Задачи адекватного сравнения климатической (энергоэкологической) эффективности крупных мегаполисов не только не теряет актуальности, напротив, безоглядное применение условно расчетных показателей выбросов парниковых газов (без учета водяного главного парникового газа - пара) в мифических зонах охвата крупных агломераций не дает никакого понимания сути происходящих в городах процессов, реальной энергоэкологической эффективности городского метаболизма, и соответственно, выработки действенных мер повышения эффективности.
Известен ряд источников, с помощью которых можно анализировать уровень метаболизма городов: топливно-энергетические балансы городов и регионов, данные государственной статистики по выработке и потреблению энергии, научно-технические публикации, независимые базы данных различных экспертных организаций и университетов. Ключевым моментом является достоверность источника данных и корректность приводимой информации. К примеру, ресурс CDP Cities, States and Regions Open Data Portal [1] имеет огромную базу данных по городам мира, включая информацию о видах источниках генерации электрической энергии. При этом, исходя из данных неочевидно, составлен ли баланс, на основании установленной мощности электростанции или их годовой выработки.
При сравнении баланса с государственной статистикой, к примеру, для городских агломераций Торонто [2] или Нью-Йорк [3], можно заключить, что представленные в [1] соотношения характерны именно для установленной мощности, тогда как КИУМ возобновляемых источников энергии не так высок (обычно 10 – 20 %), а доля в объеме вырабатываемой энергии существенно уступает доли в установленной мощности (рис. 1 и рис. 2).
Подобные аспекты необходимо учитывать для адекватной оценки реальных перспектив декарбонизации российской энергетической отрасли, потому как города Северной Америки могут рассматриваться в качестве примеров (как удачных, так и неудачных) реализации стратегии углеродной нейтральности с переходом на возобновляемые источники энергии в силу схожих климатических, энергетических и экономических особенностей Российской Федерации, Канады и США.
|
|
|
|
|
а) Баланс по установленной мощности электростанций, % |
б) Баланс по выработке электроэнергии, % |
|
|
|
Демографические показатели [4]: |
|
|
Население, чел. |
6 837 000 |
|
|
Площадь, кв. км |
2 344 |
|
|
Плотность населения, чел./кв. км |
2 917 |
|
|
Энергетические показатели [2]: |
||
|
Установленная мощность источников, ГВт |
40 |
|
|
Годовая выработка, тыс. ГВт·ч |
156,6 |
|
|
Целевое значение эмиссии парниковых газов в 2050 г. к уровню 1990 г., % |
20 |
|
|
в) КИУМ, % |
г) Справочные данные |
|
Рисунок 1 – Энергетический профиль городской агломерации Торонто (Торонто-Гамильтон-Ошава), 2018 г.
|
|
|
|
|
а) Баланс по установленной мощности электростанций, % |
б) Баланс по выработке электроэнергии, % |
|
|
|
Демографические показатели [4]: |
|
|
Население, чел. |
21 396 000 |
|
|
Площадь, кв. км |
11 344 |
|
|
Плотность населения, чел./кв. км |
1 886 |
|
|
Энергетические показатели [3]: |
||
|
Установленная мощность источников, ГВт |
44,2 |
|
|
Годовая выработка, тыс. ГВт·ч |
131,6 |
|
|
Целевое значение эмиссии парниковых газов в 2050 г. к уровню 2005 г., % |
20 |
|
|
в) КИУМ, % |
г) Справочные данные |
|
Рисунок 2 – Энергетический профиль городской агломерации Нью-Йорк, 2019 г.
Электронный ресурс Metabolism of Cities [5] обладает обширной базой статистики потребления топливно-энергетических ресурсов городами за последние 20 – 25 лет с указанием источника информация (как правило, научные публикации в международных рейтинговых журналах). На рис. 3 – 6 представлены данные по динамике потребления энергии, воды и объему захоронения отходов крупнейшими городами мира, построенные на основании ресурса Metabolism of Cities. Из российских городов в данной выборке присутствует только г. Москва, как единственный населенный пункт в стране с населением свыше 10 млн. человек. Стоит отметить, что для г. Москвы наблюдается самое значительное снижение потребления воды в период 2001 – 2011 гг. (-46 %) по сравнению с другими городами, большинство из которых отметились существенным приростом по данному показателю. При этом рост потребления энергии российской столицей за рассматриваемый промежуток времени составил +26 %.
Рисунок 3 – Динамика потребления энергии стационарными источниками, % 2001 – 2011 гг.
