Шило на мыло или уголь на пеллеты?
Перспективы использования индустриальных пеллет в энергетике Германии
За прошедшие лет десять журнал много писал об использовании пеллет в Германии. Но преимущественно так называемых пеллет премиум-класса, и почти ничего не сообщалось об индустриальных пеллетах. И на то есть причина.
По данным Немецкой ассоциации энергетической древесины и пеллет (DEPV), индустриальных гранул в Германии производится около 1%, а 99% пеллет, сертифицированных по стандартам ENplus и A1 DIN+, используются в основном для отопления частных домовладений, публичных и офисных зданий. Около 1,1 миллиона домохозяйств в Германии используют дрова, древесные гранулы или древесную щепу в котлах в качестве основного источника тепловой энергии. Древесина является одним из важнейших возобновляемых видов сырья: из нее вырабатывается 65% тепла, получаемого в стране из возобновляемых источников энергии. В производстве электроэнергии на древесину приходится только около 4% общего объема генерации электроэнергии из возобновляемых источников энергии. Ветровая и солнечная энергия играют большую роль. Но такой расклад скоро начнет кардинально меняться, поскольку Германия, как и другие европейские страны, заявила о полном отказе от использования угля в энергетике к 2038 году. А заменить уголь природным газом, солнечной и ветровой энергией нереально. Придется использовать и биомассу. Источником энергетической древесины служат не только леса, но и древесные отходы, а также древесина, получаемая при уходе за садами и ландшафтных работах. Древесная биомасса – высококачественный энергоноситель, поскольку ее можно использовать независимо от внешних условий, таких как солнечный свет и ветер. Однако щепы и топливной древесины, применяемых пока на электростанциях мощностью до 50 мВт, в Германии явно не хватит для замены, несомненно, придется использовать индустриальные пеллеты, в основном импортируемые. Эта тема в 2021 году обсуждается на всех уровнях, как в правительстве, так и в энергетическом секторе экономики. Чтобы было понятно, какие дискуссии и споры ведутся по поводу декарбонизации и использования биомассы вместо угля и какие принимаются меры в этом направлении, рассмотрим пример ФРГ и попробуем сделать выводы, которые должны помочь российским производителям индустриальных гранул найти новые рынки сбыта в ЕС.
Уголь в энергетике ФРГ
Германия – один из основных потребителей угля в Европе (в 2018 году объем потребления 217 млн т) и входит в топ-10 потребителей мира. К тому же это и один из крупнейших в мире производителей бурого угля – относительно «молодого» вида ископаемого угля (возраст отложений 50–80 млн лет), при сжигании которого выделяется существенно больше углекислого газа, чем при сгорании «старого» каменного угля. В последние время район Hambacher Forst (федеральная земля Северный Рейн – Вестфалия) стал центром конфликта, и в ожесточенных дискуссиях, а порой и не только, защитники окружающей среды сталкиваются с теми, кто планирует начать разработку открытым способом еще одного месторождения бурого угля.
Политик от одной из правящих партий – Христианско-социального союза – Александр Добриндт заявил не телеканале ARD, что полный отказ от угольной энергетики абсурден: «Мы не можем закрыть угольные станции, а затем покупать электроэнергию, выработанную на атомных или угольных электростанциях за рубежом». Но это кажется вполне возможным. Однако потребует комплексных мер.
Уголь обеспечивает 40% производства электроэнергии в Германии: лигнит – 23%, каменный уголь – 17%. Просто закрыть все угольные электростанции, безусловно, нереально. Но никто этого и не ждет. Проблема в другом: может ли Германия выбрать путь, который приведет к тому, что угольные электростанции станут лишними в среднесрочной перспективе?
Для предотвращения климатических изменений это неизбежно. План федерального правительства по защите климата устанавливает «отраслевую цель» для энергетики: к 2030 году выбросы CO2 должны быть сокращены вдвое. Это возможно только при закрытии угольных электростанций. Таким образом, вопрос в том, когда ЕС введет новые лимиты выбросов для угольных электростанций.
Все больше электроэнергии (в настоящее время более 30%) вырабатывается из возобновляемых источников энергии, но электростанции на угле продолжают работать. Политическая проблема в том, что угольные электростанции не исчезнут сами по себе. В Германии по-прежнему самая дешевая электроэнергия производится из лигнита. Это также связано с тем, что электростанции уже давно окупились. Дело в том, что страна производит электроэнергии гораздо больше, чем ей нужно. И экспортирует от 8,6% вырабатываемого объема – гораздо больше, чем в прежние времена, поэтому вполне можно вывести из эксплуатации ряд угольных электростанций.
