16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/teploenergetika/15/167.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 06 (15) декабрь 2014 года

Децентрализация теплоснабжения – путь к энергосбережению

Главное Елена НЕПОМЯЩАЯ
Децентрализация теплоснабжения – путь к энергосбережению

Напомним, что эта тема, поднятая в «ЭПР» № 19 (255), обрела актуальность в связи с разработкой законопроекта «О капитальном ремонте в Санкт-Петербурге» и концепции повышения энергоэффективности системы теплоснабжения.

Инициировал работу Григорий Явлинский, руководитель фракции «Яблоко» в Законодательном собрании Санкт-Петербурга, доктор экономических наук, профессор НИУ ВШЭ.

Суть концепции – модернизация системы теплоснабжения в исторической части города с учетом ее децентрализации. Однако, как показывает опыт наших соседей, индивидуальное «тепло» при новом много- и малоэтажном строительстве также дает значительное снижение энергопотребления.

Перед вами материал по практике перехода на децентрализованное теплоснабжение конкретных домов. В его основе – пояснительная записка к концепции энергосбережения и законопроекту «О капитальном ремонте в Санкт-Петербурге».



Плюсы и минусы разных систем теплоснабжения

«Комплексная программа по ремонту домов и повышению энергоэффективности системы теплоснабжения приведет к снижению размера платы граждан за отопление. Освободившиеся средства могут быть направлены на финансирование работ по капитальному ремонту. При сохранении тарифов деятельность в сфере энергосбережения станет привлекательной для бизнеса», – считает Григорий Явлинский.

Свои слова депутат проиллюстрировал несколькими цифрами: в 2014 году в Петербурге 1 тысяча кубометров газа стоит около 100 долларов США (при курсе в 45 рублей за 1 у.е.), в Европе – до 500 долларов, а стоимость тепла для петербуржцев в 2012‑2013 годах была сопоставимой с европейской. Причина абсурда: в странах Западной Европы проводятся мероприятия по энергосбережению, и потребление тепла существенно ниже российского.

При реализации концепции энергосбережения в петербургских домах с децентрализованной системой теплоснабжения себестоимость 1 Гкал тепла составит 700‑900 рублей вместо сегодняшних 1590‑1850 рублей.

Перспективы, исходя из презентации ГУП ТЭК (рис. 1), по тепло- и электросбережению в Петербурге обозначены как точки технологического развития теплоснабжения по всей цепочке: производство, передача и потребление энергоресурсов.



Если говорить об отдельных звеньях цепочки, то по поводу источника энергии у экспертов мало разногласий: наиболее перспективна когенерация, то есть одновременное производство электроэнергии и тепла.

Что касается системы передачи теплоэнергии, то выбор между централизованной, поквартальной и подомовой системами должен зависеть от конкретных условий.

В Петербурге в основном используется схема централизованного теплоснабжения – зависимая или открытая по отоплению (зависимая система теплоснабжения – теплоноситель по трубопроводу попадает прямо в систему отопления и ГВС потребителя, без промежуточных теплообменников, тепловых пунктов и гидравлической изоляции).

Это наиболее простой способ теплоснабжения города при наличии развитой тепловой сети. Однако в Петербурге она требует комплексной модернизации и больших капиталовложений, поскольку, как говорит Григорий Явлинский, «в отопительный период 2013‑2014 годов нами было зафиксировано 87 крупных аварий в системе теплоснабжения города с временным отключением жилых домов. По официальным данным, фиксируется полтора повреждения на 1 километре сетей в год».

При этом заявленный объем финансирования инвестиционных программ теплоснабжающих организаций на 2014‑2027 годы составляет 303 миллиарда рублей, а на ремонт старых коммуникаций из бюджета города ежегодно тратится не менее 5 миллиардов рублей.

Определенная альтернатива централизованной схеме поквартальное обеспечение теплом на базе водогрейной котельной – зависимая по отоплению и закрытая по ГВС. В городе 700 котельных и 600 из них требуют модернизации. Плюс котельных – отсутствие внешней тепловой сети, минус – относительно высокие удельные расходы топлива и электроэнергии на производство тепла.

Оптимальный вариант, по мнению разработчиков концепции энергосбережения, для многоквартирных домов и жилых кварталов при новом строительстве и капремонте исторического центра Петербурга децентрализованная система теплоснабжения на базе мини-ТЭЦ.

