Заместване на горива и енергии в КЕП от горива и енергии, произведени от ВЕИ

Заместване на горива и енергии в КЕП от горива и енергии, произведени от ВЕИ.

1. Баланс на електроенергията в страната. Производство на електрическа енергия от ВЕИ

Структурата на електропроизводството и дяловете на съответните видове генериращи мощности е представена в таблица 4.2.1.в и включва ТЕЦ, АЕЦ и ВЕЦ.

На горната фигура е показан „максималният сценарий” (средна скорост на нарастване 2-3% годишно) на потребление на електроенергия за периода 2005-2015 година (прогнозата на АЕЕ, отразена в НДПЕЕ). Както по този сценарии, така и по прогнозите на НЕК-ЕАД (2% годишно) може да се направи извода, че предстои значително нарастване на потреблението на електроенергия, което трябва да бъде осигурено от нарастване на използването на конвенционални горива и енергии за производството й в условията на снемане от експлоатация на съществуващи електропроизводствени мощности (3 и 4-ти блок на АЕЦ, ТЕЦ”Марица 3” и ТЕЦ”Брикел”).

Прогнозата за развитието на електроенергийния сектор, по данни от НЕК-ЕАД, се базира на съществуващите производствени електроенергийни мощности, както и на въвеждането в експлоатация на нова ТЕЦ на лигнитни въглища през 2008 година в комплекса „Марица изток” на мястото на ТЕЦ „Марица изток 1” (строителството й обаче закъснява и вероятно пусковият срок ще бъде през 2010 г.), ВЕЦ „Цанков камък” през 2009 година и първи блок на АЕЦ „Белене” през 2010 година, а вторият – през 2015 г.



Фигура 4.2.1.в: Електроенергиен баланс на България в периода 2005-2015 година.

Балансът на електроенергията в България за периода 2005-2015 година, при запазване на конкурентноспособността на икономиката, може да бъде осигурен само при провеждане на последователна политика за:

• 
  намаляване на загубите при производството, преноса и дистрибуцията на електроенергия;
  
• 
  въвеждане на мащабни мерки за спестяване на електрическа енергия, особено в индустрията;
  
• 
  заместване на електроенергията с други горива и енергии;
  
• 
  въвеждане на нови генериращи мощности, с акцент върху тези, основани на ВЕИ
  

В долната таблица са посочени данни за произведената електрическа енергия през 2002 година.

• 
  през 2002 г. – 5.1%;
  
• 
  през 2003 г. – 7.0%;
  
• 
  през 2004 г. - 7.2%.
  

.

Прогноза

Дяловете на електрическата енергия произведена от ВЕИ в страните-членки на ЕС за годините 1997, 2002 и прогнозата за 2010 година, са показани на фигурата по-долу:

• 
  Водна енергия (ВЕЦ)
  

Делът на електроенергията от ВЕЦ в брутното прогнозно производство на електроенергия за периода 2005-2015 година е средно около 5.5% (по данни на НЕК-ЕАД).

Очаква се през 2015 година електроенергията, произведена от водна енергия да достигне 2 988 GWh или 257 ktoe. Това означава нарастване с около 1% годишно, т.е. със скорост по-ниска от скоростта на нарастване на потреблението на електрическа енергия. В условията на нарастване на потреблението и от там на производството на електроенергия делът на водната енергия в брутното потребление на електроенергия не само няма да нараства, но на практика ще намалява.

• 
  Ветрова енергия
  

• 
  Фотоволтаични инсталации
  

• 
  Биомаса (вкл.биогаз)
  

На практика единствената възможност за значимо нарастване на дела на електроенергията, произведена от ВЕИ в брутното вътрешно потребление на електроенергия е мащабното използване на биомасата във всичките й форми в мощности за комбинирано производство на електроенергия и топлинна енергия.

Ако през 2015 година България достигне нивото на производство на електроенергия от биомаса на ЕС от 2003 година, тя ще произвежда електроенергия:

• 
  50 ktoe - от дървесина;
  
• 
  10 ktoe – от черна луга;
  
• 
  7 ktoe – от сметищен газ и
  
• 
  6 ktoe – от слама (ниво на Дания),
  

• 
  Геотермална енергия
  

Горната информация е систематизирана в таблица 4.2.2.

