Возобновляемые источники энергии могут не только улучшить энергобаланс Украины и ее экологию, но и перенаправить средства на развитие регионов, а не экономик соседних государств.
«Каждый луч Солнца, не уловленный, а бесплодно отразившийся обратно в мировое пространство, — кусок хлеба, вырванный изо рта отдаленного потомка».
К. А. Тимирязев
Проблемам использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Украине начали непосредственно уделять внимание лет двадцать назад, но программы государственной поддержки ВИЭ появились лишь после провозглашения независимости, тогда как в развитых странах это направление, вызванное нефтяным кризисом, имеет тридцатилетнюю историю. Тем не менее реальной финансовой и государственной поддержки данной сферы в нашей стране пока нет. Сдерживающими факторами здесь выступают более низкие, чем в Европе, цены на тепло и электроэнергию и менее жесткие экологические требования к производителям. Кроме того, для ряда технологий использования ВИЭ (например, производство биогаза из сточных вод, отходов животноводства и птицеводства, утилизация метана с полигонов, твердых бытовых отходов) главный эффект обеспечивается экологическими факторами, а не производством топливно-энергетических ресурсов. Некоторые технологии (в первую очередь использование энергии ветра) могут лишь дополнять традиционную энергетику, поскольку требуют резервных мощностей для обеспечения бесперебойности электропоставок.
По статистике Минтопэнерго, в Украине использование ВИЭ составляет довольно незначительную долю в общем энергоснабжении — около 3% (включая большую гидроэнергетику), хотя энергетический потенциал основных видов возобновляемых источников достаточно высок. Достижимый энергетический потенциал возобновляемых и вторичных источников энергии исчисляется 73 млн. т условного топлива (в перерасчете на газ цифра составляет 62,7 млрд. куб. м). Согласно проекту Энергетической стратегии Украины до 2030 года и дальнейшую перспективу, основными направлениями развития ВИЭ являются:
• использование энергии ветра и гидроэнергии для производства электроэнергии;
• солнечной и геотермальной энергии — для производства тепла;
• утилизация отходов биомассы, твердых бытовых отходов и т. п. — путем сжигания или получения биогаза для производства тепла и электроэнергии;
• использование биогаза в качестве моторного топлива.
Кроме того, как моторное топливо предусматривается использование биодизельного топлива из рапса и сои.
Что пустить на ветер?
Суммарная мощность ветровых электрических установок (ВЭУ) в Украине достигла 75 МВт. Наша страна продолжает оставаться лидером среди государств бывшего СССР и Восточной Европы по суммарной установленной мощности ветроэлектростанций. Еще в 1993 году предприятие «Уиндэнерго» получило лицензию от американской фирмы «Кенетек Виндпауэр» на производство турбин мощностью 107,5 кВт. С 1996 года в стране действует Комплексная программа строительства ветровых электростанций, в рамках которой сегодня полностью освоено производство установок мощностью 107,5 кВт (100% узлов этих машин изготавливаются в Украине). В их производстве участвуют 23 завода бывшего военно-промышленного комплекса, а сборку ветротурбин для ВЭУ осуществляет Южный машиностроительный завод (Днепропетровск). С июня 2003 г. в Украине введены в эксплуатацию пять новых ВЭУ мощностью 600 кВт бельгийской фирмы «Турбовиндс», а «Южмаш» начал переоснащение производства для выпуска 600-киловаттных ветроустановок. Первые башни и углепластиковые лопасти, изготовленные украинским предприятием, успешно сочетаются с бельгийскими ветрогенераторами, пока еще импортируемыми в Украину.
Фотоэлектрика – один из прибыльных видов бизнеса. Ее мировые обороты превышают 6,3 млрд. евро.
Главной проблемой пока остается плановое финансирование ветроэнергетической отрасли. Действие Комплексной программы строительства ВЭС в Украине предусматривало финансирование ветроэнергетики за счет так называемой целевой надбавки (0,75% к действующему тарифу электроэнергии, которая продается производителями на оптовом рынке). Объем финансирования оценивался ежегодно в сумму до 120 млн. грн. Реально таких средств ветроэнергетическая отрасль никогда не получала. Например, в 2005 г. на ветроэнергетику было потрачено всего 28 млн. грн., в связи с чем Комплексная программа выполнена не была.
