Часть Первая. Зеленая альтернатива солнцу и ветру
- Артем Валерьевич, обращаюсь к Вам как к участнику прошедшего недавно Международного форума «Технопром-2021». Как мы знаем, в этом году данное мероприятие уделило повышенное внимание вопросам технологической трансформации в свете реализации климатической политики. Руководство нашей страны официально провозгласило курс на построение низкоуглеродной экономики, и этот процесс, похоже, станет необратимым. То есть мы начинаем развитие в «зеленом» фарватере, проложенном западными странами. Сюда включается, например, увеличение доли возобновляемых источников энергии. Вопрос в том, какое место будет у нас уделено производству биогаза? Насколько мне известно, в структуре ВИЭ западных стран биогаз имеет незначительную долю. Основное внимание уделяется солнечной и ветряной энергетике. Почему так происходит, на Ваш взгляд?
– Вы знаете, преобладание того или иного вида возобновляемого источника энергии в различных регионах мира в целом, и в странах ЕС - в частности, зависит от многих факторов. Где-то целесообразнее использование солнечных электростанций и совсем нецелесообразно строительство ветряных энергоустановок, и наоборот. Это справедливо для всех видов ВИЭ. В среднем, по миру, суммарное количество энергии, произведенное при помощи возобновляемых источников, пока не превышает 10 процентов. В среднем по Европе этот показатель, конечно, гораздо выше, и приближается, по разным оценкам, к 38 процентам. К основным видам возобновляемых источников энергии относятся гидроэлектростанции (ГЭС), солнечные электростанции (СЭС), ветряные электростанции (ВЭС), биоэнергетические электростанции (БиоЭС) и геотермальные источники энергии.
Согласно отчету Европейской Комиссии о развитии альтернативных видов энергии за 2020 год, доля электроэнергии, выработанной СЭС, составила 15% в балансе генерации всех ВИЭ, тогда как доля электроэнергии, выработанной на БиоЭС – 14 процентов. Следовательно, нельзя сказать, что энергия биомассы в общем балансе генерации ВИЭ составляет незначительную долю. Справедливости ради хочу отметить, что в последнее время в странах ЕС появилась заметная тенденция к использованию биогаза в качестве сырья для производства биометана и биоводорода, для применения в секторе транспорта.
Биометан поставляют в газотранспортные системы, а также им можно заправлять транспорт, работающий на метане, так как эти газы абсолютно идентичны, а биоводород можно использовать в топливных водородных ячейках для электромобилей. Эта тенденция набирает обороты, поэтому, возможно, в будущем мы увидим некоторое снижение доли БиоЭС в балансе генерации электроэнергии в электрические сети.
И ещё, наверное, стоит отметить, что, когда говорят об использовании биомассы в качестве ВИЭ, как правило, имеют в виду не только биогазовые станции.
Также нельзя забывать и о том, что в различных отчетах представлены данные в разном формате. Кто-то оценивает развитие того или иного вида ВИЭ, сравнивая суммарные установленные мощности электростанций, а кто-то сравнивает суммарные количества произведенной на них электроэнергии по видам ВИЭ. Хочу привести пример, чтобы было понятно, о чем я говорю.
Условно, возьмём две электростанции: одна из них - СЭС, вторая – БиоЭС на биогазе. Допустим, мы говорим об объекте мощностью 1 МВт. Выработка электроэнергии на СЭС зависит от времени суток (ночью генерации нет), времени года (зимой и летом солнечный свет имеет разную энергию излучения), погодных условий (в условиях облачности и осадков генерация снижается). Таким образом, чтобы СЭС гарантированно могла работать на мощности 1МВт, как правило, суммарная мощность установленных солнечных панелей намного превышает этот показатель, минимально – в 2-3 раза. То есть панелей поставили суммарной мощностью 3 МВт, а гарантированно получаем 1 МВт мощности. Что касается БиоЭС на биогазе. Установленная мощность генераторов не зависит ни от погодных условий, ни от времени суток, ни от времени года. И если станция работает в штатном режиме, то её мощность постоянна и равна 1 МВт.
Поэтому, если сравнивать доли ВИЭ в общей структуре по видам, соизмеряя установленные мощности, то нужно иметь в виду особенности, о которых я только что говорил. Это справедливо для всех ВИЭ. Ветряные ЭС зависят от сезона, от погодных условий и т.д. Кстати, и мощность ГЭС также зависит от сезона (зимой течение рек ослабевает, летом – усиливается, весной и осенью тоже свои особенности).
- Есть ли в мировой практике примеры масштабных проектов по биогазу, сопоставимых по размаху с гигантскими ветропарками и солнечными электростанциями?
– Честно говоря, о гигантских биогазовых станциях я не слышал. Этому есть разумное объяснение. Биогазовые станции – это очень локальный источник энергии, поскольку он должен быть расположен непосредственно в месте образования отходов, так как логистика отходов к удаленному месту их переработки нерентабельна. Поэтому биогазовые станции «разбросаны» по карте. А вот выбор площадки под строительство СЭС или ВЭС не имеет такого ограничения, и на каких-то территориях действительно, можно собрать мегапарк из таких установок.
- А как, на Ваш взгляд, производство биогаза вписывается в «зеленую» концепцию? В некоторых зарубежных источниках его чуть ли не открыто называют «грязным» газом – особенно в том случае, когда речь заходит о переработке отходов животноводства.
– На мой взгляд, попытки объявить биогаз каким-то «грязным» топливом не имеют никаких объективных оснований. Подобные заявления лично я воспринимаю как непрофессионализм.
Биогаз – это смесь газов, состоящая, преимущественно, из метана, углекислого газа и разных примесей, таких, как сероводород, вода и т.д. Как правило, суммарная доля всех примесей в составе биогаза не превышает трех процентов от объема. Основные же компоненты – углекислый газ и метан составляют, суммарно, не менее 97% от объема. Если сравнивать биогаз с природным газом, в составе которого метан занимает около 96 % и который не содержит таких примесей, как вода, сероводород и т.д., то здесь, наверное, можно употребить слово «грязный». Но это обстоятельство никак не влияет на экологическую «чистоту» процесса замещения природного газа биометаном, полученным из отходов. Биогаз довольно просто очистить до уровня биометана, для чего существуют разные технологии и готовые решения - на любой, как говорится, вкус и кошелек. Справедливости ради хочу еще отметить, что углекислый газ, входящий в состав биогаза, после удаления его из этой смеси в процессе очистки, может быть использован как отдельный продукт, то есть как самостоятельный технический газ с очень хорошей химической чистотой.
Ну, а экологические предпосылки использования биогаза, думаю, ни у кого не вызывают сомнений. Каждый кубометр биогаза – это и утилизированный органический отход, не успевший навредить окружающий среде, и сэкономленный кубометр природного газа, не добытый из-под земли, а также - не добавленный в атмосферу углерод.
На этом моменте хочу остановиться немного подробнее, так как многие сейчас слышат словосочетание «компенсация углеродного следа», и эта тема сейчас очень популярна. Я попытаюсь в двух словах объяснить, почему Европейская Комиссия признает биогазовые технологии как «углеродно-нейтральные», и почему - при некоторых условиях - биогаз может быть даже углеродно-отрицательным.
Итак, все начинается с растения. Растение, используя солнечный свет и углекислый газ из атмосферы (тот самый атмосферный углерод), растёт, производя растительный белок и другие соединения, состоящие из азота, углерода, кислорода и водорода. Далее этот углерод, в составе всех перечисленных соединений, употребляется в пищу животными и людьми. Животные преобразуют эти соединения в свои, нужные им, но основаны они все на том же углероде, который был получен растением на предыдущем шаге. В процессе жизнедеятельности человека и животных, а также переработки растительного и животного сырья получаются органические отходы, углерод в которых изначально был взят растением из атмосферы, как мы помним. Эти органические отходы, попадая в биогазовую установку, при помощи метаболизма микроорганизмов, преобразуются, в том числе, в метан и углекислый газ. Как известно, в формулах углекислого газа и метана присутствует углерод.
Далее, допустим, мы просто выпустили этот биогаз в атмосферу. Казалось бы, мы совершили выброс парникового газа, но, на самом деле, мы отправили в атмосферу углерод, который еще недавно из неё же и взяли. То есть срабатывает так называемый короткий углеродный цикл. В результате этого процесса, в целом, мы получили углеродную нейтральность. Но, предположим, использовали биогаз в качестве топлива. Допустим, мы его просто сожгли. В результате сжигания метан преобразовался в воду и углекислый газ, который мы выпустили в атмосферу в качестве дымового газа. Снова совершаем выброс парниковых газов? Нет. Как раз, наоборот. В результате сжигания биогаза в атмосферу поступил углерод, который относительно недавно был поглощен растением в начале цепочки. Но мы сэкономили природный газ, не добыли его из глубины веков и не «добавили» углерод, полученный при его сжигании, в атмосферу.
Следовательно, используя биогаз вместо ископаемого топлива, мы совершаем углеродно-нейтральное действие. А если мы используем биогаз для производства каких-то других продуктов (того уже углекислого газа), и не выпустим его в атмосферу, то наш углеродный след станет отрицательным.
- В таком случае, как Вы оцениваете потенциал развития данного направления? Сколько биогазовых установок есть сейчас и сколько их может быть в перспективе? На какие объемы здесь можно выйти в будущем, учитывая существующие объемы отходов?
– Здесь большой разброс по разным странам. Если брать такую страну, как Германия, то там на сегодняшний день существует порядка 15 тысяч больших биогазовых установок. В принципе, немцы продвинулись по биогазу очень далеко, поэтому потенциал роста в этой стране уже небольшой.
В разных анализах фигурируют различные оценки, но, в принципе, оценка потенциала использования топлива, полученного из биомассы, которая устраивает некое большинство экспертов, сходится к потенциальным 13 процентам в структуре общего потребления топлива в мире. На самом деле это – огромная цифра. И миру до нее еще далеко.
Что касается России, то у нас тоже всё только начинается. Российский рынок биогаза находится на начальных стадиях своего становления. На данный момент у нас количество перерабатываемых органических отходов не превышает ОДНОЙ ДЕСЯТОЙ ПРОЦЕНТА от общего их количества! Поэтому представьте, какие масштабы роста для этого рынка у нас имеются. Они просто огромные.
Беседовал Олег Носков
Продолжение следует
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии