Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Значительное количество изменений в окружающей природной среде связано с различными формами хозяйственной деятельности и с появляющимися в результате потоками вещества и энергии. Однако в практике охраны окружающей среды большая часть внимания уделяется вопросам регулирования выбросов и сбросов загрязняющих веществ, что является лишь последствием потребления ресурсов. Изменение материально-энергетических потоков, использование природных ресурсов в производственной деятельности является значительно более существенным фактором оказывающим воздействие на окружающую среду, чем процессы, непосредственно связанные с загрязнением. Переключение циркулирующих в биосфере материально-энергетических потоков на экономическую деятельность приводит к тому, что экосистемы оказываются не способными поддерживать собственную структуру и функции, а также создавать необходимые условия для человеческой жизнедеятельности.

Также следует отметить, что в вопросах охраны окружающей среды существует проблема интернализации экстерналий. Экстерналиями являются некоторые некомпенсируемые субъектами экономической деятельности воздействия, которые приводят к увеличению издержек у иных участников деятельности. В природоохранной деятельности они связаны с изменением экосистем при хозяйственной деятельности, что приводит к негативному воздействию на все общество. Одна из причин возникновения данной ситуации связана с отсутствием адекватных цен на природные услуги, сложностью экономической оценки выбросов и сбросов загрязняющих веществ, в результате чего в экономической деятельности невозможно в полной мере учесть экологический фактор. Это в итоге приводит к тому, что платежи за загрязнение окружающей среды устанавливаются существующими природоохранными органами в значительной степени произвольно, и они не оказывают стимулирующего воздействия на деятельность по охране окружающей среды. Оценка материальных потоков в базовых отраслях экономики позволяет исправить данную ситуацию, поскольку, в отличие от экологических платежей, природные ресурсы изначально имеют рыночную цену. Таким образом, именно они позволяют установить взаимосвязь между природной и социально-экономической системой.

Однако присутствует вопрос оценки потребления природных ресурсов, экономические субъекты в своей хозяйственной деятельности используют множество различных входящих материальных потоков, поэтому необходим общий критерий, который позволяет все виды используемых природных ресурсов свести к единому показателю. Для оценки материального потребления на уровне национальной экономики, в странах Евросоюза, комиссией ООН по устойчивому развитию, используют показатели DMI (Direct Input Materials), и TMR (Total Material Requirement), отображающие общее национальное материальное потребление. Данные показатели достаточно схожи между собой, различия между ними связаны с учетом или неучетом скрытых потоков, вызванных экспортом и импортом продукции, они предоставляют информацию об использовании материальных ресурсов относительно валового внутреннего продукта (ВВП), но не позволяют осуществить полное исследование антропогенного воздействия базовых отраслей экономики.

Вуппертальским институтом климата и окружающей среды, расположенным в Германии, предложены MI-числа (Material Input), представляющие собой общее количество природных ресурсов и элементов окружающей среды (в единицах массы), необходимых для производства какого-либо продукта [7]. Данные MI-числа позволяют провести MIPS-анализ и определить ресурсоемкость отдельного производственного объекта, тем не менее их проблематично использовать для оценки отраслей экономики в целом. Поэтому в статье предлагается осуществлять оценку посредством нового показателя, предложенного автором – суммарных MI-чисел. Они являются совокупностью поступающих природных ресурсов и элементов экосистем, при этом не учитываются отдельные категории материального входа, что в итоге и позволяет проводить анализ отраслей экономики. Таким образом, суммарные MI-числа занимают промежуточное положение между такими показателями, как DMI и TMR, используемыми на национальном уровне, и обычными MI-числами применяемыми на отдельных производствах.

Суммарные MI-числа позволяют весь входящий поток материальных ресурсов, необходимых для производства конкретного продукта, выражать в единицах массы (в килограммах либо тоннах) природных ресурсов и элементов окружающей среды. Обычные MI-числа, разделенные по категориям материального входа, для базовых сырьевых материалов размещены на сайте германского Вуппертальского института климата и окружающей среды (www.wupperinst.org). При проектировании продукции используют следующие пять категорий материального входа: атмосферные ресурсы, абиотические ресурсы, биотические ресурсы, перемещение почвы и водные ресурсы. В суммарных MI-числах данные категории рассматриваются в совокупности, как единый интегральный материальный поток. На основе полученных данных, при необходимости, получают суммарные MI-числа более сложных продуктов, для чего лишь необходимо изначально обладать информацией о полном составе продукта и о количестве энергии, затрачиваемой на производство [2].

Для расчета материальной интенсивности электроэнергетической отрасли экономики требуется выявить общую структуру топливного баланса отдельных электростанций, при этом могут учитываться особенности производства топливных ресурсов в регионе. Для гидроэлектростанций необходимы данные по объемам воды, затрачиваемой на производство электроэнергии. Методическая схема осуществления оценки следующая: основным этапом является проведение инвентаризационного анализа «входных» и «выходных» потоков вещества и энергии, далее, опираясь на полученные результаты проведенного анализа, осуществляется перевод «входных» материальных потоков в категорию MI-чисел. В итоге были получены данные об общем и удельном объеме потребления природных ресурсов и элементов окружающей среды отдельными электростанциями, а затем, с учетом доли каждой станции в выработке электроэнергии, и окончательные цифры для региона в целом. При осуществлении анализа уровня антропогенного воздействия отдельно исследовались некоторые категории материального входа, прежде всего связанные с эмиссией парниковых газов: атмосферные и абиотические ресурсы. Поскольку именно они, прежде всего, и влияют на общий уровень эмиссии, в суммарных MI-числах для облегчения анализа ситуации были объединены именно данные категории материального «входа».

Для оценки уровня удельной эмиссии парниковых газов использовалась методика, предложенная МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата). В соответствии с требованиями Руководства МГЭИК, к разделу «Энергетика» относится эмиссия парниковых газов, образующаяся при работе электроэнергетических установок. При оценке осуществляется учет всех образующихся парниковых газов, связанных со сжиганием различных видов топлива. К таким парниковым газам относят: углекислый газ, закись азота, метан, трифторид азота, фреон.

Расчет эмиссии СО2 при сжигании топлива проводится в четыре этапа [5]:

1. Выявление потребления топлива в натуральных величинах.

2. Перевод натуральных величин в единицы условного топлива.

3. Перемножение полученных единиц условного топлива с коэффициентом эмиссии для получения уровня содержания углерода.

4. Проведение расчета для получения общего уровня образующейся эмиссии СО2.

В Руководящих принципах МГЭИК определен следующий общий ход деятельности при вычислении эмиссии парниковых газов: необходимо сформировать информацию исходя из масштаба хозяйственной деятельности, а затем соединить полученные данные с коэффициентами, определяющими уровень выбросов. Данные коэффициенты для объектов региональной энергетики приведены в «Методологии кадастра антропогенных выбросов парниковых газов для региона» [4]. Они установлены на основе оценки, проведенной экспертами МГЭИК. Коэффициенты СО2, связанные с эмиссией от сжигания топлива на электростанциях, находятся в зависимости от содержания уровня углерода в том или ином топливе.

В Сибирский федеральный округ (СибФО) входят следующие регионы: Республика Алтай, Алтайский край, Республика Бурятия, Забайкальский край, Иркутская область, Кемеровская область, Красноярский край, Новосибирская область, Омская область, Томская область, Республика Тыва, Республика Хакасия. Округ характеризуются наличием развитого электроэнергетического комплекса, который в 2013 году выработал 19,2 % всей электроэнергии в России [6]. Для исследования использовались данные из отчетов энергокомпаний, а также статистическая информация [3]. Основой энергетики СибФО является использование богатых местных энергетических ресурсов, прежде всего месторождений каменного угля (Кузнецкий, Иркутский, Тунгусский, Минусинский, Улуг-Хемский бассейны), бурого угля (Канско-Ачинский бассейн) и гидроэнергетический потенциал крупных сибирских рек (Енисей, Ангара, Обь и т.д.). Соответственно и удельная ресурсоемкость, и воздействие на окружающую среду электроэнергетики во многом будет определяться тем, на каком топливе работают тепловые электростанции (каменный или бурый уголь, природный газ, мазут), имеются ли в регионе гидроэлектростанции.

Было осуществлено сравнение суммарных MI-чисел и удельного уровня эмиссии парниковых газов в СО2-экв. электроэнергетических комплексов регионов Сибирского федерального округа, результаты представлены в таблице.

Суммарные MI-числа и удельные выбросы СО2-экв. при производстве электроэнергии в Сибирском федеральном округе

Из таблицы видно, что наименьшая удельная ресурсоемкость в суммарных MI-числах наблюдается в Республике Алтай – 0,12 кг/кВт·ч, в этом же регионе и эмиссия парниковых газов от деятельности электроэнергетики полностью отсутствует. Связано это с особыми условиями развития электроэнергетического комплекса. До недавнего времени он практически отсутствовал, общая выработка электроэнергии была крайне мала, а присутствующие электростанции были представлены только малыми ГЭС. В настоящее время дополнительно введена в эксплуатацию относительно крупная Кош-Агачская солнечная электростанция, вырабатывающая более 95 % электроэнергии в республике. И малые ГЭС, и солнечная электростанция имеют нулевой выброс парниковых газов в окружающую среду и крайне малое воздействие на остальные природные компоненты, за исключением несколько большего потребления воды (35,18 кг/кВт.ч) по сравнению с регионами, не имеющими ГЭС. Таким образом, электроэнергетический комплекс Республики Алтай можно считать одним из наиболее экологически эффективных как в Сибирском федеральном округе, так и в России целом, основой его функционирования фактически является «альтернативная» энергетика, имеющая крайне небольшое воздействие на природную среду.

