Ренессанс и перспективы газогенерации в России
О социально-экономических интересах в развитии «технологии смутного времени»
В последнее время в мире наблюдается рост интереса к альтернативным источникам энергии. Этот интерес вызван самыми разными причинами: и прогнозами о неизбежном исчерпании ископаемых углеводородных носителей (нефти, газа, угля), и желанием множества стран, не обладающих этими ископаемыми богатствами, обрести энергетическую независимость, и стремлением рационально и бережно относиться к дарам природы, не нанося вреда окружающей среде... Поэтому не прекращаются поиски новых и совершенствование имеющихся технологий получения энергии. Одним из таких способов является газогенерация.
Под термином «газогенерация» в этой публикации понимается процесс термохимического получения из древесины генераторного газа (газификация древесины) в специальных аппаратах - газогенераторах - с дальнейшим преобразованием этого газа в тепловую и/или электрическую энергию. Газификация характеризуется конверсией углерода древесины в газ, основными горючими компонентами которого являются монооксид углерода и водород. По данным некоторых специалистов, в настоящее время стоимость электроэнергии, выработанной из биомассы, в принципе уже может конкурировать со стоимостью электроэнергии, полученной из других источников энергии - как возобновляемых, так и невозобновляемых.
Процесс газификации древесины известен довольно давно, но интерес к нему не ослабевает, о чем свидетельствуют многочисленные научные труды и публикации в различных СМИ (в том числе в журнале «ЛесПромИнформ»). Многие авторы таких работ отмечают недооценивание роли газогенерации в развитии современной отечественной экономики, необходимость повышения этой роли и перспективность газогенерации как составного элемента биоэнергетики в условиях нашей страны с ее значительными ресурсами «зеленого золота» - запасами древесины.
Мировая история свидетельствует о том, что в значимых масштабах человечество обращалось к газогенерации только в кризисных ситуациях - во время войн, катастроф, финансово-сырьевой нестабильности. Нынешнее обострение интереса к газогенерации, возможно, как раз и обусловлено тем, что все больше людей считают, что именно сейчас наступают смутные времена. Их предвестием служат учащающиеся финансово-сырьевые кризисы с их возрастающей ценовой турбулентностью, увеличивающаяся волатильность на нефтяных биржевых рынках, изменения цен на газовом рынке, все более выраженные последствия климатических и экологических катастроф, а ключевым индикатором является вероятное снижение кратности запасов невозобновляемых источников энергии.
газа на конец 2011 года*
Действительно, получение энергии из природного газа в конечном счете ограничено его запасами и интенсивностью потребления (табл. 1).
Представленные данные свидетельствуют о том, что в настоящее время в России (так же, как и в странах Ближнего Востока) нет причин для значимого интереса к газогенерации в свете пессимистических прогнозов по поводу ограниченности запасов невозобновляемого углеродного сырья, тем более что примерно с 1980-х годов по настоящее время кратность мировых запасов газа изменилась несущественно.
Но вот в странах Евросоюза, где горизонт кратности запасов по газу немногим превышает одно десятилетие, а разведанные запасы с 80х годов прошлого века сократились почти в два раза, тема газогенерации весьма актуальна. Европейские страны вынуждены принимать меры, чтобы биоэнергетика в целом, и газогенерация в частности, могла на равных конкурировать с теми отраслями энергетики, которые зависят от невозобновляемых источников. В странах Евросоюза активно ведутся разработки в области альтернативной энергетики, в частности, технологий газогенерации, которые могут быть применены в индустриальной и муниципальной сферах.
Например, небольшая финская компания HT Engineering Ltd совместно с университетом города Ювяскюля запустила проект «Создание газогенераторной установки, работающей на древесных отходах», на развитие которого за два последних года потрачено около 4 млн евро. Создан действующий прототип газогенераторной энергоустановки контейнерного типа с электрической мощностью 100 кВт. Причем при условии использования отходящих выхлопных газов дизельного двигателя можно дополнительно получить около 30 кВт тепловой энергии. Установка состоит из бункера-накопителя на 4 м3, механизма подачи щепы шнекового типа, газогенератора, помещенного в стандартный контейнер, системы охлаждения и очистки генераторного газа. Очищенный и охлажденный газ поступает в качестве топлива в дизель-генераторную станцию.
