Время энергии
Выставка «Энергоэффективность-2008»: многообещающие ответы или неутешительные вопросы.
Энергоэффективность — острейшая проблема украинской экономики. Но может стать ключом к ее оздоровлению. Эту истину подтвердила и всеукраинская специализированная выставка «Энергоэффективность-2008», организатором которой выступило Национальное агентство Украины по вопросам обеспечения эффективного использования энергетических ресурсов (НАЭР).
Энергоемкость отечественного ВВП сегодня превышает средний мировой уровень в 2,6 раза. Причин тому несколько. Одна из главных: рискованный расчет на дешевизну энергии оказался сильнее, чем риск остаться на задворках мировой экономики. Кризис требует изменить сознание. В своем приветствии участникам выставки это отметила премьер-министр Украины, назвав основной задачей в сфере энергоэффективности «проведение комплекса мероприятий, направленных на формирование в обществе сознательного отношения к необходимости ее повышения, постепенный переход к европейским нормам потребления энергетических ресурсов на единицу произведенной продукции, замещение традиционных энергоносителей возобновляемыми и альтернативными источниками энергии». О необходимости нового энергосознания говорил, открывая выставку, и вице-премьер Александр Турчинов.
Выставка и должна была стать одним из «мероприятий» в государственной политике повышения энергоэффективности. Надо отдать должное организаторам: они все сделали безупречно. Выставка показала: да, скачок цен на энергоносители спровоцировал (без преувеличения!) своеобразный бум энергоэффективных проектов и технологий. Вместе с тем предельно остро обозначила вопрос: готова ли Украина к их внедрению? Специалисты утверждают, что нет. Основной барьер на пути масштабной реализации украинского потенциала энергоэффективности — именно непоследовательность государственной политики, несовершенство отечественных нормативно-правовых и финансово-экономических механизмов. Иными словами, между тем, что предлагают украинские ученые, и конкретными рычагами внедрения суперактуальных и выгодных проектов — пропасть.
Как же в таких условиях формировать новое «энергосберегающее» сознание?
Вопрос риторический. Но решать его необходимо. И путь один — взаимодействие органов власти, бизнес-структур, ученых и представителей общественности. Свою часть пути те, кто творит и создает, уже прошли. И готовы к диалогу, что наглядно показало заседание «круглого стола» на тему «Власть и предприятия отрасли энергосбережения: углубление сотрудничества». Правда, слово «углубление» в данном контексте вызывает здоровую иронию. Учитывая хотя бы тот факт, что заместитель руководителя секретариата Комитета Верховной Рады по вопросам топливно-энергетического комплекса, ядерной политики и ядерной безопасности Александр Матвейчук на заседании так и не появился. Поэтому опять: «встретились — поговорили», как не без сарказма заметил Сергей Довлатов.
Хорошо забытое старое
Тематика выступлений участников «круглого стола» охватывала самые различные аспекты современного топливно-энергетического комплекса. Одна из самых наболевших его проблем — коммунальная теплоэнергетика. По мнению директора Института технической теплофизики НАН Украины академика Анатолия Долинского, этот сектор сегодня остро нуждается в комплексной модернизации.
Приведенные Анатолием Андреевичем данные свидетельствуют о глубоком кризисе в коммунальной теплоэнергетике Украины. Ее предприятия используют 30—35% органического топлива от общего объема потребления всеми секторами экономики. В коммунальной сфере сегодня работают 14 тысяч котельных (около 50 тысяч котлов); более 20% котлов эксплуатируются свыше 20 лет, 38% являются малоэффективными и морально устаревшими. 35% такого оборудования полностью отработало свой ресурс. 40% вспомогательного оборудования (бойлеров и насосных систем) находятся в запущенном или аварийном состоянии. В таком же состоянии — примерно 7,5 тыс. км тепловых сетей (или 32%) и свыше 1760 теплопунктов (около 29%). Подобное положение в коммунальной теплоэнергетике приводит к перерасходам горючего, на 15% превышающим среднемировой уровень (на 1 Гкал у нас тратится 171 кг у.т. против 145—150 кг в развитых странах). В результате коммунальная теплоэнергетика потребляет 43% всего природного газа.
