CC BY
24
© С.В. Сластунов, Е.А. Ельчанинов, Б.П. Кузнецов, В.Б. Кузнецов, 2003
УАК 658.26
С.В. Сластунов, Е.А. Ельчанинов, Б.П. Кузнецов,
В.Б. Кузнецов
ЭКОНОМИЧЕСКИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ,
ПРИ РЕШЕНИИ ТЕПЛОВЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ РОССИИ
Переход экономики на рыночные отношения неизбежно требует повышения экономической эффективности и экологической чистоты предприятий топливноэнергетического комплекса. Некоторые звенья этой отрасли, сформированные в условиях централизованного распределения произведенного продукта, оказались неприспособленными к рыночным отношениям. В числе таких звеньев - угольная отрасль. Высокая себестоимость и транспортные издержки привели к тому, что уголь, добываемый в России, оказался неконкурентоспособным как на внутреннем, так и на Европейском товарных рынках. Появилась тенденция к сокращению объемов его добычи, закрытию значительного количества угольных предприятий (около 75%), снижению внимания к научно-техническому прогрессу в этой отрасли. В то же время в различных регионах Российской Федерации то и дело возникают затруднения в энергоснабжении и, прежде всего, в теплоснабжении коммунальной сферы и промышленных объектов. Это бесспорные свидетельства того, что снижение объемов добычи угля не решает возникших проблем. Анализ мирового опыта показывает, что неликвидность угля, как одного из основных энергоносителей, в период временного спада производства не может служить ориентиром в долговременной энергетической страте -гии государства. Эта стратегия должна быть не только ориентирована на предстоящий подъем экономики, но и предопределять его ввиду базового характера данной отрасли. Снижение добы-
чи угля неизбежно вызывает необходимость замещения его в энергетическом балансе нефтью и газом, что невозможно считать экономически оправданным. Прежде всего, потому, что в условиях рыночной экономики наличие собственных природных запасов этих энергоносителей является только кажущимся преимуществом, так как потери одной страны от снижения их экспорта тождественно равны затратам других стран на их импорт, а компенсировать небаланс во внешней торговле России пока нечем.
Кроме того, Россия - страна с холодным климатом и ответственность за коммунальное теплоснабжение лежит пока на государственных органах. Частному же производителю невыгодно отпускать нефтепродукты и газ по ценам ниже мировых, поэтому оплата бытового теплоснабжения, при существующем уровне доходов, становится непосильной для большинства населения, что вызывает необходимость в бюджетных дотациях. В связи с этим затруднения в теплоснабжении, а, следовательно, и в энергоснабжении будут нарастать. Это тем более очевидно, что запасы газа и нефти истощаются быстрее, чем угольные месторождения. Анализ сложившейся ситуации показывает, что для решения возникших проблем необходима разработка и последовательное осуществление новой торговоэкономической и технологической политики в области добычи энергоносителей, выработки, преобразования и использования энергии. Целью такой политики является обеспечение макси-
мального использование потенциала энергоносителей при переводе их в тепловую и электрическую энергию, рационализация энергетического баланса России, создание условий для подъема экономики, сохранение экологической среды в условиях стабилизации рыночных отношений. Важнейшей, для условий Российской Федерации, энергетической задачей является рациональное получение, передача на расстояние и экономное использование тепловой энергии, надежное обеспечение теплом бытовых и производственных объектов. Сложившееся традиционное направление технического прогресса в данной области является централизованная теплофикация на основе выработки тепловой энергии на крупных теплоэлектроцентралях. Экономичность такой энергетической системы основана на использовании остаточного тепла паровых турбин. Но даже теоретические расчеты показывают ограниченность условий, при которых реализуются преимущества централизованной теплофикации. Несмотря на это, она применяется повсеместно, от субтропических районов до Арктики. В связи с этим в южных районах России эффективность такого способа теплофикации мала вследствие короткого периода отопительного сезона. В северных же широтах она сильно уязвима: сравнительно даже не-
большие аварии на теплотрассах в Магадане, Норильске, Воркуте и других районах Севера и Сибири равноценны природным катастрофам. Много хлопот создают и сами мощные теплотрассы в крупных городах. В редко заселенных регионах такая система неприемлема и вместо нее применяют низкоэффективные маломощные котельные, наносящие существенный вред окружающей среде. Этим недостатком особенно отличаются котельные, не оборудованные системами очистки дымовых газов, сжигающие низкосортный уголь. На практике оказалось, что применяемая в России система теплоснабжения работает относительно эффективно только на газе и нефте-
продуктах. Использование угля на ТЭЦ и в котельных сопряжено с большими сложностями при решении экологических задач. Не оставляя без внимания традиционную систему теплофикации в тех случаях, когда она обеспечивает максимальный эффект, нами произведена оценка эффективности применения альтернативных систем теплоснабжения объектов, учитывающих многообразие климатических условий России и позволяющих использовать различные источники энергии. Известен опыт эксплуатации электростанций, представляющих собой комплекс паросиловых установок, газогенераторов и газотурбинных генераторов электроэнергии. Такие электростанции позволяют полнее, чем обычные ТЭЦ, использовать остаточное тепло при использовании различных видов топлива: каменного угля, бурого угля, горючих сланцев, энергоносителей растительного происхождения, а в газогенераторах в качестве энергоносителей даже могут использоваться бытовые отходы при одновременном решении проблемы их утилизации. В России и за рубежом накоплен некоторый опыт применения газогенераторов, однако в России, уже в течение достаточно значительного времени, от них отказались, в основном по причине наличия природного газа и запасов нефти. Нет необходимости доказывать, что запасы этих ископаемых иссякают и Россия не является исключением, следует их использовать более экономично. В связи с этим целесообразно было бы выполнить современную оценку области рационального их применения с учетом нового технического уровня и новых задач. Опыт показывает, что вышеуказанный технологический процесс позволяет более эффективно решать экологические проблемы при использовании угля, горючих сланцев, утилизации бытовых отходов и вторичных ресурсов. Реализация данного направления технического прогресса позволяет более рационально решать задачу тепло- и электроснабжения в зависимости от климатических, географических и техниче-
ских условий. В ряде случаев целесообразна традиционная система теплоснабжения, в других -выгодно поставлять соответствующим способом газ и использовать его в районных, групповых и индивидуальных установках. Необходимо выполнить районирование условий, в которых целесообразно применять электрическое отопление, используя для этой цели различные типы низкотемпературных электронагревателей, совмещая их работу с кондиционированием воздуха в помещениях. Этот вопрос особенно актуален для регионов с холодным климатом, где важное значение имеет уязвимость систем теплоснабжения. Диверсификация тепло- и электроэнергетики позволяет выбрать более рациональные варианты территориального размещения источников энергии, более экономичные способы транспортирования энергоносителей и передачи энергии к месту потребления. Существенным экономическим резервом при этом является более глубокая и полная переработка исходных сырьевых материалов, используемых в качестве энергоносителей. Использование отечественных и мировых научно-технических достижений позволяет значительно расширить ассортимент товарной продукции, которая может быть произведена из угля, нефти и газа с целью повышения эффективности их использования. Данная задача особенно актуальна для угольной промышленности. Специализация предприятий основного профиля этой отрасли, как правило, ограничена добычей, обогащением и отгрузкой товарного угля. Даже временные затруднения со сбытом угля создают для такого предприятия непреодолимые трудности. Г осу-дарство подготовило эту отрасль к работе в условиях рынка и в настоящее время завершает приватизацию, полностью прекратив бюджетные дотации. Однако угольная промышленность еще не готова структурно и технологически полностью перейти к рыночным отношениям. История рыночной экономики однозначно свидетельствует, что для обеспе-
чения экономической стабильности предприятия необходимо расширение ассортимента выпускаемой продукции. Соответствующий вариант повышения эффективности производства весьма актуален и для предприятий по добыче энергоносителей. Для угольной промышленности он состоит в формировании в одном хозяйственном комплексе технологических звеньев по добыче угля, получению из него электрической и тепловой энергии, газообразного и жидкого топлива, других видов товарной продукции, а также использованию попутных ресурсов. В принципе, дополнительные технологические звенья могут быть объединены на кооперативнодоговорной основе. Но в этом случае возникнут определенные трудности обеспечения мероприятий по охране экологической среды, которые, как и сейчас, будут ложиться на себестоимость только добычи угля. Угольные предприятия могут добывать метан из угольных пластов, использовать шахтные воды не только для технологического и питьевого водоснабжения, но и для утилизации низкотемпературной теплоты шахтной воды, а также и вентиляционных потоков, использовать горные породы. Реализация названных ресурсов, как товара, после соответствующей подготовки, может, если не принести прибыль, то, по крайней мере, компенсировать затраты на обеспечение экологически и технологически безопасных условий работы угольных шахт и предотвращение выбросов отходов в окружающую среду. Но, до сих пор, современная узкая технологическая специализация шахт и квалификация специалистов не создают предпосылок для решения этой задачи на ближайшее будущее. Упомянутым примером не ограничиваются возможности расширения области хозяйственной деятельности угольных предприятий как хозяйственной единицы. На имеющейся производственной базе вполне возможно организовать изготовление строительных материалов, используя породные отвалы; выращивание сельскохо-
зяйственных продуктов, используя для обогрева парников и теплиц тепло выносимое вентиляционными и водоотливными системами шахт, получать тепло, электроэнергию и химические продукты используя извлеченный метан угольных пластов. В этом выход из создавшегося, несомненно временного, затруднительного положения. Существующая же сейчас узкая специализация предприятий приобретает в ряде случаев уродливые формы. Добывая энергоноситель, угольные предприятия не в состоянии рассчитаться за электроэнергию, получаемую за сотни и тысячи километров, вынуждены останавливать собственные резервные электростанции, работающие на дизельном топливе. Известны случаи, когда угольные шахты оставались без тепла ввиду необеспеченности топливом собственных котельных, работающих на мазуте. В этом отношении угольная промышленность не является исключением. Более глубокая переработка сырьевых материалов, расширение ассортимента получаемых из угля товарных продуктов, а также тепловой и электрической энергии, неизбежно будут способствовать повышению экономической эффективности и неуязвимости угольной шахты в любой ситуации. Изложенные направления повышения эффективности функционирования топливно-энергетической отрасли экономики органически сочетаются с определением рационального удельного веса различных источников энергии в общем балансе ее получения и использования. Предприятия генерирующие электрическую и тепловую энергию должны более полно использовать энергию потребляемых
энергоносителей. При производстве электрической и тепловой энергии используется от 45 до 60% потенциала энергоносителя, остальная часть выбрасывается в атмосферу с дымовыми газами, через воду охлаждаемую в градирнях, при передачи тепла к потребителям. Анализ показывает, что во многих государствах энергетические проблемы решаются повышением коэффициента использования потенциала энергоносителя. В Европе и Америке принцип рационального использования различных энергоносителей, основан на комплексном применении паровых и фреоновых турбин, газогенераторов и газовых турбин практически испытан на базе экспериментально-промышленных установок. На их основе создается ряд электростанций различной мощности. Опыт показал, что такая технология обеспечивает максимальную сохранность окружающей среды, высокую экономичность, может быть использована также для утилизации бытовых отходов. Давно известен опыт применения энергоносителей растительного происхождения, используемый в Бразилии. Этот опыт в последнее время используется и в других странах. В США выполняются НиОкР по разработке высокоэффективных газогенераторных транспортных средств. Получение газообразного и жидкого топлива из угля практикуется в Германии, Франции, ЮАР. Электрический обогрев помещений эффективно применяется во многих странах. Особенно рационально его применение в сочетании с тепловыми насосами, позволяющими использовать природные источники низкотемпературной тепловой энергии и тепловые выбросы различных производств. Техни-
ческое и технологическое обеспечение предлагаемых направлений в области энергетики подготовлено работами, выполненными нами совместно с институтами различного профиля. Реализация этих направлений ориентирована на практическое использование закономерностей рыночной экономики в теплоэнергетическом хозяйстве промышленных и коммунальных предприятий не только угольной отрасли России. В этих условиях глобальные экономические связи внутри государства должны уступить место более гибким и рациональным деловым отношениям, основанным исключительно на равновесии интересов производителя и потребителя, опираясь на опыт стран с развитыми рыночными отношениями, можно заключить, что вопросы, касающиеся производства и потребления энергии, достаточно полно поддаются анализу и прогнозированию. С учетом сказанного, необходимо провести анализ производства и потребления энергии с учетом доставки энергоносителей в основные угледобывающие и энергопотребляющие регионы Российской Федерации. На основе прогноза обосновать распределение производства и потребления тепловой и электрической I энергии по этим регионам, а также определить рациональные схемы ее передачи потребителям, исходя из условия минимальных материальных издержек и сохранности природной среды. Энергетическая политика должна стать, как и в других странах, инструментом, определяющим направленность экономики на решение актуальных проблем общества и сохранение экологической среды.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------------------
Сластунов Сергей Викторович — профессор, доктор технических наук, проректор по научной работе, Московский государственный горный университет.
Ельчанинов Евгений Александрович — профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.
Кузнецов Б.П. — кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.
Кузнецов В.Б. -Московский государственный горный университет.
