Никола Григоров
Зелен дом (7)

2.2. Зелена енергия от възобновяеми енергийни източници

Развитието на производството на енергия от възобновяеми енергийни източници (ВЕИ) в ЕС е от значение за подобряване сигурността на енергийния сектор, за намаляване зависимостта от конвенционалните (изкопаеми) източници на енергия, както и за намаляване емисиите от въглероден диоксид.

Още през 1997 г. ЕС определя ВЕИ до 2010 г. да достигнат 12% от общо потребяваната енергия. Впоследствие с Пътната карта на Комисията за енергия от възобновяеми източници (10 януари 2007 г.) Съветът на Европейския съюз определя обвързващата цел за ЕС от 20% за брутно крайно потребление до 2020 г., а с приетата през 2009 г. Директива и правно обвързваща рамка (2009/28/ЕО от 28 апр.).

Според последния доклад на Комисията за постигнатия напредък от 27 март 2013 г. има вероятност целта на ЕС за ВЕИ до 2020 г. да бъде надхвърлена като цяло, въпреки че през 2012 г. не всички държави-членки са успели да постигнат своите задължителни цели. В съответствие със Зелената книга, приета на същата дата от 2013 г. и водещите политики в областта на климата и енергията за периода 2020–2030, Комисията предложи обвързваща цел за ВЕИ в размер на 27%. За тези високи цели, поставени пред страните от ЕС има и друга не по-малко важна причина, а именно изчерпващите се запаси от световните изкопаеми енергийни източници.

От данните в таблицата се вижда, че сроковете за експлоатация на ежегодните световни добиви на изкопаеми енергийни източници на досега проучените ресурси са направо притеснителни. Още повече че 18 години вече са изминали. Всичко това налага на възобновяемите енергийни източници да се гледа вече не като на алтернативни, а като на едни от основните източници на енергия, които по пътя на своето развитие в бъдеще ще трябва постепенно да заместят част от фосилните горива.

В определението на възобновяемите енергийни източници (ВЕИ) в Закона за енергетиката се посочва, че: „ВЕИ са слънчевата, вятърната, водната и геотермалната енергия, възобновяващи се без видимо изтощаване при използването им, както и отпадни топлини, енергията от растителната и животинската биомаса, в т.ч. биогаз и енергия от индустриални и битови отпадъци.“

Предимствата от използване на ВЕИ се изразява най-напред от мястото, което им се отрежда в бъдеще за намаляване използването на енергия от изкопаеми горива. Този процес ще се отрази благоприятно на въздействието и върху околната среда от намаляване влиянието на парниковите газове в атмосферата. На трето място инсталациите за производство на енергия от ВЕИ създават възможности за децентрализация при производството и потреблението на енергия, особено в отдалечените региони, където няма изградени енергопреносни мрежи. И накрая с проектирането, изграждането и експлоатацията на енергосистеми от ВЕИ се разкриват нови работни места.

Най-важните недостатъци при използването на ВЕИ са: на първо място тяхното непостоянно действие в резултат от отсъствието на източници (слънце, вятър, намаляващ дебит на водните ресурси); променлив интензитет по време на генериране на енергия при подходящи условия; влияние върху качеството на енергията, подавана в мрежата, което води и до реални загуби; високи цени на технологиите за използване на източниците на възобновяеми ресурси, както и необходимите допълнителни средства и инвестиции за изграждане на нови станции и енергопроводни мрежи.

Отчита се, че през 2013 г. общо изградените производствени мощности от ВЕИ (водноелектроцентрали, фотоволтаици, ветрогенератори, Ко-генератори), представляват 41% от мощностите за енергия в страната, а произведената енергия от тях е едва 16,3% от цялото годишно производство. Ускореното въвеждане на мощности от вятърна и слънчева енергия и от Ко-генерация в България е главно в резултат от преференциалните цени, определени със Закона от 2007 г. за възобновяеми и алтернативни източници на енергия. Последвалото общо повишаване на цените на електроенергията в страната в резултат на държавните преференции на производителите на ВЕИ срещна обаче голямо съпротивление от страна на населението и то основно поради своята енергийна бедност. Това е и причината за разминаване между изградените мощности и произведената енергия от тях.

В количествен израз с най-голям относителен дял е използването на дървесината като възобновяем източник на енергия с около 1100 хил. THE^[1], следвана от произведената водна енергия с 277,4 хил. THE, на енергията от вятърните генератори със 105,0 хил. THE, на слънчевата енергия със 70,0 хил. THE. (19)

Използването на биомасата като ВЕИ за получаване на топлинна енергия се извършва чрез изгаряне на дърва за огрев или селскостопански целулозни отпадъци, а след преработването им — от брикети, пелети, енергийни трески и компост. От биомасата след нейното преобразуване се получават и твърди горива (дървени въглища), течни биогорива (биоетанол, биометанол, биодизел и др.) и газообразни биогорива (биогаз, сметищен газ и др.). Основните насоки за използване на биомасата фактически са за отопление, за производство на електроенергия и на биогорива.