С промышленными и бытовыми сточными водами в Украине за год сбрасывается около 70 тыс. МВт потенциальной энергии. Благодаря теплонасосам ее можно использовать для теплоснабжения.
По мнению Анатолия Долинского, в основе комплексной модернизации коммунальной теплоэнергетики должны лежать разработка новых котлоагрегатов, совершенствование и широкое внедрение утилизации тепла отходных дымовых газов, комбинированное производство тепловой и электрической энергии (когенерация), применение современных приборов теплового учета и систем контроля полноты химического и механического сгорания топлива, использование местных видов топлива (торфа, древесины, соломы), создание новых высокоэффективных теплообменных поверхностей, широкое использование тепловых насосов и теплоизоляции систем горячего водоснабжения. Необходима также система мониторинга объектов коммунальной теплоэнергетики.
В последнее время особый акцент все чаще делается на возможности использования электроотопления в системе теплоснабжения. Обосновывается это просто: собственной электроэнергии в отличие от газа у нас в избытке, о чем на прошлой неделе напомнила Украине премьер-министр, предложив идею «электричество вместо газа».
Однако, по словам Анатолия Долинского, применение электричества для производства тепловой энергии может быть действительно выгодным лишь в двух случаях: в 50-километровой зоне вокруг атомных электростанций и при использовании комбинированной схемы отопления (ночью – электроэнергия, днем – обычное отопление). Кроме того, для обеспечения таким теплом невозможно пользоваться старыми линиями, а чтобы проложить новые — высоковольтные — понадобится 15–20 лет. Поэтому придется все-таки чинить обычные теплотрассы и параллельно, если государственная политика позволит, прокладывать новые электролинии.
По поручению Кабинета Министров программа комплексной модернизации коммунальной теплоэнергетики уже разработана. Однако ее широкое внедрение — вопрос все тот же, риторический.
Микроводоросли на фоне макропроблем
Одним из самых «модных» альтернативных направлений сегодня считается производство биодизеля из микроводорослей, не так давно анонсированное нашим премьером. О разработках Киевского института автоматики рассказал заместитель генерального директора Виктор Горбунко.
Использование водорослей в качестве энергетического сырья по производительности в 50—100 раз выше, чем у масличных культур. Выход биодизеля с 1 га зерновых — 0,17 т, сои — 0,45 т, подсолнечника — 0,95 т, рапса — 1,2 т, а из микроводорослей — от 46 до 100 тонн.
Их производство не «обескровливает» землю, одновременно решает энергетические и экологические проблемы. Ученые Киевского института автоматики уже создали биоэнергетическую установку, в которой для питания микроводорослей используются отходы птицеферм, ставших настоящей катастрофой для окружающих территорий. В перспективе — замкнутые энергетические системы.
— Разработок по биотопливу в Украине множество, — отметил он. — Несколько лет назад были приняты программы по биоэтанолу и биодизелю. К сожалению, они недостаточно эффективно работают. При этом в мире для производства биомассы все больше используются, так сказать, пищевые продукты: кукуруза, рапс и другие. В итоге их производство сократилось и соответственно цены на них поднялись. Представители ООН и других организаций обратились с призывом сократить или исключить использование пищевых продуктов в качестве энергетического сырья.
С подобными трудностями столкнулась и Украина. К примеру, для того, чтобы решить энергетические проблемы одного только АПК, нужно около 10% площадей засеять рапсом. В этом году им было засеяно примерно 1,5 млн га. И где же наше биотопливо? Энергетических проблем мы пока не решили. Зато успешно продолжаем истощать землю.
Использование в качестве энергетического сырья водорослей в мире становится устойчивой тенденцией. В этом направлении активно работают Америка, Канада, Испания… Соответствующий научно-технический потенциал есть и в Украине. При поддержке НАЭР Киевский институт автоматики стал головным исполнителем программы по производству биодизеля из водорослей.
В чем преимущество использования водорослей в качестве энергетического сырья? По словам Виктора Горбунко, их потенциал по производительности в 50—100 раз выше, чем масличных культур. Цифры говорят сами за себя: выход биодизеля с 1 га зерновых — 0,17 т, сои — 0,45 т, подсолнечника — 0,95 т, рапса — 1,2 т. Микроводоросли позволяют получить от 46 до 100 тонн биодизеля с гектара.
При этом их производство не требует использования плодородных земель и позволяет решить не только энергетические, но и экологические проблемы. Ведь одно из достоинств водорослей в том, что для питания им нужны всего три вещи: солнечный свет, углекислый газ и минеральная подпитка.
Выращивание микроводорослей происходит в закрытых системах, где используются прозрачные пластиковые трубы — наклонные, горизонтальные и вертикальные — диаметром 300—900 мм и длиной 8—12 м. Это основное звено таких биореакторов.
— У нас уже готовы оригинальные технические решения для целого ряда ключевых узлов биореакторов, — говорит Виктор Горбунко. — В частности, очень важно иметь стабильную питательную среду (так называемую суспензию). Для этого необходимы автоматизированные датчики, системы дозирования, регулирующие системы, которые позволяют держать стабильные расходы. А силовая часть снабжена оригинальными системами, разработанными учеными нашего института. Они обеспечивают защиту не только всех приводов от любых перегрузок, но и обслуживающего персонала от поражения электрическим током.
Биореакторы можно устанавливать на крышах тепловых станций, и тогда они будут использовать выбросы углекислого газа и дармовое низкопотенциальное тепло для подогрева суспензии в зимнее время. Чтобы получить тонну сухой биомассы водорослей, используется 1,7 тонны СО2, а после переработки получается 1,2 тонны чистого кислорода.
Учеными института уже создана биоэнергетическая установка, где для питания микроводорослей используются отходы птицеферм.
— Только под Киевом находится три крупнейших производителя куриного мяса, — говорит Виктор Николаевич. — Экологическая обстановка вокруг этих ферм просто катастрофична. Часть птичьего помета вывозят и разбрасывают по полям. Хотя это дополнительный источник метана и прочих «радостей». А жидкие стоки и выбросы в окружающую среду? Наша технология позволяет и воздушные выбросы птицефабрик, и жидкие ядовитые стоки применять для питания микроводорослей, получать биогаз и использовать его для коагуляционной установки, которая будет снабжать электрической и тепловой энергией этот комплекс.
При нормальной работе подобный комплекс позволяет получить около 10 млн евро годовой экономии.
Технология использования биоводорослей позволяет решить не только сегодняшние энергетические и экологические проблемы. Ее смело можно назвать технологией будущего. Ведь благодаря ей в дальнейшем появится возможность создавать замкнутые системы, базирующиеся на стоках поселков или городов, отходах животноводства и растениеводства. В результате можно будет получать и биодизель, и биоэтанол, и биомассу.
Интересен ли подобный проект для Украины? Теоретически — да. Ученые очень рассчитывают на поддержку правительства. Они искренне хотят «как лучше». Не получится ли «как всегда»?
Кто-то теряет, кто-то находит…
Не менее интересное и перспективное для Украины направление — использование тепловых насосов. И снова цифры говорят сами за себя. С промышленными и коммунально-бытовыми сточными водами у нас сбрасывается около 70 тыс. МВт тепла в год. Благодаря тепловым насосам его можно использовать для теплоснабжения коммунальных и промышленных объектов. Электростанции (в том числе и атомные) сбрасывают для охлаждения воду с температурой 30 0С, которую тоже можно «пускать в дело» при помощи тепловых насосов. Кроме того, они позволяют использовать в качестве источника низкопотенциальной энергии тепло земли, рек и морей.
В мире этот потенциал давно оценили. По прогнозам мирового энергетического комитета, к 2020 году развитые страны 75% общей потребности в тепловой энергии будут получать за счет эксплуатации тепловых насосов.
К примеру, в Стокгольме установлен тепловой насос, работающий на тепле Балтийского моря. Объем производимой им тепловой энергии составляет 12% от всех потребностей города. В целом же Швеция уже приблизилась к порогу 50-процентного производства тепловой энергии с помощью тепловых насосов.
Интересен опыт Японии. Там эксплуатируется около 57 млн тепловых насосов. В частности, в Токио внедрен крупный тепловой насос мощностью 38 мегаватт. Источник для его работы — неочищенные сточные воды.
В каждом украинском городе огромное количество стоков. К примеру, в Киеве в зимнее время температура воды в них составляет 13—18 0С. Источник колоссальных проблем можно превратить в колоссальный источник энергии. Мировой опыт свидетельствует, что до 30% теряемого сегодня тепла можно снова вернуть в систему отопления и водоснабжения только за счет использования этих стоков. Но для этого необходимы проекты, программы, финансирование…
Стоит сказать и о российском опыте. Несколько лет назад в одном из городов в эксплуатацию была введена гостиница общей площадью 20 тыс. м2 , где эксплуатируется одновременно 450 тепловых насосов. Все они установлены в номерах и могут обеспечить режим как нагрева, так и кондиционирования независимо от времени года. Насосы соединены в так называемую кольцевую систему. При дефиците тепла включается небольшая котельная, при дефиците холода — либо котельная, либо градирня.
Внедряются и другие проекты: к примеру, в Усть-Лабинске уже запущен тепловой насос, работающий на сбрасываемых теплых водах ТЭЦ. Он обеспечивает отопление школы общей площадью 2820 м2. Подобный проект внедрен и в Адлере.
В России действует государственная программа развития теплонасосной техники, которая определила конкретные цифры ввода тепловых мощностей. Наши соседи одновременно строят два крупных завода: один (производительностью до 20 тыс. теплонасосных установок в год) — в Елабуге, второй — в Краснодаре.
А что у нас? «А у нас в квартире газ»…
— Наше достаточно мощное предприятие способно выпускать такую технику, — говорит главный специалист мелитопольского завода холодильного машиностроения «Рефма» Валерий Тараканов. — Но, к сожалению, мы сталкиваемся с тем, что сегодня практически нет потребителей. Большинство потенциальных покупателей не верят в высокую эффективность технологии. Но главное даже не в этом. В Украине нет законодательной основы, обязывающей потребителей экономить электрическую энергию. А ведь она тоже скоро подорожает — так же быстро, как и газ.
На фоне происходящих в мире процессов ситуация выглядит абсурдной. У нас сейчас нет необходимости строить новые предприятия для производства тепловых насосов. Достаточно использовать, к примеру, потенциал нашего завода. Но есть ли у нас типовые проекты систем отопления с применением тепловых насосов? Нет. Как же нашему предприятию определиться: какова государственная потребность, в каких типоразмерах, с какими техническими характеристиками? Что нам проектировать и изготавливать для того, чтобы эта продукция была действительно востребована и давала эффект?
Вопросы, вопросы… Чтобы ответить на них, необходима государственная программа, где была бы предусмотрена система мероприятий по стимулированию и производителя, и потребителя. Именно так делается во всем мире. Вот лишь несколько примеров. В Швеции в рамках программы отказа от импорта энергоносителей на установку тепловых насосов предоставляются субсидии в размере 1800—3000 долларов США до 2011 года. В Бельгии правительство предоставляет субсидии в размере 75% от стоимости оборудования, в Испании — до 50%… Потому-то в этих и других странах реально работают передовые энергосберегающие технологии.
Украина пока идет своим путем. Путаным и сумбурным. Попытки формирования принципиально нового энергосознания, конечно, похвальны. Однако без конкретных и разумных действий «сверху» они останутся лишь декларациями. А мероприятия, подобные выставке «Энергоэффективность-2008», столь необходимые нашему обществу, особенно в период финансового кризиса, з будут оставлять после себя лишь все больше вопросов.