CC BY
71
Н.Г. Белопольский, Д.А. Захарченко
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОПЛИВА НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ УКРАИНЫ
Развитие промышленности страны и промышленных предприятий как составной части этой промышленности имеет важное значение для укрепления экономической мощи страны и повышения благосостояния жителей Украины. Однако следует отметить, что на работу промышленных предприятий оказывает влияние ряд факторов, одним из которых является использование
энергоресурсов как для производственного процесса, так и для обогрева предприятий.
Недостаток собственной сырьевой базы энергоресурсов приводит к необходимости приобретать их, а это в свою очередь отражается как на себестоимости продукции, так и на ее конкурентоспособности. Энергетическая зависимость государства косвенно оказывает влияние на внешнюю политику и торговлю и, как следствие, снижает его экономический потенциал.
Исходя из вышеизложенного актуальной задачей является анализ существующих альтернативных источников энергоресурсов, имеющихся на территории Украины, и выявление среди них наиболее экономически эффективных для
использования на промышленных предприятиях страны.
Различают три вида систем теплоснабжения:
1) децентрализованное теплоснабжение от малых котельных, индивидуальных отопительных систем;
2) централизованное теплоснабжение от районных и промышленных котельных;
3) централизованное теплоснабжение на базе комбинированного изготовления тепла и электроэнергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) [1].
К недостаткам централизованных систем теплоснабжения следует отнести:
необходимость сооружения и эксплуатации тепловых сетей, которая ведет к увеличению стоимости систем теплоснабжения;
потери тепла при транспортировании теплоносителя [2].
В Украине работает около 250 ТЭЦ, из которых 200 - мелкие ведомственные промышленные установки, которые обеспечивают почти 27% общей потребности в отопительном тепле. Основным топливом для ТЭЦ является природный газ - 76-80%, мазут - 15-18% и уголь - 5-6%. В тепловом хозяйстве государства работают около 100 тысяч котельных разного типа. Они имеют разную тепловую мощность и обеспечивают около 62% от общей потребности тепла. Основным топливом для них является природный газ - 52-58%, мазут - 12-15, уголь - 27-36% [3].
На сегодняшний день в теплоэнергетике Украины существует множество проблем, которые в последнее время особенно обострились.
1. Техническая отсталость систем, которая характеризуется высоким уровнем физического и морального износа. Основные фонды предприятия теплоэнергетики находятся в критическом состоянии, 42,9% работающих котлов эксплуатируется свыше 20 лет, 23,5% из них являются морально устаревшими, с коэффициентом полезного действия меньше 80% [4].
2. Низкая надежность теплотрасс и их неудовлетворительная теплоизоляция приводят к большим потерям тепла, существенным экономическим затратам вследствие частых аварий и значительным
© Белопольский Николай Григорьевич - доктор экономических наук, профессор. Приазовский государственный технический университет, Мариуполь. Захарченко Дмитрий Александрович - кандидат экономических наук. Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, Макеевка.
ISSN 1562-109X
объемам ремонтных работ. Тепловые сети проложены преимущественно в
непроходимых железобетонных каналах разной конструкции с изоляцией из минеральной ваты и имеют большое количество повреждений изоляции, что связано с проникновением грунтовых вод. Это приводит к замачиванию теплоизоляции, интенсивной внешней коррозии металла труб и, как следствие, к многочисленным повреждениям и порывам трубопроводов [5].
Более 28% теплосетей
эксплуатируются свыше 25 лет, 43% - свыше 10 лет и лишь 29% теплосетей имеют срок эксплуатации меньше 10 лет. Потери тепла в таких трубопроводах достигают 30% [6].
3. Неоптимальное потребление тепла в зданиях. Почти 50% жилых и промышленных зданий можно отнести к сооружениям с низкими энергосберегающими характеристиками. По оценкам экспертов, потенциал энергосбережения в таких зданиях достигает 60% от потребления ими тепловой энергии. В связи с низкими теплозащитными свойствами ограждающих конструкций потери тепловой энергии распределяются следующим образом: через стены - 42%, через окна - 16, через крышу - 7, через подвал - 5, воздухообмен - 30% [7].
4. Значительное потребление дефицитных для Украины видов топлива, а именно газа и мазута (около 65% от общего количества топлива), что становится причиной роста тарифов на теплоснабжение. Ныне в Украине, по экспертным оценкам, неэффективно используется 30-40% произведенных энергоресурсов. По потреблению газа Украина занимает шестое место в мире после США, России, Великобритании, Германии и Канады [8].
8. Экологическая нагрузка на территории, где расположены крупные населенные пункты, связана с увеличением выбросов вредных и парниковых газов. Так, из всех воздействий на природную среду и население Украины наиболее масштабными и опасными являются газопылевые выбросы предприятий топливно-энергетического комплекса (ТЭК), которые составляют около 40% выбросов всех секторов экономики. При
этом из общего объема выбросов ТЭК почти 70% - это выбросы теплоэнергетики [7].
В теплоэнергетике Украины плотно переплелись технико-технологические,
экологические, экономические и социальные проблемы. Поэтому важной задачей в настоящее время является анализ альтернативных источников топлива и определение потенциала страны для использования этих источников как на промышленных предприятиях Украины, так и в жилищно коммунальном хозяйстве.
Одним из приоритетных направлений энергетической политики Дании является постоянное увеличение части
возобновляемых энергетических ресурсов (ВЭР) как наиболее экологически чистых видов топлива в энергетическом балансе страны. За последние 15 лет при производстве тепловой энергии доля угля снизилась с 45 до 20% при одновременном увеличении доли ВЭР с 17 до 40% [9].
Правильность и перспективность выбора Дании относительно модернизации теплоснабжения не осталась незамеченной другими странами. Сначала США, потом Германия, Испания, Голландия, Австрия, Швеция, Италия, Великобритания, Индия и ряд других стран начали масштабно внедрять энергоэффективные технологии и сооружать коммерческие объекты промышленного генерирования тепла и энергии из возобновляемых источников [10].
Теплоснабжение в странах ЕС имеет ряд особенностей:
вводятся специальные энергетические «паспорта» для энергопотребляющих объектов. В ноябре 2008 г. Европейская комиссия одобрила предложение по разработке новой версии Директивы по энергетическим характеристикам зданий (Directive on the Energy Performance of Building), согласно которой планируется повысить энергоэффективность зданий, улучшить процедуру инженерного оборудования зданий, а именно котлов и воздушных кондиционеров, а также качество энергетических сертификатов зданий с целью снижения зависимости от импорта энергоресурсов [11];
увеличивается доля использования возобновляемых источников энергии для
теплоснабжения и существенным образом снижается объем парниковых газов. В середине декабря 2008 г. Европейский парламент ратифицировал Директиву (закон) по использованию возобновляемых источников энергии (Directive on the Use of Renewable Energy Sources) как важную составляющую обновленной энергетической политики и плана действий по предотвращению климатических изменений и повышению энергоэффективности. В ЕС в разработке данного направления
заинтересованы как технические
специалисты, так и политические силы, поэтому внедрение инновационных установок, которые работают на возобновляемых источниках энергии, стимулируется на общеевропейском и национальных уровнях и закрепляется законодательно [12].
Таким образом, страны ЕС поставили энергоэффективность и возобновляемые энергоресурсы в число национальных приоритетов и интегрировали их в свою политику в области энергетики и охраны окружающей среды.
Следует отметить значительный потенциал Украины и незначительный опыт использования возобновляемых источников энергии в производстве тепла и электроэнергии для нужд промышленных предприятий.
Возобновляемые источники энергии -это те, восстановление которых постоянно осуществляется в природе (солнечное излучение, биомасса, ветер, вода речек и океанов, гейзеры) и которые существуют на основе постоянных или периодически возникающих в природе потоков энергии (гравитационное взаимодействие Солнца, Луны и Земли, следствием которого являются морские приливы и отливы; тепловая энергия ядра Земли, а также химических реакций и радиоактивного распада в ее недрах; геотермальная энергия источников горячей воды - гейзеров).
Основным преимуществом
использования возобновляемых источников энергии является их неисчерпаемость и экологическая чистота, которая содействует улучшению экологического состояния и не приводит к изменению энергетического баланса на планете. Эти основные качества
обусловили стремительное развитие возобновляемой энегетики за границей и являются основой для довольно оптимистичных прогнозов относительно объемов их освоения на дальнейшую перспективу [13].
В настоящее время в нескольких европейских странах - Австрии, Швеции и Германии - официально существуют стандарты, разработанные специально для уплотненного топлива из биомассы (топливные брикеты и гранулы). В преобладающем большинстве европейских стран нет стандартов, предназначенных специально для топливных брикетов и гранул. Их отсутствие объясняется тем, что внутренний рынок очень молодой и объемы внутреннего потребления очень
незначительны. Такие страны, как Финляндия и Дания, несмотря на то что являются крупными производителями и потребителями биотоплива, ждут принятия единого Европейского стандарта [14].
Чрезвычайно важным для Украины является масштабное применение
технологий использования биомассы. Биомасса - это углеродсодержащие органические вещества растительного и животного происхождения, которые имеют энергетическую ценность и могут быть использованы как топливо [15].
В Европе доля биомассы в общем потреблении первичных энергоносителей представляет в среднем более 3%, а в Украине - 0,5%, в то время как энергетический потенциал составляет приблизительно 12%. Отдельные страны значительно превышают этот показатель: Финляндия - 23% (мировой лидер), Швеция -18, Австрия - 12, Дания - 8, Германия - 6% [16].
Украина владеет значительным потенциалом биомассы, доступной для производства энергии. Согласно экспертным оценкам, выполненным по официальным статистическим данным 2009 г., теоретический потенциал биомассы у Украины составляет около 50 млн. т у.т., технически достижимый - 36 млн. т у.т. Древесная биомасса - это отходы, которые накапливаются за счет паводков на реках, также отходы, которые образовываются в процессе технологической переработки
древесины при лесозаготовительных работах и производстве готовых изделий. В Украине заготовляют до 15 млн. м3 древесины, при обработке которой отходы составляют: 12% - от объема лесозаготовок; 35 - от объемов лесопиления; 31 - при производстве мебели; 31% при строительстве жилья [4].
По площади Украина занимает восьмое место в Европе с лесным фондом в 15,7% территории Украины. За 50 лет лесистость возросла в 1,5 раза, а запас древесины - в 2,5 раза и достиг 1,8 млрд. м3. Потенциал древесной биомассы, который может быть использован для энергетических целей, составляет 2,13 млн. т у.т. На сегодня Украина потребляет около 1 млн. т у.т./год в виде древесного топлива для отопления частных домов, а также предприятий лесной и деревообрабатывающих отраслей [18].
Отходы подсолнечника, а именно шелуха, имеют наибольший потенциал в Украине, что свидетельствует о мощном источнике тепловой энергии. Украина уверенно занимает одну из первых позиций на мировом рынке по переработке семян подсолнечника, производству и экспорту масла. В последние годы объем производства подсолнечного масла в стране колеблется в пределах 1,7-2,7 млн.т/год [19].
На сегодняшний день в Украине насчитывается больше 300
маслоэкстракционных заводов (МЭЗ), масложиркомбинатов (МЖК) и небольших маслобоен, из которых только 16 имеют часть величиной 2% в общем объеме переработки подсолнечных семян. Перечень лидеров на протяжении многих лет остается практически неизменным - ЗАО «Днепропетровский маслоэкстракционный завод», ОАО «Кировоградмасло», ООО «Комбинат Каргилл», ОАО «Одесский масложиркомбинат» и другие [19].
Большие объемы переработки семян привели к образованию значительного количества отходов производства - шелухи. Выход шелухи составляет 11-20% от массы семян. Исходя из существующих объемов переработки семян подсолнечника, общий объем шелухи в Украине можно оценить в 675 тыс. т/год, который эквивалентен 369
тыс. т у.т./год (0,18% от общего потребления первичных энергоресурсов).
Одним из путей эффективного использования вторичных ресурсов для обеспечения отопления промышленных предприятий является производство топливных гранул и брикетов. Топливные гранулы (пеллеты) - топливо с однородным качеством и высокой калорийностью. Их изготовляют путем прессования без использования вяжущих, что делает их безвредными для окружающей среды. Топливные брикеты по составу такие же, как и пеллеты, но больше по размеру. Учитывая их больший размер и высокую температуру сгорания, брикеты применяются в основном в крупных отопительных системах (свыше 500 кВт) [20].
Впервые производство гранул в 1947 г. в США организовал выходец из Баварии Рудольф Гуннерман для экономии на перевозке древесных отходов. Потом производством пеллет заинтересовались и с целью отопления. Современная история топливных гранул начинается в Европе, а именно в Швеции, где в 1984-1988 гг. начинают вырабатывать пеллеты для отопления из отходов деревообработки. Сейчас потребление топливных гранул и брикетов как вида топлива возрастает быстрыми темпами. Котельные на биотопливе интенсивно используются в Европе и Японии.
Сравнительная характеристика разных видов топлива приведена в табл. 1.
Данные, приведенные в табл. 1, свидетельствуют о высокой конкурентной способности древесных брикетов и гранул, так как, имея одинаковую калорийность, они имеют более низкую стоимость.
Таблица 1
Сравнительная характеристика разных видов топлива_
Теплота
Вид топлива сгорания, МДж/кг, мДж/м3 Калорийность, ккал. Процент золы Процент серы Стоимость, грн./т, грн./м3
Каменный уголь 15-25 4500-5200 10-35 1-3 800-1000
Бурый уголь 14-22 4000-4300 10-35 1-3 700-900
Дрова 10 2200 2 0 500-600
Природный газ 35-38 8500 0 0 2,616
Древесные брикеты 18,9 4600 1,9 0,1 690-850
Гранулы древесные 18,4 4800-5000 2,5 0,1 650-850
Гранулы из отходов подсолнечника 19,7 4400-5704 4,7 0,2 590-750
Следует отметить, что на территории Украины производится оборудование, которое необходимо для отопления промышленных помещений при использовании древесных брикетов и гранул. Можно отметить следующие преимущества при использовании отечественного котельного оборудования:
более низкая цена по сравнению с зарубежными аналогами при аналогичных теплотехнических характеристиках;
не возникают трудности при монтаже, гарантийном, послегарантийном
обслуживании и снабжении запасными частями;
при использовании зарубежного оборудования возникает необходимость использовать вспомогательное оборудование (дымососы, вентиляторы, фильтры и прочее) фирмы-производителя, что значительно увеличивает общую стоимость.
Сравнительная характеристика
отечественного и зарубежного оборудования приведена в табл. 2.
Показатели Марка котла
КаЫ8-320 Ретро-ЗМ 300 Ш-320 КВм(а)-0,3
Страна-производитель Украина Украина Польша Украина
Номинальная мощность, кВт 320 300 320 300
Температура воды на выходе, °С 70-105 90 85 95
Объем загрузочной камеры, м3 1,05 0,536 0,878 0,367
ККД 87 85 78-81 80/90
Габаритные размеры котла, гг 2580х 1400х 2600 2350х 1214х 1830 2280х 1100х 2430 2165х 1610х 2050
Виды топлива: отходы дерева, дрова, шелуха, б] рикеты
Масса котла, кг 2650 2700 2200 2920
Цена, тыс. грн. 87,890 98,000 123,700 128,000
Шефмонтаж и пусконаладка, % от стоимости 8 8 10 10
Гарантия, год 1 1 1 1
Таблица 2
Сравнительная характеристика котлов на твердом топливе
На основании данных табл. 2 можно твердотопливный водонагревательный котел отметить, что наиболее привлекательное с ручной загрузкой топлива КаЫ8-320 от соотношение цена-качество имеет ООО «Волынь-Кальвис». Котел обладает
достаточно высоким КПД, стоимость котла и монтажа меньше, чем у других производителей. Данный котел используют для отопления бытовых и производственных зданий и сооружений, а также для подготовки горячей воды и подачи тепла для технологических нужд.
Выводы. На основании изложенного можно сказать, что Украина обладает значительным потенциалом производства альтернативных видов топлива, имеет внутренних производителей
технологического оборудования как для изготовления древесных брикетов и гранул, так и котлов. Переход промышленных предприятий на индивидуальные системы отопления, работающие на возобновляемых источниках топлива, позволит: повысить энергетическую безопасность страны, создать новые рабочие места на предприятиях, производящих оборудование и сырье, улучшить экологическую обстановку в стране.
Литература
1. Теплопостачання [Електронний ресурс]. - Режим доступу: ИйрУ/^^л'.есопотю. lviv.ua/gospodarstvo/teplopostachannya-2008.
2. Швачко Н.А. Теплопостачання: навч. посiбник / Н.А. Швачко. - К.: Кондор, 2007. - 244 с.
3. Мандш К. Огляд енергетично! пол> тики Украши / К. Мандш. - К.: Мiжнародне енергетичне агентство, 2006. - 380 с.
4. Футуренко Л.Б. Використання дерев-но! бюмаси як альтернативного джерела енер-ги [Електронний ресурс] / Л.Б. Футуренко. -Режим доступу: http://esco-ecosys.narod.ru/.
5. Скриль В.В. Стан та перспективи розвитку теплового господарства на реп-ональному рiвнi в Украш [Електронний ресурс] / В.В. Скриль. - Режим доступу: http://www.confcontact.com/2008dec/3_skril.htm.
6. Боднарчук В.В. Енергозбереження -основна стратепя розвитку теплоелектроцентралей Украши в умовах сучасно! економши / В.В. Боднарчук // Економша та держава. - 2009. - №6. - С. 5658.
7. Рабинович М.Д. Концепщя нацюнально! стратеги теплозабезпечення /
М.Д. Рабинович // Нова тема. - 2009. - № 2. -С. 35-38.
8. Шевцов А.1. Мунщипальна енергетика: шляхи тдвищення ефективносп [Електронний ресурс] / А.1. Шевцов. - Режим доступу:
http: //www .db.niss.gov .ua/monitor/com -ments.php?id=342&catid=6.
9. Кролин А. Эффективное теплоснабжение: датский опыт [Электронный ресурс] / А. Кролин. - Режим доступа: http://www.e-m. ru/er/2005-04/22708/.
10. Коробко Б.П. Енергетична стратепя Украши: роль i мюце поновлюваних джерел енергп / Б.П. Коробко, В.М. Миханюк // Винахщник i рацiоналiзатор. - 2005. - № 1. -С. 19-29.
11. Сеппанен О. Новые требования к энергетическим характеристикам зданий в Европе / О. Сеппанен // Энергосбережение. -2009. -№3.- С. 50-54.
12. Сеппанен О. Европейская Директива по использованию возобновляемых источников энергии / О. Сеппанен // Энергосбережение. - 2009. -№3.-С. 66-68.
13. Притула В.В. О рациональном использовании возобновляемых тепловых источников низкого потенциала при выработке электроэнергии и тепла / В.В. Притула // Енергетика та електрифкащя. - 2008. - № 9. - С. 17-21.
14. Стандарты качества на топливные брикеты в странах Европы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://supermitek.ru/ standarts.
15. Праховник А.В. Енергозбереження та пом'якшення змiн клiмату: пошбник з пом'якшення змiн клiмату i рацiонального використання енергii та ресуршв для учнiв загальноосвiтнiх навчальних закладiв / А.В. Праховник, G.M. 1ншеков, В.1. Дешко та iн.-К.: 2008.- 120 с.
16. Гелетуха Г.Г. Концепцiя «неатомного» шляху розвитку енергетики Украши / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железна, Г.Н. Голубовська-Онiсiмова та ш - К.: ВЕГО «МАМА-86», Нащональний екологiчний центр Украши, Екоклуб, ДГЕО «Голос Природи», ЕКЦ «Бахмат», 2006. - 45 с.
17. План дш по бюмас для Украши. Спiвробiтництво Нщерланди-Украша. - К.: НТЦ «Бiомаса», 2009. - 44 с.
18. Олийник Е. Европейский опыт использования древесины для теплоснабжения / Е. Олийник // Коммунальное хозяйство. - 2008. - №2(10). - С. 30-33.
19. Железна Т. Лушпиння соняшнику для теплових потреб / Т. Железна, О. Морозова // Бюпаливо. - 2007. - № 4. - С. 24-25.
20. Ильин А.Б. О проекте перевода котельных Архангельской области на топливо / А.Б. Ильин // Энергосвет. - 2009. -№4.-С. 18-19.
