Что такое высокоэффективная когенерация и как она поможет громадам повысить надежность электро- и теплоснабжения?
Террористические атаки России поставили перед Украиной ряд вопросов, некоторые ответы на которые уже существуют много лет.
Один из таких ответов – высокоэффективная когенерация.
Исторически теплообеспечение Украины развивалось в условиях более глобальной задачи – тотальной газификации. Это касалось и централизованного теплообеспечения, и индивидуального.
Независимая Украина унаследовала советские подходы, где план по газификации – едва ли не главная задача правительств и администраций всех уровней.
Ежегодная отчетность областных администраций по достижению плана газификации – ритуал, сформированный десятилетиями. И как многие другие задачи, которые определялись советским управлением, этот ритуал был доведен до абсурда, когда главным стала масштабная газификация по себе, без учета других важных факторов.
Среди таких факторов ключевым, наверное, должен быть фактор эффективности использования газа, но о нем-то забыли, то никогда не упоминали. Это привело и к игнорированию возможностей использования альтернативных природному газу источников энергии и видов топлива, и непосредственно эффективности использования самого природного газа.
И, несмотря на то, что возможность использования природного газа для теплообеспечения не ограничивалась исключительно способом сжигания его в водогрейных котлах, именно такой способ был выбран как главный и исключительный.
Централизованное теплообеспечение многих городов Украины обеспечивалось именно таким образом. Большие районные котельные оснащались набором газовых котлов разной мощности, и сегодня у нас большая национальная сеть городских котельных, сконфигурированных именно таким образом.
Кроме потребления природного газа, такие котельные являются и большими потребителями электрической энергии, потому что для разгона теплоносителя (подготовленной воды) по теплотрассам необходима работа мощных помп.
Правда, из-за определенных недостатков такой модели и хронического недофинансирования (не в последней степени из-за газовой удавки), такая национальная сеть за 30 лет независимости стала настолько меньше, что уже годами профессионалы обращают внимание на перспективу ее полного стихийного уничтожения, и замену на различные формы значительно менее энергоэффективного отопления. Этот вызов – тема отдельной дискуссии.
Но сейчас я хочу обратить внимание на возможности именно эффективной когенерации, которая способна не только спасти централизованное теплообеспечение украинских городов, но и ответить на такие очень актуальные вызовы, как энергетическая безопасность и декарбонизация, а также вызов обеспечения гибкости электроэнергетической системы и необходимости развития зеленой энергетики”.
Высокоэффективная когенерация: устойчивость, энергобезопасность, децентрализация
Когенерация – комбинированное производство электрической и тепловой энергии когенерационной установкой. Наибольший потенциал в теплоснабжении украинских городов обладают когенерационными установками газопоршневого или газотурбинного типа, однако есть и другие типы, использующие, например, сбросный энергетический потенциал технологических процессов.
Последние могут и должны быть использованы там, где есть соответствующие производства и перспективы использования или развития урбанистической инфраструктуры использования избыточной для производства энергии.
Закон “Об энергетической эффективности” определяет высокоэффективную когенерационную установку как “установку с высоким коэффициентом полезного действия, которая обеспечивает экономию первичной энергии на уровне не ниже 10% по сравнению с контрольными значениями эффективности для отдельного производства электрической и тепловой энергии, а также мелкомасштабная когенерационная установка и микрокогенерационная установка, обеспечивающая экономию первичной энергии”.
10% – это минимальное значение экономии, которое может дать замена традиционных котельных на когенерационные установки, реальный потенциал, который может дать использование современных технологий, значительно выше.
Однако даже 10% экономии газа для теплообеспечения в национальном масштабе – колоссальный объем экономии, который может составить 1 млрд. куб. м в год.
Условия для внедрения высокоэффективной когенерации предусмотрены законопроектом №4527 от 21.12.2020, разработанным Госэнергоэффективностью совместно с Минэнерго.
Чрезвычайно актуальна не только возможность более эффективного использования природного газа, снижение его потребления объектами ТКЭ и возможность долгосрочного сдерживания роста тарифов на отопление.
Важен потенциал децентрализованной генерации электрической энергии. Более того – использование высокоэффективных когенерационных установок вместо традиционных для большинства предприятий теплокоммунэнерго котлов превратит последние из тех, которые дают большую нагрузку на электроэнергетическую систему, в наоборот – станут нетто-поставщиками электрической энергии в энергетическую систему.
Причем, поставщиками именно гибкой генерации, наиболее востребованной нашей энергосистемой. Такая потребность в распределенной гибкой генерации важна в условиях террористических атак России, но будет еще более важной для дальнейшей декарбонизации электроэнергетической системы.
