Станислав Протасов: «Каждый из нас вносит свой вклад в повышение энергоэффективности города»
Петербург — признанный лидер в области энергосбережения и энергоэффективности среди российских регионов. О масштабных программах модернизации систем теплоснабжения и наружного освещения, внедрении энергосберегающих практик в бюджетной сфере «Строительному Еженедельнику» рассказал председатель комитета по энергетике и инженерному обеспечению Станислав Протасов.
— Много ли заключено в городе энергосервисных контрактов?
— Всего на сегодняшний день в бюджетных учреждениях города заключено более 600 энергосервисных контрактов, а общий объем привлеченных инвестиций составил более 2,2 млрд рублей. Благодаря эффективной работе петербургского Центра энергосбережения по этому показателю Петербург уже несколько лет лидирует среди российских регионов.
В результате современные светодиодные системы освещения установлены более чем на 500 объектах бюджетной сферы города. В сотне школ и детских садов модернизирована система отопления. Лидерами по числу заключенных ЭСК являются Калининский, Невский и Кировский районы.
Число заключенных энергосервисных контрактов ежегодно растет. В ближайшие несколько лет системы теплоснабжения и освещения тех бюджетных учреждений, где целесообразно применить энергосервисные контракты, будут модернизированы.
Заключают энергосервисные контракты и крупные петербургские предприятия. Так, «Водоканал СПб» с их помощью модернизирует насосные станции. В прошлом году первый энергосервисный контракт заключил ГУП «Петербургский метрополитен» и модернизировал освещение в электродепо «Выборгское».
Суть механизма заключается в том, что инвестор за свой счет устанавливает на объекте энергоэффективное оборудование, а возврат средств осуществляет за счет достигнутой экономии. Обычно энергосервисный контракт заключается на пять-семь лет. По его окончании оборудование остается в собственности учреждения, а городской бюджет получает возможность направить сэкономленные на энергоресурсах средства на другие нужды.
— За счет чего можно экономить расход энергии, и что именно делается по программам модернизации?
— Любые энергосберегающие мероприятия — это всегда комплексное решение вопроса. Каждый объект индивидуален, и мероприятия, которые позволят достичь значимого эффекта в одном случае, будут недостаточны в другом. Чтобы понять целесообразность и рентабельность того или иного мероприятия, необходимо провести обследование и разработать индивидуальную программу энергосбережения.
Самый эффективный способ снизить потребление энергоресурсов – это установка устройств автоматизированного регулирования температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.
Кроме того, энергоэффективность здания можно увеличить за счет повышения теплового сопротивления ограждающих конструкций. Проще говоря, за счет утепления фасада, замены оконных заполнений, входных дверей, герметизации межпанельных швов, утепления кровли чердаков и подвалов. Только утепление фасада может дать эффект до 30%.
К мероприятиям по повышению энергоэффективности системы электроснабжения относят в первую очередь замену ламп накаливания и люминесцентных ламп светодиодными энергосберегающими светильникамии и установку датчиков движения в технических помещениях. Кроме того, на экономию электроэнергии направлены такие мероприятия, как установка компенсаторов реактивной мощности и применение систем микропроцессорного управления частотно-регулируемыми приводами электродвигателей лифтов, а также внедрение энергоэффективных циркуляционных насосов.
В рамках исполнения поручений президента России для снижения нагрузки на окружающую среду правительство Санкт-Петербурга планомерно проводит государственную политику в области энергосбережения и повышения энергоэффективности. В частности, это касается такого показателя, как обеспечение энергоэффективным освещением дорог регионального и местного значения. В Санкт-Петербурге доля натриевых и светодиодных источников света составляет более 99%. Более того, мы планомерно ведем работу по замене менее эффективных натриевых светильников светодиодными. Сегодня светодиодных светильников в городе порядка 49%. Такие источники света потребляют гораздо меньше энергии. Проведенная в 2023 году замена светильников обеспечит экономию по оплате электроэнергии в 2024 году в размере 100 млн рублей. В этом году планируем замену еще 25 тыс. натриевых светильников светодиодными.
В части энергетики в городе также продолжается модернизация источников теплоснабжения, в ходе которой устанавливается энергоэффективное оборудование отечественного производства. Все бывшие неэффективные котельные автоматизированы и оснащены системой погодного регулирования, что позволяет мгновенно менять режимы в зависимости от температуры воздуха и избежать «перетопов» и «недотопов».
