Земля накормит и обогреет

Александр КОЛЫЧЕВ

В рамках Белорусского промышленного форума состоялся «круглый стол» на тему: «Опыт замещения импортируемых энергоресурсов альтернативными источниками энергии». К сожалению, имеющиеся наработки не слишком объемны, хотя, как говорится, это было нужно еще вчера. Иначе трудно сформировать действительно устойчивую энергосистему, которая не зависела бы от настроения наших главных поставщиков энергоносителей.

Первый заместитель министра природных ресурсов и окружающей среды Республики Беларусь Александр АПАЦКИЙ в своем выступлении подчеркнул, что уже давно пора от разговоров перейти к активному использованию «зеленых» источников энергии. Это позволит не только уменьшить потребление импортируемых энергоносителей, но и снизить выброс в атмосферу парниковых газов. Наряду с гидро-, ветро-, а также солнечной и биоэнергетикой одним из самых перспективных направлений в наших климатических и природных условиях является использование геотермальных вод и тепловых насосов.

Первая из таких опытно-промышленных установок сейчас проходит апробацию на одном из тепличных комбинатов. При этом было подчеркнуто, что непосредственно технология не представляет особой технической сложности, весь вопрос в повышении ее энергоэффективности. Научным сопровождением этого направления занимается Национальная академия наук Беларуси, в частности, Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова. При этом в качестве головного производителя тепловых насосов рассматривается ЗАО «Атлант».

Доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией ИТМО им. А.В. Лыкова НАН Беларуси Леонард ВАСИЛЬЕВ остановился на перспективах использования тепловых насосов в строительной отрасли страны, поскольку именно Минстройархитектуры является одним из пионеров применения энергосберегающих технологий. При этом было отмечено, что традиционные источники энергии - газ, нефть и ядерное топливо - изначально обладают малой эффективностью (30-40%). Остальное - тепловые потери, которые образуются при их использовании. К тому же кроме непродуктивных материальных затрат традиционная энергетика наносит немалый вред окружающей среде, поскольку является дополнительным тепловым «ударом» для земной атмосферы.

Сорбционные, химические и композиционные тепловые насосы, над которыми работают в ИТМО, позволяют эффективно использовать миллионы мегаватт «бросовой» энергии. При этом задействуются возобновляемые ее источники: водные бассейны, грунтовые и геотермальные воды, энергия солнца и ветра, биомасса. Повсеместное использование таких систем позволит сэкономить до 15-20% первичных энергоресурсов, прежде всего газа.

Нам обещают, что примерно такое же снижение потребления газа даст введение в строй АЭС. Но в данном случае произойдет простая замена одного неэффективно используемого источника (газа) на другой (ядерное топливо), что не повысит эффективность энергосистемы страны в целом. Так что тепловые насосы в действительности могут стать той «палочкой-выручалочкой», которая поможет уменьшить потребление энергоносителей, за счет чего повысится конкурентоспособность страны на внешнем и внутреннем рынках.

К тому же сорбционные тепловые насосы экологичны, характеризуются отсутствием вибрации, шума и при этом обладают высокой термодинамической эффективностью. Так, например, коэффициент использования первичного топлива при электронагреве составляет 0,27-0,34, при сжигании - 0,75-0,85, при использовании парокомпрессионного теплового насоса с электродвигателем - 0,6-1,35 (с дизельным двигателем - 1,25-1,9), а сорбционные тепловые насосы характеризуются наивысшим коэффициентом - 1,6-2,5, а в некоторых случаях эти показатели доходят до 3-4. Такими параметрами обладают установки по три-генерации энергии, в результате чего образуется три энергоносителя: тепло, холод и электричество. В свое время ИТМО и Сморгонский завод оптического машиностроения создали опытную установку, которая, однако, так и не пошла в серийное производство. Хотя внедрение подобных систем на всех белорусских котельных и тепловых станциях могло бы повысить их эффективность на 30-40%.

Еще одно направление использования тепловых насосов, на этот раз плоских, позволяет увеличить эффективность фотоэлектрических панелей, используемых для регенерации энергии солнца. Их особенности заключаются в том, что чем ниже температурный режим эксплуатации, тем выше КПД. А вот «лишнюю» тепловую энергию можно отводить и утилизировать с пользой для дела. Этой тематикой также занимаются ученые ИТМО НАН Беларуси. Однако тепловому насосу нужны «помощники» - теплообменники и аккумуляторы тепла и холода: только в этом случае система будет работать с наивысшей эффективностью.

В заключение своего выступления ученый предложил создать государственную программу использования тепловых насосов в Беларуси, где можно было бы определить не только сроки их внедрения в энергосистеме страны, но и конкретных исполнителей тех или иных направлений, а также круг предполагаемых заказчиков и потребителей. Тогда появится надежда на то, что они сделают экономику Беларуси менее энергозависимой от внешних факторов.

Практическим опытом использования тепловых насосов, правда, зарубежного производства, поделился Виктор ОКУНЕВ, главный энергетик ОАО «Гроднохимволокно». Идея их применения возникла на предприятии после строительства газомоторной электростанции. Установленное немецкое оборудование позволило при выработке электроэнергии получить коэффициент использования первичного топлива на уровне 43%. Себестоимость электроэнергии составила 100 руб. за 1 кВт•ч, что в 3,5 раза ниже, чем та цена, по которой она отпускается «Белэнерго».
Однако в летнее время ощущался избыток тепловой энергии, поэтому уже через год была введена в строй первая очередь сорбционных тепловых машин. Это позволило полностью закрыть потребности предприятия в холоде, для получения которого ранее использовались парокомпрессионные холодильные установки. Коэффициент использования тепловых насосов составил 3,5-4, т.е. на одну единицу затраченной энергии предприятие дополнительно получает 3,5-4 энергетические единицы. А все благодаря тому, что начали использовать то тепло, которое ранее просто «выбрасывалось» в окружающую среду. Его стали применять также для подогрева обратной воды, что снизило расход сжигаемого топлива. Кроме того, это позволило значительно сократить потребление технической воды, использовавшейся для охлаждения.

За два отопительных сезона, которые прошли со времени начала работы этой системы, три тепловых насоса, потребляя около 1 МВт энергии, вырабатывают 3 Гкал тепла. За первый сезон использования было сэкономлено 1,4 тыс. т у.т., а окупаемость всей системы составила 2 года. На ОАО «Гроднохимволокно» собирались установить еще один тепловой насос для двухступенчатого подогрева воды с использованием диоксида углерода, однако отказались от этого по экономическим соображениям. Раньше всю тепловую энергию предприятие продавало «Гродноэнерго» для обеспечения теплом прилегающего к предприятию жилищного сектора. Однако с осени этого года по распоряжению Минэкономики тепловой энергией дома будет обеспечивать «Гродноэнерго», только уже за счет сжигаемого газа. Вот такая у нас получается экономика. С подобным подходом нам никогда не удастся уменьшить энергозависимость страны и сократить отрицательное сальдо внешней торговли.

Увы, пока ОАО «Гроднохимволокно» - единственное в Беларуси предприятие, которое так активно использует тепловые насосы. Внедрив современные технологии, оно не только полностью удовлетворило собственные нужды в электроэнергии, но и ежемесячно продает 3 млн. кВт•ч «Белэнерго». Постепенно от со-генерации перешли к три-генерации, а теперь и к квадро-генерации. Сейчас на предприятии решили заменить холодильные машины с коэффициентом преобразования тепла 0,7 на двухконтурные, с коэффициентом - 1,3. Таким образом, эффективность использования энергии увеличится почти вдвое.

Первый заместитель директора Департамента по энергоэффективности Виктор АНУШКО, комментируя сообщение главного энергетика ОАО «Гроднохимволокно», заявил, что там, где за дело берутся «неугомонные» руководители и столь же активные помощники, есть конкретные результаты. При этом показательно, что концепция и проектная документация по дополнительной выработке электроэнергии, тепла и холода, с использованием энергоэффективных технологий были разработаны конструкторским отделом предприятия.

Финансировались эти работы на паритетных началах концерном «Белнефтехим», самим предприятием и «Белэнерго». Однако сейчас, по словам, В.Анушко, главным противником таких преобразований является «Белэнерго», которое требует отменить льготные тарифы на поставляемую энергию, получаемую на небольших по мощности энергоустановках. Поскольку в тарифах не заложено перекрестное субсидирование электроэнергии для населения, энергетики вынуждены покрывать эти расходы из собственных средств и при этом несут убытки.
Начальник Главного управления научно-технической политики и лицензирования

Минстройархитектуры Вячеслав КОНЬКОВ подчеркнул, что в Министерстве уделяется особое внимание энергосберегающим технологиям, как в процессе проектирования и строительства зданий и сооружений, их эксплуатации, так и в производстве строительных материалов. В общем объеме потребления энергии республики треть составляют расходы на отопление сооружений, поэтому мероприятия по экономии могут дать значительный эффект.

Для решения этих задач научными подразделениями Министерства проведен целый комплекс исследований, изучен опыт зарубежных стран, прежде всего Германии и скандинавских стран. Теперь теоретические разработки переводятся в практическую область применения. Два года назад в Минске, в микрорайоне Красный Бор, был построен первый энергоэффективный дом. Его эксплутационный мониторинг показывает, что эффект от внедрения энергосберегающих технологий есть, правда, пока не достигнут его расчетный уровень.

Это объясняется тем, что достаточно долгое время жильцы обустраивали свои квартиры, а любые ремонтные работы вызывают дополнительные потери тепла. Теперь решено расширить практику использования технических решений, использованных при строительстве этого дома. Разработана программа по сооружению в республике зданий данного типа, которая в ближайшее время будет окончательно утверждена правительством. Такие дома планируется возводить не только в столице и областных центрах, но и в провинции.

При подборе базовых функций, которые должны в обязательном порядке присутствовать в энергоэффективных домах, первоочередное внимание уделялось экономической составляющей. Пока белорусский потребитель не готов к тому, чтобы покупать жилье со слишком навороченным «интеллектом». Поэтому ограничились следующими условиями: коэффициент теплового сопротивления стен с 1.07.2009 г. увеличен с 2-2,5 до 3,2, окон - с 0,6 до 1, кровли - до 6,5, торцевых частей зданий - до 4,5. Кроме этого предусмотрена рекуперация тепла во всех квартирах, а также автоматическое регулирование в них индивидуальных отопительных систем.
В дальнейшем предусмотрено строительство опытного энергопассивного дома, практически с нулевым потреблением энергии, где будут отрабатываться ресурсосберегающие технологии более высокого уровня. В этом проекте планируется использовать возобновляемые источники - энергию ветра, земли и солнца. В.Коньков предложил Департаменту по энергоэффективности, а также Министерству природных ресурсов и окружающей среды принять долевое участие в данном пилотном проекте, что позволило бы реализовать его в более короткие сроки.
Хочется верить, что в республике действительно от разговоров об использовании альтернативных источников энергии наконец-то перейдут к их активному внедрению. Нашей стране стоить принять за основу европейскую концепцию использования возобновляемой энергетики, программу по снижению выброса парниковых газов и развивать эти направления совместно с соседними странами ЕС.