Экономика
Чисто, тепло и светло

Использование бытовых отходов для производства энергии – это современный и экологически чистый способ избавиться от мусора, освободить и очистить площади, занятые свалками, и снизить затраты. В мире десятки комбинированных станций на бытовых отходах, которые дают тепло и электроэнергию. Среди них и футуристические архитектурные проекты, и скромные муниципальные предприятия, отапливающие и очищающие города. Плюс ко всему прочему экономика таких проектов выглядит весьма привлекательно. 

ПО МУСОРУ НА ЛЫЖАХ

Архитекторы знают толк в эффектных фотографиях. Поэтому весь мир увидел новый проект архитектурного бюро BIG-Bjarke Ingels Group – футуристического вида ТЭС «Амагер Бакке» в копенгагенском островном пригороде Амагер, которая перерабатывает мусор в тепло- и электроэнергию, а заодно послужит лыжным трамплином. Уже начаты работы нулевого цикла предприятия, которое заменит существующую «мусорную» ТЭС и станет мировым флагманом отрасли, перерабатывающей отходы в доходы. Есть нечто символическое в том, что самое высокое здание города будет и самым чистым предприятием такого рода.

Датчане были первыми из тех, кто начал получать из мусора не только тепло, но и электричество. Первая комбинированная станция на бытовых отходах по производству тепла и электроэнергии была построена еще в 1903 году в Фредериксберге. А ныне в Дании работают четыре крупных комбинированных мусоросжигательных станции. Три из них находятся в Копенгагене, в результате чего на полигонах складируется лишь 3 % городского мусора.

Но вернемся в Амагер, который из-за того, что в прошлом здесь была большая свалка, совсем недавно называли «остров дерьма». Здесь в ноябре 2013 года приступили к нулевому циклу строительства ТЭЦ стоимостью 470 млн евро, разработанной компанией Ramboll. Проект предполагает переработку 400 тыс. тонн бытовых отходов в год. Станция, которая станет одним из самых крупных в Северной Европе предприятий этого сегмента, будет генерировать пар температурой 440 °C под давлением 70 бар. Электрический КПД станции будет около 25 %, а общий – благодаря низкой температуре сгорания мусора достигнет 107 %. Эта станция будет поставлять тепло для системы, отапливающей весь регион Копенгагена. Дымовые газы будут улавливаться фильтрами, в которых применена новейшая технология конденсации таких газов. Обратный теплоноситель низкой температуры из домовых систем центрального отопления будет посредством распределительной системы осаждать отработанные газы и извлекать из них теплоэнергию, которая иначе терялась бы с дымом.

 

ЧТО, СКОЛЬКО И ПОЧЕМ

Северные страны стали своего рода мировым полигоном технологий переработки отходов в энергию. Сегодня топливные балансы этих стран содержат немалую долю бытового мусора. Здесь потребности в топливе для энергоустановок почти на 30 % покрываются за счет утилизации твердых бытовых отходов, ТБО, как их называют в отрасли. Такие ТЭЦ оборудованы газовыми и паровыми турбинами, дополненными технологическими линиями по сжиганию бытового мусора. В Европе сегодня насчитывается 472 станции комбинированного производства энергии из ТБО, а в США их 86. Эти данные быстро устареют, ведь число таких предприятий растет с каждым годом.

Отраслевые аналитики Frost&Sullivan полагают, что мир на пороге бума переработки мусора в энергию. По их расчетам, оборот этой отрасли в мире с прошлогодних $ 19 млрд к 2016 году достигнет $ 29 млрд. Ключевые факторы этого бума – рост объемов муниципальных твердых отходов, растущая потребность в энергии и ужесточение норм загрязнения. Особенно актуальны эти технологии будут для регионов с высокой плотностью населения: Западная Европа, юг Азии и Ближний Восток.

Отрасль комбинированного производства энергии из ТБО непрерывно обновляется. Со второй половины 1990-х годов в Европе началось сооружение «мусорных» ТЭЦ второго поколения. В стоимости этих проектов около 40 % занимают расходы на современные эффективные газоочистные сооружения. Но суть процессов сжигания ТБО не изменилась. ТЭЦ «Амагер Бакке» – это третье продвинутое поколение предприятий такого рода. Стоит повнимательнее присмотреться к их технологии.

