Каким быть топливу будущего?

Конгресс и выставка «Биомасса: топливо и энергия»

13–14 апреля 2021 года в московском отеле «Холидей Инн Лесная» прошли мероприятия конгресса «Биомасса: топливо и энергия». Участники собрались, чтобы обсудить текущую ситуацию и перспективы производства и использования жидкого (моторного) и твердого (котельного) биотоплива, а также вопросы производства пищевого спирта.

В соответствии с требованиями времени, форум получился «гибридным»: часть докладчиков и слушателей участвовали в нем дистанционно.

Президент Российской биотопливной ассоциации Алексей Аблаев открыл первую сессию традиционными «Апрельскими тезисами рынка биотоплива». Во время пандемии Covid-19 впервые за два десятилетия сократилось производство биотоплива. В 2020 году мировое производство транспортного биотоплива составило 144 млрд л, или 115 млн т, то есть 2,5 млн баррелей в день. Это на 11,6% меньше рекордного объема производства 2019 года. Ожидается, что к 2026 году производство биотоплива вырастет на 25% – до 3,3 млн баррелей в день.

Все больше нефтезаводов включают биотопливо в состав сырья или производят биотопливо нового поколения.

Мировое производство биоэтанола в 2020 году упало на 8% в сравнении с уровнем 2019 года (86,4 млн т) и составило 79,2 млн тонн.

А что в России? 4 декабря 2018 года президент России Владимир Путин подписал закон о регулировании производства и оборота биоэтанола, используемого в качестве топлива. Изменения регламентируют производство и применение топливного биоэтанола, тем самым открывая российскому бизнесу новые возможности. Причин интереса к отрасли несколько: необходимость создания октаноповышающих топливных добавок и требование развития внутреннего спроса на продукцию сельского хозяйства из-за перепроизводства зерна и сахарной свеклы.

Производство зерна в стране растет. При отсутствии новых рынков менее эффективные регионы (Поволжье, Сибирь) прекратят зерновое производство в пользу более эффективных регионов. Будут потеряны сотни тысяч рабочих мест, целые регионы утратят сельское хозяйство, так как выгоднее будет привозить зерно с юга России, а не выращивать на месте. В России в среднем эксплуатируется 69% ресурсов пахотных земель, в то время как в мире пашня используется в среднем на 80%. Биотопливо – ответ на вызовы сельского хозяйства.

Выводы модератора подтвердил генеральный директор компании «ЭТБ каталитические технологии» Владимир Трембовольский. Выступая, он назвал Россию «перспективной для производства биоэтанола территорией»: в 2020 году страна побила прежний рекорд по экспорту пшеницы, увеличив показатель на 20%. Себестоимость этанола в России составляет 20–24 руб./л при цене в мире 32 руб./л ($1,9/галлон). Преимуществами можно считать около 44 млн га неиспользуемых сельхозземель, отмену акцизов на топливный биоэтанол, стимулирование правительством сокращения углеродного следа (Россия ратифицировала Парижское соглашение. В странах, подписавших его, вводятся квоты на выбросы CO2. В 2020 году использование электрифицированного транспорта по всему миру выросло на 43%).

Биоэтанол – универсальное сырье для получения углеводородов. Также из него можно производить бутадиен – важный компонент в производстве пластиков, резины и других химических веществ, применяемых человеком. Рынок «ископаемого» бутадиена постоянно растет. Ожидаемый объем мирового производства к 2025 году – 17,9 млн т в год (равноценно примерно €20,5 млрд). Переход на возобновляемые материалы, включая бутадиен, – основная цель крупнейших игроков на рынке.

Следуя курсом на импортозамещение, Россия вышла на самообеспечение по многим социально-значимым продуктам сельского хозяйства. Рекордные валовые сборы сформировали экспортный потенциал сырья. Экспорт является стратегически важным направлением развития России как страны сырьевых ресурсов.

Говоря о долгосрочных трендах рынка сырья для производства биоэтанола, кандидат экономических наук Марина Сидак (Российский экономический университет имени Г. В. Плеханова, кафедра статистики) подчеркнула: «Проблему перепроизводства у нас всегда решали за счет экспорта, а надо решать ее с помощью глубокой переработки сырья». В сельском хозяйстве планируются ограничительные меры для экспорта сырья, аналогичные принятым для лесного комплекса, но, как резонно заметила докладчица, «на внутреннем рынке нам столько продукции попросту не нужно, а глубокая переработка – это всего 2,5 млн т, или 2% объема заготовок». Тренд на выпуск продуктов с высокой добавленной стоимостью, безусловно, сохранится, и глубокая переработка в любом случае будет давать больше прибыли. «Но есть и еще проблема, опять же хорошо знакомая по рынку ЛПК: нужны новые заводы. У нас пока не хватает заводов, для того чтобы обеспечить внутри страны глубокую переработку сырья». Кроме того, как было отмечено в прениях, недостаточно развита интеграция отраслей, допустим, глубокой переработки сырья и химической промышленности.

У аграрного сектора России большой потенциал, для того чтобы обеспечить неисчерпаемый источник для производства биоэтанола. В стране уникальные возможности для его производства: климатические условия, позволяющие выращивать пищевое сырье для его выработки (прежде всего сахарную свеклу и зерновые), большие земельные ресурсы и, самое главное, перепроизводство в сельском хозяйстве, позволяющее часть нереализуемого урожая пускать на переработку в биоэтанол. Однако, как показывает практика, значительная часть спроса на биоэтанол опирается на законодательные программы, которые гарантируют потребление, а в некоторых случаях и минимальные цены для производителей. Для этого устанавливаются нормативы использования биомассы в качестве моторного топлива, и нефтеперерабатывающие компании обязаны брать биоэтанол или биодизель.

Вследствие смешивания биоэтанола и бензина внутреннее потребление нефти должно сократиться, скажем, на 5% в пользу этанола, что может вызвать отраслевой конфликт интересов между нефтегазовым рынком и биотопливным, поэтому без установления государством обязательных нормативов добавления биоэтанола в бензин эту задачу будет трудно решить.

С развитием международных торговых отношений существенно увеличивается число участников биотопливного рынка. Основные потребители импортного биотоплива сегодня страны ЕС, Китай и Индия. Расширяется сегмент потребления в уже заявивших о национальных биотопливных программах развивающихся странах Азии и Африки. Все это формирует внешний спрос на биоэтанол и свидетельствует о возможности производства в России этанола из сахарной свеклы не только для внутреннего потребления, почти отсутствующего, но и для развитого мирового экспортного рынка.

При этом в России развитие биотопливного рынка ограничивается из-за несовершенных законодательных основ в этой области. Российское законодательство о производстве и применении биоэтанола давно требует внимания, поскольку страна может получить существенные выгоды от растущего мирового интереса к производству и потреблению биотоплива.

Кроме того, производство биоэтанола позволит решить задачи, связанные с экологией. Для аграрной отрасли это дополнительное направление сбыта продукции, которое позволит регулировать баланс рынка, снять ряд экологических проблем, а также диверсифицировать энергетический сектор страны.

Однако не стоит забывать, что налаживание производства этанола из пищевого растительного сырья неизбежно ведет к росту цен на продовольствие. И поэтому очевидна необходимость разработки и применения стандартов устойчивого развития в сфере производства и использования биотоплива. Такие стандарты должны распространяться на производство и переработку основных сельскохозяйственных культур и действовать во всех странах-производителях; этот подход должен предусматривать единые меры контроля и сертификации. Это, в свою очередь, обеспечит возможность регулирования объемов производства продукции, учитывая конъюнктуру рынка.

Таким образом, биотопливные перспективы в России зависят от формирования внутреннего рынка сбыта путем создания спроса на биотопливо посредством введения обязательных нормативов смешивания биоэтанола с бензином. Также немаловажным остается вопрос с инфраструктурой – увеличением количества заправок с так называемым «экотопливом».

Несомненно, развитие российского биотопливного рынка позволит привлечь инвестиции в эту сферу, обеспечить дополнительные рабочие места на обрабатывающих производствах, увеличить поступления в бюджеты всех уровней, улучшить экологическую ситуацию в стране.

С докладом «Конверсия вторичной биомассы в жидкие углеводороды» выступила ведущий научный сотрудник Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН Майя Куликова. Основной технологический курс сегодня – изменение сырьевой базы для углехимических, нефтехимических, газохимических процессов, замена ископаемого сырья возобновляемым.

Мусор и отходы – проблема XXI века. На каждого жителя планеты в среднем приходится около 1 т мусора в год! Вторичная биомасса – различные виды отходов, образующихся в результате активности человека (в том числе коммунальные, отходы жизнедеятельности, иловые осадки полей аэрации и т. д.), может служить сырьем для производства синтетического моторного топлива, что поможет решить эту проблему.

Но использование биомассы как сырья сопряжено с рядом сложностей: гниение, брожение, самовозгорание при хранении и транспортировке; невозможность унификации; затрудненный контроль качества сырья на входе; повышенная кислотность продуктов переработки; необходимость облагораживания.

По мнению спикера, использование разработанных углехимических технологий поможет решить вопрос переработки биомассы.

Директор информационно-аналитического центра «Новая энергетика» Владимир Сидорович обратил внимание на проблему изменения климата. По его словам, климатические изменения становятся ключевым фактором международной политики, в том числе экономической.

Парижское соглашение, вступившее в силу 4 ноября 2016 года, требует от всех участников как можно скорее остановить рост выбросов парниковых газов и приступить к их абсолютному сокращению в глобальном масштабе, с тем чтобы во второй половине XXI века достичь равновесия между антропогенными выбросами и их поглощением (абсорбцией), то есть свести нетто-выбросы к нулю. Нужно иметь в виду, что международные климатические договоры (Киотский протокол, Парижское соглашение) носят добровольный характер.

Климатической повесткой усиленно занимаются в Евросоюзе. В декабре 2019 года Совет Европы одобрил цель сделать к 2050 году ЕС климатически нейтральным в соответствии с Парижским соглашением. В декабре 2020 года Европа приняла решение к 2030 году снизить выбросы на 55% от уровня 1990 года. Цена на выбросы CO2 растет, что стимулирует инвестиции в низкоуглеродные технологии. В 2005 году был создан первый в мире и крупнейший углеродный рынок – EU ETS. Сегодня он действует во всех странах ЕС, а также в Исландии, Лихтенштейне, Норвегии. Покрывает около 45% выбросов в ЕС от примерно 12 тыс. установок (электроэнергетика, промышленность, авиация).

В декабре 2019 года Европейская комиссия представила так называемое «Зеленое соглашение» (European Green Deal) – план мероприятий, направленных на превращение Европы к 2050 году в «первый климатически нейтральный континент». В рамках «Зеленого соглашения» было предложено ввести первые в мире пограничные тарифы (налоги) на выбросы углерода: «Пока довольно много международных партнеров не примут те же цели, что ЕС, существует риск "утечки углерода", потому что либо производство переносится из ЕС в страны с меньшими амбициями по сокращению выбросов, либо продукты из ЕС заменяются более углеродоемким импортом… Если этот риск реализуется, глобальные выбросы не сократятся, что подорвет усилия ЕС и европейской промышленности по достижению глобальных климатических целей Парижского соглашения».

Механизм пограничной корректировки выбросов углерода CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism) призван поддержать односторонние климатические инициативы ЕС, стимулировать торговых партнеров к введению торговли выбросами и/или переходу на «зеленые» источники энергии; защитить европейских производителей; стимулировать глобальное сокращение выбросов парниковых газов.