Растителната биомаса (фитомасата) се образува в резултат на фотосинтеза, процес, при който тя под влияние на слънчевите лъчи, водата в органичните клетки, се разлага на водород и кислород. Водородът взаимодейства с СО₂, от въздуха, което съединение е в основата на образуването на биомасата, а свободният кислород се отделя в атмосферата. Впоследствие при енергийно използване на биомасата протича реакция, при която се отделя СО₂, Н и топлинна енергия.

При горивния процес, отделеният СО₂ е равен на количеството погълнат от атмосферата при процеса на фотосинтеза. Т.е. реализира се затворен цикъл (кръговрат) на движението на СО₂, който се поглъща от въздуха, преобразува се в биомаса и след нейното използване като биогенно гориво се отделя в атмосферата.

Дървата за огрев, самостоятелно или примесени с въглища се използват за директно изгаряне в примитивни печки с нисък КПД от 30 до 40%. В страната все още няма практика за масово използване на преработената биомаса до брикети, пелети и енергийни трески за отопление, въпреки че калоричността на брикетите и пелетите е около 4400 kcal/kg, а при дървата за огрев 2700 kcal/kg. Основната причина е тяхната по-висока цена и независимо от предимствата, които тези пазарни продукти имат, досега те не се използват като основно гориво за отопление от населението.

С еврофондовете за периода 2014–2020 г. в Оперативната програма „Околна среда“ е включена и приоритетната ос „Подобряване качеството на атмосферния въздух“. Средствата по нея ще се насочат най-вече към двата основни замърсителя — градският транспорт и битовото отопление. Те ще помогнат на производители и потребители да спазват и изпълняват прилагането на европейския стандарт за биогоривата и заедно с другите страни от Европейския съюз да увеличават относителния им дял в структурата на ВЕИ.

Други източници за финансиране и насърчаване развитието на ВЕИ са Европейският фонд за регионално развитие (ЕФРР) и Кохезионният фонд (КФ). За реализиране на ВЕИ проектите, ЕС обръща внимание за спазване на принципа за тяхната разходна ефективност с цел разгръщане в пълна степен на потенциала им. Отчита се, че докато през програмния период 2000–2006 г. само 600 млрд. Евро са били отпуснати за подкрепа на проекти за възобновяема енергия, през 2007–2013 г. приблизително 4,7 млрд. Евро, то вече за програмния период 2014–2020 г. вниманието към увеличаване на ВЕИ сектора и насърчаване развитието на нисковъглеродната икономика се увеличава, доказателство за което са предварително разчетените финансови средства от ЕФРР, които общо могат да достигнат минимум 27 млрд. Евро. Допълнително подпомагане може да бъде предоставено и чрез Кохезионния фонд. (57)

За да не се нарушава екологичното равновесие в екосистемата като общ природен комплекс от биоценоза (живите организми) и биотопа (средата с относително еднакви екологични условия, в която живеят организмите), от особена важност е устойчивото състояние и растеж на световните горски екосистеми. Това състояние се поддържа като обемите на годишно ползване на дървесина от тях не превишава годишните им прирасти и е един от основните фактори срещу увеличаването на СО2 и разрушаване плътността на озоновия слой както в приземната част — атмосферата, така и в стратосферата — на височина 10 до 25 км.

Значителни ресурси на биомаса, които допълват и увеличават дървесния са и лигноцелулозните суровини от селскостопански произход.

Селското стопанство ежегодно възпроизвежда огромни количества странични продукти от лигноцелулозен произход като слама, лозови пръчки, стъбла от тютюн, клони от овощни дървета и др.

Значението и мястото на използване на биомасата като ВЕИ се определя от възможностите, които тя има за намаляване на отделяните количества СО2 в атмосферата и стратосферата. На срещата в Киото на 15 август 2002 г. горната граница за България за отделяните в милиона това количества СО2, е определена на 130,5 млн. тона. През 1988 г. са били отчетени 140,00 млн. тона и след това намаляват до 62–63 млн. тона през 2002 г. или два пъти под допустимата горна граница. Предвижда се през 2020 г. да достигнат приблизително около 90 млн. тона.

За тези резултати определен принос имат и използваните ВЕИ в България, видно от отчетените данни за 2010 г.

С най-висок дял на използваните ВЕИ от 61,4% са дървата за горене. Тяхното нарастващо енергийно потребление в страната се дължи основно на ниската им цена и незначителните инвестиции в примитивни съоръжения (печки и котлета), които се използват за трансформирането им в топлинна енергия. Това нагледно се вижда и от структурата на видовете енергийни източници за отопление на домакинствата в България. Неблагоприятен факт е, че 32,4% от селското население и 14,9% от градското население се отопляват с въглища, при изгарянето на които в атмосферата се отделят с десетки пъти по-големи количества парникови газове в сравнение с горивните процеси при дървата за огрев, брикетите и пелетите.

Основните насоки при използване на биомасата като ВЕИ са за:

• директно потребление без преработка под формата на обла дървесина (дърва за огрев), дървесни отпадъци от дърводобива и дървообработването и селскостопански целулозни отпадъци, използвани за отопление и за получаване на топлинна и ел. енергия при Ко-генерацията им;

• производство на брикети, пелети и енергийни трески, използвани за отопление и за получаване на топлинна енергия;

• преобразуване в биогорива — твърди (дървени въглища), течни (биоетанол, биометанол, биодизел) и газообразни (биогаз).

Влизането в сила през 2016 г. на евродиректива, с която се определят по-ниски норми за отделяне на въглеродни и азотни емисии в атмосферата, ще наложи необходимостта от масово заместване на сега използваните от местното население дърва и въглища за отопление с екобрикети и пелети от биомаса. Директивата ще засегне и ТЕЦ-овете, заводите за производство на цимент и стъкло, както и предприятия, които за топлинен реагент използват каменни въглища. Те ще трябва да направят значителни инвестиции, за да ограничат замърсяването на въздуха. Сложността на въпроса идва и от огромните количества въглища, необходими за поддържане на тяхната работа. Така например за нормалната работа на една ТЕЦ с мощност по-малка от ядрен блок от 1000 мВт е необходима за всеки 30 минути в нея да пристига влак с 10 вагона въглища, а за денонощие изгаря 480 вагона с въглища (По лит. изт. 26).

В подкрепа за промяна на политиката в тази насока е и следната информация. Според доклад на МВФ светът субсидира конвенционалната фосилна енергия годишно с 5,3 трилиона долара или с 6,5% от глобалния брутен вътрешен продукт. Това са умопомрачаващи финансови ресурси.

Между 1970 и 2014 г. Германия е отделила 102 млрд. евро за ВЕИ, но също така е субсидирала атомната си енергетика с 219 млрд. евро, а въглищата с 546 млрд. евро. За този 45-годишен период от време Германия е субсидирала ВЕИ средно годишно с 2,3 млрд. евро, атомната енергетика с 4,9 млрд. евро и въглищата с 12,1 млрд. евро (26).

Като ВЕИ от биомаса за производство на брикети и пелети, освен дървата за горене и отпадната дървесина при дърводобива в гората и в дървообработването, значителен потенциал има и в използването за енергийни цели на биомасата от селскостопански култури — слама от житните култури, царевични стъбла и какалашки, слънчогледови стъбла и празните пити, пръчки от резитба на лозята, стъблата от тютюневите растения. Като най-голям източник и най-перспективна за използване е сламата от житните растения. Въпросът е какво количество от сламата може да се събира и използва като енергиен ресурс. У нас засега единствено в гр. Мизия има инсталация за производство на брикети от слама.

Енергийни трески от биомаса. Те са предназначени за отопление, технологични нужди, битово водоснабдяване с топла вода на обществени сгради, хотели, индустриални и селскостопански обекти. Котлите, изгарящи енергийни трески, са комплектувани с топлообменник, подвижна скара, система за отвеждане на пепелта, вентилатори, подаващи въздух и системи за автоматично управление. Енергийните трески са с размери (дължина х широчина х дебелина) съответно от 20 х 20 х 10 mm и при изгарянето им се достига калоричност от 2,56 kW/kg и минимално пепелно съдържание до 3%. По отношение на номиналната топлинна мощност котлите за изгаряне на енергийните трески се предлагат в диапазон от 40 до 3000 kW.

Ко-генерация. Изграждането на ко-генерационни инсталации за биомаса, независимо от по-високите първоначални инвестиционни разходи, е ефективен способ за комбинирано производство на топлина и ел. енергия и са особено подходящи за потребителите в малките населени места. Ко-генерацията е максимално изгодна в случаите, когато се поддържа постоянен товар от консуматорите на топлоенергия. У нас такива са топлоелектрическите централи (ТЕЦ), които използват за гориво каменни въглища и замяната им с биомаса ще окаже значително влияние за намаляване замърсяването на атмосферата с вредни газове.

Общата за страната бизнес ситуация в момента се характеризира с очаквано оживление, което е особено важно по отношение на денсифицираните биогорива. През последните години денсифицираните биогорива, в т.ч. и екобрикетите и пелетите постепенно, но трайно намират своята ниша на пазара на топлинна енергия. Това се дължи на факта, че тези горива са екологосъобразна алтернатива на фосилните горива (въглища и нефт), а също и на принадлежността им към възобновяемите енергийни източници.