Лесопромышленный комплекс – энергоёмкое хозяйство, обладающее собственными крупными энергетическими ресурсами – низкокачественной древесиной и древесными отходами.
Дрова – самый убыточный сортимент лесозаготовок. Выход дров достигает 30…50 % общего объёма заготовки древесины. Дрова продаются в 3…3,5 раза дешевле себестоимости их производства. Убытки от производства дров лесозаготовители вынуждены компенсировать за счёт увеличения цен на деловую древесину, что отрицательно сказывается на экономической эффективности работы всех деревообрабатывающих производств. Согласно нашим расчётам устранение убытков от производства дров снизит затраты на круглые лесоматериалы ~ на 20 %.
Вторая составляющая древесного топлива – древесные отходы. При производстве обрезных пиломатериалов, фанеры, например, в отходы уходит половина сырья. Если отходы не используются, все затраты на древесное сырьё ложатся на себестоимость вырабатываемой продукции.
Древесное топливо относится к категории возобновляемых источников энергии. Использование возобновляемых источников энергии весьма актуально как с экономической, так и с экологической точек зрения.
Энергетика на древесном топливе (биоэнергетика) является универсальным и наиболее эффективным средством использования низкокачественной древесины и древесных отходов. Практически неликвидная древесина превращается в такую наукоёмкую продукцию, как энергия.
Развитие биоэнергетики позволяет повысить конкурентоспособность лесобумажной продукции путём снижения затрат на древесное сырьё за счет эффективного использования низкокачественной (дровяной) древесины и древесных отходов, а также снижения затрат на потребляемую энергию за счет использования собственной энергии, более дешёвой, чем покупная.
В Советский период развитие энергетики на древесном топливе сдерживалось низкими ценами на ископаемые энергоресурсы и централизованную электрическую энергию. В настоящее время ситуация радикально изменилась. Согласно нашим исследованиям, тепловая и электрическая энергия, выработанная на когенерационных ТЭС с использованием древесного топлива, в 2…3 раза дешевле действующих тарифов. В местах, где централизованное энергоснабжение отсутствует и применяются дизельные электростанции, собственная энергия может быть дешевле покупной в 4…6 раз.
Производство тепловой и электрической энергии на когенерационных тепловых электростанциях (ТЭС) – наиболее готовый к немедленному внедрению и самый распространённый во всех лесоиндустриально развитых странах мира вариант развития энергетики на древесном топливе, гарантированно обеспечивающий повышение экономической эффективности производства лесобумажной продукции.
К переводу предприятий ЛПК на собственные источники энергии можно приступить немедленно, поскольку основное оборудование для ТЭС – паровые котлы и паровые турбины, в России производится. С развитием биоэнергетики будут созданы тысячи новых рабочих мест на предприятиях ЛПК, в ЖКХ и компаниях энергетического машиностроения – заводах по производству котельного, турбинного оборудования, рубительных машин для производства топливной щепы и др.
Масштабы развития биоэнергетики в лесопромышленном комплексе зависят от ресурсов древесного топлива. Экономически более доступными для использования в качестве топлива в настоящее время являются дровяная древесина и сучья кроны деревьев при организации вывозки древесины деревьями (с кроной), отходы лесопиления, фанерного производства, кора, образующаяся на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности при окорке балансов.
Доступные ресурсы древесного топлива в лесопромышленном комплексе, исходя из современных объёмов производства, составляют около 90 млн куб.м в год. Энергетический потенциал этого топлива составляет более 500 ПДж (петаджоулей). Этот потенциал позволяет на 75% удовлетворить потребности лесопромышленного комплекса (ЛПК) в тепловой и электрической энергии, а при целенаправленной заготовке низкокачественной древесины, например, при реконструкции низкотоварных древостоев – полностью. Почти 80 % этих ресурсов образуются на лесозаготовительных предприятиях (см. диаграмму).