Формулираната от България индикативна цел, а именно, че 11% от брутното вътрешно потребление на електроенергия могат да бъдат произведени от ВЕИ при условия на благоприятни климатични дадености, може да бъде достигната при ускорено въвеждане на технологии, базирани на използването на ВЕИ, едновременно с мерки за спестяване на електроенергия (преструктуриране на потреблението и повишавана на ЕЕ).

2. Потребление на горива и енергии за отопление и БГВ. Производство на топлинна енергия от ВЕИ.

Към края на периода 2005-2015 се очаква топлинната енергия да се осигурява от биомаса (40%), централно топлоснабдяване (24%), въглища и природен газ (по около 16%). Течните горива и електроенергията ще запълнят остатъка до 4%. През 2015 година необходимата енергия за отопление и БГВ ще надвиши 2 900 ktoe годишно, от които най-малко 10% или 290 ktoe са за производство на гореща вода за битови нужди (БГВ). В тези количества не са включени ВЕИ с изключение на биомасата. На практика част от конвенционалните горива и енергии ще бъдат заместени с ВЕИ.

Производството на топлинна енергия от някои видове ВЕИ е ефективно от икономическа и енергийна гледна точка и трябва да се разглежда приоритетно.

Теоретично възможното, максимално количество енергия за отопление и БГВ, произведено от ВЕИ, което може да се предложи алтернативно на конвенционалните горива и енергии, предвидени като необходими за задоволяване на нуждите от отопление и БГВ на крайните потребители към 2015 година спрямо нивото от 2004 година е около 2 200 ktoe, от които около 220 ktoe за БГВ. (През 2004 г. на пазара са предложени само 708 ktoe биомаса, предимно във вид на дървесина като дърва за огрев.).

Производството на топлинна енергия от ВЕИ винаги трябва да се разглежда не само от гледна точка на наличие на достъпен енергиен потенциал, но и от гледна точка на икономически ефективна доставка на получената енергия до крайния потребител. В тази връзка винаги трябва да се оценява и потенциала на пазара за топлинна енергия в съответния регион. В повечето случаи този потенциал зависи пряко от гъстотата на населението в съответния регион и от разстоянието на съответния ВЕИ до него. Въпросът за доставката е специфичен за топлинната енергия, въпреки че има своя ефект и при производството, преноса и дистрибуцията на електрическа енергия.

• 
  Слънчева енергия
  

Въпреки, че съществуват слънчеви термични системи, които могат да работят през цялата година, в момента вследствие на високата им цена, икономически ефективното им приложение трудно може да се докаже.

За производството на половината от цялото необходимо за БГВ количество енергии и горива в страната (145 ktoe; 1 682 GWh) е необходимo инсталирането на не по-малко от 3.10⁶ m² селективни термични слънчеви колектори (над 500 kWh осреднено годишно производство от m²).

При разработката на краткосрочни програми по ВЕИ тази възможност трябва да се детайлизира приоритетно като се разгледат комплексно възможностите за инсталация на слънчеви термични системи за БГВ в районите с висока гъстота на населението и голяма стойност на радиационния потенциал. Особено подходящи и икономически ефективни ще бъдат многофамилните сгради в слънчеви региони. Тези системи могат да се разглеждат и като допълнения към системите за централизирано топлоснабдяване в големите градове, които ще доставят топла вода на абонатите през слънчевите месеци, когато себестойността на топлата вода, доставена от системите за централна топлофикация е сравнително висока.

Краткосрочната програма по ВЕИ за следващия 3-годишен период, в частта въвеждаща използването на термични слънчеви колектори, може да включва подходящи държавни и общински сгради, потребяващи електроенергия или течни горива за производство на гореща вода. Добър пример за това са и социалните домове, детските градини, болниците и другите сгради публична общинска собственост. По предварителни оценки през 2015 година тези сгради ще консумират около 64 ktoe или 742.10⁶ kWh(t) топлинна енергия. Ако се приеме, че половината от енергията, необходима за БГВ (3.2 ktoe) се произведе през слънчевите дни на годината от слънчеви термични колектори, т.е. производство над 37 GWh(t) при използваемост около 1 100 часа годишно и осреднена топлинна мощност 0.35 kWh/m² ще бъдат необходими не повече от 1.10⁵ m² термични слънчеви колектори. Държавата може да даде пример като премахне използването на скъпата електроенергия и течни горива за производство на топлина енергия.

Изпълнението на мерките в Краткосрочната програма по ВЕИ, въвеждаща термични слънчеви колектори в такъв мащаб, при наличие на финансова възможност може да се съчетае с препоръките в заключителните доклади от проведените енергийни обследвания на сградите държавна и общинска собственост с разгъната площ над 1000 m². При обновяването на тези сгради освен мерки по подобряване на термичната изолация на сградата, след доказване на икономическата ефективност, могат да се включат и мерки за въвеждане на термични слънчеви колектори и заместване на съществуващо отопление с такова, базирано на ВЕИ (биомаса или нейни производни; геотермална енергия; термопомпи).

На база на горепосочените оценки може да се направи извода, че чрез използването на слънчевата радиация за БГВ през слънчевите дни на годината до 2015 година могат да се произведат не повече от 130 ktoe, което представлява 50% от нуждите от топла вода и 5% от необходимото общо количество топлинна енергия.

В настоящата програма е възприета една доста по-реалистична прогноза, която не включва намесата на държавата и се базира само на естествените пазарни условия.

• 
  Геотермия
  

Ако което и да е от горепосочените условия не отговаря на определени изисквания за икономическа ефективност не може да се приеме, че съществува реална възможност за реализация на подобен проект.

В тази връзка една детайлна оценка на възможностите за реализация на достъпния потенциал на геотермалната енергия в страната предстои да се извърши след разработването на съответна методика и прилагането й при разработването на Националната краткосрочна програма за ВЕИ.

Експертна оценка на наличния достъпен потенциал на геотермалната енергия е около 350 ktoe. Настоящата прогноза приема, че до 2015 година за производство на топлинна енергия могат да бъдат усвоени над 25% от него (93 ktoe). Предимствата на геотермалната енергия пред останалите видове ВЕИ, подходящи за преобразуване в топлинна енергия, включват освен минималните отрицателни екологични последствия и, което е особено важно, възможността за използване през цялата година, което за слънчевата енергия на нивото на достъпните в момента технологии е невъзможно.

Въпреки че, чрез геотермалната енергия могат да се покрият целогодишно нуждите от топлинна енергия на подходящи населени места, тя не може да реши проблема с отоплението на българина, тъй като чрез оптималното й усвояване до 2015 година може да се покрие едва 2.3% от необходимото количество топлина енергия.

Независимо от очакваното свиване на потреблението на електроенергия за отопление и БГВ, ефектът от употребата на електроенергия може да се увеличи значително (от 3 до 5 пъти) чрез употребата на въздушни и водни термични помпи. Въвеждането на термопомпи трябва да бъде насочено към заместване на въглищата, особено в населените места, където въглищата се изгарят неефективно и с отделяне на неоправдано голямо количество вредни газове. Сравнителният анализ обаче показва, че тяхното използване през следващите 10 години няма да доведе до значим ефект в баланса на топлинната енергия, предвид високите инвестиции за инсталациите.

• 
  Биомаса
  

• 
  подобряване на организацията на събирането и преработването (особено на дребно размерна дървесина и селскостопанските отпадъци);
  
• 
  преминаване от използваната горивна база в системите за централно топлоснабдяване, базирана основно на природен газ и течни горива към биомаса и максимално използване на горивни схеми с добавяне на биомаса към основното гориво;
  
• 
  преминаване от мощни централни топло снабдителни предприятия към по-малки местни инсталации и мрежи, при които транспортните и складовите разходи са редуцирани и при които могат да се използват технологии за изгаряне на някои видове битови отпадъци.
  
• 
  повишаване на ефективността на малки и средно мощни съоръжения за изгаряне на биомаса.
  

• 
  дървесина за отопление(дърва за огрев) в бита и услугите – 986 ktoe;
  
• 
  топлоенергия от дървесина, използвана в топлофикационни централи – 120 ktoe;
  
• 
  топлоенергия от отпадна биомаса за енергийни цели в индустрията – 46 ktoe;
  
• 
  топлоенергия от слама в топлофикационни централи – 64 ktoe;
  
• 
  топлоенергия от инсталации за изгаряне на сметищен газ – 11 ktoe.
  

