Больше пеллет – чище атмосфера
Ограничение вредных выбросов в атмосферу – стимул
для расширения рынка пеллет и брикетов в энергетике Германии
и других европейских стран
Твердое биотопливо на основе растительной биомассы, в основном древесной, с каждым годом все больше вытесняет с рынка тепловой генерации в ФРГ ископаемые виды топлива (нефть, уголь, газ). Реализуется на практике цель правительства Германии по защите окружающей среды за счет сокращения выбросов парниковых газов и пыли в атмосферу. К 2020 году поставлена задача довести долю возобновляемых источников энергии (ВИЭ) до 14% в общем энергобалансе выработки тепловой энергии в стране, что соответствует увеличению этой доли на 3% по сравнению с текущим показателем (11%).
Теплоэлектростанция Tampereen Energiantuotanto Oy
в Тампере, Финляндия
Нужно подчеркнуть, что в секторе ВИЭ для выработки почти 100% тепловой энергии используется биомасса - в отличие от электроэнергетики, где в большей степени используется ветровая и солнечная энергия.
В Германии в частном секторе эксплуатируется более 15 млн твердотопливных котлов, печей и каминов, к которым c 1 января 2015 года, с вступлением в силу 2-й части Федерального закона ФРГ о защите окружающей среды от воздействия экологически вредных выбросов BImSchV (сокр. от Bundesimmissionsschutzverordnung) об охране окружающей среды от вредных воздействий BImSchG (Bundesimmissionsschutzgesetz), применяются новые, ужесточенные требования к ограничению выбросов СО и взвешенных мелких твердых частиц.
Подпадают под эти требования и довольно новые котлы, которые соответствовали требованиям 1-й части названного выше закона BImSchV, принятой еще в 2010 году. Для справки: в Германии за ряд прошедших лет, до вступления в силу 1-й части BImSchV, только эмиссия микроскопических твердых частиц размером до 2,5 мкр, образующихся при эксплуатации малых и средних твердотопливных котлов, печей и каминов выросла с 22 до 28 кт, что составило в общем годовом балансе идентичных выбросов 27% - больше, чем выбросы всего автомобильного транспорта в ФРГ (24%).
взвешенных твердых частиц при сжигании древесного топлива
в твердотопливных котлах в сравнении по 1-й и по 2-й частям
BImSchV
Таблица 2. Предельные допустимые нормы выбросов СО и
взвешенных твердых частиц и минимальный допустимый КПД
печей, плит, каминов, пеллетных каминов малой и средней
теплопроизводительности
Таблица 3. Переходный период для используемых печей, каминов
и плит, введенных в эксплуатацию до вступления в силу 2-й части
BImSchV
Таблица 4. Переходный период для твердотопливных котлов,
введенных в эксплуатацию до вступления в силу 2-й части BImSchV
Таблица 5. Доля выбросов стационарных источников
топливоиспользующих предприятий в общие выбросы списка
CORINAIR
С момента вступления в силу 1-й части BImSchV в марте 2010 года в ФРГ было запрещено производить котельное оборудование, которое не соответствовало требованиям этого документа. В соответствии с 1-й частью BimSchV эмиссия взвешенных твердых частиц при сжигании пеллет ограничивалась 60 мг/м3, а для щепы и дров - 100 мг/м3. Во 2-й части закона и для того, и для другого вида топлива введено единое ограничение - 20 мг/м3 (табл. 1). Для котлов, в которых сжигаются щепа и дрова, ограничения, содержащиеся во 2-й части закона, вступили в силу уже с января 2017 года, без переходного периода.
Что касается новых отопительных устройств с малой теплопроизводительностью (в основном это камины и печи для сжигания дров), предназначенных для отапливания одного помещения (так называемые Einzelraum-Haizgeraeten), то с 1 января 2015 года нормативы эмиссии для них снижены с 75 мг/м3, прописанных в 1-й части BImSchV, до 40 мг/м3; для пеллетных каминов без второго водяного контура - с 50 мг/м3 до 30 мг/м3, и для пеллетных каминов со вторым контуром - с 30 мг/м3 до 20 мг/м3 (табл. 2).
А что же делать с котельным оборудованием, которое не соответствует требованиям 2-й части BImSchV? Согласно этому документу, они должны дооснащаться специальными фильтрами или другим оборудованием, сокращающим выбросы, или выводиться из эксплуатации и утилизироваться. Но замену всех подобных отопительных устройств в одночасье сделать невозможно, поэтому предусмотрен так называемый переходный период для их модернизации или замены новыми, который продлится до 2025 года (см. табл. 3 - для печей и каминов и табл. 4 - для котлов).
Указанные выше предельно допустимые нормы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу разработаны исходя из современного уровня технологий сжигания твердого топлива и очистки и устанавливают ограничения по составу и максимальному количеству загрязняющих веществ, которые могут выделяться при сжигании твердого топлива. Эти нормативы обязательны для разработчиков проектной документации и изготовителей оборудования.