Главный плюс – эта система позволяет уменьшать затраты на топливо по сравнению с первыми двумя вариантами и она независимая (закрытая) по отоплению и ГВС. Кроме того, она позволяет исключить затраты на электроэнергию для собственных нужд дома (освещение, лифты, подкачивающие насосы и т. п.) и количественно регулировать отпуск тепла потребителям.

Минус – необходимо решать вопрос резервирования по теплоснабжению и относительно высокие удельные капитальные затраты на реализацию проекта.

Финансирование работ по децентрализации теплоснабжения может представлять интерес для предприятий на основе частно-государственного партнерства, а также для энергосервисных компаний.


Как согревается мир: ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

Британец обогревается «в одиночку». Такого понятия, как центральное отопление, в этой стране просто нет. В домах и квартирах установлены бойлеры – индивидуальные газовые колонки, нагревающие воду и батареи. В туалетах и ванных комнатах батарей, как правило, нет – зимой температура в них не поднимается выше 10 градусов. В спальне тоже топить не будут – обычно спят в пижаме под теплым одеялом. На бойлере установлен таймер. Ставишь будильник на 7 утра, а бойлер программируешь на 6:45, чтобы проснуться в тепле; в 8:30 идешь на работу – бойлер запрограммирован на то, чтобы отключиться. Отопление в Британии – только несколько часов в сутки, очень экономно и невероятно экологично. Британские физиологи составили инструкцию: выше 21 градуса – температура дискомфорта, выше 24 – температура, которая повышает риск сердечных приступов. Нижний порог комфорта – 18 градусов. От 16 до 18 – температура нормальная, риски невысоки, и такая температура поддерживается зимой в пяти миллионах домовладений Британии. Компании, поставляющие электричество и газ (это конкурентный рынок, и можно выбрать, у кого покупать тепло), дают советы, как не замерзнуть зимой. И один из них – завести котика. Потому что котик теплый и не потребляет электроэнергии.



Если говорить о технической и экономической стороне перехода для конкретных домов, то в основу можно положить опыт разработчиков законопроекта.



Практические рекомендации

Во-первых, по словам Бориса Агафонова – одного из разработчиков концепции энергосбережения, – проектировщик должен выбрать источник когенерации. Выбор зависит от отношения теплопотребления жильцов к общедомовому электропотреблению. Использование мини-ТЭЦ оправдано только тогда, когда общедомовое электропотребление значительно. Поскольку ресурс газотурбинных мини-ТЭЦ несопоставим с ресурсом паротурбинных мини-ТЭЦ, то при отношении теплопотребления к общедомовому электропотреблению 10:1 оптимальный вариант – паротурбинный источник (противодавленческая паровая турбина).

Базовые характеристики блока, объемы выработки электроэнергии которого определяются тепловой нагрузкой: 600‑650 кВт тепловой и 55‑60 кВт электрической мощности. Такой блок может обеспечить теплом и электроэнергией два 90‑квартирных дома.

Анализ теплопотребления домов базируется на температурном графике 90 / 70. Однако, используя мини-ТЭЦ, можно установить температурный график 60 / 40, что позволит экономить топливо и увеличить выработку электрической мощности.

Дополнительные требования к энергоблоку: маневренность при изменчивости тепловых режимов, выработка максимальной электрической мощности при заданной тепловой нагрузке и сохранение тепловой мощности при остановке турбины.


Как согревается мир: ЯПОНИЯ

Система центрального отопления в Японии есть только в префектуре Хоккайдо – самой холодной части страны. Остальное население обогревает себя самостоятельно. Большинство современных домов обогревается с помощью электрических кондиционеров и обогревателей различных типов: электрических, масляных, керосиновых или газовых. В холодное время года японцы надевают теплые легкие пижамы или используют поверх обычных одеял электрические. Еще одним атрибутом японской культуры, который традиционно используется для обогрева, является котацу. Он есть в каждом японском доме. Современный котацу представляет собой стол с нагревательным элементом, установленным под крышкой. Котацу существовал и в древней Японии. Вокруг котацу по традиции собирается вся семья не только для ужина, но и для бесед, совместных настольных игр, просмотра телевизора. Котацу объединяет всю семью от мала до велика. Собравшись под общим одеялом, дети в буквальном смысле приучаются «не тащить одеяло на себя». Кстати, в японских школах отопления нет. В рекреационных зонах есть точки локального обогрева, где на переменах дети могут погреть руки.