Расширение использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) сейчас ограничено, но их доля будет расти. Еще и потому, что они дешевеют. Недавно были приняты обязательства в отношении ветряных электростанций в Северном море, которые будут продавать электроэнергию без субсидий.
Также важно, чтобы в сети всегда было достаточно энергии не только за счет солнечной и ветровой, но и за счет биомассы, так как ВИЭ не одинаково доступны.
И, например, в краткосрочной перспективе частично заменить угольные электростанции могут газовые, выделяющие вдвое меньше СО2. В долгосрочной перспективе проблема может быть решена разными способами: вводом в эксплуатацию новых ветряных и солнечных парков, ТЭЦ на биомассе, с помощью интеллектуального контроля потребления, повышения энергоэффективности и аккумулирования энергии.
В конце концов это будет комплекс мероприятий. Взаимный обмен электроэнергией с Австрией или Данией (или Норвегией через Данию) уже стал важным элементом. Такой обмен выгоден всем, и это вовсе не означает, что Германия зависит от зарубежной ядерной энергии. Франция в энергобалансе отдает приоритет ядерной энергетике, которая полностью обеспечивала ее потребности, но в последние зимы ей пришлось импортировать много ВИЭ из Германии.
Но ясно одно: решение не может заключаться только в строительстве все большего количества ветряных и солнечных источников электроэнергии. Скорее, необходима другая инфраструктура, а также новый взгляд на энергетическую систему. Система должна быть более гибкой, для того чтобы можно было оптимально координировать многочисленные малые электростанции с потребителями. Цифровая революция сделает это возможным.
Энергетики в Германии ждут рекомендаций федерального правительства, которые будут выполнены угольной комиссией. Ведутся переговоры с операторами угольных электростанций, в первую очередь расположенных в восточногерманских землях, где в основном добывается и используется бурый уголь. В Берлине кабинет министров решает вопрос о сроках поэтапного останова и (или) перевода в резерв угольных электростанций.
Uniper Group сделала далеко идущее предложение: она рассматривает возможность отключения всех своих угольных электростанций или перевода их на газ, если новая крупная угольная электростанция Datteln 4 сможет подавать электроэнергию в сеть. Правительство федеральной земли Северный Рейн – Вестфалия считает закрытие старых угольных электростанций вкладом в защиту климата. Готовность энергоконцерна Uniper вывести из эксплуатации пять угольных электростанций соответствовует этой логике.
Уже обнародованы планы: к 2022 году должна быть переведена на газ электростанция Scholven, работающая на каменном угле в Гельзенкирхене, а к 2026 году и электростанция Schkopau на буром угле в Саксонии-Ангхальт. Но мажоритарный акционер Uniper должен согласовать свои намерения с чешским EPH, принадлежащим миллиардеру Даниэлю Кретинскому, держателю 42% акций. Затем будут переведены на газ электростанции Heyden в СРВ, Staudinger в Гессене и Вильгельмсхафене. Министр энергетики СРВ Андреас Пинкварт заявил: «Datteln 4 – самая современная угольная электростанция в Европе, и может внести существенный вклад в сокращение выбросов CO2, а следовательно, в сохранение климата. С точки зрения климатической политики, будет разумно как можно скорее остановить или перевести на газ старые ТЭС».
Для Uniper такое решение весьма актуально, поскольку уже заключены гарантирующие стабильный доход долгосрочные контракты на поставку электростанцией Datteln 4 электроэнергии таким компаниями, как RWE и Bahn. Старые электростанции концерну эксплуатировать невыгодно ввиду их низкой эффективности. Однако Федерация охраны окружающей среды и охраны природы Германии (BUND) категорически против работы Datteln 4. Борьба сторонников и противников запуска и эксплуатации этой электростанции продолжается уже несколько лет.
На новой угольной электростанции Datteln 4 возобновились протесты против использования ископаемых энергоносителей, активисты не согласны с принятым правительством ФРГ планом поэтапной декарбонизации энергетики до 2038 года и требуют немедленного отказа от угля. Движение гражданского неповиновения Ende Gelände («На этом всё»), организовавшее акцию, возложило ответственность за нарушение законодательства на угольное лобби – энергоконцерны и поддерживающих их политиков. «В условиях климатического кризиса ввод в эксплуатацию новой электростанции – это преступление. Крупные правонарушения сейчас совершают не климатические активисты, а работающая на ископаемом топливе промышленность и ее политические союзники», – заявлено на странице Ende Gelände в Twitter.