2. От всички ВЕИ най-голям неизползван технически достъпен енергиен потенциал има биомасата. Неговото усвояване в близко бъдеще е безспорен национален приоритет, което налага разработването на цялостна програма за икономически ефективно и екологически целесъобразно използване на биомасата. Нарастването на употребата на биомасата, във всичките й форми и разновидности, трябва да става със скорост по-висока от нарастването на БВП.

3. През следващите 10-години държавата трябва да направи всичко необходимо за преустановяване на използването на течни горива за отопление и на директното преобразуване на електроенергия в топлинна енергия.

3. Баланс на течните горива. Производство на течни горива от ВЕИ

На фигура 4.2.3 е показано историческото развитие и прогнозата за потреблението на течни горива в България, без да се отчита дела на ВЕИ от възможното производство на биогорива.

Делът на течните горива в КЕП на страната през 2003 година е 38%. Следователно не е възможно да се говори за енергийна ефективност при крайния потребител и да не се анализа потреблението на течни горива в страната. Най-голям потребител на течни горива е транспортния сектор с дял от около 66% през 2003 година. Характерно за този сектор е, че през последните няколко години потреблението му нараства със скоростта на нарастване на БВП, което означава, че транспортът не подобрява ефективността си. В НДПЕЕ се предвижда до 2015 година тази тенденция да се запази, което означава, че консумираното количество течни горива почти ще се удвои в сравнение с нивото от 2003 година. Трябва да се има предвид обаче, че на пазара на течните горива ще настъпят дълбоки промени, свързани с ускоряването на поскъпването им, което от една страна вероятно ще задържи потреблението, а от друга ще предизвика нарастващ интерес към производството на био-горива.

През 2003 г. потреблението от транспорта на бензин е било 725 ktoe, а на дизелово гориво 961 ktoe. Прогнозата за 2010 година е потреблението на бензин да се увеличи до 1045 ktoe, а на дизелово гориво до 1394 ktoe. За да достигне до посочената от Европейската комисия индикативна цел за пазарен дял на биогорива за транспорта, България би трябвало да използва през 2010 година около 140 ktoe биогорива.

За нашия автопарк днес от гледа точка на използване на съществуващите машини и инфраструктура за продажба на гориво, както и на разходите за производство несъмнено предимство има био-дизела. В ЕС биодизела днес е около 82% от произвежданите течни биогорива за транспорта. Една добра схема на въвеждането му на пазара, въпреки по-високата му засега цена, може да бъде (подобно на Австрия), добавянето на законово определен прогресиращ дял всяка година към конвенционалното дизелово гориво. Това задължение:

• 
  ще осигури постоянен пазар на произведения био-дизел и заедно с това ще създаде условия за уедряване на земеделските земи, засадени с енергийни култури;
  
• 
  ще създаде нов перспективен бизнес;
  
• 
  ще окаже допустимо минимално влияние върху поскъпването на горивото;
  
• 
  ще даде достатъчно време на собствениците и вносителите на автомобили да се настроят към спецификата на горивото.
  

Две са основните направления, за които е оценен потенциала: отглеждане на енергийни култури на пустеещи земи и използване на отпадни мазнини.

• 
  Производство на биогорива от енергийни култури, отглеждани на пустеещи земи
  

- 700 kt годишно биоетанол от захарно цвекло с енергиен еквивалент - 450 ktoe;

- 120 kt годишно биодизел от рапицово масло с енергиен еквивалент - 108 ktoe;

- 140 kt годишно биодизел от слънчогледово масло с енергиен еквивалент - 126 ktoe.

• 
  Биодизел от отпадни мазнини
  

• 
  Биоетанол
  

На основата на цена от 64 лв/t захарно цвекло в България разходите за производство на биоетанол се оценяват на 1 200 лв/t, което при топлина на изгаряне от 7 100 kCal/kg дава специфичната цена от 170 лв/GCal. Тази цена е съпоставима с специфичната цена на конвенционалния бензин, което означава, че произведените количества биоетанол могат да се добавят в концентрации до 15% към продавано горивото. В по-далечна перспектива тенденцията е, независимо от временните колебания, минералното гориво да поскъпва и съотношение на цените да продължи да се променя в полза на биогоривото.

