Энергопотребление, климат, тепловой и углеродный след большого города

• Печать

Энергопотребление и климат большого города неразрывно связаны между собой. Как известно, большой город в значительной мере формирует свой климат и существенно влияет на климат региона, где он расположен. Основной климатический фактор города – эмиссия тепла и парниковых газов за счет энергопотребления городского хозяйства. В свою очередь наблюдаемое и прогнозируемое изменение климата влияет на потребности в энергоснабжении города и, в первую очередь, на теплопотребление в отопительный период.

 

В XXI веке климат расширяющихся мегаполисов и урбанизированных территорий во все большей мере формируется и эволюционирует под влиянием растущего энергопотребления городского хозяйства. В свою очередь, глобальные и региональные изменения климата существенно влияют на потребность теплоснабжения больших городов.

Интерес к взаимосвязи динамики климатических изменений и развития системы энергоснабжения городов в XXI веке стремительно возрастает. Ярким подтверждением этого растущего интереса является большое внимание, которое уделяется этому вопросу в последних международных и российских докладах по проблемам климата. В Пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата впервые появилась глава, посвященная населенным пунктам и, в первую очередь, городам, в котором отмечается, что в условиях теплеющего климата уменьшается энергопотребление в отопительный период и увеличивается энергопотребление на кондиционирование воздуха.

Исследование воздействия климатических изменений на энергетику города проводятся в настоящее время сотрудниками Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН и Национального исследовательского университета «МЭИ» в рамках проекта РНФ «Анализ влияния региональных изменений климата на энергопотребление городского хозяйства мегаполисов России» (проект № 16-17-00114).

Для оценки воздействия наблюдаемых и прогнозируемых изменений глобального и регионального климата на энергопотребление городского хозяйства выполнен анализ климатических и погодных особенностей ряда российских мегаполисов, расположенных в различных климатических условиях.

Выбранные города России, расположенные в разных климатических зонах.

Для этих городов были проанализированы тренды продолжительности и количества градусо-суток отопительных сезонов. Напомним, что значение градусо-суток отопительного сезона HDD (heatingdegreedays). В южных странах Европы и других жарких регионах мира рассчитывается также значение градусо-суток периода кондиционирования (охлаждения) воздуха в помещениях – CDD (coolingdegreedays).

Было проанализировано распределение теплового и углеродного следа – антропогенных потоков тепла и выбросов СО₂ для системы центрального отопления Москвы в границах 2011 года. В Евросоюзе примерно половина всей вырабатываемой энергии расходуется на отопление и кондиционирование помещений, что определяет большой вклад теплоснабжения в тепловое и газовое загрязнение городской атмосферы.

Динамика HDD и CDD в странах Евросоюза.

Распределение энергопотребления в странах Евросоюза.

В таблице приведены рассчитанные по архивам метеорологических данных Росгидромета средние значения продолжительности отопительного сезона в выбранных городах. Напомним, что в России отопительный сезон начинается, когда в течение пяти дней среднесуточная температура держится ниже 8 °С, и заканчивается, когда в течение пяти дней среднесуточная температура становится устойчиво выше 8 °С.

Характеристика дефицита тепла (HDD) рассчитывается для отопительного периода как сумма отклонений среднесуточной температуры атмосферного воздуха от выбранной базовой температуры. В России такая температура принимается равной 18 °С.

Средняя продолжительность (сутки) и среднее значение HDD (градусо-сутки) отопительного сезона в российских городах

Город	Продолжительность	HDD
Москва	201	4129
Санкт-Петербург	210	4088
Краснодар	143	2270
Самара	198	4502
Новосибирск	223	5768
Владивосток	193	4808

На рисунке представлены тренды продолжительности и значений градусо-суток отопительного сезона в российских городах, нормализированные относительно приведенных в таблице средних значений.

Относительные изменения продолжительности отопительных сезонов
и значений HDD за период 1966-2016 гг.

Топливно-энергетический комплекс Москвы является крупнейшим не только в России, но и одним из крупнейших в мире. Крупнейшей в мире является система центрального теплоснабжения Москвы. Правительство Москвы и конкретно его Департамент топливно-энергетического хозяйства в течение последних лет регулярно публиковали Схемы теплоснабжения города и планы его развития на среднесрочную перспективу. Приведенные в Схеме теплоснабжения Москвы данные позволяют оценить распределение выбросов СО₂ (углеродный след) системы центрального отопления по всем административным округам Москвы. На рисунке показано распределение по округам этих выбросов, рассчитанных по методу «конечного потребителя», а также выбросов в округах на душу населения.

Распределение выбросов СО₂, рассчитанных по методу «конечного потребителя», по округам Москвы (слева – годовые выбросы округа в Мт/год, справа – выбросы на душу населения в тоннах percapita).

Тенденции характеристик отопительных сезонов в российских городах аналогичны наблюдаемым тенденциям в городах стран Евросоюза. В течение последних двух десятилетий снижение продолжительности отопительного сезона в Москве, Самаре, Новосибирске и Краснодаре происходит быстрее, чем в предыдущий период. В Санкт-Петербурге тренд отопительных сезонов за последнюю четверть века незначителен. Продолжительность отопительного сезона для Владивостока за последние полвека практически не меняется.

Исследование теплового и углеродного следа системы центрального теплоснабжения Москвы показало, что, как и в городах Евросоюза, антропогенные потоки тепла и эмиссия парниковых газов от системы центрального теплоснабжения составляют примерно половину от суммарных значений этих величин. Однако имеются и исключения. Так, в Центральном административном округе Москвы практически весь объем антропогенных потоков тепла определяется отоплением жилых и общественных помещений. Соответственно и выбросы CO₂ за счет отопления на душу населения в ЦАО намного выше, чем в других районах. По всем округам Москвы выброс углекислого газа на душу населения от системы теплоснабжения тем меньше, чем выше плотность населения в этих районах.

 

Александр ГИНЗБУРГ.

Подробности

Категория: Эко диспут

Опубликовано 29.11.2018 20:22

Просмотров: 1176