21 октября 2020

«Когенерация – это тупиковый путь»

«Комбинированное производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ уступит место раздельному: первое будет вырабатываться за счет утилизации сбросного тепла от угольных энерготехнологических комплексов по технологии частичной газификации углей, а второе - на парогазовых установках».
Поделиться в социальных сетях

Это мнение подготовлено для спецдоклада «Как сделать теплоснабжение Красноярска более экологичным?».

По образному выражению российского писателя Евгения Попова, Красноярск, расположенный на берегах великой сибирской реки Енисей, приобрел мировую известность, однажды заняв первую строчку в мировом рейтинге городов с самой грязной атмосферой. Тогда же стал популярным красноярский мем «черное небо» (Black Sky), который привлекает больше внимания, чем дни безветрия – НМУ (неблагоприятные метеоусловия) или городской смог. Существует консенсус, что есть три примерно равных источника эмиссии в атмосферу города бенз(а)пирена – вещества первого класса опасности, канцерогена.

Это, во-первых, Красноярский алюминиевый завод (КрАЗ, по оценкам завода – около 1 тонны в год), во-вторых, угольная энергетика, в-третьих, автотранспорт. Управу на КрАЗ нынешняя власть найти не может, поэтому он живет себе вполне вольготно и обещает вдвое снизить свои выбросы за четыре года. На мой взгляд, вполне реально за это время ликвидировать выбросы полностью, как это планировалось сделать еще к 1990 году, но тогда было другое, великое время и планы ставились поамбициознее. Автолюбители не хотят сократить свои поездки по городу во время НМУ. Остается нападать только на угольную энергетику, которая гораздо слабее, чем тот же «РУСАЛ» и автовладельцы. 

Городская угольная энергетика наряду с крупными станциями СГК (три ТЭЦ) и бывшей котельной «КрАМЗЭнерго» состоит из многочисленных печек и котлов малой мощности в жилом секторе, с дымовыми трубами на небольшой высоте. Хотя дым от сравнительно высокой трубы котельной того же ЭВРЗ поступает аккурат в окна нового бизнес-центра на Маерчака. Угля на станциях СГК сжигается гораздо больше, чем в частном секторе, но вклад печного отопления в эмиссию бенз(а)пирена сравним – из-за того, что печные трубы находятся на небольшой высоте от земли, да и сам режим горения угля не оптимален и способствует большим удельным выбросам этого канцерогена. 

Простым и очевидным, на первый взгляд, решением ликвидации выбросов бенз(а)пирена от энергетики считается замена угля на природный газ. Предполагается, что газопровод к Красноярску горожанам ничего стоить не будет, так как все будет профинансировано за счет федерального бюджета, как зимняя Универсиада-2019. Такое предположение является, скорее всего, ошибочным, поскольку из федерального бюджета могли бы быть профинансированы и другие крупные проекты, важные для горожан, взять хотя бы реконструкцию той же автодороги в Дивногорск (ее прокладывали как временную для строительства ГЭС, поэтому делали все дешево, в итоге трасса петляет своими «тещиными языками» и изобилует спусками и подъемами). Какой вклад в атмосферу города дают выбросы автомобилей, движущихся в пробке по этой дороге, все горожане знают без подсказок. 

Но есть и другой вариант решения проблемы эмиссии бенз(а)пирена в угольной теплогенерации Красноярска, который, на мой взгляд, более предпочтителен для экономики города. Можно перевести все угольные котельные жилого сектора на электрообогрев. Располагаемая электрическая мощность электростанций для этого имеется – останавливает высокая стоимость электроэнергии для потребителя. Чтобы это стало реальным, необходимо установить тариф на электроэнергию для тех, кто использует уголь для отопления, равный по стоимости угольному. Это можно сделать за счет стандартного перекрестного финансирования оплаты электроэнергии. Оценки показывают, что цена вопроса – порядка 500 млн рублей в год. КрАЗ выбрасывает в год порядка 1 тонны бенз(а)пирена, столько же, по их заверениям, что и жилой сектор. Много это или мало можно понять, если сравнить со среднесуточной нормой предельно допустимой концентрации в воздухе ПДК с.с. = 0,000001 мг на кубометр, а в почве 0,02 мг/кг. Если КрАЗ компенсирует расходы на электроотопление жилого сектора города, тем самым ему можно будет зачесть то снижение выбросов бенз(а)пирена, которое будет достигнуто при таком изменении системы отопления частных домов.