• 
  Биодизел
  

Преимущества на биодизела са:

- Tой е алтернативно гориво, което може да се използва във всички съществуващи стандарти дизелови двигатели. Единствената минимална модификация, която може да се наложи е в някои по-стари двигатели да бъдат заменени гумените тръбопроводи, съединения и уплътнения със синтетични материали;

- Може да се използва, както в чист вид, така и да се смесва с петролния дизел. Тъй като в студено време има проблеми със замръзването, през зимата се препоръчва да се използва смес с до 30% биодизел. С въведения у нас европейския стандарт EN 590 за качество на горивата за дизелови двигатели се допуска до 5 %, по-обем, дял на биодизела в дизеловото гориво. Обсъжда се увеличаването на този дял до 10 % в близко бъдеще.

- Използването на биодизелa намалява износването и удължава значително живота на дизеловия двигател, защото той е с по добри смазочни качества, намалява разхода, подобрява запалването и увеличава мощността;

- Използването на биодизел води до намаляване емисиите от двигателите с вътрешно горене на вредни вещества като сажди, фини прахови частици, липсват емисии на SO2, освен това биодизелът има нулев потенциал на отделяне на CO2 (единствено правят изключение емисиите на азотни окиси, които се увеличават до 15%).

През последните години в България беше поставено началото на производството на биодизел.

Цели и прогноза за производството на биогорива за транспорта в България

• 
  Биоетанол
  

- Недостиг на суровина, тъй като тя се използва и за производството на продукти с по-висока пазарна стойност от биогоривата или ще се изнася;

• 
  Разходите за производство все още са по-високи от тези на бензина.
  

• 
  Биодизел
  

• 
  Не изисква подмяна или модификации на съществуващия автомобилен парк и инфраструктура за продажба;
  
• 
  Може да се използва, както в чист вид, така и да се смесва с петролния дизел;
  
• 
  Производствените разходи вече са близки до тези на горивото от петрол и ще се променят в полза на биодизела в бъдеще;
  
• 
  Технологията за производство е сравнително проста и производството на необходимото оборудване може да се извършва и у нас (Това се отнася с пълна сила и за биоетанола);
  
• 
  Използването му намаляване износването и удължава живота на двигателите;
  
• 
  Използването на биодизел води до намаляване на емисиите на двигателите с вътрешно горене на вредни вещества, като сажди, фини прахови частици, липсват емисии SO₂, освен това биодизелът има нулев потенциал на отделяне на CO₂ (единствено правят изключение емисиите на азотни окиси, които се увеличават с 15%).
  

Може да се очаква, че до 2010 година България ще достигне 1% дял на биогоривата което е равнището на потребление на биогорива за транспорта в ЕС през 2003 г., и през 2015 г. до 2% дял на биогоривата (целта на ЕС за 2005 г.). Съотношение 85% биодизел и 15% биоетанол от общото потребление на биогорива, което е приблизително днешното съотношение в ЕС, може да бъде достигнато към 2015 г. Това означава потребление на 24 ktoe биогорива през 2010 г. и 54 ktoe биодизел и 9 ktoe биоетанол през 2015 г.

Производството на биогорива (или само на суровини за производството им) може значително да надхвърли потреблението в страната поради по-високите цени на биогоривата в ЕС които ще стимулират износа. Трябва да се подчертае, че индикативната цел е само за вътрешното потребление независимо от производството, износа и вноса на биогорива.

Таблица: Потреблението на течни горива в сектор транспорт през 2003 година и прогноза за потреблението на конвенционални и биогорива за 2010 и 2015 година, ktoe

година	бензин + биоетанол	Дизел + биодизел	Общо
2003	725 = (725 + 0)	961 = (961 + 0)	1 686
2010	1 044 = (1 040 + 4)	1 394 = (1 374 + 20)	2 438
2015	1 366 = (1 357 + 9)	1 821 = (1 767 +54)	3 187

ИЗВОДИ:

1. До 2015 година, при нормално пазарно развитие, присъствието на биогоривата в баланса на течните горива в страната ще бъде символично;

2. Ако не се провежда адекватна държавна политика, голяма част от произвежданите у нас количества биогорива (или суровините за производството им) ще се изнасят в страните-членки на ЕС със значително по-високи пазарни цени на тези продукти и въведени преференциални условия за търговията с тях.

