Теплофикация и снижение УРУТ — как эффективный способ снижения углеродного следа

Углеродный след

В России, как и во всем мире, растет градус дискуссий на экологическую тему, в частности о глобальном потеплении. В декабре 2015 года на конференции по климату в Париже страны-участницы приняли Парижское соглашение, цель которого — удержать темпы роста глобальной средней температуры к 2050 году ниже прогнозных 2°C к доиндустриальному уровню. К ноябрю 2016 года подписи под документом поставили 193 страны-члена ООН, а также Палестина, Ниуэ, Острова Кука и ЕС.

Основной причиной глобального потепления называется рост выбросов углекислого газа, что, в свою очередь, связывается с ростом добычи и потребления ископаемого топлива: угля, нефти, газа. Россия, согласно данным ООН, — в пятерке мировых лидеров по выбросу СО₂. Выше только Китай, США, ЕС и Индия. Штаты в июне 2017 года, по экономическим соображениям, из Парижского соглашения по климату вышли. А Россия в сентябре 2019 года его ратифицировала, хотя, по словам главы Союза промышленников и предпринимателей РФ Александра Шохина, обязательства снизить выбросы в атмосферу до уровня 1990 года, перевыполнила задолго до подписания Парижского соглашения.

— Россия не в связи с Парижским соглашением стала участником этого процесса. Мы и в Киотском протоколе принимали участие и все обязательства, которые взяли на себя в рамках Киотского протокола, тоже выполнили, — подчеркнул Владимир Путин, на пленарной сессии инвестфорума «Россия зовет!» в Москве в ноябре 2019 года.

Решение задач по снижению выбросов углекислого газа в атмосферу, по мнению экологических активистов, в замещении традиционных генераций энергии так называемой «зеленой» — на основе возобновляемых ресурсов: солнца, ветра, воды, приливов и отливов, биотоплива и энергии сжигания мусора. В Европе в качестве одной из вероятных экологических инициатив, обсуждают введение так называемого «углеродного налога», сумма которого будет напрямую зависеть от оставленного продуктом «углеродного следа»: того, сколько углекислого газа было выброшено в атмосферу при производстве того или иного товара. Инициаторы введения налога уверены: это должно подстегнуть бизнес к внедрению экологически чистых и безопасных технологий. Суммы уплаченного налога планируется направлять на реализацию экологических программ.

У инициативы сразу нашлись противники. Одних интересовало: кто и как будет распоряжаться «углеродным налогом», а в масштабах планеты — это многие миллиарды долларов. Другие, например, сооснователь Microsoft Билл Гейтс, к слову, глава Глобальной комиссии по адаптации к изменениям климата, в интервью The Global Warming Policy Foundation — Стратегический фонд глобального потепления (Великобритания), отмечают утопичность части требований «зеленых»:

— Я был на конференции в Нью-Йорке, не буду ее называть, и собравшиеся говорили обо всем этом. Ребята-финансисты вышли на сцену и сказали, что они будут оценивать компании с точки зрения того, сколько эти компании выделяют СО2. И они собираются говорить, что вот эта вот компания выделяет много СО2, и думают, что финансовые рынки, как по волшебству, помогут сократить выбросы СО2 до нуля. И я подумал: финансисты с Уолл-стрит, как вы сделаете сталь? У вас есть что-то в ваших столах, что поможет отлить сталь? А что с удобрениями, цементом, пластиком? Откуда это все возьмется, вы знаете? Разве самолет летит по небу из-за каких-то финансовых расчетов, которые вы рассчитали в Excel-таблице? И они… это сумасшествие, называют это, финансовым решением… Я просто этого не понимаю. Нет ничего, что может заменить то, как работает сегодняшняя индустриальная экономика, — подчеркнул Гейтс.

Поддерживая альтернативную энергетику, Билл Гейтс, в прошлом году в интервью Bloomberg Television предложил перестать субсидировать на государственном уровне развитие солнечных и ветровых электростанций, отпустив их в «свободное плавание».

Не все так гладко в альтернативной энергетике

У самих приверженцев «зеленой» энергетики, ранее расписывавших дешевизну и беспроблемность возобновляемых источников, теперь тоже есть понимание: не все так радужно. В 2018 году состоялся традиционный Берлинский энергетический диалог (BETD), собравший представителей 95 стран мира. Ученые и исследователи обсуждали глобальный энергоповорот, под которым понимается полный отказ от углеродной энергетики с переходом на альтернативные источники, преимущественно солнце и ветер.

Петер Ретген — управляющий Федеральным объединением возобновляемой энергетики отметил, что для успешного функционирования существующих систем необходимо их объединение, а еще нужны технологии передачи энергии не только на расстояние, но и во времени: мощные накопители, нагревательные мощности и многое другое. Ничего этого пока нет. Генеральный секретарь Международного агентства по возобновляемым источникам энергии IRENA Аднан Амин, признал, что и времени, и затрат на полный отказ от углеводородов потребуется гораздо больше, чем предполагалось ранее. Расчетный объем инвестиций на период с 2015 по 2050 год вырос с $93 млрд до, минимум, $120 млрд.

Аднан Амин считает, что «когда мы движемся к более декарбонизированной, децентрализованной и цифровой системе энергоснабжения и расширяем масштабы возобновляемых источников энергии в соответствии с Парижским климатическим соглашением и целями устойчивого развития, странам необходимо будет лучше понять природу эволюционирующего геополитического ландшафта, чтобы обеспечить процветание и мир». Эксперты же уверены, что понять придется в первую очередь саму природу. Из предлагаемых в качестве замены традиционной энергетике источников — солнце, ветер и вода, лишь последняя более-менее предсказуема. Но гидроэлектростанции — традиционные, а не альтернативные источники энергии и тепла. Причем, далеко не всегда отвечающие всем запросам потребителей.

Что касается энергии ветра, солнца и приливной энергетики, то без надежных способов аккумуляции, по мнению ученых-прикладников, они не только бесполезны, но и вредны. Такие источники энергии — прерывисты. Солнце светит лишь часть суток, причем интенсивность света, а значит и способность генерировать энергию, зависит от времени суток, сезона, погоды… И как-либо повлиять на ситуацию человек не в силах. Значит, когда солнца достаточно, энергии нужно запасти столько, чтобы ее хватило и в режиме прямого потребления, и на время, когда на улице темно, пасмурно, дождливо. За исключением гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), сегодня в природе просто не существует аккумуляторов достаточной емкости, чтобы накопить столько энергии, чтобы обеспечить бесперебойное снабжение целых городов и регионов. Речь идет о десятках тераватт-часов.

Ветра тоже может не быть совсем, он может быть слишком слабым, или слишком сильным. И если нет производства энергии и взять ее негде, то все вокруг будет одномоментно обесточено и лишено тепла. На сколько? Зависит исключительно от капризов природы. И площади под альтернативную энергетику тоже требуются значительные.

В современной диспетчеризируемой, то есть управляемой и контролируемой в любой момент времени системе тепло- и энергоснабжения, балансировка производства и потребления — один из ключевых моментов успешного функционирования. Выработка увеличивается и снижается в зависимости от потребления, а пиковые нагрузки компенсируются за счет специальных мощностей, способных быстро выдать в необходимом объеме энергию и так же оперативно отключиться. Такая «пиковая» генерация гораздо дороже, но требуется она нечасто и на общей стоимости тарифов почти не отражается. Но это в традиционной энергетике. Как, за счет чего, и какими мощностями будут перекрываться часы простоя солнечной и ветрогенерации в случае полного отказа от ТЭЦ, ТЭС и АЭС, сторонники «зеленой» энергетики не уточняют.

Общая тенденция территорий с преобладанием «чистой энергии» — резкое и значительное удорожание услуг. Международное энергетическое агентство подсчитало: доведение доли энергии от ВИЭ в энергосистеме до 45%, приведет к росту совокупных расходов потребителей на приобретение энергоресурсов до 50% и более. Для того чтобы компенсировать неравномерность работы зависящих от природы ВИЭ-генераций, придется строить, обслуживать и содержать так называемые «пиковые источники» — объекты генерации, способные оперативно, в ущерб экономичности процесса генерации, запускаться и вырабатывать достаточно электрической и тепловой энергии, чтобы обеспечить подключенные к сети промышленные и гражданские объекты. В России, учитывая климатические условия, это приведет к развитию генерирующих мощностей или котельных для производства тепла, что спровоцирует удорожание электрической и тепловой энергии. А учитывая, что вся программа развития ВИЭ производится по программе ДПМ, при которой стоимость электрической энергии и мощности существенно выше, чем у традиционной энергетики, то напрашивается вывод о том, что все эти расходы на содержание и эксплуатацию вспомогательной энергетики лягут на плечи потребителей.

Кроме того, говоря об экологичности возобновляемых источников энергии, оставляют за кадром такой момент, как производство оборудования «зеленой генерации», углеродный след в котором такой же, как и в любом другом промышленном. Ничего не говорится и о стоимости и чистоте процесса утилизации отработавшего срок оборудования.

