Для целей настоящей статьи рассмотрены две группы технологий и практик:
1. Прямое сжигание твёрдого топлива, представленного древесиной, заготавливаемой для обеспечения населения дровяным топливом и/или получаемой в результате ухода за лесами и сельского лесоводства или расчистки от леса линейных сооружений, а также отходами деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.
2. Биогазовые технологии (получение и сжигание биометана) на основе отходов сельского и коммунального хозяйства, а также утилизация полигонного (свалочного) газа.
Прямое сжигание твёрдого топлива
Дровяное топливо для нужд печного отопления домохозяйств и для систем котельного отопления организаций
Реализуемый и перспективный потенциал прямого сжигания отходов ЛПК показан в табл. 1.
По данным «Рослесинфорга», ежегодно в РФ заготавливается около 30 млн м³ дров [1]. С учётом дров, которые сложно учесть (например, получающихся в результате рекреационной деятельности) этот объём выше. В пересчёте на условное топливо (1 м³ дров приравнивается к 0,266 т.у.т.) [2], энергетическая ценность рассматриваемого объёма составляет около 8 млн т.у.т. или порядка 0,9% от первичной потребляемой энергии ежегодно (без учёта неэнергетических нужд) [3].
С учётом того, что рынок сбыта дровяного топлива зависит в основном от климатических факторов и является локальным, можно предположить, что данный рынок находится в равновесном состоянии и не требует оценки потенциала для целей его роста. Однако для ряда случаев возможно рассмотрение роста этого рынка в случае решения возникающих проблем дефицита дровяного топлива или за счёт замещения угля в печном отоплении домохозяйства — там, где это возможно.
Система обеспечения населения дровами имеет проблемы, связанные с имеющимися организационными сбоями на рынке заготовки дров, а также слабой термоизоляцией зданий и проблемным состоянием систем отопления с точки зрения КПД и изоляции продуктов горения в печных системах.
Решением первой проблемы может стать создание на муниципальном уровне (там, где необходимо) системы локального регулируемого рынка дровяного топлива с участием коммунальных и коммерческих предприятий по заготовке дров (с учётом заготовки дровяной древесины на арендуемых лесных участках) с последующей транспортировкой и распределением или продажей дров местному населению.
Источником дровяного топлива могут и должны служить рубки ухода за лесами во всех продуктивных и доступных эксплуатационных лесах. Потенциальный дополнительный объём дровяной древесины от рубок ухода без учёта рубок ухода в молодняках может составить до 200 млн м³ в год (древесина от рубок ухода в молодняках в силу экологических ограничений должна оставаться на месте для перегнивания).
Рост заготовки и снабжения дровяной древесиной также возможен за счёт разрешения и организации сельского лесоводства на зарастающих лесом землях сельскохозяйственного назначения, которые в силу отсутствия благоприятных климатических условий не используются для эффективного товарного производства сельскохозяйственной продукции.
Площадь таких земель, по консервативной оценке, составляет свыше 60 млн га. При организации лесовыращивания на этих землях возможна заготовка порядка 300 млн м³ древесины ежегодно, из которой десятки миллионов кубометров — дровяная древесина. Для изменения ситуации с сельским лесоводством необходимо внесение в ст. 77 и 78 Земельного кодекса РФ [4] изменений, предусматривающих возможность использования сельхозземель для лесоводства, а также принятие новой редакции Постановления Правительства РФ №1509 «Об особенностях использования, охраны, защиты, воспроизводства лесов, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения…» [5] с минимальным уровнем административных и регуляторных барьеров и уведомительным порядком начала этой деятельности.
Отдельной темой, от которой зависит решение проблемы обеспечения дровяным топливом и деловой древесиной, является сложность процедуры приобретения древесины, заготавливаемой в результате строительства, реконструкции, эксплуатацией линейных объектов. Одним из вариантов решения проблемы может стать внесение изменений в законодательство (Постановление Правительства РФ №604 «О реализации древесины, которая получена при использовании лесов, расположенных на землях лесного фонда…» [6]) с целью наделения организаций, занимающихся строительством, реконструкцией, эксплуатацией линейных объектов, правом собственности на такую древесину и обязанностью бесплатной передачи этой древесины органу государственной власти субъекта России или в территориальный орган Федерального агентства лесного хозяйства (Рослесхоза).
Что касается проблемы качества использования дровяного топлива, то здесь необходима помощь на уровне региональных программ развития энергетики через разработку и реализацию мероприятий по теплоизоляции зданий, отапливаемых дровами, а также внедрение программ субсидирования при строительстве зданий в соответствии со стандартами «зелёного» строительства с использованием ВИЭ и электрификацией систем отопления (тепловые насосы, инфракрасные обогреватели и т. д.).
Печное отопление дровами — традиционный локализованный сектор энергетики с высокой степенью коммерциализации в силу традиционного спроса. Стоимость этого рынка может оцениваться в миллиарды и десятки миллиардов рублей ежегодно.
