Как умные решения снижают энергозатраты
Сегодня более половины населения Земли — 4,4 млрд человек — живут в городах. Тренд на урбанизацию будет усиливаться: в ООН прогнозируют, что к 2050 году в городах окажется 68% популяции.
Именно города — основные потребители энергоресурсов. В частности, на них приходится 75% мирового спроса на электричество. И быстрая урбанизация вместе с запросом на комфорт и экологичность подталкивают развитие технологий «умного» города и «умного дома», которые помогают управлять энергопотреблением.
Общий размер глобального рынка технологий smart city в 2023 году составлял $549,1 млрд. В 2028 году показатель превысит $1,1 трлн (среднегодовой рост — 15,2%). В России, по оценке Минпромторга, рынок увеличивается еще быстрее, прибавляя 33% в год.
Исследования показывают, что умные решения позволяют сократить энергопотребление в зданиях на 20%. Это, с одной стороны, дает возможность экономить, а с другой — сокращает выбросы вредных веществ в атмосферу.
В России уже есть опыт по снижению потребления энергии в жилищном секторе, рассказывает директор Центра исследований в электроэнергетике НИУ ВШЭ Сергей Сасим. Этого удается достичь благодаря внедрению новых технологий, строительству более энергоэффективных зданий и повышению теплозащиты уже существующих, а также более широкому использованию энергоэффективных систем горячего водоснабжения и бытовых приборов.
Примеры энергоэффективных технологий в строительстве:
● смарт-системы управления электроэнергией на базе возобновляемых источников энергии — солнечные панели, домашние ветрогенераторы, системы накопления энергии;
● энергомоделирование — система инженерных расчетов, позволяющих прогнозировать потребление энергии зданием в течение года;
● распределенная тепло- и холодогенерация вместо централизованного энергоснабжения;
● устройства «умного дома» — интеллектуальные бытовые приборы, датчики, термостаты и т.д.;
● системы автоматизации и IoT (интернета вещей) для управления энергией в «умных домах». Они помогают оптимизировать работу отопления, вентиляции и кондиционирования.
Много ли в России энергоэффективных домов
В 2023 году «Дом.РФ» сообщал, что энергоэффективными являются не более 3% многоквартирных домов (МКД) в России, напоминает главный специалист направления «Городское хозяйство» фонда «Институт экономики города» Татьяна Лыкова. Сегодня, по ее словам, на карту Единой информационной системы жилищного строительства «Дом.РФ» нанесены 40,2 тыс. новостроек (примерно 2,3% от всех МКД) с классом энергоэффективности выше нормального. И еще 10,7 тыс. (около 0,6% всех МКД) — с классом энергоэффективности А и выше (очень высокий и высочайший).
Татьяна Лыкова, «Институт экономики города»:
«Класс энергоэффективности в обязательном порядке присваивается только новостройкам. Сведения о количестве ранее построенных домов, которые можно отнести к энергоэффективным, менее надежны. До последнего времени порядка 70% вновь вводимых домов, которым присваивается класс энергоэффективности, получали класс «нормальный» и ниже. А в существующем многоквартирном жилищном фонде также около 70% домов обладают низкой энергоэффективностью».
Отслеживание показателей, связанных с потреблением и расходованием энергии в зданиях, — общемировой тренд. Так, в США более 40 городов обязались принять стандарты эффективности зданий к 2026 году. Похожие нормы вводятся в Евросоюзе, и это потребует реконструкции более чем четверти зданий с наихудшими показателями энергоэффективности к 2033 году.
Стандарты во многих странах вводятся прежде всего ради сокращения выбросов. Но экономическая выгода — даже более весомый аргумент, отмечают эксперты Всемирного экономического форума. «Инвестиции, направленные на сокращение выбросов, приводят к снижению расходов, поскольку низкоуглеродные здания просто дешевле в эксплуатации», — подчеркивают они.
Какие решения повышают энергоэффективность
Для многих девелоперов энергоэффективность — приоритетная цель. Достичь ее помогают как отдельные технологические решения, так и новые подходы к организации энергосистем.
По оценкам европейской компании Greenmatch (оказывает услуги по подбору зеленых источников энергии для домохозяйств), общая установленная мощность солнечных панелей на фасадах зданий во всем мире в 2024 году достигнет 14,8 ГВт. По сравнению с 2020-м показатель вырос почти втрое.
Например, в Йоханнесбурге (ЮАР) недавно завершили строительство небоскреба Metalbox с фотоэлектрическими модулями на фасадах. В Саппоро (Япония) внедряют подобные решения на замену привычным солнечным панелям на крышах, которые теряют эффективность в снежные месяцы: сокращение выработки электроэнергии зимой доходит до 90%. А в Утрехте (Нидерланды) на месте бывшего дата-центра разместят современный комплекс с жильем и коммерческими помещениями. На фасаде здания планируют установить более 1,7 тыс. солнечных панелей.
В России также планируется использование инновационных фасадов. Первые многоквартирные дома, спроектированные и построенные с инновационной облицовкой на базе вентилируемых фотоэлектрических модулей в цвет фасада здания, появятся в «СберСити» в Рублево-Архангельском. Эти солнечные панели устойчивы к температурным перепадам, характерным для России.
Еще одним элементом, влияющим на энергоэффективность зданий, является распределенная тепло- и холодогенерация вместо одной большой котельной. На верхних этажах зданий размещены источники энергии (энергоцентры). К каждому из них подключены несколько объектов.
Энергоцентры позволяют избавиться от большой котельной на территории, высотных дымовых труб, магистральных тепловых сетей, а также высвободить земельный участок. Такое инженерное решение обеспечивает доступ к горячей воде и отоплению 365 дней в году, и сети на летнюю профилактику отключать не придется.
Весь комплекс энергохозяйства автоматически управляется из единого Центра энергоменеджмента территории. Если кто-то из жителей изменит температуру отопления внутри любой комнаты квартиры, то система «умный дом» подаст сигнал в энергоцентр, и программа обеспечит оптимальный режим выработки тепла — соответственно, ресурсы не будут потрачены впустую.
Таким образом жители расходуют меньше энергии и меньше платят, а ресурсоснабжающая организация не производит лишнего тепла.
Использование «умных» технологий и инфраструктурных решений планировалось еще на начальных этапах разработки проекта. Это позволяет более эффективно управлять территорией района и повышать качество жизни.
По оценке «Сбера», в целом внедрение «умных» решений и сервисов в городах может улучшить ключевые показатели качества жизни в них на 10–30% и способствовать снижению глобальных выбросов парниковых газов.
Илья Пульнер, заместитель генерального директора — директор департамента энергоснабжения АО СЗ «Рублево-Архангельское» (проект «СберСити»):
«Чтобы использовать энергоресурсы оптимальным образом, все системы надо выстраивать комплексно — не в отдельной комнате, квартире и даже доме, а на уровне целых кварталов и районов. В исторически сложившейся застройке такие возможности очень ограничены. Как показывает наш опыт, для достижения максимальной энергоэффективности думать о ней надо именно на этапе планирования, то есть задолго до того, как начнется возведение дома».
Российские дома и города крайне неоднородны, отмечает старший преподаватель Центра энергетических технологий «Сколтеха» Елена Грязина. Среди новых сооружений встречаются объекты с высокой энергоэффективностью, но их немного. Чаще всего подвижки в ситуации с энергоэффективностью заканчиваются на применении различных материалов — теплоизоляции, окон, крыш, а также светодиодного освещения.
В то же время инструменты цифровизации на этапе концептуального проектирования повышают эксплуатационные характеристики здания, делают его более комфортным для жителей.
Одним из таких инструментов является программа энергомоделирования, которая учитывает более 100 параметров. Например, расположение строения по сторонам света, солярный фактор остекления, температурную статистику, розу ветров. Это позволяет спрогнозировать различные сценарии, сопоставить профили нагрузок и обеспечить резервирование пиков. Таким образом, существенно сокращается потребность в газе и электричестве. Создание и использование энергетической модели зданий помогает застройщику существенно снизить капитальные и операционные затраты.
Почему энергоэффективные технологии внедряются медленно
По словам Сергея Сасима, в России развитие и внедрение интеллектуальных технологий в сфере энергоэффективности сдерживается экономикой. Дело в том, поясняет эксперт, что в РФ слишком дешевое электричество, его стоимость искусственно занижается — за счет перекрестного субсидирования расходы граждан переносятся на прочих потребителей.
«На мой взгляд, для повышения энергоэффективности в домах нет экономических стимулов», — считает Сергей Сасим. С ним согласны и другие эксперты.
Елена Грязина, «Сколтех»:
«Современные дома довольно легко прогреть, они хорошо держат тепло. В плане электроснабжения подвижек практически нет, технологическое присоединение новых вводимых домов происходит по правилам и нормам, изменения в которых происходят очень медленно. Оснащенность интеллектуальными приборами учета можно оценить как умеренную. Основной стоп-фактор — это низкая стоимость кВт*ч электроэнергии, которая не побуждает потребителей и сетевые компании экономить».
Однако запрос на технологии может быть связан не только с экономическими факторами, но и с осознанностью потребителей, продолжает Елена Грязина. «На Западе есть всего несколько стран, где стоимость кВт*ч слишком высокая относительно доходов граждан (например, Германия, Великобритания, Португалия, Испания). В остальных же странах стоимость электроэнергии в процентном отношении к зарплате не сильно разнится с российским показателем. Тем не менее у людей есть спрос на подобные технологии», — говорит она.
Какое будущее ждет «умные» города
В перспективе список решений, которые делают здания и целые города «умнее» и энергоэффективнее, расширится. Среди ключевых технологий эксперты выделяют искусственный интеллект, который будет помогать жителям и властям экономить энергию и воду.
«ИИ позволяет прогнозировать потребности в энергии и лучше адаптировать энергосистемы под реальные условия. Нейросети могут учиться на привычках жильцов и подстраиваться под них для экономии. Например, выделять временные отрезки, когда потребление обычно снижено, и заранее планировать уменьшенную выработку энергии», — объясняет Илья Пульнер из АО СЗ «Рублево-Архангельское».
Он добавляет, что специалисты из диспетчерского центра энергоменеджмента территории «СберСити» круглосуточно следят за корректной работой всех систем генерации тепла и холода. В дальнейшем персонал получит виртуального ассистента для оперативного реагирования на любые изменения. В основе работы такого центра — ИИ, привязанный с помощью IoT к управляемым энергетическим системам.
Татьяна Лыкова из Института экономики города ожидает, что в будущем основным направлением повышения энергоэффективности должно стать новое строительство, поскольку в существующем жилищном фонде это очень инертный процесс.
Сейчас от застройщиков не требуют возводить многоквартирные дома только высоких классов энергоэффективности, и это существенное упущение, продолжает Татьяна Лыкова. «Необходимо внедрять в новом строительстве обязательность стандартов почти нулевого энергопотребления (это предполагает в том числе выработку энергии за счет возобновляемых источников. — «РБК Тренды»), развивать отрасль создания современных энергоэффективных строительных и теплоизоляционных материалов», — подчеркивает она.
Елена Грязина из «Сколтеха» отмечает, что сейчас виден устойчивый тренд на рост потребления электроэнергии, но можно ожидать, что уменьшится потребление тепла. Однако здесь нужен переход к четвертому поколению систем централизованного теплоснабжения — с высокой долей возобновляемых источников и сниженным энергопотреблением.
При этом она ожидает, что в России все больше людей будут устанавливать системы «умного дома». А интеллектуальные системы управления микроклиматом в помещении (сейчас на них приходится 40% энергопотребления зданий), установленные на этапе строительства и сдачи домов, будут конкурентным преимуществом для девелоперов.
«Стоимость решений упадет, они станут более доступными. Появятся и новые решения на основе ИИ, которые будут еще более эффективными, особенно в области поиска потенциала энергосбережения», — заключает Елена Грязина