CC BY
53
УДК 620.91 DOI 10.18635/2071-2219-2016-5-17-21
Эффект отскока (rebound effect) как ухудшение результата энергосберегающих мероприятий по сравнению с ожидаемым
А. В. Могиленко,
АО «Сибирская энергетическая компания», начальник отдела общесистемных вопросов, кандидат технических наук
Фактический эффект от реализации мероприятий по повышению энергоэффективности может оказаться существенно ниже ожидаемого. Это явление получило название «эффект отскока», или ребаунд-эффект (rebound effect). Исследование его причин проводится в разных странах. При системном подходе к повышению энергетической эффективности данный эффект и виды его проявления целесообразно учитывать.
Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективность, эффект отскока, энергопотребление.
Повышение энергоэффективности с сопутствующим снижением потребления ресурсов является важной стратегической задачей. Но вопреки предварительным расчетам, на практике реализация комплекса мероприятий, направленных на решение этой задачи, может приводить к получению значительно меньших результатов в экономии ресурсов по сравнению с планируемыми. В таких случаях наблюдается явление так называемого эффекта отскока (англ. rebound effect). Эффект заключается в увеличении потребления энергоресурса при повышении эффективности устройств и приборов вследствие роста их количества или изменения отношения потребителей к их использованию. В настоящее время в ряде стран (США, Япония, Великобритания, Швейцария, Германия) проводятся исследования по вопросам определения причин эффекта отскока, их классификации и возможных способов предотвращения или снижения их влияния [1-5].
Виды rebound-эффекта
Большинство специалистов выделяет три основных вида эффекта отскока (рис. 1):
- прямой эффект (также именуемый эффектом замещения), заключающийся в изменении отношения потребителя к более эффективному прибору или устройству;
- косвенный эффект (эффект дохода), выражающийся в увеличении расхода энергоресурсов иными устройствами или действиями потребителей, на которые потрачены высвободившиеся в результате снижения издержек средства;
- макроэкономический эффект, наиболее масштабный и существенно влияющий на экономику по причине взрывного роста спроса на энергоресурсы при внедрении инновационных технологий.
Rebound-эффвкт при реализации мероприятий по энергосбережению
Rebound (англ.), abprall (нем.) effekt — эффект отскока
Backfire (англ.), ruckschlag (нем.) effekt — эффект рикошета
Частичное или полное снижение фактического эффекта от реализации мероприятия по энергосбережению в силу определенных причин
Повышение потребления энергоресурса после реализации энергосберегающего мероприятия над первоначальным уровнем
3 вида rebound-эффекта
Прямой (эффект замещения) Косвенный (эффект дохода) Макроэкономический
Повышение энергоэффективности меняет отношение пользователя к устройству/прибору/товару Сэкономленные в результате мероприятия средства расходуются на другие цели, влекущие расход энергоресурсов Существенное увеличение потребления ресурса вследствие внедрения инновационных технологий
Рис. 1. Виды rebound-эффекта
В экстремальном случае эффект отскока может характеризоваться не просто несоответствием результатов, а увеличением потребления энергоресурсов вместо снижения; тогда говорят уже об эффекте рикошета (англ. backfire effect). Схематическое представление о нем показано на рис. 2.
Наиболее известным примером прямого эффекта отскока является испытанный многими на собственном опыте процесс замены ламп накаливания на энергоэффективные источники освещения, в результате которого начинают оставлять работающее освещение в течение более продолжительного времени и зачастую увеличивают общее количество осветительных приборов. При этом серьезная часть эффекта от экономии электроэнергии пропадает. Аналогично более продолжительно оставляют включенным телевизор (в том числе в периоды, когда его никто не смотрит). Можно также привести пример того, как в некоторых странах мероприятия по государственной поддержке (в виде субсидий населению) замены старых холодильников приводили к тому, что часть населения приобретала новые энергоэффективные холодильники большего объема, чем требовалось для ежедневных нужд. Замена старых оконных систем на тройные стеклопакеты предполагала существенное снижение расхода тепловой энергии, полученное в итоге не в полной мере вследствие более частого проветривания помещений.
