CC BY
120
ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ КАК ОСНОВА ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОПРОДУКТИВНОСТИ РОССИЙСКИХ
РЕГИОНОВ
FOREIGN EXPERIENCE OF USING RENEWABLE ENERGY SOURCE AS A BASEMENT OF INCREASE OF ENERGY PRODUCTIVITY OF RUSSIAN REGIONS
E.A. Гудкова, Л.Н. Чернышев
E. A. Gudkova, L. N. Chernishov
МГСУ
В статье рассматриваются возможности, и выявляется потенциал повышения энергопродуктивности и улучшения экологической ситуации на примере использования биомассы как возобновляемого источника энергии и как эффективный и экологически чистый способ переработки отходов. Для сравнения приводится зарубежный опыт в применении ВИЭ.
The article considers the facilities of the energy productivity boost and improvement of ecology situation by the example of biomass densification as n effective and environmentally friendly way of waste conversion and renewable energy source. Foreign experience is a subject of compare.
Техногенная цивилизация дала человечеству множество достижений. Научно-технологический прогресс и экономический рост привели к новому качеству жизни, обеспечили возрастающий уровень потребления, улучшение медицинского обслуживания, увеличили среднюю продолжительность жизни. Вместе с тем именно техногенная цивилизация породила во второй половине 20в. глобальные кризисы (экологический, антропологический и др.), дальнейшее обострение которых может привести к самоуничтожению человечества. В поиске новых путей цивилизационного развития обнаруживается ценность многих мировоззренческих идей и практик традиционных восточных культур, в которых стратегии ненасильственного действия и отношение к природе как к живому организму служили способом регуляции и оптимизации человеческой жизнедеятельности. Отторгавшиеся ранее техногенной цивилизацией, эти ценности приобретают новое звучание на современном этапе, согласуясь с представлениями науки о биосфере как целостном живом организме и со стратегиями деятельности, охватывающей сложные, исторически развивающиеся, человекоразмерные системы. С этой точки зрения постиндустриальное общество можно рассматривать как переходный этап к новому типу цивилизационного развития, учитывая, что оно призвано создать условия для разрешения экологической и других глобальных проблем. Одной из таких проблем, связанных со значитетельным ростам населения, и как следствие, потребления является проблема сокращения роста потребления энергии и утилизация отходов жизнедеятельности.
В принципе, все органические вещества подвержены процессам брожения и разложения. Однако в простых биогазовых установках предпочтительно перерабатывать только однородные и жидкие органические отходы: экскременты и урину скота, свиней и птиц.
В более сложных биогазовых установках можно перерабатывать и другие виды органических отходов - растительные остатки и твердые мусорные отходы. Объем вырабатываемого биогаза зависит от типа используемого сырья и температуры процесса сбраживания.
Биогаз может быть использован в любых газовых приборах так же. как используется природный газ. Отдельные случаи использования примитивных биогазовых технологий были зафиксированы в Китае, Индии, Ассирии и Персии начиная с XVII века до нашей эры. Однако систематические научные исследования биогаза начались только в XVIII веке нашей эры, спустя почти 3,5 тысячи лет.
Сегодня биогазовые технологии стали стандартом очистки сточных вод и переработки сельскохозяйственных и твердых отходов и используются в большинстве стран мира.
Дополнительный импульс развитию промышленного производства биотоплива из отходов был придан в декабре 1997 года на третьей конференции сторон-участников мирового сообщества в Киото (Япония), на которой был принят Киотский протокол, согласно которому промышленно развитые страны должны сократить суммарные выбросы от своей деятельности, например в виде парниковых газов не менее чем на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 года. Вследствии этого в странах Европейского союза (ЕС) появились соответствующие требования - квоты на необходимость использования так называемой «зеленой энергии» (энергии, производимой на основе биотоплива).
Что касается России, то до некоторых пор не было заметно конкретных действий по реализации киотского протокола по ряду причин.
Во-первых: Россия подписала Киотский протокол в марте 1999 г., оговорив для себя условия: не превышать уровень выбросов парниковых газов, зафиксированный в 1990 году. Для выполнения оговоренных условий с учетом спада помышленного производства в России практически не требовалось предпринимать значительных усилий.
Во-вторых: экологическая обстановка в большинстве регионов Российской Федерации значительно лучше, чем в промышленно развитых странах. Это обусловлено тем, что экономический кризис вынудил остановить или вообще ликвидировать экологически грязные производства в России.
В-третьих: собственные запасы традиционных видов топлива в стране пока позволяют обходиться без альтернативных источников энергии.
Одно из ведущих мест в Европе по использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) принадлежит Великобритании, имеющей огромный опыт в решении экологических проблем. Англия исторически стала первой страной, столкнувшейся с негативными последствиями техногенного типа воспроизводства. Уже в 1921 году начали решаться экологические проблемы, возникшие в связи со сжиганием угля и задымленностью городов. Парламент принял закон, позволявший штрафовать предприятия, сильно загрязнявшие атмосферу. В 1863 году была одобрена первая в мире системе стандартов на допустимые загрязнения и созданное первое в мире государственное агентство по контролю за загрязнением окружающей среды. В 1955 году был принят «Закон о чистом воздухе». Правительство взяло на себя ответственность за создание зон чистого воздуха, где запрещались определенные типы загрязнений (в частности дым, вызванный сжиганием угля). Принятый в 1989 году «Закон о производстве и использовании электроэнергии» предоставил министру энергетики право
периодически устанавливать для региональных компаний-дистрибьютеров обязательства заключать с производителями электроэнергии из неископаемого топлива контракты по ценам, несколько превышающим рыночные. В настоящее время в масштабах страны заключено 880 таких контрактов на поставку 3493 МВт электрической мощности. Территория Великобритании считается в Европе наиболее подверженной действию ветров. Поэтому динамично развивается ветроэнергетика. За последние годы удалось достичь значительных успехов в технологии получения электроэнергии на ветровых установках и снизить себестоимость производимой ими энергии. По сравнению с началом 90-х годов истекшего столетия средняя энергоотдача ветросиловых установок увеличилась на 55 %. Коэффициент полезного действия таких установок приближается к 50 %, а их надежность доведена до 99%. Себестоимость получаемой на ветровых установках электроэнергии, производимой на британских береговых ветровых установках, сопоставима со стоимостью энергии, получаемой с помощью обычных генераторов (2,5 пенса за кВт).
Позитивные сдвиги в ветроэнергетике позволили привлечь в эту сферу частный бизнес. Так, в 2000 году, две крупнейшие британские энергетические компании Royal/Dutch Shell и PowerGen объявили о начале финансирования работ по программе получения ветра в шельфовой зоне. По проекту, ветроэлектростанция на 2 МВт будет размещена на расстоянии 1 км, от северо-западного побережья Англии в районе г. Блайс. Компании Shell и British Petroleum инвестировали 300 и 160 млн. фунтов стерлингов на освоение энергии ветра, a Ford профинансировал установку на крыше своего завода в Уэльсе крупнейшего в Европе генератора на солнечной энергии. Эти проекты нацелены на достижение зафиксированных в Киотском протоколе показателей снижения выбросов «парниковых» газов к 2001-2002 г.г. на 12,5 %по сравнению с уровнем 1990 г., a CO2 - на 20% к 2010 г.
Обращаясь к действиям зарубежных стран, надо сказать, что к примеру, Швеция к 2020 году планирует полностью перейти на энергию из возобновляемых источников, Исландия - к 2050. Бразилия, активно используя сахарный тростник, через 5 лет предполагает 80 % своего транспорта перевести на этанол, добываемый из тростника. Испания и Германия в Европе являются лидерами по использованию ветроэнергетики, ее прирост каждый год составляет 25 %. В Великобритании к 2012 году 10 % потребляемой энергии будет составлять энергия из возобновляемых источников - ветра и волн, которых гарантированно хватит намного дольше, чем углеводородных источников энергии.
Мировой опыт показывает, что одним из перспективных путей решения этих задач является формирование действенного механизма стимулирования и практического использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Этот механизм стал формироваться в промышленно развитых странах в связи с обострением глобальной энергетической проблемы в результате нефтяных шоков 70-х годов XX в. Усилилось вмешательство государства в энергетику как в плане диверсификации энергоснабжения и повышения энергетической независимости, так и в плане контроля над потреблением. Все больше внимания стало уделяться проблемам сохранения природных ресурсов и борьбе против местного и глобального загрязнения окружающей среды в результате использования горючих ископаемых. Именно в этот период во всем мире активизировались работы в области использования ВИЭ. Сегодня в большинстве стран мира проводится поощрительная политика в отношении их использования, вводится экономический механизм стимулирования применения ВИЭ. Для этого производителям «чис-
той» энергии государство предоставляет льготы и преференции. Основными формами такой поддержки являются:
- субсидии, кредиты по низким процентным ставкам,
- гарантии по банковским ссудам,
- установление фиксированных закупочных цен на энергию, вырабатываемую на основе возобновляемых источников,
- освобождение от уплаты налога на часть прибыли, инвестированной в нетрадиционную энергетику,
- предоставление режима ускоренной амортизации,
- финансирование НИОКР в области нетрадиционной энергетики.
Опосредованно стимулирующее воздействие на использование ВИЭ оказывают
такие инструменты экологической политики как плата за загрязнение окружающей среды, за выброс парниковых газов, «зеленые» налоги.
В России обращает на себя внимание то, что внесение предприятиями платы за загрязнения в госбюджет (вместо использования этих средств на месте для экологических целей) не повышает эффективности природоохранных мероприятий. В результате внесенные средства предприятий - загрязнителей не стимулируют деловую активность в обществе. В 90-х гг. Было разработано экологическое законадательство, которое обязывает загрязнителей вносить в госбюджет плату за загрязнение. Однако это не привело к внедрению природоохранных технологий - проще было заплатить штрафы за сверхнормативные выбросы, а дополнительные расходы компенсировать повышением цен на продукцию. Таким образом, современное экологическое законадательство продолжает обеспечивать поступление средств в бюджет, но не стимулирует внедрение новых более экологических технологий. Такое положение выглядит как сговор загрязнителей и государства против предпринимателей (в том числе и частных), внедряющих у себя (и предлагающих другим) прогрессивные природоохранные технологии. Последние не получают налоговых и иных льгот, что противоречит Закону «Об охране окружающей среды в РФ». В статье 17 этого документа сказано:
"1. Предпринимательская деятельность, осуществляемая в целях охраны окружающей среды поддерживается государством.
2. Государственная поддержка предпринимательской деятельности, осуществляемой в целях охраны окружающей среды, осуществляется посредством установления налоговых льгот в соответствии с законодательством".
Плата за сверх нормативное загрязнение окружающей среды взимается по явно устаревшим расценкам, действующие тарифы не соответствуют выросшим ценам на другие товары и услуги, в том числе на товары и услуги предприятий загрязнителей. В результате большинство экологических предпринимателей приходят к выводу, что прироохранная деятельность убыточна. Они не получают обещанных льгот, зато предприятия - загрязнители уже получают не обещанные. Вот почему экологическое законодательстве должно быть щадящим только по отношению к предприятиям, внедряющим природоохранные технологии, и поддерживать деятельность предпринимателей, чья деятельность способствует улучшению экологической обстановки.
Существующее экологическое законодательство очень далеко от совершенства и по своему содержанию. Оно только формально стимулирует предприятие к уменьшению негативного воздействия на окружающую среду и только до определенной, установленной нормы, но никак не поощряет дальнейшее уменьшение такого воздействия. В результате загрязнители не стремятся уменьшить выбросы ниже этих норм, даже, если это можно осуществить без дополнительных затрат. Это способствует, например,
не очистке, а разбавлению сточных вод (это проще, чем внедрять природоохраннные технологии). Если существующее законодательство хоть как то стимулирует производителя к уменьшению количества и степени загрязнения сточных вод, то оно ничем не способствует созданию замкнутых циклов водопотребления. Все это препятствует внедрению и развитию новых технологий. Экологическое законодательство формально декларируя принцип уменьшения загрязнения, не стимулирует предприятия, обладающие технологиями и оборудованием по переработке отходов, к оказанию помощи другим производителям в утилизации выбросов. Россия может достаточно легко и быстро приобрести безупречную экологическую репутацию, если законодатель приступит к усовершенствованию законодательства, в частности, создаст и введет в действие механизм перехода от одного источника поступления средств в госбюджет к другому (имеется ввиду переход от платы за загрязнение к налогам, полученной от предпринимательской природоохранной деятельности).
Если Россия будет стремиться к диверсификации структуры мощностей в энергетике - а эта цель предусмотрена национальной энергетической стратегией ,- доля использования возобносляемых источников энергии возрастет.
Одним из наиболее применимых на территории России источников возобновляемой энергии является энергия биомассы, которая может быть использована для получения нескольких видов энергоресурсов- газа, моторного топлива, тепла, электроэнергии.
По результатам исследований Института энергетической стратегии РФ общее количество органических отходов агропромышленного комплекса (АПК) России ежегодно составляет 225 млн т (в расчете на сухое вещество; по энергосодержанию эквивалентно 60 млн т у.т.), включая:
- птицеводство - 5,8 млн т;
- животноводство - 58,3 млн т;
- растениеводство - 147 млн т;
- перерабатывающая промышленность 14 млн т.
Количество ТБО городов составляет 16 млн т, осадки коммунальных стоков - 4,9 млн т.
Естественное разложение этих отходов дает в год выброс диоксида углерода в объеме 412.5 млн. т, или 210 млрд. м3 , без какой либо энергетической и экологической выгоды для хозяйствующих субъектов. Ведущими по ресурсам энергии биомассы в России являются четыре федеральных округа: Южный, Приволжский, Центральный и Сибирский (табл.1).
Как свидетельствуют приведенные выше данные, наибольшую массу среди органических отходов АПК занимают отходы растениеводства (солома, стебли, лузга и т.д.). Их переработка в биогаз одновременно с отходами животноводства и птицеводства требует универсальной биогазовой технологии и соответствующего оборудования.
Исследование современного АПК России, проведенное Институтом энергетической стратегии, показало, что до 50% производимой основной продукции приходится на индивидуальные крестьянские хозяйства. Поэтому развитие биогазовой промышленности должно идти по двум направлениям: создание крупных биоэнергетических станций и создание фермерских и крестьянских биогазовых установок. Россия находится в зоне рискованного земледелия и по климатическим условиям, и по характеристике большая часть почв - малоурожайные подзолистые почвы, требующие постоянного внесения органических удобрений. Поэтому в средних и северных регионах Европейской России, в земледельческих районах Сибири потребность в органических
удобрениях будет постоянной, и она будет определяющей в развитии биогазовых технологий. Использование таких технологий и созданного на их основе оборудования позволит в ближайшие годы: полностью решить в сельской местности проблему всех органических отходов, включая коммунальные стоки и ТБО, обустроить дома сельских жителей современными санитарно-гигиеническими системами европейского типа и оказать существенную помощь в решении проблем энергосбережения.
Прогресс в использовании биогазовых установок (научные разработки по модернизации технологии ведутся производителями и научно-исследовательскими институтами) приведет к существенному повышению эффективности их работы. Возможность решения не только энергетических (производство электроэнергии и тепла путем сжигания биогаза), но и экологических (утилизация отходов с/х и пищевой промышленности) и агрохимических (производство удобрений) проблем позволит значительно повысить рентабельность таких установок и существенно сократить сроки окупаемости. Кризисные явления в экономике России так и не остановили рост тарифов естественных монополий, что еще больше повысит привлекательность биогазовых установок в новых экономических реалиях.
Широкое внедрение биогазовых технологий в индустриальный и сельскохозяйственный сектора экономики , сложенное с производством тепла и энергии для бытовых приборов, позволит достигнуть эффективного и устойчивого снижения экологических нагрузок на окружающую среду.
Эксплуатация биогазовых технологий требует создания широкой сети сервисных центров по их обслуживанию.
Для широкого внедрения биогазовых установок в фермерских и приусадебных хозяйствах в первую очередь необходимы:
Разработка и принятие Закона, регламентирующего рациональное и безопасное использование отходов сельскохозяйственного производства;
Льготное кредитование строительства биогазовых установок;
Создание Школ биогазовых технологий и сервисных центров по строительству и эксплуатации биогазовых установок.
Таблица 1
Ресурсы энергии биомассы органических отходов АПК и городов по типу энергетиче-_ского баланса и их распределениям Федеральным округам_
Федеральный округ Валовый потен- Технический Экономический
циал, потенциал, потенциал,
млн. т у.т. млн. т у.т. млн. т у.т.
Центральный 16.7 16.3 10.34
Северо-Западный 2.82 2.7 1.81
Уральский 4.38 4.23 2.54
Южный 26.73 26.29 15.76
Приволжский 27.4 26.7 15.23
Сибирский 13.4 13.0 0.94
Дальневосточный 1.28 1.2 0.7
Российская Федерация 92.71 90.42 47.32
Существенную роль в повышении энерговооруженности сельскохозяйственного производства России должна сыграть национальная программа газификации, осуществляемая Газпромом России. Выполнение этой программы должно привести к сниже-
нию себестоимости производимых отечественным сельским хозяйством товаров и продуктов, что сделает Агропром России высококонкурентным на мировом рынке. Однако располагающая третью общемировых запасов газа и занимающая третье место по его добыче Россия сама газифицирована чуть более, чем на 53 %, в том числе в городах на 60 %, в сельской местности - на 34%. В соответствии с реализацией национальной программы только 44% сельской местности будут иметь централизованное снабжение природным газом. А как же быть с остальными 56%, или 22 млн. человек?
