Как там, в Эспоо?

Компании «Фортум» и «УТСК» завершают работы по строительству новой тепломагистрали от челябинской ТЭЦ-3 к Челябинской ГРЭС. Это первые объекты большого проекта модернизации системы теплоснабжения Челябинска «Кольцевая схема», который с 2010 года ведет ОАО «Фортум» (входит в финский энергетический концерн Fortum). Предполагается, что проект даст 30 - 40% экономии тепла по всей цепочке - от производителя до потребителя. Завершить кольцевую интеграцию разрозненных тепловых источников (все тепло от генерации по теплотрассам будет идти по кольцевому контуру, опоясывающему город) хотят к 2016 году. В 2012 году закончится первый этап: в схему интегрируют Челябинскую ТЭЦ-3, Северо-западную котельную, ЧГРЭС. Параллельно будут реконструированы и полностью автоматизированы ряд объектов по пути движения кольцевой схемы. Строительство индивидуальных тепловых пунктов в жилых домах и учреждениях (подробнее см. «Лови деньги в форточке», «Э-У» № 10 от 15.03.10) - логичный и необходимый шаг, но уже со стороны самих потребителей. Создание кольца предотвратит нехватку тепла в ближайшие годы и обеспечит его резервы без строительства новых источников. Челябинск перейдет от размытого понятия «норматив» к оплате по факту.

Традиционная радиальная схема имеет изъяны: нет резервирования теплоснабжения на случай ремонтов и потенциальных аварий; новые потребители оказываются все дальше от теплоисточника, и чтобы «дотолкнуть» до них тепло, нужно прокладывать тепломагистрали, создавать гидравлику. Разрастающийся контур требует больших затрат, подъема тарифов. Горожанам в квартирах или холодно, или жарко: узлы управления теплом внутри домов не автоматизированы, а у конечного потребителя нет приборов регулирования. Расходы энергетиков и населения из года в год увеличиваются. Замкнув кольцо, производители тепла смогут задействовать наиболее эффективные источники генерации, следовательно, уменьшат расходы топлива и объемы вредных выбросов в атмосферу. Потребители получат бесперебойное снабжение теплом и горячей водой без длительных летних отключений.

Тепловой бизнес в России - не самый привлекательный с финансовой точки зрения. Тепловые активы в принципе не могут быть рентабельны в силу роста цен на топливо при ограничениях по тарифам. Но финны видят огромный потенциал проекта: они полагаются на технологические и управленческие ноу-хау и большой опыт работы в схожих климатических условиях стран Северной Европы и Балтии. По оценкам, потери тепла в Челябинске при транспортировке его от производителя к потребителю достигают 60%. А в городке Эспоо, где расположена штаб-квартира Fortum, - лишь 20%.

Тепло серверов против холода земли

Опора Fortum на европейский опыт работы в условиях централизованного теплоснабжения - краеугольный камень в стратегии укрепления концерна на российском рынке. На становление современной системы энергоснабжения городов Финляндии, как, впрочем, и других северных стран, значительное влияние оказали последствия энергетического кризиса 70-х годов. В том числе - резко возросшая доля централизованного теплоснабжения (ЦТ): в Финляндии его услугами пользуется половина из 5 млн населения, в крупных городах - 93%. Похоже на Россию? Но далеко не Россия, причем начиная с внешних деталей быта: на работу в головной офис концерна на берегу Финского залива летом сотрудники могут ездить на катерах. И вовсе не из-за пробок на дорогах. В Хельсинки удивляются вопросу - какой запас времени нужен на пробки. Их здесь нет. Зато много хорошего общественного транспорта и высокая плата за парковки в столице, 2 - 3 евро в час, которая отбивает желание без особой нужды пользоваться личным авто.

Но вернемся к офису Fortum: зеленые столбики у входа, которые издали можно принять за ограждение, - заправки для электромобилей. Сама штаб-квартира финских энергетиков густо оснащена стеклянными крышами и солнечными панелями (о них - позднее). Проедем от офиса немного по берегу залива и увидим ТЭЦ «Суоменоя» - станция производит электроэнергию для скандинавского рынка и тепло для жителей небольших городков Эспоо, Кауниайнен и Киркконумми, входящих в столичный конгломерат, а также электроэнергию для национальной энергосистемы. В «Суоменоя» не только основной теплоисточник, но и «мозг» с пультом управления системой теплоснабжения. Любая «финская бабушка», у которой что-то не так с теплом в квартире, звонит не по домоуправлениям, а сюда, дежурному оператору. Он быстро найдет на мониторе в схеме кольца ваш дом, нажмет несколько кнопочек и исправит ситуацию.

