1. Article

Enerģētikas attīstības scenāriju analīzei izmantotā metode Latvijas enerģētikas sektora attīstības scenāriju veidošanai un analīzei tika izmantots enerģētikas un vides sistēmas pētījumos pasaulē plaši izmantotais MARKAL modelis1. MARKAL-Latvia (Fizikālās enerģētikas institūts) ir optimizācijas modelis, kurā attēlota Latvijas enerģētikas nozares attīstība 50 gadu laika posmā nacionālā līmenī. Iegūtie rezultāti ir atkarīgi no ieejas parametriem un izmantotā modeļa algoritma modifikācijas. Galvenās modeļa paradigmas ir ideāls tirgus (competitive partial equilibrium) un tehnoloģiju attīstības pārredzamajā visā apskatāmā perioda garumā (perfect foresight). 1.attēls. MARKAL modelēšanas platformas enerģētikas ekonomikas vides mijiedarbība Modelī MARKAL-Latvia matemātiski ir aprakstīta visa Latvijas enerģijas sistēma sākot ar enerģijas pieprasījumu (lietderīgās enerģijas patēriņi jeb enerģijas pakalpojumi), tad enerģijas gala patēriņa un pārveidošanas sektora posmi, un beidzot ar primārās enerģijas piegādi (vietējo resursu ieguve, imports un eksports). Modelētā sistēma ir aprakstīta ar enerģijas resursu un tehnoloģiju (pašreizējās un nākotnes) iespējām, kuras raksturotas ar tehniskiem, ekonomiskiem un vides parametriem. Vienā sistēmā ir integrēta enerģijas lietotāju un enerģijas apgādes puse, tādējādi tās atrodas savstarpējā mijiedarbībā. Modeļa reālo atrisinājumu kopā ieiet daudz un dažādas enerģijas resursu un tehnoloģiju kombinācijas, bet atrisinājums ir kombinācija ar viszemākajām kopējām izmaksām, kas tiek atrasta optimizācijas ceļā, piemēram, izmantojot simpleksa metodi. 2.attēls. No vajadzībām līdz enerģijas resursam Modeļa ieejas informācija ir prognozes par enerģijas resursu cenām, tehnoloģiju un enerģijas resursu raksturojums, kā arī enerģijas pakalpojumu pieprasījumu (energy service demands), piemēram, apsildāmo telpu platība vai tonnu kilometri, kas atspoguļo nepieciešamību pēc attiecīga enerģijas daudzuma. MARKAL-Latvia kā enerģētikas un vides sistēmas analīzes instrumentārijs nodrošina daudzpusīgu analīžu veikšanu, kurā līdzās esošajai Latvijas enerģētikas struktūrai ir aprakstītas nākotnē iespējamās alternatīvās enerģijas piegādes ķēdes, tehnoloģijas un emisiju samazināšanas iespējas. Modelī izmantots enerģētikas references sistēmas koncepts, kas sasaista vienā sistēmā enerģijas pieprasījumu, resursus, tehnoloģijas un tirgus preces (enerģijas nesēji, emisijas). Dažādi enerģijas resursu piegādātāji, procesu, transformācijas un patērētāju tehnoloģijas konkurē gala enerģijas patērētāju tirgū, lai nodrošinātu lietderīgās enerģijas pieprasījumu. Modelis izvēlas optimālāko enerģētikas sistēmas struktūru katram laika posmam, minimizējot izmaksas, ņemot vērā dažādus ierobežojumus. Attīstības scenāriju modelēšanai iz izmantota MARKAL-ED modifikācija. Pielietojot elastīga pieprasījuma modelēšanas metodi MARKAL-Latvia modelī, pieprasījums pēc enerģijas pakalpojuma var samazināties vai palielināties, ja