Перспективные виды топлива для энергоустановок малой мощности

В последние 15-20 лет во многих странах мира наблюдается устойчивая тенденция к диверсификации используемых в энергетике видов топлива и генерирующих технологий, а также к расширению спектра и масштабов использования энергоустановок малой мощности.

Например, на станции Мак-Мердо в антарктике построили атомную электрическую станцию за небольшой временной промежуток, которая обеспечивала станцию энергией порядка 12 лет. Проблема энергосбережения с помощью этой электростанции решилась сама собой.

Так, принятая на сегодняшний день большинством развитых стран концепция энергетической безопасности предполагает принятие комплексных мер по энергосбережению, развитие малой энергетики и когенерации (комбинированной выработки тепла и электричества), использование экологически чистых видов топлива и возобновляемых источников энергии.

Малая энергетика в современном мире

К объектам малой энергетики относятся установки, вырабатывающие тепловую и/или электрическую энергию (котельные, малые электростанции, мини-ТЭЦ), мощностью до 25-30 МВт. В отдельных европейских государствах доля малой энергетики в общей энерговыработке достигает 40%, в среднем этот показатель для промышленно развитых стран составляет 10-15%.

Малые энергоустановки позволяют решать задачи энергообеспечения, которые не могут быть эффективно решены средствами большой энергетики (в частности, энергоснабжения жилых, коммерческих и промышленных объектов при отсутствии доступа к централизованным энергетическим сетям). Развитая малая энергетика делает энергосистему страны в целом более гибкой и эффективной (в частности, за счет генерирующих установок небольшой мощности осуществляется покрытие пиковых нагрузок в системе).

В России, по данным на сегодняшний день, на долю малой энергетики приходится не более 5-7% установленной мощности энергосистемы. Однако технологии децентрализованного энергоснабжения отличаются высокой востребованностью в сложившихся условиях, и спрос на энергетические объекты малой мощности растет высокими темпами.

В малой энергетике используются различные виды топлива, такие как уголь, мазут, газ – традиционные виды энергии и нетрадиционные или альтернативные источники энергии.

К нетрадиционным источникам энергии можно отнести биогаз, биотопливо, угольный газ, энергия солнца, ветра, приливов и др. Многие западные государства предполагают использование этих видов энергии уже в недалеком будущем. Если сделать небольшой прогноз, то уже через двадцать лет более половины всей энергосистемы будут занимать альтернативные источники энергии. Для сравнения, сейчас эта доля не превышает пяти процентов.

Ожидаемые изменения в структуре топливного баланса малой энергетики

Перспективные виды топлива

При выявлении наиболее вероятных тенденций будущей структурной динамики топливопотребления в малой энергетике и наиболее востребованных в краткосрочной перспективе (5-10 лет) видов топлива учитывались следующие факторы:

Перспективный вид топлива для малой энергетики должен обладать набором таких характеристик, как экологичность (в последние годы значимость экологического фактора при оценке перспективных энерготехнологий растет быстрее, чем какого бы то ни было другого фактора, и эта тенденция носит устойчивый характер),надежность, экономичность и энергетическая эффективность. Лучшими показателями по комплексу перечисленных критериев обладает газовое топливо - как природный газ, так и сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан).

Чтобы рассматриваемый вид топлива в обозримом будущем мог внести значимый вклад в производство энергии, технологии его производства и использования должны быть достаточно зрелыми на настоящий момент. Это означает наличие опыта использования данного топлива в энергетике и соответствующей промышленно-технологической базы. Одно из таких направлений альтернативной энергетики, интенсивно развиваемое странами Западной Европы, США и рядом других стран, - биоэнергетика.

Помимо перечисленных выше общих факторов, на структуру малой энергетики сильно влияет специфика конкретной страны или региона. Очень многие объекты малой энергетики привязаны к местным видам топлива. Так, в Китае и Индии доминирующим топливом является уголь, высокая доля его использования отличает и США. В Финляндии 30-40% тепловой энергии вырабатывается в котельных на биологическом топливе (так, в частности, решается и проблема утилизации древесных отходов), и этот показатель планируется довести до 50% к 2010 г.

В то же время одной из основных тенденций развития малой энергетики в мире (эта тенденция, несомненно, сохранится в ближайшей перспективе) стало увеличение объемов использования такого практически универсального топлива, как сжиженный газ. Среднегодовой прирост мирового рынка торговли сжиженным природным газом (СПГ) за последние годы составляет примерно 7%.

К числу крупнейших в мире потребителей СПГ относятся европейские страны, США, Япония, Южная Корея. Так, сжиженный газ составляет около 85% от общего количества природного газа, импортируемого Японией. В США и Европе потребление СПГ составляет более 20% от общего потребления газа.

Такой рост спроса на СПГ (опережающий все остальные виды углеводородных энергоносителей) во многом связан с тенденцией к замене нефтяных топлив на газ, наметившейся в США, Европе и развитых странах Азии. В значительной мере это стало возможно благодаря тому, что технология сжижения природного газа позволила решить проблему его транспортировки на дальние расстояния.

Следует отметить, что Россия хотя и занимается производством и экспортом СПГ, объемы и того, и другого крайне малы - особенно с учетом того факта, что Россия относится к числу ведущих газодобывающих стран мира и обладает крупнейшими в мире запасами природного газа.

Еще один вид сжиженных газов, также находящий применение в малой энергетике, - пропан-бутан. В отличие от природного газа, пропан-бутановая смесь представляет собой не самостоятельно добываемый вид топлива, а побочный продукт добычи и переработки нефти. Как топливо пропан-бутан несколько уступает природному газу по потребительским характеристикам и чистоте сгорания, но при этом он гораздо удобнее в транспортировке и хранении, чем СПГ.

Основной сектор применения пропан-бутана в малой энергетике - автономные котельные малой мощности, где он может использоваться и как основное, и как стартовое, и как резервное топливо.

На сегодняшний день рост спроса на пропан-бутан в качестве топлива для малой энергетики ограничен из-за неблагоприятного для него соотношения цен на топливных рынках большинства стран (использование пропан-бутана в энергетике обходится слишком дорого по сравнению с конкурирующими видами топлива). Однако в условиях нашей страны его применение в теплоэнергетических установках малой мощности экономически эффективно, и такие установки вполне можно рассматривать как одно из перспективных направлений в российской малой энергетике.

27 Jun 2006