Ресурсные вызовы в области региональной биоэнергетики и пути их преодоления
Аннотация
Рассмотрены вопросы развития региональной биоэнергетики, на примере Республики Карелия. Показаны ресурсные вызовы в области заготовки и промышленного использования энергетической древесины и торфа, определены пути преодоления этих вызовов.
Ключевые слова: Вызовы, региональная биоэнергетика, торф, энергетическая древесина.Ключевые слова:
08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (по отраслям и сферам деятельности)
Поиск путей рационального использования различных видов ресурсов ведутся во многих регионах России [1], [2], [3], [4] и др. При этом значительное место занимание поиск эффективных путей использования альтернативных видов топлива.
Наличие значительных ресурсов энергетической древесины и торфа, а также темпы роста цен на фоссильные виды топлив создают предпосылки для интенсификации процессов, направленных на увеличение доли биотоплива в топливном балансе лесопромышленных регионов страны [3], [5], [6], [7], [8], [9].
Биоэнергетика вносит существенный вклад в глобальную энергетику, обеспечивая при этом сокращение выбросов парниковых газов и другие экологические преимущества. В то же время она обладает ещё большим потенциалом энергии биомассы, который на мировом уровне используется только на две пятых.
Согласно энергетической стратегии России на период до 2030 года государственная политика в сфере использования местных видов топлива будет предусматривать: восстановление и поддержку развития производства местных источников топлива, создание тепловых электростанций и котельных, работающих на этих источниках (торф, отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности), в том числе в труднодоступных и удаленных регионах; создание условий для выработки энергии на базе использования городских бытовых отходов. Реализация стратегии позволит обеспечить уменьшение в 1,3-1,5 раза долю привозных энергоресурсов в региональных топливно-энергетических балансах, составляющей в настоящее время около 45 %.
Однако темпы решения вопросов по интенсификации вовлечения ресурсов биологического топлива низки [10] и эта ситуация характерна практически для всех для регионов России, энергетика которых базируется на использовании невозобновляемых углеводородных топливно-энергетических ресурсах (ТЭР). Суммарный удельный вес нефтепродуктов, природного газа и угля составляет в сводном балансе потребления топливно-энергетических ресурсов России более 90 %.
Как отмечено в [11] доля древесного топлива в электроэнергетике России не превышает 1 %, а в производстве тепловой энергии на древесину приходится 5 %. В основном это дрова, которые используют 5 млн российских семей, расходуя в год около 50 млн куб. м. Для сравнения в Финляндии на данный момент эта доля превышает 20 %.
Очевидно, что решение проблем интенсификации развития биоэнергетики ляжет на регионы страны, что определяет для них необходимость оценки ресурсных вызовов в области региональной биоэнергетики и определения путей их преодоления. В Республике Карелия исследования в этом направлении проводятся Петрозаводским государственным университетом (ПетрГУ) совместно с Государственным комитетом по жилищно-коммунальному хозяйству и энергетике Республики Карелия [12], [13] и др.
Анализ показывает, что темпы роста цен на фоссильные виды топлив создают предпосылки для увеличения доли местных биоэнергетических ресурсов в топливном балансе республики, в связи с чем, признано целесообразным ориентировать карельскую теплоэнергетику на торф и энергетическую древесину.
Для Республики Карелия характерен следующий баланс потребления ТЭР для обеспечения муниципального теплоснабжения и коммунально-бытовых нужд в разрезе видов топлива: природный газ – 49,3 %, мазут – 19,7 %, каменный уголь – 10,3 %, электрическая энергия – 0,7 %, дизельное топливо – 0,5 %, энергетическая древесина 18,1 % (дрова – 15,4 %, щепа – 2,7 %), торф – 1,4 %. Цена на поставляемый в республику каменный уголь резко росла и достигла в 2008 г. 13, 1 тыс. руб. за тонну, снизилась в 2009 и 2010 гг. соответственно до 10,46 и 8,9, и в 2011 г. вновь возросла до 11, 1 тыс. руб. за тонну, цена на топочный мазут системно растет и составила соответственно в 2008, 2009, 2010 и в 2011 г. соответственно 1,95, 2, 07, 2,50 и 2,70 тыс. руб. за тонну (рис. 1).
Рис. 1. Темпы роста цен на фоссильные виды топлив (руб./тонну).
При этом в 2010 году в Карелии было потреблено 8,237 млн Гкал тепловой энергии, а абсолютный прирост теплопотребления по сравнению с 2009 г. составил 0,4 млн Гкал. Общий отпуск тепловой энергии потребителям в 2010 г. составил 6,3 млн Гкал, в том числе населению – 2,4 млн Гкал.
Примечательно, что в 2010 г. было получено из-за пределов Республики Карелия энергии эквивалентной 2705 тоннам условного топливо (ТУТ), при общем потреблении 4962 ТУТ, т. е. энергетическая отрасль республики находится в значительной зависимости от привозных энергоносителей.
ПетрГУ участвовал в разработке Региональной целевой программы «Активное вовлечение в топливно-энергетический комплекс Республики Карелия местных топливно-энергетических ресурсов на 2007-2010 годы», которую сменила «Региональная стратегия развития топливной отрасли республики Карелия на основе местных энергетических ресурсов на 2011-2020 годы». В настоящее время действует также «Региональная программа развития энергетики Республики Карелия на период до 2012 года».
Основные биоэнергетические ресурсы Карелии это древесина энергетического назначения и торф. Древесина энергетического назначения представлена отходами лесозаготовок и лесопереработки, а также дровами. Торф может добываться из месторождений с утвержденными запасами, но также в Карелии существует и множество неразведанных месторождений торфа, запасы которых не исследованы. Основные потребители этих ресурсов это объекты коммунальной энергетики – котельные. ПетрГУ выполнен прогноз образования и потребления энергетической древесины в Карелии на период до 2020 года в разрезе муниципальных образований и видов ресурсов [3].
Торфяники в Карелии занимают 5,45 млн га (31 % от общей площади республики). Запасы торфа - 2,1 млрд т. (40% влажности). Степень исследованности торфяных болот в Карелии невысока: 6 % болот исследовано детально; 3 % болот исследовано с детальностью, составляющей 80 %; 16 % болот исследовано с детальностью, составляющей 50-60 %; 75 % болот прогнозные данные. Ежегодный возможный объем добычи торфа с учетом возобновления - до 2,3 млн. т. Современная торфодобыча в Карелии составляет всего 1,3 % от возможной [14].
Как показали расчеты с учетом разработанных Карельским НИИ лесопромышленного комплекса нормативов большинство муниципальных районов Республика Карелия располагает достаточной сырьевой базой для создания и развития топливной отрасли на основе местных сырьевых ресурсов (биотоплива).
Ежегодно возможное получение топливных дров при полном освоении расчетной лесосеки при промежуточном пользовании составит: сосна – 236 тыс. кбм; ель – 104 тыс. кбм; лиственные – 89 тыс. кбм. При главном пользовании: сосна – 207 тыс. кбм; ель – 150 тыс. кбм; лиственные – 355 тыс. кбм. При этом потенциальные отходы лесозаготовок при главном пользованию составят: сосна – 1062 тыс. кбм; ель – 1111 тыс. кбм; лиственные – 674 тыс. кбм. Реальные: сосна – 609 тыс. кбм; ель – 763 тыс. кбм; лиственные – 439 тыс. кбм. Экономически доступные: сосна – 211 тыс. кбм; ель – 371 тыс. кбм; лиственные – 185 тыс. кбм.
Всего в Республике Карелия функционирует более 417 котельных, которые обеспечивают теплоснабжение жилищного фонда и социальной сферы. Местные виды топлива используются в качестве основных на: 132 котельных (32 %) c часовой производительностью 71,5 МВт – дрова; 17 котельных (7 %) c часовой производительностью 55,9 МВт – топливная щепа; 6 котельных суммарной часовой производительностью 30,4 МВт – топливный торф. Кроме того 102 котельные (24 % от общего числа котельных) работают на смешанном топливе (дрова/уголь).
Региональная сеть котельных Республики Карелии является основными источником тепловой энергии для населения, однако, несмотря на то, что энергетическая древесина и торф используются на 257 котельных (62 % от общего числа котельных), доля их использования в сводном балансе потребления ТЭР в республики не превышает 19,5 %.
При анализе проблемы были определены следующие сырьевые риски (вызовы) развития региональной биоэнергетики: в связи с неравномерным распределением ресурсов энергетической древесины по территории Карелии их объем может покрыть только часть потребностей котельно-печного оборудования жилищно-коммунального хозяйства районов в энергетических ресурсах (рис. 2); до 60 % лесосечных отходов используется для укрепления трелевочных волоков; значительны затраты на заготовку лесосечных отходов; возможно альтернативное использование низкосортной древесины, прежде всего в плитном производстве; приход в лесной комплекс Карелии иностранных фирм также уменьшит возможности получения дровяного сырья, часть которого будет поставляться за рубеж; в дождливые сезоны усложнится решение проблем хранения и использования торфа и, при нерешенности этих вопросов, возможны потери сырья; торфяные месторождения Кемского и Беломорского районов для использования в качестве топлива при существующих технологиях сжигания не пригодны из-за низкой степени разложения торфа.
Рис. 2. Возможности обеспечения объектов коммунальной энергетики муниципальных районов Республики Карелия древесным топливом
от годовой потребности
Ответами на эти риски (вызовы) являются: наличие в Карелии колоссальных ресурсов местного топлива (свыше 3 млн. тонн условного топлива (ТУТ): торф – 84%, отходы лесозаготовок – 9 %, дрова 7 %, способных резко снизить объемы потребления привозного топлива; разработка и реализация программы по активному освоению республиканских ресурсов биотоплива; развитие в Карелии торфяной отрасли и ее инфраструктуры; внедрение прогрессивных технологий и техники на заготовке-транспортировке-хранении лесосечных отходов и торфа; реализация перспективных возможностей по доведению лесозаготовок до объемов расчетной лесосеки; ожидаемое по аналогии с мировыми тенденциями государственное стимулирование производителей и потребителей биотоплива; организация в Карелии производств по облагораживанию древесного топлива путем его переработки на щепу и производства топливных гранул; осознание того, что энергетическая древесина и торф являются стратегическим сырьем страны.
