Ресурсы возобновляемых источников энергии на Среднем Урале

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕСУРСЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ

Добрачев А.А., Мехренцев А.В.,

Мехренцева А.А., Тюменцев В.Я.

Annotation

Refitting boiler rooms from fossil fuels to biofuels with their simultaneous reconstruction can reduce greenhouse gas emissions, involving most of the timber waste into the production and increasing the efficiency of the forest sector.

Основная часть

Возобновляемые энергетические ресурсы (ВЭР) - источники получения энергии, главным образом тепловой, которые являются продуктами взаимодействия солнечной энергии и геосферы. К ним относятся растения, солнечная энергия, кинетическая энергия ветра, воды, продукты окисления растений и биологической деятельности человека и животных. В отличие от ископаемых энергоресурсов - угля, сланцов, нефти и газа - запасы возобновляемых источников неистощимы, хотя и ограничены в объемах.

Перевод котельных с ископаемых видов топлива на биотопливо с их одновременной реконструкцией позволяет получать единицы сокращенных выбросов парниковых газов и продавать их иностранным инвесторам, одновременно вовлекая в производство большую часть отходов лесозаготовки и повышая эффективность работы лесной отрасли. Доход, который может быть получен от реализации единиц сокращенных выбросов, как показывают расчеты, значительно больше затрат на реконструкцию энергообъектов. Однако здесь следует учитывать два фактора:

· во-первых, деньги от реализации сокращенных выбросов инвесторы могут начать перечислять лишь после запуска котельной, т.е. для реконструкции необходима финансовая отсрочка;

· во-вторых, существует преграда проникновения на углеродный рынок: минимальный годовой объем сокращенных выбросов составляет 50 000 тонн. Для сравнения: годовая масса выбросов 4 МВт котельной варьируется в пределах 8000?12 000 тонн.

Для преодоления этих проблем в РФ разработана интегрированная система, позволяющая осуществлять системную реконструкцию коммунальных котельных за счет средств от механизмов Киотского протокола. Ведущей организацией в данном механизме является государственная компания - Государственный углеродный актив (Карбоновый фонд), которая занимается разработкой зонтичных углеродных проектов и координацией работы частных биоэнергетических компаний, реконструирующих котельные. С учетом требований инвесторов Государственный углеродный актив организует выбор управляющих компаний для разработки и реализации проектов реконструкции котельных с переводом на биотопливо. Управляющая компания подбирает котельные и реконструирует их (переводит на щепу). Финансирование реконструкции обеспечивает Государственный углеродный актив за счет кредита, полученного от инвестиционного фонда.

После запуска котельная передает единицы сокращенных выбросов управляющей компании, а та в свою очередь - Государственному углеродному активу в обмен на вознаграждение. Государственный углеродный актив их суммирует и реализует иностранному инвестору в рамках зонтичного проекта. Из полученного финансового потока актив возвращает кредит в инвестиционный фонд.

При оценке реализации программы надо исходить из двух основных факторов: потребностей в теплоэнергии коммунальной сферы и объемов сырьевых ресурсов. Проведенный нами анализ показал, что энергетические потребности значительно превосходят имеющиеся сырьевые возможности.

В России функционируют более 65000 источников теплоснабжения, из них в муниципальной собственности находится не менее 40 тысяч. Количество теплоэнергии, вырабатываемой этими котельными от сжигания твердого и жидкого топлива - 507 477 ТДж. Их перевод на биотопливо позволил бы получить 1,2 млрд. тонн сокращенных выбросов углекислого газа.

Учитывая сырьевые возможности регионов (объем лесосечных отходов) как лимитирующий фактор и их энергетические потребности, можно сказать, что реализация программы по переводу котельных на щепу позволит реконструировать максимально 9362 котельные с суммарной мощностью 18 724 МВт. По укрупненным расчетам затраты на реконструкцию этих котельных (при переводе на щепу) составят 1872,34 млн. евро.

При переводе одних только угольных котельных на биотопливо сумма предотвращенных выбросов составит 696,1 млн тонн СО₂. В зависимости от цены за единицу сокращенных выбросов возможно несколько вариантов развития событий. При цене 12 евро/тонна СО₂ срок окупаемости составит 6,5 лет (в программе предусмотрено, что ежегодно допускается переводить не более 900 котельных на биотопливо; при одномоментном переводе срок окупаемости составил бы чуть более 3 лет), выручка от реализации будет 8353,31 млн. евро, а ожидаемый доход (за вычетом затрат на реконструкцию) - 6480,98 млн. евро.

