Перспективы производства и использования биогаза в Украине

Рынок биогаза продолжит стремительно развиваться, замещая другие энергоносители в общей структуре энергетического баланса стран

Видео дня

Развитие биогазовых технологий в ЕС

По данным Международного энергетического агентства, 13,1% первичной энергии в мире в 2010 г. было произведено из возобновляемых источников энергии (ВИЭ). За период с 1991 г. по 2010 год потребление энергии из ВИЭ в ЕС увеличилось в два раза и составило 12,4% конечного энергопотребления ЕС-27.

Одним из важных секторов ВИЭ в мире является производство и энергетическое использование биогаза. Лидером в производстве биогаза по праву можно считать ЕС в целом и Германию в частности. Общее количество биогазовых установок (БГУ) в Европе превышает 11 тыс. единиц (7,2 тыс. ед. в Германии). Общее производство биогаза в ЕС-25 в 2010 г. составило 10,9 млн. т н.э. (эквивалент 13,5 млрд. м3 природного газа), из них 6,7 млн. т н.э. произведено в Германии. При этом годовой прирост составил 31,3%.

В 2011 г. в Европейском Союзе 56,7% биогаза было произведено на биогазовых установках, использующих в качестве сырья отходы агропромышленного комплекса (АПК) и специально выращенное растительное сырье. Около трети биогаза (31,3%) получено на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО). Оставшаяся часть (12%) произведена на станциях очистки сточных вод.

Биогаз использовался для производства электроэнергии (преимущественно) и/или тепла. В 2011 г. производство электроэнергии из биогаза в ЕС возросло по сравнению с 2010 г. на 18,4% и достигло 35,9 ТВт•ч. За тот же период продажа тепла, полученного с использованием биогаза, предприятиям и тепловым сетям увеличилась на 16% до 2,2 млн. т н.э.

В балансе производства электроэнергии из ВИЭ в ЕС электроэнергия из биогаза составляет 4,5%, а в балансе производства электроэнергии из биомассы – 24,4%. По прогнозу Еврокомиссии относительно структуры производства электроэнергии из ВИЭ в ЕС в 2020 г. доля электроэнергии из биогаза составит около 8%, превысив вклад малой гидроэнергетики, геотермальной и солнечной энергетики, а также электроэнергии из ТБО.

В последние годы получили распространение проекты по производству очищенного биогаза (биометана) с последующей закачкой в сети ПГ. В 2011 г. в ЕС насчитывалось около 180 установок по производству биометана, 130 из которых поставляли биометан в газовые распределительные сети, на остальных биометан использовался в качестве моторного топлива для автомобилей. Суммарная мощность биометановых установок составляла 70 000 нм3/ч. Общее производство биометана в 8 странах ЕС в 2010-2011 г.г. составило примерно 0,5 млрд. м3/год.

Большие объемы производства биогаза и биометана стали следствием дополнительного использования в качестве исходного сырья специально выращиваемых растительных культур (преимущественно кукурузы). Например, в Германии для этих целей было задействовано около 1 млн. га, что составляет 8,3% от общей площади пахотных земель (более 12 млн. га).

По оценкам аналитиков, рынок биогаза продолжит стремительно развиваться, замещая другие энергоносители в общей структуре энергетического баланса стран.

Опыт производства биогаза, состояние развития биогазовых технологий в Украине

В Украине существуют единичные примеры внедрения биогазовых технологий. Первая из ныне работающих на отходах животноводства БГУ промышленного типа была построена в 1993 г. на свиноферме комбината "Запорожсталь". После этого были запущены биогазовые установки компаний "Агро-Овен", "Элита", "Украинская молочная компания" (табл. 1).

Биогазовая установка на комбинате "Запорожсталь" была внедрена с целью очистки стоков и уменьшения потребления энергии, на сегодняшний день энергетическая (тепловая) утилизация биогаза реализуется на собственные нужды свинокомплекса комбината. На свинокомплексе корпорации "Агро-Овен" электроэнергия, вырабатываемая на биогазовой установке, потребляется на собственные нужды предприятия, при этом когенерационная установка не подключена к общей электросети. Эксплуатация БГУ компании "Элита" была приостановлена в 2011 г. в связи с нерентабельностью работы при отсутствии "зеленого" тарифа (ЗТ). Единственной биогазовой установкой, подключённой к сети, является на сегодняшний день БГУ на ферме КРС "Украинской молочной компании".