Как потребность в замещении “грязной” угольной генерации, так и важность развития возобновляемой генерации, интеграции в энергетическую систему все больших объемов электрической энергии, производимой ветровыми и солнечными электростанциями – один из ключевых вызовов современных электроэнергетических систем, и не только украинского.
Для ответа на этот вызов необходимо развитие гигаваттов маневровых мощностей, и высокоэффективная когенерация в системах централизованного теплообеспечения Украины – один из таких ответов.
Можно себе представить, если в городах Украины, на месте больших районных котельных, суммарной тепловой мощностью водогрейных котлов вплоть до 150 МВт и более, и мощностью нагрузки насосов около 1 МВт появятся комплексы высокоэффективной когенерации на десятки мегаватт установленной мощности – тепловой и электрической!
Выполнение евроинтеграционных обязательств
Важно обратить внимание, что развитие высокоэффективной когенерации в Украине отвечает и евроинтеграционным обязательствам государства.
Речь идет и об имплементации европейских директив в национальное законодательство, и о выполнении международных обязательств в сфере предотвращения климатических изменений.
Комбинированное производство тепловой и электрической энергии будет влиять не только на сокращение расхода топлива, но и уменьшение выбросов СО 2 .
Это будет способствовать выполнению и Национального плана сокращения выбросов от крупных сжигательных установок, утвержденного распоряжением Правительства от 8.11.2017 №796-р, и Директивы 2001/80/EC об ограничении выбросов некоторых загрязнителей в атмосферу большими установками сгорания.
Одним из важных инструментов стимулирования развития высокоэффективной когенерации в Европе является механизм гарантий происхождения на энергию, выработанную на средства такой генерации.
Работает такой механизм аналогично такому механизму по энергии, производимой из возобновляемых источников, и позволяет производителю подтверждать факт выработки именно энергии с “меньшим карбоновым следом”.
Разработанный законопроект предусматривает введение механизма предоставления гарантии происхождения электроэнергии, выработанной высокоэффективной когенерацией, имплементируя требования Директивы 2012/27/ЕС от 25.12.2012 “Об энергетической эффективности”.
Этот механизм должен стать составляющей единого реестра гарантий происхождения, механизм которого мы также уже подготовили и предусмотрели в соответствующем законопроекте, представленном на рассмотрение Минэнерго.
Сегодня уже многие общины видят преимущество в использовании высокоэффективных когенерационных установок.
Работают над реализацией такого проекта и в Бориславе – единственном городе в мире, расположенном на нефтегазовом месторождении. Реализация этого проекта предусматривает утилизацию попутного газа, с помощью которого будут производиться тепловая и электрическая энергия.
В то время, когда энергетический сектор Украины претерпел значительные разрушения, и в регионах наблюдается дефицит электроэнергии, особенно важно как можно быстрее запустить когенерационную установку и улучшить энергообеспечение города.
В приоритете – комплексный подход к развитию системы энергообеспечения
Важно отметить, что это решение не является абсолютно универсальным, его введение и применение не должно превратиться в “новую газификацию”.
Существуют и другие решения, среди которых использование местных видов твердого биотоплива, энергетическая утилизация отходов, использование геотермальной энергии и энергии (разницы потенциалов) через тепловые насосы.
Не менее важна и комплексная реформа и модернизация систем теплоснабжения, которая должна включить качественные и энергоэффективные подходы к распределению тепловой энергии, открытие систем для применения рыночных подходов в производстве и распределении энергии.
В ноябре 2021 года вступил в силу закон “Об энергетической эффективности”, которым закладывается нормативная основа для внедрения в Украине эффективного централизованного теплоснабжения (50% ВИЭ или 50% сбросовой тепловой энергии, или 75% когенерации, или 50% совокупности такой энергии и тепла) и высокоэффективной когенерации, дающей минимум 10% экономии первичной энергии.
Меры по повышению эффективности систем теплоснабжения предусмотрены и Национальным планом действий по энергоэффективности на период до 2030 года, разработанный Агентством.
Внедрение таких мер должно способствовать сокращению потребления первичной энергии в 2030 г. на 3332 тыс. т нефтяного эквивалента ( эквивалентно более 4 млрд. куб. м газа ).
Развитие эффективных рыночных отношений, развитие энергорынков, в том числе введение рыночных отношений в теплообеспечение.
Практическая реализация требует выраженного планомерного подхода, комплексного с точки зрения согласования развития системы теплообеспечения и энергообеспечения города, общины с общеэкономическим и социальным развитием, прогнозирования и создания условий развития экономических кластеров, индустриальных парков и использования локальных ресурсов, в том числе, энергетических. (Валерий Безус, председатель Государственного агентства по энергоэффективности и энергосбережению Украины (Госэнергоэффективность); Экономическая правда/Энергетика Украины и мира)