Биомасса в массы

Использование древесного топлива нашло широкое применение в Республике Беларусь. Каждый год строится свыше 30 энергоисточников, работающих на древесине. Определяющим фактором для развития биоэнергетики явилось повышение энергетической безопасности страны и сокращение поставок топлива из вне. Не малую роль на развитие оказывает постоянный рост цен на газ и мазут. Уже на сегодняшний день котельные и мини-ТЭЦ на местных видах топлива могут конкурировать с аналогами, работающими на газу. Биоэнергетика в Беларуси относительно молодая отрасль и имеет большой потенциал для развития, примером является планируемое в настоящее время строительство 12 крупных энергоисточников на средства, выделяемые по кредиту Всемирного банка.

Не смотря на большой запас горючих полезных ископаемых, биоэнергетика начинает развиваться и в России. Для использования древесного топлива наиболее подходят удаленные и изолированные от централизованных тепловых сетей районы. Это районы за Уральским хребтом (Сибирь, Дальний Восток) с большим запасом древесных ресурсов. Перевод котельных и строительство мини-ТЭЦ на биомассе поможет сократить затраты связанные с закупкой и доставкой топлива, и тем самым значительно снизить стоимость энергии.

Использовать древесину в качестве топлива технологически сложнее. Поэтому при строительстве котельных на древесине возникают проблемы, которые необходимо решить до начала эксплуатации.

Поставки сырья. Для производства щепы используют остатки от лесозаготовок и деревообработки. Для обеспечения топливом мощной котельной необходимо большое количество топливной щепы. Для производства такого количества щепы нужно осуществлять сбор древесных отходов с большей площади, следовательно, увеличиваются и транспортные издержки. Это уже становиться крайне не выгодно. Поэтому для развития биоэнергетики необходимо усовершенствовать заготовку топливной древесины. При вырубке леса остатки должны быть собраны и доставлены к котельной, а не оставаться на месте вырубки и гнить.

Кадры. Современные котлоагрегаты представляют собой целый комплекс различных технических «примочек». В связи с чем, персонал котельной должен пройти обучение и повышение квалификации.

Технологии энергоисточников на биомассе

Особое внимание хотелось обратить на технологии использования древесины в энергетических целях. Все оборудование можно поделить на две большие категории: для получения тепла, тепла и электроэнергии (когенерация).

Для получения тепла применяются котлоагрегаты с прямым сжиганием древесины. По типу используемого теплоносителя котельные агрегаты подразделяются на водогрейные и паровые.

Выработка электроэнергии за счет биомассы может быть достигнута в различных технологиях.

Стоит остановиться на наиболее распространенных вариантах:

• Паровые турбины
• ORC- турбины

Основным различием между этими технологиями является рабочее тело. В паровой турбине используется водяной пар, а в ORC-технологии – органические тела с более низкой температурой кипения (термомасло).

Газификация одна из перспективных технологий по рациональному использованию биомассы в энергетике. Газификация представляет собой преобразование органической части твёрдого топлива в горючие газы при высокотемпературном нагреве с окислителем. Полученный газ называют генераторным, который может сжигаться в котлоагрегатах или в турбинах. Сырьём для процесса обычно служат каменный уголь, бурый уголь, горючие сланцы, торф, дрова.

Цена вопроса

Стоимость решения «под ключ» для различных вариантов приведена в таблице.

Эффективность

Окупаемость проектов на территории Беларусь и России складывается по-разному. В Беларуси подобные проекты окупаются за счет высоких цен на природный газ и стимулирующих мер государства по повышению энергоэффективности (повышающий коэффициент 1,3 на энергоисточники, использующих в качестве сырья биомассу). Котельная на биомассе окупится примерно за 8 — 10 лет, причем этот срок реален для объектов с тепловой нагрузкой от 2 до 7 МВт. Если нагрузка превышает 10 МВт, срок окупаемости значительно сокращается, но возникает вопрос с поставкой сырья. Для котельных мощностью менее 2 МВт необходима программа со специальным участием Государства — поскольку срок окупаемости таких котельных уходит за 10 лет.

В России подобные проекты будут эффективны в двух случаях:

• Замена старых, неэффективных мазутных котельных.

Эффективность подобных проектов складывается из сокращения удельных расходов топлива на производство тепловой энергии (250 кг.у.т/Гкал на 170 кг.у.т/Гкал) и сокращения затрат на покупку топлива (400 тыс.дол на 92 тыс.долл.) Например, из анализа, проведенной нашей компанией по котельным в Ярославской области, можно сделать вывод, что срок окупаемости таких проектов может составить 2,2-4 года.

• Замена котельных в удаленных децентрализованных районах систем отопления, работающих на привозном мазуте.

По исследованиям, которые проводила наша компания по некоторым регионам Дальневосточного федерального округа существующая себестоимость выработки тепла и электроэнергии на таких дизельных котельных составляет величину в 4 – 7 раз большую, чем возможная себестоимость энергии из биомассы, соответственно сроки окупаемости могут составлять от 1 до 5 лет. Но нужно понимать, что в удаленных регионах возможно понадобятся дополнительные затраты в развитие системы сбора древесных отходов и подготовки древесной щепы к сжиганию.

Расходы на поставку топлива для котельной оказывают огромное влияние на срок окупаемости. На рисунке приведена зависимость срока окупаемости от плеча доставки (для энергоисточника, расположенного в России). Конечно, в каждом конкретном случае эта зависимость будет меняться от различных факторов.

Данный график будет отличаться для различных энергоисточников. Важный фактор для построения подобного графика является наличие лесного массива (деревообрабатывающего предприятия) в зоне доставки топливной щепы. График показывает оптимальное плечо доставки, следовательно, и установленную мощность котельной, мощность котельной зависит от плотности посадок и возрастного состава леса.

Из графика следует, что оптимальное плечо доставки находится в диапазоне 40-70 км (установленная мощность 10-30 Гкал/ч). Для более мощных энергоисточников затраты на доставку топлива значительно увеличивают срок окупаемости.

В заключение хочется сказать, что использование древесины в качестве топлива требует детальной проработки всех элементов энергоисточника на этапе проектирования. При грамотном выборе топлива и оборудования местные виды топлива способны конкурировать с газом и мазутом.

Целюк Алексей Инженер ОДО "ЭНЭКА"

Подбор оптимального состава оборудования квалифицированными специалистами и разработку грамотного проекта рада будет ВАМ предложить компания ЭНЭКА. Это позволит повысить КПД котельной в целом, оптимизировать логистику доставки топлива, и, как результат - сократить издержки заказчика на энергетическую составляющую. Применение современных систем автоматики позволит уменьшить количество обслуживающего персонала в котельной, что сэкономит средства заказчика на фонд оплаты труда и даст экономический эффект за счет оперативного управления подачей тепловой и электрической энергии.

Наша компания оказывает услуги по:

проектированию ветрогенераторов