Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии и технологии их освоения

Энергия биомассы.

Биомасса представляет собой  весьма широкий класс энергоресурсов.  
В энергетике используется биомасса растений, а точнее их способность запасать энергию, идущую от Солнца, с помощью процесса фотосинтеза. Из растительной биомассы получают разные виды топлива - твердое (дрова, солома), жидкое (этанол, метанол, биодизель для двигателей внутреннего сгорания) и газообразное (биогаз, водород). В переработку идет как пищевое сырье (сахарный тростник, рапс, кукуруза, пальмовое масло и др.), так и непищевое (целлюлоза, фитопланктон).

Объем используемого в  настоящее время биотоплива достаточно велик - около 1,2 млрд. т н.э. (нефтяного  эквивалента), или более 11% мирового потребления первичных ресурсов. Это потенциально наиболее масштабный возобновляемый источник энергии, используемый человечеством. Биотопливо широко применяется  в развивающихся странах для  обогрева и приготовления пищи и  составляет там около 25% общего потребления  первичной энергии. В развитых странах  этот показатель существенно ниже - примерно 3%°. Здесь биотопливо, в  частности этанол, применяется в  качестве моторного топлива в  чистом виде и в смеси с бензинами. Главной мотивацией является рост цен  на нефть, а значит, и на бензин. Однако же более 95% всех потребностей в топливе  для транспорта удовлетворяется  пока за счет нефти.

Сейчас в мире вырабатывается около 30 млн. т н.э. этанола (при добыче нефти в 3,9 млрд. т), и это производство быстро растет. В отчете Федерального агентства по образованию за 2007 г. рост производства и потребления  биотоплива оценивается положительно. Однако не вызывает сомнения, что такой  путь создает потенциальную продовольственную  угрозу для человечества. Для производства биотоплива в настоящее время  используется около 14 млн. га, что составляет примерно 1% всех пахотных земель в мире. Отведение большего их количества под  сырье для биотоплива может поставить  человечество перед угрозой продовольственного кризиса, но не решит при этом стратегические проблемы его обеспечения энергоносителями [1]

3 Возобновляемая энергетика в РБ

Республика Беларусь относится  к категории стран, которые не обладают значительными собственными топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР). Собственные ТЭР: нефть, газ, дрова, торф, гидроресурсы и биомасса. Обеспеченность Республики собственными энергоресурсами находится на уровне 15-17% потребности Республики в ТЭР.

В Беларуси кроме возобновляемых источников энергии практически  отсутствуют другие источники. Таким  образом, доля возобновляемых источников энергии составляет до 80% в структуре  собственных ТЭР.

В настоящее время в  республике выполняется «Целевая программа  обеспечения не менее 25% объема производства электрической и тепловой энергии  за счет использования местных видов  топлива и альтернативных источников энергии на период до 2012 года». Для  обеспечения получения тепловой и электрической энергии в  объеме 25 процентов из местных ТЭР  необходимо увеличение использования  последних до 5,93 млн.т у.т. в год, а также использования тепловых вторичных энергоресурсов, ветроустановок, биогаза в топливном эквиваленте  до 0,82 млн.т у.т. в год. Таким образом, планируется к 2012 году обеспечить прирост  использования местных энергоресурсов, включая тепловые вторичные энергоресурсы, энергию ветра, солнца, биомассы на 2,8 млн.т у.т. К настоящему времени  в реализации данной программы акцент сделан на использование дров и древесных  отходов. Потенциал остальных возобновляемых источников энергии используется незначительно.

Возобновляемая и нетрадиционная энергия в энергетической политике Беларуси одним из основных индикаторов в концепции энергобезопасности является доля местных видов топлива в балансе ТЭР. В Беларуси доля использования местных видов топлива (МВТ) в настоящее время составляет около 17 %. В соответствии с концепцией будет проходить увеличение доли МВТ к 2010 году до 20,5 %, 2015-му – до 27,5 %, к 2020 году – до 31,6–34,5 % [3].

В настоящее время проект закона «О нетрадиционных и возобновляемых источниках энергии» находится на согласовании в Совете Министров. Ожидается, что  закон будет определять:  направления  государственного регулирования в  сфере развития и использования  нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НВИЭ) и направления государственной  поддержки НВИЭ. Проект закона не опубликован, поэтому согласно официальной позиции  в числе наиболее важных положений  данного закона указаны следующие  положения: гарантированное подключение  энергетических установок, использующих нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, обязательное приобретение государственными электроснабжающими организациями энергии, производимой на таких объектах,  а также оплата энергии по стимулирующим тарифам.