Помимо упомянутого Федерального закона и постановлений правительства Германии о сокращении выбросов, в стране действуют и другие важные документы в этой сфере. Например, мюнхенская директива по топливу, которая устанавливает более строгие предельные значения выбросов, чем действующие в ФРГ европейские стандарты EN. Она, правда, касается большой энергетики, но упомянуть о ней все-таки небесполезно.
Для справки в таблице 5 представлены показатели долей выбросов вредных веществ в общем объеме выбросов из разных источников загрязнения атмосферы - топках котлов, печей, каминах и т. д., в которых сжигаются все виды топлива в ЕС. Исходя из данных таблицы легко сделать вывод, что основная часть выбросов приходится на установки мощностью более 300 мВт.
Считается, что при сжигании древесного топлива выделяется столько же двуокиси углерода (СО2), сколько ранее было поглощено в процессе фотосинтеза при жизни дерева, и поэтому процесс сжигания древесины считается нейтральным. Угарный газ - СО - это промежуточный продукт процесса горения. Для минимизации выбросов СО необходимо добиваться полного сгорания топлива, что конструкторы современных котельных установок стремятся обеспечить за счет создания новых моделей топок, совершенствования методов контроля горения и эффективного обслуживания котлов. Примерно 97% всей массы взвешенных твердых частиц, выбрасываемой при сжигании твердого топлива в топках котлов, в печах и каминах небольшой мощности состоит из твердых частиц (ТЧ) размером до 10 мкр (по европейской терминологии PC 10) и до 2,5 мкр (РС 2,5), которые наиболее всего угрожают здоровью человека. Подобные частицы при вдыхании попадают в легкие и далее с кровью разносятся по всему организму. В результате провоцируются серьезные легочные и сердечно-сосудистые заболевания, особенно у детей, пожилых людей и у астматиков. Поскольку годовые объемы выбросов при сжигании твердого топлива в разных стационарных установках, как было отмечено выше, сопоставимы с объемами выбросов от работы двигателей всего автотранспорта в ФРГ (а в некоторые годы даже превышают их), в Германии и в других странах ЕС большое внимание уделяется мероприятиям, нацеленным на существенное сокращение подобных выбросов.
Показатели выбросов твердых частиц зависят от качества топлива и способа его сжигания. Полностью исключить образование взвешенных твердых частиц при сжигании твердого топлива невозможно, и если на больших котельных, за счет совершенствования установок пылеулавливания, циклонов, строительства высоких труб и т. п., концентрацию твердых частиц удается значительно снизить, то для небольших котлов есть только три решения: использование качественного низкозольного сухого топлива, новых технологий сжигания или установка специальных фильтров.
В Германии часто используют для отопления недостаточно высушенные дрова, при сжигании которых значительно превышаются предельно допустимые нормативы выбросов. Если из трубы выходит белый дым, это значит, что дрова содержат влагу. В идеальном случае степень влажности топлива не должна превышать 20%, т. е. дрова должны быть хорошо высушены на открытом воздухе (по крайне мере, в течение двух лет). Тогда при их горении дым будет выделяться только в течение короткого промежутка времени. При горении дров в камине над его трубой должно наблюдаться только легкое движение воздуха: это значит, что дрова хорошо высушены.
До 1 января 2015 года в Германии раз в пять лет владельцы отопительных систем (печей, котельных, каминов и т. п.) в обязательном порядке должны были приглашать специалиста по дымоходам (трубочиста) для проверки соответствия состояния отопительных систем и дымоходов установленным нормам, а согласно 2-й части BImSchV сейчас это необходимо делать чаще - два раза в семь лет.
Требования BImSchV предписывают использовать для сжигания в малых и средних котлах твердое топливо, при сгорании которого образуются наименьшие выбросы в атмосферу взвешенных твердых частиц и других вредных веществ. Этой цели наиболее всего соответствуют древесные пеллеты, которые сжигаются в специально предназначенных для этого топках котлов и каминах.
Как следует из данных, приведенных в табл. 4, с 1 января 2015 года все твердотопливные котлы, установленные до 1994 года, должны в обязательном порядке оснащаться специальным дополнительным оборудованием для ограничения выбросов СО и взвешенных твердых частиц либо заменяться новыми котлами, соответствующим новым требованиям, что видится более практичным и экономически целесообразным, так как в большинстве случаев дешевле установить новый котел, чем модернизировать старый. А с 1 января 2019 года под «раздачу» попадут уже все котлы, установленные в период с 1995-го по 2004 год. Таким образом, почти все твердотопливные котлы, печи и камины, эксплуатируемые в Германии, до 2025 года будут в несколько этапов модернизированы или заменены (во многих случаях, по мнению экспертов, пеллетными).