Выполнение данной программы позволит России занять значительную долю международного углеродного рынка, снизить издержки на его развитие внутри страны, повысить уровень использования лесных ресурсов и улучшить состояние коммунальной теплоэнергетики страны.

Основу ресурсной базы растительной биомассы для энергетического использования в России составляют, главным образом, огромные запасы древесины и торфа; побочные продукты сельскохозяйственного производства едва ли следует принимать во внимание. По экспертным оценкам величина отходов древесной биомассы, образующихся в лесопромышленном комплексе России, составляет приблизительно 200 млн. тонн в год, но, по нашим расчетам, этот показатель завышен почти вдвое. В 1985 г. в СССР ресурсы древесных отходов оценивались в 96,68 млн.куб.м. Вес одного плотного кубического метра древесины в среднем составит 680 кг, а с учетом процентного содержания и коэффициентов разрыхления отходов лесопереработки, вес следует принимать в пределах 460 кг/куб.м. Следовательно, вес отходов древесной заготавливаемой и перерабатываемой биомассы составит 44 млн. тонн в год без учета древесины, получаемой при рубках ухода.

При расчете сырьевой составляющей было выявлено, что объем лесозаготовки 2011 года дает возможность использовать 57,2 млн.куб.м древесины (сучьев, ветвей, вершин, порубочных остатков и иных отходов лесозаготовительного процесса). Однако их калорийность составляет только 55 % от потребности (280 717 ТДж), и далеко не все угольные, мазутные и дизельные котельные могут быть переведены на щепу в рамках данной программы.

Структура отходов лесозаготовок и деревообработки сегодня существенно изменилась. Отходы при заготовке древесины составляют в среднем 22% от объёмов лесозаготовок, еще 16% дровяной древесины прирастает при первичной ее обработке, и порядка 43 % составляют отходы, получаемые в лесопилении и деревообработке. Не учитывается здесь и древесина от рубок ухода, объемы которой в настоящее время неизвестны; нет данных о рубках под промышленные объекты и транспортные магистрали. Таким образом, если принять объемы лесопользования в России порядка 140 млн. куб.м в год, то объем низкотоварной, дровяной древесины и отходов лесозаготовок составит порядка 53,2 млн.куб.м. С учетом отходов переработки древесины на лесопилении (без учета плитных и бумажных производств) в объемах 22,4 млн. куб м. получим дополнительно или 24,5 млн. тонн топлива, или 6,78 млн. тонн условного топлива (ТУТ).

Потребительский рынок биоэнергии в РФ находится в стадии становления. По-прежнему наибольший удельный вес в древесном топливе приходится на дрова для отопления индивидуального и муниципального жилья, далее следует топливо для тепловых мощностей самих лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий, и только около процента составляют топливные концентраты или так называемое нормированное топливо (брикеты, пеллеты).

Расчётная лесосека по Свердловской области составляет 21,4 млн.куб.м, объемы заготовки в 2011 г. составили 7,5 млн. куб м., из которых 1,1 млн.куб.м заготовлено для частных нужд.

Доля лесопромышленного комплекса Свердловской области в России составила: вывозка лесоматериалов - 3,3 % (11-е место), пиломатериалы - 4,7 % (6-е место), фанера - 7,8 % (3-е место), древесноволокнистые плиты - 3,2 % (13 место), древесностружечные плиты - 2,4 % (15-е место).

Доля продукции, произведенной предприятиями лесопромышленного комплекса, в общем объеме промышленного производства Свердловской области составляет 1,2 %. Предприятия лесного комплекса работают почти в каждом муниципальном образовании Свердловской области, в ряде населенных пунктов они являются социально значимыми и градообразующими. От работы этих предприятий зависит решение не только экономических, но и социальных, экологических проблем территорий, небольших и удаленных населенных пунктов.

Структура перерабатывающих производств ЛПК Свердловской области

Заготовка древесины в лесах Свердловской области осуществляется в основном за счет рубок спелых и перестойных насаждений, на долю которых приходится 54,94 % (5605,05 тыс. га) общего объема лесозаготовок. Рубки ухода составляют 33,48 %, на рубки поврежденных и погибших лесонасаждений приходится - 7,98 %, прочие рубки составляют 3,6 %. Отпуск леса по всем видам рубок за 2011 год составил 7,5 млн.куб.м. В области имеется потенциал неиспользуемых древесных ресурсов порядка 13, 9 млн.куб.м.

Расчетные показатели производства основных видов продукции лесного комплекса, ориентированных на переработку низкосортного сырья по основным предприятиям на 2010 -2020 гг.