Что именно сжигается на заводах? Традиционные мусоросжигательные заводы жгут неподсушенный мусор. Естественная влажность ТБО обычно колеблется в пределах 30 – 40 %. Поэтому значительное количество тепла, выделяющегося при сжигании отходов, расходуется на испарение влаги, и температуру в зоне горения обычно не удается поднять выше 1 тыс. °C. Шлаки, образующиеся в таких процессах, содержат много вредных примесей и сравнительно легко выделяют их при хранении на свалках и полигонах.

ТБО, поступающие на ТЭС нового поколения, обработаны иначе. Их сепарируют, отделяя фракции, не поддерживающие горение (металл, керамику, стекло и пр.). Оставшаяся высококалорийная часть состоит из пластика, бумаги, древесины, текстиля. После измельчения и подсушивания получается высококалорийное топливо под названием Refuse Derived Fuel (RDF). Фракция RDF, две тонны которого заменяют 1 тыс. кубометров газа, может использоваться в качестве высококалорийного топлива на электростанциях и цементных заводах.

Коэффициент использования топлива на ТЭС, сжигающих мусор и работающих в парогазовом цикле, достигает 80 – 85 %. Растет и доля электричества, произведенного в режиме когенерации, что также положительно влияет на экономику. Состав доходов комбинированных станций вида «мусор-в-энергию» примерно одинаковый от стране к стране: примерно половину выручки приносит продажа тепла, четверть – продажа электроэнергии, и остальное поступает от платы за переработку мусора, взимаемую с граждан.

 

КОТКА

Трудно сказать, какие предприятия делают погоду на рынке «мусор-в- энергию» – мегапроекты, подобные копенгагенскому, или небольшие муниципальные предприятия малых и средних городов. Большинство таких станций расположено в областях с населением 100 – 500 тыс. человек, с которых муниципалитеты и получают основной «урожай» мусора. Для понимания происходящего в отрасли присмотримся к примеру комбинированной станции финского города Котка с населением около 55 тыс. человек.

Холодный климат, дороговизна топлива и жесткая директива ЕС о складировании отходов на мусорных полигонах привели городские власти к решению о реализации проекта комбинированной станции «Кортеакоски» в Котка. Это первая в стране комбинированная станция по технологии «мусор-в-энергию». Строить ее начали в конце 2006 года, а на полную мощность станция заработала в 2009 году. Станция признана образцовой, поэтому она стоит подробного рассказа.

Комбинированная станция в Котка на 100 % принадлежит муниципальному предприятию Kotkan Energia Oy. Капитальные затраты на ее возведение составили 66 млн евро, а эксплуатация обходится в 6 млн евро в год. За год она сжигает 90 тонн ТБО, производя 50 млн кВт·ч электроэнергии и 87 Гкал теплоэнергии в виде пара, а также 43 тыс. Гкал горячей воды на отопление домов. Примерно треть доходов станции формирует продажа тепла, треть – продажа электроэнергии, и еще треть – плата, взимаемая за переработку мусора.

Отсортированные ТБО образуют основную часть топлива, на котором работает станция. Она работает с полной мощностью 11 месяцев в году. Каждый день на станции сжигают 300 тонн ТБО. Отходы собирают в городе и в прилегающих к нему районах, где проживает около 540 тыс. чел. Станция рассчитана на работу в течение 20 лет. Дымовые газы проходят полную очистку и удовлетворяют всем требованиям последней директивы ЕС к сжиганию мусора. Станция вырабатывает пар под давлением 40 бар при температуре 400 °C. ТЭЦ позволила городскому муниципалитету снизить выбросы на 20 %, или на 80 тонн в год. Она также повысила роль центрального отопления, доля которого теперь достигла 55 % домохозяйств. А доля возобновляемых источников энергии в городском хозяйстве теперь составляет 38 %.

 

FORTUM, КЛАЙПЕДА И СТОКГОЛЬМ

Финская энергетическая компания Fortum давно занимается переработкой мусора в энергию – или, вернее сказать, добычей энергии из мусора. Компания занимается генерацией, передачей и продажей конечному потребителю электроэнергии и теплоэнергии, а о размахе ее деятельности можно судить по тому, что ей полностью или отчасти принадлежат более 500 энергетических предприятий Финляндии, Швеции, Норвегии, Великобритании, Польши, Прибалтики и России. Но нас интересуют проекты компании по строительству и эксплуатации комбинированных станций на бытовом мусоре.

Самая новая клайпедская электростанция на комбинированной технологии «мусор-в-энергию» запущена в мае этого года и вскоре выйдет на проектную мощность. Оборудование налаживается таким образом, чтобы потреблять как можно меньше природного газа и обеспечить температуру пара не менее 850 градусов. Бытовой сортированный мусор со свалок региона составит 180 тыс. тонн в год, то есть примерно 50 % топлива, еще 80 тыс. тонн (20 %) будет приходиться на промышленные отходы, а остальную часть составит биотопливо. От станции город получит около 40 % необходимой ему теплоэнергии (350 тыс. Гкал) и около 120 млн кВт · ч электроэнергии.

Электрическая мощность станции – 20 МВт, тепловая – 50 МВт. Плюс дополнительные 13 МВт, которые, согласно проекту, будут получать из выходящего дыма в зимний период с использованием конденсирующего фильтра (именно эту систему применят на упомянутой выше станции «Амагер Бакка»). Станция на 95 % принадлежит Fortum Klaipeda, еще 5 % владеет муниципальное предприятие Klaipeda Energia. Планируемый годовой оборот ТЭЦ – 30 млн евро; инвестиции составили 123 млн евро. Парокотельный агрегат изготовила компания Fisia Babcock Environment GmbH.

Старейшая станция такого рода, построенная Fortum, находится в пригороде Стокгольма Хегдален. Она действует с 1969 года. Здесь работают пять котлов, для чего за год сжигают 500 тыс. тонн ТБО и 200 тыс. тонн промышленных отходов. Мощность станции составляет 230 МВт теплоэнергии и 70 МВт электроэнергии. За год она производит 2,2 млрд кВт · ч энергии. Строительство станции «Хегдален» обошлось в 140 млн евро. Половина ее принадлежит муниципалитету Стокгольма, а половина – концерну Fortum. Там же, в Стокгольме, Fortum строит еще одну комбинированную станцию, которая будет перерабатывать сначала 230 тыс. тонн ТБО в год, а с вводом второй очереди этот показатель вырастет до 700 тыс. тонн ТБО в год.

17.01.2014

Комментарии 0

Войдите или  зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Справка

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЭЦ

Станции комбинированной генерации электроэнергии и тепла (когенерации, или теплофикации) на твердых бытовых отходах стали быстро распространяться с последней четверти ХХ века. Если вы встретитесь с англоязычным термином СНР-plant (Combined Heat and Power plant), знайте, что речь идет о станции с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии, которые в России получили название ТЭЦ. Такие станции отличаются дешевизной электрической и тепловой энергии (по сравнению с покупаемой из сети), близостью к потребителю, отсутствием необходимости в дорогостоящих ЛЭП и подстанциях, экологичностью и многими другими факторами.

Особый интерес для жилищно-коммунального хозяйства представляют комбинированные станции на альтернативном топливе (биомасса, биогаз, свалочный газ, твердые бытовые отходы, древесные отходы, торфяные и древесные пеллеты и т. п.). Затраты на строительство коммуникаций для таких станций уменьшаются в 1,5 – 4 раза по сравнению с подведением тепла и электроэнергии от больших централизованных источников, и к тому же решается проблема утилизации отходов. Как правило, такие станции сооружают на базе существующих котельных или ТЭЦ, из которых убирается старое оборудование и монтируется новое. Тепловая энергия поступает в жилые дома, а электроэнергия – в централизованную сеть. По такому же пути целесообразно модернизировать коммунальную энергетику в малых городах нашей страны.

Потребитель, имеющий в эксплуатации станцию с когенерацией, не подвержен зависимости от экономического состояния дел в больших теплоэнергетических компаниях. Окупаемость капитальных вложений в когенерационную установку в мире происходит быстрее, чем возврат средств, затраченных на подключение к тепловым сетям (в России экономическая ситуация несколько иная из-за низких тарифов на тепло, высокого износа теплосетей и, как следствие, больших потерь теплоэнергии). Если комбинированная станция несет нагрузку в непрерывном цикле, то полное возмещение капитальных затрат наступает в течение трех-четырех лет эксплуатации. А это выгодно и владельцам электрических / тепловых сетей.

Аналитика