Комбинированное производство тепловой и электрической энергии — мировой тренд в энергетике

— Сегодня российский энергобаланс является одним из самых «зеленых» в мире. Я имею в виду несколько обстоятельств. Если посмотреть на структуру нашей энергетики, то мы увидим там значительную часть гидроэнергетики, атомной энергетики и газовой генерации. В значительной степени сегодня на экологию во многих странах мира оказывает влияние топочный уголь, который является сейчас самым массовым энергоносителем, первичным энергоносителем в мире. Больше всего угля сжигается для получения тепла. В этом смысле, скажем, пренебрежение таким самым чистым углеводородом, как газ, на мой взгляд, является абсолютно странным, потому что это самый чистый углеводород, — отметил президент России Владимир Путин во время пленарной сессии инвестиционного форума «Россия зовет!» в ноябре прошлого года.

И именно на газе работают в России большинство ТЭЦ, способные производить энергию в самом экономичном и экологичном цикле — комбинированном с отпуском тепла на нужды централизованного теплоснабжения. Еще во времена Советского Союза ТЭЦ обеспечивали большую часть потребностей страны — и промышленности, и населения — недорогим теплом, одновременно производя достаточное для нужд огромной страны количество электроэнергии. На теплоэлектроцентралях установлены специально разработанные паровые турбины, предназначенные для одновременного отпуска тепла потребителям и выработки электроэнергии. Но они максимально эффективны только при полной загрузке по отпуску тепла потребителям. Даже сейчас, при оптимальной загрузке по теплу, паросиловые ТЭЦ, построенные в 60—70-х годах прошлого века остаются полностью конкурентоспособными на рынке электроэнергии. В качестве примера можно привести показатели Нижнекамской ТЭЦ (ПТК-1), входящей в АО «ТГК-16». Среднегодовой удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии (основной показатель эффективности электростанции на рынке электроэнергии) на этой ТЭЦ в 2018 году составил всего 244,3 г/кВтч, при среднероссийском показателе 309,8 г/кВтч. И именно поэтому во времена СССР на государственном уровне отдавали предпочтение развитию теплоэлектроцентралей как самой эффективной и доступной технологии производства тепла и электроэнергии.

Прогресс не стоит на месте. В последнее 10 лет в российской энергетике получили распространение парогазовые технологии для производства тепловой и электрической энергии в комбинированном цикле. С использованием ПГУ в России за это время было введено более 20 ГВт новых мощностей. В период с 2014 по 2018 годы, в Республике Татарстан энергоблоки парогазовых установок были построены на всех столичных теплоэлектроцентралях: КазанскихТЭЦ-1 и 2 АО «Татэнерго» и на Казанской ТЭЦ-3 АО «ТГК-16».

В основе парогазового цикла — использование газовой турбины вместо традиционного для ТЭЦ энергетического котла, вырабатывающего пар для паровой турбины. Природный газ, сжигаемый в камере сгорания газовой турбины, вращает генератор. Далее горячие газы попадают в специальный котел-утилизатор, где нагревают воду до состояния перегретого пара, подающегося уже на паровую турбину. В итоге тепло от сгоревшего в камере сгорания ГТУ топлива позволяет выработать электроэнергию дважды — на газовой турбине и на паровой. Таким образом, эффективность использования топлива выше, чем традиционный паросиловой цикл.

Установка ПГУ и ГТУ на всех ТЭЦ столицы Татарстана — большой прорыв в повышении эффективности производства электроэнергии в комбинированном цикле. Это позволило существенно повысить объем производства электроэнергии в комбинированном цикле. А вот с отпуском тепла большой энергетике хвалиться нечем. После ввода новых высокоэффективных мощностей он даже снизился. На настоящий момент эффективность использования топлива на ПГУ энергоблоках Казани без отпуска тепла потребителям в систему централизованного теплоснабжения достаточно высокая и составляет от 52 до 62 процентов в зависимости от типа ГТУ. Если бы эти энергоблоки начали отпускать в систему централизованного теплоснабжения потребителям еще и тепловую энергию, их КПД по использованию топлива легко достиг бы 80—85%. Потенциал роста — огромен! Модернизированные Казанские ТЭЦ-1,2,3 по выработке тепловой энергии сегодня загружены едва ли на треть. При этом многочисленные и районные котельные «проедают» топливо и коптят небо, поставляя потребителям гораздо более дорогостоящее тепло в объемах сравнимых или даже превышающих отпуск тепла от ТЭЦ.

