Реализация ресурсо- и энергосберегающих мероприятий. Структура и примеры проявлений эффекта отскока

Структура и примеры проявлений эффекта отскока

А. В. Могиленко, канд. техн. наук, главный специалист по расчетам балансов и потерь Новосибирского филиала ООО «Сибирская генерирующая компания», Новосибирск

Утвержден Комплексный план повышения энергетической эффективности экономики Российской Федерации (далее – План (Распоряжение Правительства РФ от 19 апреля 2018 года № 703-р.)), актуальность которого не вызывает сомнений. При этом важно учесть, что фактические результаты выполнения Плана будут отличаться от запланированных величин в меньшую сторону по причине комплекса причин, получивших название rebound effect (эффект отскока). Данный эффект важно учитывать на этапе разработки любых программ энергосбережения, в первую очередь масштабных и затрагивающих разные сектора экономики.

Исследования, проводимые в различных странах, показывают, что эффект отскока проявляется при практически любых причинах изменения ресурсо- и энергоэффективности: технологических, структурных, демографических и пр. [2, 3]. Наличие эффекта отскока приводит к тому, что часть запланированного эффекта от реализации мероприятий по повышению энергоэффективности «съедается», а в экстремальном случае фактическое потребление энергии после реализации мероприятий становится даже больше, чем до него (backfire effect, эффект взрыва, см. рис. 1).

Механизм определения и классификация составляющих эффекта отскока подробно описаны в работах [1, 4]. Следует отметить, что наиболее распространенными разновидностями являются прямой и косвенный экономический эффект. На рис. 2 показаны способы представления структуры эффекта отскока.

Разновидности и примеры проявления эффекта отскока

Перечислим характерные примеры основных составляющих эффекта отскока, выявленные в различных странах, и укажем особенности их проявления.

Эффект доходов и замещения. Это наиболее распространенная составляющая. Повышение эффективности потребления ведет к высвобождению средств у потребителя. Данные средства вкладываются в дополнительное потребление этого же продукта (прямой эффект) или в приобретение других товаров или услуг (косвенный эффект).

В Германии в период с 1995 по 2009 год благодаря мероприятиям по теплоизоляции жилых помещений удельное потребление тепловой энергии на отопление 1 м²площади снизилось на 9 %. Однако общее потребление тепловой энергии на эти цели снизилось только на 2,8 %, так как возросло среднее значение жилой площади на 1 жителя (уменьшилась плотность заселенности), а также изменилось поведение людей (более длительное проветривание, поддержание более высокой температуры в помещениях).

Так, университет RWTH Aachen исследовал жилые дома в немецком городе Карлсруэ до и после модернизации. Рассматривались три ряда многоквартирных домов различного типа, суммарно 90 квартир. Во всех случаях фактическое потребление тепловой энергии после ремонта снизилось, но меньше, чем планировалось.

Рисунок 1.Визуализация эффекта отскока и эффекта взрыва

В Великобритании сетью магазинов Tesco проводилась акция «Lights for Flights», стимулирующая приобретение энергоэффективных ламп: покупатель ламп награждался милями на авиапутешествия (air miles). Реклама обусловила косвенный эффект отскока вследствие увеличения активности полетов покупателей: экономия энергии при замене лампочек оказалась существенно меньше обратного эффекта от увеличения расхода авиатоплива. Исследование в Швейцарии показало, что большая часть автовладельцев (33 % опрошенных) при замене автомобиля отдает предпочтение машинам с бoльшим объемом двигателя (несмотря на то, что удельная эффективность моторов – мощность с единицы объема – постоянно улучшается) и, как следствие, с бoльшим расходом топлива.

В США стандарты топливной экономичности, по мнению автопроизводителей, слишком жесткие. Потребители покупают более крупные транспортные средства, которые обычно расходуют больше топлива. Действительно, продажи автомобилей упали за последние несколько лет, в то время как продажи легких грузовиков, которые включают внедорожники, минивэны, пикапы и полноприводные кроссоверы, выросли. В марте 2018 года 12 автопроизводителей обратились с призывом к президенту Трампу о необходимости пересмотра жестких стандартов, принятых при президенте Обаме.

Рисунок 2.Структура эффекта отскока

Проведенное в 2014 году в Германии исследование показало, что замена ламп накаливания в жилом секторе привела к прямому эффекту отскока в размере не менее 3 % (за счет увеличившейся продолжительности использования энергоэффективных источников освещения).