Во-вторых, проектировщик выбирает схему подключения мини-ТЭЦ: генератор должен быть подключен к внешней сети, что позволяет в определенное время выдавать мощность во внешнюю сеть и потреблять мощность из внешней сети. Это необходимо, поскольку потребление электрической мощности для общедомовых нужд в течение суток меняется в пять и более раз. (В отличие от потребления тепловой мощности для обеспечения отопления и ГВС, которое стабильно в значительные периоды времени.)

В-третьих, по словам энергетика, нужно проработать вопросы инфраструктуры с точки зрения продажи избыточной электро- и теплоэнергии внешним потребителям. Это объясняется той же зависимостью тепловой нагрузки от сезона и электрической нагрузки от времени суток. В качестве сторонних потребителей могут быть внешние сети в период пиковых нагрузок, встроенные помещения жилых домов (кафе, магазины, рестораны и т. п.), а также компании, которые в весенние, летние и осенние месяцы потребляют холод, то есть используют электроэнергию для поддержания низких температур.

В-четвертых, следует использовать накопитель электроэнергии (НЭ), который позволит закупать электроэнергию по ночным тарифам, а использовать когда она наиболее востребована для поддержания работы котла ГВС, общедомовых нужд и внешних потребителей. НЭ решает и вопрос сокращение затрат на приобретение электроэнергии в месяцы, когда работает только котел, вырабатывающий тепло на ГВС.


Как согревается мир: ГЕРМАНИЯ

Нет центрального отопления в том виде, в каком привыкли к нему мы, и в Германии. Здесь каждый обогревается сам.В частных домах – свои котельные, в многоквартирных домах – отдельное газовое оборудование, которое греет воду для батарей. На всех батареях стоят вентили с термостатами, которыми регулируют температуру в помещении. Существуют даже специальные рекомендации для температурного режима помещений. Для зала достаточно 20 градусов тепла, для ванной до 22 градусов, в спальных комнатах необходимо 16‑18 градусов тепла. В малоиспользуемых помещениях (туалетах, кладовых и др.) температура воздуха должна быть 14‑16 градусов тепла. «Если позволяют обстоятельства (отсутствие маленьких детей), то поддерживайте более низкую температуру. Уменьшив температуру в помещениях на 1 градус, вы экономите до 6 процентов тепловой энергии. Снижение температуры с 24 градусов до 20 градусов обеспечит до 24 процентов экономии тепла», – говорят рекомендации.

Немецкие домовладельцы все охотнее используют для обогрева биомассу, дрова, пеллеты из отходов деревообработки, тепловые насосы и солнечные батареи. Государство поддерживает эту тенденцию: тем, кто перешел на экологические виды топлива, компенсируют до 15 процентов расходов на приобретение новой техники.



«В-пятых, – говорит Борис Агафонов, – схема и оборудование должны обеспечивать резервную тепловую мощность, достаточную для стабильного теплоснабжения при авариях. Например, при выходе из строя турбины теплоснабжение осуществляется за счет подачи пара в сетевые подогреватели через редукционно-охладительное устройство (РОУ), которое установлено параллельно турбине и обычно используется для пуска и останова турбины.

При выходе из строя основного котла запускается котел ГВС и реализуется принцип общего транспортного «кольца», то есть взаимное резервирование источников тепла.

И наконец, для оптимальной эффективности работы мини-ТЭЦ в системе должны использоваться блоки автоматического регулирования отпуска тепла и электроэнергии, которые отслеживают колебания температурных режимов и режимов потребления электроэнергии. Кроме того, автоматика обеспечивает аварийную остановку котла и турбины.

Современный уровень систем регулирования позволяет мини-ТЭЦ функционировать полностью в автоматическом режиме и минимизировать количество обслуживающего персонала до одного человека».

Энергетик предлагает на рассмотрение схему паротурбогенераторной установки (рис. 2), в которой для уменьшения веса и габаритов используются высокооборотная паровая турбина и высокооборотный генератор на постоянных магнитах.



Параметры энергоблока должны уточняться в ходе разработки проекта в соответствии с конкретной системой отопления и ГВС в многоквартирных домах.

Базовые параметры:

• газовый паровой котел с параметрами пара на выходе: 1,0 МПа, 210° С и расходом пара 1,4 т / ч;

• газовый водогрейный котел, обеспечивающий летнее потребление ГВС с параметрами воды: (0,4‑0,6) МПа и 65‑70° С;

• паротурбинная установка:

• параметры пара на входе: 1,0 МПа и 210° С;

• расход пара – 1,4  т / ч;

• параметры пара на выходе: 0,2‑0,15 МПа;

• тепловая мощность – (600–650) кВт-ч;

• электрическая мощность – (55–60) кВт-ч;

• сетевые подогреватели:

• на отопление

◊ параметры воды на выходе: 0,4‑0,6 МПа, 90° С;

◊ параметры воды на входе: 0,2 – 0,4 МПа, 70° С;

• на ГВС

◊ параметры воды на выходе: 0,4‑0,6 МПа, 65‑70° С;

◊ параметры воды на входе: 0,2 – 0,4 МПа, 40° С;

• накопитель энергии емкостью до 1500 кВт-ч;

• вспомогательное теплотехническое и электротехническое оборудование мини-ТЭЦ.



Затраты и окупаемость

Борис Агафонов говорит, что основной экономический эффект мини-ТЭЦ связан с ликвидацией потерь в длинных теплотрассах, уменьшением удельных расходов топлива при прокачке теплоносителя, а также с переходом на закрытую систему ГВС. Не менее важный момент – снижение затрат на топливо для мини-ТЭЦ, связанные с более высоким коэффициентом использования топлива (КИТ).


Как согревается мир: ФРАНЦИЯ

Центрального отопления в нашем понимании нет и во Франции. Вместо этого – два варианта: или общее домовое отопление – это централизованное отопление в отдельно взятом многоквартирном доме. Оно включается руководством дома. Квартиры в таких домах оборудованием для отопления не оснащены. Второй вариант – индивидуальное отопление. В ванной, туалете или кухне находится аппарат, регулирующий горячую воду. Он электрический или газовый. К этому аппарату подключены и батареи. Тепло в квартире регулируется. Электрические нагреватели распространены больше, чем газовые. Тариф на электричество в стране двойной: полный – с 7:00 до 23:00 и льготный, то есть в полтора раза меньше, – с 23:00 до 7:00. Государство вот уже несколько десятилетий стимулирует граждан экономить энергию. И не только с помощью тарифной политики. Мощный рычаг – фискальный. Все французы, осуществляющие работы по теплоизоляции своего жилья, имеют право по закону вписать затраченные средства в налоговую декларацию. В этом случае от 25 до 50 процентов от стоимости работ им зачтутся со знаком «минус» и могут снизить подоходный налог.

То же самое касается установки различного рода энергосберегающего оборудования – солнечных батарей, нагревателей с повышенной энергоотдачей. На их приобретение граждане получают льготные кредиты. Что касается нового жилья, то начиная с 2008 года каждый проект площадью более 1000 квадратных метров должен соответствовать новым требованиям теплоизоляции.



Плюс к этому – кардинальное улучшение качества теплоснабжения потребителей, которое можно посчитать в цифрах. Например, можно посчитать деньги, которые потребитель должен взыскать с поставщика тепла за «недотопы» (в соответствии с информацией Государственной жилищной инспекции и постановлением правительства РФ № 354 от 06.05.2011 «О предоставлении коммунальных услуг собственникам и пользователям в многоквартирных домах и жилых домов»). Или деньги, которые расходуются на «перетопы».

Разработчики законопроекта рассчитали экономическую эффективность отказа от центрального теплоснабжения по зафиксированным данным энергопотребления за 2013 год на примере 90‑квартирного дома площадью 3489,4 квадратного метра по адресу: Санкт-Петербург, пр. Энтузиастов, 20.

Расчет выполнен для трех таких домов, поскольку мини-ТЭЦ в конкретном проекте вырабатывает тепло втрое большее, чем нужно для одного дома.

Условно режимы работы мини-ТЭЦ разбиты на три основных:

• режим со 100‑процентной тепловой нагрузкой (январь, февраль, март) в течение 90 суток;

• режим с 75‑процентной тепловой нагрузкой (октябрь, ноябрь, декабрь, апрель, 10 дней мая) в течение 132 суток;

• режим с нулевой отопительной нагрузкой (20 дней мая, июнь, июль, август, сентябрь) в течение 143 суток.