Еще один стимул для замены
частиц для котельных установок, сжигающих твердое или
жидкое топливо (кроме газовых турбин и газовых двигателей),
введенные с 07.01.2013 года в РФ
Таблица 7. Предельные значения концентрации (мг/м3) твердых
частиц для котельных установок при использовании твердого и
жидкого топлива (за исключением газовых турбин и газовых
двигателей), которые введены с 01.01.2016 года в РФ
Таблица 8. Валовые годовые выбросы в атмосферу при сжигании
разных видов топлива в котельных Томской обл. за 2015 год
Следует подчеркнуть, что в 1-й части BimSchV отмечается: открытый камин может топиться только «по случаю», т. е. только время от времени и при особой необходимости, не более восьми раз в месяц в течение не более пяти часов каждый раз. Решающим фактором при определении, считать камин открытым или закрытым, является его конструкция. Если у камина имеется специальная фронтальная стеклянная дверца, закрывающаяся при горении, то такой камин считается закрытым и может топиться так долго, сколько позволяют его технические возможности. В эту категорию входят все пеллетные камины, так как они снабжены стеклянной дверцей. Все старые, в том числе и закрытые камины, до конца 2014 года проверялись на предмет соответствия требованиям 1-й части BimSchV, а с начала 2015 года они должны так же, как и твердотопливные котлы, дополнительно оснащаться специальным дымоходом с фильтрами или заменяться новыми каминами, конструкция которых соответствует требованиям 2-й части BimSchV.
В связи с вышесказанным нетрудно предположить, что большинство домовладельцев сделают выбор в пользу пеллетных котлов и каминов, тем более, что при установке последних в Германии уже много лет действует специальная государственная программа для расширения использования пеллет: при установке пеллетного котла или камина выдаются разовые субсидии, оказывается содействие в получении кредита на приобретение, осуществляются бесплатные информационные и консалтинговые услуги по выбору производителя, сервисной компании и поставщиков пеллет и т. п. Даже по самому пессимистическому прогнозу, если только 10% домовладельцев в течение 10 лет отдадут предпочтение пеллетным котлам или каминам, то годовая потребность в пеллетах качества Enplus A1 в ФРГ вырастет как минимум на 6 млн т в год по сравнению с текущей ситуацией.
Схожие требования к котлам, печам и каминам предъявляются уже и в других европейских государствах: в Австрии, Швейцарии, Дании, Норвегии. Не вызывает сомнений, что в дальнейшем в этот процесс включатся и все остальные страны ЕС. Посмотрим на тенденции в потреблении пеллет в ЕС исходя из статистических данных. В 2006 году в Европе для тепловой генерации было использовано 3 млн т пеллет (данные австрийского пеллетного союза proPellets). А в 2014 году, по расчетам Европейского пеллетного совета (European Pellet Council (EPC) и Европейского союза биомассы (AEBIOM), только в частном секторе было использовано в качестве топлива 8,2 млн т пеллет, и еще 2,8 млн т - в промышленных котельных на предприятиях для выработки тепловой энергии, а 18,8 млн т пеллет были использованы для выработки электроэнергии на ЭС и ТЭЦ. Таким образом, можно сделать вывод, что каждый год в Европе объем потребления пеллет, которые используются для выработки тепла, увеличивается в среднем на 1 млн т.
А что в России?
В таблицах 6 и 7 представлены сведения о принятых в России предельно допустимых нормах концентрации твердых частиц при сжигании в котлоустановках твердого и жидкого топлива на начало 2016 года в сравнении с 2013 годом. На законодательном уровне прогресс, как говорится, налицо. Для твердотопливных котлов ПДК твердых частиц (пыли) идентичны нормативам немецкого закона BimSchV.
В таблицах 8 и 9 представлены выполненные Томским политехническим университетом совместно с аудиторской компанией результаты расчета выбросов в атмосферу котельных Томской области за 2015 год, по которым ПДК вредных веществ не превышена. По показателям валовых годовых выбросов твердых частиц видно, насколько целесообразно использовать древесные гранулы в тепловой генерации для снижения загрязнения окружающей среды.
Итак, в России также предпринимаются все более жесткие меры к сокращению выбросов вредных веществ в атмосферу, что, безусловно, будет в той или иной мере стимулировать использование твердого биотоплива (в первую очередь древесного), в основном в малой и децентрализованной теплоэнергетике. Но, конечно, главный стимул для развития альтернативных возобновляемых источников энергии - это ежегодное увеличение себестоимости генерации тепловой энергии, вырабатываемой при использовании традиционных видов топлива (уголь, нефтепродукты, газ), и значительные повышения тарифов на нее.
Сергей ПЕРЕДЕРИЙ, Германия
s.perederi@eko-pellethandel.de