Компьютерная, развлекательная и коммуникационная электроника становится все более энергоэффективной, но используется все интенсивнее, что также приводит к эффекту отскока .

Реинвестиционный эффект. Повышение эффективности со стороны производителя ведет к снижению затрат на производственный процесс. Высвобождаемые средства могут инвестироваться в дополнительное производство аналогичной продукции (прямой эффект) или в расширение линейки выпускаемой продукции (косвенный эффект).

Знаменитый автомобиль «Фольксваген-жук» в 1955 году потреблял 7,1 л бензина на 100 км при мощности 30 л. с., массе 730 кг и максимальной скорости 110 км/ч. «Возрожденный» в 2005 году «жук» расходовал топлива столько же, но его масса уже составляла 1 200 кг, мощность 75 л/с, максимальная скорость 160 км/ч. Эффект отскока определяется в данном случае в тонно-километрах на 1 л израсходованного бензина.

Повышение энергоэффективности производства сыра европейскими сыроварнями многократно скомпенсировалось увеличением спроса на сыр в новой, экологичной упаковке, на изготовление которой тратится энергия.

Эффект совокупной рыночной стоимости. Комплексное действие описанных выше эффектов со стороны потребления и производства приводит к эффекту совокупной рыночной стоимости. Например, снижение спроса на бензин и его стоимости вследствие выпуска высокоэффективной автомобильной силовой установки может стимулировать рост спроса на топливо в других секторах. В совокупности потребление бензина увеличивается.

Замена старых отопительных установок на высокоэффективные, работающие на древесных пеллетах печи в ряде регионов Южной Германии и Австрии привела к снижению стоимости древесины вследствие уменьшения потребления дров. Это обусловило увеличение производства мебели и иной деревообработки, по причине чего спрос на древесину снова вырос.

Низкие эксплуатационные затраты при использовании электромобилей и (зачастую) бесплатная их зарядка (например, предлагаемая на парковках сети супермаркетов Aldi Sud в Германии) стимулируют увеличение пробега и рост потребления электроэнергии, при этом снижается объем приобретаемого бензина и дизельного топлива. Важно также отметить, что в цене бензина и дизтоплива заложен налог на развитие инфраструктуры (дорог и т. п.), которого нет в стоимости электричества.

Эффект переноса. Мероприятия по повышению энергетической эффективности воздействуют на использование других ресурсов (вода, земля, сырье). Так, производство биотоплива в качестве альтернативы ископаемому моторному топливу требует не только больших площадей, но и существенного расхода воды.

Модернизация отопления с переходом на использование тепловых насосов приводит к тому, что потребление тепловой энергии уменьшается, но увеличивается расход электрической энергии.

«Серое» потребление ресурсов. Для разработки, производства и применения энергоэффективных технологий необходимы энергетические и материальные затраты (данное энергопотребление в энергетических балансах не учитывается). Эти затраты в литературе именуются также эффектом внутренней энергии (embodied energy). Сокращение продолжительности использования менее эффективного продукта вследствие его замены на более эффективный тоже сопровождается повышенным «серым» ресурсопотреблением.

Согласно исследованиям, проведенным по заказу Еврокомиссии, доля «серой» энергии для ноутбука составляет 33 %, для смартфона 29 %, для холодильника 20 %, для пылесоса 15 %, для чайника 10 %, а для светодиодной лампы 2 %.

Эффект новых рынков. Новые, энергоэффективные технологии зачастую обуславливают появление новых рынков сбыта (к примеру, электромобили), создание и развитие которых может сопровождаться ростом потребления ресурсов.

При изготовлении магнитов с использованием порошков неодима и стали с размерами частиц в нанометрах их продуктивность повышается до 30 %. Неодимовые магниты в составе имеют помимо неодима и другие редкоземельные металлы (диспрозий, тербий и т. п.). Используются магниты в бытовой электронике, электрическом приводе и других сферах. Изготовление таких магнитов при помощи нанотехнологий снижает расход редкоземельных металлов, но стимулирует их применение, в том числе в новых областях, где они ранее не применялись (электромобили и пр.). Как следствие, снижение расхода редкоземельных металлов частично или полностью «съедается».

Эффект накопления материальных товаров. В случае, если традиционные продукты и услуги не заменяются новыми, а только дополняются ими, появляется эффект накапливаемого потребления. Например, старые, менее эффективные холодильники не выводятся из эксплуатации, а используются в подсобных хозяйствах или перепродаются другим потребителям.

Вследствие малой дальности пробега на одной зарядке аккумуляторных батарей электромобили в период 2014–2016 годов приобретались чаще всего не как замена автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, а как дополнительное транспортное средство. Согласно исследованиям, в Германии это происходило в 59 % случаев для электромобилей и в 43 % случаях для гибридов. То есть автомобиль с традиционным приводом также продолжал эксплуатироваться.

При покупке нового телевизора старый устанавливается в другом помещении и продолжает работать (как минимум до выхода из строя), то есть потребление электроэнергии растет.

Эффект морального ущерба (moral hazard). Энергоэффективные и более экологичные товары и услуги зачастую имеют для потребителя символичное значение: если продукт или услуга эффективнее с энергетической точки зрения и чище в экологическом аспекте, «можно» интенсивнее его использовать.

Замена автомобилей с двигателями внутреннего сгорания на автомобили с гибридным приводом привела к увеличению пробега в Японии до 60 % и, как следствие, частичному снижению возможной экономии.

Эффект морального рассеивания (moral leaking). Разновидность эффекта морального ущерба: увеличение интенсивности использования более эффективного устройства может происходить не только целенаправленно, но и неосознанно. Например, после замены окон на тройные стеклопакеты зачастую проветривание осуществляется существенно чаще, что приводит к увеличению расхода тепловой энергии на отопление.

Эффект морального оправдания (moral licensing). Данный эффект возникает в ситуации, когда использование эффективного продукта приводит к росту спроса на иные, менее эффективные товары/услуги (косвенный эффект).

Покупка электромобиля иногда оправдывает в глазах европейского потребителя затраты на путешествие в удаленный регион на самолете, что приводит к дополнительному расходу топлива.

Регуляторный эффект. Проявляется вследствие реализации государственных программ поддержки и стимулирования использования энергоэффективного оборудования. Например, при реализации программы финансовой поддержки замены холодильников многие потребители приобретают высокогабаритные и, как следствие, более энергоемкие модели, чем заменяемые.

Системный эффект. Заключается в воздействии на уровень потребления таких производственных факторов, как капитал и производительность труда. Повышение производительности труда, например, может увеличивать потребление энергоресурсов (cross-factor rebound). Если же повышение производительности труда, наоборот, обусловлено увеличением энергоинтенсивности процесса (например, замена рабочей силы при автоматизации), говорят о материальном cross-factor-эффекте. Когда повышение производительности труда становится причиной повышения энергоэффективности и улучшения общей эффективности всего процесса, интенсификация которого опять-таки увеличивает потребление энергоресурсов, проявляется множественный cross-factor-эффект.

Например вследствие нефтяных кризисов в 1970-х годах американская металлургическая отрасль смогла снизить удельные энергозатраты на 1 т продукции на 45 % к концу XX века, в том числе благодаря применению дуговых сталеплавильных печей. При этом производительность труда на 1 т стали снизилась в период с 1983 по 1998 год с 10,1 до 3,2 человеко-часа. Все факторы в сумме привели к снижению стоимости стали и увеличению спроса, что нивелировало эффект от экономии энергоресурсов.

Временной эффект. Данным термином описывается феномен, когда повышение энергоэффективности приводит к сокращению временных затрат. При этом в освободившийся промежуток времени снова потребляется энергия.

Исследовано, что в среднем человек, независимо от его происхождения и века проживания, затрачивал от 0,75 до 1,5 ч в день на проезд. При этом преодолеваемое расстояние вкупе с энергетическими затратами постоянно возрастает.

Сокращение продолжительности рабочего времени приводит к увеличению времени, занятого иной деятельностью. Это приводит к потенциалу роста временнoго эффекта отскока. В 1870 году в странах Европы продолжительность рабочего времени составляла от 2 885 до 2 985 ч в год, а в 1998 году диапазон составлял уже от 1 389 (в Нидерландах) до 1 664 (в Дании) ч.

Эффекты при отличии фактического и расчетного значений энергетических характеристик

Наряду с эффектом отскока, заключающимся в увеличении потребления энергоресурса при повышении эффективности устройств и приборов вследствие роста их количества или изменения отношения потребителей к их использованию, присутствуют также два других эффекта [4]:

П-эффект (prebound effect) возникает при отличии в меньшую сторону первоначального (до реализации мероприятий) расхода энергетических ресурсов по отношению к расчетному потреблению.