Развитие региональной биоэнергетики должно быть направлено на: устойчивое снижение зависимости региональной энергетики в целом от привозных видов топлива; снижение затрат на производство тепловой энергии за счет снижения в стоимостном выражении затрат на закупку местных видов топлива вместо привозного топлива; создание новых предприятий топливной отрасли лесопромышленных регионов; привлечение инвестиций в топливно-энергетическую отрасль регионов; становление конкурентных взаимоотношений в области обеспечения топливом объектов коммунальной энергетики; обеспечение условий для технического перевооружения коммунальных источников теплоснабжения; снижение техногенной нагрузки топливно-энергетического комплекса республики на окружающую среду.
Все вышеизложенное в целом определяет необходимость разработки стратегий региональной энергетической безопасности для субъектов Российской Федерации, нацеленной на интенсивное решение проблемы развития региональной биоэнергетики.
Кроме того, как показывает опыт стран-членов ЕС, в которых используются различные меры, стимулирующие использование биомассы (регулирование, основанное на рыночном механизме; освобождение от налогов; субсидии и гранты; специальные схемы финансирования), представляется целесообразным выработка на федеральном уровне реальных мер, стимулирующих использование местных видов топлива в лесопромышленных регионах России.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования Российской Федерации (государственный контракт № 16.515.11.5052).
Литература:
1. Василенко В. М. Рациональное использование различных видов ресурсов в системе приоритетов модернизации экономики регионов Северо-Кавказского федерального округа / Д. М. Василенко // Инженерный вестник Дона. – 2012. № 2. http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2012/740 (доступ свободный)
2. Ощепков А. С. Экспериментальные исследования возможности изменения теплофизических характеристик твердого топлива и экономическое обоснование использования наноматериалов в схеме пылеприготовления / А. С. Ощепков, А. В. Рыжков // Инженерный вестник Дона. - 2009. № 2. http://www.ivdon.ru/magazine/archive/N2y2009/126 (доступ свободный)
3. Шегельман И. Р. Биотопливо: Состояние и перспективы использования в теплоэнергетике Республики Карелия / И. Р. Шегельман, К. В.. Полежаев, Л. В. Щеголева, П. О. Щукин, – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2006. – 88 с.
4. Шегельман И. Р. Комплексные проекты как фактор интенсификации инновационного развития университетов / И. Р. Шегельман, Дербенева О. Ю., Щукин П. О. // Наука и бизнес: пути развития, 2011, № 4. – С. 132-135.
5. Шегельман И. Р. Исследование переработки энергетической древесины на щепу / И. Р. Шегельман, К. В. Полежаев, П. О. Щукин // Наука и бизнес: Пути развития. – 2011. – № 5. – С. 65-67.
6. Шегельман И. Р. Концепция развития технологических процессов лесозаготовок с комплексным использованием древесины. Труды лесоинженерного факультета. – Петрозаводск: ПетрГУ. – 2001.. – Вып. 3. – С. 102-104.
7. Шегельман И. Р. Место биоэнергетики в топливно-энергетическом балансе лесопромышленного региона / И. Р. Шегельман, П. О. Щукин, М. Н. Морозов // Наука и бизнес: пути развития. – 2011. – № 6. – С. 151-154.
8. Шегельман И. Р. Подготовка и переработка древесного сырья для получения щепы энергетического назначения (биотоплива) / И. Р. Шегельман, А. В. Кузнецов, П. В. Будник, В. Н. Баклагин, В. И. Скрыпник // Ученые записки ПетрГУ. 2010. № 8(113). С. 79-82.
9. Шегельман И. Р. Ресурсный потенциал энергетической древесины Республики Карелия / И. Р. Шегельман, К. В. Полежаев, П. О. Щукин // Перспективы науки. – 2011. – № 10(25).. – С. 100-103
10. Национальный биоэнергетический союз подготовил резолюцию для правительства Российской Федерации, Министерства энергетики и Государственной думы. URL: http://infobio.ru/analytics/1175.html (обр. 02.09.2011).
11. Дектярев К. Русское Географическое Общество осветило конференцию «Лесная Энергия». URL: http://infobio.ru/analytics/1116.html (обр. 30.08.2011).
12. Шегельман И. Р. Биотопливо: Состояние и перспективы использования в теплоэнергетике Республики Карелия / И. Р. Шегельман, К. В. Полежаев, Л. В. Щеголева, П. О.Щукин. – Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2006. – 88 с.
13. Шегельман И. Р. О проблемах российского ЛПК / Промышленный вестник Карелии / И. Р. Шегельман, Ю. В. Смирнов // Промышленный вестник Карелии. – 2011. – № 97. – С. 2-4.
14. Региональная стратегия развития топливной отрасли Республики Карелия на основе местных энергетических ресурсов на 2011-2020 годы. Одобрена распоряжением Правительства Республики Карелия от 14.10.2009 г. № 405р-П