УДК 338.45

Комплексная эколого-экономическая оценка низкоуглеродных источников энергии

Д.Ю. Двинин, А.Ю. Даванков

Челябинский государственный университет, г. Челябинск, Россия

Аннотация

В статье приведены результаты исследования различных низкоуглеродных источников энергии на основе многокритериального анализа с целью комплексной эколого-экономической оценки эффективности их использования. Особенность исследования в анализе возобновляемых и традиционных источников энергии, использующих ископаемое топливо с применением инновационных технологий улавливания и хранения углекислого газа, а также ядерной энергетики. Цель исследования – проведение комплексной оценки на основе трех критериев: нормированной стоимости электроэнергии LCOE (Levelised Cost of Energy)/LEC (Levelized Energy Cost), удельной величины эмиссии углекислого газа и материальной интенсивности выраженной в суммарных MI-числах (Material Input). Гипотеза исследования – введение в комплексную оценку критерия материальной интенсивности в MI-числах позволит выявить низкоуглеродные источники энергии с наибольшим эколого-экономическим эффектом. Было установлено, что в 2023 г. мировые энергомощности низкоуглеродной энергетики достигли 51,8 %, однако доля вырабатываемой ими энергии значительно ниже, составляет всего 39,4 %. Многокритериальный анализ позволил выявить низкоуглеродные источники энергии, которые при наименьших затратах обеспечивают наибольшее снижение эмиссии углекислого газа и одновременно снижают общее воздействие на окружающую среду благодаря уменьшению нарушенности биосферных материальных потоков. Высокой эколого-экономической эффективностью обладают ветряные электростанции, немного меньшей солнечные источники энергии и биоэлектростанции. Геотермальные и гидроэлектростанции обладают низкой нормированной стоимостью электроэнергии, однако у них относительно высокие величины материальной интенсивности. Эколого-экономическая эффективность у ядерной энергетики выше, чем у газовых и угольных электростанций, использующих технологии улавливания углекислого газа, она занимает промежуточное положение между возобновляемыми и традиционными источниками энергии. Неожиданным установленным фактом стало, что газовые и угольные электростанции с технологиями улавливания углекислого газа имеют одинаковую эколого-экономическую эффективность. Полученные результаты могут быть полезны при принятии решений о возможности приоритетного развития отдельных низкоуглеродных источников энергии.

Ключевые слова

низкоуглеродные источники энергии; нормированная стоимость электроэнергии; удельная эмиссия углекислого газа; материальная интенсивность; комплексная эколого-экономическая эффективность

JEL classification

Список использованной литературы

1. Saleh H., Hassan A. The challenges of sustainable energy transition: A focus on renewable energy // Applied Chemical Engineering. 2024. Vol. 7, No. 2. 2084. https://doi.org/10.59429/ace.v7i2.2084

   2. Dorninger С., Abson D., Fischer J., Wehrden H. Assessing sustainable biophysical human–nature connectedness at regional scales // Environmental Research Letters. 2017. Vol. 12. 055001. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa68a5

   3. Gorshkov V.G., Makarieva A.M. Key ecological parameters of immotile versus locomotive life // Russian Journal of Ecosystem Ecology. 2020. Vol. 5, No. 1. Pp. 1–18. https://doi.org/10.21685/2500-0578-2020-1-1

   4. Двинин Д.Ю., Даванков А.Ю. Влияние альтернативных источников энергии на социо-эколого-экономическую сбалансированность регионов. Челябинск: ЧелГУ, 2022. 126 с. https://doi.org/10.47475/9785727118245

   5. Guo H. Case study analysis of low-carbon economy // Advances in Economics Management and Political Sciences. 2023. Vol. 63. Pp. 249–255. https://doi.org/10.54254/2754-1169/63/20231431

   6. Elizbarashvili N., Meladze G., Yeghyan M., Elizbarashvili R. Geographical indicators of sustainable development and assessment of the impact on the environment // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 381. 012022. https://doi.org/10.1088/1755-1315/381/1/012022

   7. Korhonen J., Honkasalo A., Seppala J. Circular Economy: The Concept and its Limitations // Ecological Economics. 2018. Vol. 143. Pp. 37–46. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2017.06.041

   8. Chen J., Gao M., Cheng S., Xu Y., Song M., Liu Y., Hou W., Wang S. Evaluation and drivers of global low-carbon economies based on satellite data // Humanities and Social Sciences Communications. 2022. Vol. 9. 153. https://doi.org/10.1057/s41599-022-01171-y

   9. Ali E.B., Anufriev V.P. Revisiting the energy consumption, economic growth and the environmental Kuznets curve in developing countries // Economy of Regions. 2023. Vol. 19, No. 1. Рр. 75–84. https://doi.org/10.17059/ekon.reg.2023-1-6