В сентябре 2011 г. было начато строительство биогазовой установки на базе свинокомплекса в с. Копанки, Ив.-Франковской обл. В 2012 г. "Мироновский хлебопродукт" начал работы по строительству биогазовой установки на птицефабрике "Орель-Лидер" в Днепропетровской обл. Планирует реализовать амбиционную программу строительства из 30 БГУ компания "Укрлэндфарминг". Агропромхолдинг "Астарта-Киев" в 2012 г. анонсировал строительство биогазовой установки на Глобинском сахарном заводе (Полтавская обл.) за счет кредита ЕБРР. Таким образом, внедрение биогазовых технологий остается уделом флагманов АПК, имеющих собственные ресурсы для работы в условиях слабого финансового рынка и отсутствия инвестиций.

Несколько примеров внедренных биогазовых проектов существует на полигонах ТБО в городах Ялта, Алушта, Львов, Мариуполь, Кременчуг, Луганск, Киев (табл. 2), а также Бортнической станции очистки сточных вод (г. Киев).

Проект на Киевском полигоне №5, реализованный компанией ЛНК, является в настоящее время наиболее успешным украинским биогазовым проектом. На полигоне работает линейка из пяти биогазовых двигателей компании TEDOM установленной мощностью 177 кВтэл каждый. В 2012 г. на полигоне ТБО выработано, поставлено в сеть и продано по экономически обоснованному тарифу, определенному НКРЭ, 3,26 ГВт•ч электроэнергии. Компания наращивает мощность этого проекта, в 2013 году запланирован ввод в эксплуатацию газопоршневой установки производства компании GE Jenbacher мощностью 1063 кВтэл. Кроме этого, компания ЛНК в июне 2013 г. вводит в эксплуатацию газопоршневую установку производства компании GE Jenbacher мощностью 1063 кВтэл на полигоне ТБО г. Борисполь. В мае 2013 г. компания получила возможность продавать э/э, выработанную из биогаза на Бориспольском полигоне, по "зеленому" тарифу (134,46 коп/кВт-ч).

Потенциал производства биогаза в Украине

АПК Украины, производя значительные объемы органических отходов, потенциально обладает ресурсами для производства биогаза, способными заместить 1,5 млрд. м3 ПГ/год (теоретический потенциал). При дальнейшем развитии сельского хозяйства и широком использовании растительного сырья (силос, травы) этот потенциал может быть доведен по разным оценкам от 6 до 18 млрд. м3/год в пересчете на ПГ. В первом случае предполагается использовать 6% пахотных (50% свободных от посевов) земель в Украине под выращивание кукурузы на биогаз при урожайности 30 т зеленой массы с 1 га. Второй вариант с более высоким прогнозом предполагает использование 7,9 млн. га земель под выращивание кукурузы с учетом повышения урожайности.

В табл. 3 показан потенциал выработки биогаза на существующих предприятиях АПК Украины, а также из силосной кукурузы, выращиваемой на 50 % свободных пахотных земель (при повышенной урожайности 40 т зеленой массы с 1 га и выходе биогаза 180 м3/т).

Значительная доля потенциального рынка БГУ в Украине может быть освоена до 2030 года. Необходимой предпосылкой реализации данных проектов на первом этапе является введение экономически обоснованного ЗТ для электроэнергии из биогаза. Для реализации эффективных энергетических биогазовых проектов важно стимулировать производство электроэнергии из биогаза, полученного не только из отходов биомассы, но также из специально выращенного растительного сырья. Параллельно с производством электроэнергии в Украине целесообразно развивать производство биометана для прямого замещения природного газа или более эффективной энергетической утилизации биогаза при производстве электроэнергии и тепла.

Стимулы и барьеры на пути развития производства биогаза в Украине и предложения по их преодолению

Одним из проверенных и действенных механизмов стимулирования развития возобновляемых источников энергии в мире является использование фиксированных "зеленых" тарифов для электроэнергии, произведенной из ВИЭ. В Украине для электроэнергии, выработанной из биогаза, гарантированный законом ЗТ действует только с апреля 2013 г., а его величина составляет 0,1239 евро/кВт-ч (с коэффициентом ЗТ равным 2,3).

Авторами определены следующие законодательные барьеры на пути развития производства энергии из биомассы, в частности из биогаза, и предложений по их преодолению путем внесения изменений в Закон Украины № 5485-VI , а именно:

1. Необоснованно низкий коэффициент "зеленого" тарифа для электроэнергии из биогаза.

2. Некорректное определение термина "биомасса".