Потенциальная потребность в биогазе для замещения топлива и производства энергии для сельского населения России (37 млн. человек) составляет 49.1 млрд. м3 / год (на бытовое отопление-14.2, на моторное топливо-13.6, на электроэнергию 21.3 млрд. м3/год). Потребномть 56 % сельского населения России (22 млню чел.) в биогазе может составить 27.64 млрд.м3/год или 37.3 % от общего потенциального его производства из отходов АПК. Из этого количества отходов можно, применяя современные российские технологии и оборудование, получать в год до 75 млрд. м3 биогаза либо использовать его в качестве моторного топлива в сжатом состоянии, чтобы заместить до 37 млн. тонн моторных топлив (бензина и мазута) на сумму 555 млрд. руб./год, либо произвести до 150 млрд.кВт ч/год электроэнергии и до 150 млрд. Ркал/год тепла, а также до 1млрд. т органических удобрений (которых России необходимо всего до 120 млн.т/год) на сумму 2 трлн. руб. (2 тыс. руб/т). Применение таких удобрений позволит ежегодно экономить до 20% горыче-смазочных материалов при пахоте, севе, обработке и уборке урожая. Дополнительно полученный урожай в денежном выражении составит от 10 до 30 трлн. руб./год. Затраты на создание биоэнергетических станций на весь объем отходов составит 100 млрд. руб. Срок службы таких станций не менее 15 лет. Выработка одновременно с биогазом экологически чистых, высокоэффективных органических удобрений позволит сократить применение минеральных удобрений и снизить энергозатраты в сельскохозяйственном производстве России.
Чтобы решить вопросы экологии, энергетики и экономики в современной России необходимы новые экономически выверенные подходы к рациональному взаимодополнению традиционной энергетики и возобновляемых источников энергии, в том числе биомассы - и прежде всего органических отходов. В значительной мере это относится к комплексному использованию природного газа, каменного угля, нефти и биотоплив.
Комбинированные энергетические технологии производства дополнительного количества электроэнергии и тепла за счет утилизации органических отходов АПК и ТБО городов высокорентабельны и энерго эффективны для практического решения экологических проблем, и выбор технологии определяется экономическими, энергетическими и аграрными требованиями конкретного региона. Реализация проектов позволит создать в России новые рабочие места.
Все это говорит о необходимости решения комплекса вопросов по практическому внедрению альтернативных технологий для выработки тепла и электроэнергии - как на уровне правительства, так и на уровне местных сообществ (особенно в отдаленных районах).
Литература
1. Pantskhava E.S. The use ofbiomass energy in Russia: The problems and perspec-tives / E.S. Pantskhava, N.L. Koshkin //Renewable sources of energy and their significance for energy polici in Germany and Russia. Freiburg in Breisgau. 24 October 1994.
2. Панцхава E.C. Техническая биоэнергетика: Биомасса как дополнительный источник топлива. Получение биогаза /Е.С. Панцхава, И.В. Бе-резин //Биотехнология. 1986. № 2. С. 1-12.
3. И. В. Масаев, Б. А. Пермяков «Топливо из бытовых и растительных отходов», Москва 2002.
4. Е. С. Панцхава, М.М. Шипилов, Н. Д. Ковалев «Биоэнергетика России - настоящее и будущее (биоэнергетика и политика)», Энергия №10, 2008
5.3аяшников Е. Газификация регионов Россси стала пятым национальным проектом / www.lawtek.ru.8.06.2006.
6. Чернышов Л.Н. Учебник для вузов «Энергосбережение в жилищной и коммунальной сфере», Москва, Екатеринбург 2008 г.
Ключевые слова: биомасса, возобновляемый источник энергии, парниковый эффект, энерго-эфективность.
Keywords: biomass, renewable energy source, greenhouse gas emission, energy efficiency.
105 484 г. Москва 15 Парковая ул., 24 -1 - 211
Тел. 985 103 5241 k.gudkova@mail.ru
Статья представленна Редакционным советом «Вестник МГСУ»