До недавнего времени существовала еще одна проблема — отсутствие методик по правильному выбору площадок для установки ВЭС. Например, Донузлавская ВЭС практически вдвое меньше вырабатывала электроэнергии, только из-за неправильного выбора места. Сегодня эта проблема решена благодаря работам, проведенным Межотраслевым научно-техническим центром НАН Украины. Пример — судакский участок Донузлавской ВЭС, на котором стокиловаттные установки вырабатывают больше электроэнергии, чем их европейские аналоги.
Требует доработки и законодательство. Сегодня в парламенте ждет своего рассмотрения очередной вариант проекта о «зеленых» тарифах (зарегистрирован в середине января 2006 г.). Введение таких тарифов (порядка 7 евроцентов за 1 кВт•ч электроэнергии) позволило бы не только ускорить развитие ветроэнергетики в Украине и перейти на более современный уровень мощностей ВЭУ, но и привлечь к нам западных инвесторов.
Закон сохранения биомассы — в мирных целях
К понятию «биомасса» относят углеродосодержащие органические вещества растительного и животного происхождения (дерево, солома, растительные остатки сельского хозяйства, органическая часть твердых бытовых отходов и т. п.). Еще в 1995 г. в странах ЕС на долю биомассы приходилось более 60% потребления энергоносителей, полученных из возобновляемых источников (которые составили 6% общего потребления первичных энергоносителей). В некоторых государствах доля биомассы в общем потреблении первичных энергоносителей значительно превышает среднеевропейские показатели: в США — 3,2%, Дании — 8%, Австрии — 12%, Швеции — 18%, Финляндии — 23%. А согласно программе развития ВИЭ в странах ЕС, до 2010 года доля биомассы в общем вкладе ВИЭ составит 74%, что будет равно 9% общего потребления первичных энергоносителей.
Использование котла для сжигания соломы мощностью 980 кВт в с. Дрозды (Киевская обл.) оказалось в 5 раз дешевле использования природного газа.
В Украине технологии утилизации биомассы находятся на начальном этапе развития и обладают хорошими перспективами для коммерциализации, особенно в свете увеличения стоимости природного газа. Энергетическое использование биомассы дает возможность, кроме электричества, вырабатывать еще и тепловую энергию, а также жидкие (биодизель и биоэтанол) и газообразные (биогаз) топлива. Энергетический потенциал биомассы и торфа в Украине оценивается в 24,2 млн. т условного топлива в год (что эквивалентно 20,8 млрд. куб. м природного газа). При производстве тепловой энергии из биомассы в большинстве случаев происходит прямое замещение потребления природного газа (на 100%). Для сравнения: при производстве электроэнергии из возобновляемых источников замещается лишь 17% потребления природного газа, поскольку только около 17% электроэнергии вырабатывается за счет его сжигания.
Как показывают результаты технико-экономического анализа, производство тепла из биомассы является конкурентоспособным даже при использовании импортного оборудования. При использовании котлов отечественного производства сроки окупаемости составляют около года при сжигании древесины и 2-4 года при использовании соломы. Так, водонагревательные котлы ЗАО «Житомирремпищемаш» мощностью 300-820 кВт, работающие на отходах древесины, приблизительно в 4-5 раз дешевле заграничных аналогов (средняя стоимость $20-30 за 1 кВт мощности).