gala enerģijas izmaksas attiecīgi pieaug vai samazinās. Ja izmaksas samazinās, piemēram, pateicoties enerģijas efektivitātei, tad patēriņš uz to reaģē palielinoties pieprasījumam pēc enerģijas pakalpojuma. Modeļa bāzes gadā (2000.gads) kā arī 2005., 2010., 2015. un 2017.gadā pēc Centrālās statistikas pārvaldes enerģijas resursu bilances ir kalibrēts: • Enerģijas gala patēriņš rūpniecība, pakalpojumi, mājsaimniecības, lauksaimniecība, transports; • Zudumi elektroenerģijas un siltumenerģijas tīklos, dabas gāzes sistēmā; • Ražošanas procesi biodīzeļdegvielas un bioetanola ražošana, kokogļu un kūdras brikešu ražošana; • Pārveidošanas sektors elektrostacijas (atsevišķi izdalītas 3 lielās HES), koģenerācijas stacijas (atsevišķi izdalītas Rīgas 3 CHP) un katlumājas; Atbilstoši tirdzniecības bilancei noteiktas importēto un eksportēto energoresursu cenas. Enerģijas un emisiju nodokļu likmes noteiktas atbilstoši normatīvajiem aktiem. Kopējais valsts enerģijas gala patēriņš modelī ir aprakstīts pa sektoriem (rūpniecība, lauksaimniecība, pakalpojumi, mājsaimniecības un transports) un apakšsektoriem (piemēram, transporta un rūpniecības sektorā), kas atbilst enerģijas resursu bilances dalījumam. Atsevišķiem sektoriem (piemēram, mājsaimniecības, pakalpojumi, autotransports), kuriem enerģijas resursu bilancē nav dots sīkāks dalījums, enerģijas patēriņš ir sadalīts detalizētāki pēc enerģijas pakalpojuma veida, piemēram, apkure, ēdienu gatavošana, apgaismojums (mājsaimniecības un pakalpojumi), autobusi, vieglās un smagās automašīnas (autotransports). Lauksaimniecībā un rūpniecībā enerģijas patēriņš nav sīkāk dalīts. Enerģijas gala patēriņa sadalījuma salīdzinājums modelī un enerģijas resursu bilancē ir apkopots sekojošā tabulā. 1.tabula. Enerģijas galapatēriņa sadalījums SektoriApakšsektoriEnerģijas resursu bilancēModelīEnerģijas resursu bilancē (NACEs kods)ModelīRūpniecība un būvniecībaRūpniecībaBūvniecība (41 43)BūvniecībaĶīmisko vielu un ķīmisko produktu ražošana; farmaceitisko pamatvielu un farmaceitisko preparātu ražošana (20, 21)ĶīmiskāKoksnes, koka un korķa izstrādājumu ražošana, izņemot mēbeles; salmu un pīto izstrādājumu ražošana (16)KokapstrādesPārtikas produktu ražošana; dzērienu ražošana; tabakas izstrādājumu ražošana (10 12)PārtikasMetālu ražošana (24.1, 24.2, 24.3, 24.51, 24.52)MetāluPārējo metālu ražošana (24.4, 24.53, 24.54)Papīra un papīra izstrādājumu ražošana, poligrāfija un ierakstu reproducēšana (17, 18)Papīra ražošana, poligrāfijaNemetālisko minerālu izstrādājumu ražošana (23)Nemetālisko minerāluIeguves rūpniecība un karjeru izstrāde (07, izņemot 07.21, 08, 09.9)PārējāTekstilizstrādājumu, apģērbu, ādas un ādas izstrādājumu ražošana (13 15)Gumijas un plastmasas izstrādājumu, mēbeļu un cita veida ražošana (22, 31, 32)Gatavo metālizstrādājumu (izņemot mašīnas un iekārtas), datoru, elektronisko un optisko iekārtu, elektrisko iekārtu, citur nekvalificētu iekārtu, mehānismu un darba mašīnu ražošana (25 