   10. Стародубец Н.В., Грищенко Ю.О., Белик И.С., Никулина Н.Л. Экономическая оценка последствий введения трансграничного углеродного регулирования для регионального промышленного комплекса (на примере Свердловской области) // Journal of Applied Economic Research. 2022. Т. 21, № 4. С. 708–733. https://doi.org/10.15826/vestnik.2022.21.4.025

   11. Proskuryakova L. The Contribution of Low-Carbon Energy Technologies to Climate Resilience // Climate. 2023. Vol. 11, Issue 12. 231. https://doi.org/10.3390/cli11120231

   12. Fan J., Wei S., Yang L., Wang H., Zhong P., Zhang X. Comparison of the LCOE between coal-fired power plants with CCS and main low-carbon generation technologies: Evidence from China // Energy. 2019. Vol. 176. Рр. 143–155. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.04.003

   13. Porfiriev B.N., Shirov A.A. Strategies for Socioeconomic Development with Low Greenhouse Gas Emissions: Scenarios and Realities for Russia // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2022. Vol. 92, No. 3. Рр. 230–238. https://doi.org/10.1134/s1019331622030030

   14. Мальцев Ю.Г., Султанов Б.Р. Исследование социо-эколого-экономической сбалансированности регионов РФ // Вестник Алтайской академии экономики и права. 2022. № 6-1. С. 110–115. https://doi.org/10.17513/vaael.2253

   15. Ковалева Н.О., Столпникова Е.М. Экология: жизнь в «неустойчивой биосфере» // История и современность. 2022. № 4. С. 58–80. https://doi.org/10.30884/iis/2022.04.04

   16. Akimoto K., Sano F., Nakano Y. Assessment of comprehensive energy systems for achieving carbon neutrality in road transport // Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2022. Vol. 112. 103487. https://doi.org/10.1016/j.trd.2022.103487

   17. Wu L. Comprehensive evaluation and analysis of low-carbon energy-saving renovation projects of high-end hotels under the background of double carbon // Energy Reports. 2022. Vol. 8, Supplement 7. Рр. 38–45. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.05.082

   18. Saraji M.K., Streimikiene D. An analysis of challenges to the low-carbon energy transition toward sustainable energy development using an IFCM-TOPSIS approach: A case study // Journal of Innovation & Knowledge. 2024. Vol. 9, Issue 2. 100496. https://doi.org/10.1016/j.jik.2024.100496

   19. Filimonova I.V., Kozhevin V.D., Provornaya I.V., Komarova A.V., Nemov V.Y. Green energy through the LCOE indicator // Energy Reports. 2022. Vol. 8, Supplement 15. Рр. 887–893. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.165

   20. Sklar-Chik M., Brent A., De Kock I. Critical review of the levelised cost of energy metric // South African Journal of Industrial Engineering. 2016. Vol. 27, No. 4. Рр. 124–133. https://doi.org/10.7166/27-4-1496

   21. Saurat M., Ritthoff M. Calculating MIPS 2.0 // Resources. 2013. Vol. 2, Issue 4. Рр. 581–607. https://doi.org/10.3390/resources2040581

   22. Muniyandy E., Dilli Babu P. Study of Solar Energy and Future Needs // International Research Journal on Advanced Science. 2021. Vol. 3, Issue 9S. Рр. 23–28. https://doi.org/10.47392/irjash.2021.244

   23. Liedtke C., Bienge K., Teubler J. Resource Use in the Production and Consumption System – The MIPS Approach // Resources. 2014. Vol. 3, Issue 3. Рр. 544–574. https://doi.org/10.3390/resources3030544

   24. Huang C., Liu C., Zhong M., Sun H., Gao T., Zhang Y. Research on Wind Turbine Location and Wind Energy Resource Evaluation Methodology in Port Scenarios // Sustainability. 2024. Vol. 16, Issue 3. 1074. https://doi.org/10.3390/su16031074

   25. Vivchar A.N., Sigitov O.Y. Operational Problems in Incorporating Wind Farms and Thermal Power Plants into an Electric Power System // Power Technology and Engineering. 2023. Vol. 57. Рр. 129–135. https://doi.org/10.1007/s10749-023-01633-6

   26. Bayazıt Y. The effect of hydroelectric power plants on the carbon emission: An example of Gokcekaya dam, Turkey // Renewable Energy. 2021. Vol. 170. Рр. 181–187. https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.01.130

   27. Berga L. The Role of Hydropower in Climate Change Mitigation and Adaptation: A Review // Engineering. 2016. Vol. 2, Issue 3. Рр. 313–318. https://doi.org/10.1016/J.ENG.2016.03.004

   28. Dvinin D.Y. Comparative analysis of traditional and alternative energy in the Russian Federation // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 157. 03015. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202015703015