— Ежегодно проводится конкурс реализованных проектов в области энергосбережения и повышения энергоэффективности. Кто в нем участвует?
— Конкурс реализованных проектов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности проводится ежегодно с 2014 года. В нем принимают участие образовательные и медицинские учреждения, энергосервисные компании, управляющие компании, промышленные предприятия, организации топливно-энергетического комплекса. Два года назад мы ввели специальную номинацию для строительных компаний.
Конкурс направлен на повышение уровня культуры энергопотребления, развитие энергосберегающего образа жизни среди населения и стимулирование реализации проектов по повышению энергоэффективности в различных секторах экономики.
— В Петербурге строятся зарядные станции для электромобилей. Они востребованы?
— Сегодня в Петербурге зарегистрированы более 2,6 тыс. легковых электромобилей. И их количество постоянно растет. Электромобили активно используются в качестве такси, их приобретают крупные предприятия города, например ГУП «ТЭК», ГУП «Водоканал», ПАО «Россети Ленэнерго». По нашей оценке, к 2027 году количество электромобилей в Северной столице увеличится на порядок. И наличие развитой инфраструктуры просто необходимо для развития этого экологичного вида транспорта.
Сейчас на территории Санкт-Петербурга действуют 244 электрические зарядные станции различной мощности (125 станций для «быстрой» зарядки, 119 «медленных» зарядных станций). И для существующего количества электромобилей этой инфраструктуры достаточно. Однако, отмечу, что в рамках инициативы социально-экономического развития Российской Федерации «Электромобиль и водородный автомобиль» в Санкт-Петербурге с 2023 года реализуются мероприятия по развитию зарядной инфраструктуры для электромобилей.
Инвесторам, реализовавшим проекты по строительству и вводу в эксплуатацию объектов зарядной инфраструктуры, за счет средств бюджета предоставляются субсидии на компенсацию части затрат на закупку оборудования и технологическое присоединение объектов к электрическим сетям.
— Сколько средств тратит город на поддержание статуса самого энергоэффективного?
— Здесь, наверное, лучше говорить не о какой-то конкретной цифре, а о синергетическом эффекте различных программ.
Так, фактическое финансирование программ энергосбережения ресурсоснабжающих организаций за 2023 год составило почти 6 млрд рублей. Наибольшая доля затрат приходится на мероприятия по замене тепловых сетей с использованием энергоэффективного оборудования и применению эффективных технологий тепловой изоляции строящихся тепловых сетей.
На втором месте по объемам затрат находятся технические мероприятия на генерирующих объектах (котельных и ТЭЦ) — модернизация котельных с заменой котлоагрегатов и использованием энергоэффективного оборудования с высоким КПД, автоматизация котельного оборудования, наладка тепломеханического оборудования и капитальный ремонт котлоагрегатов.
Почти 20 млн рублей из бюджета Санкт-Петербурга было предоставлено в 2023 году в качестве субсидий промышленным предприятиям для возмещения части затрат, связанных с проведением энергетического обследования или приобретением энергосберегающего оборудования.
На финансирование работ по капитальному ремонту многоквартирных домов в части замены лифтового оборудования в 2023 году были предоставлены за счет средств бюджета Санкт-Петербурга субсидии в размере почти 6 млрд рублей.
Объем финансирования программ энергосбережения государственных учреждений Санкт-Петербурга за 2023 год составил более 2,5 млрд рублей. Наибольшая доля финансирования приходится на энергосберегающие мероприятия в системах теплоснабжения, водоснабжения, вентиляции и освещения. А также на энергосберегающие мероприятия по утеплению стен, дверей, чердаков, подвалов и замене оконных блоков. Реализация данных мероприятий, как правило, осуществляется в рамках проведения текущего и капитального ремонтов.
В конце концов каждый из нас, устанавливая стеклопакеты, покупая энергоэффективную бытовую технику или меняя в квартире лампочки на светодиодные, вносит свой вклад в повышение энергоэффективности города.
Группа молодых ученых из Московского государственного строительного университета представила отечественную разработку – самовосстанавливающийся асфальтобетон. Особый компонент умного материала позволяет ликвидировать часть образовывающихся в процессе эксплуатации трещин, тем самым увеличивая сроки нормативного состояния отдельных участков дорог. Подробнее о самовосстанавливающихся асфальтобетонах «Строительному еженедельнику» рассказал руководитель исследований Сергей Иноземцев, кандидат технических наук, доцент кафедры строительного материаловедения НИУ МГСУ.
