в области энергоснабжения, и они прибегают к различным механизмам их решения.

 

Механизмы решения проблем энергоснабжения, используемые в странах континентальной Европы, представляют наибольший интерес. В этом регионе сочетаются традиционные взгляды на роль государства в области производства и распределения электроэнергии с большим вниманием к вопросам охраны окружающей среды. В отличие от общих оценок, данных в ходе опроса, специалисты из стран Европы предполагают, что в перспективе субсидирование энергетической отрасли будет играть большую роль по отношению к свободному рынку (53 к 47%). Именно здесь больше, чем в каком-либо другом регионе, энергетика будет опираться на государственные организации, а не на частные компании (62 к 38%). Отвечая на вопросы о факторах, оказывающих влияние на принятие решений в области энергоснабжения, эти специалисты уделяли значительно большее внимание проблемам охраны окружающей среды. Возможно, в этом кроется причина того, что представители европейской энергетической отрасли стали единственными участниками опроса, стремящимися в большей степени использовать схемы управления спросом в противовес строительству новых мощностей (60 к 40%). Вышеизложенные показатели должны служить напоминанием о следующем: несмотря на схожесть проблем мегаполисов в разных областях, при разработке решений для таких проблем большое внимание следует уделять политическому и культурному аспектам.

 

Источник: Журнал «Энергобезопасность и энергосбережение»,
www.endf.ru

 

www.energosovet.ru