Структура ресурсов древесного топлива по федеральным округам России представлена на диаграмме. Как видим, биоэнергетика может получить развитие практически во всех федеральных округах страны. Особую актуальность имеют удалённые районы, куда не выгодно прокладывать газопроводы, линии электропередач и осуществляется сезонная поставка топлива на дизельные электростанции.
При полном использовании предприятиями ЛПК экономически доступного ресурса древесного топлива для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии и замены ею покупных энергоресурсов суммарная годовая экономия составит около 78 млрд руб. (расчёты в ценах 2010 года).
Энергетический потенциал годового ресурса древесного топлива при современных объёмах производства лесобумажной продукции по теплоте сгорания эквивалентен 14,2 млрд куб. м природного газа. По расчётам на 2010 год полное использование экономически доступного ресурса древесного топлива для выработки тепловой и/или электрической энергии позволило бы высвободить объём природного газа, составляющий около 10 % его годового экспорта. Этого газа было достаточно для выполнения обязательств по его поставкам в Бельгию, Грецию, Болгарию, Сербию, Хорватию, Словению, Швейцарию и Македонию вместе взятым.
Замена природного газа древесным топливом при современных внутренних ценах на этот вид топлива экономически не эффективна. Однако, возможность экспорта высвобождающихся объёмов газа может дать годовой экономический эффект 70…80 млрд руб.
Суммарный годовой экономический эффект от полного использования ресурса древесной биомассы может составить более 160 млрд руб. (расчёты в ценах 2010 года).
Реализация энергетических проектов в ЛПК имеет не только экономическое, но и экологическое значение. По международным соглашениям выбросы СО2 при сжигании древесины не учитываются как антропогенные. Замена древесиной эквивалентного количества природного газа позволила бы сократить учитываемые выбросы СО2 на 29,8 млн т, мазута – на 38,5 млн т, каменного угля – на 47,3 млн т. При продаже на международном рынке прав на выбросы в таких объёмах может быть получено около 200 млн евро (расчёты в ценах 2010 года).
Таким образом, перевод предприятий лесопромышленного комплекса на собственные источники тепловой и электрической энергии - мощный фактор повышения эффективности работы ЛПК, развития энергетического машиностроения, снижения затрат в ЖКХ и увеличения вклада в бюджет страны.
В отличие от других видов возобновляемых источников энергии (ВИЭ), эксплуатация когенерационных ТЭС на древесном топливе не требует дотаций государства, поскольку не предполагает продажи электрической энергии в распределительные сети. Поддержка государства требуется лишь на стадии строительства энергетических объектов и закупки дорогостоящего оборудования.
Однако эффективное производство энергии – это лишь одна сторона рассматриваемой проблемы. Не менее важна другая сторона – эффективное (круглосуточное) использование вырабатываемой энергии.
С этой точки зрения наиболее готовыми к переводу на собственные источники энергии являются круглосуточно работающие фанерные комбинаты и заводы древесных плит (практически все целлюлозно-бумажные комбинаты уже имеют тепловые электростанции). Отсутствие достаточного количества собственного древесного топлива на заводах древесных плит легко восполнить поставками дровяной древесины и древесных отходов.
Что касается лесозаготовительных предприятий, предлагаются технологические решения, обеспечивающие эффективное использование вырабатываемой энергии внутри предприятий, без продажи энергии в распределительные сети (электростанции на древесном топливе по себестоимости производства энергии не могут конкурировать с крупными ТЭС при поставках энергии в распределительные сети без поддержки государства).
Стабильное использование тепловой и электрической энергии в леспромхозах может быть обеспечено строительством круглосуточно работающих мини заводов древесных плит, теплиц или оранжерей для круглогодичного выращивания овощей или цветов, подогревом воды в прудовых хозяйствах. Собственной тепловой, электрической энергией и горячей водой будут обеспечены жилые посёлки лесозаготовителей.
К сожалению, информация о состоянии энергетического хозяйства лесопромышленного комплекса отсутствовала. Потребовалось провести анкетирование крупных и средних предприятий ЛПК . В результате были получены данные о котельных, дизельных и тепловых электростанциях. Было установлено, что на крупных и средних предприятиях ЛПК работают 1256 единиц паровых и водогрейных котлов, 23 тепловые и 97 дизельных электростанций.
Структура топлива, потребляемого энергетическими объектами ЛПК, приведена на диаграмме.
Как видим, доля ископаемого топлива, используемого предприятиями ЛПК, составляла около 30 % общего количества потребляемого топлива. Из 23 тепловых электростанций лишь 9 работали на древесном топливе.
Приведённая информация показывает, что современное состояние биоэнергетики в лесопромышленном комплексе России совершенно не соответствует его значимости и имеющимся ресурсам древесного топлива.
За последние тридцать лет, в течение которых энергетика на древесном топливе в стране не имела развития, произошло существенное отставание в этой области от лесоиндустриально развитых стран. Для преодоления отставания были выполнены следующие работы:
- разработана конструкторская документация на стационарную технологическую линию для производства щепы из дровяных деревьев диаметром комле до 80 см на нижних складах лесозаготовительных предприятий и биржах сырья лесоперерабатывающих предприятий;
- разработана принципиальная схема и конструкторская документация на оборудование для склада топливной щепы, обеспечивающего хранение трёхсуточного запаса топливной щепы объёмом до 1 000 плотных куб. м щепы и её подачу в котлы. Работа склада может быть полностью автоматизирована;
- разработана конструкторская документация на высокоэффективное топочное устройство вихревого типа для отечественных паровых и водогрейных котлов, обеспечивающее сжигание топлива высокой влажности без подсветки.
Принципиальная схема когенерационной тепловой электростанции на древесном топливе для лесозаготовительного предприятия приведена на рисунке.
Что касается древесных топливных гранул (пеллет), производство которых рекомендовано развивать в Стратегии развития лесного комплекса на период до 2030 года, можно сказать следующее.
Пеллетирование древесины проводится с целью снижения транспортных расходов за счёт сушки и прессования древесины в гранулы при перевозках древесного топлива на большие расстояния, в том числе на на экспорт.
В нашей стране экспорт пеллет в большом количестве случаев убыточен, поскольку они часто производятся не из сухих отходов крупных деревообрабатывающих комбинатов, а из дровяной древесины, что требует больших затрат на её доставку, окорку, измельчение и сушку. Для производства гранул используется дорогое импортное оборудование. По этой причине многие уже построенные пеллетные производства прекратили своё существование.
Переход стран Западной Европы на пеллеты, кроме декларируемого ими решения экологических проблем, связанных с изменением климата, не в последнюю очередь преследует цель уменьшения их зависимости от российских углеводородов. На внутреннем рынке пеллеты не выдерживают конкуренции с топливной щепой.
Развитие энергетики на древесном топливе целесообразно включить в мероприятия по реализации Стратегии развития лесного комплекса России на период до 2030 года в качестве одного из приоритетов.
Научно-исследовательская работа в области биоэнергетики проводилась совместно с профессором кафедры теплотехники Московского государственного университета леса, к.т.н. Андреем Борисовичем Левиным.
Подпишитесь на канал, чтобы не пропустить очередную статью.
Следующая публикация будет посвящена совершенствованию структуры лесозаготовительной промышленности.
Ранее опубликованные статьи:
«Лесному комплексу нужен современный Орлов»
https://zen.yandex.ru/media/id/6012aea54b0cec447d80281b/lesnomu-kompleksu-nujen-sovremennyi-orlov
«О Стратегии развития лесопромышленного комплекса»
https://zen.yandex.ru/media/id/6012aea54b0cec447d80281b/o-strategii-razvitiia-lesopromyshlennogo-kompleksa
Более подробно устранение проблем лесопромышленного комплекса рассмотрено в монографии «О стратегии и тактике развития лесопромышленного комплекса России», издательство Palmarium Academic Publishing , Германия, 2014 г., с. 234. Заказать книгу можно через интернет-магазины, например, «Люблю книги».