Политика энергосбережения в Украине и за рубежом

СРС 1.Политика энергосбережения в Украине и за рубежом

Вопросы энергопотребления являются для Украины сложнейшим клубком  трудноразрешимых проблем, нерешенность которых начинает угрожать национальной безопасности Украины, особенно учитывая отсутствие в стране собственны запасов нефти, газа, ядерного топлива. Поэтому вопросы энергосбережения следует считать наиважнейшими экономическими и экологическими проблемами на данном непростом этапе развития Украины.

Есть 6 принципиальных путей энергосбережения:

-  Уменьшение энергоемкости выпускаемой продукции на действующих предприятиях за счет модернизации технологий.

- Повышение кпд котлов и снижение потерь в электро-тепло-сетях при производстве и транспортировке электрической и тепловой энергии, а также в жилых домах.

-  Утилизация "энергосодержащих" отходов.

-  Внедрение альтернативных экологически чистых источников энергии.

-  Постепенный перевод автотранспорта на газовые и электрические двигатели.

-  Постепенный перевод украинской экономики на так называемые "интеллектуальные" технологии (компьютерные, телекоммуникационные, биогенные и др.) как значительно менее энергоёмкие, а также более высокорентабельные и экологически чистые.

Рассмотрим перечисленные  пути чуть подробнее:

Энергоёмкость

По количеству потребляемой энергии (всех видов) Украина занимает "почетное" 5-6-е место в мире, однако по объёмам производимого  за год внутреннего валового продукта (ВВП) на душу населения находится  лишь в хвосте первой сотни стран ($600 для Украины против, например, $25000 для Германии). Ещё более удручающе  выглядит сопоставление с Польшей: например, Украина потребляет 78 млрд. куб.м газа в год при "среднедушевом" ВВП $600, Польша же потребляет газа в семь раз меньше (11 млрд. куб. м/год), но ВВП её при этом ровно в семь раз больше ($4200)!! При этом в Украине ещё сжигается 50 млн. тонн энергетического угля и около 10 млн. тонн мазута! Это связано, прежде всего, с невероятно высокой энергоёмкостью и материалоёмкостью украинской тяжелой промышленности. Так, по оценкам европейских экспертов средняя энергоёмкость 1 т этой промышленной продукции составляет 1,9 тонны "условного топлива", в то время как этот показатель для Западной Европы равен лишь 0,2 тонны- т.е. в почти в10 раз ниже. Та же 1 тонна украинской "тяжелой" продукции даёт в среднем (по всей цепочке - от добычи сырья и производства энергии до конечного продукта в упаковке) 9 тонн неутилизованных отходов, в то время как для Западной Европы количество таких отходов составляет лишь 0,5 тонн, т.е. в 18 раз меньше. Еще пример: в себестоимости 1 тонны угля до 50% (а иногда и выше!) занимает энергетическая составляющая, т.е., добыв тонну такого угля, мы тут же сжигаем полтонны для добычи следующей тонны. Из приведенных цифр ясно, что те самые отрасли, которые и создают в Украине непреодолимые экологические проблемы и беды - либо низкорентабельны, либо безнадёжно убыточны и не могут (да и не желают) ликвидировать эти экологические проблемы "за свой счет". Беда ещё и в том, что доля этих сверхэнергоёмких, мало-или-не-рентабельных, экологически "грязных" отраслей промышленности в ВВП Украины непрерывно растёт и уже достигла 60%! Скажите, - какая страна, какой бюджет, какой МВФ с ЕБРР, какой человеческий организм может всё это долго выдержать?!... Такая сверхэнергоматериалоёмкая экономика не просто плоха или кризисна - она вообще находится за пределами человеческого разума...

В этой связи:

Во-первых, именно исходя из вышеприведенных цифр, а вовсе  не из мифического "экстремизма зелёных" просто нелепыми выглядят решения о  достройке Х-2 и Р-4; не только потому, что ядерная энергетика опасна во всех отношениях, но и потому, что  сократить энергоёмкость промпродукции и потери уже вырабатываемой энергии, а также организовать утилизацию "вторичных" энергоресурсов - куда разумнее, дешевле и безопаснее!

Во-вторых, необходимо оснастить АБСОЛЮТНО ВСЕ промпредприятия, ТЭС, котельные и проч. объекты  СЧЕТЧИКАМИ ГАЗА и ТЕПЛА. Такие вполне надёжные счетчики выпускают предприятия  Киева, Харькова, Донецка и др. городов. Но далеко не все жаждут видеть на своём  предприятии эти счетчики! Вот  цитата из письма Р.Дмитренко из г.Енакиево Донецкой обл. (газета "Жизнь" за 20.05.2000): "В нашем многоквартирном доме были установлены и опломбированы счетчики по учету горячей воды. А так как горячая вода у нас бывает редко, то и показатели счетчиков небольшие. Служба теплосети требует, чтобы мы платили НЕ ПО СЧЕТЧИКУ, А ПО НОРМЕ. Ее работники ходят и снимают счетчики якобы для проверки, но назад не отдают и актов не составляют"...