Наибольшая удельная ресурсоемкость, выраженная в суммарных MI-числах, отмечена у следующих регионов: Забайкальский край – 4,90 кг/кВт·ч, республика Бурятия – 4,49 кг/кВт·ч и Алтайский край – 3,14 кг/кВт·ч. Особенность их электроэнергетических комплексов в отсутствие в структуре мощностей гидроэлектростанций, что обуславливает относительно небольшое потребление водных ресурсов. В Алтайском крае крупные тепловые электростанции (Барнаульская ТЭЦ-2, Бийская ТЭЦ) используют в качестве топлива каменный уголь Кузнецкого бассейна, Барнаульская ТЭЦ-3 бурый уголь Канско-Ачинского бассейна. Добыча и дальнейшее потребление данных углей приводит к достаточно существенному использованию атмосферных, абиотических, почвенных и биотических ресурсов. В республике Бурятия крупнейшие электростанции Улан-Удэнская ТЭЦ-1 и Гусиноозерская ГРЭС также используют в топливном балансе каменный и бурый уголь, однако ресурсопотребление значительно выше из-за большей удельной ресурсоемкости, прежде всего Улан-Удэнской ТЭЦ-1. Самая высокая удельная ресурсоемкость отмечена в Забайкальском крае, объясняется она использование в топливном балансе преимущественно бурых углей, а также высоким удельным потреблением топлива местными электростанциями, некоторые из которых используют устаревшее оборудование. Во всех трех указанных регионах присутствует и высокая удельная эмиссия парниковых газов при производстве электричества, связанная непосредственно с особенностями материальной интенсивности электроэнергетических комплексов.

В Кемеровской, Омской, Томской областях и Республике Тыва удельная ресурсоемкость электроэнергетики в среднем в 2–3 раза ниже, чем в указанных выше наиболее проблемных регионах. Причиной данной ситуации является отсутствие бурых углей в топливном балансе электростанций, используется только более энергоэффективный каменный уголь. Кроме того, в Томской (ТЭЦ СХК, Томская ТЭЦ-3, Томская ГРЭС-2) и Омской области (Омская ТЭЦ-3, Омская ТЭЦ-4) часть энергоблоков ТЭС переведены на природный газ. Его использование позволило значительно уменьшить как материальную интенсивность энергетики, так и удельную эмиссию парниковых газов.

Энергетические отрасли Иркутской и Новосибирской областей, Красноярского края, Республики Хакасия имеют в своем составе крупные ГЭС, что оказывает специфическое влияние на удельную ресурсоемкость. Так все они имеют значительные величины, связанные с потреблением водных ресурсов. Что касается материальной интенсивности, выраженной в суммарных MI-числах, она во многом определяется долей ТЭС в общем энергобалансе и используемым ими топливом: бурые или каменные угли. Так, несмотря на ряд крупных гидроэлектростанций в Красноярском крае (Красноярская ГЭС, Богучанская ГЭС, Курейская ГЭС, Усть-Хантайская ГЭС), дополнительное наличие большого количества ТЭС, использующих бурый уголь Канско-Ачинского бассейна, приводит и к относительно большому уровню удельной эмиссии парниковых газов – 0,47 кг/кВт·ч.

В заключение необходимо сделать вывод, что материальная интенсивность в региональной электроэнергетике определяет и уровень негативного воздействия на окружающую среду, в том числе эмиссию парниковых газов. Используя такой показатель, как суммарные MI-числа, можно осуществлять эколого-экономическую оценку одновременно потребления природных ресурсов и негативного воздействия на окружающую среду. Данный показатель может использоваться в качестве целевого показателя при формировании управленческих программ, оценки технологического уровня электроэнергетики, что приобретает значение в условиях, когда некоторые исследователи высказывают мнение, что следующий технологический уклад в мировой экономике будет связан с ресурсоэффективными и экологическими технологиями [1]. Исходя из этого, проблемы оценки ресурсосбережения и углеродной эффективности электроэнергетики являются не только природоохранными, но и определяют уровень конкурентоспособности экономики в регионе.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-36-00060 мол_а «Выявление антропогенного воздействия через уровень материальной интенсивности электроэнергетической отрасли экономики России».