Таким образом, закон «О нетрадиционных и возобновляемых источниках энергии» может стать гарантом поддержки  развития альтернативной и возобновляемой энергетики и позволит преодолеть многие проблемы и барьеры в реализации увеличения доли возобновляемых источников энергии в структуре ТЭР до 25% и более. Однако, говорить об эффективности  закона еще рано, необходимо вначале  ознакомится с основными его  положениями.

Согласно постановления  Совета Министров Республики Беларусь от 24.04.1997 №400 в редакции от 28.02.2002 №288 «О развитии малой и нетрадиционной энергетики»  разработана концепция  развития малой и нетрадиционной энергетики в Республике Беларусь; гарантируется подключение к  сетям энергосистемы республики объектов малой и нетрадиционной энергетики, принадлежащих субъектам  хозяйствования независимо от форм собственности, а также оплата поставляемой этими  объектами энергии;  разработан порядок  формирования тарифов на электроэнергию, покупаемую энергосистемой от объектов малой и нетрадиционной энергетики. Так, постановление №91 Министерства экономики РБ от 31.05.2006 г. устанавливает  повышенный тариф на покупку электроэнергии, выработанной с помощью ВИЭ, с  коэффициентом 1,3, что составляет ориентировочно 10 – 11 евроцентов (а для мини-ТЭЦ  на природном газе –0,85) [3].

Однако существующих механизмов недостаточно для стимулирования развития возобновляемой энергетики. В соответствии с «Целевой программой» и другими комплексными программами для республиканских органов управления (Министерств, концернов, областных исполнительных комитетов и т.д.) разработаны задания по увеличению потребления местных энергоресурсов с указанием объемов увеличения доли МВТ до 2012, а также конкретные мероприятия с указанием года введения в эксплуатацию и объемов и  источников финансирования. Таким образом, стимулирования реализации «Целевой программы» не предусмотрено, а разработаны административные указания. За формирование и выполнение политики в области возобновляемых источников энергии ответственны три ведомства - Департамент по энергоэффективности Государственного Комитета по стандартизации в Республике  Беларусь, Министерство энергетики, Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды. Однако, единого, координирующего органа нет. В обязанности данных органов входит планирование, реализации и мониторинг деятельности в области возобновляемых и альтернативных источников. Академия наук Беларуси отвечает за развитие научной и технологической базы для реализации проектов по возобновляемой и альтернативной энергетике.

В настоящее время в  республике сложилась сложная бюрократическая  система, которая препятствует развитию возобновляемой энергетики. Разработаны  многочисленные концепции и программы, эффективность которых вызывает сомнение. Для реализации проектов по возобновляемой и альтернативной энергетике существующая научная и  технологическая база не достаточна, отсутствуют технические нормативы. Однако, следует также отметить, что появляются заинтересованные чиновники  и институты в реализации подобных проектов.

3.1 Потенциал альтернативных источников энергии в Беларуси

Потенциал энергии ветра  оценивается в экономии (замещении) топлива в 1,9 – 2,0 млн.т усл. топл./год. Ветроэнергетический потенциал оценен в 220 млрд. кВт ч. В настоящее время ветроэнергетика в Беларуси развивается очень медленными темпами, так как инвесторы в РБ сталкиваются со значительными трудностями, а региональным энергосистемам развитие ветроэнергетики не очень выгодно. Сегодня в Беларуси действует только две серийные ветроэнергетические установки. Работают ветроустановки мощностью 270 кВт и мощностью 660 кВт в пос. Дружная Мядельского района. Подготовлен архитектурный проект строительства самой крупной в Беларуси ветроустановки мощностью 1,2 МВт в д.Грабники (РУП «Гродноэнерго»). Правительство приступило к рассмотрению программы развития ветроэнергетической отрасли Беларуси на 2008—2014 годы. Предусматривается, что в 2010 году должны быть введены в эксплуатацию ветроэнергетические установки суммарной мощностью 3,7 МВт, к 2012-му — 5,2 МВт, к 2014 году — 15 МВт. В настоящее время разрабатывается 2 проекта создания совместных предприятий с региональными энергосистемами для строительства парков ВЭС ориентировочной суммарной мощностью по 20 – 30 МВт. Кроме того, до 2010 г. должна быть подготовлена соответствующая нормативно-правовая база. Для эффективной реализации проектов в области ветроэнергетики необходимо проводить реальные замеры с целью определения ветроэнергетических ресурсов; наладить выпуск оборудования, соответствующего климатическим условиям Беларуси; накапливать опыт проектирования, внедрения и эксплуатации ветротехники [5].

