Энергопотребление и климат большого города неразрывно связаны между собой. Как известно, большой город в значительной мере формирует свой климат и существенно влияет на климат региона, где он расположен. Основной климатический фактор города – эмиссия тепла и парниковых газов за счет энергопотребления городского хозяйства. В свою очередь наблюдаемое и прогнозируемое изменение климата влияет на потребности в энергоснабжении города и, в первую очередь, на теплопотребление в отопительный период.
В XXI веке климат расширяющихся мегаполисов и урбанизированных территорий во все большей мере формируется и эволюционирует под влиянием растущего энергопотребления городского хозяйства. В свою очередь, глобальные и региональные изменения климата существенно влияют на потребность теплоснабжения больших городов.
Интерес к взаимосвязи динамики климатических изменений и развития системы энергоснабжения городов в XXI веке стремительно возрастает. Ярким подтверждением этого растущего интереса является большое внимание, которое уделяется этому вопросу в последних международных и российских докладах по проблемам климата. В Пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата впервые появилась глава, посвященная населенным пунктам и, в первую очередь, городам, в котором отмечается, что в условиях теплеющего климата уменьшается энергопотребление в отопительный период и увеличивается энергопотребление на кондиционирование воздуха.
Исследование воздействия климатических изменений на энергетику города проводятся в настоящее время сотрудниками Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН и Национального исследовательского университета «МЭИ» в рамках проекта РНФ «Анализ влияния региональных изменений климата на энергопотребление городского хозяйства мегаполисов России» (проект № 16-17-00114).
Для оценки воздействия наблюдаемых и прогнозируемых изменений глобального и регионального климата на энергопотребление городского хозяйства выполнен анализ климатических и погодных особенностей ряда российских мегаполисов, расположенных в различных климатических условиях.
Выбранные города России, расположенные в разных климатических зонах.
Для этих городов были проанализированы тренды продолжительности и количества градусо-суток отопительных сезонов. Напомним, что значение градусо-суток отопительного сезона HDD (heatingdegreedays). В южных странах Европы и других жарких регионах мира рассчитывается также значение градусо-суток периода кондиционирования (охлаждения) воздуха в помещениях – CDD (coolingdegreedays).
Было проанализировано распределение теплового и углеродного следа – антропогенных потоков тепла и выбросов СО2 для системы центрального отопления Москвы в границах 2011 года. В Евросоюзе примерно половина всей вырабатываемой энергии расходуется на отопление и кондиционирование помещений, что определяет большой вклад теплоснабжения в тепловое и газовое загрязнение городской атмосферы.
Динамика HDD и CDD в странах Евросоюза.
Распределение энергопотребления в странах Евросоюза.
В таблице приведены рассчитанные по архивам метеорологических данных Росгидромета средние значения продолжительности отопительного сезона в выбранных городах. Напомним, что в России отопительный сезон начинается, когда в течение пяти дней среднесуточная температура держится ниже 8 °С, и заканчивается, когда в течение пяти дней среднесуточная температура становится устойчиво выше 8 °С.
Характеристика дефицита тепла (HDD) рассчитывается для отопительного периода как сумма отклонений среднесуточной температуры атмосферного воздуха от выбранной базовой температуры. В России такая температура принимается равной 18 °С.
Средняя продолжительность (сутки) и среднее значение HDD (градусо-сутки) отопительного сезона в российских городах
| Город | Продолжительность | HDD |
| Москва | 201 | 4129 |
| Санкт-Петербург | 210 | 4088 |
| Краснодар | 143 | 2270 |
| Самара | 198 | 4502 |
| Новосибирск | 223 | 5768 |
| Владивосток | 193 | 4808 |
На рисунке представлены тренды продолжительности и значений градусо-суток отопительного сезона в российских городах, нормализированные относительно приведенных в таблице средних значений.
 |
 |
Относительные изменения продолжительности отопительных сезонов
и значений HDD за период 1966-2016 гг.
Топливно-энергетический комплекс Москвы является крупнейшим не только в России, но и одним из крупнейших в мире. Крупнейшей в мире является система центрального теплоснабжения Москвы. Правительство Москвы и конкретно его Департамент топливно-энергетического хозяйства в течение последних лет регулярно публиковали Схемы теплоснабжения города и планы его развития на среднесрочную перспективу. Приведенные в Схеме теплоснабжения Москвы данные позволяют оценить распределение выбросов СО2 (углеродный след) системы центрального отопления по всем административным округам Москвы. На рисунке показано распределение по округам этих выбросов, рассчитанных по методу «конечного потребителя», а также выбросов в округах на душу населения.
 |
 |
Распределение выбросов СО2, рассчитанных по методу «конечного потребителя», по округам Москвы (слева – годовые выбросы округа в Мт/год, справа – выбросы на душу населения в тоннах percapita).
Тенденции характеристик отопительных сезонов в российских городах аналогичны наблюдаемым тенденциям в городах стран Евросоюза. В течение последних двух десятилетий снижение продолжительности отопительного сезона в Москве, Самаре, Новосибирске и Краснодаре происходит быстрее, чем в предыдущий период. В Санкт-Петербурге тренд отопительных сезонов за последнюю четверть века незначителен. Продолжительность отопительного сезона для Владивостока за последние полвека практически не меняется.
Исследование теплового и углеродного следа системы центрального теплоснабжения Москвы показало, что, как и в городах Евросоюза, антропогенные потоки тепла и эмиссия парниковых газов от системы центрального теплоснабжения составляют примерно половину от суммарных значений этих величин. Однако имеются и исключения. Так, в Центральном административном округе Москвы практически весь объем антропогенных потоков тепла определяется отоплением жилых и общественных помещений. Соответственно и выбросы CO2 за счет отопления на душу населения в ЦАО намного выше, чем в других районах. По всем округам Москвы выброс углекислого газа на душу населения от системы теплоснабжения тем меньше, чем выше плотность населения в этих районах.
Александр ГИНЗБУРГ.