Производим — мы, потребляют— они
По расчетам экспертов Проблемного института нетрадиционных энерготехнологий (Киев) в Украине экономично обоснованный потенциал солнечной энергии составляет для производства электроэнергии приблизительно 2 млрд. кВт•ч в год, для теплоснабжения — около 26 млрд. кВт·ч в год. Солнечная теплоэнергетика в нашей стране в основном развивается через внедрение солнечных коллекторов для горячего водоснабжения. Их производство налажено в Крыму, Харькове, Киеве, Запорожье, Днепропетровске и других городах, а средняя стоимость составляет $100-150 за 1 кв. м. В области фотоэнергетики Украина имеет большие возможности для организации производства фотобатарей. Во времена СССР на ее территории добывалось почти 80% сырья для производства полупроводникового кремния, здесь же были сосредоточены основные производители — завод чистых металлов в Светловодске и титаново-магниевый комбинат в Запорожье (работавшие на потребности космоса). Сегодня круг интересов фотоэлектрической промышленности расширился вплоть до решения социально-бытовых задач — энергообеспечения домов, систем охраны, резервного и бесперебойного питания объектов, далеко удаленных от линий электропередач. Так, на заводе «Квазар» освоено промышленное производство фотобатарей общим объемом 2 МВт в год, а фотоэлектрических пластин только в 2005 году было произведено 120 МВт (хотя производственная база уже сегодня позволяет выйти на уровень 500 МВт в год). Неразвитость спроса на фотоэлектрическую продукцию пока приводит к тому, что около 98% сырья и готовых изделий сегодня импортируются в Европу.
Спящая сила воды
Экономически целесообразный гидроэнергетический потенциал Украины составляет 20 млрд. кВт•ч (из них на сегодня используется 10,8 млрд. кВт•ч). В то же время мощности для сооружения больших ГЭС практически исчерпаны. В период 2000-2004 г. в нашей стране начался процесс возрождения малой гидроэнергетики, реконструкции и возобновления «законсервированных» малых ГЭС (которых к концу 1980-х гг. осталось 49, тогда как в 1950-х гг. их число составляло 956). На сегодняшний день малая гидроэнергетика, кроме нескольких особо социально важных и мощных объектов, может развиваться практически без вложения государственных средств (за счет внутренних и внешних инвестиций). Однако для этого необходимо разработать долгосрочную энергетическую и тарифную политику, условия доступа МГЭС к централизованной электросети, создать необходимые условия и нормативно техническую базу.
Потенциал геотермальных вод составляет порядка 27 млн. куб. м/сутки со средней температурой 70°С (данные геологических исследований). Общий же энергетический ресурс, по различным оценкам, составляет от 51 до 97 ТВт•ч/год. Возможность его практического использования исследовалась с середины прошлого столетия достаточно невысокими темпами. Подобные исследования в рамках академических институтов ускорились лишь с середины 1990-х годов. Мощность созданных в последнее время геотермальных станций составляет 10,9 МВт тепловой и 0,17 МВт электрической энергии (отечественное оборудование составляет от 10 до 30%). Лишь эти промышленно-исследовательские установки достигли годовой экономии 7470 тонн условного топлива. Освоение же доступного геотермального потенциала позволит довести годовую экономию органического топлива до 7,3-13,9 млн. т условного топлива (6,3-11,9 млрд. куб. м природного газа).
Украина имеет огромный потенциал практически всех видов возобновляемых источников энергии. При желании в ближайшие десятилетия можно решить вопросы электро- и теплоснабжения страны за счет энергии солнца, ветра, биоэнергетических отходов, тепла земли и гидроэнергетических ресурсов. Уже сегодня можно использовать быстроокупаемое оборудование и технологии для возобновляемых технологий, хотя бы для замещения той части природного газа, который мы покупаем в России по $230 за 1000 куб. м. Но политики нашей страны все никак не могут открыть на этот факт глаза. Вероятно, мешает газ. Поэтому представленный правительству в апреле 2005 года вариант стратегии развития ВИЭ в Украине (разработанный Национальной академией наук и согласованный с Министерством топлива и энергетики Украины) так и не был рассмотрен серьезно. В то же время в странах ЕС, согласно утвержденной программы развития ВИЭ — White Paper — предполагается повысить долю ВИЭ в общем энергопотреблении до 12% в 2010 г. По расчетам связанные с этим дополнительные затраты на потребителя с учетом экономии энергоносителей составят около 1 евро в месяц, что равно стоимости одной маленькой порции мороженого.