28)Automobiļu, piekabju, puspiekabju ražošana un citu transportlīdzekļu ražošana (29, 30)TransportsTransportsDzelzceļaDzelzceļaCauruļvaduCauruļvaduAutoAutobusiKravas mašīnasPasažieru automašīna un motocikliŪdensVietējā kuģošanaGaisaVietējā aviācijaBunkurēšanaStarptautiskā aviācijaBunkurēšanaBunkurēšanaStarptautiskā kuģošanaPārējie patērētājiPakalpojumiPārējie patērētāji komerciālais un sabiedriskais sektors (33, 36 39, 45 47, 52, 53, 55, 56, 58 66, 68 75, 77 82, 84 88, 90 96, 99)Gaisa kondensēšanas iekārtasĒdienu gatavošanaApkure un siltais ūdensApgaismojumsElektriskās iekārtas un ierīcesSaldēšanas iekārtasMājsaimniecībasMājsaimniecībasMājsaimniecībasGaisa kondensēšanaVeļas žāvēšanas mašīnasĒdienu gatavošanaVeļas mazgājamās mašīnasTrauku mazgājamās mašīnasElektriskās iekārtas un ierīcesApkure un siltais ūdens daudzdzīvokļu ēkāmApkure un siltais ūdens savrupmājāmApgaismojumsLedusskapji un saldētavasLauksaimniecība, mežsaimniecība un zivsaimniecībaLauksaimniecībaaugkopība un lopkopība, medniecība un saistītas palīgdarbības, mežsaimniecība un mežizstrāde (01, 02); zivsaimniecība (03)ElektroenerģijaKurināmais un degvielaIzmantotais modelis ir "demand driven" optimizācijas modelis, t.i., optimizējot aprakstīto enerģijas-vides sistēmu, tiek nodrošināts atsevišķu enerģijas gala patērētāju sektoru pieprasījums pēc enerģijas, lai tādējādi apmierinātu dažādas vajadzības enerģijas pakalpojumus, kas modelī atspoguļoti lietderīgās enerģijas pieprasījuma veidā. Lietderīgās enerģijas pieprasījums ir ieejas parametrs modelī un tiek prognozēts ārpus modeļa. Turpretim enerģijas gala patēriņš ir modeļa rezultāts. Apakšsektoriem prognozētais pieprasījums pēc pakalpojuma vai lietderīgās enerģijas (UC) modelī tiek nodrošināts caur attiecīga apakšsektora tehnoloģijām (Tehn), izmantojot attiecīgu enerģijas resursu, t.i., enerģijas gala patēriņš (FEC), kura patērēto daudzumu raksturo iekārtas raksturojoši parametri pārveides koeficients (ŋ), piemēram, katla lietderības koeficients. Apakšsektora kopējo lietderīgās enerģijas pieprasījumu iegūst summējot atsevišķu tehnoloģiju nodrošināto lietderīgo pieprasījumu - UCapakšsektors=∑UCTehn. Tādējādi tehnoloģiju patērētie enerģijas resursi veido enerģijas gala patēriņu (FEC), kas ir modeļa rezultāts. 3.attēls. Lietderīgās enerģijas un galaenerģijas sasaiste modelī Pieprasījums pēc enerģijas ir saistīts ar ekonomisko attīstību, respektīvi, lai prognozētu lietderīgās enerģijas patēriņu, ņemam vērā ilgtermiņa makroekonomiskās attīstības prognozi, kā arī identificē ekonomisko, tehnisko un sociālo faktoru kopu, kas ietekmē katra enerģijas pakalpojuma vai lietderīgās enerģijas veida pieprasījumu: • Iedzīvotāju skaits; • Sektoru pievienotā vērtība (PV); • Iedzīvotāju privātais patēriņš; • Ton-kilometri (T-km) kravu transportēšanā; • Pasažieru kilometri (P-km) pasažieru transportēšanā; • Pakalpojuma sektora apkurināmā kopējā platība; • Mājsaimniecību skaits; • Mājokļu kopējā dzīvojamā platība • u.c.