Энергетика как система. Топливно-энергетические ресурсы; экологическая безопасность

Размещено на http://www.allbest.ru/

Энергетика как система. Топливно-энергетические ресурсы; экологическая безопасность



1. Структура энергетики и ТЭР

1.1 Структура энергетики как системы

Энергетика, как система, включает в себя весь топливно-энергетический комплекс. В широком смысле для энергоресурсов и энергоносителей всех видов она предусматривает их получение, переработку, преобразование, транспортирование, использование.

Различают четыре стадии трансформации первичных энергоресурсов.

1. Извлечение, добыча или прямое их использование.

2. Переработка (облагораживание) до состояния, пригодного для преобразования или использования.

3. Преобразование связанной энергии переработанных ресурсов в электрическую - на тепловых, атомных и гидравлических электростанциях (ТЭС, АЭС, ГЭС) и в тепловую - на теплоэлектроцентралях и котельных (ТЭЦ и К).

4. Использование энергии.

Изложенные выше определения хорошо иллюстрируются структурной схемой (рис. 1.1).

энергетический ресурс топливный выброс



1.2 Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР)

Определяющими в энергетике и во всем топливно-энергетическом комплексе (ТЭК) являются топливно-энергетические ресурсы (ТЭР), перерабатывающие эти ресурсы предприятия, энергетические комплексы, включающие выработку электрической и тепловой энергии, и передачу (транспорт) потребителям этих двух видов энергии.

Как видно из рис. 1, невозобновляемыми источниками энергии являются газ, нефть, уголь и сланцы. Оценка извлекаемых запасов органического топлива в мире производится в зависимости от возможностей геологоразведки и отыскания новых месторождений этого топлива.

Так доля извлекаемого расходуемого органического топлива в мире в 2001 г. оценивалась следующим образом:

- уголь - 2281 т у.т. (тонн условного топлива), 25 % мирового потребления энергоресурсов;

- нефть - 3467 т у.т., 38 % мирового потребления энергоресурсов;

- газ - 2189 т у.т., 24 % мирового потребления энергоресурсов;

- всего 7937 млн т у.т. - 86 % мирового потребления энергоресурсов.

При уровне мировой добычи девяностых годов (1993-1999 гг.) теоретически запасов угля хватит на 1500 лет, нефти - на 250 лет, газа - на 120 лет [1] (в 1990 г. эти величины соответственно составляли 1000 лет и 50-60 лет).

Между тем теоретический потенциал только солнечной энергии, поступающей на Землю в течение года, превышает все извлекаемые запасы органического топлива в 10...20 раз, а экономический потенциал возобновляемых источников энергии на 2000 г. оценивается 20 млрд. т у.т., что более чем в 2 раза превышает объем годовой добычи всех видов органического топлива [2].



2. Основные тенденции в потреблении углеводородного сырья

Подробный анализ ситуации в энергопотреблении углеводородного сырья в балансе топливно-энергетических ресурсов в мире и регионах выполнен академиком Н. Симония (директором института мировой экономики и международных отношении РАН) [31]. Из этих материалов видно, насколько ограничено реальное использование углеводородного сырья и насколько остро необходимы альтернативные источники с целью обеспечения энергобезопасности.

Энергетическая безопасность высокоразвитых стран определяется наличием надежных источников углеводородного сырья (в первую очередь, нефти и газа).

В то время как именно высокоразвитые государства являются основными потребителями нефти и газа, при этом значительное экспортное производство сконцентрировано в сравнительно небольшой группе развивающихся и с переходной экономикой странах. Так, доля США в общемировом потреблении нефти составляет 25,4 %, тогда как их удельный вес в мировой добыче всего 9,9 %. А развитые страны Северо-Восточной Азии (Япония, Южная Корея, Тайвань), не добывая нефти, потребляют 11 % ее мирового производства. Быстро развивающийся Китай после 1993 г. также входит в группу стран нефте-импортеров: добывая 4,8 % мирового уровня производства нефти, потребляет 7,4 %.

Среди экспортеров нефти на первом месте стоит Ближний Восток, добывающий 28,5 % мировой нефти и потребляющий всего 5,9 %. Второе место твердо занимает Россия, добывая 10,7 % мирового уровня, потребляет всего 3,5 %.