   29. Сорокин В.В. Экономические аспекты перехода на низкоуглеродную энергетику // Дискуссия. 2023. Т. 116, № 1. С. 46–56. https://doi.org/46320/2077-7639-2023-1-116-46-56

   30. Магарил Е.Р., Гительман Л.Д., Караева А.П., Киселев А.В., Кожевников М.В. Методический подход к эколого-экономической оценке проектов биогазовой энергетики // Journal of Applied Economic Research. 2022. Т. 21, № 2. С. 217–256. https://doi.org/10.15826/vestnik.2022.21.2.009

   31. Modeling and Control Dynamics in Microgrid Systems with Renewable Energy Resources / еdited by C.B. Ramesh, J.J. Justo, F. Mwasilu. Academic Press, 2023. 419 p. https://doi.org/10.1016/C2020-0-02542-9

   32. Yao Y., Xu J.-H., Sun D-Q. Untangling global levelised cost of electricity based on multi-factor learning curve for renewable energy: Wind, solar, geothermal, hydropower and bioenergy // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 285. 124827. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124827

   33. Kabeyi M. Geothermal Electricity Generation, Challenges, Opportunities and Recommendations // International Journal of Advances in Scientific Research and Engineering. 2019. Vol. 5, No. 8. Рр. 53–95. https://doi.org/10.31695/IJASRE.2019.33408

   34. Laveet K., Md H., Mamdouh E., Mansoor U. Technological Advancements and Challenges of Geothermal Energy Systems: A Comprehensive Review // Energies. 2022. Vol. 15, Issue 23. 9058. https://doi.org/10.3390/en15239058

   35. Krumins J., Klavins M. Investigating the Potential of Nuclear Energy in Achieving a Carbon-Free Energy Future // Energies. 2023. Vol. 16, Issue 9. 3612. https://doi.org/10.3390/en16093612

   36. Boccard N. The cost of nuclear electricity: France after Fukushima // Energy Policy. 2014. Vol. 66. Pp. 450–461. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2013.11.037

   37. Sfez S., Dewulf J, De Soete W., Schaubroeck T., Mathieux F., Kralisch D., De Meester S. Toward a Framework for Resource Efficiency Evaluation in Industry: Recommendations for Research and Innovation Projects // Resources. 2017. Vol. 6, Issue 1. 5. https://doi.org/10.3390/resources6010005

   38. Alsanousie A., Attia A., Elhelw M., Elsamni O. Towards nearly zero emissions natural gas-fired power plants using cryogenic carbon dioxide capture technology // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2023. Vol. 127. 103928. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2023.103928

   39. Pelissari M., Canas S., Barbosa M., Tassinari C. Decarbonizing coal-fired power plants: Carbon capture and storage applied to the Jorge Lacerda thermoelectric complex // Results in Engineering. 2023. Vol. 19. 101249. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101249

   40. Wang Y., Zhao L., Otto A., Robinius M., Stolten D. A review of post-combustion CO₂ capture technologies from coal-fired power plants // Energy Procedia. 2017. Vol. 114. Рр. 650–665. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.1209

   41. Torres J.F., Petrakopoulou F. A Closer Look at the Environmental Impact of Solar and Wind Energy // Global Challenges. 2022. Vol. 6, Issue 8. 2200016. https://doi.org/10.1002/gch2.202200016

   42. Xie R. The Impacts of Different Power Plants on Climate: Evidence from Fossil-fuel, Hydroelectric & Wind Power // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 424. 02007. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202342402007

Благодарности

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-28-00900, https://rscf.ru/project/24-28-00900/

Информация об авторах

Двинин Дмитрий Юрьевич

Кандидат экономических наук, доцент, старший научный сотрудник, доцент кафедры геоэкологии и природопользования Челябинского государственного университета, г. Челябинск, Россия (454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129); ORCID https://orcid.org/0000-0002-9451-4445 e-mail: dvinin1981@mail.ru

Даванков Алексей Юрьевич

Доктор экономических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, профессор кафедры экономической теории и регионального развития Челябинского государственного университета, г.Челябинск, Россия (454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129); ORCID https://orcid.org/0000-0002-0209-5301 e-mail: iserp@csu.ru

Для цитирования

Двинин Д.Ю., Даванков А.Ю. Комплексная эколого-экономическая оценка низкоуглеродных источников энергии // Journal of Applied Economic Research. 2024. Т. 23, № 3. С. 696-720. https://doi.org/10.15826/vestnik.2024.23.3.028

Информация о статье

Дата поступления 17 июня 2024 г.; дата поступления после рецензирования 18 июля 2024 г.; дата принятия к печати 24 июля 2024 г.

DOI: https://doi.org/10.15826/vestnik.2024.23.3.028

Скачать полный текст статьи: