К возобновляемым источникам энергии относят как небиологические (энергия рек, волн, приливов, солнца, ветра, термальных источников и др.), так и биологические (биомассу растительного, животного происхождения, бытовые отходы) природные ресурсы. Пристальное внимание к возобновляемым источникам последние 30 лет подогревалось экономическими и экологическими причинами, а теперь к ним добавились и причины политические.
МИР ВОЗВРАЩАЕТСЯ К ДРОВАМ
Роль возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировой энергетике на данный момент уже достаточно заметна. По данным 2011 года их вклад в валовом конечном энергопотреблении (ВКЭ) составляет более 18%, в том числе биомасса (БМ) занимает 14% валового конечного энергопотребления или 76% общего вклада всех возобновляемых источников энергии.
В ЕС доля возобновляемых источников в валовом конечном энергопотреблении составляет 15% по итогам 2013 года, биомасса – около 9% ВКЭ или 62% общего вклада всех видов возобновляемых источников энергии. В отдельных странах ЕС доля биомассы всех возобновляемых источников колеблется от 30–40% (Люксембург, Кипр, Ирландия) до 80–95% (Эстония, Латвия, Литва, Венгрия, Польша, Финляндия). К 2020 году часть ВИЭ в валовом конечном энергопотреблении ЕС должна составить 20%, а к 2030 году может превысить 27% (обязательная цель, поставленная в октябре 2014 года Европейским Союзом). По сравнению с 2000 годом в абсолютных единицах вклад биомассы в ВКЕ Евросоюза вырос почти вдвое и составлял в 2012 году 102 млн т нефтяного эквивалента. При этом основная часть (74,7 млн т н.э.) приходилась на производство тепловой энергии, на втором месте были биотоплива для транспорта (14,6 млн т н.э.) и 12,8 млн т н.э. пришлись на сектор электроэнергетики.
УКРАИНА В ЗЕРКАЛЕ ЭНЕРГОЗАМЕЩЕНИЯ
В Украине ситуация не столь радужная. Согласно энергетическому балансу Украины за 2013 год, подготовленному Государственной службой статистики Украины, доля ВИЭ в валовом конечном энергопотреблении составляла 3,62%.В том числе биомасса – 2,28%, что составляет 63% от всех ВИЭ или 1,61 млн. т н.э. Однако в сравнении с 2012 годом ощутимо вырос вклад биомассы в общие поставки первичной энергии – на 23%, с 1,52 до 1,88 млн т н.э./год. В связи с насущной необходимостью замещения природного газа в дальнейшем можно прогнозировать еще больший рост вклада альтернативных видов топлива вследствие внедрения мероприятий, способствующих этому процессу. Национальный план действий по возобновляемой энергетике (согласно постановлению КМУ №902-р от 01.10.2014 г.) предусматривает, что вклад ВИЭ в валовой объем конечного энергопотребления должен достичь 11% в соответствии с обязательствами Украины как члена Энергетического сообщества. Биомасса выступает главной составляющей ВИЭ и, согласно Нацплану действий, основной ее вклад предусмотрен в секторе отопления – 5000 тыс. т н.э./год в 2020 году, что составляет 85% вклада всех возобновляемых источников энергии. Для этого к 2020 году запланировано установить дополнительно 950 МВт энергооборудования на биомассе и использование 390 тыс. т н.э./год биотоплива (биоэтанола и биодизеля) на транспорте. Эти показатели по вкладу биомассы к производству энергии в 2020 году соответствуют замещению природного газа в объеме 6,25 млрд куб. м/год в секторе тепловой энергии и 0,95 млрд куб. м/год в секторе электроэнергии. Прогнозируется, что 90% электрических мощностей на твердой
биомассе будет работать в режиме теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).
Общий запланированный объем замещения природного газа 7,2 млрд куб. м/год. На сегодня за счет переработки биомассы уже достигнуто сокращение потребления газа на 1,93 млрд куб. м/год. По Национальному плану действий по возобновляемой энергетике до 2020 года еще 5,27 млрд. куб. м газа в год будут дополнительно замещаться биомассой. Для выполнения поставленной цели в Украине, по оценкам 2013 года, есть достаточный потенциал биомассы, доступной для производства энергии – более 27 млн т условного топлива (у.т.) в год.
Основными составляющими потенциала первичные отходы сельского хозяйства (солома, отходы
производства кукурузы на зерно и подсолнечника) и энергетические культуры, выращивание которых в промышленных масштабах активно развивается в стране последние годы. В общем экономический потенциал отходов сельского хозяйства составляет 12,2 млн т у.т. год,
энергетических культур – 10 млн т у.т./год. Сейчас на энергетические нужды в Украине
используется лишь около 10% общего потенциала биомассы – не более 2,7 млн т у.т./год. Главным образом это древесная биомасса в виде дров, щепы, гранул, брикетов (всего 86% всего годового объема использования биомассы) и лузги подсолнечника (8%). Наименее активно применяются растительные отходы – 94 тыс. т соломы в год, что составляет меньше 1% экономического потенциала соломы в Украине.
На сегодня в Украине работает более 4 тыс. котлов современного типа на древесине, более 100 котлов на соломе и около 70 котлов на жмыхе подсолнечника. Есть несколько ТЭЦ на твердой биомассе: одна – на древесине в системе централизованного теплоснабжения (ЦТ), три – на жмыхе подсолнечника на предприятиях масложировой отрасли. Кроме того, население использует несколько десятков тысяч печей и бытовых котлов на дровах и древесных гранулах. Общая установленная мощность указанного биоэнергетического оборудования составляет около 3670 МВт и 14 МВт.
Для дополнительного замещения 5,27 млрд куб. м/год природного газа биомассой до 2020
года необходимо внедрение 12485 МВт + 756 МВт в бытовом секторе, жилищно-коммунальном хозяйстве и бюджетной сфере, а также для промышленных и коммерческих потребителей. Наибольший рост мощности биоэнергетического оборудования, объемов использования биомассы и, соответственно, замещения газа прогнозируется в ЖКХ и бюджетной сфере – на 3,18 млрд куб. м/год (с 0,14 млрд куб. м/год в 2013). Общее замещения природного газа биомассой в этом секторе в 2020 оценивается в 3,32 млрд куб. м/год. На втором месте по ожидаемым объемам замещения природного газа находится населения (2,23 млрд куб. м в 2020), наименьший
объем замещения в 2020 прогнозируется в промышленности и коммерческих потребителей (1,66 млрд куб. м к 2020 г.).
Исключительно важным является вопрос обеспечения необходимым объемом топлива всех
запланированных к внедрению биоэнергетических установок. Для достижения поставленных
целей в ближайшие годы необходимо широкое привлечение отходов сельского хозяйства (соломы,
стеблей кукурузы/подсолнечника) и энергетических культур к топливно-энергетическому балансу страны. Прогнозируется, что в 2020 году для производства энергии будет использоваться около
0,82 млн т у.т. биомассы энергокультур. Для условий Украины наиболее подходящими для выращивания (с целью получения твердого биотоплива) является ива, мискантус и тополь. Для получения необходимого количества биотоплива энергокультур под их выращивание будут задействованы в общей сложности более 118 тыс. га в 2020 году.
Это составит лишь порядка 3% свободной площади сельскохозяйственных земель в Украине.
Ресурсы древесной биомассы в Украине являются относительно ограниченными и уже активно
используются. Учитывая это, в представленной концепции развития тепловой биоэнергетики
запланирован относительно небольшой рост мощности оборудования на древесине по сравнению с другими видами биомассы (в первую очередь, отходами сельского хозяйства). Тем не менее в 2020 году это оборудование потребует более 3 млн у.т. древесного топлива, что в 1,5 раза больше имеющегося сейчас потенциала. Поэтому считаем необходимым увеличить объемы рубок в Украине – от текущих 55-60% годового прироста древесины до 85-90%, как это практикуется в ряде стран ЕС и не считается вредным для окружающей среды.
БИОЭНЕРГЕТИКА КАК СТИЛЬ ЖИЗНИ
В 2014 году правительство Украины приняло несколько постановлений, направленных на
стимулирование замещения природного газа альтернативными топливами и видами энергии и гармонизации сектора ВИЭ Украины с европейским. Надо отметить, что на практике некоторые из них так и не заработали (или работали очень ограниченно) из-за несовершенства предложенных инструментов. Наиболее весомыми стали следующие документы и прописанные в них рычаги воздействия на ситуацию. Механизм стимулирования населения к внедрению энергоэффективных мероприятий узаконен постановлением КМУ №491 (от 01.10.2014). Он заключается в возмещении части тела кредита, привлеченного на приобретение котлов с использованием любых видов топлива и энергии (кроме природного газа). Положительные сдвиги в секторе ВИЭ обусловлены реализацией Плана мероприятий по имплементации директивы Европейского парламента и Совета 2009/28/ЕС, утвержденного в сентябре 2014 года распоряжением КМУ № 791-р от 03.09.2014.
Этот План направлен на гармонизацию украинского и европейского законодательства относительно
возобновляемых источников энергии. В июне 2015 году был принят закон «О внесении
изменений в некоторые законы Украины относительно обеспечения конкурентных условий
производства электроэнергии из альтернативных источников энергии» (№ 514-VIII от 04.06.2015).
Среди положительных изменений, внесенных законом, можно отметить следующие.
– Термин «биомасса» подразумевает не только отходы, но и продукты соответствующих отраслей
хозяйства. «Биомасса – неископаемое биологически возобновляемое вещество органического происхождения, способное к биологическому разложению в виде продуктов, отходов и остатков лесного и сельского хозяйства (растениеводства и животноводства), рыбного хозяйства и технологически связанных с ними отраслей промышленности, а также составляющая промышленных или бытовых отходов, которая способна к биологическому разложению».
– Для электроэнергии из биомассы и биогаза «зеленый» тариф устанавливается с учетом
коэффициентов, предусмотренных для объектов, введенных в эксплуатацию по 31.12.2014, то есть увеличивается на 10% по сравнению с действующим на сегодняшний день.
– Обязательное требование «местной составляющей» отменено и заменено на надбавку к «зеленому» тарифу за использование оборудования украинского производства. Надбавка составляет 5% и 10% при использовании, соответственно, 30% и 50% оборудования местного производства.
Несмотря на определенный прогресс в развитии биоэнергетических технологий в течение прошлого года, до сих пор остается ряд барьеров и неурегулированных вопросов, требующих скорейшего решения. Основные проблемы следующие:
– Производителям тепловой энергии из альтернативных топлив (в том числе биомассы) нужен беспрепятственный доступ к тепловым сетям.
– Большинство энергетических культур до сих пор не отнесены к разряду сельскохозяйственных,
а их выращивание на землях сельскохозяйственного назначения невозможно.
– Гослесхозы не имеют достаточной техники, мотивации и фактически права для значительного
увеличения заготовки древесного топлива. Вместе с тем существует целый ряд ограничений для частных компаний по этому виду деятельности.
Таким образом, сектор биоэнергетики уже сегодня фактически замещает более 1,93 млрд куб.
м/год природного газа в Украину. Принятый правительством Национальный план действий по ВИЭ
к 2020 году ставит задачу перед сектором биоэнергетики дополнительно заместить 5,27 куб. м/год
природного газа твердым биотопливом и достичь общего замещения газа в объеме 7,2 млрд куб. м/год к 2020 году. Выполнение поставленных целей невозможно без быстрого роста
энергетического потребления аграрных отходов и биотоплива энергетических плантаций.
Хотя правительством предпринят ряд важных действий для стимулирования развития сектора
биоэнергетики, необходимы дальнейшие шаги в этом же направлении, в частности, поддержка
развития внутреннего рынка биомассы как топлива, расширение производства котлов на биомассе,
совершенствование существующего законодательства.
По материалам труда «Перспективы развития биоэнергетики как инструмента замещения природного газа в Украине»; Георгий Гелетуха, Татьяна Железна, Александра Трибой. Института технической теплофизики НАН Украины подготовил Максим Нечипоренко