топливо котельная теплотворный биотопливо

Показатели теплотворной способности различных видов топлива

Тонна древесных топливных пеллет обладает такой же теплотворной способностью как: 1.72 т сухой древесины; 614 кг каменного угля; 423 кг дизельного топлива.

Средние коэффициенты для перевода видов натурального древесного топлива в условное

Произведя расчеты с учетом процентного содержания каждого вида топлива в общем объеме заготовки и переработки древесины получим, что 1 мі древесных отходов составляет в среднем 0,277 т.у.т.

Анализ структуры затрат на производство основных видов продукции, вырабатываемой из древесины, показывает, что для всех направлений лесопромышленного производства самыми крупными статьями затрат являются расходы на древесное сырьё и затраты на топливо и энергию. Суммарная величина этих затрат достигла 17%. Снижение доли этих затрат существенно снизит себестоимость продукции и благотворно скажется на работе предприятий лесопромышленного комплекса.

Стратегическим направлением развития лесопромышленного комплекса Свердловской области принято приоритетное расширение глубокой химико-механической и механической переработки древесины с максимальным вовлечением мелкотоварной, низкокачественной и мягколиственной древесины, древесных отходов для производства собственной тепловой и электрической энергии.

В представленных ниже таблицах приведен расчет объема вторичных древесных ресурсов лесозаготовок, который может быть вовлечен в технологические процессы лесопромышленного предприятия. За основу расчета принят наибольший годовой объем вывозки лесоматериалов, достигнутый предприятиями ЛПК Свердловской области за последние 20 лет.

Вторичные древесные ресурсы сучьев, ветвей и вершин

Вторичные древесные ресурсы тонкомерного сырья и валежника

Вторичные древесные ресурсы обломков стволов на лесосечных работах

Вторичные древесные ресурсы на лесоскладских работах

Представленные в таблицах объемы древесных отходов могут использоваться путем прямого сжигания в котельных после измельчения в зеленую щепу. Частично эти отходы должны оставаться на лесосеке с целью поддержания природного баланса органической массы. Сырьем для производства концентратов биотоплива (пеллет, брикетов) является древесные отходы лесопереработки, к ним относятся образующиеся в процессе производства основной продукции остатки сырья, материалов полуфабрикатов, которые не могут быть использованы для выпуска данного вида продукции в этом же технологическом потоке.

Анализ структуры затрат на производство основных видов продукции, вырабатываемой из древесины, показывает, что для всех направлений лесопромышленного производства самыми крупными статьями затрат являются расходы на древесное сырьё и затраты на топливо и энергию. Суммарная величина этих затрат достигла 57%. Снижение доли этих затрат существенно снизит себестоимость продукции и благотворно скажется на работе предприятий лесопромышленного комплекса. Для повышения эффективности работы лесопромышленного комплекса приоритетными направлениями являются снижение затрат на производство древесного сырья, энергоресурсы, а также развитие деревообрабатывающих производств в местах заготовки древесины.

В структуре энергопотребления лесных предприятий следует выделить (в порядке убывания затрат) следующие его виды:

1. ГСМ для машин и оборудования, главным образом топливо;

2. электроэнергия;

3. тепловая энергия - затраты на технологическое и бытовое тепло;

Топливный баланс лесопромышленных предприятий Свердловской области в 2005 - 2009 гг.

Использование древесных отходов на топливо есть завершающая фаза лесозаготовительного производства, придающая ему безотходный характер и направленная на повышение эффективности мер по охране природы.

Выводы

- На основе имеющихся запасов древесины с учетом ее ежегодного прироста рассчитаны потенциальные объемы древесного биотоплива, которые составляют почти 8,5 млн. куб. м;

- Из статистических данных получены потребности в топливо-энергетических ресурсах (ТЭР) муниципальных образований Свердловской области;

- Представлена диаграмма размещения невостребованных ресурсов древесины, пригодной для топлива;

- Анализ топливных потребностей по результатам статистического анализа показывает, что основные затраты в ТЭР на предприятиях лесного комплекса относятся на ГСМ и электроэнергию;

- Анализ топливного баланса показал, что лесопромышленные предприятия обеспечивают себя тепловой энергией за счет собственной теплогенерации на 90%;

- В соответствии со статистическими данными, топливный баланс предприятий ЛПК сугубо отрицательный; затраты топлива на рубль продукции составляют в среднем 6% без учета электроэнергии;

- Программой развития лесного комплекса до 2020 г. предусматривается увеличение производства концентратов топлива в 12 раз, а производства тепловой энергии только в 2 раза. Такое соотношения развития видов энергетики не отвечает потребностям лесного комплекса. Требуется увеличение энергомощностей биоэнергетики минимум в 4 раза.

Размещено на Allbest.ru