Партнеры журнала:

Биоэнергетика

Топливные гранулы для генерации электрической и тепловой энергии

Законодательство Евросоюза. Тенденции. Перспективы

Топливные гранулы (пеллеты) постепенно становятся одним из традиционных видов топлива для получения тепловой и электроэнергии, а также – индустриального пара в различных отраслях промышленности. Рассмотрим текущую ситуацию в странах западной Европы и то, как она может развиваться в будущем.

Замена угля и атомной энергии

По первоначальному сценарию властей Евросоюза после прекращения генерации энергии на АЭС и на угольных станциях к 2030 году предполагается получать ее в основном из ВИЭ и природного газа:

  • за счет ветровой энергетики +116,7 ГВт установленной мощности в сравнении с уровнем 2017 года;
  • за счет солнечной энергии +156 ГВт;
  • за счет природного газа +28,4 ГВт.

На всю растительную биомассу по этому сценарию приходится лишь 2,8 ГВт.

Самая высокая себестоимость генерации электроэнергии в странах ЕС обуславливает ее зависимость от субсидий, в отличие от производства тепловой энергии.

Весьма показательны примеры Нидерландов и Великобритании. В 2010–2012 годах Нидерланды были на одном из первых мест в ЕС по импорту пеллет, поскольку тогда действовала программа субсидирования выработки электроэнергии при совместном сжигании биотоплива (пеллет) с углем – примерно 5–6 евроцентов за 1 кВт·ч. С 2013 года, после закрытия программы, импорт пеллет сократился более чем в три раза.

В Великобритании наоборот: в 2010–2012 годах ежегодный импорт пеллет составлял около 1 млн т, а после принятия программы субсидирования к 2020 году приблизился к 9 млн т в год.

Распределение генерации энергии из ВИЭ

Во всех сценариях развития ВИЭ в Европе биомассе отводится строго определенное место. Согласно отчету Energy Atlas 2018, в 2017 году в странах ЕС доля биомассы в генерации электроэнергии в среднем составляла 6% – при 30% генерации на основе ВИЭ суммарно.

По прогнозу того же источника, к 2050 году доля биомассы в генерации электрической энергии на основе ВИЭ в 10 крупнейших странах ЕС вообще будет ничтожной – настолько, что прогнозные цифры по биомассе даже не указаны, а включены в долю ряда других малозначимых ВИЭ. Таким образом, энергетические потребности этих европейских (и не только) стран будут почти полностью покрываться за счет ветровой и солнечной энергии.

Тенденции использования ВИЭ для генерации энергии в ФРГ

В 2019 году в Германии из биомассы было генерировано заметно меньше электроэнергии, чем в 2018 году: 50,4 ТВт·ч. На твердую биомассу пришлось всего 10,5 ТВт·ч*. Доля электроэнергии из биомассы в общем энергобалансе составляла в 2018 году 8%, то есть всего на 0,2% превысила показатель 2017 года. За тот же период доля энергии за счет береговых ВЭС увеличилась с 13,4 до 14,5%, за счет ВЭС на морском шельфе – с 2,7 до 3,0%, фотовольтаики – с 6,0 до 7,1%.

Видна четкая тенденция предпочтения ветру и солнцу в электроэнергетике Евросоюза. Зато доля твердой биомассы (в основном древесной) в производстве тепловой энергии из ВИЭ составила в 2018 году 66,4%. В 2019 году твердая биомасса (в первую очередь древесина) обеспечила 113,5 ТВт·ч тепловой энергии. Ей принадлежит самая существенная доля в теплоснабжении из ВИЭ. На биогаз пришлись всего 7,6% (13 ТВт·ч).

Использование пеллет в малой тепловой энергетике ФРГ

Перспектива использования как обычных, так и торрефицированных пеллет заложена в малой тепловой энергетике, там замена ископаемых видов топлива ВИЭ во многих случаях является экономически целесообразной без государственных субсидий каждого киловатт-часа (как электроэнергии).

Достаточно сравнить стоимость тепловой энергии из разных видов топлива. Стоимость отопления на пеллетах класса ENplus A1 минимальная: 5,23 евроцента за 1 кВт·ч (февраль 2020 года). Центральное отопление самое дорогое – около 9 евроцентов за 1 кВт·ч. При использовании нефтепродуктов и газа стоимость 1 кВт·ч 6,3 евроцента.

Программа защиты климата

В октябре 2019 года правительство Германии приняло масштабную программу по защите климата – Klimaschutzprogramm 2030. В документе прописан план действий по защите климата, охране окружающей среды и использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в энергетике, на транспорте, в строительстве и сельском хозяйстве. В частности, предусмотрен запрет на установку жидкотопливных котлов, отказ от использования угля в энергетике, принятие национальной системы торговли единицами выбросов СО2.

Программа запрещает с 2026 года установку жидкотопливных (на нефтепродуктах) котлов в жилых домах и публичных зданиях. Сегодня в ФРГ в жилых домах установлено почти 6 млн жидкотопливных котлов, из них половина работают уже более 20 лет. (Для сравнения: газовых котлов около 40 млн, а пеллетных–– всего 0,4 млн.) Для покупателей новых пеллетных котлов и желающих заменить старый жидкотопливный котел на пеллетный или другой, использующий ВИЭ, предусмотрена государственная поддержка: «эффективная дотация», грант, покрывающий до 45% стоимости пеллетного котла и его монтажа.

Отказ от использования угля в энергетике – это сокращение суммарной генерации электроэнергии на угольных ТЭС с 40 ГВт до 30 ГВт к 2022 году и до 17 ГВт в 2030 году. И в итоге полный отказ от использования угля в энергетике к 2038 году. Причем в 2032 году предписано проверить, нельзя ли отказаться от угольной энергетики досрочно – в 2035 году.

Что касается принятия национальной системы торговли квотами выбросов СО2, то с 2021 года компании, пополняющие атмосферу СО2 и не входящие в систему торговли выбросами ETS (Emissions Trading System), обяжут приобретать специальные СО2-сертификаты, по стоимости за одну тонну СО2 в 2021 году – €10, в 2022 году – €20, в 2023 году – €25, в 2024 году – €30, в 2025 году – €35. С 2026 года будет введена аукционная продажа квот с ценовым коридором €35–60 за тонну СО2.

Европейская система торговли выбросами была введена в 2005 году для реализации Киотского международного климатического соглашения и является основным европейским инструментом сокращения выбросов. ETS охватывает более 11 тыс. объектов энергетики и энергоемкой промышленности. Но транспорт (кроме авиации), объекты сельского хозяйства, отопительные системы в жилых и публичных зданиях и индустриальные энергетические установки мощностью менее 20 МВт не входят в ETS. Зато с 2021 года включены в новую национальную систему торговли квотами выбросов в рамках программы Klimaschutzprogramm 2030.

Генерация индустриального пара в ЕС

В ЕС, и в ФРГ в частности, применение обычных и торрефицированных пеллет в промышленности вполне может конкурировать с их использованием в энергетическом секторе.

По данным МЭА, большие объемы биомассы всех типов сегодня находят применение в металлургии, химической, цементной, целлюлозно-бумажной пищевой промышленности, производстве лакокрасочной и медицинской продукции и других секторах.

Техническим возможностям использования торрефицированной биомассы в разных отраслях промышленности были посвящены несколько исследований. В черной металлургии возможна полная замена впрыскиваемого пылевидного угля торрефицированной биомассой (150–200 кг на одну тонну горячего металла). Большинство действующих промышленных угольных котлов могут перейти на торрефицированную биомассу без снижения эффективности. Замена традиционного печного топлива биомассой актуальна в целлюлозно-бумажной промышленности, химической и нефтехимической, в производстве цемента, а также на производствах, использующих технологический пар. Причем наиболее перспективна торрефицированная биомасса.

Подведем итоги

Продажи пеллет предприятиям малой энергетики, в первую очередь для генерации тепловой энергии и индустриального пара, стабильны в течение года и предсказуемы, в отличие от поставок на крупные электростанции, собственниками которых являются европейские и интернациональные энергетические концерны, как правило, владеющие контрольными пакетами пеллетных производств в США и Канаде. Так, например, зимой 2019/2020 года и весной 2020 года значительно сократились поставки в ЕС индустриальных гранул и их стоимость существенно снизилась, а продажи пеллет стандартов DIN+ и ENplus A1 в январе – мае 2020 года в сравнении с первым полугодием 2019 года уменьшились незначительно (по ценам), при сохранении прежних объемов поставок.

Если для генерации индустриального пара на промышленных предприятиях пеллеты можно использовать круглый год, часто и круглосуточно, то на объектах тепловой энергетики их применяют в зависимости от погодных условий, прежде всего температуры.

Текст Сергей Передерий, s.perederi@ eko-pellethandel.de