Производство тепловой и электрической энергии на основе отходов ЛПК (топливные брикеты и пеллеты, древесный уголь, прямое сжигание древесных отходов)
Рассматриваемые для целей настоящей статьи источники отходов лесопромышленного комплекса, с учётом их объёма и энергетического эквивалента [7], перечислены в табл. 2.
Общий энергетический потенциал рассматриваемой группы составляет свыше 6 млн т.у.т. Приводимый потенциал сделан на основе оценки на 2011 год. С учётом роста производства этот потенциал вырос. В этой связи можно предположить, что энергетическая ценность рассматриваемых отходов лесопромышленного комплекса составляет около 1% от первичной потребляемой энергии ежегодно (без учёта неэнергетических нужд).
Утилизация этого потенциала происходит в основном:
- путём прямого сжигания древесных отходов для получения товарной тепловой энергии;
- через производство пеллет и брикетов;
- производство древесного угля.
Прямое сжигание отходов ЛПК происходит непосредственно на предприятиях или в непосредственной близости от этих предприятий. Оценка объёмов утилизации рассматриваемых отходов путём прямого сжигания требует отдельного исследования. Однако потенциал этой технологии далеко не реализован.
Прямое сжигание отходов ЛПК является локализованной технологией. Здесь особо стоит отметить положительный опыт утилизации корьевых отходов на ряде целлюлозно-бумажных комбинатов (ЦБК) на основе зарубежных технологий.
Брикеты и пеллеты — вид твёрдого топлива, представленного спрессованной массой, как правило, из отходов деревопереработки (щепа, опилки) и сельского хозяйства (лузгá, солома и т. д.). Мощности по производству пеллет в стране составляют порядка 4 млн тонн в год, что теоретически может обеспечивать утилизацию до трети рассматриваемых отходов ЛПК. Производство пеллет в основном было ориентировано на экспорт (до 2,5 млн тонн в год).
В последние годы экспорт упал до 0,25–0,35 млн тонн (данные на 2022 год) [8], производство пеллет упало, по некоторым данным, до 1,7 млн тонн в 2023 году, при этом около 20% пеллетных заводов в России полностью остановили работу [9].
В условиях экспортных ограничений есть потенциал роста внутреннего рынка, но он ограничен мощностями котельных, работающих на угле или мазуте, которые можно перевести на пеллеты и брикеты. Текущий внутренний рынок пеллет оценивается в 0,75 млн тонн в год (около 0,5 млн т.у.т.) с возможным ростом до 1,5 млн тонн в год [9]. В соответствии со «Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года» [10], в зависимости от рыночной конъюнктуры производство пеллет в России к 2030 году может увеличиться до 2,8–5,2 млн тонн. Стимулирование использования домохозяйствами пеллет для отопления может быть реализовано через снижение НДС при покупке пеллетных котлов и печей, предоставление субсидий на их установку, введение компенсации тарифа на перевозку пеллет и брикетов, создание альбома проектных решений для котельного оборудования [11].
В России представлены сотни предприятий по выпуску пеллет и брикетов. Технология производства пеллет относительно проста в исполнении. Производство локализовано на уровне источников сырья, представленными в основном предприятиями лесопромышленного комплекса. Основным драйвером развития пеллетного производства является необходимость утилизации отходов производства в сочетании с возможностью экспорта этого продукта на международные рынки. В связи с относительно высокой стоимостью продукции (от 5000 руб. за тонну) рентабельность рынка обеспечивал её экспорт (экспортная цена свыше € 100 за тонну). Рентабельность внутреннего рынка возможна при переводе муниципальных котельных с угля и мазута на пеллеты и брикеты с автоматизированной системой подачи топлива. Для этих целей принято соответствующее поручение Президента России [12] (пункт 1а) о выделении не менее 15 млрд руб. инфраструктурных и бюджетных кредитов на обновление муниципальных котельных. Опыт перевода котельных с ископаемого топлива на пеллеты есть опыт в ряде субъектов РФ (Республика Коми и Архангельская область).
Древесный уголь — продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Производство древесного угля в стране незначительно и составляет 0,06–0,07 млн тонн в год, из них 0,045 млн тонн идёт на экспорт [13]. Потребление внутри страны во многом связано с рекреационной деятельностью.
Биогазовые технологии
Реализуемый и перспективный потенциал биогазовых технологий на основе отходов АПК и коммунального хозяйства представлен в табл. 3.
Утилизация биогаза полигонов твёрдых коммунальных отходов
В соответствии с данными «Национального доклада о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов…» [2] (далее — Кадастр), полигоны и свалки отходов ежегодно вырабатывают порядка 4 млрд м³ метана, что эквивалентно 4,6 млн т.у.т. Из этого объёма лишь мизерная часть утилизируется с получением товарного тепла и электроэнергии.
Стимулировать развитие данной технологии можно через реализацию электроэнергии биогазовых станций на розничных рынках электроэнергии в соответствии с «Правилами проведения конкурсных отборов инвестиционных проектов по строительству генерирующих объектов, функционирующих на основе ВИЭ» [14], где в соответствии с «Методическими указаниями по установлению цен (тарифов)» предполагается в том числе срок возврата инвестированного капитала в течение 15 лет с момента начала действия долгосрочного тарифа при базовом уровне нормы доходности 12%. Экономическим подспорьем может стать и реализация сертификатов происхождения электрической энергии («зелёные» сертификаты), произведённой на квалифицированном генерирующем объекте, функционирующем на основе использования возобновляемых источников энергии.
В стране реализован целый ряд проектов по сбору биогаза на полигонах твёрдых коммунальных отходов с использованием оборудования других стран.
Биогазовые станции на базе очистных сооружений коммунальных стоков
Оценить потенциал можно на основе данных по выработке биогаза на Курьяновских и Люберецких очистных сооружениях города Москвы, которые обеспечивают выработку биогаза в объёме порядка 90 млн м³ в год [15]. За счёт сжигания метана, получаемого из этого объёма биогаза (порядка 60 млн м³ метана в год или 0,07 млн т.у.т.), ежегодно производится около 0,12 млрд кВт·ч электрической энергии и порядка 100 тыс. Гкал тепловой энергии (данные на 2023 год) [16]. Такая выработка обеспечивается работой очистных сооружений, обслуживающих примерно 10 млн человек.
В соответствии с данными Кадастра, количество населения РФ, не охваченного технологией анаэробного сбраживания коммунальных стоков, но проживающего в населённых пунктах, оборудованных централизованными системами с аэробной биологической очисткой стоков, не оборудованных метантенками (так называемые «системы второго типа» по классификации Кадастра), составляет 72,5 млн человек. Таким образом, можно предположить, что потенциал технологии анаэробного сбраживания с получением и утилизацией биогаза в случае реализации этой технологии в системах второго типа составляет свыше 400 млн м³ метана или порядка 0,5 млн т.у.т. С учётом уже реализованного потенциала общий энергетический потенциал может составить 0,6 млн т.у.т. Использование в качестве сырья для биогазовых станций, работающих на отходах коммунальных стоков, органической части твёрдых коммунальных отходов, просроченных продуктов ритейла и т. д., может не только помочь решить проблему обращения с пищевыми отходами, но и повысить этот потенциал.
В силу высокой себестоимости для утилизации этого потенциала требуются программы с теми же механизмами поддержки на розничном рынке электроэнергии и обращения с «зелёными» сертификатами. Технология анаэробного сбраживания уже реализована в ряде городов РФ.
Биогазовые станции на основе отходов агропромышленного комплекса
По данным Кадастра, выбросы метана от систем сбора, хранения и использования побочных продуктов жизнедеятельности скота и птицы (далее — ППЖ) в 2020 году составили 224,88 тыс. тонн или порядка 340 млн м³ биометана в год. Энергетический эквивалент — 0,4 млн т.у.т.
В случае энергетической утилизации получаемый объём энергии составит порядка 3,4 млрд кВт·ч. С учётом КПД, равного 40%, выработка товарной электрической энергии составит 1,36 млрд кВт·ч. При КИУМ 65% установленная электрическая мощность биогазовых электростанций может составить порядка 2 ГВт. При совместной утилизации ППЖ и других отходов предприятий агропромышленного комплекса, в первую очередь боен, эти показатели могут быть выше.
На сегодня мощность действующих или отобранных к реализации проектов на основе биогазовых технологий составляет порядка 50 МВт (с учётом одного проекта по утилизации свалочного газа) [17].
Можно оценить, что объём метана, утилизируемого на этих станциях (с учётом проекта по утилизации свалочного газа), составляет порядка 150 млн м³, что эквивалентно 0,17 млн т.у.т.
Для дальнейшего раскрытия потенциала биогазовых технологий на основе отходов агропромышленного комплекса необходимо решить проблему доминирования традиционных технологий утилизации отходов сельского хозяйства, основанных на долговременном открытом хранении ППЖ и полигонном захоронении отходов. Решение проблемы возможно за счёт мониторинга и неотвратимости наказания за нарушение технологий хранения ППЖ, с одной стороны, и стимулирования компаний АПК к использованию ППЖ в качестве сырья для биогазового цикла с получением органических удобрений — с другой. Стимулирование рынка органических удобрений возможно через максимальное следование принятой «Стратегии развития производства органической продукции в РФ до 2030 года» [18] в части поддержки производителей органических удобрений, к которым относятся компании, эксплуатирующие биогазовые технологии на основе отходов АПК. В части производства товарной электроэнергии со стороны государства необходимо увеличение допустимого объёма производства электрической энергии (мощности) генерирующими объектами, функционирующими на основе ВИЭ, с нынешних 5% совокупного прогнозного объёма потерь территориальных сетевых организаций до 20% прогнозного объёма таких потерь.
В России в настоящий момент представлен целый ряд реализованных проектов биогазовых станций, которые в том числе квалифицированы и отобраны в рамках механизма поддержки на розничных рынках электроэнергии в Белгородской, Московской, Пензенской, Вологодской областях.