США из 561 млн т потребляемой нефти и нефтепродуктов (26 % всего мирового импорта) 171,7 млн т получают из Мексики и Канады, 11 9,2 млн т - из стран Южной и Центральной Америки, 114,7 млн т - из стран Ближнего Востока, 69,1 млн т - из Африки, 57,0 млн т- из Европы, 12,8 млн т - из стран АТР, 9,8 млн т - из России. Таким образом, США обезопасили себя большим количеством поставщиков, смягчая возможность энергетического кризиса. Однако такая страна, как Япония, полностью зависит от поставок нефти.

При уровне добычи и потреблении 2003 г. ее хватит на 92 года. Одна только Саудовская Аравия может эксплуатировать свои 25 % мировых запасов в течение 86 лет. У Африки доказанных запасов значительно меньше и при нынешнем (2003 г.) уровне потребления добычи хватит на 27,3 года. Запасов сырья в Азиатско-Тихоокеанском регионе (АТР) хватит на 10-14 лет.

В Европе и СНГ наибольшие доказанные запасы нефти у России - их хватит на 22 года; Норвегия, Казахстан, Азербайджан обладают по 1 % мировых доказанных запасов.

По доказанным запасам природного газа Россия является бесспорным лидером - более 30 % мировых запасов, которых при нынешних (2003 г.) темпах добычи может хватить на 81 год. На все остальные страны Европы и СНГ, вместе взятые, приходится 8,77 % таких запасов. Запасы Норвегии истощатся через 33,5 года (считая с 2003 г. при том же уровне потребления и добычи), месторождения Великобритании - через 7 лет, Казахстан, Туркмения и Узбекистан в общей сложности обладают 3,7 % мировых запасов газа, но только Казахстан сможет эксплуатировать свои месторождения 100 лет. На втором месте в мире по доказанным запасам газа стоит Иран - 14,8 % мировых запасов, которые истощатся через 100 лет; Каир имеет 9,2 % запасов с той же длительностью эксплуатации, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ) - 3,9 % мировых запасов, а Саудовская Аравия - 4,1 %, но практически использует его для внутренних потребностей.

Быстро растет спрос на углеводороды в США, Западной Европе, странах Северо-Восточной Азии, в особенности в Китае.

На уровень, характер и виды потребляемого углеводородного сырья существенное влияние оказывает уровень эмиссионного загрязнения: при производстве энергии на основе нефти этот уровень в 2 раза ниже, чем при использовании торфа или угля, а при использовании газа этот уровень еще в 3 раза ниже.

Таким образом, приведенные цифры и расстановка запасов и потребностей в углеводородном сырье указывают на ограниченность их использования (речь идет о газе и нефти).

Безусловно, несмотря на его низкую экологическую привлекательность, будет более активно использоваться уголь, запасы которого неизмеримо выше (до 1000 лет потребления).

Однако использование угля при резко возросших экологических требованиях по выбросам сильно увеличивает стоимость вырабатываемой энергии.



3. Стратегия мирового развития энергетики и потребление в связи с этим топливно-энергетических ресурсов

Указанные выше обстоятельства вынуждают энергетиков мира с целью обеспечения энергетической безопасности идти по двум стратегическим направлениям:

- повышение эффективности использования топливных ресурсов за счет внедрения новых высокоэкономичных технологий по сравнению с традиционными паросиловыми установками (ПСУ). Возможное повышение эффективности самих ПСУ на 8...12 % (за счет аэродинамического совершенствования, оптимизации циклов, повышения начальных параметров пара и внедрения двойного промперегрева) потребует больших материальных затрат, целесообразность этого еще обсуждается. Значительно больший эффект при меньших материальных затратах достигается внедрением парогазовых установок (ПГУ), комбинирующих газотурбинный, с высокотемпературным подводом тепла и паровой цикл, для которого характерен отвод тепла при очень низких, близких к окружающей среде температурах. Сравнение показателей современных и перспективных в указанном направлении энергоблоков приведено в табл. 1.1 [51], откуда видно, что КПД блоков с ПГУ может достигать 58 % при КПД ПСУ равным 38...42 %;

- включение в топливно-энергетический баланс выработки электроэнергии и использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ), включает и весь комплекс нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ).

Увеличение доли использования альтернативных углеводородным источникам энергии позволяет решить две важные стратегические задачи:

- повышение энергобезопасности стран (в особенности не обладающих запасами углеводородного сырья);

- снижение эмиссионного загрязнения атмосферы по сравнению с использованием углеводородных источников энергии.

Особенно активно заняты разработкой и внедрением НВИЭ такие страны, как США, Германия, Дания, Швеция, Китай.