В разработке коммерчески успешных газогенераторов малой мощности наибольшую активность проявляют предприниматели Северной Америки. Характерный пример - open-source-проект The GEK Project компании All PowerLabs, в рамках которого с 2008 года, опираясь на результаты экспериментальных исследований сети из 50 университетов и научных центров, компания создала и поставила около 400 компактных газогенераторных энергоустановок в 40 стран мира. Также можно отметить разработку компании Community Power Corporation (США) с ее модульной CHP газогенераторной энергоустановкой BioMax электрической мощностью 100 кВт, конструкция которой отличается строгим промышленным дизайном, возможностью масштабирования и эргономичной завершенностью. Отличительная особенность этих установок - высокая степень их автоматизации на основе информационно-компьютерных технологий, позволяющая соблюдать государственные нормы по экологии, а, например, на обслуживание установки BioMax выделять всего около получаса в сутки.
электроэнергии,
вырабатываемой из природного
газа, 2010 год
Если сопоставить данные о кратности запасов природного газа с выборочными данными о стоимости 1 кВт•ч электроэнергии, выработанной из этого газа (табл. 2), то можно увидеть, что активность североамериканцев диссонирует с логикой формулировки «дороговизна энергии из невозобновляемых источников - развитие газогенерации», но здесь работают макросистемные социальные и экономические факторы.
В опубликованной в 2009 году в журнале «ЛесПромИнформ» статье об экономических интересах в развитии биоэнергетики2, одним из авторов настоящей публикации были сформулированы предположения о социально-экономических группах, которым выгодно развитие биоэнергетики в нашей стране. Это прежде всего местные власти и бизнес, ориентированный на устойчивое получение дохода в условиях энергомонополизированной экономики и финансово-сырьевых кризисов. В принципе, предположения, высказанные в той публикации, были подтверждены практикой.
в России в развитии газогенерации
Попробуем применить тот же подход к развитию газогенерации в России, проанализировав интересы различных социально-экономических групп - как структурированных (власти различных уровней, газовая отрасль, общественные организации и т. д.), так и неструктурированных (энтузиасты, бизнес и т. д.). В конечном счете нас интересует ответ на вопрос: «Каким будет вектор столкновения интересов этих групп (табл. 3), разных по силе влияния, экономическим возможностям?»
Выясняется, что более других заинтересованы в развитии газогенерации ученые и энтузиасты-инноваторы, но у них нет финансовых возможностей для проведения масштабных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), необходимых для подтягивания «технологии смутного времени» к современным технико-экономическим реалиям и ее развития. Ведь до сих пор не решены «родовые» проблемы газогенерации, связанные с очисткой и охлаждением генераторного газа, утилизацией побочных продуктов и отходов процесса газогенерации, подбором теплоизолирующих материалов для активной зоны термохимической реакции, не говоря уже о системах управления газогенерационными энергоустановками.
Предприятия малого и среднего бизнеса заинтересованы в развитии альтернативных источников энергии, ведь появление такого эффективного оборудования способствовало бы и развитию этих компаний и, по сути, обеспечило бы им независимость от монопольных энергопоставщиков. В условиях экономической, технической, технологической и ресурсной недоступности стационарной внешней энергоинфраструктуры и экологических ограничений для осуществления производственной деятельности такой бизнес готов предъявить спрос на компактные энергетические газогенераторные установки с эффективными технико-экономическими характеристиками. Однако у малых и средних компаний нет возможности консолидировать финансовые ресурсы, позволяющие в необходимых объемах финансировать НИОКР в области газогенерации. Кроме того, инвестиции в такие НИОКР не гарантируют, что результаты разработок окупятся в разумные сроки.
Население и общественные организации будут приветствовать любую инициативу, которая способствует сохранению окружающей среды и рачительному к ней отношению, обеспечению бесперебойности энергоснабжения, одновременно выступая фактором, препятствующим росту цен на потребляемую энергию.
Концерн «Газпром», как и любая монополия, объективно заинтересован в сохранении своего статуса, особенно на фоне усиления ценовой конкуренции на мировом газовом рынке вследствие активного применения за рубежом технологических новинок в сфере добычи газа и его транспортировки.