Примером косвенного эффекта отскока может служить замена старого компьютера с монитором на ноутбук, которая во многих случаях осуществляется с одновременным приобретением других электронных устройств, не использовавшихся до этого (нетбу-ки, планшеты и пр.).
Принцип макроэкономического rebound-эффек-та, по сути, был сформулирован еще в работе [6]: увеличение эффективности использования угля приводит не к экономии угля, а к росту его расхода вследствие обусловленного техническим прогрессом уве-
личения потребления энергии. Исследование, проведенное в Великобритании, показало, что за 200 лет (с 1800 по 2000 гг.) эффективность устройств и систем искусственного освещения выросла в 1000 раз, а потребление энергии на цели освещения в пересчете на 1 жителя возросло в 6566 раз. Другим примером
можно считать распространение посудомоечных машин в странах Европы: в начале 90-х годов прошлого века считалось, что посудомоечная машина экономит время, но потребляет больше ресурсов (воду и электрическую энергию) при мытье посуды. По мере совершенствования технологий потребление ресурсов, особенно воды, посудомоечными машинами снизилось настолько, что привело к массовому спросу на подобные устройства (например, по данным статистики, в Швейцарии в 2011-м году более 75 % домашних хозяйств имели посудомоечную машину, тогда как в 1991-м году только 31 %). Как следствие, суммарное потребление воды и электроэнергии общим количеством посудомоечных машин заметно выросло.
Причины геЬоип^эффекта
Классификация наиболее распространенных причин эффекта отскока показана на рис. 3.
Экономические причины являются одними из наиболее общих. Когда речь идет о вложении средств в модернизацию, стремление сэкономить приводит к выбору более дешевого оборудования, работа которого на практике не обеспечивает заявленных показателей или их стабильности в процессе эксплуатации. В энергетике при замене силовых трансформаторов в электросетевых компаниях критерий эффективности (снижение нагрузочных потерь и потерь холостого хода) далеко не всегда рассматривается в качестве одного из приоритетных, что приводит впоследствии к увеличенным потерям в течение срока эксплуатации трансформаторов.
Rebound-эффект при реализации мероприятий по энергосбережению
Потребление энергоресурсов до реализации мероприятий
Повышение энергетической эффективности
Ожидаемое потребление после реализации мероприятий
Backfire-эффект
Косвенный rebound-эффект
Прямой rebound-эффект
Ожидаемое потребление после реализации мероприятий
е
х
X
е
VO
е тре
от
с ! е о к
£ а <0 £
е
S I
е
VO
е тре
от
с !
е о к
& о
е
Ш а £
* а <0 £
о
о &
0
е р
о р
е
1
э е
S I
е
^ vo
е тре
о
с
е о к
в
Рис. 2. Формирование эффектов отскока и рикошета
Социо-психологические причины связаны с отношением потребителей к приобретению и эксплуатации новой техники [7]. Полагая, что энергоэффективное устройство расходует малое количество энергии, пользователь начинает эксплуатировать его чаще и продолжительнее. В Японии [1] и Швейцарии [4] были проведены исследования по определению эффекта от перехода на гибридные автомобили (в первом случае - с разных моделей на Toyota Prius, во втором случае - с Lexus RX 350 на Lexus RX 400h). Результаты продемонстрировали увеличение фактического пробега гибридных автомобилей в обеих странах.