Таблица 1.1 Сравнительные показатели современных и перспективных энергоблоков [51]

Величина	Энергетическая технология
	Паросиловыеблоки	КС	ГТУ	ПГУ
	Уголь	Уголь	Уголь	Уголь	Газ	Жидкое (легкое)	Газ	обычные	КСД	ГФ
Вид топлива								Жидкое (легкое)	Газ	Уголь
Содержание серы в топливе, %	1	1	3	1	-	0,3	-	0,3	3	3
Очистка дымовых газов	Ф	Ф,С,А	Ф	-	-	-	-	Ф	-
Единичная мощность, МВт	200…800	150…350	30…300	50…1000	100…500	200…1000
КПД, %: 1990 г.	40	39	38	37,5	33	32,5	51	49	-	-
2005 г.	43,5	42,5	42,5	38,5	43	42,5	58	54	43,5	47
Относительная удельная стоимость	4	4,5	4,7	4	1	1,05	1,35	1,43	3,8	4,2
Эмиссия NOX, мг/нмі:1990 г.	650	130	130	200	180	350	180	350	200	100
2005 г.	500	75	75	150	100	200	100	200	120	70
Эмиссия SO2, мг/нмі:1990 г.	2000	200	300	200	-	360	-	360	300	60
2005 г.	2000	200	300	150	-	360	-	360	200	30
Эмиссия CO2, мг/(кВт·ч):1990 г.	965	990	1015	1000	550	800	400	530	-	-
2005 г.	890	910	910	-	520	700	360	480	870	820
Частицы, мг/нмі	10…20	-	-	-	-	10	1,5
Твердые отходы, кг/(кВт·ч)	38	56	56	70	-	-	-	-	56	32
Расход циркуляционной воды, кг/(кВт·ч)	140…155	150	-	-	70…80	110	90
Коэффициент вынужденных простоев	5	5	5	6	3	3	5	5	5	5
Коэффициент готовности, %	85	85	85	83	90	90	88	88	85	85

Примечание. КС-ПСУ с топками с кипящим слоем; КСД-ПГУ со сжиганием угля в кипящем слое под давлением; ГФ-ПГУ с газификацией угля; Ф - электрические или тканевые фильтры; С - сероочистка; А - азотоочистка.

Наиболее полно преимущество ПГУ реализуется в чисто бинарном цикле, где тепло подводится с топливом в ГТУ, а выработка и перегрев пара осуществляется теплом отработавших в ГТУ газов.

Очень привлекательным представляется использование ГТУ не только при строительстве новых электростанций, но и при модернизации действующих паротурбинных ТЭС и промышленных котельных, отработавших свой ресурс и требующих реконструкции.

Стратегия развития энергетики в мире, базирующаяся на использовании ископаемых органических топлив неоднократно подчеркивает ограниченность запасов этих топлив. При колоссальном уровне их потребления в мире запасы их резко снижаются. Это видно из рис. 1.2 [1].

Рис. 1.2. Мировые энергоресурсы и их потребление: З/П* - запас при существующем уровне производства

Энергетическая ситуация в мире диктует необходимость более бережного и ответственного отношения к ископаемым топливам, активного использования в балансе угольного топлива, разработки безотходных угольных технологий, экологически безопасных технологий использования топлива, повышения КПД тепловых электрических станций, вовлечения в производство энергии возобновляемых нетрадиционных источников энергии, низкосортных энергетических топлив.

В этих условиях в США, например, использование доли угля составило в 2002 г. 57 %, а к 2010 г. - 65 %. В Европе в целом доля использования угля в 2002 г. составила 60 %.

Наиболее полно энергетической стратегии при этом соответствуют технологии с газификацией угля (в т.ч. в виде водоугольной суспензии под высоким давлением), оптимизация процессов сжигания углей и их смесей с биомассой и бытовыми отходами. Использование в качестве газифицируемого сырья смеси угля с биомассой, остатков переработки нефти и других отходов обеспечивают его минимальную стоимость.



4. Экологическая безопасность

4.1 Международные обязательства России по снижению вредных выбросов

Начиная с 70-х гг. прошлого века, Россия принимает участие в различных международных экологических программах по защите окружающей среды от вредного техногенного воздействия человека [1].