Энергетические козыри (Карты энер гетического потенциала ВИЭ Украины)
Степан Кудря, профессор, доктор технических наук, заместитель директора Института возобновляемой энергетики НАН Украины:
— Среди стран СНГ после реорганизации бывшей централизованной экономики наиболее подготовленной к широкомасштабному освоению энергии ВИЭ оказалась Украина, обладающая мощным научно-техническим потенциалом. Не последнюю роль в этом сыграло то, что основные научные исследования в области освоения ВИЭ в бывшем СССР были сконцентрированы именно у нас в стране. Вопреки экономическим трудностям последнего десятилетия наша наука смогла сохранить свой творческий потенциал и основные научные кадры. И сейчас основной движущей силой по развитию возобновляемой энергетики являются научные и научно-технические организации. Именно с этой целью Национальной академией наук Украины два года назад был создан Институт возобновляемой энергетики. Важным результатом его деятельности является создание отечественной научно-технической базы, развитие нормативной и законодательно-правовой базы, а также системы государственной поддержки возобновляемой энергетики. Интенсификация научно-исследовательских работ в данной области дает основания говорить о возможности выхода Украины в ближайшее время на уровень европейских достижений.
Георгий Гелетуха, кандидат технических наук, директор НТЦ «Биомасса», заведующий отделом Института теплофизики НАН Украины:
— Україна має значний потенціал біомаси, доступний для отримання енергії, — близько 24 млн. т умовного палива на рік та торфу — близько 0,6 млн. т умовного палива на рік. Основними складовими потенціалу є солома та інші відходи сільського господарства, деревні відходи, рідкі палива та енергетичні культури. Біомаса (без частки, яка використовується іншими секторами економіки) може забезпечити близько 10% загальної потреби України у первинній енергії або замістити до 5,0 млрд. куб. м на рік природного газу вже до 2015 р.
У випадку заміщення за рахунок біомаси споживання природного газу та рідких нафтопродуктів кошти, що раніше сплачувалися за їх споживання і врешті-решт йшли Росії та Туркменістану, залишаються у регіонах як плата фермерам та лісгоспам за спожите паливо. При цьому ці гроші починають працювати на розвиток регіону, а не на розвиток економіки сусідніх держав.
Безотходное производство Тепло за счет отходов древесины Источник: журнал «Зелена енергетика», НТЦ «Биомасса».
Солома вместо природного газа
Одним из проектов внедрения системы теплоснабжения в сельской местности за счет сжигания соломы был датско-украинский проект, который осуществлялся с марта 2000 по февраль 2001 г. в агрофирме «ДіМ» в с. Дрозды (Киевская обл.). В рамках проекта хозяйству был предоставлен пресс для сбора и прессования соломы в тюки по 500 кг. Излишек неиспользованной соломы ежегодно составлял 1500 т. После установки котла для сжигания соломы мощностью 980 кВт впервые за предыдущие 9 лет температура на объектах, подключенных к теплосети, стала отвечать нормам. В период с 1 декабря 2000 г. по 28 января 2001 г. было сожжено 122,5 т соломы и выработано 388 МВт•ч тепловой энергии. Для того чтобы выработать аналогичное количество теплоты нужно было бы сжечь 48 тыс. куб. м природного газа. При его сегодняшней стоимости ($95/тыс. куб. м) общие затраты на топливо обошлись бы в 23 тыс. грн. Общая стоимость соломы составила 4,5 тыс., что в 5 раз дешевле, чем использование природного газа.
Начиная с 1999 года в Украине был реализован проект технической помощи, который финансировался агентством Senter министерства экономики Нидерландов. В его рамках на заводе по производству фанеры «ОДЕК Украина» (с. Оржив, Ровенская обл.) был установлен 5-мегаваттный котел для сжигания древесных отходов. После запуска в эксплуатацию в 2000 году он полностью заменил газовые котлы для получения технологического пара. К тому же была решена проблема, как и куда вывозить древесные отходы (22 т ежедневно). За сутки котел вырабатывает в среднем 84 т технологического пара, что эквивалентно затратам 6150 куб. м природного газа. Взяв в расчет цену в $95 за 1 тыс. куб. м, полученная экономия на сегодняшний день составляет $585 в сутки (поскольку цена древесных отходов как топлива практически равна нулю). В случае полной загрузки котла срок окупаемости инвестиций составляет 1,8 лет.