Характеристика основных альтернатив традиционному топливу

Постоянный рост цен на энергетическое сырье для нужд отопления все чаще заставляет оглядываться вокруг в поисках замены традиционных способов получения тепла на альтернативные. И особенно это касается Карелии, как энергодефицитной республики, которая более чем 80% топлива (уголь, мазут) завозит из других регионов.

К сожалению, нетрадиционные технологии начали внедряться у нас не так давно, поскольку отношение к идеям использования ветровой энергии, энергии солнца, геотермального тепла и тепла от сжигания древесных отходов у государства было несерьезным. В это же время, начиная с 40-х годов, в странах Западной Европы, Скандинавии велась активная разработка промышленных образцов альтернативных источников электрической и тепловой энергии. Достаточно заметить, что Финляндия сегодня производит до 30% тепловой энергии с помощью биокотельных — котельных, работающих на биологическом топливе (древесных отходах, в частности). К 2010 г. эта страна собирается получить до 50% тепловой энергии от биотоплива.

Конечно, необходимо рассматривать все возможные источники энергии. Многие идеи (по отношению к применению в карельских условиям) сейчас находятся на уровне технических обоснований и обсуждений. Работы же по использованию древесных отходов идут полным ходом — строятся и работают котельные, производится специальное оборудование, создается инфраструктура. Поэтому более подробно в этой статье мы остановимся на вопросах использования энергии древесных отходов.

Всем известно, что при лесозаготовке и деревообработке образуется достаточно большое количество отходов в виде щепы, коры, стружки, опилок, горбыля, обрезок, которые представляют собой достаточно калорийное топливо для энергетических установок, вырабатывающих тепло и электричество.

Среднее деревообрабатывающее предприятие от переработки 1000 м³ древесины имеет около 300 м³ различных деревоотходов, при сжигании которых можно получать как тепло, так и электроэнергию. Древесина является одним из самых экологичных и дешевых видов топлива. Но, вопреки здравому смыслу, большая часть деревоотходов до сих пор вывозится на свалку, либо сжигается на кострах. Предвидя вопрос скептиков о том, насколько целесообразно использование древесных отходов в качестве топлива для получения тепла и электроэнергии, рассмотрим теплофизические характеристики деревоотходов и других видов топлива, производимых из них.

Древесные отходы как топливо обладают следующими преимуществами:

в их составе практически нет серы;

малая зольность: 1−2%;

возможность сжигать влажные отходы (влагосодержание до 55−60%);

уменьшается эмиссия двуокиси углерода, т.к. сжигаются отходы, которые фактически при гниении выделяют то же количество двуокиси угле рода, как и при горении;

низкая коррозионная агрессивность дымовых газов;

возможность конденсировать влагу дымовых газов и высвободить скрытую теплоту парообразования;

низкая, по сравнению с ископаемым топливом, цена;

ресурсы древесных отходов в Карелии оцениваются в 36 млн м3 в год, что эквивалентно 59 млн МВт. ч тепловой энергии, и позволяет заменить 7820 тыс. т мазута стоимостью 745 млн долл. США;

Экологический эффект по снижению вредных выбросов можно обозначить следующими данными:

• · двуокись серы -1,1 млн т/год;
• · двуокись углерода — 727 млн т/год;
• · окись азота — 71 тыс. т/год.

Кроме того, преимуществом биотоплива из деревоотходов является тот факт, что оно — возобновляемый источник энергии. В Европе и Америке этому вопросу уделяется самое при стальное внимание. Проблемами использования древесины, древесных отходов для получения энергии занимаются специализированные организации ООН. Комитет по лесоматериалам (ФАО) и отдел энергетики Европейской Экономической Комиссии (ЕЭК) проанализировали тенденции и потенциальные возможности использования древесины как возобновляемого источника энергии. При этом было установлено, что в развитых странах доля энергии, получаемой из древесины, от общего потребления энергии невелика: в Финляндии — 19%, в Швеции — 18% и в Турции — 23%.

Однако у Карелии есть возможность на 85% обеспечить свои потребности в тепловой энергии за счет отходов лесозаготовок и деревопереработки. Модульные тепловые станции в Харлу, Вешкелице и Беломорске подтверждают высокую эффективность сжигания опилок, обрезков, коры и других отходов лесного производства.

Конечно, необходимо учитывать тот факт, что оборудование для сжигания отходов сравнительно дорого, и перед принятием решения о переходе на сжигание древесных отходов, необходим тщательный экономический анализ. Тут решающими могут стать цифры расходов:

годовое производство тепла на реконструированном оборудовании;

свои или покупные древесные отходы, их стоимость, транспортные расходы;

стоимость реконструкции;

налоги на эмиссию вредных газов в атмосферу.

Если сегодня расходы на топливо составляют 55−65% от себестоимости тепловой энергии, то и цена топлива играет важную роль. Уменьшение топливной составляющей в себестоимости гигакалории является практически единственным источником покрытия расходов на реконструкцию, т.к. налоги на эмиссию вредных газов пока сравнительно невелики и не являются стимулом.

Внедрением этих технологий в жизнь сегодня занимается ряд отечественных предприятий, которые производят, монтируют и вводят в эксплуатацию оборудование по сжиганию биотоплива. Предлагаемые ими проекты позволяют как реконструировать старые котельные, так и строить новые. Эффективной считается реконструкция паровых котлов, имеющих технологическую на грузку, т.к. у них высок коэффициент использования установленной мощности. Так, реконструкция парового котла ДКВР4−13 в Вепсской национальной волости республики Карелия за первый год эксплуатации позволила дать чистую прибыль 84 тыс. долл. США.

Еще один пример — это котельная в поселке Кварцитном. Население поселка — 1100 человек, проживающих в основном в пятиэтажных панельных домах, постройки 70-х годов. Отопление поселка осуществляется по закрытой схеме сетевой водой, нагреваемой в паровых подогревателях котельной за счет вырабатываемого пара. Температурный режим работы тепловой сети рассчитан на температурный график 150−70 ОС, но из-за отсутствия достаточного количества топлива температура в подающем трубопроводе выше 100 ОС практически не поднималась. Установленная мощность котельной составляет 7 Гкал/ч. Располагаемая мощность — 5,4 Гкал/ч, т.к. постоянно один котел находился или в ремонте, или в резерве. Подключенная нагрузка потребителей составляла 4 Гкал/ч. Из трех действующих котлов два паровых переведены с мазута на щепу. При этом тепловая схема существующей котельной осталась без изменений. После переделки существующих котлов и здания котельной система за пущена в работу. Топливо подается автотранспортом на склад (150 м3) и далее транспортерами с автоматизированного расходного склада попа дает в бункер топки. В проекте предусмотрена и очистка дымовых газов. Для этого установлены два мультициклона с двадцатью элементами. Коэффициент очистки газов 85−90%. Все процессы автоматизированы.

Реконструкция только этой котельной позволила обеспечить стабильное теплоснабжение потребителей тепловой энергией и уменьшить выбросы в атмосферу серы и азота. Экономический эффект от перевода первого котла на сжигание древесных отходов в виде щепы за счет разницы в стоимости топлива за отопительный сезон 2001;2002 гг. составил 2420 тыс. руб. Это при том, что остальные затраты практически оставались неизменными (зарплата, материалы, вода, электроэнергия и т. д.), а экономический эффект дополняется экологическими факторами (сокращение платы за вредные выбросы, очистку лесных угодий от древесных отходов и т. д.). биокотельная энергетический топливный Однако, несмотря на то, что в Карелии появились положительные примеры, рынок отработанных, сертифицированных конструкций малых и мощных биокотельных пока не заполнен, не создан также и рынок биотоплива. Одна из причин «торможения» — это отсутствие у заказчика хотя бы ориентировочных экономических оценок на приобретение и установку биокотельных. Пока мы ориентируемся на заводские цены ближайшего соседа — Финляндии. Закупка биокотельной малой мощности, например, 40 кВт, с доставкой в Санкт-Петербург и уплатой таможенной пошлины и НДС обойдется покупателю около 6500 долл. США. Для сравнения — закупка на этой же финской фирме котла с горелкой на дизельном топливе обойдется покупателю в 3500 долл. США, котел с газовой горелкой — 4000 долл. США.

Кстати, отметим зарубежную политику цен — чем дешевле топливо, тем дороже оборудование. Объясняется это позицией производителя — чем дешевле топливо, тем сложнее и дороже безопасное оборудование для его сжигания. Теперь выбор за покупателем. Однако ориентироваться на точку зрения финна в ценовом вопросе будет не совсем верно. Дизельное топливо в Финляндии дороже нашего в три раза. При расходе дизельного топлива 40 л/сут. по стоимости 0,75 долл./л, стоимость отопления финскому хозяину обходится около 30 долл./сут. или около 26 тыс. российских рублей в месяц. Нашему потребителю это удовольствие обходится в 9000 руб./мес. Стоимость тепла от биокотельной в месяц обходится финну около 600 долл., т. е. на 30% дешевле, чем отопление дизельным топливом. При твердой и невысокой цене топочной щепы экономия от применения биокотельной в Финляндии составляет 250−300 долл. США в месяц.

В России все будет зависеть от цены на биотопливо. Если котельная использует опилки или древесную стружку — это практически бесплатное топливо. Но суточное потребление его по объему значительно больше, чем потребление топливной щепы. Предпочтительнее применять топливную щепу. Для того чтобы владельцу биокотельной было выгодно топить щепой, цена на нее должна составлять не более 5 долл. США одного плотного кубометра. При такой цене топлива биокотельная будет выгоднее котельной на дизельном топливе на 30−35%. Что скажет по этому поводу производитель биотоплива — неизвестно. Окупятся ли его затраты на производство? Поэтому, для владельцев частных домов и малых предприятий пока можно рекомендовать установку биокотельных с одновременной закупкой собственной малой рубочной машины. Для котельных мощностью 100 кВт и выше проблем с топливом нет. Они, благодаря другой конструкции горелочного устройства, всеядны и охотно используют опилки в смеси с корой, стружкой и мелкими древесными отходами.

Конечно, будущее республики связано с использованием газа, традиционно будут использоваться мазут и уголь. Но все больше сейчас говорят об альтернативных видах энергии: биотопливе из древесных отходов, торфе, потому что биоэнергия — это хороший товар и может принести ее владельцам значительные прибыли.