Так, с 1977 г. Россия входит в «Совместную программу наблюдения и оценки распространения загрязняющих воздух веществ на большие расстояния в Европе». Она включает в себя:

· представление информации о переносе загрязняющих веществ через границы государств;

· оценку влияния на перенос внешних и внутренних источников для каждой страны, участвующей в программе.

Расчетные данные обобщаются за недельный, месячный, годовой периоды в трех координационных центрах: Восточно-Европейском - в Москве; Западно-Европейском - в Осло; Координационном химическом центре - в Берлине.

Пример баланса трансграничного переноса серы (по данным европейских координационных центров) между Европейскими странами и Россией, в тысячах тонн, приведен в табл. 1.2, где индексом S_m обозначено выпадение серы в России в результате переноса из других стран Европы, индексом S_тп - выпадение серы в результате переноса из России в другие страны Европы. ?S_тп - баланс трансграничного переноса.

Россия включилась в конвенцию, принятую в рамках Европейской экономической комиссии ООН, «О трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния». В рамках конвенции Россия обязалась сократить выбросы серного ангидрида SO₂ на 30 % и стабилизировать выбросы оксида азота NO₂ в Европейской части страны, что и было выполнено в основном за счет перевода ТЭС с мазута на газ.

Создано двухстороннее соглашение с Финляндией и Норвегией по сокращению выбросов оксидов серы в приграничных районах (Карелия, Кольский полуостров, С.-Петербург).

В 1992 г. в Рио-де-Жанейро на международной конференции по экологии и развитию была принята «Декларация по окружающей среде

Таблица 1.2 Баланс трансграничного переноса серы на Европейскую территорию СНГ за 1990 г.

Страна	Выделение серы в отдельных странах и регионах в результате трансграничного переноса
	Sm	Sтп	?Sтп= Sm - Sтп
Австрия	2	1,3	+0,7
Бельгия	16,3	6,3	+10
Болгария	13,6	8,3	+5,3
Великобритания	51,8	0,6	+51,2
Венгрия	65,5	2,5	+62,6
Германия	260,2	5,7	+254,5
Дания	13	0,5	+12,5
Ирландия	1,3	0	+1,3
Испания	2,1	1,1	+1
Италия	9,9	1,7	+8,2
Нидерланды	6,9	0,3	+6,6
Норвегия	1,3	11,4	-11,1
Польша	403,5	20,1	+383,4
Румыния	90	29	+61
Турция	6,3	29,6	-23,3
Финляндия	22,1	46,1	-24
Франция	16,9	1,5	+15,4
Швеция	10,1	19,3	-9,2
Югославия	27,3	4,6	+22,7
Чехия и Словакия	12,7	0,4	+12,3
Итого	1141,4	187,3	+954,1



и развитию», в которой сформулирована концепция устойчивого развития мира. Эта концепция должна была стать определяющей в стратегии развития каждой страны мирового сообщества. Согласно этой концепции в России с целью снижения вредного воздействия техногенных процессов в региональном масштабе созданы программы защиты:

· бассейнов Арктики, Каспийского, Черного, Азовского и Балтийского морей;

· Ладожского, Онежского озер и озера Байкал;

· района КАТЭКа;

· городов: Красноярск, Кемерово, Омск, Братск, Тольятти.

Кроме того, в России создана программа «Экологически чистая энергетика». Ее основные направления:

· экологически чистая ТЭС;

· безопасная АЭС;

· нетрадиционная энергетика;

· топливо будущего (водород).

4.2 Киотский протокол

По вопросам изменения климата неоднократно собирались международные конференции [2].

За последние 100 лет средняя температура на планете выросла на 0,6 °С. Для суточного колебания температуры эта величина ничтожна, но для глобальных климатических характеристик это очень много. За последние 20 лет скорость изменения температуры увеличилась в 20 раз. Максимальное потепление зафиксировано в самых холодных регионах, где сконцентрированы основные запаса льда, а именно: на Аляске, в Сибири, в Антарктиде. В некоторых районах Сибири и Дальнего Востока температура за столетие выросла на 3,5 °С. Потепление в Сибири при том, что большая часть ее территории находится в зоне вечной мерзлоты, экономически очень опасно. Оттаивание вечной мерзлоты может привести к разрыву газо- и нефтепроводов, могут «поплыть» города, дома в которых построены на сваях (Норильск, Воркута, Магадан и др.). Кроме того, глобальное потепление вызывает таяние ледников, являющихся основным хранилищем запаса пресной воды. К настоящему моменту растаяло уже около 20 % ледников. Помимо этого, изменение климата, выражающееся в глобальном потеплении, сопровождается наводнениями, засухами, сильной жарой и холодами (жара в 2004 году в Европе унесла жизни более 30 000 жителей, сильные снегопады и морозы в Испании, Италии, Великобритании). Изменение климата может привести к вымиранию целых видов растений и животных, провоцирует возникновение лесных пожаров.