3. Необоснованные требования относительно доли местной составляющей оборудования, материалов и услуг в общей стоимости проектов.

4. Терминологические ошибки в описании основных элементов оборудования для объектов электроэнергетики, использующих энергию биогаза.

5. Дискриминационный подход к биогазовым установкам, которые введены в эксплуатацию до 01.04.2013.

Детальный анализ действующих Законов Украины в сфере возобновляемой энергетики, в т.ч. имеющих отношение к производству биогаза, идентифицированные основные барьеры и предложения по их преодолению приведены в Аналитических записках БАУ №2 и №3.

Кроме законодательных барьеров, существуют и другие проблемы развития производства биогаза в Украине.

• отсутствие нормативной базы;
• сложность применения налоговых льгот при ввозе биоэнергетического оборудования;
• отсутствие целевого финансирования проектов БГУ украинского производства; отсутствие действующей программы развития сектора.

Концепция развития производства биогаза в Украине до 2030 г.

Учитывая техническую и экономическую целесообразность, а также текущую структуру и величину предприятий в АПК Украины (фермы КРС и свинофермы, птицефабрики, сахарные заводы, спиртовые заводы, пивные заводы), объем рынка биогазовых установок оценивается примерно в 1600 установок с мини-ТЭЦ мощностью от 100 кВтэл. Общая установленная мощность БГУ может составить около 820 МВт электрических и 1100 МВт тепловых.

Считаем целесообразным в краткосрочной (до 2020 г.) и среднесрочной (до 2030 г.) перспективе освоить соответственно 9% и 51% экономически целесообразного рынка БГУ. Общая годовая выработка электрической энергии при этом может составить в 2020 г. 0,45 млрд. кВт-ч и 2,5 млрд. кВт-ч в 2030 г. При общих инвестициях в более, чем 800 биогазовых установок разных мощностей до 2030 г. до 15 млрд. грн., объем вырабатываемого биогаза составит 1,65 млрд. м3/год (1,2 млн. т у.т.) (табл. 4).

При этом из силоса кукурузы суммарно будет выработано около 2/3 объема биогаза, а 1/3 объема – из отходов. Для выращивания необходимого объема силоса кукурузы потребуется 0,15 млн. га пахотных земель, что составляет всего 0,5% от их общей площади или 4,3% от площади свободных пахотных земель (по состоянию на 2011 г.). Потенциал использования сбросного тепла от мини-ТЭЦ составит в 2020 г. 0,395 млн. Гкал, в 2030 г. – 2,234 млн. Гкал.

Количество новых рабочих мест до 2030 г., как прямых, так и в смежных видах деятельности, составит около 5200 единиц, сокращение выбросов парниковых газов – около 6 млн. т СО2экв/год.

Выводы

• Производство биогаза в мире в целом, и в странах ЕС в частности, находится на этапе стремительного роста с тенденцией к интенсификации существующих технологий получения биогаза, а также поиска новых видов сырья и технологий его переработки в биогаз, максимально полного полезного использования энергии биогаза. В 2010 г. в ЕС было произведено 13,5 млрд. м 3 биогаза в эквиваленте ПГ, планируется рост производства почти в 2 раза до 2020 г.
• Развитие биогазовых технологий в Украине позволит в перспективе производить ежегодно от 1,5 до 6 млрд. м 3 эквивалента ПГ, внесет значительный вклад в обеспечение энергетической независимости государства, сформирует альтернативный газо-топливный ресурс, обеспечит возможность покрытия пиковых нагрузок в электросети, будет способствовать созданию новых рабочих мест, развитию местной экономики, улучшению экологии и повышению плодородия почв.

• Для интенсивного наращивания производства биогаза и энергии из него необходимо создать условия для развития этого вида бизнеса. Первоочередными задачами должны стать: повышение "зеленого" тарифа для э/э из биогаза до 0,1616 евро/кВт-ч (коэффициент ЗТ 3,0) – для биогаза из продукции отходов АПК, и до 0,1454 евро/кВт-ч (коэффициент ЗТ 2,7) – для других видов биогазов; устранение в ЗУ № 5485-VI ряда терминологических упущений, касающихся термина "биомасса" и названий основных элементов БГУ, а также отмена на данном этапе развития отрасли требования "местной составляющей".
• При интенсивном строительстве БГУ, инвестиции в отрасль до 2030 г. могут составить не менее 15 млрд. грн., при общем числе проектов более 800 ед. и годовой выработке биогаза 1,65 млрд. м 3 (1,2 млн. т у.т.).