Протестующие направили совету директоров Uniper Group, а также канцлеру Ангеле Меркель и премьер-министру федеральной земли Северный Рейн-Вестфалия Армину Лашету (вполне вероятно, будущему канцлеру ФРГ) следующее обращение: «Электростанция Datteln 4 на угле не должна быть подключена к сети! Климатический кризис уже жестокая реальность во многих регионах мира. Вместо того чтобы немедленно принять необходимые меры и отказаться от ископаемого топлива, энергоконцерн Uniper Group хочет подключить электростанцию на каменном угле Datteln 4 в Шварцбау к энергосистеме. Федеральное правительство и правительство федеральной земли Северный Рейн – Вестфалия разрешают это в региональном законодательстве. Datteln 4 будет сжигать "кровавый уголь" – он добывается в Северной Колумбии и Сибири, в том числе там, где местное население подвергается нарушениям прав человека и насильственному переселению.
Мы требуем прекратить работу угольных электростанций в Германии. Федеральное правительство и правительство земли Северный Рейн – Вестфалия должны наконец взять на себя ответственность и немедленно отказаться от производства электроэнергии на угольном топливе и принять меры по защите климата в соответствии с Парижским соглашением».
Однако электростанция была введена в эксплуатацию…
Заменить уголь биомассой. частично
Но Германия решила отказаться от угля, его может частично заменить биомасса. Сколько угольных электростанций можно переоборудовать, достаточно ли для этого биомассы? C этими и другими вопросами компания EuroHeat & Power (ЕHP) обратилась к Томасу Мету, соучредителю и разработчику коммерческой и маркетинговой политики одного из крупнейших производителей пеллет в США и трейдеру Enviva.
Т. Мет: Биомасса может частично заменить уголь прежде всего в теплоэлектроцентралях или котельных. И поставщики тепловой энергии должны найти альтернативу не только углю, но и газу, который не может полностью заменить уголь из-за отсутствия газопроводов или по другим причинам. Переход на биомассу может стать экономически более эффективным решением.
EHP: Какую долю рынка может занять биомасса на энергетическом рынке Германии в будущем?
Т. Мет: Если предположить, что общая установленная мощность работающих на угле электростанций 56 ГВт, причем из них примерно половина – комбинированные теплоэлектростанции, то часть их, рассчитанную на суммарную мощностью до 4 ГВт, вполне можно перевести на биомассу. На мой взгляд, это реально.
EHP: Как будет происходить переход угольных электростанций на биомассу? Какие расходы потребуются?
Т. Мет: На примерах в Европе мы видим, что это не очень сложно. И это важно в плане расходов. Прежняя инфраструктура, будь то логистика, сама электростанция или линии, может использоваться. В Дании электростанции, работающие на каменном угле, были в значительной степени переоборудованы, но очень большая часть прежнего оборудования эксплуатируется без изменений. В любом случае затраты на переоборудование намного ниже затрат на строительство новой угольной или газовой электростанции.
EHP: Биомасса весьма разнообразна – от древесных отходов, старой древесины, опилок, пеллет, соломы до энергетических культур и тому подобного. Какой вид биомассы предпочтителен для использования на угольных электростанциях?
Т. Мет: Прежде всего биомасса должна быть устойчивой. Можно использовать любой вид. Установлено, что для переоборудованных угольных электростанций технически оптимальна биомасса на основе древесины, поскольку, она не содержит хлоридов, которые могут вызвать образование шлаков и ржавчины. То есть сокращаются незапланированные простои ТЭС. Древесная биомасса, безусловно, основной вид.
EHP: Достаточно ли ресурсов биомассы? В Финляндии, например, площадь лесов огромна, но деревья растут очень медленно из-за климатических условий, поэтому использование древесины ограничено.
Т. Мет: Потенциал биомассы значительный. Мы должны рассматривать запасы во всем мире. Например, на наших пеллетных заводах в США биомасса стала доступной, потому что в последние годы значительно сократилось производство бумаги, и возврат к прежним объемам не прогнозируется. Это серьезно повлияло на использование малоценной древесины и обеспечило развитие биоэнергетики, в первую очередь производства пеллет.
EHP: Для США и для вас, как оператора пеллетных заводов, это хорошо. Но не должны ли операторы электростанций использовать в первую очередь местную биомассу?
