CC BY
20
СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ, №2 (10), 2017 11 УДК 502.3/.7
ЕВРОПЕЙСКИЙ ОПЫТ РАСЧЕТА ЗАТРАТ НА ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭМИССИЙ Аллеман Надин, эксперт Межпрофессионального технического центра исследования загрязнения воздуха (CITEPA) (e-mail: [email protected])
Скобелев Дмитрий Олегович, к.э.н., руководитель Бюро НДТ(e-mail: [email protected])
Недре Андрей Юрьевич к.т.н., заместитель директора ФГАУ «НИИ «Центр экологической промышленной политики (e-mail: [email protected]) Багринцева Ксения Андреевна, специалист Ассоциации «Некоммерческое партнерство Координационно-информационный центр государств-участников СНГ по сближению регу-ляторных практик» (e-mail: [email protected]) Анисимова Мария Рубеновна, инженер ФГАУ «НИИ «Центр экологической промышленной политики»
(e-mail: [email protected])
В статье рассмотрен существующий европейский опыт оценки затрат на внедрение наилучших доступных технологий (НДТ) по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух для крупных топлив-носжигающих установок и летучих органических соединений. Приведено описание используемой в ЕС методологии и программных продуктов для расчета издержек на внедрение соответствующих НДТ, возможные направления использования разработанной методологии и программного продукта, а также выполнен анализ возможности применения существующих европейских инструментов по оценке затрат для Российской Федерации.
Ключевые слова: Наилучшие доступные технологии, оценка затрат, снижение выбросов, загрязняющие вещества, топливносжигающие установки.
Концепция наилучших доступных технологий (НДТ) уже в течение нескольких десятилетий эффективно применяется в законодательстве многих стран мира и в настоящее время является основой политики Европейского Союза (ЕС) в области сокращения промышленного загрязнения окружающей среды. В ЕС при определении технологий в качестве наилучших доступных одним из ключевых факторов является возможность их внедрения в соответствующей отрасли промышленности экономически и технически осуществимым способом с учетом соответствующих затрат и выгод[1]. Таким образом, одним из основных критериев при выборе технологий является их экономическая доступность, так как предприятиям необходимо заранее планировать свои инвестиционные издержки, чтобы просчитать воз-
можные варианты и выбрать наиболее экономически и технологически эффективные.
В европейском экспертном сообществе уделяется большое внимание разработке методологий для расчета издержек и оценки рисков на ранних стадиях инвестиционного планирования [2]. В частности, Целевая группа по технико-экономическим вопросам (ЦГ ТЭВ), действующая в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния [3], занимается разработкой инструментов ERICCa (Emission Reduction Investment and Cost Calculation) для расчета операционных и инвестиционных затрат на внедрение технологий снижения эмиссий.
В 2014 г. экспертами ЦГ ТЭВ был представлен разработанный инструмент для проведения расчетов для сокращения выбросов NOx, SO2 и пыли на крупных топливосжигающих установках (ERICCa_LCP), а в 2016 г. был представлен отчет о создании методологии расчетов для сокращения эмиссии летучих органических соединений в покрасочных цехах автомобильной промышленности (ERICCa_VOC).
Директивой о промышленных выбросах 2010/75/ЕС законодательно закреплены пороговые значения выбросов для топливносжигательных уста-новок[1].
Таблица 1 - Пороговые значения выбросов для установок, разрешение для которых выдано или подан комплект документов на получение разрешения
до 07.01 [.2013 г.*
Совокупная номинальная тепловая мощность (МВт) Топливо Концентрация выбросов мг/Нм. куб. при нормальных условиях**
SO2 NOx пыль
50-100 твердое 400 350*** 30
жидкое 350 450 30
природный газ 35 100 5
100-300 твердое 250 200 25
жидкое 250 200 25
природный газ 35 100 5
>300 твердое 200 200 20
жидкое 200 150 20
природный газ 35 100 5
*за исключением установок, получивших разрешение до 27.11.2002 г и введенных в эксплуатацию не позднее 27.11.2003 г., функционирующих не более 1500 часов в год.** при температуре 273,15 К, давлении 101,3 кПа на сухой газ при стандартном содержании О2, равном 6% для твердого топлива, 3% для жидкого топлива и природного газа. ***450 при сжигании пульверизированного бурого угля.
Таблица 2. Пороговые значения выбросов для остальных установок, а также для установок, освобожденных Директивой 2001/80/ЕС от соблюдения пороговых значений выбросов и введенные в эксплуатацию после
01.01.2016 г.
Совокупная номинальная тепловая мощность (МВт) Топливо Концентрация выбросов мг/Нм. куб. при нормальных условиях*
Б02 ШХ пыль
50-100 твердое 400 300** 20
жидкое 350 300 20
природный газ 35 100 5
100-300 твердое 200 200 20
жидкое 200 150 20
природный газ 35 100 5
>300 твердое 150 150*** 10
жидкое 150 100 10
природный газ 35 100 5
* при температуре 273,15 К, давлении 101,3 кПа на сухой газ при стандартном содержании О2, равном 6% для твердого топлива, 3% для жидкого топлива и природного газа.
**400 при сжигании пульверизированного бурого угля. ***200 при сжигании пульверизированного бурого угля.
Разработанная экспертами ЦГ ТЭВ методология и реализованный на ее основе программный инструмент БК1ССа_ЬСР позволяют оценить затраты на снижение эмиссий котлоагрегатов мощностью более 50 МВт, работающих на различных видах топлива: природный газ, жидкое топливо (дизельное топливо и мазут), твердое топливо (уголь и совместное сжигание угля и дровяной биомассы), но не затрагивает вопросы снижения выбросов газовых турбин. Разработка методологии аналогичной оценки затрат при работе газовых турбин будет являться следующим этапом работы ЦГ ТЭВ.
В рамках подготовленной методологии рассматривается несколько групп первичных мер и технологий, направленных на снижение выбросов К0х, 302 и пыли в зависимости от вида сжигаемого топлива [4]. В таблице 1 представлена информация о мерах и технологиях снижения выбросов, принятых в качестве наилучших доступных технологий в европейском справочном документе по НДТ для крупных топливосжигающих установок [5], в зависимости от применяемого топлива и выбросов, подлежащих снижению.
Таблица 3. Меры и технологии снижения выбросов крупных топливносжи-гающих установок в зависимости от вида используемого топлива
Вид топлива Наименование загрязняющего вещества Меры и технологии снижения выбросов
Первичные меры Технологии снижения выбросов
Природный газ Оксиды азота (КОх) Применение современных горелок с низким уровнем выбросов КОх Селективное каталитическое восстановление (СКВ)
Селективное некаталитическое восстановление (СНКВ)
Жидкое топливо (мазут, дизель) Оксиды азота (КОх) Аналогично варианту сжигания природного газа
Диоксид серы (БО2) Использование топлива с низким содержанием серы (Б) Мокрая десульфуризация
Десульфуризация с применением распылительной сушилки
Сухая десульфуризация с применением рукавного фильтра с импульсной регенерацией
Пыль (общее количество взвешенных частиц) Электростатический фильтр
Твердое топливо (уголь, Совместное сжигание угля и биомассы) Оксиды азота (КОх) Аналогично варианту сжигания природного газа
Диоксид серы (БО) Аналогично варианту сжигания жидкого топлива
Пыль (общее количество взвешенных частиц) Электростатический фильтр
Рукавный фильтр с импульсной регенерацией
В качестве исходных данных для расчетов требуется следующая информация:
- общие экономические данные (инвестиционная ставка, срок амортизации оборудования и пр.);
- данные об эмиссиях загрязняющих веществ в атмосферный воздух (сведения о существующих концентрациях эмиссий в отходящих газах установки, планируемый уровень эмиссий после применения мер по снижению и пр.);
- данные об установке и используемом топливе (тепловая мощность, режим работы, КПД установки, сведения о происхождении и/или составе применяемого топлива и пр.);
- технические характеристики планируемых к применению мер и технологий (выбор из предложенных вариантов мер по снижению, вид применяемого реагента, материал катализаторов, количество секций рукавного фильтра и пр.);
- специфические экономические данные (тарифы на электроэнергию и воду, стоимость применяемых реагентов, затраты на удаление отходов, возможная прибыль при продаже отходов, подлежащих переработке и дальнейшему использованию и пр.).
Оценка затрат производится по основным группам: капитальные (инвестиционные) затраты и операционные (эксплуатационные) издержки. Результаты представляются как суммарно, так и в ежегодном разрезе. Помимо основных групп затрат в некоторых блоках дополнительно высчитыва-ются затраты на оборудование, на закупку реагентов, электроэнергию и пр. В расчетах также учитываются проценты по кредитам, затраты на страхование, уровень инфляции и прочие необходимые поправки. Также особенностью инструмента является возможность расчета объема предотвращенных эмиссий загрязняющих веществ и удельных затрат на снижение одной тонны эмиссий.
При проведении экономической оценки программа не только рассчитывает финансовые издержки, но и осуществляет расчет годовых эмиссий загрязняющих веществ от крупных топливосжигающих установок, оценивает уровень снижения выбросов в зависимости от выбранных мер и технических параметров оборудования по снижению выбросов. Также в программе приводятся сведения о достижении/недостижении поставленной цели по сокращению эмиссий. В случае если необходимое значение концентрации выбросов при выбранных мерах/технологиях не достигнуто, то указывается требуемая степень очистки в процентном соотношении от той, что была установлена первоначально.
При разработке инструмента ERICCa_LCP были использованы литературные источники и данные анкетирования организаций, эксплуатирующих крупные топливосжигающие установки. Статистический анализ при обработке данных не применялся ввиду ограниченного количества респондентов. Сам инструмент разработан в формате MS Excel. Все используемые данные и коэффициенты приведены в составе справочных данных, на основе которых разрабатывалась методология оценки и непосредственно расчетный модуль.
ERICCa_LCP используется промышленностью для принятия решения о выборе мер/технологий по снижению эмиссий до уровней, регламентированных Европейской Директивой по промышленным выбросам.
Как было сказано ранее, ЦГ ТЭВ также ведет разработку еще одного инструмента ERICCa, предназначенного для расчета стоимости сокращения
летучих органических соединений (ЛОС). В настоящий момент завершена подготовка методологии, которая была представлена в отчете «Сокращение эмиссий летучих органических соединений при покраске пассажирских легковых автомобилей». Данный отчет содержит информацию о доступных технологиях для сокращения эмиссий летучих органических соединений (ЛОС) в покрасочных цехах автомобильной промышленности и сведения о сопряженных с их внедрением издержках.
Первичные разработки ЦГ ТЭВ по вопросам расчета издержек для сокращения ЛОС были включены в приложение Европейского справочного документа по НДТ (BREF) «Обработка поверхностей органическими растворителями» [1].
Для текущего исследования по оценке затрат на сокращение эмиссий ЛОС, Целевая группа отобрала 5 репрезентативных предприятий автомобильной промышленности, которые представляют все виды покрасочных цехов:
- цеха, работающие с покрытиями на основе органических растворителей,
- цеха, работающие с покрытиями на водной основе,
- комбинированные цеха (используются различные виды покрытий),
- интегрированные цеха (не проводят грунтование кузова автомобиля).
Все рассматриваемые предприятия имеют одинаковые производственные мощности и занимаются покраской легковых пассажирских автомобилей.
В качестве основных этапов покраски кузова автомобиля были выделены следующие:
1. Предварительная обработка: очистка и обезжиривание;
2. Фосфатирование (для грунтовки и коррозионной защиты);
3. Герметизация;
4. Нанесение катафорезного грунта (защита от ударов камней);
5. Нанесение базового цветного слоя краски;
6. Нанесение лака для защиты окрашенной поверхности;
7. Финальная инспекция окрашенной поверхности кузова;
8. Покрытие кузова воском (для защиты скрытых полостей кузова от коррозии).
В процессе нанесения лакокрасочных покрытий эмиссии ЛОС происходят на всех его этапах, начиная с покрытия катафорезным грунтом и заканчивая нанесением лака для защиты окрашенной поверхности. Также небольшие испарения ЛОС происходят во время финальной инспекции окрашенной поверхности кузова и при покрытии кузова воском.
В рамках законодательства ЕС установлены нормативные требования по эмиссиям ЛОС при работе с органическими растворителями. В частности, Европейская директива о промышленных выбросах содержит положения, устанавливающие требования к установкам и видам деятельности, использующих растворители (Таблица 2) [6].
Таблица 4. Предельные уровни эмиссий ЛОС при работе с органическими растворителями, установленные Директивой о промышленных выбросах
Виды деятельности пороговое значение использования растворителей (т/год) Пороговая произвол ител ь н ость [число производимых окрашенных кузовов в год) Общие предельные значения выбросов
Новые установки Действующие установки
Покраска новых (■' 15) автомобилей > 5 ООО 45г/м2 ОГ 1,3 кг ¡ед + 33 г/м2 60 г/ч2 ог 1,9 кг/ед + 41 г/и 2
< 5 ООО несущих кузовов или > 3 500 рам 90 г/ м2 ог 1,5 кг / ед + 70 г/м2 90 Г/и 2 ог 1,5 кг/ед + 70 г;1 м 2
Взяв за основу информацию, полученную от участвующих в исследовании предприятий, а также используя доступную европейскую статистику [7], Целевая группа определила основные возможные методы сокращения эмиссий:
1. Первичные меры по сокращению эмиссий ЛОС в источнике загрязнения (надлежащее обращение с растворителями, оптимизация циклов очистки, улучшение подвижности и методов нанесения покрытия);
2. Вторичные меры по обращению с отходящими газами, содержащими ЛОС (меры на конце трубы);
3. Замена на новый покрасочный цех (позволяющий использовать системы покраски на водной основе, оборудованный улучшенной системой нанесения покрытия с применением мер по обращению с отходящими газами).
Определив меры, которые могут быть применены для сокращения эмиссий, разработчики провели следующие оценки:
1. Потенциал для сокращения эмиссий ЛОС при применении вышеперечисленных мер (путем моделирования и проведения кейс-стади)
Экспертами были отобраны технологии, применяемые для сокращения эмиссий ЛОС (первичные и вторичные), и проведена оценка, насколько удастся сократить эмиссии ЛОС при их применении. В процессе исследования было выявлено, что некоторые технологии являются взаимоисключающими, поэтому эксперты не смогли оценить максимально возможное сокращение путем суммирования потенциалов технологий.
2. Годовые издержки (путем моделирования и проведения кейс-стади)
Эксперты провели расчет операционных и инвестиционных издержек на
внедрение каждой из рассматриваемых технологий. При расчете инвестиций учитывались затраты на оборудование, его установку и непредвиденные расходы. При расчете операционных издержек включались затраты на обслуживание, страховку, заработные платы (фиксированные операционные издержки), а также расходы на оплату электроэнергии, природный газ, размещение отходов и расходные материалы (переменные операционные
издержки). Итоговые значения показали необходимое для внедрения каждой конкретной технологии количество средств в год.
3. Анализ эффективности мер по затратам, позволяющий соотнести объем сокращенных эмиссий ЛОС с годовыми издержками.
Получив данные о количестве ЛОС, которые можно сократить при использовании технологии, и годовых издержках, эксперты рассчитали стоимость сокращения 1 тонны загрязнителя в евро, что позволяет сравнить экономическую и технологическую эффективность каждого метода.
В ближайшее время ожидается презентация инструмента ERICCa_VOC, принцип работы которого описан в рассматриваемом отчете. Данный инструмент позволит в автоматическом режиме, при условии наличия всех необходимых исходных данных, рассчитать издержки на внедрение технологий для снижения эмиссий ЛОС при покраске кузовов легковых пассажирских автомобилей.
Рассмотренные методологии, реализованные в программе ERICCa_LCP (и в будущем в программе ERICCa_VOC), являются эффективными и универсальными инструментами для расчета затрат на снижение эмиссий. Благодаря своей простоте и эргономичности, а также высокой скорости проведения расчетов и доказанной точности, они применяются многими предприятиями в ЕС, а данные, полученные в результате расчетов, используются уполномоченными органами власти при выдаче комплексных экологических разрешений.
Однако, нельзя не отметить, что представленный инструмент также имеет ряд ограничений. В частности, это отсутствие возможности изменять заложенные в программу меры и технологии для снижения эмиссий, а также редактировать стоимость оборудования, применяемого в рамках предлагаемых технологий. Кроме того, расчеты в программе ведутся в евро при фиксированных значениях инфляции. Подобные неизменяемые параметры ограничивают возможности для использования данного инструмента за пределами Европейского Союза. Тем не менее, методология, предложенная ЦГ ТЭВ, может стать основой для разработки подобных отечественных инструментов [8], которые могут быть использованы при оценке инвестиционных затрат промышленных предприятий в процессе перехода на принципы НДТ в Российской Федерации.
Список литературы
1. Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control) (Recast) (Text with EEA relevance)/ Официальный сайт Европейского Союза/
2. Mayer C., Breun P, Schultmann F. Considering risks in early stage investment planning for emission abatement technologies in large combustion plants. Journal of Cleaner Production 142 (2017). P. 133-144.
3. TFTEI under the Convention On Long-Range Transboundary Air Pollution/ Официальный сайт Целевой группы по технико-экономическим вопросам// URL: http://tftei.citepa.org/en/
4. TFTEI - Estimation of costs of reduction techniques for LCP - Methodology - December 2015/Официальный сайт Целевой группы по технико-экономическим вопросам/
5. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Large Combustion Plants_ Final Draft (June 2016) Официальный сайт Европейского Бюро НДТ// URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/ LCP_FinalDraft_06_2016.pdf
6. Models for estimating cost benefit: EGTEI model and synopsis sheets / Официальный сайт Европейского Бюро НДТ// URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/ refer-ence/BREF/sts_bref_0807.pdf
7. Никитин Г.С., Осьмаков В.С., Скобелев Д.О. Избранные научные труды шестнадцатой Международной научно-практической конференции «Управление качеством», 14-15 марта 2017 года / ФГБОУ ВО Московский авиационный институт (НИУ) - М.: МАИ, 2017. - 416 c.
8. Модель топохимической кинетики взаимодействия материалов. Лукашев EA., Ставровский М.Е., Сидоров М.И., Емельянов С.Г., Посеренин СП. Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2016. № 2 (19). С. 9-20.
EUROPEAN EXPERIENCE OF COSTS FOR IMPLEMENTATION OF TECHNOLOGIES TO REDUCE EMISSIONS
Alleman Nadine,
Expert of the Interprofessional Technical Center for Air Pollution Research (CITEPA)
Skobelev Dmitry Olegovich,
Ph.D., Head of the Bureau of BAT
Nedre Andrey Yurievich
Ph.D., deputy director of FGMA "Research Institute" Center for Environmental Industrial Policy
Bagrintseva Ksenia Andreevna,
Specialist of the Association "Non-Commercial Partnership Coordination and Information Center of the CIS Member States on the approximation of regulatory practices"
Anisimova Maria Rubenovna,
Engineer of the Federal State Institution "Research Institute" Center for Environmental Industrial Policy ".
Annotation. The article examines the existing European experience of estimating the costs of implementing the best available technologies (BAT) for reducing emissions of pollutants into the air for large fuel combustion plants and volatile organic compounds. The description of the methodology used in the EU and software products for calculating the costs of implementing the relevant BAT, possible directions for using the developed methodology and software product, as well as an analysis of the possibility of applying existing European instruments for estimating costs for the Russian Federation.
Keywords: Best available technologies, cost estimation, emission reduction, pollutants, fuel-ignition plants.
