CC BY
0СЕКЦИЯ - ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ SECTION - ECOLOGY AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT
УДК 621.31
Киселев Константин Валерьевич
специалист, Южноуральский институт природных ресурсов
Россия, Челябинск
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В УСТОЙЧИВОМ ГОРОДСКОМ РАЗВИТИИ
Аннотация: В статье рассматривается роль возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в обеспечении устойчивого развития городов. Оценены преимущества и ограничения различных типов ВИЭ, таких как солнечная, ветровая, гидроэнергия и биоэнергия, а также примеры успешного применения этих технологий в крупных городах. Подробно анализируются экономические и экологические эффекты, связанные с внедрением ВИЭ, а также их вклад в снижение углеродного следа и повышение энергетической безопасности. Ожидается, что в будущем ВИЭ станут основой для создания экологически чистой городской инфраструктуры, способствуя сокращению зависимости от ископаемых источников энергии и улучшению качества жизни населения.
Ключевые слова: устойчивое развитие, возобновляемые источники энергии, ВИЭ, углеродный след, города, экологическая безопасность.
Kiselev Konstantin
specialist degree, South Ural Institute of Natural Resources
Russian Federation, Chelyabinsk
EFFICIENCY OF RENEWABLE ENERGY SOURCES IN SUSTAINABLE
URBAN DEVELOPMENT
Abstract: This article discusses the role of renewable energy sources (RES) in ensuring sustainable urban development. It evaluates the advantages and limitations of various types of RES, such as solar, wind, hydro, and bioenergy, as well as examples of their successful implementation in major cities. The economic and ecological effects of RES adoption are analyzed, focusing on their contribution to reducing carbon footprints and enhancing energy security. It is expected that RES will become the foundation for the creation of environmentally clean urban infrastructure, reducing dependency on fossil fuels and improving the quality of life in urban areas.
Keywords: sustainable development, renewable energy sources, RES, carbon footprint, cities, environmental security.
COLD SCIENCE_№12/2024_ХОЛОДНАЯ НАУКА
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия проблема устойчивого развития городов и снижение их воздействия на окружающую среду становятся важнейшими задачами мирового масштаба. В этом контексте особое внимание уделяется использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в городских агломерациях, что способствует не только сокращению углеродных выбросов, но и повышению энергетической безопасности. Устойчивое городское развитие связано с созданием энергоэффективных систем, которые используют природные ресурсы без ущерба для экосистемы и благосостояния населения. Внедрение ВИЭ в города способно существенно изменить энергетическую картину в пользу экологической чистоты и низкой углеродной эмиссии.
Целью данной работы является исследование эффективности применения различных возобновляемых источников энергии в рамках устойчивого городского развития. В статье рассматриваются наиболее популярные ВИЭ, такие как солнечная, ветровая, гидроэнергия и биоэнергия. Также анализируются примеры успешного внедрения этих технологий в города, а также их экономическая целесообразность и перспективы развития. Особое внимание уделяется изучению экологического эффекта, который обеспечивается за счет использования ВИЭ, а также оценке их вклада в снижение углеродного следа.
Современные тенденции показывают, что города мира стремятся переходить на «зеленую» энергетику, что предполагает не только экономические выгоды, но и возможность создания экологически чистой городской среды. Развитие и внедрение технологий возобновляемой энергетики в городах требует интеграции различных источников энергии, оптимизации их использования и создания соответствующей инфраструктуры. В данной статье рассматриваются как теоретические аспекты, так и практические примеры внедрения ВИЭ в городскую энергетику.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Разнообразие возобновляемых источников энергии в контексте устойчивого городского развития предоставляет широкие возможности для их применения. ISSN 3034-2627 65 https://coldsciencepublisher.com
COLD SCIENCE_№12/2024_ХОЛОДНАЯ НАУКА
Наиболее распространенными из них являются солнечная и ветровая энергия, которые активно используются в городах по всему миру [1]. Эти источники имеют очевидные преимущества в плане экологической чистоты и доступности, однако требуют значительных первоначальных инвестиций в инфраструктуру и технологическое оснащение. Например, такие компании, как Tesla в США и 0rsted в Дании, уже внедряют в своих проектах солнечные панели и ветряные турбины для производства электроэнергии.
Солнечная энергия, в частности, активно используется в таких городах, как Лас-Вегас (США) и Барселона (Испания), где установка солнечных панелей на крышах зданий и использование солнечных станций позволяют значительно снизить зависимость от традиционных энергетических ресурсов. Ветровая энергия, в свою очередь, используется не только в странах с высокими ветровыми потенциалами, таких как Дания и Германия, но и в крупных мегаполисах, например, в Лондоне, где находятся ветряные фермы в морской зоне [2, 3].
Кроме того, важным источником энергии для устойчивого городского развития является биоэнергия, которая может быть использована для производства электричества и отопления. Эффективное использование биомассы позволяет сократить выбросы углекислого газа и уменьшить зависимость от ископаемых источников топлива [4]. Одним из ярких примеров является проект в Швеции, где переработка отходов в биогаз и биомассу активно применяется для отопления и энергоснабжения.
Еще одним перспективным направлением является гидроэнергетика, которая, несмотря на свою ограниченность, находит свое применение в некоторых городах, расположенных рядом с водоемами. Примером является использование малых гидроэлектростанций в Швейцарии, которые обеспечивают энергией отдаленные районы, способствуя устойчивому развитию региона.
Для того чтобы более объективно оценить эффективность использования этих технологий, необходимо провести сравнительный анализ различных типов
COLD SCIENCE_№12/2024_ХОЛОДНАЯ НАУКА
возобновляемых источников энергии, учитывая их экономические и экологические показатели. Это позволит более точно определить, какие из технологий являются наиболее целесообразными для применения в рамках устойчивого городского развития.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ВИЭ В
ГОРОДАХ
Внедрение ВИЭ в городах, как правило, связано с высокими первоначальными затратами, включая установку оборудования и создание инфраструктуры. Однако на долгосрочную перспективу такие технологии могут принести значительные экономические выгоды, снижая расходы на традиционные источники энергии и уменьшая экологические затраты [5]. Одним из ярких примеров является проект солнечной энергетики в Нидерландах, который через несколько лет после внедрения стал приносить значительную экономию на потреблении электричества.
Наиболее заметным преимуществом использования ВИЭ является их устойчивость к изменениям цен на традиционные энергоносители, такие как нефть и газ. Для городов, зависимых от импорта углеводородных ресурсов, переход на возобновляемые источники может быть стратегически важным для повышения энергетической независимости. Вдобавок, ВИЭ, как правило, требуют минимальных затрат на эксплуатацию и обслуживание, что значительно снижает их эксплуатационные расходы [6].
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ВИЭ В ГОРОДАХ
Возобновляемые источники энергии способствуют значительному сокращению углеродных выбросов, что в свою очередь помогает городам сократить свой углеродный след и улучшить качество воздуха. Использование солнечных панелей и ветряных турбин позволяет значительно снизить выбросы CO2, который является основным парниковым газом, способствующим глобальному потеплению [7]. Например, город Копенгаген, который активно инвестирует в ВИЭ, планирует стать углеродно нейтральным к 2025 году, что ISSN 3034-2627 67 https://coldsciencepublisher.com
является амбициозной целью, которая может быть достигнута только благодаря широкому использованию возобновляемых источников энергии.
Кроме того, использование ВИЭ способствует снижению загрязнения воды и почвы, поскольку эти технологии не требуют сжигания ископаемых топлив и не производят отходов, опасных для экосистем. Это особенно важно для крупных мегаполисов, где проблема загрязнения окружающей среды стоит на первом месте.
СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ГОРОДАХ
С возрастанием интереса к устойчивому развитию и снижению воздействия на климат, ВИЭ стали важной частью стратегии энергетической трансформации во многих крупных городах мира. Солнечная, ветровая, биоэнергия и гидроэнергетика представляют собой наиболее распространенные типы ВИЭ, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и ограничения, что делает их более или менее подходящими для использования в разных регионах и городах [8, 9].
Внедрение ВИЭ в городскую инфраструктуру требует комплексного подхода и учета местных климатических условий, экономических факторов и технологических возможностей. Важным аспектом является также то, как использование ВИЭ влияет на экономику городов, снижая зависимость от ископаемых источников энергии и способствуя улучшению экологической ситуации. В таблице 1 представлены основные характеристики различных типов возобновляемых источников энергии и примеры их применения в крупных городах мира.
Таблица 1. Сравнительная характеристика ВИЭ
Тип источника энергии Преимущества Ограничения Примеры применения
Солнечная энергия Доступность, экологичность, низкие эксплуатационные расходы Зависимость от солнечных условий, высокая стоимость установки Лас-Вегас (США), Барселона (Испания)
Ветровая энергия Высокая мощность, экологичность, доступность в ветреных регионах Зависимость от погодных условий, шум Лондон (Великобритания), Тибург (Нидерланды)
Биоэнергия Снижение отходов, устойчивость, доступность в сельских районах Высокая стоимость переработки, ограниченность поставок Стокгольм (Швеция), Шеффилд (Великобритания)
Гидроэнергия Высокая мощность, долгосрочная эксплуатация Необходимость в водоемах, высокие капитальные затраты Швейцария, Китай (малая гидроэнергетика)
На основе приведенных данных можно сделать вывод, что каждый тип возобновляемого источника энергии имеет свои особенности, которые могут повлиять на его применение в конкретных условиях. Например, солнечные панели идеально подходят для городов с ярким солнцем, в то время как ветровые турбины эффективнее в регионах с постоянными ветрами. Биомасса и гидроэнергетика могут быть полезными в специфических ситуациях, например, в сельской местности или в городах, расположенных у рек [10].
На рисунке 1 представлена динамика доли возобновляемых источников энергии в общем объеме энергоснабжения крупных городов мира за 2023 год. Учитываются такие мегаполисы, как Копенгаген, Лондон, Барселона и другие, активно внедряющие ВИЭ.
Рисунок 1. Доля возобновляемых источников энергии в общем энергоснабжении крупных городов в 2023 году На графике отчетливо видно, что лидерами по доле ВИЭ являются города, активно инвестирующие в устойчивое развитие, такие как Копенгаген, который
COLD SCIENCE_№12/2024_ХОЛОДНАЯ НАУКА
нацелен на полную углеродную нейтральность к 2025 году. Барселона и Лондон демонстрируют положительную динамику в снижении зависимости от ископаемых источников энергии, что способствует улучшению экологической ситуации в этих мегаполисах.
Данный график иллюстрирует важность применения возобновляемых источников энергии на уровне города для достижения экологических и экономических целей. Несмотря на высокие первоначальные вложения, города, использующие ВИЭ, получают долгосрочные преимущества, как в плане снижения углеродных выбросов, так и в экономической стабильности.
В целом, внедрение возобновляемых источников энергии в крупных городах способствует не только улучшению экологической ситуации, но и улучшению качества жизни горожан. Это требует комплексного подхода, включая как технологические, так и экономические аспекты, что делает развитие ВИЭ ключевым элементом устойчивого городского развития.
ВЫВОДЫ
Внедрение возобновляемых источников энергии в городскую инфраструктуру представляет собой важный шаг на пути к устойчивому развитию и снижению углеродных выбросов. Солнечная, ветровая, гидроэнергия и биоэнергия являются основными типами ВИЭ, которые успешно применяются в разных городах мира, способствуя снижению зависимости от ископаемых источников энергии и улучшению экологической ситуации.
Несмотря на высокие первоначальные инвестиции, города, активно использующие ВИЭ, получают долгосрочные выгоды в виде снижения затрат на традиционную энергию и улучшения качества жизни населения. Применение этих технологий способствует не только экологической устойчивости, но и экономической стабильности, особенно в контексте роста цен на углеводороды.
В дальнейшем интеграция различных типов возобновляемых источников энергии в городские энергосистемы будет способствовать развитию «зеленой» энергетики. Это требует комплексного подхода, включая технологическую, экономическую и социальную составляющие, что делает важным продолжение
исследований и внедрение инновационных решений в области устойчивого городского развития.
ЛИТЕРАТУРА
1. Круглик В.А. Умные города: инновационные подходы к устойчивому развитию городских территорий // Современные инновационные технологии и проблемы устойчивого развития в условиях цифровой экономики: сборник статей XVIII Международной научно-практической конференции (Минск, 14-15 июня 2024 года). Минск: Минский филиал РЭУ им. Г.В. Плеханова, 2024. С. 221.
2. Смирнов В.С., Аграфонова А.А., Абдуллина Л.Р. Оценка экологичности ветроэнергетических станций // Экологический Вестник Северного Кавказа. 2024. Т. 20. № 3. С. 57-65.
3. Яньчжэнь Ц., Соколова О.Н. Стратегии России и Китая в сфере промышленной экологии и устойчивого развития // Управление современной организацией: опыт, проблемы и перспективы. 2024. Т. 20. № 2. С. 14-22.
4. Козлов А.Д. Подходы к региональному устойчивому развитию: опыт успешных практик // Вектор экономики. 2024. № 4.
5. Давыдова Т.Е., Попова А.И., Распопова А.Е. Зеленая экономика в контексте глобального устойчивого развития // Экономинфо. 2020. № 1. С. 4954.
6. Волков А.Р., Игумнов М.А. Инновационные подходы к устойчивому развитию территорий: опыт и примеры // Инновационное развитие экономики: тенденции и перспективы 2023: материалы XI Международной научно-практической конференции. Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2023. С. 251.
7. Журман Ю.В. Инновационные методы в устойчивом городском планировании: создание будущих городов с учетом экологии и жизнеспособности // Актуальные вопросы в экономике. 2023. С. 8-11.
8. Ермакова Н.А., Романова Ю.А. Экологическая политика как основное направление политики устойчивого развития европейских городов // Ответственный редактор: Байраков И.А. 2022. С. 309.
9. Федорова О.И. Устойчивое развитие экономики региона: риски и новые возможности в условиях применения цифровых технологий // Развитие и взаимодействие реального и финансового секторов экономики в условиях цифровой трансформации. 2021. С. 504-507.