Суммарная производственная мощность ТЭЦ составляет по электроэнергии 359 МВт, по тепловой - 554 МВт. В год «Суоменоя» производит около 1800 ГВт/ч электроэнергии и 2200 ГВт/ч тепла. Старушка-ТЭЦ, первая очередь которой построена более 30 лет назад, выглядит не по годам молодо. И не столько промышленный дизайн позволяет ей скрывать возраст, сколько неоднократно модернизированное оборудование в отличном состоянии: эффективность комбинированного производства тепловой и электрической энергии ПГУ здесь составляет 90%. Недосягаемый для российской практики КПД обеспечивается и технологией сжигания топлива, и за счет коротких сроков ремонтов и высокой эксплуатационной готовности станции, и экономией на всем, на чем только возможно. Здесь используют два вида топлива: 30% - уголь и 70% - газ. Исходное топливо для котельной (введена в 1986 году, не раз модернизирована) - уголь, измельчаемый в пыль: технология сжигания в «кипящем слое», к которой в России только подбираются, здесь работает уже 25 лет.

Правда, газотурбинная установка, оборудованная системой рекуперации тепла, построена два года назад. В состав ее входят газовая турбина, использующая в качестве топлива природный газ, паровой котел, который вырабатывает пар на отработанном после газовой турбины газе, и паровая турбина, работающая на паре от котла. Запуск парогазовой установки ТЭЦ «Суоменоя» позволил вдвое увеличить выработку электроэнергии и тепла, способствовал снижению потребления угля и мазута. Кроме того, на 40% снижены выбросы золы, твердых частиц и диоксида серы. Выбросы двуокиси углерода сократились более чем на 10%.

Общий объем вырабатываемого ТЭЦ тепла достаточен для нескольких городков. Небольшую часть тепловой энергии обеспечивают резервные котельные, которые могут использоваться в пиковые периоды или во время ремонтных работ на ТЭЦ. Вся система позволяет минимизировать расход технической воды: полная замена в сети производится всего лишь раз-два в год. Общая протяженность магистралей кольца - 800 км. Директор станции Алпо Савикоски рассказывает о свободе маневра: добиваясь экономической эффективности при выработке тепла, можно задействовать разные виды топлива и источники генерации в зависимости от рыночных цен, времени года и прочих факторов. Например, сейчас цена на газ, закупаемый в России, растет, выработка 1 МВт/час обходится в 25 - 27 евро, а уголь дешевеет, поэтому ТЭЦ расширяет его потребление. В прошлом году «Суоменоя» использовала частично и биогаз «со свалок», потому что стоимость его на треть ниже природного. Но затем производящая его компания отказала в поставках, сама решила производить тепло (в Финляндии около 200 компаний производят тепло, а в России теплоснабжение - не рынок, а социальная нагрузка). Поэтому Fortum строит для ТЭЦ собственную установку сжигания древесных отходов мощностью 25 МВт. В Финляндии, как и в других скандинавских странах, где работает Fortum, природные ресурсы невелики, газ и уголь привозят из России. Гидрогенерация традиционно важна, но новых возможностей получения гидроэнергии уже нет. Поэтому концерн намерен увеличить использование местных видов топлива, например, биомассы и отходов. Условия работы в странах Северной Европы и развитость лесной промышленности в регионе делают биомассу особенно конкурентоспособным вариантом. Использование отходов также считается хорошим решением обостряющихся проблем их утилизации в быстрорастущих городах.

Система ЦТ в Эспоо функционирует на горячей воде с максимальной температурой 120 градусов: она поставляется к каждому индивидуальному тепловому пункту (ИТП), принадлежащему потребителю - собственнику дома. Все теплоснабжающие организации давно оснастили своих потребителей приборами учета. Сети закрытого типа, следовательно, все ИТП имеют по крайней мере два теплообменника: один для нагрева горячей воды, второй - для отопления. Горячая вода используется и для централизованного охлаждения с помощью абсорбционных охладителей. Что такое система централизованного охлаждения россиянам практически неведомо, а в странах Северной Европы это такое же обыкновение, как и ЦТ. Яркий пример - электростанция Fortum в Стокгольме «Вяртаверкет»: она не только отапливает, но и охлаждает город. Сама станция удивляет изысками технологий: топливом здесь служит уголь, перемешанный... с оливковыми косточками. Плотная угольно-оливковая паста из подземных хранилищ подается на сжигание в котлы. Следствие - энергоемкость выше, выбросы в атмосферу ниже. А в Эспоо самой обсуждаемой инновацией стало включение в кольцо теплоснабжения центра обработки данных института, занимающегося вопросами ИТ. Тепла серверы центра вырабатывают много - 30 ГВт, и оно поступает в соседние дома через сеть теплофикации Fortum. Это позволило отказаться от использования 10 тыс. тонн традиционного ископаемого топлива ежегодно. Охлаждение помещений серверов производится с помощью теплонасосов - система охлаждения также подключена в сеть теплофикации Fortum (используется холод земли, морской воды).

В среднем потери тепла при транспортировке и распределении составляют до 5% в больших сетях (в Хельсинки, например) и до 10% в небольших. При 60%, как в России, тепловой бизнес рухнул бы в один день.

Никто - ни городской совет, ни компания - не могут, не нарушив закон о конкуренции, заставить частную фирму или гражданина присоединиться к системе ЦТ или отключиться от нее. Сектор теплоснабжения использует биллинг (системы выставления счетов), основанный на системе учета у потребителей, - приборы учета установлены во всех зданиях, подключенных к системе ЦТ. В Финляндии практически не используются расчетные оценки стоимости тепла. Тариф за отопление состоит из фиксированной и переменной плат, он и должен обеспечить устойчивое функционирование компании ЦТ. Счета за отопление зданий распределяются между квартирами согласно их площадям и относительному расположению.