Потенциал энергии солнца в экономии топлива для горячего водоснабжения оценивается в 1,25 – 1,75 млн.т усл. топл./год; для производства электроэнергии – в 1,0- 1,25 млн.т усл. топл./год. В настоящее время промышленного значения не имеет. Имеется только несколько экспериментальных установок. В ближайшем будущем не планируется широкое использование энергии солнца в Беларуси.

Основными направлениями  в производстве энергии из биомассы являются: отходы растениеводства; биогаз из отходов животноводства; дрова  и древесные отходы; фитомасса  и  коммунальные отходы.

Использование отходов растениеводства  в качестве топлива является принципиально  новым направлением энергосбережения для Республики Беларусь. Общий потенциал  отходов растениеводства оценивается  до 1,46 млн т.у.т. в год. Потенциально возможное получение товарного  биогаза от животноводческих комплексов составляет 160 тыс. т.у.т. в год. В настоящее время в республике работает 3 биогазовых установки (г. Заславль, Брест и Гомель). Планируется внедрить еще 10 биогазовых установок. В настоящее время внедрение биогазовых установок идет сложно. Одна из причин заключается в незаинтересованности хозяйств реализовывать эти проекты, так как сельское хозяйство продолжает потреблять электроэнергию по льготным ценам. Однако с привлечением частных иностранных инвестиций планируется осуществлять по 8 – 10 проектов в год по получению и утилизации биогаза из отходов животноводства. Потенциальная энергия, заключенная в коммунальных отходах, образующихся на территории Беларуси, равноценна 470 тыс.т у.т. При их биопереработке в целях получения газа эффективность составит не более 20 - 25 процентов, что эквивалентно 100 - 120 тыс.т у.т. Кроме того, необходимо учитывать многолетние запасы отходов на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО). В Беларуси имеется опыт реализации проектов получения свалочного газа с привлечением средств частного инвестора на полигоне ТБО «Тростинец» – мощность установки 3,0 МВт [4].

Экономически целесообразный потенциал использования дров и  древесных отходов для производства тепловой и электрической энергии  составляет в 2010г. - 2,24 млн.т у.т. и  в 2012 г. - 3,10 млн.т у.т. Перевод энергоисточников на местные виды топлива поставлен  под централизованный государственный  контроль, что, с одной стороны, позволяет  активизировать переход на использование  древесного топлива для теплоснабжения. Однако, с другой стороны, для предприятий  главным показателем становится количество сжигаемой древесины, а  не экономическая целесообразность проекта. Нередко выработка тепловой энергии на древесном топливе  на коммунальной котельной обходится  в 2 – 2,5 раза дороже, чем с использованием природного газа. Это происходит за счет неотработанной системы сбора  и заготовки древесного топлива, слабомеханизированного труда, а также за счет того, что зачастую сжигается деловая древесина. Данную проблему можно было бы решить, заменив действующие механизмы стимулирования применения древесного топлива на экономические механизмы. Перспективно развивать и поддерживать участие частного малого бизнеса в заготовке древесины для топливных нужд. В числе пилотных проектов были переведены на древесное топливо Осиповичская мини-ТЭЦ и Вилейская мини-ТЭЦ. В настоящее время построены либо реконструированы еще около 50 котельных.

Экономия топлива в  результате использования энергии  малых рек составляет 0,11 – 0,15млн.т. услл. топл./год [5]. Потенциальная мощность всех водотоков Беларуси – 850 МВт, в том числе экономически целесообразным является использование 250 МВт – именно до такого уровня намерены довести общую мощность малых гидроэлектростанций в Беларуси к 2020 году. В настоящее время на балансе энергосистемы Беларуси функционируют гидроэлектростанции установленной мощностью около 20 МВт. В Республике к настоящему времени освоено примерно 4% располагаемого экономического гидроэнергопотенциала. В ближайшие годы будут введены Гродненская ГЭС мощностью 17 МВт на реке Неман, Полоцкая ГЭС (23 МВт) на реке Западная Двина, гидроэлектростанция на Днепре (5 МВт) и другие мини-ГЭС на Морочи, Случи, Птичи, Сервечи, Ислочи и других малых реках. Согласно проведенным оценкам, потенциально возможно в Беларуси возвести сотни геотермальных станций. В настоящее время планируется строительство первой геотермальной станции под Брестом на тепличном комбинате "Берестье". Планируется качать воду с температурой в 25-30 градусов Цельсия для отопления теплиц агрокомбината. 

В Беларуси есть единичные  примеры использования возобновляемой энергетики для личных нужд – строительство  экодомов (ОО «ЭкоДом», Минское городское  отделение Международного общественного  объединения экологов); установка  ветряка для обеспечения офиса (ОАО «Могилевский технопарк).