Этот инструмент должен покрыть производство всех товаров и продуктов, охваченных EU ETS. На первом этапе он распространится на электроэнергетику и энергоемкие промышленные отрасли, такие как нефтепереработка и производство цемента, стали, алюминия, бумаги, стекла, химикатов, удобрений. Импортеры должны иметь возможность доказать, в соответствии со стандартами ЕС по мониторингу, отчетности и проверке EU ETS, что содержание углерода в их продуктах снижено. Это будет поощрять инновации и инвестиции в устойчивые технологии во всем мире.

В отличие от ETS, CBAM не должен рассматривать сжигание древесины в качестве топлива как углеродно-нейтральный процесс.

Ожидается, что Европейская комиссия представит законодательное предложение по CBAM во II квартале 2021 года. ЕС планирует запустить этот механизм в 2023 году (в определенных отраслях). По некоторым оценкам, запуск произойдет позже – в 2025 году. Не исключен и «переходный период», от пяти лет.

«Твердое биотопливо и низкоуглеродная экономика» – так назвал свой доклад заведующий кафедрой СПб ГУПТД, профессор Эдуард Аким. В 2020 году в мире было произведено свыше 50 млн т пеллет. В России производство древесного твердого биотоплива ориентировано в основном на поставки за рубеж. В 2020 году российский экспорт древесных пеллет составил 2,32 млн т – 6% мирового объема производства.

Перспективным источником сырья для биотоплива могут стать отходы ЦБП и вторичной древесины. Использование технологий их переработки позволит минимизировать наносимый вред, уменьшить объем отходов, захороненных на полигонах, использовать синтез-газ для получения тепловой и электрической энергии, а также повысить экологическую и экономическую эффективность предприятий ЛПК и ЦБП.

Оптимальный способ применения твердого биотоплива – совместное сжигание угля и биомассы. Для сжигания биомассы в объеме до 5% потребуются только относительно небольшие изменения в системе пылеприготовления. Котлы с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) перевести на сжигание биомассы проще, чем пылеугольные котлы.

Весьма важный аспект – когенерация. Угольные ТЭЦ в России (доля которых в угольной генерации составляет около 52%) вырабатывают тепловую энергию, составляющую 60–110% объема выработки электрической. Поэтому для успешной конкуренции с угольной генерацией ВИЭ должны обеспечивать еще и теплоснабжение, а это потребует увеличения их мощности в 1,5–2 раза.

По данным ИНЭИ РАН, средний по отрасли коэффициент использования топлива на угольных ТЭЦ чуть больше 60%, хотя эти установки проектировались для работы в гораздо более энергоэффективном режиме (75–85%). В этом суть вызовов и возможностей угольной когенерации в России. С одной стороны, когенерация начала масштабно развиваться именно в СССР, наша страна десятилетиями была мировым лидером по абсолютным и относительным показателям развития этого сектора. Но в течение последних 20–30 лет когенерация получила активное развитие в странах Северной Европы, Китае и др., в то время, как в России эффективность когенерации снижалась. По данным Минэнерго РФ, отпуск тепловой энергии российскими ТЭС за 20 лет упал в 1,5 раза – прежде всего за счет снижения (примерно в два раза) спроса промышленных предприятий и перехода части потребителей на собственные котельные.

Аркадий Синицын (ФИЦ Биотехнологии РАН) выступил с докладом «Биоконверсия возобновляемой растительной биомассы: сырье, пред­обработка, ферменты, процессы, экономика на примере биотоплива второго поколения». Источники невозобновляемого ископаемого топлива со временем будут исчерпаны: по предварительным оценкам, запасов нефти хватит еще на 50 лет, природного газа – на 60 лет, а каменного угля на 200 лет. Единственная альтернатива – возобновляемая энергетика.

Прежде всего докладчик оценил запасы возобновляемой растительной биомассы (ВРБ) в мире: больше 1800 млрд т ВРБ. Ежегодный прирост ВРБ – от 130 до 200 млрд т (примерно 40 млрд т обеспечивает древесина). Отходы сельского хозяйства, ЦБК и деревообрабатывающих производств в мире составляют больше 3,5 млрд т в год.

Основные источники ВРБ:

• отходы древесины (многолетняя ВРБ): 960 млн т в мире и 200 млн т в России;
• сельскохозяйственные отходы (однолетняя ВРБ): 3,4 млрд т в мире и 260 млн т в России.

В США и странах Европы используют солому, стебли кукурузы, багассу, многолетние растения (плантационные). В России можно использовать солому (выход нетоварной части зерновых культур: пшеницы – 120–150%, кукурузы – 250%, подсолнечника – 280%), жом сахарной свеклы (около 80% от общей массы сырья, сбор сахарной свеклы – 50,8 млн т), отходы переработки лиственных пород древесины, древесный опил (отходы лесопереработки и заготовки составляют до 40 и даже 60% от заготавливаемой древесины).

Недостатки ВРБ – низкая реакционная способность и необходимость предобработки препятствуют ее биорефайнингу.

О собственной инновационной технологии производства древесно-угольных брикетов, успешно применяемой на Шелеховском ДОЗе в Иркутской области, рассказал его директор Александр Пекарец. В России запущены четыре аналогичные брикетные линии. Кроме того, по технологии А. Пекарца работает инновационное производство древесных, древесно-угольных и торрефицированных брикетов в Риге.

С последними изменениями сертификации по DIN plus познакомил собравшихся Сергей Передерий (EKO Holz und Pellethandel GbR, Германия). Спикер считает эту сертификационную систему «ключом к европейскому рынку» для российских производителей, а изменения в ней – революцией в системе европейских норм сертификации. Теперь на рынок смогут выходить и небольшие производители пеллет, брикетов и древесного угля, которым сертификация производства по ENplus недоступна по экономическим причинам.

С 2009–2010 годов уделяется большое внимание сертификации пеллет по новому европейскому стандарту ENplus, но незаслуженно «забыт» почти аналогичный стандарт DIN plus.

Cертификация DIN plus проводится по тем же нормам, что и ENplus, процедура сертификации идентичная, требования к качеству сырья, комплектации заводской лаборатории, обучению персонала, отслеживанию качества продукции, ее хранения на складе, отгрузки потребителям по сути те же. В ЕС, за исключением разве что Италии, в большинстве случаев покупателей вполне устраивают пеллеты, сертифицированные по стандарту DIN plus. При этом получить этот сертификат проще, а его стоимость ниже. Сертификат по DIN plus подтверждает высокое качество продукции и открывает предприятию возможность сотрудничества с розничными торговыми компаниями. Кроме того, это защита от нарушений закона о маркировке.

Рынку твердого биотоплива, российскому и мировому, посвятила свое выступление руководитель ИАА «Инфобио» Ольга Ракитова. Спикер рассказала о поддержке использования пеллет в ЕС: изначально древесные гранулы сжигались вместе с углем для получения энергии, затем технологии стали меняться, а вслед за ними и система поддержки. Бельгия, Швеция и Дания стремятся построить все больше электростанций, работающих исключительно на биотопливе. Великобритания сохраняет одинаковые субсидии для ТЭЦ, использующих пеллеты вместе с углем, и биотопливных электростанций.

В первой половине 2021 года правительство Российской Федерации должно разработать план мероприятий по реализации Стратегии развития лесного комплекса. Десятая глава этого документа посвящена биотопливу, и в ней говорится о необходимости перевода муниципальных котельных с мазута и угля на биотопливо, в том числе пеллеты. Кроме того, с 1 января 2022 года будет запрещен экспорт круглого леса для частных компаний, и эта мера в сочетании с поручениями правительства о внедрении биотоплива в коммунальную энергетику и запретами складирования древесных отходов на свалках и полигонах должна стимулировать развитие биотопливной отрасли страны.

Российский экспортный центр (РЭЦ) возобновил господдержку транспортировки пеллет на экспорт. А Минпромторг России в 2020 году вновь включил древесные топливные гранулы в список инновационной продукции, экспорт которой необходимо поддерживать. В первых числах августа 2020 года стартовал квалификационный отбор экспортеров промышленной продукции для получения поддержки на транспортировку в 2021 году. Участие в программе позволит организациям существенно сократить затраты на перевозку своей продукции. Спикер привела данные по производству и потреблению пеллет в России и за рубежом.

Топ-3 европейских производителей древесных гранул в 2019 году:

1. Германия – 2,8 млн т.
2. Россия – 1,9 млн т.
3. Швеция – 1,6 млн т.

ЕС потребляет 28–29,4 млн т в год. Планируется увеличить потребление на 2–3 млн т в год. Прогнозируемый годовой дефицит древесных гранул в Европе в 2021 году – 12–15 млн тонн.

В России в 2020 году было произведено около 2,2 млн т пеллет на 300 заводах. Причем 71% продукции выпускают 25 предприятий, а 40% пеллет производят всего семь заводов. Только ГК УЛК выпускает 11% российских гранул (примерно 250 тыс. т в год).

Использование биотоплива в России нужно развивать. В стране большой потенциал биомассы: отходы лесозаготовки составляют 23 млн м³, отходы лесопиления и деревообработки – 15–20 млн пл. м³, отходы фанерного производства – 3,7 млн пл. м³.

В ряде регионов действуют программы поддержки производителей биотоплива. Так, в Ханты-Мансийском автономном округе выделяют субсидии за каждую тонну проданных (в регионе или на экспорт) брикетов или пеллет, а в Республике Коми субсидируют производство пеллет и брикетов.

ИАА «Инфобио» проанализировало ситуацию с производством и потреблением биотоплива в российских регионах. Согласно полученным данным, в Архангельской области построено 8 биотопливных котельных, а 43 реконструированы. В Тюменской области, пилотном регионе по внедрению биоэнергетических технологий в лесном комплексе, планировалось перевести на биотопливо 62 котельные. Крупные предприятия ЛПК Республики Коми используют в год до 500 тыс. т древесных отходов для производства тепло- и электроэнергии. И всего две коммунальные котельные работают на древесной щепе. При этом, по экспертной оценке, ежегодно образуется не менее 1,5 млн т древесных отходов. В Амурской области из 573 котельных всего 10 биотопливных (мощностью 12 Гкал/ч). В Бурятии 530 муниципальных котельных, из них четыре используют биотопливо и одна – пеллеты. В Вологодской области 11 котельных работают на древесине (78 МВт), 18 на пеллетах и брикетах (34 МВт), две на лузге. В Мурманской области две биотопливные котельные и еще четыре в планах (суммарно 26 МВт). Томская область: муниципальные котельные на щепе обеспечивают 3,5 МВт, пеллетные котельные – 3,1 МВт, частные битопливные котельные – 193 МВт. В Хабаровском крае из 400 муниципальных котельных 59 биотопливных мощностью 92,4 Гкал/ч. В Ярославской области пять котельных работают на биотопливе (118,89 Гкал/ч).

В Пермском и Забайкальском краях, Новосибирской, Тульской и Калининградской областях к биотопливу не проявляют никакого интереса.

Анализ показал, что биотопливных котельных в России крайне мало, а довольно много регионов не намерены развивать биоэнергетику, делая ставку на газ и другие виды топлива. Что же можно сделать для развития биоэнергетики в стране? «Для начала компенсировать до 50% затрат на приобретение отопительного оборудования на пеллетах и брикетах. Объявить территориальные конкурсы на лучшую котельную на пеллетах по группам мощности установок (до 20, 50, 150, 300, 500 кВт, свыше 500 кВт) с рекламой в СМИ и грантом от правительства. Провести региональные конкурсы на максимальный процент использования заготавливаемой древесины. Составить и реализовать региональные действенные комплексные программы освоения и использования древесного сырья и его отходов в качестве источников энергии», – считает Ольга Ракитова.

Текст Леспроминформ