Установлено, что на изменение климата влияют так называемые парниковые газы. Парниковые газы - это шесть веществ, из которых вклад в создание парникового эффекта диоксид углерода (СО₂) оценивается в 65 %, метана (CH₄) - примерно 20 %, закись азота (N₂O) - примерно 5 %, а остальное составляют другие компоненты, включая хлор - и фторуглеводороды.

СО₂ является основным продуктом сгорания углеводородного топлива, а метан выбрасывается в основном при газо- и угледобыче.

На долю энергетики приходится около 70 % выбросов всех парниковых газов, из них на долю СО₂ приходится около 99,8 %.

В отличие от таких загрязнителей, как NO_X и SO₂, вред наносят не сами выбросы СО₂, а их накопления в атмосфере.

Проведенные измерения показали, что концентрация СО₂ в атмосфере выросла с 280 ppm (в середине XVII века) до 370 ppm в настоящее время. По оценкам специалистов, лишь немногим более половины выбросов СО₂ поглощается биосферой и поверхностью океана, а остальное накапливается в атмосфере. Темп роста концентрации СО₂ составляет 1,7 ppm/год. Подсчитано, что даже при умеренном росте мировой экономики, не превышающем 2 % в год, концентрация СО₂ в атмосфере к 2050 году превысит 500 ppm [3].

Для стабилизации содержания СО₂ в атмосфере требуется резко ограничить выбросы продуктов сгорания. Расчеты, выполненные с использованием математических моделей, показывают, что для прекращения роста концентрации углекислого газ в атмосфере (с учетом изменения интенсивности его перехода в океан и биосферу земли) необходимо в ближайшие 10-20 лет снизить его выбросы до уровня, который в 3 раза ниже уровня 1990 года.

Мировое сообщество, осознавая опасность глобального изменения климата, решило ограничить количество выбросов парниковых газов, в результате чего и появился на свет Киотский протокол. История документа началась в 1992 году, когда 190 государств подписали рамочную конвенцию ООН об изменении климата (РКИК). РКИК вступила в силу в 1994 году. Общая цель - добиться безопасного антропогенного воздействия на глобальную климатическую систему без ограничения возможностей экономического развития стран. Свое название этот документ получил после конференции в японском городе Киото, когда несколько государств - Япония, Канада и США - взяли на себя обязательство сократить количество выбросов в атмосферу. Киотский протокол в 1997 году подписали все ведущие страны мира, в том числе и Россия. Однако дальнейшая судьба Киотского протокола зависела от сроков ратификации в каждой стране, его подписавшей [4].

На начало 2004 года Киотский протокол был ратифицирован 120 странами, но вступить в действие он мог только после ратификации Россией, поскольку протокол предусматривает участие стран, чьи выбросы в сумме составляют не менее 55 % от общемировых (на долю России приходится 17 %). США, на долю которых приходится 36 % общего мирового объема выбросов парниковых газов, ратифицировать документы отказались. Причиной отказа стали как политические соображения (отказ был частью предвыборной и президентской программы Дж. Буша), так и экономические оценки - выполнение обязательств Киотского протокола потребовало от США затрат в 300 млрд $ ежегодно (по данным Министерства энергетики США). Помимо США Киотский протокол не ратифицировали Китай и Австралия.

В РФ после серии противоречивых заявлений высших политических деятелей, делавшихся на протяжении полутора лет, решение о ратификации Киотского протокола было все-таки принято и было утверждено 4 ноября 2004 года президентом России. Этот факт позволил Киотскому соглашению вступить в силу 17 февраля 2005 года.