4. Производство на биогаз (включително сметищен газ)

За производство на биогаз могат да се използват животински и растителни земеделски отпадъци, но енергийно оползотворяване на последните е по-ефективно чрез директното им изгаряне.

Съществен недостатък при производството на биогаз е необходимостта от сравнително висока температура за ферментацията на отпадъците, 30-40°С. Това налага спиране работата на ферментаторите, или използване на значителна част от произведения газ за подгряването им, през студения период на годината, когато има най-голяма нужда от произвеждания газ.

Производството на биогаз в ЕС, през 2003 г. достигна 3 219 ktoe. При запазване на съществуващата тенденция, се очаква, през 2010 г., производството на биогаз да достигне 5 300 ktoe, което е около 3 пъти по-малко от целта набелязана в Бялата книга.

Основните бариери пред производството на биогаз са:

- значителните инвестиции за изграждането на съвременни инсталации, достигащи до 4000–5000 €/kWh(e) в ЕС, при производство на електроенергия;

- намиране пазар на произвежданите вторични продукти (торове);

- неефективна работа през зимата.

Най-широко разпространение е намерило производството на биогаз в някои развиващи се страни с по-топъл климат (Индия, Китай), където се изграждат сравнително малки, евтини и примитивни инсталации, а получавания биогаз се използва в домакинствата за отопление, горещо водоснабдяване, готвене и дори за осветление.

Сметищен газ

Добивът на сметищен газ е възможен само в големи и модерни сметища. С увеличаване броя и размерите на сметищата се увеличава и технически използваемия потенциал на сметищен газ. От друга страна в по-далечна перспектива, след 30-50 години е възможно намаляване количеството на депонираните отпадъци с развитие на технологиите за рециклиране, компостиране и т.н. на отпадъците. Трябва също така да се отчита, че намаляване количествата на сметищен газ започва 10-15 години след намаляване количеството на депонираните отпадъци. Енергийното оползотворяване на сметищния газ (съдържащ 50-55% метан) има голям ефект за намаляване емисиите на парникови газове.

През 2000 г. мощността на инсталациите за енергийно използване на сметищен газ в ЕС е била 700 MW(е) и оценката е да достигне 1366 MW(е) през 2010 г.

Технико-икономическите показатели на комбинираното производство на електроенергия и топлоенергия от сметищен газ са много по-привлекателни от показателите при използване на биогаз.

В ЕС необходимите инвестиции за инсталации работещи със сметищен газ са около 900–950 €/kWh(e), експлоатационните разходи 0,018–0,019 €/kWh(e), а разходите за производството на електроенергия са 0,033–0,035 €/kWh(e).

Потенциал за производство в България

Биогаз от животински отпадъци

Общият потенциал за производство на биогаз, чрез анаеробна ферментация на животински отпадъци в България през 2004 г. е около 320 ktoe/г. При развитие на животновъдството и увеличаване броя на животните този потенциал може да се увеличи.

Реално използваемия потенциал в по-големи ферми е около 72 ktoe/г. Този потенциал също може да се увеличи при нарастване броя на големите модерни животновъдни комплекси.

Сметищен газ

Количеството на депонираните битови отпадъци през 2003 г. е общо 3 194 ktoe. Общото количество сметищен газ, който може да се използва за енергийни цели е около 144.10⁶ nm³/г. При 55% съдържание на метан, топлината на изгаряне на сметищния газ е 4700 kCal/nm³, а общият енергиен потенциал на сметищния газ само от битови отпадъци е около 68 ktoe/г.

Направеното у нас проучване за използване на сметищния газ от сметището в Суходол показват, че е възможно изграждане на инсталация за когенерация с газов двигател с електрическа мощност 500 kW и 800 kW допълнително топлинна мощност. Необходимите инвестиции са оценени на 1000 €/kWh(е), а експлоатационните разходи за производство на електроенергия на 0,01 €/kWh(e).

Проблем е намирането на консуматори на произведената топлинна енергия особено през лятото.

3. 
   
   жүктеу/скачать 2.35 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: