Голуб/когенерация

Энергосбережение - это закон плюс когенерация всей страны

За то, что Васисуалий Лоханкин не выключал в туалете свет, соседи выпороли его на кухне розгами. Вряд ли они боролись за энергосбережение в масштабах страны. Они свои кровные экономили. Потом на смену коммуналкам пришли "хрущевки", и каждый распоряжался электроэнергией в меру своей рачительности. Граждане лоханкины (проклятые расхитители социалистической собственности) жгли дешевое электричество напропалую и дома, и на работе. Безнаказанно причем. ...Счастливая страна, где было "все вокруг колхозное, все вокруг мое", теперь в прошлом. Но люди остались те же, и все так же бесхозяйственно расходуют энергоресурсы, рассуждая о трагической судьбе русского либерализма и своей роли в демократической революции при том. Говорят, что мстят государству за постоянно растущие тарифы. Получается, во всем виноват бардак в стране и разгильдяйство отдельно взятого индивидуума. А если серьезно?

Светлана Медофф

Ударим малой энергетикой по большому разгильдяйству

Если серьезно, то энергетический кризис, захлестнувший Украину, заставил нас осознать, какую громадную роль играет энергетика в жизни государства. В начале нынешнего года в своем традиционном послании Верховной Раде Президент Украины заявил о необходимости повысить эффективность использования энергоресурсов именно сейчас, когда цены на них стремительно растут. Первоочередной задачей энергосбережения он назвал снижение потребления энергоресурсов в промышленности и коммунальной сфере. И четко обозначил цифру: в два раза. Правда, не сказал, за какой период времени. Особое негодование Президента вызывают металлурги. "Украинская металлургия развращена дешевым газом, а расходы предприятий на него выше, чем в Европейском Союзе, в три раза. При этом прибыльность наших предприятий ниже. Мы не можем позволить себе жить в прошлом веке", - заявил он. Действительно, две трети потребляемого природного газа приходится на промышленность, а экономика Украины является одной из самых энергоемких в мире. По данным Минпромполитики, энергоемкость продукции черной металлургии превышает аналогичный показатель развитых стран на 70%, а доля энергозатрат в себестоимости составляет 40%. Химическая промышленность забирает по 20% потребляемого промышленностью газа и дизтоплива и 10% - электроэнергии. В ряде отраслей доля энергозатрат (без учета стоимости сырья и материалов) достигает 75%. В итоге на один доллар ВВП Украина тратит в 5,5 раза больше энергоресурсов, чем страны Центральной и Восточной Европы, и в 12 раз больше, чем Западная Европа. К тому же в Украине потери тепла при транспортировке - 20-40%, что вдвое больше, чем полагается по нашим же нормативам. Президент считает, что для успешной реализации программы энергоэффективности необходимо также провести реформу в сфере жилищно-коммунального хозяйства. По его мнению, уже в ближайший год при успешной реализации поставленных задач возможно уменьшение энергопотребления на 10%. Курировать вопросы энергосбережения должно Национальное агентство по вопросам обеспечения эффективного использования энергоресурсов, задачей которого является проведение единой политики в сфере использования энергоресурсов и энергосбережения, увеличение доли нетрадиционных и альтернативных источников энергии. Правда, на внедрение энергосберегающих технологий государство в этом году выделило 383 млн грн. Стоит ли в ближайшем будущем ждать каких-то кардинальных перемен? Посмотрим. Я не зря в начале статьи вспомнила нашу с вами советскую родину. В социалистической экономике энергоресурсы стоили копейки, никто их не экономил, несмотря на то, что на каждом уважающем себя предприятии алел лозунг "Экономика должна быть экономной". На металлургических комбинатах в сотнях факелов догорал доменный газ, на бумажных комбинатах гнили тысячи тонн опилок, в котельных вместо турбин для получения электроэнергии ставили редукционные установки, снижающие давление пара без всякой полезной работы. О повышении КПД сжигаемого топлива тем более не задумывались. Вся прогрессивная мысль была нацелена на то, чтобы "догнать и перегнать". Считалось, что ради наращивания мощностей можно пожертвовать лишними миллионами тонн условного топлива.

