Древесное топливо в энергобалансе России – реальность и перспективы
, Научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии МГУ им. .
*****@***ru, т. 8(985)774-97-82
Энергетика на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) чаще всего ассоциируется со своего рода «триадой» – солнечная, ветряная и геотермальная энергия.
Одна из проблем нашей страны — в том, что на большей части России перспективность всех этих направлений под вопросом из-за специфики природных условий.
Благоприятные условия для развития солнечной энергетики существуют на юге России, ветроэнергетики – также на юге страны, в степной зоне, прибрежных, горных и предгорных районах, геотермальной энергетики – в зонах со специфическими геологическими условиями - на Камчатке, Курильских островах, Кавказе.
Эти территории, в значительной степени, перекрываются. По оценкам экспертов, развитие солнечной, ветряной и геотермальной энергетики на данный момент экономически целесообразно примерно на 20-30% территории России.
Крупные ветряные электростанции (ВЭС) в России предполагается создавать в Мурманской, Ленинградской и Калининградской областях, Калмыкии, на Кавказе, юге Западной Сибири, Дальнем Востоке.
Существует также проект строительства ветропарка в Ульяновской области, но это одно из немногих исключений из общего правила. В основном, планы создания ветроэнергетических мощностей не захватывают среднюю Россию и внутриконтинентальные районы Севера и Сибири.
Имеющиеся на данный момент проекты развития солнечной энергетики связаны почти исключительно с югом страны – в частности, со Ставропольским краем и Республикой Тыва.
Планы развития геотермальной энергетики распространяются на Камчатку, Курильские острова, Кавказ.
Возникает вопрос, есть ли какие-либо перспективы развития энергетики на местных ВИЭ в центральных и северных районах европейской части России, не имеющих также значительных запасов ископаемого углеводородного сырья.
На этот вопрос можно дать утвердительный ответ, свои ВИЭ в этих регионах существуют, это, прежде всего, энергия биомассы, источник которой - богатые лесные ресурсы большинства данных регионов.
Однако следующий вопрос — какую именно долю в энергобалансе можно обеспечить за счёт древесного топлива. Попытаемся ответить на него на примере Карелии.
Древесина в качестве топливного сырья в Карелии традиционно активно используется. Речь идёт, прежде всего, о дровах для отопления жилищ. В республике более 300 тысяч дровяных печей, отапливающих около 20% жилой площади в городах и более 77% в деревнях, а общая отапливаемая печами жилая площадь – около 7 млн кв. м.
По данным Росстата по Республике Карелия, общая площадь жилищного фонда в республике - 23 млн. кв. м. Таким образом, дровяное отопление обеспечивает теплом более 30% жилой площади Карелии.
Всего же, по данным Национального биоэнергетического союза, на древесное топливо приходится 11% тепла, производимого в Карелии.
Эти данные могут быть сопоставлены с другими для дополнительной проверки.
При среднем расходе дров в данных климатических условиях порядка 0,2 куб. м. на 1 кв. м жилья в год, их общий расход для отопления 7 млн кв. м составит 1,4 млн куб. м.
Энергетическая ценность 1 куб. м. дров – в среднем, около 1,3 МВтч. Таким образом, общая выработка энергии с учётом КПД 40%, составит 1,4 млн. куб. м х 1,3 МВтч х 40% = 0,7 ТВтч.
По данным Росстата, общая выработка тепловой энергии в Карелии за январь – июль 2011 г. составила 4,8 млн Гкал, что эквивалентно 8 млн Гкал в год, или 9,3 ТВтч/год.
В этом случае, на долю дров придётся 0,7/9,3 = 7,5%, что, с одной стороны, заметно ниже 11%, с другой, при данном уровне точности, такое расхождение можно признать допустимым.
Следующий вопрос – нагрузка на лесные ресурсы.
Объём лесозаготовок в Карелии, по данным представителей лесной отрасли – 5-6 млн куб. м. в год (примерно 3% общероссийского объёма). Доля дров для отопления жилья в общем объёме лесозаготовок оказывается, таким образом, около 25%.
Примерный годовой объём производства другой конечной продукции (по данным Росстата):
- лесоматериалы – 700 тыс. тонн; целлюлоза и бумага – по 1 млн тонн; топливные гранулы – 30-40 тыс. тонн.
Площадь, занятая лесом, в Карелии составляет около 9 млн га, или 55% территории республики, а общий запас древесины – 800-900 млн куб. м.
Общий ежегодный объём лесозаготовок, если опираться на приведённые выше официальные данные, составляет до 0,8% запасов леса и, исходя из ежегодного прироста древесины 1,5 куб. м. на 1 га (т. е. 13 млн куб. м. в целом по Карелии), в 1,5 раза ниже величины её воспроизводства.
Из этих цифр может сложиться впечатление, что ресурс для наращивания доли древесного топлива в энергобалансе Карелии, прежде всего, в возможности дополнительной вырубки леса. Это ещё несколько млн куб. м. и, таким образом - увеличение доли древесины с нынешних 10% до 30-40%.
Однако оснований для такого вывода недостаточно.
Во-первых, реальные объёмы вырубки леса в Карелии могут быть выше, в том числе – из-за большого объёма незаконных вырубок леса – по оценкам экспертов, объём незаконных рубок древесины составляет 10-15% официального, а в приграничных регионах он может быть и существенно выше.
Во-вторых, данных по Карелии в целом недостаточно. Объём лесных ресурсов, скорость их воспроизводства и доступность — всё, что обусловливает экономическую целесообразность лесозаготовок, в пределах региона неодинаковы.
Представители лесной и биоэнергетической отрасли в качестве основного резерва роста называют отходы лесозаготовок и переработки древесины. По их оценкам, в отходы идёт до 50% сырья.
Таким образом, применительно к Карелии речь может идти об объёме до 2-3 млн куб. м. и, значит, наращивании доли древесного топлива в производстве тепловой энергии до 30% и даже более.
Что касается дополнительного объёма лесозаготовок, то он также возможен, главным образом, за счёт санитарных рубок.
Однако это, скорее, теоретический, чем реальный технико-экономический потенциал, который может оказаться заметно ниже в силу ряда причин, например:
1. Невозможность использовать отходы древесного производства на 100%, как по экологическим, так и по экономическим соображениям;
2. Низкие доходы и низкий платежеспособный спрос населения и хозяйствующих субъектов;
3. Потребность в кардинальном росте энергообеспечения России в целом и её регионов, которая зачастую не учитывается в должной мере.
Экологический аспект использования древесных отходов в том, что вывоз отходов – пней, корней, щепы, с лесосек не может быть полным, определённое количество (с точки зрения финских и шведских специалистов, до 30%, в некоторых случаях - больше) должно оставаться в лесу для сохранения плодородия почвы.
Экономическая сторона связана с тем, что сбор и переработка древесных отходов после основных лесозаготовок далеко не всегда выгодны, и организация этой системы требует государственной поддержки, что также показывает опыт скандинавских стран, где она присутствует, а также российский, где её фактически нет.
Многое зависит и от условий доставки и переработки древесного топлива – расстояния, объёмов, характера грунта и, соответственно, лесовозных трасс.
Экономическая эффективность лесозаготовок в России ниже, чем в скандинавских странах и Канаде в том числе из-за ряда природных и экономико-географических факторов: в большинстве случаев это менее высокая продуктивность биомассы, большие расстояния и менее стойкие грунты, что сокращает сезон лесозаготовок.
Ещё один фактор, который необходимо учитывать при оценке потенциала использования древесного топлива – структура потребления. В России основной вид древесного топлива - обычные дрова.
Национальный биоэнергетический союз приводит данные как по Карелии, так и по России в целом. В производстве тепловой энергии на дрова в России приходится 5%. Их в качестве топлива используют 5 млн российских семей, расходуя в год около 50 млн куб. м. дров.
Соответственно, долю населения нашей страны, использующей дрова в качестве основного топлива и жилой площади, отапливаемой дровами в данном случае можно оценить в 10-15%.
В Финляндии или Швеции, напротив, основной вид древесного топлива, используемого в коммунальном хозяйстве и на ТЭС – древесная щепа и древесные пеллеты.
Причина в том, что заготовка и использование дров – трудоёмкий процесс, с трудом поддающийся механизации и автоматизации. Дрова в России доминируют в качестве древесного энергоносителя из-за низкой, по сравнению с западными странами, стоимости рабочей силы и низкого платежеспособного спроса.
По расчётам, в северной части Швеции для отопления стандартного 2-этажного жилого дома площадью 120 кв. м. требуется около 7 тонн пеллет в год. Стоимость тонны пеллет для потребителей – 100-150 евро за тонну. Таким образом, затраты на отопление достигают 1000 евро в год.
С другой стороны, логично предположить, что теоретически возможное увеличение заготовки дров на практике будет лимитировано дефицитом рабочей силы и ростом затрат на привлечение дополнительных трудовых ресурсов.
В итоге, движение по этому пути будет означать, наряду с технологической стагнацией, увеличение уже стоимости дров, т. е. без наращивания производства древесного топлива на более высокотехнологичной основе мы вряд ли сможем обойтись.
В России в последние годы активно развивается производство древесных пеллет. В настоящее время общая мощность всех заводов по производству биотоплива из отходов лесозаготовки, лесопереработки и растениеводства составляет в России составляет 3 млн тонн в год, но объём потребления данной продукции на внутреннем российском рынке – всего 20%.
Низкий уровень платежеспособного спроса внутри страны в сочетании с неустойчивостью конъюнктуры внешнего рынка, связанной с волнами кризиса в последние годы, сдерживает развитие отрасли.
При оценке возможной доли древесного сырья в энергетике в России необходимо учитывать и реальные потребности страны в энергообеспечении, которые в разы выше нынешнего.
В этом случае, повышение доли древесного топлива до 20-30% и более может оказаться трудноразрешимой задачей даже для северо-западных регионов страны.
Ориентиром для оценки потенциала древесного топлива могут быть сопредельные страны. В Финляндии, по данным лесного научно-исследовательского института METLA, его доля в выработке энергии составляет 21%. К 2025-30 гг. предполагается её увеличение до 38%, но, в данном случае, это ещё не фактически достигнутый результат.
Общий объём потребления древесной щепы для энергетических целей в Финляндии в 2010 году составил около 7 млн куб. м. За 10 лет, с 2001 года, этот показатель вырос с 1 млн куб. м - в 7 раз. Почти 90% - более 6 млн куб. м., используется котельными и электростанциями, остальное – малым жильём.
Производство древесных пеллет в Финляндии за это же время выросло с 80-100 тыс. до 300-350 тыс. тонн в год, при этом, если 5-10 лет назад производство было ориентировано в основном на экспорт, то сейчас доля потребления пеллет внутри страны выросла до 50%.
Интересно при этом, что щепа и пеллеты в Финляндии производятся, в значительной степени, на импортном – российском, сырье.
Таким образом, увеличение доли древесного топлива для производства тепловой энергии в северо-западных - наиболее богатых лесными ресурсами, регионах России, с нынешних 10% до 20-30% может рассматриваться в качестве принципиально разрешимой, хотя и не простой, задачи.
Условия для её решения - стимулирование внутреннего спроса и изменение структуры производства и потребления древесного топлива. В свою очередь, это возможно при существенном увеличении доходов и, соответственно, платежеспособного спроса со стороны населения и хозяйствующих субъектов.