Т. Мет: Всегда нужно комбинировать. Прежде всего необходимо мобилизовать местную устойчивую биомассу. Но, для того чтобы электростанции обеспечивали требуемые объемы электричества и тепла, биомасса всегда должна быть в достатке. При нехватке на местном рынке можно закупать на мировом рынке биомассы.
EHP: Enviva экспортирует биомассу. Но траспортировка в Европу сопряжена с большими выбросами CO2, ведь судовое дизельное топливо – это обычно тяжелые фракции мазута, и при их горении выделяется больше парниковых газов, чем при сжигании угля?
Т. Мет: Тем не менее импорт биомассы позволяет значительно сократить суммарные выбросы CO2, с учетом и производства, и транспортировки. При использовании наших пеллет вместо угля выбросы CO2 снижаются на 80–85%.
EHP: Могут ли операторы электростанций представить подтверждающий это баланс?
Т. Мет: Все наши европейские клиенты в Дании, Великобритании, Бельгии и Нидерландах документируют выбросы CO2, затем их проверяет независимый эксперт. Аудит СО2 подтверждает сокращение.
EHP: Использование углеродно-нейтральной биомассы, безусловно, имеет смысл. С другой стороны, вырубка тропических лесов, например, тоже создает климатические проблемы. Как обеспечить устойчивость биомассы? Существует ли сертификация?
Т. Мет: Да, применяется система сертификации SBP Партнерства по устойчивой биомассе, можно использовать систему PEFC Программы одобрения схем лесной сертификации и FSC Лесного попечительского совета. Конечно, бессмысленно вырубать тропические леса для работы электростанций, но мы и не используем кругляк для производства пеллет, только опилки и малоценную древесину, которая ни для чего не годится.
EHP: Вы используете биомассу только США?
Т. Мет: Сейчас мы работаем только в Соединенных Штатах, обычно биомасса поставляется с территории в радиусе 120 км от наших пеллетных заводов. У нас также есть основное правило, обеспечивающее устойчивость биомассы: на каждом гектаре, с которого мы использовали древесину, снова должен расти лес. Используя GPS, мы можем определить происхождение, объем, тип и качество древесины, а также контролировать воспроизводство леса: если лесозаготовитель высаживает деревья, баланс СО2 остается положительным.
EHP: Вы поставляете пеллеты не только в Европу, но и по всему миру?
Т. Meт: Азия и Европа – наши основные рынки. Основные покупатели сейчас Дания, Бельгия, Нидерланды и Великобритания. К ним могут присоединиться Германия и другие европейские страны, которые заявили о декарбонизации энергетики.
Биомасса может стать дополнительным ВИЭ наряду с широко используемой в Европе энергией ветра и солнца. Причем, в отличие от этих источников, биомасса всегда доступна для выработки электроэнергии.
Успех демонстрирует пример Великобритании. В 2012 году потребление угля там составляло 70 млн т, а в 2017 году – только 14 млн т. Резкий спад за короткий период объясняется тем, что стали популярны ветровая и солнечная энергия и некоторые электростанции, работавшие на угле, перешли на биомассу.
EHP: Ваша целевая группа – поставщики энергии? Или промышленные компании тоже?
Т. Мет: Обе группы, включая коммунальные предприятия и крупные промышленные компании. В настоящее время все они стремятся снизить интенсивность выбросов CO2 при теплоснабжении, и биомасса вполне подходящая топливная альтернатива.
EHP: В качестве потенциальных потребителей вы рассматриваете не только крупных поставщиков коммунальных услуг, но и мелкие региональные и районные коммунальные службы?
Т. Мет: Да, в частности, я вижу большой потенциал коммунальных служб, поскольку они несут ответственность за снабжение городов не только электроэнергией, но и теплом. Альтернативная модель – использование и газа, и биомассы – обеспечивает столь необходимую муниципальному коммунальному предприятию гибкость.
Энергетическая перестройка
Сейчас в Германии разрабатывается законопроект ESanMV – Energetische Sanierungsmaßnahmen-Verordnung, определяющий использование льгот при энергетической перестройке (Energiewende – энергетическом повороте). В документе должно быть прописано требование как к производителям газовых котлов, так и к их новым владельцам, предписывающее устанавливать оборудование, которое через два года после его установки можно будет без проблем перевести на возобновляемое топливо Renewable Ready – пеллеты, брикеты или другую биомассу.
Что касается общественности, то многие защитники окружающей среды обеспокоены широким использованием древесной биомассы, и в первую очередь из-за хищнической вырубки лесов для производства пеллет. Природоохранные организации, такие как организация по защите птиц Bird Life Europe, Fern или Transport & Environment, постоянно публикуют исследования, в которых приводят примеры рубок деловой древесины с целью изготовления биотоплива. Больше всего претензий к британскому энергоконцерну Drax, сжигающему сегодня на своих электростанциях уже не менее 8 млн т пеллет в год. И большая часть этого топлива не европейского происхождения, а привозится из США – основного поставщика пеллет в Европу. Исследователи из США и Канады написали об этом в журнале Biofuels, Bioproducts and Biorefining.
В ряде публикаций обращается внимание на то, что на электростанциях при сжигании древесины в том или ином виде выделяется СО2. Кроме того, при сжигании древесной биомассы в воздух поступает мелкодисперсная пыль, вызыващая заболевания легких. Линде Зуидема из компании Fern приводит следующий пример: в Германии небольшие энергетические установки по мелкодисперсным выбросам при сжигании древесной биомассы превосходят даже автотранспорт. Госпожа Зуидема и ее коллеги – защитники природы ратуют за применение исключительно ветровой и солнечной энергии.
Представляет ли переход на масштабное использование биомассы в энергетике опасность для лесов и климата? Мнения ученых и исследователей разделились. В 2016 году 65 американских ученых в письменном обращении к профильным сенаторам заявили, что США не должны следовать примеру Евросоюза и классифицировать древесину из лесов как углеродно-нейтральную. Почти одновременно больше ста их коллег-исследователей в письме Агенству окружающей среды США высказали противоположное мнение: преимущества устойчивой древесной биомассы не вызывают никакаких сомнений. Одни расчеты показывают, что крупномасштабное использование древесины в качестве энергоносителя вместо угля может снизить выбросы углекислого газа минимум на 50%, а согласно другим, в течение 35–100 лет это, наоборот, приведет к увеличению объема СО2, поступающего в атмосферу.
По заявлению главы Института международного лесного хозяйства и экономики Германии Маттиаса Дитера, площадь лесов в стране и их биоразнообразие увеличиваются. Импорт энергетической древесины и древесных пеллет небольшой. К тому же, как заверяет Немецкая ассоциация энергетической древесины и пеллет (DEPV), свыше 90% пеллет производится только из опилок. Однако Анна Катарина Сиверс из DEPV признается, что отчасти критика международного рынка древесных пеллет правомерна, поэтому потребитель должен внимательно проверять происхождение закупаемого биотоплива.
Почему же защитники природы в Германии лоббируют внедрение ВИЭ в основном за счет ветровой и солнечной энергетики? Приводится следующий аргумент: что будет, если немцы станут повсеместно переходить на древесную биомассу, а энергоконцерны сжигать на своих электростанциях пеллеты и щепу вместо угля? Такой сценарий вызывает беспокойство у защитников природы и в других европейских странах.
В Нидерландах оператор электростанции Amercentrale RWE намерен увеличить долю древесной биомассы в 2021 году до 80%. А к 2025 году электростанция по плану правительства должна работать исключительно на биомассе. Директор электростанции Крис Шеердер пояснил, что биомасса играет важную роль в энергоснабжении страны. А один из топ-менеджеров RWE – Тако Дума заявил, что преимущество биомассы в том, что она позволяет генерировать энергию, даже если нет ветра и не светит солнце.
Поскольку пеллеты в два раза дороже угля, правительство Нидерландов выделяет операторам угольных электростанций 3,6 млрд евро на ближайшие восемь лет.
При отказе от угля и атомной энергии особенно важны соглашения между политиками и заинтересованными сторонами. В 2020–2021 годах они продолжали консультации, нацеленные на достижение консенсуса по принятию базового соглашения о поэтапном отказе от угля. Соглашение обеспечит стабильные основы для экономического планирования и, следовательно, инвестиционную безопасность. Законодательный риск будет сведен к минимуму, как и опасность дорогостоящих судебных исков для пострадавших фирм, а политическое и социальное доверие к энергетической реструктуризации повысится.
Сокращение использования угля может быть связано с мерами смягчения социальных и экономических последствий в районах добычи и применения угля. Возможны новые экономические перспективы и подходы к эффективному распределению вспомогательного финансирования в диалоге с федеральными землями, компаниями и профсоюзами. При участии представителей основных энергетических компаний дорабатывается подробная программа поэтапного отказа от угля, максимально эффективная с точки зрения затрат и ориентированная на развитие целевых структур в регионах добычи лигнита.
В Impulspapier Strom 2030 министерство экономики Германии уже признало необходимость диалога для достижения климатических целей в энергетическом секторе после 2020 года. Создавая комиссию по углю, правительство страны учло рекомендации профильных специалистов и экспертов, участвовавших в диалоге по Плану действий по изменению климата на 2050 год, поддержанного форумом федеральных земель, форумом граждан и пр. Другие участники также предлагали прежде разработать поэтапный отказ от угольной энергетики при широком общественном консенсусе (Agora Energiewende 2016). Угольная комиссия может прояснить большое количество открытых вопросов о поэтапном максимальном вытеснении угля. Основное внимание правительство уделяет не только деловым интересам затронутых фирм, сохранению рабочих мест и вариантам структурной политики, но и защите климата и окружающей среды. Политика реструктуризации будет зависеть от точной дорожной карты поэтапного отказа и окончательной даты прекращения использования угля.
Немецкий консультативный Совет по окружающей среде (SRU) видит отказ от угля приоритетной задачей коалиционного соглашения, которое должно включать обязательный бюджет выбросов СО2 в угольной энергетике за 2015–2040 годы в соответствие с национальными и международными целями по защите климата. При бюджетном подходе можно рассчитать, какие районы добычи бурого угля необходимы в будущем. Исходя из бюджета, комиссия по углю должна разработать макроэкономически эффективную и приемлемую по распределению средств программу постепенного сокращения потребления электроэнергии из лигнита и каменного угля. От выбранного пути ожидают минимального сокращения рабочих мест в горнодобывающей промышленности, на электростанциях и по всей цепочке создания стоимости. Следует определить области инвестиций в регионах добычи бурого угля, разработать основополагающие стратегии для поддержки региональных структурных изменений и оценить необходимость финансирования этих мер. Кроме того, программой должны быть предусмотрены меры для смягчения социальных последствий поэтапного отказа от угля, оценена компенсация долгосрочных затрат на добычу угля, рекультивацию и прочее и установлены способы покрытия долгосрочных издержек горнодобывающих компаний согласно законодательству, с тем чтобы они не передавались в государственный бюджет.
Однако национальная угольная комиссия не может окончательно ответить на все вопросы, связанные со структурными изменениями отрасли. Значит, последствия согласованной программы поэтапного отказа от угля и необходимые стратегии структурной политики должны подробно обсуждаться в регионах с участием заинтересованных сторон. Угольная комиссия предоставляет заинтересованным сторонам возможность совместно разработать дорожную карту поэтапного отказа. Если комиссия не достигнет консенсуса, правительство Германии должно будет составить план поэтапного отказа, соответствующий бюджету выбросов углекислого газа. Ранее SRU предлагал отказаться от использования угля в три этапа.
Самые старые, наименее энергоэффективные и углеродоемкие угольные электростанции должны были прекратить работу к 2020 году, но и сегодня далеко не все закрыты. На втором этапе – до 2030 года оставшиеся угольные ТЭС должны работать с более низкими коэффициентами загрузки мощностей, но в основном оставаться в энергосистеме для обеспечения безопасности энергоснабжения. На третьем этапе оставшиеся угольные ТЭС планируется закрыть в течение 2030-х годов (согласно заявлению правительства – до 2038 года, но конкретная дата не так важна, как соблюдение углеродного бюджета, соответствующего Парижскому климатическому соглашению).
Последствия поэтапного прекращения использования угля будут различаться в регионах добычи и потребления бурого угля. В ряде исследований уже рассматривались предстоящие структурные изменения в Восточной Германии, особенно в регионе Лужица, расположенном на территории федеральных земель Бранденбург и Саксония, поскольку сейчас там развита в основном горнодобывающая промышленность. Район Рейна близок к таким центрам, как Кельн, Дюссельдорф и Ахен, в нем представлены разные отрасли промышленности и инновационный потенциал высокий. А во многих муниципалитетах земли СРВ рядом энергетических объектов владеет энергоконцерн RWE, поэтому муниципалитеты завязаны на доходы угольной энергетики. Кроме того, некоторые муниципалитеты напрямую зависят от снижения доходов от налога на торговлю и дополнительных социальных трансфертов для ищущих работу.
Отказ от угля затронет интересы муниципалитетов и федеральных земель, так что необходимо обеспечить безопасность поставок электроэнергии в стране. Для этого мощность диспетчерской генерации должна быть объединена с меняющимся вкладом возобновляемой электроэнергии и импортируемой из соседних стран, чтобы внутренний спрос на электроэнергию постоянно удовлетворялся. В ходе отказа от атомной энергии в Германии последние ядерные реакторы будут закрыты не позднее 31 декабря 2022 года. Поэтапный отказ от угольной энергетики займет больше времени и продлится до 2030-х годов. В связи с этим в течение ближайших 20 лет параллельно с сокращением использования угля необходимо увеличить объем инвестиций в создание безуглеродных генерирующих мощностей. По мере роста доли ВИЭ снижается зависимость от ископаемых ресурсов, а значит и импортная квота потребления первичной энергии. Если в энергетической системе год от года доминируют возобновляемые источники энергии, востребованность оставшихся традиционных будет снижаться. Тем не менее большинство операторов электростанций надеются, что объекты конкурентов закроют в первую очередь и, когда дефицит электроэнергии приведет к повышению цен на нее, прибыльность их блоков повысится.
Поэтому в Европе в настоящее время наблюдается значительный избыток генерирующей мощности, способствующий снижению оптовых цен на электроэнергию. Европейская сеть операторов систем передачи электроэнергии (ENTSOE 2016) оценивает примерно в 40 ГВт превышение на актуальных для Германии энергетических рынках: немецком, всех соседних стран, напрямую связанных линиями электропередачи, и итальянском. В частности, немецкие электростанции, работающие на буром угле (лигните), выигрывают от низких топливных затрат по сравнению с другими системами электрогенерации на ископаемом топливе в Европе. Поэтому электроэнергия может экспортироваться в соседние страны, когда энергия ВИЭ покроет значительную часть потребности внутреннего рынка. В сочетании с растущим объемом возобновляемой электроэнергии, почти постоянное использование мощностей угольных электростанций привело не только к снижению цен на электричество, но и к рекордным объемам ее экспорта из Германии: 54 ТВтч в 2016 году (AGEB 2017), то есть почти 10% годовой выработки. В настоящее время пиковый внутренний спрос составляет 86 ГВт.
В ходе прекращения угольной генерации для обеспечения безопасности поставок электроэнергии можно перевести ряд угольных электростанций на работу в режиме низкой мощности, что сразу обеспечит сокращение выбросов СО2. В этом случае в системе можно сохранить больше мощностей электростанций при сниженной загрузке.
Построенные в последние несколько лет с применением инновационных технологий сокращения выбросов СО2 угольные ТЭС должны быть выведены из эксплуатации в самую последнюю очередь, то есть к 2038 году, однако в 2020 году была введена в эксплуатацию угольная ТЭЦ Datteln 4 – высокоэффективная, одна из самых современных в мире. Ее установленная мощностью по электроэнергии 1100 МВт, по отпуску тепловой энергии 380 МВт с КПД 45% – для отопления 100 тысяч домашних хозяйств в регионе. Кроме того, к 2023 году планируется ввод в эксплуатацию угольной ТЭЦ Stade-Bützfleth, 920 МВт электромощности и 300 МВт по отпуску тепловой энергии. Строительство еще не начато. На обеих станциях применены инновационные технологии сокращения до минимума выбросов парниковых газов.
Энергия сжигания биомассы вместо энергии ветра?
Куксхафен – немецкий порт в устье Эльбы при впадении в Северное море. Традиционно в этом районе решающую роль в энергетике играла энергия ветра. Здесь, на шельфе, устроены самые большие в мире ветропарки. В середине июля 2021 года Бундестаг запустил дополнительную программу стоимостью восемь миллиардов евро по поддержке ВИЭ, и в нее вошел проект в Куксхафене. Ужесточение целевых показателей выбросов в Германии до минус 65% к 2030 году и минус 88% к 2040 году, а также нейтрализация выбросов парниковых газов не позднее 2045 года стали приоритетом государства. Федеральная ассоциация по управлению энергетикой и водными ресурсами (BDEW) потребовала дальнейшего наращивания доли «зеленой» электроэнергии. Использование солнечной и ветровой энергии в этих целях срочно требует больше дополнительных площадей для развития наземной ветроэнергетики и получения фотоэлектрической энергии.
Куксхафен в ФРГ считается пионером в области ветроэнергетики. При участии таких компаний, как Siemens Gamesa, на побережье Северного моря был построен крупнейший в мире завод по производству ветряных турбин. Город с населением чуть меньше 50 тыс. человек стал центром офшорной ветровой индустрии. Экологически безопасная энергия ветра доступна там без ограничений.
Между тем вместо установки новых ветрогенераторов в Куксхафене утвердили строительство электростанции исключительно на древесной биомассе, планируется ежегодно сжигать от 80 до 100 тыс. т. Курирует проект политик от Христианско-демократического союза (ведущей политической партии в Германии) Франк Бергхорн. Будучи лидером парламентской группы в окружном совете Куксхафена, он участвовал в разработке этого проекта и лоббировал его. Согласно федеральному закону о контроле за выбросами мощность каждого энергоблока, работающего на биомассе, не должна превышать 50 мВт. В Куксхафене мощность новой электростанции ограничена 49,9 мВт. По информации журнала Der Spiegel, этот проект финансируется государством.
Бум ветроэнергетики в Куксхафене недавно прекратился. В основном это связано с тем, что некоторые старые системы ветровой энергогенерации все реже обновляются, поэтому иногда даже демонтируются. В том числе вследствии бюрократии властей. Конечно, такая проблема с ветроэнергетикой не обошла и другие регионы ФРГ, например Баварию.
Что дальше?
Выполнят ли немецкие политики все данные обещания, касающиеся полной декарбонизации, сказать сегодня невозможно. Комиссия по отказу от угля согласовала предложение о сворачивании в стране крупнейшего источника выбросов парниковых газов к 2038 году, и уже принимаются политические решения.
А общество, как и во многих других европейских странах, не пришло к единому мнению по этому вопросу, и для его решения потребуется время минимум до конца 2021 года – для дополнительных согласований, обсуждений, принятия необходимых законов, подзаконных актов, обеспечения финансирования и т. д. Кроме того, из-за мирового экономического кризиса и пандемии коронавируса все программы отказа стран ЕС от угольной энергетики, возможно, придется пересмотреть и скорректировать. В любом случае малоэффективные старые электростанции будут выводить из эксплуатации, или переводить на другие виды топлива (газ, биомассу), или эксплуатировать на пониженной мощности, а эффективные новые угольные ТЭС проработают еще минимум 15–18 лет.
Какие требования предъявляются к биомассе, используемой вместо каменного и бурого угля?
Согласно условиям энергоконцернов, замена топлива должна происходить без переделки или хотя бы без существенной переделки электростанции. В связи с этим теплотворная способность биомассы должна быть не ниже характерной для углей, используемых в энергетических котлах. По этому показателю со многими марками бурого угля сопоставимы древесные пеллеты. Для того чтобы биомассу можно было вдувать в топку в факеле, она должна легко измельчаться. Высокая плотность необходима для удешевления доставки биомассы за счет увеличения удельного объема погрузки.
Гидрофобность (несмачиваемость) важна, ею отличаются торрефицированные пеллеты и пеллеты из лигнина.
Для сжигания на электростанциях, как вместе с углем, так и отдельно, подходит практически любая биомасса: отходы лесозаготовки и деревообработки, солома, лузга подсолнечника, трава, торф, куриный помет, иловый осадок сточных вод, твердые коммунальные отходы и др.
Совместное сжигание биомассы с каменным или бурым углем (co-firing) рассматривается сегодня в развитых странах как наиболее низкозатратный и эффективный способ использования биомассы для получения энергии, поскольку в этом случае используется существующая инфраструктура электростанций или котельных, построенных для сжигания только ископаемого топлива. Ряд полномасштабных испытаний на европейских электростанциях подтвердили ожидаемые положительные результаты совместного сжигания торрефицированных пеллет и угля.
Многолетнюю практику сжигания индустриальных гранул на электростанциях демонстрируют Дания, Бельгиия, Нидерланды, Великобритания и другие страны. В Германии пока не задействовали для генерации электроэнергии пеллеты, поскольку страна располагает большим ресурсом щепы. На сегодня себестоимость выработки электроэнергии при сжигании местных видов топлива (щепы, опила и др.) ниже, чем при использовании пеллет, но в связи с принятием программы декарбонизации энергетики (до 2038 года) и закрытием всех АЭС (к 2022 году), а также значительным повышением стоимости единиц сокращения выбросов ситуация на рынке кардинально меняется.
В новых условиях российским производителям пеллет есть резон налаживать сотрудничество напрямую с германскими региональными электростанциями и котельными, которые не являются собственностью крупных интернациональных энергоконцернов и не зависят от них. При этом стоит иметь в виду, что к твердой биомассе, и в первую очередь пеллетам, используемым для генерации электроэнергии, кроме сертификатов FSC, SBP или PEFC, Евросоюз будет в ближайшее время предъявлять требования так называемой директивы по возобновляемым источникам энергии – RED II. Об этом мы обязательно расскажем в одной из следующих публикаций.
Текст Сергей Передерий
s.perederi@ eko-pellethandel.de