Наиболее часто П-эффект проявляется при расчетном определении объема тепловой энергии, необходимой для отопления зданий. Различные исследования в Германии (суммарно около 1 млн жилых домов) выявили величину эффекта в жилом секторе в диапазоне от 20 до 43 %, в среднем около 30 %. В Нидерландах в жилом секторе (исследуемая выборка 4 700 домов) эффект составил около 30 %, в Бельгии (964 дома) – от отрицательных значений до 45 % [5]. Исследование во Франции показало, что дома с плохой теплоизоляцией, отапливаемые при помощи дорогого электричества, потребляют в среднем на 40 % меньше расчетного значения.

В нашей стране массовое оснащение жилого сектора приборами учета потребляемой тепловой энергии началось только в 2010 году, после утверждения федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении…». Даже сегодня во многих случаях уровень потребления тепловой энергии определяется расчетным путем, поэтому П-эффект может присутствовать. Это же относится к потреблению горячей и холодной воды.

О-эффект заключается в отличии реального потребления изделий или устройств от заявленных производителем значений [4].

В ноябре 2015 года немецкий Союз потребительских центров после проверки почти 10 000 бытовых приборов в оптовой и розничной торговле сообщил о многочисленных несоответствиях фактического потребления заявленному производителями. Например, пылесосы марок Bosch и Siemens оснащены сенсорами, увеличивающими мощность моторов во время работы [6]. Как следствие, фактическое потребление энергии данными устройствами отличается от заявленного.

Для выявления масштабов данной проблемы был инициирован проект MarktChecker, в рамках которого проанализировано фактическое потребление многих бытовых устройств. Так, в период с декабря 2015 года по январь 2016 года проводилось лабораторное измерение расхода электроэнергии семи холодильников (заявленный класс энергоэффективности от А+ до А+++) различных производителей. Вычисленное по результатам измерений фактическое годовое потребление отличается в бoльшую сторону от указанного производителем у всех семи образцов, превышение составило от 1 до 59 %.

В проекте MarktChecker приняло участие 16 организаций из стран Европы. Исследование показало, что 16 из 100 бытовых устройств потребляют больше электроэнергии, чем указано в документации на устройство (превышение до 30 %).

В рамках проекта EEPLIANT (Energy Efficiency Compliant Products Project) в 12 участвующих странах Евросоюза было протестировано на соответствие требованиям Директивы по экодизайну (Directive 2010/30/EU) 86 светодиодных ламп различных производителей. У 34 ламп индекс энергетической эффективности (energy efficiency index, EEI) оказался вне допустимых границ, а девять ламп не соответствовали заявленному классу эффективности.

По оценкам специалистов, ежегодно в мире приборами и устройствами, потребление которых превышает заявленное производителями, расходуется около 100 млрд кВт•ч электроэнергии.

Каждый из трех упомянутых выше эффектов обуславливает отличие фактических результатов реализации программ повышения ресурсо- и энергоэффективности от плановых. Одновременное проявление всех трех эффектов усугубляет картину, поэтому их рассмотрение целесообразно осуществлять еще на стадии разработки программ, особенно масштабных и затрагивающих разные секторы экономики. Особую актуальность задача приобретает в контексте предстоящей реализации Комплексного плана повышения энергетической эффективности экономики Российской Федерации. Без системного изучения причин и механизмов проявления перечисленных эффектов на примерах, исследованных в международной практике, реализация программ повышения ресурсо- и энергоэффективности не принесет желаемого эффекта.

Литература

1. Могиленко А. В. Эффект отскока (rebound effect) как ухудшение результата энергосберегающих мероприятий по сравнению с ожидаемым // Энергобезопасность и энергосбережение. 2016. № 5. С. 17–21.
2. Santarius T. Der Rebound-Effekt. Okonomische, psychische und soziale Herausforderung fur die Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Energieverbrauch. Metropolis-Verlag, Marburg, Deutschland, 2015. 341 p.
3. Buhl J. Rebound-Effekte im Steigerungsspiel. Zeit- und Einkommenseffekte in Deutschland. Nomos-Verlagsgesellschaft, Baden-Baden, Deutschland, 2016. 362 p.
4. Могиленко А. В. Систематизация факторов, влияющих на результаты реализации мероприятий по повышению энергоэффективности // Энергобезопасность и энергосбережение. 2017. № 6. С. 13–18.
5. Sunikka-Blank М., Galvin R. Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption // Building Research & Information. 2012. № 40:3. Pp. 260–273.
6. Schulz H. Was steckt dahinter? // VDE-Dialog. 2016. № 2. Pp. 20–23.