При этом принято, что колебания теплопотребления в периоды работы мини-ТЭЦ на установленных режимах не превышают 5‑8 процентов и у энергоблока в месяцы максимальной тепловой нагрузки есть запас тепловой мощности в 12,5 процента.

Данные по выработке мини-ТЭЦ и потреблению жильцами домов тепловой и электрической энергии сведены в таблицу 1.

Экономические показатели работы мини-ТЭЦ рассчитывались исходя из следующих цен и тарифов:

• средняя цена природного газа за первый квартал 2014 года, руб. / тыс. м3 – 4587,75;

• потребленная в ночное время ЭЭ по нерегулируемым ценам на незапланированный объем АСКУЭ (автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов), руб. / кВт – 1,35747, включая НДС;

• отпускаемая в дневное время ЭЭ ГУП «ТЭК Санкт-Петербурга» в первом квартале, руб. / кВт – 4,33577, включая НДС;

• отпускаемая тепловая энергия ГУП «ТЭК Санкт-Петербурга» в первом квартале, руб. / Гкал – 1818,62, включая НДС.

Расчеты выручки за год выполнялись без учета расхода подпиточной воды в котельной установке мини-ТЭЦ. Величина этого расхода незначительна, так как применены закрытые схемы присоединения по отопительному теплу и ГВС.


Как согревается мир: ФИНЛЯНДИЯ

Как мифологический Антей – от земли все чаще черпают энергию дома в Финляндии: на глубине 200 метров температура может доходить до +10 градусов. В домах устанавливают тепловой насос. Стоит он недешево, но окупается за пять-семь лет и позволяет экономить от 30 и выше процентов электроэнергии. При морозах до –25° C, потратив на работу 1 кВт электроэнергии, тепловой насос произведет до 2 и даже 5 кВт тепла.

Финны заставили работать на себя и окружающий воздух. Реализуется идея холодильника, вывернутого наизнанку: холодная часть на улице, а нагревательная система с циркулирующим специальным веществом – в помещении. «Теплый» холодильник, точнее кондиционер, эффективен для небольших домов.



Данные по выручке за год за отпущенную тепловую и электрическую энергию (на общедомовые нужды и внешним потребителем) сведены в таблицу 2.

В себестоимость продукции, производимой мини-ТЭЦ, входят затраты на топливо и условно постоянные затраты (УПЗ): амортизация, зарплата, ремонтные и прочие эксплуатационные расходы:

• амортизация напрямую связана с капитальными затратами;

• заработная плата – из расчета одного оператора в течение рабочего дня (оператор необходим при пуске, остановке агрегата, наборе мощности и изменении электрической нагрузки);

• ремонтные затраты и затраты на эксплуатацию соответствуют сервисному обслуживанию специализированными фирмами за фиксированную цену.

Удельные показатели затрат приведены в таблице 3.

Себестоимость производимой продукции за год составит 3037161,84 руб.

Основные налоги приведены в таблице 4.

Срок окупаемости капитальных вложений при стоимости мини-ТЭЦ в 18 миллионов рублей, ресурсе мини-ТЭЦ по основному оборудованию в 35 лет и чистой прибыли от работы мини-ТЭЦ в 3.044.235,38 рублей. Простой срок окупаемости проекта – менее 6 лет. Ориентировочный дисконтированный срок окупаемости (с учетом стоимости кредитных ресурсов, доходности инвестиций и пр.) – 8,5 лет.

Здесь использована упрощенная финансовая модель проекта мини-ТЭЦ, которая не учитывает схему исполнения проекта (лизинговая или кредитная), а также конкретные особенности внутренних схем теплоснабжения того или иного дома.

Кроме того, на сегодня в расчетах срока окупаемости проекта не учтены платы за техприсоединение по теплу и электричеству.

В нашем случае они составили бы приблизительно 11 миллионов рублей, что существенно изменило бы срок окупаемости. Кроме этого, серийность производства энергоблоков может дополнительно снизить цену на 10‑15 процентов.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 06 (15) декабрь 2014 года:

    << | < 1
  • 1
  • > | >>