Это известный метод замещения выбросов. После такого замещения КрАЗ может с полным правом заявить, что его выбросы бенз(а)пирена близки к нулю. Это не должно быть обременительно для «РУСАЛа». При цене алюминия на Лондонской бирже на уровне 1500 долларов за тонну и курсе 65 рублей за доллар годовая выручка ОК «РУСАЛ» от продукции КрАЗ (объем 1 млн тонн алюминия в год) составляет порядка 100 млрд рублей. Дополнительные расходы в размере 500 млн рублей в год на компенсацию расходов на электрообогрев частного сектора составят 0,5% от выручки за продукцию КрАЗа. Самое любопытное, что эту потерю в выручке КрАЗ может с лихвой компенсировать продажей своей сбросной тепловой энергии в систему отопления города – по договоренности с энергетиками. Для энергетиков выгода все равно останется за счет увеличения объемов продаж электрической энергии. А если в России будет введен углеродный налог, который в ЕС предполагается на уровне 30 евро за тонну в СО2-экв., а перекрестный тариф автоматически заместит и часть эмиссии парникового газа (СО2) КрАЗом, то это приведет к тому, что «РУСАЛ» вообще окажется в плюсе по прибыли. 

Одним из препятствий к переходу на электроотопление частного сектора является отсутствие электрических сетей на передачу соответствующих мощностей, поэтому хорошей новостью стало недавнее заявление ПАО «Россети Сибирь» о разработке пилотного проекта по переводу Покровки на электротепло. Объем инвестиций оценивается в 1 млрд рублей. 

Но и рассмотренный выше вариант – это, все-таки, временное (паллиативное) решение. Рано или поздно внешнее воздействие на «РУСАЛ» в виде экологических требований к продукции, поставляемой на экспорт, заставит его перевести КрАЗ на современную технологию обожженных анодов, при которой не будет вообще выбросов бенз(а)пирена. С какой стати тогда он будет перекрестно финансировать электрообогрев частного сектора? Правда, при нынешней экологической политике «РУСАЛа» произойдет это очень нескоро, лет через 10 минимум. Но к этому времени может продвинуться внедрение технологии частичной газификации бурого угля, и тогда частный сектор сможет подключиться к распределенной системе централизованного теплоснабжения от угольных энерготехнологических комплексов (ЭТК) средней и малой мощности. Перекрестное финансирование электроэнергии тогда не понадобится, частный сектор будет пользоваться удобным, экологичным и экономически выгодным централизованным теплоснабжением. 

Почему не сработает газификация Красноярска? Можно посмотреть на опыт соседнего Новосибирска. Город был газифицирован еще во времена губернаторства Толоконского, более 20 лет тому назад. Однако и после газификации все крупные ТЭЦ в Новосибирске остались на угольном топливе. Экономика – вещь упрямая. Если обратиться к цифрам, то в 2016 году тариф на тепло в Новосибирске был 1200 рублей/Гкал, а в Москве, где на ТЭЦ используется только газ, он составлял 2100 рублей/Гкал. Газ всегда будет более дорогим видом топлива по сравнению с углем. Федеральное предприятие «УЭВ СО РАН», которое осуществляет теплоснабжение Новосибирского Академгородка от газовых котельных, имеет на сегодняшний день задолженность перед газовиками более 400 млн рублей, что уже приводило к ограничению подачи тепла жителям городка ученых. Не менее важный факт: при сжигании природного газа образуются вредные вещества из-за наличия в нем целого ряда ароматических примесей, которые во время НМУ все равно будут представлять реальную угрозу для здоровья. 

Если заглянуть в будущее, но не так, как это сделано в Энергетической стратегии России на период до 2035 года, а чуть подальше, как это делают в той же Европе, где цели развития энергетики ставятся на 2050 год, когда она станет полностью безуглеродной, то можно сделать следующий прогноз. Комбинированное производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ уступит место снова раздельному производству энергии, по крайней мере для Сибири и Дальнего Востока. Тепловая энергия будет вырабатываться за счет утилизации сбросного тепла от угольных энерготехнологических комплексов (УЭТК), производящих углеродные материалы (угольные сорбенты, полукокс для металлургии) по технологии частичной газификации бурых углей. Электроэнергия будет вырабатываться с использованием парогазовых установок (ПГУ) с гораздо большим коэффициентом полезного действия, чем сейчас на угольных ТЭС. Уже сегодня КПД ПГУ, использующих в качестве топлива природный газ, превышает 50%. По физике это объясняется Вторым Началом термодинамики за счет более высокой температуры рабочего тела. При сжигании газа в ПГУ она достигает 1200 градусов по Цельсию, в то время как на самых передовых опытных угольных электростанциях сегодня достигнута температура на уровне 600 градусов по Цельсию. 

Если вспомнить, какими темпами в Красноярске строили ТЭЦ-3 (акт выбора площадки в 1976 году, запуск электроагрегата – в 2012 году), более 35 лет, то как раз к 2050 году этот прогноз и должен реализоваться. Но это уже задача для Энергетической стратегии России на период до 2050 года, к разработке которой пора приступать. Хочется надеяться, что острая потребность в решении экологических проблем угольной теплоэнергетики Красноярска ускорит ее переход на инновационный низкоуглеродный путь развития.

Валентин Данилов, к. ф.-м.н., независимый эксперт, ученый секретарь экспертного совета СО РАН по проблематике Парижского соглашения
Если вам понравилась статья, поддержите проект