Главная >  Энергосбережение 

 

Киотский протокол и теплоэнергет. Парниковыми называют газы, способствующие парниковому эффекту атмосферы — свойству ее верхних слоев, с одной стороны, пропускать часть солнечных лучей на Землю, а с другой — задерживать часть отраженного инфракрасного излучения от поверхности, обеспечивая определенное постоянное количество тепла вблизи поверхности планеты. Сложившееся соотношение этих газов в атмосфере уже миллионы лет обеспечивает необходимые условия существования жизни на Земле. Уменьшение количества парниковых газов (ПГ) в атмосфере может привести к снижению среднегодовых температур, а увеличение — к глобальному потеплению. Парниковые газы могут быть продуктом природных и антропогенных действий. Основным ПГ является пар H2O, образующийся при испарении влаги с поверхности океанов, морей, озер, рек и т.д., а также в результате технологических процессов. Естественно предположить, что доля антропогенных выбросов водяного пара ничтожна по сравнению с вкладом природных источников.

 

Киотский протокол был принят с целью сократить общие выбросы парниковых газов не менее чем на 5% от уровня базового 1990г. в период 2008-2012 гг., т.е. первого периода выполнения обязательств.

 

Цель РКИК ООН — «добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на климатическую систему», и определить направления сотрудничества стран мира для сохранения климата в будущем [2]. Все стороны конвенции приняли на себя обязательства по разработке, периодическому обновлению и передаче Конференции Сторон, высшему органу РКИК ООН, национальных кадастров антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями всех парниковых газов, используя согласованные методологии, в соответствии со ст. 4 данной конвенции. На сегодня практически все страны мира (в том числе и Украина) ратифицировали РКИК ООН.

 

Совсем иная картина с остальными парниковыми газами. Ежегодно для получения энергии и обеспечения производства сжигается ископаемое топливо в количестве более 10 млрд. т угольного эквивалента (или условного топлива — у.т.). При этом в атмосферу выбрасываются миллиарды тонн газов, создающих дополнительный парниковый эффект. В течение прошлого столетия в атмосфере увеличилась концентрация таких парниковых газов, как углекислый газ (CO , метан (CH и гемиоксид азота (N2O). На рисунке 1 приведены кривые изменения концентрации CO2 в атмосфере и температуры воздуха за 160 тыс. лет (по оценке экспертов ООН). В последние годы наблюдается резкое увеличение концентрации CO2 и повышение температуры.

 

В Киотском протоколе РКИК ООН были определены 6 парниковых газов прямого действия, оказывающие наибольшее влияние на парниковые свойства атмосферы (приложение A Киотского протокола), по которым вводятся ограничения выбросов. Это — углекислый газ, метан, гемиоксид азота, гидрофторуглероды, перфторуглероды, гексафторид серы (SF . Из них в процессе сжигания органического топлива образуются только CO2, CH4 и N2O. Они имеют разный потенциал глобального потепления (ПГТ): 1 т CH4 оказывает парниковый эффект в 21 раз больший, чем 1 т CO2, а 1 т N2O — в 310 раз. Поэтому, хотя при сжигании топлива выбросы CH4 и N2O значительно меньше, чем выбросы CO2, их учет необходим при проведении инвентаризации выбросов ПГ.

 

Следует также отметить общеэкологическое значение принятия Рамочной конвенции. Большинство мероприятий, направленных на снижение антропогенных выбросов парниковых газов, являются энергосберегающими и способствуют снижению потребления топлива, а значит — и сокращению выбросов экологически вредных веществ, образующихся при сжигании топлива.

 

Для развитых стран выполнение обязательств по уменьшению выбросов парниковых газов может привести к снижению потребления топлива, уменьшению промышленного производства и падению уровня жизни. Поэтому Соединенные Штаты и не ратифицировали Киотский протокол, поскольку им пришлось бы снижать уровень нынешних выбросов парниковых газов почти на 20%.

 

В данном протоколе также были определены конкретные величины сокращения выбросов для каждой страны, входящей в приложение B (в него включены промышленно развитые страны и страны с переходной экономикой, в т.ч. и Украина). На период 2008-2012 гг. ряду стран из этого перечня был оставлен объем выбросов парниковых газов на уровне показателей 1990г., в то время как Европейскому Союзу в целом установлено задание по снижению уровня выбросов на 8%, странам Центральной Европы — на 6%, а США — на 7%.

 

Поскольку процесс изменения климата носит глобальный характер, Киотский протокол позволяет странам, подписавшим этот документ, выполнять свои обязательства путем реализации соответствующих мероприятий как внутри своей страны, так и на территории других государств, имеющих значительный потенциал энергосбережения, и где стоимость сокращения выброса 1 т CO2 гораздо ниже. Протоколом определены следующие гибкие механизмы, способствующие выполнению обязательств, а именно:

 

Рисунок Концентрация углекислого газа в атмосфере и изменение температуры

 

• механизм чистого развития (ст. 1 , предусматривающий сотрудничество между странами, входящими в приложение B, и развивающимися странами;

 

• совместное осуществление проектов (ст. для стран, входящих в приложение B Киотского протокола;

 

Суть проектов совместного осуществления (ПСО) состоит в следующем. Для выполнения своих обязательств любая сторона, включенная в приложение B данного протокола, может передавать другой стороне или приобретать у нее единицы сокращения выбросов ПГ, полученные в результате реализации проектов по сокращению антропогенных выбросов парниковых газов из источников в любом секторе экономики.

 

• торговля выбросами ПГ (ст. 1 .

 

Украина ратифицировала Киотский протокол в феврале 2004г. С 1999г. в стране действует Межведомственная комиссия, задача которой состоит в организации разработки и координации внедрения национальных стратегии и плана действий по выполнению обязательств Украины согласно Рамочной конвенции ООН об изменении климата и Киотского протокола к ней [3]. В 2005г. утвержден Национальный план мероприятий по реализации положений Киотского протокола [4]. 22 февраля 2006г. принят Порядок рассмотрения, одобрения и реализации проектов, направленных на уменьшение объема антропогенных выбросов или увеличение абсорбции парниковых газов [5]. Для рассмотрения и оценки предложений по проектам совместного осуществления при Министерстве охраны окружающей среды Украины образовано государственное предприятие «Центр по вопросам изменения климата». Таким образом, в нашей стране созданы законодательная база и структура по рассмотрению, одобрению и регистрации проектов совместного осуществления. Однако следует оценить потенциал Украины относительно участия в гибких механизмах Киотского протокола.

 

Торговля выбросами парниковых газов позволяет странам с уровнем выбросов ПГ меньшим, чем определено протоколом, продавать часть квот государствам, чьи выбросы будут превышать предоставленные им количества парниковых газов. Однако механизм торговли выбросами заработает лишь с 2008г., в то время как деятельность по проектам совместного осуществления и механизму чистого развития не имеет этого ограничения. Для условий Украины механизм чистого развития не актуален, хотя во многом он подобен механизму совместного осуществления проектов.

 

По данным первого Национального сообщения по вопросам изменения климата [6], в 1990г. в Украине общий объем выбросов парниковых газов составлял 935,7 млн. т (в CO2 эквиваленте), из них выбросы углекислого газа — 711,4 млн. т, или 76%, а выбросы метана — 10,1 млн. т, или 22,7%. Основной вклад в выбросы ПГ в Украине вносят процессы, связанные с сжиганием топлива — 670,3 млн. т (в CO2 эквиваленте), или 71,6% (1990г.). В настоящее время годовая эмиссия антропогенных выбросов парниковых газов более чем на 300 млн. т меньше уровня выбросов базового 1990г. В принципе, весь «сэкономленный» из-за экономического кризиса потенциал выбросов ПГ можно использовать для привлечения инвестиций в техническое перевооружение отраслей с наибольшими выбросами парниковых газов.

 

Рисунок Выработка электрической энергии и выбросы углекислого газа ТЭС Украины

 

Ежегодно для получения энергии и обеспечения производства сжигается более 10 млрд. т топлива, при этом в атмосферу выбрасываются миллиарды тонн газов, создающих дополнительный парниковый эффект

 

Предприятия теплоэнергетической отрасли нашей страны относятся к основным производителям парниковых газов. В 1990г. тепловые электростанции (ТЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и котельные, относящиеся к Минэнерго Украины, при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива выбросили 164,7 млн. т CO2, 3063 т CH4 и 1405 т N2O. Общее количество выбросов ПГ составило 165,2 млн. т (в CO2 эквиваленте), или 17,6% общегосударственных выбросов парниковых газов. Выбросы углекислого газа от крупных ТЭС, ТЭЦ и котельных составили 23,4% всех выбросов диоксида углерода, образованного в процессах сжигания топлива.

 

В настоящее время стоимость 1 т CO2 на мировом углеродном рынке варьируется от $5 до $5 На закрытом углеродном рынке стран Европейского Союза 1 т CO2 стоит порядка 20-30 евро, что гораздо выше цены открытого углеродного рынка. Например, уже сейчас правительство Японии согласно покупать выбросы ПГ по цене $7 за тонну CO2 в количестве 500 млн. т для компенсации превышения своей квоты в период 2008-2012 гг. Таким образом, для теплоэнергетики нынешняя гипотетическая стоимость «сэкономленных» выбросов ПГ будет составлять не менее $630-665 млн. в год.

 

НС учетом падения выработки электрической энергии на ТЭС и ТЭЦ более чем в 2 раза, выбросы ПГ в теплоэнергетической отрасли снизились до 70 млн. т (в CO2 эквиваленте). На сегодня ежегодная «экономия» эмиссии парниковых газов предприятиями теплоэнергетики по сравнению с уровнем 1990г. составляет приблизительно 90-95 млн. т CO2.

 

В период 1990-1999 гг. наблюдалось падение выработки электрической энергии в целом по стране и на ТЭС в частности, а в 1999-2004 гг. генерация электроэнергии тепловыми электростанциями и теплоцентралями практически стабилизировалась. Ожидается, что выработка на ТЭС увеличится с 84 млрд. кВтч в 2005г. до 130 млрд. кВтч в 2020г. и 180 млрд. кВтч в 2030г. Доля выработки электрической энергии на атомных электростанциях может достигнуть 52%. Таким образом, по планам Минтопэнерго, атомные электростанции будут нести базовую нагрузку, а тепловой энергетике предстоит работать в маневренном режиме.

 

Вместе с тем в последние годы потребность экономики страны в электроэнергии растет, что в свою очередь вызывает увеличение объемов выбросов парниковых газов, главным образом CO На рис. 2 приведена динамика изменения с 1990г. по 2030г. (прогноз по данным Министерства топлива и энергетики Украины) выработки электрической энергии энергосистемой Украины в целом, производства электрической энергии тепловыми электростанциями и теплоцентралями, а также ожидаемые при этом выбросы углекислого газа.

 

В то же время рост выработки электрической энергии на ТЭС приведет к увеличению выбросов углекислого газа. Поскольку основным стратегическим топливом для Украины является уголь собственной добычи, можно предположить, что после 2025г. объемы выбросов CO2 превысят базовый уровень 1990г. Такое превышение может быть скомпенсировано в общегосударственном масштабе, например, снижением выбросов ПГ в металлургии путем внедрения новых технологий и сокращения производства металла.

 

Рисунок Баланс топлива на ТЭС Украины
(факт и прогноз)

 

Однако на первый период действия Киотского протокола (2008-2012 гг.) такой солидный «запас» сокращения выбросов CO2 от предприятий теплоэнергетики следует привлечь для реализации проектов совместного осуществления, направленных на реконструкцию или замену существующего оборудования блочных ТЭС и ТЭЦ Украины.

 

Для развитых стран выполнение обязательств по уменьшению выбросов парниковых газов может привести к снижению потребления топлива, уменьшению промышленного производства и падению уровня жизни

 

В настоящее время годовая эмиссия антропогенных выбросов парниковых газов в Украине более чем на 300 млн. т меньше уровня выбросов базового 1990г.

 

На них установлено около 60% мощностей отечественной электроэнергетики (более 30 ГВт) и вырабатывается 40% всей электрической энергии. Большинство из 104 энергоблоков украинских ТЭС отработали свыше 200 тыс. ч, имеют низкие технико-экономические показатели и нуждаются в реконструкции или замене. Коэффициент полезного действия угольных энергоблоков мощностью 150 и 200 МВт снизился с 35% до 28-31%. Для блоков мощностью 300 МВт снижение проектного КПД составляет 2-6%. Более экономичные газомазутные энергоблоки мощностью 800 МВт и 300 МВт практически не эксплуатируются из-за нехватки и дороговизны углеводородного топлива. Увеличение цены нефти и тенденция к повышению стоимости природного газа делает бесперспективными проекты по переводу угольных котлов на топливо с повышенным содержанием водорода (природный газ или мазут) как вариант мероприятий по снижению выбросов углекислого газа.

 

До 2010г. потребление угля и природного газа в теплоэнергетике практически одинаково, а до 2030г. планируется сокращение расхода природного газа с 21,3 млн. т у.т. до 10,1 млн. т у.т. и рост потребления угля с 21,8 млн. т у.т. до 62 млн. т у.т., или 81,6 млн. т твердого топлива средней калорийностью 5,3 тыс. ккал/кг. Сжигание в 2030г. такого количества угля приведет к превышению уровня выбросов парниковых газов 1990г. почти на 11%.

 

Остается лишь один путь — повышение эффективности использования твердого топлива на ТЭС, причем доля угля в энергетическом балансе будет постоянно расти. На рис. 3 показана динамика потребления топлива теплоэнергетикой с 1990 по 2030 годы (по данным Минтопэнерго Украины).

 

Поэтому вопросы повышения технологических показателей работы ТЭС имеют первостепенное значение и в экономическом, и в экологическом плане. Увеличение КПД энергоблока на 1% позволит почти на 3% снизить не только удельный расход топлива, но и удельные выбросы парниковых газов и загрязняющих веществ, в первую очередь оксидов серы, азота и углерода, а также пыли. Например, проведение реконструкции угольного энергоблока мощностью 200 МВт с восстановлением проектных показателей уменьшит удельный расход условного топлива на 40-80 г/кВтч, а выбросы углекислого газа — на 100-200 г/кВтч. При обеспечении 5 тыс. ч работы в год энергоблока 200 МВт экономия условного топлива составит 40-80 тыс. т/ч, а годовое снижение выбросов CO2 будет на уровне 100-200 тыс. т. Всего в теплоэнергетике Украины действует 43 блока 200 МВт и 6 блоков 150 МВт.

 

Общее потребление топлива в 2030г. должно быть меньше уровня 1990г. на 10%, а количество произведенной электроэнергии на ТЭС — на 14%. За счет внедрения новых высокоэффективных и экологических технологий сжигания твердого топлива ожидается восстановление уровня среднего удельного расхода условного топлива (см. рис. . Это значительно хуже лучших европейских показателей, однако следует учесть, что сегодня и в будущем тепловые электростанции вынуждены нести переменную часть нагрузки энергосистемы страны, т.е. работать в неоптимальных условиях. Вызванное физическим износом оборудования, работой энергоблоков в непроектных, маневренных режимах и потреблением низкокачественного топлива увеличение удельного расхода топлива приводит к его значительному перерасходу. В 2005г. при выработке 84,2 млрд. кВтч электроэнергии перерасход топлива (по сравнению с 1990г.) превысил 5 млн. т у.т.

 

При замене пылеугольного котла на котел циркулирующего кипящего слоя с реконструкцией паровой турбины КПД энергоблоков 150-200 МВт вырастет до 37%. Такое повышение эффективности соответствует снижению удельного расхода условного топлива на 60-110 г/кВтч и уменьшению удельных выбросов CO2 на 150-230 г/кВтч.

 

Рисунок Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии, г/кВтч

 

Необходимо отметить, что реконструкция существующего котла, а тем более замена на новый, требуют привлечения значительных финансовых средств — десятков миллионов долларов США. Возврат инвестиций должен обеспечиваться за счет продажи произведенной электроэнергии с учетом экономии расходов на топливо и возможности передачи части «сэкономленных» выбросов CO2 инвестору в случае регистрации проекта как ПСО. Ввиду высокой стоимости реконструкции или замены энергоблоков экономия исключительно на снижении выбросов диоксида углерода в финансовом отношении не обеспечит полного покрытия расходов. Например, при цене $7 за тонну диоксида углерода годовое сокращение выброса СО2 на 100-200 тыс. т позволит сэкономить лишь 3,5-7,0 млн. грн. в год.

 

Практически на каждой тепловой электростанции Украины разработан перечень мероприятий для улучшения технологических показателей работы ТЭС с оценкой необходимых расходов и ожидаемых прибылей, но для их реализации отсутствуют необходимые средства. Поэтому для увеличения экономической привлекательности комплекс работ по реконструкции следует разбить на отдельные лоты, при этом один из лотов может быть оформлен в качестве проекта совместного осуществления.

 

Следует учесть, что оформление документов по ПСО требует от энергокомпаний определенных затрат как на стадии составления заявки на проект (Project Information Note), разработки его технико-экономического обоснования (Project Design Document) вместе с оценкой воздействия на окружающую среду, так и при прохождении процедуры валидации и верификации проекта. Однако при заключении договора по выполнению ПСО вторая сторона сразу возвращает половину затраченных средств.

 

Предлагаемый ПСО должен также соответствовать принципу дополнительности Киотского протокола, т.е. быть дополнительным к тому, что уже делается для повышения эффективности работы ТЭС и снижения выбросов парниковых газов. Поэтому он не может содержаться в планах финансирования энергокомпаний и министерств, утвержденных постановлениями или распоряжениями правительства, а также приказами.

 

В теплоэнергетике наиболее благоприятными объектами выполнения ПСО являются энергоблоки с наихудшими технико-экономическим показателями, которые практически не участвуют в работе энергосистемы страны. Поэтому проведение реабилитационных работ на таких блоках не уменьшит выработку электроэнергии в отечественной энергосистеме, а по завершению реконструкции или замены, вследствие низкой себестоимости электроэнергии, они будут чаще включаться в график диспетчеризации, получая при этом больший доход от реализации электроэнергии. Они заменят наименее экономичные энергоблоки с высоким удельным расходом топлива и парниковых газов, тем самым сокращая отраслевые и общегосударственные выбросы ПГ.

 

Все ведущие покупатели единиц сокращения выбросов парниковых газов одним из непременных условий участия в ПСО выдвигают требование о сокращении выбросов парниковых газов минимум на 50 тыс. т/год (в CO2 эквиваленте). В теплоэнергетике практически любой проект реконструкции или замены дает большие значения ежегодного сокращения ПГ. Рынок проектов совместного осуществления в Украине только формируется, и тепловая энергетика должна занять в нем достойное место.

 

Перспективными также будут проекты совместного сжигания в угольных котлах твердого топлива и биомассы (отходов сельскохозяйственного производства, лесной и деревообрабатывающей промышленности). Сейчас в мире работает более 50 котлов с совместным сжиганием угля и биомассы. Например, в Дании действует энергоблок 325 МВт с пылеугольным котлом, сжигающим высокореакционные угли и солому, доля которой составляет до 10% по теплу [7].

 

Практически на каждой ТЭС Украины разработан перечень мероприятий по улучшению технологических показателей, но для их реализации отсутствуют необходимые средства

 

В Украине ежегодно можно было бы использовать до 20 млн. т соломы и стеблей растений, что эквивалентно почти 10 млн. т у.т. К этому следует добавить потенциал в 1 млн. т древесных отходов (опилки, кора, ветки), которые используются только на 25%.

 

Такая доля биомассы практически не влияет на топочные процессы в котле. Использование соломы имеет свои преимущества: снижение выбросов загрязняющих веществ вследствие мизерного содержания в ней золы и серы; уменьшение удельного выброса диоксида углерода, т.к. по материалам Конференции сторон РКИК ООН углекислый газ, образующийся при сжигании биомассы, не учитывается в кадастре выбросов ПГ, поскольку CO2 участвовал в образовании зеленой массы. Кроме того, утилизация биомассы в котлах снижает выбросы метана и гемиоксида азота, образующихся при гниении биомассы.

 

Дополнительным стимулом для проведения масштабной реконструкции ТЭС было бы введение новых надбавок в цену электрической энергии. Например, платеж за чистую мощность [8], предусматривающий дополнительное стимулирование энергоблоков, которые провели реконструкцию, обеспечившую значительную эффективность использования топлива, снижение удельных выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ до европейского уровня.

 

При реализации проекта совместного сжигания на энергоблоке 300 МВт угля и соломы с расходом последней 15-20 т/ч ежегодная экономия твердого топлива может составить 60-80 тыс. т, а снижение выбросов углекислого газа — 120-150 тыс. т.

 

Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. — Киото. — 1997.

 

Литература

 

Постанова Кабінету Міністрів України від 14 квітня 1999р. №583 «Про Міжвідомчу комісію із забезпечення виконання Рамкової конвенції ООН про зміну клімату».

 

Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата. — Нью-Йорк. — 1992.

 

Постанова Кабінету Міністрів України від 22 лютого 2006р. №206 «Про затвердження Порядку розгляду, схвалення та реалізації проектів, спрямованих на зменшення обсягу антропогенних викидів або збільшення абсорбції парникових газів згідно з Кіотським протоколом до Рамкової конвенції ООН про зміну клімату».

 

Розпорядження Кабінету Міністрів України від 18 серпня 2005р. №346-р «Про затвердження Національного плану заходів з реалізації положень Кіотського протоколу до Рамкової конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату».

 

Вольчин І.А., Потапов А.А., Варнінґ С., Юнкер Г. Використання соломи на вугільних ТЕС і зменшення викидів парникових газів // Энергетика и электрификация. — 200 — № — с. 42-49.

 

Перше Національне повідомлення щодо питань зміни клімату. — Мінприроди. — Київ. — 1998.

 

 

Вольчин І.А., Потапов А.А., Ращепкін В.А. Економічні аспекти вирішення екологічних проблем в теплоенергетиці України // Энергетика и электрификация. — 200 — №1 — с. 41-49.

 



 

Примерный порядок составленияежегодных отчетов о выбросах парниковыхгазов в атмосферу и регистрациипереуступки квот на выбросы. Показатели солнечнойводонагревательной установки вклиматических условиях различных регионовРоссии. Привыкайте к дорогому электричес. Конгресс США займется энергобезо. Компенсация.

 

Главная >  Энергосбережение 

0.02