В-третьих, целесообразно  ввести "энергоэкологическую цену" каждого вида продукции. Вот, например, как выглядит такая "цена" одной тонны стали, выпускаемой Мариупольским металлургическим комбинатом им. Ильича (производительность - св. 4 млн/год стали):

выбросов в атмосферу- 50 кг;

сбросов в водный бассейн - 10 куб.м;

выход шлаков в отвал - 1,2 тонн;

расход газа - 200 куб.м

расход электроэнергии - 450 квт.

Теперь умножьте это всё на 4 млн (и это только по одному меткомбинату, а их в Украине больше десятка, правда не все такие мощные). При этом производство каждого мегаватта тепловой электроэнергии "выдаёт" 200 кг газов, 20 куб.м стоков и 250 кг золы. Теперь умножьте эти последние цифры на 80-90 млн мегаватт годовой украинской тепловой генерации (остальные 70-80 млн - АЭСовские). При этом в котлах ТЭС сжигается примерно 50 млн тонн украинского энергетического угля, а добыча каждой его тонны "обходится" природе в 20 кг выбросов (как продуктов горения из терриконников, так и шахтного метана из скважин), 10 куб.м сбросов, 1 тонны породы в отвал. Теперь всё это вместе сложите. Ну как?

1.2. Котлы и сети

-  Котлы и сети коммунальных котельных. Например, в Донецкой и Луганской областях эксплуатируются около 4-х тысяч коммунальных котельных, примерно половина из них на газе, половина- на угле. Общая длина коммунальных тепловых сетей- 8 тысяч км. В "газовых" котельных эксплуатируются устаревшие котлы типа НИИСТУ-5, НР-18 и др. с реальным кпд не более 60%. В то же время в Дружковке, Луганске, др. городах Украины выпускаются более современные котлы типа НИКА, КСВА с кпд не менее 90%. В 1999 г. коммунальная сфера потребила около 9 млрд куб. м газа. (Кстати, обратите внимание: наши коммунальные службы, дающие всего 5-10% и без того низкого ВВП Украины, потребляют почти столько же газа, сколько ВСЁ значительно более производительное хозяйство 38-миллионной ПОЛЬШИ - там 11 млрд куб.м!. Замечу попутно: именно исходя из этих цифр, а не по каким-то политическим мотивам,- экологи не должны поддерживать повышение коммунальных тарифов). Если бы старые котлы были бы заменены на новые, потребление газа снизилось бы на 30%, т.е. на 3 млрд куб.м стоимостью 150 млн долл. Реальные потери тепла в коммунальных теплосетях оцениваются в 20-30%; только для Донецкой обл. это примерно 5 млн Гигакал на сумму 300 млн грн, по Украине- 3 млрд грн. Для уменьшения потерь нужно тепловые сети (хотя бы вновь строящиеся и капремонтируемые) прокладывать из труб с внутренним и внешним полиуретановым покрытием, имеющим гарантию на 5-10 лет; эти трубы производятся в Украине.  
Однако кардинальное решение проблемы экономии "коммунальной энергии" - переход на обогрев жилья электрическими термоэлементами, вмонтированными в стены, полы, потолки (желательно с одновременным утеплением стен и окон этого жилья). Кроме того, целесообразно децентрализовать подачу горячей воды в многоквартирные дома, поставив в подвале каждого такого дома собственную бойлерную с насосной. Ещё один резерв: в Украине (Винница, Черновцы) выпускаются люминесцентные лампы 15 вт, которые светят, как "старая" 75 вт, причем срок их службы- 10 000 час. (т.е. минимум 5 лет!). За этот срок одна лампа экономит 500 квт-ч. (100 квт/год). Если бы в Украине освещение перевести на новые лампы- получилась бы огромная экономия в 5 млрд квт. Правда, цена этих ламп относительно высока (20-25 грн), но здесь надо придумать экономические стимулы для их внедрения…

-  Угольные котлы ТЭС и котельных. Суммарный кпд любой нашей ТЭС не превышает 35%. На украинских (в т.ч. пяти Донецких) ТЭС работают устаревшие котлы типа ТП с факельным сжиганием угольной пыли. Температура в таком факеле доходит до 1400 град. С (и, следовательно, образуются бурые окислы азота), а время пребывания в факеле частицы угля не превышает полсекунды- отсюда 10-15% недожога. Вторая проблема ТЭС- некачественный уголь (часто это откровенная порода, присыпанная сверху хорошим углем!). Так, проверка (апрель-май-2000г.) на Старобешевской ТЭС показала, что из поступивших 8 тысяч тонн угля 7,5 тысяч (почти весь!) оказались со значительным превышением нормативной зольности и влажности. А Луганская ТЭС из-за поставок некачественного угля недополучила за 1999 г. 12 млн кВт-ч электроэнергии и перерасходовала на "подсветку" почти 150 млн куб. м газа (общие убытки- 37 млн грн). Эти же проблемы и у коммунальных котельных, и у промышленных ТЭЦ, работающих на угле. Что нужно предпринять? Заменять "факельные" котлы на котлы ЦКС (циркуляционного кипящего слоя), у которых температура в зоне горения не превышает 900 град. С (и, следовательно, азот воздуха не окисляется до NОх), а время пребывания частицы угля в зоне горения растягиватся до 30-40 сек- и, значит, нет недожога. Это поднимет кпд угольных ТЭС и котельных до 50-55% даже при зольности угля 60%!. Котлы ЦКС для малых и средних котельных выпускаются в Украине, большие котлы для ТЭС- к сожалению, только за рубежом. Дальнейшее повышение кпд ТЭС (свыше 50%) уже связано с совершенствованием турбогенераторов- но Харьков сейчас имеет прекрасные разработки и по этой проблеме. Ещё один путь повышения кпд котлов- это так наз. "когенерация"- т.е. встраивание в схему работы котла турбинных установок., которые будут отбирать у газа или пара "лишнюю" энергию. Например, если ваш котел генерирует пар с давлением 12 ат, а необходимое рабочее давление пара- 4 ат., это давление сбрасывают дросселем, т.е. фактически выбрасывают огромное количество энергии "в никуда". Если на пути пара поставить вместо дросселя турбину с электрогенератором- вы будете получать электроэнергию и повысите кпд котла на 20%. Для повышения качества угля необходимо (пока у нас нет котлов ЦКС), во-первых, стремиться к 100%-ному обогащению энергетических углей, во-вторых, для отваживания недобросовестных поставщиков необходим переход к оплате угля по низшей теплотворной способности тонны привезенного на ТЭС угля. Что касается потерь в электрических сетях, то они также огромны и оцениваются в 25-30%. Так, в 1998 г. только учтённые потери составили по Украине 30 млрд кВт на сумму три миллиарда грн (при этом всё население Украины потребило в том же году лишь 23 млрд квт!). Снижение этих потерь- это отдельная непростая проблема, для решения которой необходимо прежде всего избавиться от сотен недобросовестных посредников на энергорынке… (Из интервью нардепа В.Фиалковского: "А если мне кто-то скажет, например, про убыточность АЭС, то пусть поедет в Южноукраинск и посмотрит на городок, который вырос рядом с Южноукраинской АЭС. Это ж круче, чем Монте-Карло!…А долги по АЭС постоянно растут…".

-  Новые "энерготехнологии". Цикл горючее-электроэнергия состоит из четырёх классических стадий: пламенное горение - получение газа или пара - вращение турбины- генерация электроэнергии. Обычно реальный суммарный кпд такого цикла не превышает 35%. Исключение любой стадии из этого цикла способно резко повысить этот кпд. В отечественной науке проработаны два пути:

-  Исключение стадии вращения турбины или т.н. "электрохимическая" энергетика. Она основана на уникальных свойствах сверхчистой двуокиси циркония напрямую превращать тепло в электрическую энергию с невиданным кпд 65%. Если учесть, что ещё 20% тепла можно утилизовать в дополнительном теплообменнике, то общий кпд "электрокотла" со стенками из специальной циркониевой керамики составит 85%! При этом "циркониевая" ТЭС не имеет ни одной вращающейся детали - только котёл со стенками из циркониевой керамики.

-  Исключение стадии пламенного горения или т.н. "термохимическая" энергетика. Она основана на полном или частичном внетопочном термохимическом (беспламенном) извлечении тепловой энергии из органического топлива. Для этого используются специальные реакторы. Этот подход позволяет повысить кпд энергетики на 10-20%.

1.3. Утилизация "энергоотходов"

-  Угольные шламы. В шламоотстойниках углеобогатительных фабрик (и др. угольных предприятий) Донбасса находится около 50 млн. т угольного шлама. Даже при его средней зольности 70%- это может дать до 20 млн. т будущего угольного концентрата. А один непрогоревший антрацитовый терриконик средней массой 2 млн. т содержит до 15% угля (т.е. 300 тысяч т антрацита). Однако обогащение энергетических шламов и антрацитовых породных отвалов для получения угольного концентрата - дело очень дорогостоящее. Ведь в первых породы- 60-70%, а у вторых- и вовсе 85%! Поэтому целесообразно переработка таких шламов и антрацитовых породных отвалов по месту складирования (без обогащения и без транспортных расходов, которые в сумме составляют до 25 грн/т!) в мобильных комплексах, где шлам сжигается в котле-газификаторе, а газ пускается на турбогенератор для получения электроэнергии: 1 т необогащенного шлама даёт 1,2 МВт электроэнергии (с учетом всех потерь) довольно низкой себестоимости - 6-8 коп. за кВт. Один такой мобильный комплекс стоимостью 500 000 USD будет давать 25 млн квт-ч/год электроэнергии, причем может "кочевать" от одного шламонакопителя к другому.

-  Угольная и коксовая мелочь, штыб. Этих отходы имеются, кроме угольных предприятий, ещё и на КХЗ и на метзаводах. Перспективный путь их утилизации- брикетирование в бытовые и промышленные топливные брикеты на мощных роторных прессах производительностью 100 000 тонн/год (брикеты размером 65х55х35 мм и весом 85 г каждый). Такой брикет имеет цену от 30 до 50 USD. Только на Донецкой брикетной фабрике простаивают мощности на один млн тонн таких брикетов в год. Угольные брикеты можно продавать населению (по всей Украине!) через облтопы, а коксовые- метзаводам для шихты.

-  Угольная пыль. При "обычной" технологии угледобычи её не менее 25-30% от массы "нарезаемого" угля, а при "безлюдном" способе- и вообще более 50%. Угольную пыль (и мелочь размером менее 0,2 мм), можно утилизировать в виде водо-угольного топлива (ВУТ), которое представляет собой высококонцентрированную водоугольную суспензию (соотношение по массе вода : уголь = 1 : 2-3). Водоугольное топливо является хорошей альтернативой дефицитному в Украине мазуту (оно горит в котлах БЕЗ ПОДСВЕТКИ!), при этом, в отличие от мазута, может транспортироваться по трубопроводам на большие расстояния, пожаробезопасно и обеспечивает экологически чистое низкотемпературное горение без окислов азота. В Донецке такие технологии разработаны фирмой "Хаймек".

-  Бурые угли, торфы. Это низкокалорийные топлива, однако их запасы в Украине велики: бурых углей- св. пяти млрд тонн (Александрия и др.), а торфов- св. двух млрд.. Наиболее перспективный путь их утилизации - пиролитическое и гидрогенизационное "ожижение" таких углей. При этих процессах получается жидкая углеводородная масса, называемая "угольной нефтью", в состав которой входят фракции моторных топлив (бензина, керосина, соляра) и жидких печных топлив (мазут ), ценные смолы для органического синтеза (фенольные, пиридиновые, инден-кумароновые). Стоимость создания такого технологического участка производительностью (по углю, "на входе") 1,5 миллиона тонн/год составляет 10 000 000 USD. При этом имеется в виду использование более дешевого оборудования, производимого в Украине и России. Выход "угольной нефти"- 750 000 тонн (50% загрузки), в т.ч 75 000 т (10%) бензиновых фракций (остальное: дизтопливо- 200 000 т, мазут- 225 000 т, ценные смолы- 250 000 т). Кроме того, из оставшейся массы (750 000 тонн) получается один миллион тонн водоугольного топлива (ВУТ), которое сжигается в циклонных (или иных ) топках. Технология безотходна.

-  Нефтешламы. Имеются в виду жидкие и пастообразные отходы коксохимзаводов и НПЗ из смолохранилищ, которых в Донбассе накоплено миллионы тонн Наиболее перспективный путь- сжигание их вблизи хранилища в специальных небольших мобильных печах НТКС (с низкотемпературным кипящим слоем) производительностью 2-4 тонн отходов/час и получением 4 Гкал/час тепла для нужд этого же завода. При этом, с целью избежания экологических проблем, печь подключается к системе газоочистки КХЗ или НПЗ.

-  Древесные отходы. В Украине образуется св. 2 млн куб.м/год "экономически доступных" древесных отходов (и ещё с десяток млн тонн "экономически проблематичных"). Если их полностью пустить на сжигание, то каждый такой "куб" заменит 30 куб.м газа. Имеются в Украине для этого простейшие небольшие котлы на 100 кВт-ч (для частного жилья) и побольше - на 1000 квт-ч (для малых предприятий). Отдельный важный вопрос- утилизация отходов растениеводства в сельской местности, а именно: солома, листья, обрезки лозы, жмых, лузга и др. Хорошо организованный сбор и сжигание в малых промышленных топках может дать сельхозпредприятию существенную экономию энергоресурсов. Во всяком случае для "колхозов" Дании эта экономия составляет 20%.