Киотский протокол установил конкретные обязательства каждой из промышленно развитых стран по сокращению выбросов парниковых газов так, чтобы в 2008-2012 годах они стали, по крайней мере, на 5,2 % меньше, чем в 1990 году. Россия, в частности, к этому сроку должна обеспечить непревышение уровня выбросов 1990 года. Вследствие экономического спада наша страна примерно на треть снизила свои выбросы по сравнению с 1990 годом. В 1990 году по оценкам Мирового энергетического агентства (IEA) выбросы парниковых газов в пересчете на СО₂ составляли 2200 млн т. По этим же данным в 2000 году они составили около 1500 млн т. (снижение составило примерно 30 %). По прогнозам IEA в 2010 году выбросы СО₂ энергетических объектов составят 1830 млн т., что на 17 % ниже уровня 1990 года, несмотря на ежегодное увеличение выбросов на 2,1 % в период с 2000 до 2010 годы. В 2020 году этот показатель достигнет 2060 млн т., что все еще на 6 % ниже уровня 1990 года [5].

Российская энергетическая стратегия исходит из более высокого начального уровня выбросов СО₂ в 1990 году (около 2300 млн т.) и соответственно дает прогнозы выбросов около 1900 млн т. в 2010 году (на 17 % ниже, чем в 1990) и 2200 млн т. в 2020 году. По прогнозам уровень выбросов диоксида углерода в 2008-2012 годах будет все еще существенно ниже, чем в 1990 году.

Для большинства промышленно развитых стран обязательства по Киотскому протоколу состоят в уменьшении выбросов на 6…8 %, и в условиях экономического роста они не смогут добиться их выполнения только национальными мерами или это окажется неприемлемым с точки зрения затрат. Даже после выполнения всеми странами национальных программ по снижению выбросов парниковых газов ежегодно остается 350 млн т в пересчете на СО₂ сверх квот, установленных Киотским протоколом (150 - ЕС, 120 - Япония и 80 - Канада). Квоты некоторых государств ЕС приведены в табл. 1.3.

Для сокращения выбросов парниковых газов экономически целесообразными способами Киотским протоколом в дополнение к национальным мерам установлены три механизма взаимодействия между странами: торговля правами на выбросы, проекты совместного осуществления и механизм чистого развития.

Таблица 1.3 Изменение выбросов согласно Киотскому протоколу в некоторых странах ЕС

Государство ЕС	Снижение выбросов парниковых газов, %
Люксембург	-28
Германия	-21
Великобритания	-12,5
Франция	0
Швеция	+4
Испания	+15
Греция	+25
Португалия	+27
В целом ЕС	-8

Торговля правами на выбросы предоставляет возможность странам, успешно выполняющим свои обязательства, переуступать права на выбросы странам, нуждающимся в них.

Проекты совместного осуществления (ПСО) упрощенно означают следующее. Страна, которая испытывает трудности с выполнением своих обязательств, может выделить средства на осуществление мероприятий в другой стране, где сокращение выбросов будет достигнуто существенно меньшими затратами. Полученное уменьшение выбросов частично или полностью передается в страну-инвестор и зачитывается ей как выполнение обязательств.

Механизм чистого развития фактически означает финансовую и технологическую помощь при осуществлении проектов по ограничению и предотвращению выбросов парниковых газов в развивающихся странах. По результатам такой помощи стране-инвестору засчитывается эффект сокращения/предотвращения выбросов.

Наличие у России резерва по выбросам в 30 % от уровня 1990 года открывает перед ней перспективы возможной продажи своих квот. Но при этом надо помнить, что этот резерв появился лишь вследствие сильнейшей стагнации нашей промышленности. В случае активного экономического роста мы можем столкнуться с тем, что прогнозы окажутся слишком оптимистичными, и мы будем выбрасывать к 2012 году больше парниковых газов, чем составляет наша квота. Безусловным достоинством Киотского протокола является то, что он может «не пряником», так «кнутом» заставить Россию наконец-то экономить энергию - ведь энергоемкость российского ВВП в 10 раз выше, чем, например, японского. «Гринпис России» опубликовал доклад, в соответствии с которым потери энергии в нашей стране составляют до 40 % всего потребления, или 400 млн т условного топлива в год. Это сравнимо с объемом всей экспортируемой из России нефти.

Кроме того, по эффективности сжигания и природоохранных технологий мы существенно уступаем ведущим промышленно развитым государствам мира и поэтому для нас более выгодна не прямая продажа квот, а их передача в обмен на углеродные технологии по ограничению и предотвращению выбросов (благодаря так называемым «проектам совместного осуществления»). Правда, как считает экспертиза Института Европы РАН, получить европейские «экологические» деньги России будет очень трудно, поскольку одна только Украина предлагает таких проектов на сумму, превосходящую потенциальный «экологический» бюджет всего Евросоюза.

4.3 Нормативы вредных выбросов

Мировое сообщество стремится к снижению выбросов в атмосферу не только парниковых газов, но и других загрязнителей, таких, как SO_X, золовые частицы и тяжелые металлы. Так, например, в ЕС 27 ноября 2001 года вступили в силу следующие директивы [6]:

· по ограничению выбросов отдельных загрязнителей в воздушный бассейн мощными ТЭС;

· по предельным национальным выбросам отдельных загрязнителей атмосферы.

Обе директивы сыграют ключевую роль в усилиях ЕС по снижению загрязнения воздуха - особенно диоксидом серы, являющимся основной причиной кислотных дождей, и оксида азота - одного из шести парниковых газов.

Директива по мощным тепловым электростанциям вносит изменения в директиву 88/609/ЕЭК, регулировавшую выбросы мощных тепловых электростанций (МТЭС). По оценкам на них приходится 63 % всех выбросов SO₂ и 21 % всех выбросов NO_X в странах ЕС. К мощным ТЭС относят электростанции тепловой мощностью, равной или превышающей 50 МВт.

Принятая 24 ноября 1988 года директива 88/609/ЕЭК была направлена на постепенное снижение годовых выбросов SO₂ и NO_X действующими МТЭС и установление норм выбросов для новых электростанций.

Новая директива снизила ПДВ NO_X для МТЭС на твердом топливе с 650 до 200 мг/м³. Эти ПДВ устанавливаются как для новых, так и для существующих электростанций с 2016 года и будут эталоном при переговорах с будущими странами - кандидатами на вступление в ЕС. Однако была сделана уступка: существующие ТЭС могли быть исключены из обязательств, касающихся новых ПДВ, если они до 30 июня 2004 года подавали в соответствующие органы письменную декларацию о предельной продолжительности эксплуатации в 20 тыс ч между 1 января 2008 года и 31 декабря 2015 года.

Более того, ТЭС с номинальной тепловой мощностью 400 МВт, обязавшиеся работать не более 2000 ч в год до 31 декабря 2015 года, получили разрешение на ПДВ SO₂ 800мг/м³.

Целью Директивы по предельным национальным выбросам является снижение риска для здоровья населения, связанного с загрязнением воздуха. Установлены суммарные предельные выбросы SO₂, NO_X, летучих органических соединений (VOC) и аммиака (NH₃). К 2010 году государства - члены ЕС не должны превышать годовых значений выбросов этих загрязнителей (см. табл. 1.4).

В табл. 1.5-1.7 для сравнения приводятся нормативы предельно допустимых выбросов в атмосферу оксидов азота, серы и твердых частиц для стран-членов ЕС (по директивам, вступившим в силу с ноября 2001 года), России (по ГОСТ Р50813-95) и экологически чистой станции.

Таблица 1.4

Страна	Предельные годовые выбросы, тыс. т
	SO2	NOX	VOC	NH3
Австрия	39	103	159	66
Бельгия	99	176	139	74
Дания	55	127	85	69
Финляндия	110	170	130	31
Франция	375	810	1050	780
Германия	520	1051	995	550
Греция	523	344	261	73
Ирландия	42	65	55	116
Италия	475	990	1159	419
Люксембург	4	11	9	7
Нидерланды	50	260	185	128
Португалия	160	250	180	90
Испания	746	847	662	353
Швеция	67	148	241	57
Великобритания	583	1167	1200	297
Итого	3850	6519	6510	3110

Эти нормативы в согласованные с национальными правительствами сроки были реализованы странами ЕС, включая Англию, Бельгию, Грецию, Данию, Ирландию, Испанию, Люксембург, Португалию, ФРГ, Францию, Чехию.

Таблица 1.5 Нормативы удельных выбросов оксидов азота для котельных установок, мг/нм³ (при 6 % О₂ для твердых топлив и 3 % О₂ для жидких и газообразных топлив)

Тепловая мощность, МВт	Виды топлива	ЕС*	Россия**	США (после 2000)	ЭЧ ТЭС
50…100	Газообразное	150		5706 5007 11568	150…200
	Жидкое	400
	Твердое	4001 4002
100…300	Газообразное	150	125
	Жидкое	200	250
	Твердое	2001 3002	3003
			4705
			6404
> 300	Газообразное	100	125
	Жидкое	200	250
	Твердое	2001 2002	3703
			3505
			5704

¹ Общий случай.

² Биомасса.

³ Для бурого угля.

⁴ Для каменного угля с жидким шлакоудалением.