– Сергей Сергеевич, как пришла идея заняться разработкой и созданием этого умного материала?
– Мы наблюдали, как у классического щебеночно-мастичного асфальтобетона ЩМА-15 в некоторых случаях проявляется эффект естественного восстановления, связанный с термопластичными свойствами битума преимущественно за счет легких фракций. Однако самовосстановление показателей происходит при повышенных температурах, что не дает возможности использовать данный потенциал, ведь нельзя позволить «размягчить» дорогу до такой степени, чтобы она восстановилась. И мы приступили к работе над тем, чтобы данный эффект кратно усилить и научиться им управлять, получили поддержку от Российского научного фонда и сформировали команду ученых, которая занялась исследованием этой проблемы.
– Какую технологию самовосстановления удалось разработать вашей команде?
– Ключевым компонентом нашей технологии являются специальные капсулы-контейнеры с полимером внутри, которые добавляются в асфальтобетонную смесь. Они предназначены для того, чтобы запасать вещество внутри себя, и, как только в процессе эксплуатации асфальтобетон начнет разрушаться и будут формироваться дефекты и трещины, из капсул высвободится полимер, который, полимеризуясь, склеит берега трещин и вернет асфальтобетону способность сопротивляться нагрузкам. Таким образом достигается эффект самовосстановления.
Мы апробировали капсулу на щебеночно-мастичных смесях ЩМА-15 и определили, что оптимальная концентрация капсул на уровне 3% от количества битума позволяет достичь максимального восстановительного эффекта.
– Какой полимер заложен в основу технологии? И самое главное – это российский продукт?
– С самого начала наших исследований на данную тему мы применяли только те компоненты, которые производят в России. В качестве активного компонента мы рассматривали несколько веществ и в конечном итоге выбрали тот, что дает лучший эффект самовосстановления. Производят этот AR-полимер в Казани, и я не уверен, что за рубежом есть аналоги.
– На данный момент в МГСУ есть опытные образцы?
– Да, конечно. Исследовательская работа еще не завершена, поэтому мы преимущественно работаем на опытных образцах, созданных в лаборатории.
На конкретных дорожных участках пока не работаем, но если представители отрасли будут заинтересованы в том, чтобы на текущем этапе осуществить работы по апробации, то мы готовы в этом направлении двигаться, чтобы достаточно быстро подготовить и необходимые материалы, и документы.
– В целом на каком этапе сейчас находится научная работа?
– Проект поддержан Российским научным фондом и рассчитан на несколько лет. Суть заключается в том, чтобы разработать общую концепцию того, как создавать подобного рода материалы. Не просто разработать самовосстанавливающийся материал, а сформулировать общие подходы, для того чтобы у отрасли были инструменты для создания собственного варианта подобного материалов.
На данный момент сама концепция принципиально готова, и у нас достаточно материалов, чтобы перейти к созданию промышленной партии. Вопрос в заинтересованности отрасли.
– Подобный материал существует в российской и зарубежной практике? Это импортозамещение или отечественное открытие?
– Само по себе исследование в области умных материалов, включая и самовосстанавливающиеся, является общемировой тенденцией в строительном материаловедении. За последние десять лет количество работ, посвященных данной теме, выросло в 3–3,5 раза, и в их числе есть ряд зарубежных и отечественных.
Иностранные исследователи предлагают использовать в качестве запасающего вещества внутри капсул различного рода масляные отходы, тогда как наше решение предлагает в качестве активного компонента применять полимер. В своих исследованиях мы сравнивали два этих подхода и доказали, что капсулы с полимерным активным веществом значительно превосходят масляные и обладают бо́льшим преимуществом.
– В чем заключается различие двух активных веществ и почему выбран именно полимер?
– Прежде всего отличается механизм воздействия на структуру асфальтобетона. Если в качестве восстанавливающего агента в капсулах используются масла, то в момент разрушения происходит следующий процесс: вещество высвобождается, смачивает стенки трещин, частично диффундируя, – по сути, разжижает материал омолаживая битум. В результате этого процесса происходит некоторое восстановление пластичности асфальтобетона.
В случае с применением полимера механизм действия иной. При разрушении капсул высвобождается полимер, который также смачивает берега трещин, частично диффундируя полимеризуется. В результате полимер изнутри склеивает часть дефектов, и за счет этого мы получаем не просто увеличенную пластичность, но и восстановленные связи внутри материала. В этом случае показатели самовосстановления асфальтобетона выше.
– Пластичность асфальтобетона иногда грозит образованием колейности на дороге. Как разрешаются эти риски?
– Как раз одним из главных недостатков применения масляных капсул является неблагоприятная пластичность, которая может привести к образованию колей. И для того, чтобы отойти от данного риска, нами было принято решение найти другой механизм действия. В случае с полимерным наполнителем капсулы склеивание трещин позволяет не допускать разжижения матрицы, давая лучшие показатели упругости и сопротивления.
– По информации МГСУ, подрядчики используют подобные технологии?
– Время от времени в прессе встречаются заголовки, посвященные умным материалам и нанотехнологиям в дорожном строительстве, но в России нет примеров внедрения или апробации асфальтобетонов со свойствами самовосстановления.
Знаю, что китайские коллеги запустили производство промышленного продукта в виде подобных капсул с масляным веществом внутри, однако информации об успешной реализации пока нет.
– Наверняка в вашей работе есть раздел, посвященный технико-экономическому обоснованию и целесообразности использования технологии самовосстанавливающихся асфальтобетонов. Можете поделиться данными расчетов?
– Разумеется, мы сделали экономические расчеты, которые основаны на оценке себестоимости и технического эффекта. Согласно нашим расчетам, использование капсул позволяет получать асфальтобетон, который не просто соответствует всем требованиям стандартов, но и обладает дополнительным набором уникальных свойств. Все это позволяет эксплуатировать участок дороги больший период времени. По сравнению с классическими щебеночно-мастичными смесями, несмотря на незначительное удорожание себестоимости материала, технико-экономическая эффективность достигает не менее 33%.
– В данном случае, что вкладываете в понятие эффективности?
– Мы исследовали стабильность во времени структурно-чувствительных параметров, таких как прочность. Со временем в процессе эксплуатации она уменьшается, то есть под воздействием различных факторов происходит разрушение материала и деструктивные процессы отражаются на показателях. Наблюдая за работой капсул, мы видим, что в период самовосстановления прочность возрастает, а технические показатели стремятся к первоначальным значениям. Этот эффект позволяет продлить время достижения момента, когда показатели достигнут критического значения, то есть дороге потребуется ремонт. По нашим оценкам, технология позволяет увеличить данный период нормативного состояния асфальтобетона более чем в 2–2,5 раза.
– Россия – очень большая страна, территории которой находятся в различных климатических зонах (отличаются погода, грунты, интенсивность движения и другое). В связи с этим вопрос: где и в каких условиях лучше всего проявят себя самовосстанавливающиеся асфальтобетоны?
– Не хочется сейчас необоснованно как-то ограничивать применимость разработки, поскольку предстоящий этап внедрения как раз выявит наилучшие условия. Сами капсулы способны ликвидировать в асфальтобетоне часть дефектов и трещин, и мы считаем, что смеси с такими компонентами целесообразно использовать при устройстве верхних слоев одежды автомобильных дорог в условиях, которые провоцируют трещинообразование. Достаточно широкая формулировка, но это могут быть и северные территории, где при низких температурах асфальтобетон становится хрупким, и южные, где трещины образовываются по другим причинам, например, из-за старения вяжущего.
– Насколько сложен процесс производства самовосстанавливающихся асфальтобетонов, ведь не секрет, что подрядчики сами готовят смеси вблизи объектов строительства, ремонта или реконструкции.
– Мы достаточно давно занимаемся разработкой строительных материалов и понимаем, как важно, чтобы методика производства менялась в минимальной степени или вообще не менялась. Технология создания самовосстанавливающихся асфальтобетонов несложная и вполне может быть осуществлена на существующих асфальтобетонных заводах. Условно говоря, дополнительный компонент можно вводить в смесь как обычную добавку с помощью отдельного бункера с дозатором. Никакого специфического оборудования для этого не требуется.
Что касается самого синтеза капсул, то и он может быть организован с использованием отечественного оборудования. В своих исследованиях мы использовали компоненты российского производства, которые сегодня присутствуют на рынке.