Щепки горят

Производство электрической и тепловой энергии на биотопливе за последние годы увеличилось вдвое на электростанциях Fortum не только в Финляндии, но и в Швеции, и в Эстонии. Ровно год назад в Пярну была запущена ТЭЦ, установленная мощность составляет 24 МВт электричества и 50 МВт тепла. ТЭЦ не случайно выглядит и внешне «совершенно зеленой»: воздействие на окружающую среду минимизировано. В качестве топлива используются местный торф (10 - 20%) и древесная щепа (80 - 90%), для подогрева котла - природный газ. Местные поставщики щепы находятся в радиусе 60 км. Щепа, подающаяся вместе с торфом, сжигается по технологии «кипящего слоя». Уверяют, что прирост отвалов щепы в Эстонии ежегодно увеличивается быстрее, чем ее сжигает ТЭЦ в Пярну, так что проблем с поставками здесь не предвидят.

Дотация эстонского государства производителям зеленой энергии составляет 50 евро за киловатт. Это фиксированная сумма, она не зависит от цены на рынке. Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на щепе, оказывается в два раза ниже, чем на газе. А на торфе (если отдельно сжигать) в два раза ниже, чем на щепе. Поэтому самый большой интерес для ТЭЦ - в производстве очень конкурентоспособной на рынке дешевой электроэнергии, а для Пярну с пуском ТЭЦ решена проблема по теплу. Жители этого курортного городка за тепло платят немало, но все равно дешевле, чем в соседних городах, где оно производится традиционно на угле или газе.

В Пярну, помимо ТЭЦ, в кольцевую схему входят две котельные на торфе и три на природном газе. Выстраивается схема по тому же принципу, что и в Эспоо. В 90-х здесь было 18 котельных, районы отапливались каждый отдельно: проблем много, тепла мало. 15 лет назад появилась госпрограмма: соединить все в единую сеть. И так же, как ныне в Челябинске, здесь уперлись в проблему: потребители долго отрицали, что инвестиции в строительство индивидуальных теплопунктов - их прямая обязанность. Пока у них восприятие действительности не изменилось. Кольцо на уровне потребителей заработало не сразу, но сейчас об ином никто и не мыслит: в одном из подвальчиков дома, построенного еще в 60-е годы, руководитель местного ТСЖ показал тепловой пункт, который и регулирует, и считает. Его обслуживание осуществляет все тот же Fortum через sms-сообщение, которое приходит на телефон оператора.

Через десять лет - это завтра

Специалист Fortum в области НИОКР Эеро Вартиайнен рассказывает, что объектом исследовательских работ концерна являются такие схемы, где квартиры и дома будут уже «с интеллектом», когда приборы учета позволят потребителю прямо реагировать на изменение стоимости энергии: при дорогой - экономить, при более дешевой мигом включать стиральные машины и прочее. В Финляндии и Швеции Fortum сотрудничает на эту тему со строительными фирмами. В Стокгольме есть проекты, направленные на создание в будущем электрических... складов, вопреки расхожему утверждению, что «электроэнергию нельзя положить на склад». Если спрос падает, «умные сети» направят ее на хранение в электроаккумуляторы, а в больших масштабах - в хранилища. Когда стоимость электроэнергии низкая, вода из нижнего бассейна перекачивается в верхний, когда выше - через гидроэлектростанции поступает в нижний.

Но основным объектом НИОКР Fortum является солнечная энергия. Исследователи тут считают, что вся энергосистема перейдет на возобновляемые источники. Эеро Вартиайнен говорит, что в долгосрочной перспективе новые формы электроэнергии станут более распространенными. Ежегодно во всем мире монтируется солнечных панелей на 20 ГВт. В прошлом году они даже обошли по объему произведенной энергии ветровые. По самому консервативному прогнозу, в 2050 году более 10% электроэнергии будет вырабатываться на солнечных панелях. Крупномасштабные проекты выглядели неконкурентоспособными без господдержки из-за их высокой себестоимости. Но за последние десять лет цены на солнечные панели и все оборудование сильно понизились - на четверть. И за ближайшие годы понизятся еще наполовину от того, что сейчас. В прошлом году цена систем с учетом монтажа и инвестиций в само оборудование составляла 3 евро на ватт. Когда будет достигнут уровень 1 евро за ватт, уверен Эеро Вартиайнен, солнечные панели будут конкурентоспособны со всеми остальными видами выработки электроэнергии.

В странах Европы это произойдет в ближайшее десятилетие. Один «солнечный» проект у Fortum в Швеции, недалеко от норвежской границы: здесь изучают, как солнечная энергия влияет на всю электросеть. Второй проект в Эспоо - в автодепо на 55 кВт заряжают электромобили солнечной энергией. Этой выработки достаточно на годовое потребление 10 - 15 электромобилей. Вот вам и зеленые столбики возле офиса.