Сегодня эти мощности износились настолько, что цена модернизации практически равна цене нового строительства. Руководители некоторых промышленных предприятий, особенно в экспортно-ориентированных отраслях, старались (и имели возможность) поддерживать свои основные фонды в пристойном виде. В энергетике их состояние достигло критического уровня. По оценкам специалистов, 60 % генерирующих мощностей выработали установленный срок эксплуатации, а оборудование электрических и тепловых сетей нуждается в срочной замене, так как не способно обеспечить приемлемый уровень надежности. В коммунальной энергетике проблем еще больше. По данным Государственного комитета Украины по вопросам жилищно-коммунального хозяйства, коммунальная инфраструктура изношена более чем на 60 %, из-за этого количество аварий за последние 10 лет выросло почти в 5 раз. Ясно, что эта сфера абсолютно не готова воспринять и реализовать идеи, направленные на повышение эффективности использования энергии. То, что делается, - капля в море. Да и то частенько за счет западных программ поддержки... В нынешних условиях коммунальщикам легче доказывать необходимость повышения цен на энергоресурсы, чем заниматься новыми технологиями. В общем, спасение утопающих... дальше вы знаете. А какое интересное предложение внес премьер-министр в разгар газового скандала: поставить пластиковые стеклопакеты на все окна в стране! Это и есть альтернативная энергетика?

Малая энергетика - большая экономия

А во всем мире, между прочим, в энергетической отрасли происходит настоящая революция. Страны, на которые Украина равняется и мечтает стать похожей, постепенно переходят от ресурсопоглощающей модели экономического развития к постиндустриальной, где повышение производительности обеспечивается наукоемкими технологиями. Так, например, швейцарский энергетический гигант АВВ недавно объявил, что начинает сворачивать свой бизнес по созданию атомных электростанций и переключается на разработку возобновляемых источников энергии и небольших электростанций, расположенных поблизости от потребителей. Развивается новый и перспективный сектор экономики - микроэнергетика, где энергия производится при помощи компактных маломощных источников различной природы. Небольшие ТЭЦ и ТЭС практически не зависят от централизованных сетей, так как оборудование устанавливается непосредственно у потребителя. За счет минимальных затрат на транспортировку тепла и электроэнергии проекты в области мини-энергетики быстро окупаются. К тому же в Европе эту отрасль государства поддерживают неплохими дотациями. Так что энергетические монстры, использующие грязные с экологической точки зрения и невыгодные потребителю технологии, скоро будут испытывать все большую конкуренцию со стороны микроэнергетических компаний с их компактными и чистыми источниками энергии.

Сам термин "микроэнергетика" был предложен Сетом Дунном из Института мировой экологии (Worldwatch Institute), который к этой категории отнес солнечные батареи, ветрогенераторы, водородные элементы и газовые микротурбины. Однако с учетом технических и экономических аспектов это понятие можно трактовать более широко, рассматривая не только генерацию электричества. Мы уже писали о тепловых насосах и гелиопрофиле ТЕПС - технологиях, достаточно новых для Украины. Наиболее распространены у нас газогенераторы и другие мини- и микромоторгенераторы, на базе которых работают когенераторные и тригенераторные установки, вырабатывающие одновременно электричество, тепло и холод. Кроме того, КПД сжигаемого топлива повышется на 40%, а выбросы окиси углерода в атмосферу снижаются в два раза. В отличие от большой энергетики, установки малой мощности (до 25 МВт) не требуют сверхвысоких капитальных вложений, имеют относительно небольшой срок ввода в эксплуатацию, а расходы на их строительство порой окупаются за два-четыре года. По сравнению с традиционными технологиями, микроэнергетика более устойчива. Как известно, надежность традиционных энергетических источников и сетей описывается термином "три девятки", что означает гарантию работоспособности в течение 99,9 % времени, то есть практически запланированный отказ ежегодно на 8 часов. Однако многим производствам нужна совсем иная надежность, а именно "девять девяток". Достичь ее можно только с переходом на автономные энергетические установки. Во-первых, это обезопасит производство от непредвиденных ситуаций, возникающих из-за сбоев в работе централизованного энергообеспечения (а затраты, связанные с остановкой производства, особенно непрерывного, а также ликвидацией последствий замораживания систем отопления, исчисляются немалыми суммами). Во-вторых, собственная энергия выходит значительно дешевле для предприятий.

Сегодня мир интенсивно входит в перестройку самой сути выработки энергии, которая неизбежно приведет к кардинальной смене структуры сети доставки и распределения энергии. До сих пор электричество и тепло текло от крупных электростанций к розеткам и батареям домов. На такой односторонний поток энергии ориентированы все системы энергетических сетей. Сейчас специалисты задумываются о включении в сети малых генерирующих мощностей. Для них активно разрабатываются новые схемы релейной защиты и управления, которые сделают их похожими на телекоммуникационные сети. Поясню: по линиям электропередачи передается переменный ток, хотя большинство потребителей, в частности цифровые устройства, в своей работе использует постоянный ток. Дело в том, что передача постоянного тока на значительные расстояния приводит к огромным потерям. Поэтому современные компьютеры и большинство других приборов содержат устройства, превращающие переменный ток в постоянный. Уже разработаны устройства под названием FACTS (Flexible AC Transmission System-гибкие системы передачи переменного тока), являющиеся, по сути, маршрутизаторами для электричества, способные оперативно направлять требуемое количество электричества в нужное место. В будущем это позволит избежать колебания рыночных цен на электроэнергию. Сейчас у них один недостаток- высокая стоимость, но есть надежда, что новые полупроводниковые технологии на основе карбида кремния, нитрида галлия и алмазных пленок снизят их стоимость. Так что будущее, несомненно, за микроэнергетикой.

Украинские ученые и практики считают, что когенерационные и энергосберегающие технологии могут поправить положение в стране. По данным Института технической теплофизики НАН Украины, только на объектах промышленного производства можно установить около 1000 МВт когенерационных электрогенерирующих мощностей. Разработками занимаются сотни специалистов в Институте газа НАН Украины, Винницком национальном техническом университете, Институте технической теплофизики НАН Украины, НИИ проблем экологии и энергосбережения Национального университета кораблестроения им. адмирала Макарова, Севастопольском национальном техническом университете, Крымской академии природоохранного и курортного строительства, Национальной металлургической академии Украины, Taврической государственной агротехнической академии, институте "Луганскгипрошахт", Институте прикладных исследований в энергетике и других. Приходится констатировать, что в нашей стране наука и производство зачастую гораздо мобильнее государства. Всего лишь год назад вступил в силу Закон Украины "О комбинированном производстве тепловой и электрической энергии (когенерации) и использовании сбросного энергопотенциала". Он впервые предусмотрел реальные стимулы внедрения когенерационных технологий. В частности, до 2015 года в тарифы на электрическую и тепловую энергию, произведенную квалифицированными когенерационными установками, не включается целевая надбавка. Таким образом, цена отпускаемой энергии должна быть ниже на 10-15%, а значит, более привлекательна для потребителей. Однако наиболее передовые предприятия начали внедрять когенерационные технологии задолго до принятия закона. Так, в 2003 году на Рубежанском картонно-тарном комбинате запустили газотурбинный энергоблокок, который на тот момент не имел аналогов в Украине. Электрический КПД схемы составляет 45%, тогда как на существующих отечественных ТЭЦ он не превышает 35-36%. Основной экономический эффект установка дает за счет использования вторичного тепла. Ее внедрение позволило комбинату получить полную автономию в электроснабжении.

Достоинствами газотурбинных установок специалисты считают их относительную компактность, а также неприхотливость в эксплуатации (по сравнению с газопоршневыми). Они пригодны для создания экономичных парогазовых ТЭС и ТЭЦ, а также для реконструкции действующих паротурбинных блоков и котельных. В нашей стране производство газотурбинного оборудования налажено на авиационных заводах - в НПО "Сатурн", на заводе им. В.Я. Климова. Пока что спрос на такие машины не очень велик и в основном обеспечивается "Газпромом". Остальные заказчики еще присматриваются к конверсионным разработкам наших двигателестроителей. Одна из наиболее активно работающих фирм - ЗАО "Украинская энергосберегающая компания УкрЭСКО", основанная по инициативе евроструктур, существует за счет западных грантов. Предприятие реализовало порядка 20 проектов в области установки новых систем когенерации, ремонта и модернизации котельных. Недавно ЕБРР одобрил выделение компании очередного кредита на 20 млн долларов. На других предприятиях Украины освоены и серийно выпускаются разнообразные газотурбинные двигатели мощностью от 1,6 до 50 МВт. Газотурбинные установки, разработанные в ОАО "Турбоатом", АО "Мотор-Сич", АО "Констар", по своим техническим и экономическим показателям не уступают заграничным аналогам. Также энергетические ГТУ производит николаевское ГП "Зоря-Машпроект". Однако крупные заказы - отнюдь не отечественные, а белорусские: Березовская ГРЭС, Белорусский цементный завод, Мозырьский НПЗ. Свою оригинальную разработку - когенерационные установки для производства электроэнергии и тепла - предлагает первомайское АТВТ "Первомайскдизельмаш". На Алчевском коксохимическом заводе совместно с ГП "Международный центр энергоэффективных технологий" внедрена такая паротурбинная когенерационная установка.

Сбрось потенциал с газопровода

Подробнее стоит остановиться на энергосберегающей технологии, у которой есть реальные перспективы в Украине, стране, буквально опутанной сетью газопроводов. Она основана на использовании потенциальной энергии избыточного давления газа в газотранспортных сетях для производства электроэнергии и получения тепла или холода. Известно, что для транспортировки газа по газопроводам его сжимают до давления 6-8 МПа на специальных дожимных компрессорных станциях. На работу сжатия безвозвратно расходуется около 8% перекачиваемого газа. Часть потенциальной энергии теряется на трении о стенки газопроводов, что составляет в среднем 10%. Остальные 90% перед подачей потребителю бесполезно рассеиваются на пунктах редуцирования газа. Обычно снижение давления газа, поступающего из магистрального газопровода, происходит в два этапа. Сначала - на газораспределительной станция (ГРС), где давление снижается до 1,2-1,6 МПа. Затем - на газораспределительном пункте (ГРП), откуда газ выходит под давлением, необходимым потребителю, - 0,1-0,3 МПа. Использование сбросового потенциала дает возможность значительно сократить затраты естественного газа (то, о чем говорил Президент). Целый ряд мероприятий в этом направлении был предусмотрен Программой государственной поддержки развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и малой гидро- и теплоэнергетики (Программой НВДЭ), в которой определен годовой объем технически доступного потенциала энергосбережения за счет использования избыточного давления газотранспортных сетей Украины в объеме 2,4 млрд кВт.ч, что равняется экономии органического топлива до 840 тыс. т.у.т. на год. В 2001 году Институтом электродинамики НАН Украины проведен анализ энергетического потенциала избыточного давления естественного газа в газотранспортных сетях областей Украины (в нем учтено разработанное АООТ "ИВП "ВНИПИтрансгаз" технико-экономическое обоснование использования утилизационных турбодетандерных установок разной мощности на газораспределительных станциях (ГРС), газорегуляторных пунктах (ГРП) и котельных установках, а также определен перечень объектов первоочередного внедрения этих установок), согласно которому первоочередная потребность в утилизационных турбодетандерных установках (с утилизаторами холода) будет составлять 2000 шт. мощностью до 0,1 МВт, 30 штук - 1,0 МВт, 14 шт. - 2,0 МВт и 42 шт. мощностью 6,0 МВт, а суммарная мощность утилизационных турбодетандерных установок может составить более 290 МВт. В ходе реализации "Программы развития энергетики на базе когенерационных технологий" (разработанной Институтом технической теплофизики НАН Украины и ОАО "Рассвет") первой в Украине была построена когенерационная установка электрической мощностью 2,5 МВт на базе котельной "Южная" и газотурбинной электростанции в Запорожье. Там же, на ГРС-1, запущена опытно-промышленная утилизационная ТДУ мощностью 1,0 МВт. На ООО "Укрнафтозапчастына" (г. Сумы) разработана новая конструкция турбодетандерного агрегата мощностью до 0,1 МВт с применением струйно-реактивной турбины. Харьковское НПП "Газэлектроприбор" достаточно успешно внедряет собственную разработку - автономный источник электроэнергии, работающий за счет использования перепада давления, редуцируемого на ГРС или ГРП. Установка представляет собой турбогенератор мощностью от 1 до 30 кВт, имеющий модульную конструкцию, которую можно модифицировать в соответствии с условиями привязки и требованиями заказчика. Вырабатываемая электроэнергия используется для катодной защиты трубопроводов и металлоконструкций, при этом установка комплектуется генератором постоянного тока с напряжением 24 В или 48 В. Также возможна выработка переменного тока с частотой 50 Гц и с напряжением 220 В или 380 В. Турбоустановки могут работать в достаточно широком диапазоне параметров газопровода. Экономическая эффективность применения турбоустановок по сравнению с традиционными способами получения электроэнергии представлена в таблице. За два последних года 30 турбоустановок харьковского производства успешно работают на трубопроводах Украины и Туркменистана.

Операция когенерация

Ясно, что в энергосбережении невозможно ожидать молниеносного прорыва. Особенно принимая во внимание ограниченность финансирования из государственного бюджета. Приходится признать, что реальным обеспечением проектов в области когенерации остается привлечение собственных средств предприятий, местных бюджетов, кредитов коммерческих банков, инвестиций и других источников финансирования. Конечно, материальная заинтересованность - величайший стимул прогрессивной мысли, и если государство сегодня не может помогать материально, то пусть применит законодательные рычаги, устанавливающие льготы и стимулы для предприятий, внедряющих проекты в области микроэнергетики. Так делают в Европе и Америке... Специалисты говорят о том, что для создания благоприятного инвестиционного климата необходимо в первую очередь решить проблему дискриминационного подключения объектов малой энергетики к централизованной системе энергоснабжения. Владелец источника энергии практически может выступать не только потребителем, но и поставщиком энергии, продавая ее излишки через общую сеть. Это вполне может быть реализовано при помощи существующих средств управления сетями, однако требует введения единой системы стандартов на энергию, передаваемую подобным образом. Сегодня такие стандарты приняты всего в нескольких странах. Для реализации своего права на продажу энергии владелец микроэнергетического источника будет вынужден разбираться с огромным числом часто противоречащих друг другу правил и инструкций. Это создает почву для ущемления прав микропроизводителей энергии традиционными компаниями, которые получают возможность препятствовать их выходу на рынок, ссылаясь при этом на якобы не соблюдаемые правила безопасности или требуя введения длительных и дорогостоящих инспекционных и контрольных процедур.

Кроме трудностей, связанных со стандартизацией, есть и другие. Как считают специалисты, установлены невыгодные производителям нормы амортизации по тепловыделяющим элементам. То есть здесь, как и во многих других сферах, реакция властей значительно отстает от нужд бизнеса. Правда, бывший Кабинет министров начал работать над новым государственным законопроектом "О концепции энергетической безопасности Украины". Согласно документу, потребление газа в Украине к 2030 году уменьшится на треть и составит 49 млрд м3. А вот объемы использования топливно-энергетических ресурсов в 2030 году, наоборот, увеличатся: электроэнергии - в 2,2 раза, угольной продукции - в 2 раза, нефти для внутреннего потребления - на 30%, урана - в 7,5 раза. В результате реализации всех рекомендаций в Украине резко повысится добыча угля (до 100 млн т), газа (с 20 до 28 млрд м3) и нефти (до 5,5 млн т). Какими методами все это будет достигнуто, авторы концепции умалчивают. Да, концепция предусматривает ряд изменений в системе налогообложения для производителей и импортеров энергосберегающих технологий. Планировалось ввести льготы по НДС и по налогу на прибыль для этих предприятий. Обязательным пунктом законопроекта введена государственная поддержка предприятий, производящих собственное оборудование для ТЭС. Вместе с тем предусмотрены санкции для тех организаций, которые не будут внедрять энергосберегающие технологии, позволяющие экономить энергию. В общем, какое резюме? Кое-какие разработки в стране есть, кое-какие законы приняты, кое-какие задачи поставлены. Кое-как все будет двигаться, поскольку на все, как всегда, не хватает денег. Хотя, согласитесь, Украина - страна не такая уж бедная. Словом, есть надежда, что "пациент будет жить". Только как скоро примут этот многообещающий проект, если его разработка началась осенью прошлого года, а после выборов наступило пугающее простых граждан затишье. Ну, вы понимаете, о чем я.