Мировая энергетическая революция. Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир - Владимир Сидорович

Любые современные способы выработки энергии на основе древесного топлива предполагают процесс горения с сопутствующим выбросом вредных веществ в атмосферу – оксида азота, оксида углерода, метана, сернистого газа, мелкодисперсной пыли и т. п. Причем удельные объемы этих выбросов зачастую превышают соответствующие показатели газового и дизельного оборудования. Разумеется, здесь многое зависит от уровня и состояния используемой техники, но если сравнить самые современные и эффективные газовые и пеллетные котлы (к слову, КПД их сегодня примерно одинаков), то по «качеству выхлопа» преимущество будет не на стороне последних. Хотя показатели выбросов пеллетных котлов, разумеется, лежат в пределах экологических норм и весьма далеко от их предельных границ, может возникнуть вопрос: действительно ли древесное топливо является альтернативой ископаемому сырью с экологической точки зрения?

Правильный ответ: да, является, и вот почему. Экологичность того или иного вида сырья и топлива определяется не только вредными выбросами, но и более сложными критериями, которые учитывают еще два параметра: происхождение сырья и «климатический баланс» (carbon footprint – углеродный след). Древесное топливо – возобновляемый материал растительного происхождения. Выделяемое при его сжигании количество углекислого газа (CO2) соответствует объему CO2, поглощенному деревом в процессе роста. Соответственно, в данном случае принято говорить о нулевом климатическом (или углеродном) балансе или «климатической нейтральности» – вредный выброс скомпенсирован поглощением.

Разумеется, расчет углеродных балансов происходит не столь схематично, а по довольно сложным специальным методикам, которые должны в том числе учитывать временной лаг процессов сжигания топлива и его восстановления, период возмещения выбросов углерода («carbon payback period»). Особо любознательному читателю стоит обратить внимание, например, на GEMIS (Global Emissions Model for Integrated Systems) – компьютерную модель с интегрированной базой данных, позволяющую рассчитывать и сравнивать климатический баланс для разных видов сырья[108].

В соответствии с принятыми в европейских странах правилами расчетов углеродный баланс (удельный выброс углекислого газа) составляет для древесных пеллет 42 г/кВт · ч, в то время как для природного газа – 249, нефтепродуктов – 303, бурого угля – 452 г/кВт · ч[109]. То есть «углеродный след», нагрузка на окружающую среду при сжигании древесных гранул существенно ниже, чем при использовании ископаемого топлива.

Поскольку идеологической основой европейского и мирового «энергетического разворота» является установка на снижение выбросов парниковых газов и стремление к «климатической нейтральности», использование более чистого древесного топлива стимулируется с помощью разнообразных государственных программ. В сочетании с массовой обработкой населения социальной и торговой рекламой это приводит к устойчивому росту спроса на древесное тепло и развитию данного сегмента биоэнергетики в целом.

Биогаз

Биогаз – газ, получаемый брожением биомассы. В природных условиях биогаз образуется постоянно. В современной биоэнергетике естественно-природные процессы его образования поставлены человеком под контроль. Производство биогаза осуществляется на биогазовых станциях с помощью специальных установок. Произведенный биогаз состоит из метана (более 50 %) и углекислого газа, а также незначительного объема примесей (водорода и сероводорода). После очистки биогаза от CO2 (biogas upgrading) получается биометан – полный аналог природного газа.

В отличие от солнца и ветра биогаз может, как и природный газ, запасаться и обеспечивать непрерывное производство электроэнергии, т. е. выполнять важную задачу энергоснабжения в периоды пиковых нагрузок электросети.

Биогаз может быть использован для электрической и тепловой генерации, заправки автомобилей (в крупных городах Швеции муниципальный автобусный парк заправляется местным биогазом), может закачиваться (после превращения в биометан) в существующие газовые сети и хранилища.

Зачем нужен биогаз, если есть газ природный и инфраструктура для его доставки?

Во-первых, биогаз производится из биомассы, возобновляемого растительного сырья – его производство и использование оставляет меньший углеродный след.