Возврат к хорошо забытому, но эффективному способу обеспечения теплом населения и промышленных потребителей от ТЭЦ с одновременным повышением выработки электроэнергии, уже давно прописан государственной политикой в области энергосбережения как в нашей республике, так и на федеральном уровне. Безусловным преимуществом нашей республики является наличие крупных промышленных потребителей, готовых брать недорогой пар от ТЭЦ, обеспечивая им стабильную загрузку, население заинтересовано в более низких тарифах на тепло для отопления и горячего водоснабжения, государство — в росте выработки электроэнергии и тепла по доступным для потребителей всех категорий ценам. Все это — звенья одной цепи. Нужно только принять экономически обоснованное волевое решение и в крупных промышленных центрах, там где это возможно, полностью отказаться от котельных, максимально загрузив ТЭЦ. Выгода многократная и многогранная: экологическая (чем выше загрузка теплоэлектроцентралей, тем ниже расход топлива на единицу произведенных энергоресурсов, а значит — меньше выбросов в атмосферу. Плюс — перестают дымить котельные), экономическая (повышается выработка электроэнергии, промышленность получает больше производственного пара по доступным ценам, одновременно снижая углеродный след в продукции и минимизируя риск ее несоответствия новым международным экологическим стандартам), социальная (тарифы на тепло и горячую воду для населения как минимум замораживаются или даже снижаются). Верность такого подхода подтверждается и тем, что в мировой энергетике, стремящейся повысить экономичность и экологичность процессов, теплофикация уже давно стала трендом последних лет.

Для информации: в Германии энергия, получаемая в комбинированном цикле, при котором тепло направляется именно на теплофикацию промышленных и жилых объектов, приравнивается к «зеленой» энергетике. Страна успешно реализует программу по наращиванию объемов энергии, получаемой в когенерации. С 2018 по 2020 год доля такой тепловой и электрической энергии в Германии должна вырасти вдвое — с 12,5% на этапе старта программы до 25% к ее завершению. Простая арифметика: меньше удельный расход условного топлива на производство энергии, а значит, и затраты на топливо, меньше нагрузка на окружающую среду, но больше тепла и электричества. Кругом — выгода.

В Великобритании, кроме господдержки, генерирующие компании, переходящие на выработку электроэнергии с одновременным производством тепла, могут рассчитывать еще и на стимулирующие гранты. Швеция, в том числе благодаря теплофикации, снизила выбросы углекислого газа на 60%. Дания — с 1990 года, не увеличивая генерирующих мощностей, смогла на 50% нарастить ВВП. Секрет энергоэффективности — когенерация и запрет на производство и отпуск тепловой энергии от котельных .

В России о приоритете комбинированной выработки электрической и тепловой энергии с учетом экономической обоснованности, говорится в принятом еще в 2010 году ФЗ №190 «О теплоснабжении». Но за последние два десятилетия отпуск тепла, полученного в комбинированном цикле, сократился в 1,5 раза. Действующие в стране 522 тепловые электростанции при общей установленной мощности в 164 587 МВт по итогам 2018 года выработали всего 692,7 млрд кВт·ч электроэнергии, поставили потребителям около 480 млн Гкал тепла, полученного в комбинированном цикле. Уровень загрузки — четверть от установленной мощности. При этом почти 75 тысяч отопительных и производственно-отопительных котельных — активных потребителей энергии, вырабатывающих более дорогое тепло и немилосердно коптящих воздух, в 2018 году поставили почти 837,8 млн Гкал — 63,6% от общего объема.

Углеродный след грозит стать инструментом воздействия на конкурентов

Можно только представить, какой углеродный шлейф, при нынешней — преимущественно котельной теплогенерации в России, обнаружат экологи за произведенными в стране товарами, когда решение о вводе пошлины на углеродный след, будет введено в глобальном масштабе. Логично будет также предполагать, что этот эффективный инструмент борьбы за рынки сбыта, будет активно использоваться зарубежными производителями. Настолько слабое использование возможностей отечественной когенерации, означает только то, что сегодня мы сами снижаем конкурентоспособность российской экспортоориентированной продукции. Транспорт, техника, пластики, пластмассы и многое другое, пока выигрывающее за счет более низкой себестоимости, упершись в углеродный барьер, могут разом растерять все преимущества, а значит — и рынки сбыта.

Такого же мнения придерживаются в «Уралхиме». В конце января текущего года председатель совета директоров химической компании Дмитрий Мазепин в письме в адрес правительства РФ озвучил опасения по поводу того, что российские экспортеры могут серьезно пострадать из-за ужесточения экологических стандартов в Европе.

Позже заместитель генерального директора «Уралхима» Ринат Гизатулин в беседе с журналистом федерального издания «Ведомости» пояснил, о чем идет речь: «ЕС может ввести барьеры на ввоз продукции, не соответствующей экологическим стандартам, и, если российские экологические стандарты и ограничения не будут соответствовать мировому тренду, могут пострадать российские экспортеры».