Регуляторные причины эффекта отскока обусловлены, как ни парадоксально, программами поддержки и стимулирования использования энергоэффективного оборудования. В вышеупомянутом примере с поддержкой приобретения холодильников произошло увеличение спроса на более крупные по размерам холодильники (современный холодильник класса энергоэффективности А+++ потребляет на 70 % меньше электроэнергии, чем аналогичное по емкости устройство выпуска пятнадцатилетней давности), поэтому часть запланированного эффекта по снижению электропотребления получить не удалось. В настоящее время аналогичные опасения вызывают
Rebound-эффект при реализации мероприятий по энергосбережению
3 группы причин rebound-эффекта
Экономические Социо-психологические Регуляторные
Увеличение спроса на энергоэффективный продукт/изделие основано на экономических причинах
Увеличение спроса на энергоресурсы вследствие изменения отношения к покупке или эксплуатации продукта/изделия
Увеличение спроса вследствие
государственных льгот, стимулирующих использование энергоэффективного оборудования
Исключить полностью практически невозможно, но реально прогнозировать масштаб
Исключить полностью практически невозможно прогнозировать сложнее
Исключить теоретически
возможно благодаря оптимальной проработке критериев господдержки
Рис. 3. Группы причин возникновения rebound-эффекта
Rebound-эффект при реализации мероприятий по энергосбережению Оценка суммарной величины эффекта (в относительных единицах)
R= 1 - (АЕф/ (АЕ,)
Rebound-эффекта нет, фактический эффект совпал с ожидаемым Rebound-эффект присутствует
Д£. =Д£„ /? = 0
AEik<AE„=> R>0
д£ф, д£р - фактическое и расчетное изменение потребления энергоресурса после реализации мероприятия по повышению энергоэффективности
Д£ф > Д£р => R<0
Д£ф<0=>Л>1
Фактический эффект превысил ожидаемый: вопрос корректности расчета и планирования эффекта
ВаскАге-эффект
3 основных следствия rebound-эффекта
Увеличение интенсивности использования
Увеличение количества потребляющих устройств
Увеличение удельного потребления
Больший пробег, большее число часов использования
Больше ламп, автомобилей, электронных устройств
Большая удельная мощность, освещенность
Рис. 4. Оценка величины rebound-эффекта
щ м а ки а англ рмш а и а еж м ; i и ми га ; i м a ws5 s g м м м i i в ;имв;а
программы стимулирования покупки электромобилей. Введенная недавно в Германии программа позволяет получить премию до 4000 евро при покупке электромобиля и до 3000 евро при покупке автомобиля с гибридным приводом.
Масштабы и определение rebound-эффекта
На рис. 4 представлена упрощенная формула для количественного определения эффекта отскока Я. В идеальном случае показатель Я равен нулю, то есть эффект отскока отсутствует и фактический результат от реализации мероприятий по энергосбережению совпадает с расчетным. Если значение Я превышает 1, речь идет об эффекте рикошета.
Масштабы эффекта отскока оцениваются по-разному. По оценкам Европейской комиссии, при реализации наиболее распространенных мероприятий по энергосбережению эффект находится в диапазоне от 10 до 80 %. Самые высокие цифры относятся к транспортному сектору (в первую очередь к замене легковых автомобилей). В немецких домашних хозяйствах, по данным исследователей, эффект отскока колеблется в диапазоне от 12 до 49 %. Так, при модернизации систем отопления жилых помещений в Германии оказалось, что средняя продолжительность использования отопления увеличилась на 40 минут в день [7]. Rebound-эффект в сфере личного транспорта в Германии за период 1997-2005 гг. оценивается в 57-67 %. При этом средний расход топлива для бензиновых автомобилей снизился более чем на 1 литр на 100 км. В системах освещения жилых помещений эффект отскока, по расчетам немецких экспертов, не превышает 12 %.
В Австрии мероприятия по теплоизоляции зданий и модернизации систем отопления позволили получить экономию в среднем на уровне 65 % от
ожидаемой, таким образом, rebound-эффект составил 35 %.
Британские исследователи оценивают общую величину национального rebound-эффекта в диапазоне от 11 до 26 %.
В табл. 1 представлена оценка рисков возникновения эффекта отскока при внедрении таких технологий, как интеллектуальное строительство и умные дома (smart building, smart home) и интеллектуальные сети и учет (smart grid, smart metering). Во втором случае масштабы эффекта прогнозируются существенно более высокими [9].
Возможности минимизации rebound-эффекта являются предметом пристального внимания специалистов в настоящее время. Выявлено, что полностью можно исключить только регуляторные причины возникновения эффекта отскока путем взвешенного подхода к мерам господдержки (например, льготы на покупку нового холодильника предоставлять только покупателям, сдающим старое устройство аналогичной емкости, и т. п.). Швейцарские эксперты предлагают осуществлять выкуп старой бытовой техники для стимулирования приобретения новых устройств и исключения их параллельного использования (аналог программы утилизации автотранспорта, реализованной в ряде стран, в том числе в России). На изменение отношения потребителей к частоте и продолжительности использования приборов и устройств во всем мире существенное влияние оказывает процесс роста тарифов на топливо, воду, электрическую и тепловую энергию. В любом случае необходимо учитывать риск возникновения rebound-эффекта при системном подходе к энергосбережению: при реализации комплексных программ (муниципальных, региональных, государственных, отраслевых), разработке мер стимулирования и государственной поддержки, анализе фактических
Таблица 1
Технологии Эффективность Риск rebound-эффекта Механизмы проявления rebound-эффекта Тип rebound-эффекта
Smart building, smart home Снижение энергопотребления зданий и помещений (оптимизация систем отопления и вентиляции, управление освещением, интеллектуальное управление потреблением) Относительно низкий Повышение спроса на иные товары благодаря снижению издержек Косвенный (эффект дохода)
Smart grid, smart metering Повышение прозрачности потребления, снижение пиковых нагрузок, снижение потерь (распределенная генерация, виртуальные станции, управление потреблением и пр.) Высокий Инвестиции в smart grid повышают спрос на ресурсы и материалы, собственное потребление систем интеллектуального учета снижает общий эффект Прямой и косвенный
Риски возникновения rebound-эффекта
показателей энергопотребления и динамики их ваний с учетом отечественной специфики пред-изменения. Проведение соответствующих исследо- ставляется весьма интересным и целесообразным.
Литература
1. Führen Energiesparende Geräte zu Einem Höheren Verbrauch? Der Rebound-Effekt. Streitfragen. Das Magazin Energie- und Wasserwirtschaft. Juni, 2016.
2. Das Phönomen des Rebound-Effekts. Magazin des Bundesamts für Energie BFE Energeia, № 3, Mai, 2014.
3. Rebound-Effekt erforschen. Magazin des Bundesamts für Energie BFE Energeia, № 4, Juli, 2016.
4. Energie-Effizienz und Reboundeffekte: Entstehung, Ausmass, Eindämmung. Schlussbericht Bundesamt für Energie BFE. 31.07.2009.
5. Der Rebound-Effekt von Energieeffizienz-Verbesserungen. Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 62. Jg. 2012, Heft 8.
6. William Stanley Jevons. The Coal Question. London: Macmillan and Co., 1865.
7. Rebound-Effekte aus sozialwissenschaftlicher Perspektive: Ergebnisse aus Fokusgruppen im Rahmen des Rebound-Projektes. Sustainability and Innovation: working paper, № S5/2012. Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI. Karlsruhe, 2012
8. Der Rebound-Effekt: Theoretische und empirische Analyse am Beispiel der Heizung in privaten Haushalten. Zwölfwöchige Abschlussarbeit im Rahmen der Prüfungen im Studiengang Bachelor in Volkswirtschaftslehre an der Universität Göttingen. 08.03.2013.
9. Gutachten zum Thema "Green IT - Nachhaltigkeit" für die Enquete-Kommission Internet und Digitale Gesellschaft des Deutschen Bundestages. Borderstep Institut für Innovation und Nachhaltigkeit Gemeinnützige GmbH, Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung Gemeinnützige GmbH. Juni, 2012.
The rebound effect as the reduction in expected gains from energy efficient technologies
A. V. Mogilenko,
Siberian Energy Company, JSC, PhD
Gains in energy efficiency will result in an effective reduction in energy consumption and cost. However, energy savings could be lower because of the so-called rebound (or take-back) effect which mitigates energy efficient improvement results and stimulates, directly and indirectly, additional energy consumption. The author draws our attention to this problem and provides the analysis of types and reasons of the rebound effect. Those reasons should be taken into account before considering of any major energy conservation project implementation.
Keywords: energy economy, energy efficiency, rebound effect, energy consumption.
