Евгений Панцхава - Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография

• Название: Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография
• Автор: Евгений Панцхава
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-4365-0155-0

Предлагаемая читателю монография, прежде всего, посвящается выдающимся отечественным ученым и специалистам, стоявшим у истоков создания отечественной биоэнергетики задолго до ее активного развития за рубежом. В книге представлены зарубежные и отечественные достижения по всем современным направлениям бурно развивающейся биоэнергетики как самостоятельного сектора общей мировой энергетики, ее теоретическим основам, технологиям, оборудованию и практическому применению.

Большое внимание уделяется теории и практики природного метаногенеза как сложнейшего биологического процесса, активно участвующего в кругообороте углерода в биосфере, роли этого процесса в эволюции живого на земле, его глобальному участию в образовании ископаемых углеводородов.

Книга рекомендуется для специалистов России, работающих в указанной области, для студентов, аспирантов и преподавателей кафедр, факультетов, вузов, изучающих и развивающих отечественную биоэнергетику.

---

Удельный расход топлива на выработку тепла в среднем по стране составляет 200 кг у.т./Гкал. Вполне реально уменьшение удельного расхода до 150 кг у.т./Гкал, что эквивалентно уменьшению потребления топлива на 25 % т. е. на 105 млн. т у.т., за счет повышения КПД котлов и увеличения доли комбинированной выработки тепла и электроэнергии.

Суммарные тепловые потери в сетях составляют около 450 млн. Гкал/год. (450 млн. х млн. ккал/год) или 47.4 млн. т/год топочного мазута (ТМ) марки М100. Потенциал экономии за счет прогрессивных способов теплоизоляции, оперативного устранения утечек, уменьшения диаметров трубопроводов, частичной децентрализации теплоснабжения концевых потребителей составляет около 300 млн. Гкал/год. Или 31.6 млн. т ТМ.

Объем теплопотребления по стране составляет около 1650 млн. Гкал/год. = 173.8 млн. т ТМ. Половина тепла расходуется на теплоснабжение жилых зданий, в том числе на отопление около 600 млн. Гкал.= 63.2 млн. т ТМ. При общей площади жилого фонда 2,8 млрд. м2 [3] удельный расход тепла на отопление составляет 0,22 Гкал/м2 год [121]. В 2013 году – производство тепловой энергии в России составило 618,4 млн. Гкал (65.1 млн. т ТМ) – прогноз ФСТ[1-22]. Потребление электроэнергии в 2013 году в России прогнозировалось на уровне 1064,6 млрд. кВт ч, что на 4,1 % больше показателя 2011 года и на 2,1 % превышает ожидаемое потребление в 2012 году.

Объемы потребления электроэнергии населением прогнозировалось на уровне 146,4 млрд. кВт ч, что на 1 % больше плана 2012 года.[1-23].

Предполагается, что доминирующим энергоносителем первой половины ХХI века будет природный газ. Его использование в качестве основного топлива обеспечит высокую энергетическую и экономическую эффективность производства.

Рис. 1–5. Структура производства электроэнергии в России. [1-24].

Удельный расход топлива на выработку тепла в среднем по стране к 2030 г. может составить 150 кг у.т.

В 2030 г. Россия должна будет затратить на теплоснабжение населения по меркам Москвы 97.7 млн. т у.т. или 97700 млн. кг у.т., что эквивалентно 71989.5 млн. кг топочного мазута, что потребует переработать 145.7 млн. т нефти. Для замены этого количества топочного мазута потребуется в год 600 млн. м3 дров стоимостью 600 млрд. руб.[1-25].

Потребление электроэнергии на жителя г. Москвы составляет 1400 кВт час/год, для России – 1100 кВт час/год, для США -3500 кВт час /год.[1-27]. К 2030 г. Для всех жителей России потребление электроэнергии может составить по меркам г. Москвы – 200480 млн. кВт час/год или 200.5 млрд. кВт час/год, по меркам США – 500 млрд. кВт час/год или 47 % от производства электроэнергии в 2012 г.[1-28].

Рис. 1–6. Зоны централизованного и распределенного теплоснабжения РФ.[1-26]

Структура производства электроэнергии на электростанциях России в 2000 году: ТЭС – 67 %; 582,4 ГВт. ч;; АЭС – 15 %; 128,9 ГВт. ч. ГЭС – 19 %; 164,4 ГВт.ч

К 2020 г. прогнозируетя производить 1620 млрд. кВт час /год электроэнергии, на ТЭС придется до 1069 млрд. кВт час/год. На ТЭС придется 66 %, АЭС – 20.7 %, ГЭС – 13.3 %.

Объем производства электроэнергии на ТЭС европейской части страны – 80 % от суммы всех ТЭС России. В 2001 г. ТЭС европейского региона потребили 150 млрд. куб. м природного газа или 95 % от общего объема потребления всей страны.[1-29]. Для производства электроэнергии в 2020 г. потребуется 185–190 млрд. куб. м газа в год. 95 % придется на европейскую часть страны.

186 млрд. м3 газа дадут 610 млрд. кВт ч/год электроэнергии или 57 %, на уголь и мазут – 43 % или 163.8 млн. ту.т., или 15.5 млн. т топочного мазута и 144.5 млн. ту.т. угля.

Соотношение затрат топлива на производство электроэнергии и тепловой энергии на ТЭС равно 2.9 на примере Абаканской ТЭЦ [1-30].

Когенерация – комбинированный процесс одновременного производства тепла и электроэнергии [1-31].

Когенераторная установка вырабатывает электроэнергию и тепловую энергию в соотношении 1:1,5.

Если к 2050 г. ВВП России на душу населения выйдет на современный уровень ВВР США, то российский ВВП должен будет составить 6.54 трлн. Долл. в год, а производство электроэнергии 1770 млрд. кВт ч/год, т. е. дельта по отношению к выработке электроэнергии в 2010 г. составит 770 млрд. кВт ч/год.

Таблица. 1-7

Внутренний валовый продукт и производство электроэнергии в США и России

По постановлению Правительства РФ (январь 2009 г.) к 2020 г. производство электроэнергии должно вырасти до 1700 млрд. кВт ч/год. Вклад ВИЭ должен составить 4.5 %.

Если взять производство электроэнергии по данным США – 1770 млрд. кВт ч/год, то вклад ВИЭ должен составить 79.7 млрд. кВт ч/год.

По данным 2009 г. производство электроэнергии из отходов АПК (отходы КРС, Свиноводства- крупных хозяйств и птицефабрик) может составить 82.43 млрд. кВт ч/год, то есть перекрывает прогноз Энергетической стратегии России к 2020 г по получению электроэнергии из ВИЭ.

Производство биоэтанол в США – это военно-стратегическая и политическая цель США.

Широкое развитие масштабного производства автобиоэтанола из кукурузы в США имеет военно-стратегическое значение на случай возникновения непредвиденных обстоятельств: войны, терактов, крупных природных катаклизмов, и т. д. 207 спиртовых заводов с общей производительностью 48.3 млн. т/год этаола. Производство бензина 1.17 млрд. т/год. Газохол – 3.7 %.

Евросоюз и США всерьез взяли курс на развитие альтернативных источников энергии. ЕС объявил о необходимости увеличения финансирования 10-летней программы развития альтернативной энергетики на 50 млрд. евро. Ожидается, что к 2020 году в развитых странах 20 % всей потребляемой энергии будет вырабатываться без сжигания нефти и газа. Все это нанесет мощный удар по России, которая пока по-прежнему делает ставку на экспорт углеводородов.

На сегодняшний день биотопливо является самым распространенным видом альтернативной энергии в США. На его долю приходится примерно 53 % выработки альтернативной энергии. Далее следует гидроэнергетика – 36 %; на геотермальные источники и энергию ветра приходится по 5 %, на солнечную энергию всего 2 %.[1-32].

МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЫНОК (2007–2030 годы)

2007 год

Нефть – 36.5%

Газ – 23.5%

Уголь – 27.7%

АЭС – 5%

ВИЭ (с ГЭС) 6.3%

2030 год

Нефть – 23.5%

Газ – 20%

Уголь – 25%

АЭС – 10%

ВИЭ (с ГЭС) -21.5%

К 2030 г. Потребление ВИЭ с ГЭС в мировой энергетике возрастет с 6.3 % до 21.5 %, АЭС с 5 % до 10 %, а потребление ископаемых энергоносителей снизится: нефти на 13 %. Газа- на 3.5 %, угля – на 2.7 %.

Расход тепловой энергии в России на обогрев зданий в 4–5 раз выше, чем в Финляндии и Норвегии (наиболее близкие по климатическим условиям).

КРЕКИНГ НЕФТИ:

Бензин – 20%

Керосин – 9.5%

ДТ – 19%

Мазут топочный 49.4 % [1-33].

«… "сырьевая игла", на которой уже давно "сидит" российская экономика, немного проржавела», Россия «достигла пределов развития и в ближайшие годы нефтяная промышленность начнет идти вниз. При этом компании будут тратить колоссальные деньги даже на то, чтобы хоть как-то поддержать ее на прежнем уровне.

По их оценке в 2013 г., падение будет находиться в пределах статистической погрешности – "процент-два". Затем в течение 3–5 лет динамика добычи нефти в России будет находиться на некоем плато.

После этого возможно ускорение темпов падения добычи "черного золота" в России – до 5–7% в год. Даже несмотря на колоссальные затраты [1-34,1-35].

Таблица.1-8

Прогнозные данные по добычи необходимого количества нефти для производства основных моторных топлив (бензин, керосин, дизельное топливо) в 2030 г. для России

МТ – моторные топлива

Ранее указывалось, что дефицит может составить 300 млн. тонн нефти в год. При переходе на современные технологии крекинга он может уменьшится до 180 млн. тонн нефти в год.

Кроме возможного дефицита добычи нефти на изменение сырьевой структуры моторных топлив в России могут оказать значительное влияние стоимости добычи нефти.

Но значения этих величин в зависимости от стран добычи нефти по разным источника отличаются.

По данным одного из российских экспертов – А. Хайтуна в 2009 г. себестоимость добычи нефти на Ближнем Востоке и в Ливии составляет 2–6 $ за баррель при глубине залегания до 2 км. Нефть расположена вблизи океанских портов, что резко сокращает транспортные издержки.

В России себестоимость добычи нефти оценивается в 6-14 $ за баррель без полного учета затрат на создание и поддержание инфраструктуры, при крайне низкой заработной плате… Себестоимость нефти с новых месторождений ввиду увеличения глубины залегания пластов достигнет 22–24 $, даже если не полностью учитывать удорожание инфраструктуры.

Стоимость транспортировки российской нефти в несколько раз выше транспортировки ближневосточной: средняя дальность доставки по нефтепроводам превышает 3000 км (Ливия – 600 км, Норвегия -1000 км); часть поставок производится на морских судах и железнодорожном транспорте, тогда как основную массу мировых поставок нефти из Ближнего Востока осуществляют океанские суда (в десятки раз дешевле железнодорожного транспорта). [36]. В настоящее время Россия обеспечивает 26 % потребления и 66 % импорта природного газа в страны ЕЭС. Среднее транспортное плечо для газа по России – 2200 км, а при экспорте (если учесть страны СНГ) – порядка 3700 км. Себестоимость российского газа на скважине 4 долл. США за 1000 кубометров.