Власти всех уровней, начиная с федеральной, вряд ли будут выступать против монополиста энергорынка, обеспечивающего львиную долю дохода страны. Более того, федеральные власти не заинтересованы в развитии таких способов получения энергии (к ним относится и газогенерация), которые принципиально не способны обеспечивать бесперебойную подачу энергии в более-менее значимых объемах, требующих резервирования. Это нецелесообразно с макроэкономической точки зрения.
Анализ пересечения (столкновения) интересов указанных социально-экономических групп позволяет выделить несколько групп потенциальных потребителей «технологии смутного времени».
Первая группа - «мобильные» пользователи. Это прежде всего компании, относящиеся к малому и среднему бизнесу, - те, перед которыми зачастую остро стоит проблема утилизации древесных отходов, у которых ограниченные арендные площади и постоянные проблемы с инспектирующими органами (санэпидемстанцией, пожарным надзором, экологическими организациями). Чаще всего это небольшие деревоперерабатывающие предприятия, мебельные фабрики, лесопилки. Они, как правило, находятся либо в черте населенных пунктов, либо в пригородах и на окраинах поселков. Одна из основных проблем, которую им приходится решать ежедневно: куда девать отходы? Вывозить их на официальные свалки запрещено, а самовольное сваливание в лесу или на пустырях грозит штрафами и серьезными неприятностями, скапливать на своих площадях экономически невыгодно и пожароопасно. С приобретением газогенераторной энергоустановки такое предприятие решает сразу несколько проблем: утилизации отходов, обеспечения своего предприятия тепловой и электрической энергией и, возможно, снижения себестоимости выпускаемой основной продукции.
Вторая группа - «градообразующие» потребители. Это лесозаготовительные и лесоперерабатывающие компании, деревоперерабатывающие комбинаты, фанерные заводы, производства по изготовлению древесных и цементно-стружечных плит, клееного бруса и т. п. Основной их задачей является получение конкурентоспособной продукции, имеющей спрос на рынке, поэтому руководство таких предприятий более инертно в принятии решения о приобретении газогенераторной установки, чем владельцы малых и средних фирм. В решении вопроса обеспечения своих производств теплом и электроэнергией руководство крупных компаний привыкло полагаться на сложившуюся десятилетиями схему. Переход на использование альтернативных источников энергии руководители таких производств пока считают нецелесообразным - в основном по причине несоответствия технико-экономических характеристик газогенерации современному уровню производства.
Третья группа - «социальная». Это деревенские и поселковые образования, предприятия и организации, работающие в сфере ЖКХ. Особую актуальность приобретение газогенераторных энергоустановок и их эксплуатация представляют для населенных пунктов, расположенных в труднодоступных лесистых районах Сибири и Дальнего Востока, так как их обеспечение теплом магистральных трубопроводов и электричеством ЛЭП весьма проблематично. В то же время в таких населенных пунктах зачастую существует острая необходимость в улучшении условий проживания и быта местного населения. Решать эту проблему, скорее всего, необходимо на уровне глав районных и областных администраций, которые отвечают за социально-экономическое развитие своих регионов. Использование древесных отходов местных предприятий в качестве сырья для выработки тепловой и электрической энергии с помощью газогенераторных энергоустановок поможет сэкономить значительные бюджетные средства на отопление и электроснабжение за счет отказа от закупки дорогостоящего привозного дизельного топлива и мазута. Газогенерация может дать толчок развитию областных и сельских поселений и закреплению в них населения, ведь зачастую отсутствие элементарных бытовых условий ведет к развалу и исчезновению деревень и сел российской глубинки.
Четвертая группа - «продвинутые» частники. Это жители частного сектора, дома которых расположены на некотором отдалении от городов и поселков и которые могут эксплуатировать газогенераторы как резервный или даже основной источник доступного тепла для обогрева своих жилищ и обеспечения их электроэнергией. Тем более что эргономически грамотно скомпонованная и сконструированная газогенераторная энергоустановка не требует от владельца особых навыков обслуживания и эксплуатации. Главным мотивом приобретения компактной газогенераторной энергоустановки будет выступать возможность реального управления своими расходами на энергообеспечение и сопричастность идеям естественного образа жизни, бережного отношения к природе.
единичная мощность газогенераторной энергоустановки
Каждой из перечисленных выше групп требуется газогенераторная энергоустановка определенного типа и мощности (табл. 4).
Безусловно, подобная классификация весьма приблизительна и укрупнена, но без понимания реальных экономических интересов и технических потребностей сложно рассуждать о перспективности применения газогенерации в стране.
С нашей точки зрения, наиболее перспективна в коммерческом смысле для развития газогенерации «мобильная» группа, у представителей которой до предела обострены проблемы с доступным энергообеспечением и соблюдением экологических требований. При каких условиях заинтересованность покупателей газогенераторных установок трансформируется в реальный спрос, предъявляемый к продавцам (изготовителям) этого оборудования?
На наш взгляд, основными условиями являются:
● высокая степень недоступности энергообеспечения (экономической, технической, технологической, ресурсной и др.);
● нулевая или близкая к ней закупочная стоимость древесины для газификации;
● высокая стоимость утилизации древесных отходов способами, отличными от газогенерации;
● возможность полного использования энергетической мощности приобретаемой газогенераторной установки.
Критерий приобретения один: срок окупаемости инвестиций в газогенераторную энергоустановку, определяемый по общепринятой методике расчета экономической эффективности, не может превышать некую предельную величину. Перечень затрат, формирующих единовременные вложения в установку, должен быть для потребителя исчерпывающе понятным и конечным. Размер эффекта от применения «технологии смутного времени» определяется суммарной экономией потребителя при замещении покупных энергоресурсов (здесь нужен реализм в исходных предположениях о степени их замещения) и экономии от снижения затрат на утилизацию (вывоз) древесных отходов, уменьшенной на сумму текущих затрат, сгенерированных фактом приобретения энергоустановки (расходами на обеспечение ее штатного функционирования, техническое обслуживание, различные виды ремонта и т. д.). Знание классической технической литературы по газификации древесины и опыт общения с разработчиками-производителями газогенераторных энергоустановок дают основания говорить о том, что у потенциального потребителя неизбежно возникнут трудности при выполнении адекватного и корректного расчета величины таких текущих затрат, в конечном счете определяющих стоимость владения газогенераторной установкой. Ряд этих затрат в каждом случае будет носить специфический характер, обусловленный особенностями конструкции газогенераторной энергоустановки.
Как показали расчеты, сделанные на основе данных одного из деревообрабатывающих малых предприятий Санкт-Петербурга, руководство которого заинтересовано в утилизации древесных отходов основного производства и одновременном получении тепла и электроэнергии, у «мобильной» группы не ранее чем через 10-15 лет может проявиться потенциальная финансово-экономическая заинтересованность в обеспечении себя энергией на основе «технологии смутного времени».
Выводы
Развитие газогенерации в определенной степени могут обеспечить: независимость заинтересованных субъектов от монопольных поставщиков энергоносителей; возможность развития труднодоступных, малоосвоенных и заброшенных территорий; получение тепла и электроэнергии из бросовых и не полностью востребованных сегодня древесных отходов.
Газогенерация является технологией, которая наиболее востребована в периоды «смутного времени» с соответствующей экономикой.
Вектор столкновения интересов различных социально-экономических групп направлен не в сторону развития «технологии смутного времени».
В настоящее время в России экономически не выгодно владеть энергетической установкой, работающей по принципу газификации древесины.
Реальный экономический и широкий коммерческий интерес к развитию газогенерации потенциально может возникнуть в России не ранее чем через 10-15 лет, если к тому моменту будет обостряться ситуация, сигнализирующая о неотвратимости приближения «смутного времени».
Геннадий КОВАЛЕНКО, канд. экон. наук,
доцент Санкт-Петербургского государственного политехнического университета
Вадим КИМ, магистр экономики,
зам. председателя совета директоров ЗАО «Технопарк ЛТА»
Марина КОВАЛЕНКО, канд. техн. наук,
доцент Санкт-Петербургского государственного университета растительных полимеров