Вместе с тем необходимо отметить, что расчеты топливно-энергетических балансов Москвы не совсем подтверждают эти международные данные по росту общего и удельного потребления энергии Московским мегаполисом в указанное десятилетие.
Рисунок 4 – Динамика потребления энергии транспортом, % 2001 – 2011 гг.
Рисунок 5 – Динамика потребления воды, % 2001 – 2011 гг.
Рисунок 6 – Динамика захоронения отходов, % 2001 – 2011 гг.
Специалисты Технического университета Онтарио составили схожую базу данных по крупнейшим городам мира [6]. В табл. 1 приведены выборочные демографические, энергетические и экологические показатели, причем для более корректного сравнения приняты данные за 2011 г., т.к. они имеются для всех городов в вышеназванной базе данных.
Важно внести следующие пояснения касаемо данных в табл. 1:
- графа «Общее потребление энергии» включает как потребление топлива стационарными источниками, так и транспортом;
- графа «Потребление воды» включает суммарное потребление воды городом на все нужды;
- плотность населения рассчитывалась при отнесении на урбанизированную, а не полную площадь города;
- все удельные показатели рассчитывались авторами самостоятельно на основании базы данных [6].
Вместе с тем понято, что даже такой набор показателей не дает нам полного представления об интенсивности городского метаболизма, особенностях входных и выходных потоков, процессах их интеграции и увзаимоувязки и др. В частности, нужно отметить, что Москва в целом потребляет значительно меньше электроэнергии, чем зарубежные мегаполисы в разных климатических условиях (что безусловно ограничивает ее поступательное социально-экономическое развитие), при этом модные зарубежные тренды «дерегулирования», «дижитализации», масштабного использования НВИЭ и водорода не сильно применимы в наших условиях.
Таблица 1 – Основные показатели крупнейших городов мира [6]
|
Город |
Население, чел. |
Общая площадь, км2 |
Урбаниз. площадь, км2 |
Плотн. населения, чел./км2 |
Удел. площадь строений, м2/чел |
Потребл. электроэн., ГВт×ч |
Общее потребл. энергии, ТДж |
Удел. потребл. электроэн., кВт×ч/чел |
Удел. потребл. энергии, ГДж/чел |
Потребл. воды, млн. л. |
Удел. потребл. воды, тыс. л./чел |
|
Пекин |
20 186 000 |
16 411 |
3 377 |
5 977 |
40,12 |
80 686 |
1 399 001 |
3 997 |
69 |
4 150 800 |
206 |
|
Буэнос-Айрес |
12 806 866 |
3 209 |
2 477 |
5 170 |
- |
34 170 |
688 758 |
2 668 |
54 |
2 186 931 |
171 |
|
Каир |
20 495 461 |
17 393 |
1 573 |
13 030 |
- |
30 897 |
381 568 |
1 508 |
19 |
2 969 258 |
145 |
|
Дели |
16 753 235 |
1 483 |
1 113 |
15 052 |
4,05 |
21 700 |
230 222 |
1 295 |
14 |
1 408 500 |
84 |
|
Дакка |
15 616 562 |
1 860 |
911 |
17 142 |
8,09 |
9 671 |
396 926 |
619 |
25 |
698 930 |
45 |
|
Гуанчжоу |
12 751 400 |
7 434 |
- |
- |
28,99 |
63 120 |
1 151 337 |
4 950 |
90 |
7 576 491 |
594 |
|
Стамбул |
13 483 052 |
5 461 |
5 343 |
2 523 |
11,05 |
38 249 |
500 195 |
2 837 |
37 |
972 023 |
72 |
|
Джакарта |
9 786 372 |
662 |
556 |
17 601 |
- |
35 061 |
379 645 |
3 583 |
39 |
305 684 |
31 |
|
Карачи |
15 500 000 |
3 527 |
2 000 |
7 750 |
25,89 |
20 690 |
317 424 |
1 335 |
20 |
529 900 |
34 |
|
Калькутта |
14 112 536 |
1 887 |
185 |
76 284 |
- |
12 383 |
68 874 |
877 |
5 |
1 382 919 |
98 |
|
Лагос |
20 546 999 |
2 798 |
1 000 |
20 547 |
- |
1 600 |
609 390 |
78 |
30 |
953 924 |
46 |
|
Лондон |
8 173 941 |
1 595 |
560 |
14 596 |
28,39 |
39 945 |
713 403 |
4 887 |
87 |
707 266 |
87 |
|
Лос-Анджелес |
9 889 000 |
10 517 |
- |
- |
70,00 |
63 898 |
1 028 785 |
6 462 |
104 |
3 660 000 |
370 |
|
Манила |
11 855 975 |
636 |
636 |
18 641 |
29,80 |
49 762 |
556 932 |
4 197 |
47 |
1 248 090 |
105 |
|
Мехико |
8 851 080 |
1 495 |
792 |
11 176 |
- |
13 667 |
421 394 |
1 544 |
48 |
1 122 400 |
127 |
|
Москва |
11 503 501 |
1 080 |
737 |
15 609 |
- |
51 954 |
1 686 440 |
4 516 |
147 |
1 496 000 |
130 |
|
Мумбаи |
12 478 447 |
603 |
- |
- |
- |
12 952 |
107 049 |
1 038 |
9 |
2 070 234 |
166 |
|
Нью-Йорк |
22 214 518 |
- |
- |
- |
- |
148 682 |
2 825 895 |
6 693 |
127 |
10 916 722 |
491 |
|
Осака |
17 089 000 |
- |
- |
- |
55,44 |
141 335 |
1 296 336 |
8 271 |
76 |
2 513 774 |
147 |
|
Париж |
11 852 851 |
12 011 |
2 535 |
4 676 |
80,23 |
68 215 |
749 196 |
5 755 |
63 |
1 712 297 |
144 |
|
Рио-де-Жанейро |
11 909 897 |
5 328 |
1 084 |
10 987 |
- |
33 241 |
335 322 |
2 791 |
28 |
1 587 242 |
133 |
|
Сан-Паулу |
19 822 559 |
7 947 |
1 958 |
10 124 |
- |
53 830 |
575 582 |
2 716 |
29 |
2 004 998 |
101 |
|
Сеул |
10 528 774 |
606 |
363 |
29 005 |
58,59 |
46 903 |
815 311 |
4 455 |
77 |
1 150 338 |
109 |
|
Шанхай |
23 474 600 |
6 340 |
- |
- |
41,79 |
126 913 |
2 118 862 |
5 406 |
90 |
9 749 000 |
415 |
|
Шэньчжень |
10 467 400 |
2 020 |
1 992 |
5 255 |
- |
69 606 |
357 514 |
6 650 |
34 |
2 005 265 |
192 |
|
Тегеран |
12 183 391 |
18 900 |
1 390 |
8 765 |
- |
24 691 |
1 110 806 |
2 027 |
91 |
1 111 734 |
91 |
|
Токио |
35 622 000 |
- |
- |
- |
48,39 |
240 783 |
2 561 871 |
6 759 |
72 |
4 186 440 |
118 |
Москва в 2010-2020 совершила значительный рывок в своем развитии (кратного роста ВВП) опираясь на «энергетический переход», осуществленный энергетическим комплексом города. Рост города более чем на треть по объему недвижимости произошел практически без роста потребления топлива, при этом электропотребление выросло всего на 7-8%, теплопотребление – примерно на 1,5%.
За истекшие период 2009-2023 гг реализованы ключевые меры и предложения Концепции развития энергетики Московского региона 2007 г., Энергетической стратегии Москвы 2009 и 2013 гг., комплексной целевой программы «Энергосбережение в г. Москве в 2009-2011 и на период до 2020 г.», что привело к значительному роста энергетической и экологической эффективности энергетики города, кратному снижению уязвимости (и соответствующих ущербов) от климатических изменений. При этом большинство сделанных в 2008-2011 прогнозов роста тепло- и электропотребления г. Москвы в 1,5-1,8 раза, полностью не оправдались, поскольку город успешно реализовал ключевые резервы повышения эффективности энергоисточников, в сетевом хозяйстве, у потребителей, и определенного системного характера (переключение тепловой нагрузки от котельных на ТЭЦ).
Источники
[1] CDP Cities, States and Regions Open Data Portal, электронный ресурс: https://data.cdp.net/, дата обращения 25.01.2024.
[2] Canada Energy Regulator, электронный ресурс: https://www.cer-rec.gc.ca, дата обращения 25.01.2024.
[3] U.S. Department of Energy, электронный ресурс: https://www.energy.gov, дата обращения 25.01.2024.
[4] Demographia World Urban Areas. 2023, электронный ресурс: http://www.demographia.com/db-worldua.pdf, дата обращения 25.01.2024.
[5] Metabolism of Cities, электронный ресурс: https://metabolismofcities.org/, дата обращения 25.01.2024.
[6] Ontario Tech University. Energy and material flows of megacities, электронный ресурс: https://ontariotechu.ca/, дата обращения 25.01.2024.
Фото на обложке: Unsplash / Aleksandr Popov