В правительстве письмо получили, отнеслись к нему со всей серьезностью. В первом квартале 2020 года планируется создать рабочую группу «по вопросам адаптации к изменениям климата». Бизнес настаивает на необходимости включения своих представителей в ее состав. Эксперты уверены: стране нужна площадка, где крупный бизнес и власть смогут совместно вырабатывать национальную позицию по климатическому вопросу, а также необходима национальная, при этом признанная мировым сообществом, система аудита и мониторинга углеродного следа. Такая, чтобы была способна вести диалог с европейскими регуляторами, подтверждая экологичность российского экспорта и размер уплаченных сборов за выбросы, а также защищать российские компании от недобросовестной экологической конкуренции.

Аналогичного мнения придерживается Минэнерго РФ. Точка зрения федерального министерства была озвучена на заседании рабочей группы Государственного совета РФ по направлению «Энергетика», которое состоялось 7 февраля 2020 года. В частности, на заседании было отмечено, что крайне необходимо синхронизировать государственную политику в области энергетической эффективности и энергосбережения, и государственную климатическую и экологическую политику. С учетом того, что большая часть выбросов 2019 года — порядка 77% от 2,1 млрд тонн СО₂ — эквивалента без учета поглощающей способности лесов, приходится на топливно-энергетический комплекс, Минэнерго РФ предложило рассматривать показатели УРУТ в качестве одного из базовых параметров оценки антропогенного воздействия объектов энергетики на окружающую среду. Эффективнее расход топлива — выше выработка, ниже нагрузка на природу.

Экологичность — мейнстрим в экономике

Значение углеродного следа за последние 10—15 лет приобретает доминирующее значение в экономических процессах по всему миру. Все больше компаний стремятся упрочить свои позиции на рынке, ежегодно отчитываясь как о прямых выбросах парниковых газов, так и раскрывая данные об углеродном следе своей продукции по всей цепочке поставок — от добычи используемого при ее производстве сырья до источников используемой в процессах электрической и тепловой энергии и вплоть до утилизации продукта по завершении его жизненного цикла и информируя о шагах, предпринимаемых для снижения нагрузки на окружающую среду. И это становится одним из важных факторов при принятии решений о вложении инвестиций, при выстраивании долгосрочных партнерских отношений между крупными игроками глобального рынка. Эффективность и экологичность производств постепенно становятся если не синонимами, то неразрывными составляющими определения успешности бизнес-процессов.

В Минэкономразвития России, также придерживаются мнения, что товары и услуги в странах с низким углеродным следом, действительно получат дополнительные конкурентные преимущества. Причем уже в обозримом будущем. Времени на решительные шаги остается все меньше. Замена дорогостоящей и неэкологичной тепловой энергии котельных на гораздо более выгодную экономически и чистую экологически от ТЭЦ — тот самый путь, который предлагает Группа компаний ТАИФ, позволит не только снизить объемы выбросов парниковых газов, но и станет серьезным инструментом в повышении конкурентоспособности российской продукции на мировых рынках. Эффективность и правильность такого решения уже доказывают страны-эколидеры: Германия, Великобритания, Дания, Швеция и ряд других, выбравшие когенерацию в качестве одной из ключевых составляющих своей энергосистемы. Активно внедряя и развивая ВИЭ, они не меньшее, а может быть, и большее внимание уделяют повышению эффективности собственных ТЭЦ, приравняв производство тепла в комбинированном цикле, к использованию вторичных ресурсов.

«Отчетность об углеродном следе должна включать в себя не только прямые выбросы парниковых газов, возникшие в процессе производства, но и косвенные выбросы, а именно эмиссию парниковых газов, возникшую в процессе производства электроэнергии и тепловой энергии, которая была потреблена компанией», — подчеркивает член Генсовета «Деловой России» Олег Плужников. И чем массивней за продуктом углеродный след, тем сложнее ему будет пробиваться на рынке. Даже в условиях высокой востребованности предложения, при прочих равных условиях, покупатель просто вынужден будет отдавать предпочтение тому, что «чище». Сегодняшние лидеры отраслей, не учитывающие этой тенденции, рискуют растерять конкурентные преимущества, полученные в результате удешевления производственных процессов.

Осветить эту глобальную ситуацию и возможные пути ее развития в одной статье невозможно. О том, какие шаги предпринимаются в этом направлении в Татарстане, что предлагает Группа компаний ТАИФ и чем теплофикация будет полезна не только экономике в целом, но и потребителям — во второй части материала.