⁵ Для каменного угля с твердым шлакоудалением.

⁶ Для котлов с вихревыми горелками и твердым шлакоудалением.

⁷ Для котлов с тангенциальными топками.

⁸ Для топок с циклонными предтопками.

* Здесь и далее приведены данные для ТЭС, вводимых в эксплуатацию после 27.11.2003 (кроме газотурбинных) для ЕС.

** То же для России.

Таблица 1.6 Нормативы удельных выбросов оксидов серы для котельных установок, мг/нм³ (при 6 % О₂ для твердых топлив и 3 % О₂ для жидких и газообразных топлив)

Тепловая мощность, МВт	Виды топлива	ЕС (с 11.2001)	Россия (с 31.12.2000)	ЭЧ ТЭС
50…100	Газообразное	35		200…300
	Жидкое	850
	Твердое	8501 2002
100…300	Газообразное	35	-
	Жидкое	400	13003 10004 7005
	Твердое	2001 2002
> 300	Газообразное	35	-
	Жидкое	200	700
	Твердое	2001 2002	700

¹ Общий случай.

² Биомасса.

³ Для котлов мощностью до 200 МВт.

⁴ Для котлов мощностью 200…250 МВт.

⁵ Для котлов мощностью 250…300 МВт.



В ряде стран ЕС для действующих котлов установлены также национальные нормативы, значительно более жесткие, чем общеевропейские. Так, например, в Швеции для котлов мощностью более 500 МВт удельные выбросы оксидов азота с 1992 года составляют 80 мг/нм³ [7].

В США действует система двухуровневого нормирования выбросов вредных веществ. Регламентируются они государством, при этом отдельные штаты имеют право их ужесточить, как, например, в Калифорнии. В отличие от других стран в США нормируются выбросы с учетом используемой технологии сжигания топлива. Введение нормативов 1995 года (на период 1996-2000 годы - первый этап), в частности, позволило снизить выбросы оксидов азота на 400 тыс. т. Выполнение норм второго этапа (после 2000 года - см. табл. 1.5) позволит снизить выбросы оксидов азота еще на 820 тыс. т.

Регулирование выбросов загрязнителей стационарными источниками в нашей стране обеспечивается системой разрешаемых местными природоохранными органами предельно допустимых и временно согласованных выбросов - ПДВ и ВСВ (ГОСТ 17.2.02-78). В интервале выбросов до ПДВ загрязнение воздуха сверх ПДК не происходит. При эмиссии от ПДВ до некоторого директивно устанавливаемого уровня (ВСВ) предприятию разрешают выброс, приводящий к загрязнению атмосферы сверх ПДК. Выбросы в интервалах от 0 до ПДВ и от 0 до ВСВ оплачиваются предприятиями по различающимся директивно устанавливаемым тарифам с учетом коэффициентов фонового загрязнения воздуха в регионе.

Таблица 1.7 Нормативы удельных выбросов твердых частиц для котельных установок, мг/нм³ (при 6 % О₂ для твердых топлив и 3 % О
для жидких и газообразных топлив)

Тепловая мощность, МВт	Виды топлива	ЕС (с 27.11.2003)	Россия (с 31.12.2000)	ЭЧ ТЭС
50…100	Газообразное	101 302	-	50
	Жидкое	100	-
	Твердое	100	150-1503
100…300	Газообразное	101 302	-
	Жидкое	-	-
	Твердое	-	150…1503
> 300	Газообразное	101 302	-
	Жидкое	-	-
	Твердое	-	50…1503

¹ Для доменных газов.

² Для других газов металлургической промышленности.

³ В зависимости от зольности.

Таблица 1.8 Основные исходные требования к экологически чистой тепловой электрической станции (б = 1,4 и нормальных условиях)

Показатели	Размерность	ТЭС
Золы не более	г/м3	0,05
Оксидов серы	г/м3	0,2…0,3
Оксидов азота	г/м3	0,15…0,2
Неочищенных жидких стоков	%	0
Доля твердых отходов, используемых в народном хозяйстве	%	80

Экологически чистая ТЭС - это в данном случае ориентир, к которому надо стремиться, по уровню вредных выбросов. Показатели ЭЧ ТЭС - это тот идеал, который может быть достигнут при внедрении новых технологий сжигания и очистки выбросов от загрязнителей. Требования к таким ТЭС видны из табл. 1.8.

Размещено на Allbest.ru

...