Во-вторых, при производстве биогаза могут (и должны) использоваться отходы сельскохозяйственного производства, что предотвращает загрязнение окружающей среды и повышает его эффективность.

В последние годы европейская биогазовая индустрия демонстрирует двузначные темпы роста. Производство электроэнергии из биогаза составило в ЕС в 2012 г. 46 419 ГВт · ч, в 2013 г. – 52 327 ГВт · ч (для сравнения: такое количество энергии примерно соответствует годовому электропотреблению Португалии). Больше половины европейского производства приходилось на Германию[110], в которой расположено 8700 биогазовых станций[111].

Мировым лидером по производству биогаза считается Китай[112], но здесь отмечается интересный феномен. Подавляющая часть китайского биогаза производится сельскими домашними хозяйствами для собственного потребления – отопления, приготовления пищи и даже, в некоторых случаях, производства электричества. Таких домашних биогазовых станций насчитывается 41 млн[113], и ожидается, что к 2020 г. их число достигнет 80 млн при активной государственной поддержке.

В производстве биогаза наиболее желательным с точки зрения экологии является использование отходов животноводства и птицеводства. Эти отрасли генерируют большие объемы жидких и твердых отходов, утилизация которых должна предваряться особо тщательной обработкой. В странах со слабым экологическим контролем, к которым относится и Россия, отходы животноводства могут отравлять почву и водоемы. Использование этих отходов для производства биогаза с последующей генерацией тепла и электроэнергии фактически является беспроигрышной стратегией. С одной стороны, в значительной мере снимается проблема загрязнения окружающей среды, с другой стороны, хозяйства и их окружение обеспечиваются «дармовой» энергией.

Однако данный разумный подход к биогазовой энергетике сталкивается, так сказать, с экономической реальностью. Дело в том, что производить биогаз из отходов животноводства дороже, чем из специально выращиваемых «энергетических растений», – необходима более сложная обработка исходного сырья с соответствующими дополнительными капитальными затратами.

С этой экономической реальностью жестко столкнулась Германия. Непродуманная политика стимулирования биогазового бизнеса способствовала не переработке отходов сельского хозяйства, а ориентации биоэнергетики на усиленную культивацию энергетических растений (в первую очередь кукурузы) на сельскохозяйственных землях для последующего производства электроэнергии, привела к массовому строительству биогазовых электростанций даже в природоохранных зонах. Площадь посевов кукурузы, используемой в биоэнергетике, за последнее десятилетие удвоилась, главным образом за счет других культур[114].

В 2014 г. германская политика в области биогаза подверглась серьезной корректировке. 1 августа вступила в силу новая редакция Закона о возобновляемых источниках энергии (EEG), в соответствии с которой дальнейшее развитие биогазовой энергетики должно основываться на переработке отходов, а не использовании специально выращиваемых энергетических культур. Ужесточение выразилось также в снижении зеленых тарифов и финансовых мерах, ограничивающих строительство крупных биогазовых электростанций. Аналогичные меры рассматриваются в настоящее время и в масштабах Европейского союза.

Таким образом, дальнейшая судьба биогазовой отрасли в Европе во многом выглядит неопределенной. Можно с достаточной долей уверенности предполагать, что сокращения существующих мощностей не будет, но вот темпы дальнейшего расширения предугадать сложно. Впрочем, существующие официальные европейские планы расширения (National Renewable Energy Actions Plans) пока никто не отменял. Они предусматривают объем биогазовой электрической генерации к 2020 г. на уровне 65 000 ГВт · ч (среднегодовой прирост 1,85 ГВт · ч)[115]. Для производства такого количества энергии необходимо 28 млн кубометров биогаза (эквивалента природного газа), что составляет 5 % европейского потребления природного газа.

При этом следует также учитывать, что такие крупные экономики с развитым сельским хозяйством, как Франция и Испания, имеют сегодня крайне низкую степень распространения биогазового бизнеса. Так, Франция по итогам 2013 г. уступает в производстве биогаза Италии в четыре раза, Германии – в 14 с лишним раз. Это является фактором, повышающим вероятность достижения заявленных целей роста.