Рецепти Житомирського енергопереходу: власні ресурси та ефективність

15 червня 2023

Місто піклується про енергетичну безпеку та охорону навколишнього середовища. Високоефективне обладнання генерує "зелену" енергію, забезпечуючи населення теплом та електроенергією навіть у складних умовах для енергетичної системи.

Технічне обладнання когенераційної станції. Фото автора

Попередній опалювальний сезон виявився вкрай важким через атаки на місто, але завдяки злагодженій роботі енергетиків і комунальних служб мешканці, на відміну від інших міст, практично не відчули труднощів з постачанням енергії. 

Підтримати тепловий режим у житлових і соціальних закладах допомогла генерація енергії з власних відновлювальних джерел та ефективне використання енергії, зауважили в Житомирській міській раді.

Відмова від природного газу – стратегія міста

Декілька десятиліть тому Житомир споживав приблизно 100 млн куб. м природного газу на рік. У 2022 році цей показник знизився до 51 млн куб. м. Скоротити споживання газу на 50% вдалося завдяки рішенням про поетапну відмову від імпортованого пального та переходу на використання місцевої сировини – біомаси. 

Площадка для завантаження тріски на одній з котелень Житомира

За планами місцевої влади подальше зменшення споживання газу маєскоротити його використання на 90% до 2030 року, а до 2050 року – повністю відмовитися від викопних палив для обігріву комунального сектора. 

Під час візиту, організованого Харківським пресклубом, учасники заходу ознайомилися з роботою ТЕЦ, яка вже вдруге опалювальний сезон працює на трісці, забезпечуючи теплом сім соціальних об’єктів і один житловий район міста. 

ТЕЦ вже два сезони працює в теплофікаційному режимі, а в режимі електрогенерації лише другий місяць. Поки на підприємстві проводять тестування процесу електрогенерації, спеціалісти готують документи для отримання ліцензії на виробництво електрики.

З урахуванням сучасних вимог до безпеки постачання енергоресурсів, природний газ на котельнях міста поступово заміщують біомасою, зокрема, тріскою та іншими відходами деревообробки. Це дозволяє забезпечити надійне теплопостачання. За оцінками спеціалістів, таке рішення є економічно вигіднішим, ніж спалювання природного газу. 

"Разом з великою роботою з модернізації тепломереж, яку проводили в Житомирі, ми маємо досить низькі втрати тепла. Вони у п’ять-шість разів нижчі, ніж у багатьох інших містах. Це позитивний приклад для поширення подібних ініціатив", – зазначив міський голова Житомира Сергій Сухомлин.

Місто має ще чотири котельні на альтернативному паливі. Дві з них – модульні, які виробляють тепло для жителів, а у разі надзвичайної ситуації ці котельні можуть бути переміщені в інший район міста для забезпечення інших споживачів.  

Незабаром у Житомирі з’являться ще дві станції: одна на біомасі потужністю 50 МВт, а друга працюватиме на RDF-паливі (паливо, що  виробляється з відходів), яка може замістити ще 20 млн куб. м газу. 

У міській раді підкреслили необхідність переходу на власні місцеві енергоресурси.  

"Перехід від газу стратегічно важливий. Це економія, енергонезалежність. Цей процес - один з кроків до циркулярної економіки: ми переробляємо і отримуємо енергію", – зазначив Сергій Сухомлин.

ТЕЦ на біомасі забезпечує теплом та електроенергією

Нова ТЕЦ на біомасі стартувала в Житомирі два роки тому на місці реконструйованої газової котельні. Спеціалісти вважають цю станцію першою в Україні, що використовує не звичайну парову турбіну, а високотехнологічну турбіну ORC-циклу. 

Котел і турбіна виробництва компанії Turboden пройшли успішне випробування. Монтаж та обслуговування виконують спеціалісти італійської компанії Uniconfort. Вони в режимі онлайн управляють процесами та консультують українських працівників станції, що складається з шести спеціалістів.

Термодинамічна установка ORC працює за технологією “органічного циклу Ренкіна”. Ця когенераційна установка може виробляти як тепло, так і електроенергію одночасно.

Стенд з показниками роботи станції на біомасі, поруч з яким робітники закінчують підготовку технічного приміщення

Потужності біоенергетичного об’єкта здатні видавати 7,1 МВт теплової енергії та 1,2 МВт-год електричної енергії (з них для роботи електричного обладнання необхідно близько 250 кВт-год).

Станція використовує в якості палива тріску різних порід деревини з вологістю до 55-60%. Завдяки діяльності ТЕЦ у опалювальний сезон "зелена" енергія постачається цілодобово до сусіднього мікрорайону. Опалювальна площа сягає близько 60 тис. кв. м. Крім того, впродовж року станція постачає споживачам гарячу воду.

Введення нової ТЕЦ має екологічний ефект. За підрахунками спеціалістів, використання біомаси дає можливість замістити до 6,4 млн куб. м природного газу на рік. При цьому місто щорічно зменшуватиме викиди на близько 13 тис. тонн CO2, а споживання електроенергії скоротиться до 8050 МВт-год на рік.

Залишки попелу від спалювання тріски аграрії забирають як добрива, а невелику кількість твердих залишків вивозять на сміттєзвалище. 

За всю діяльність станції претензій від екологічних інспекторів не виникло, зазначили фахівці місцевого теплокомуненерго. 

"Наша автоматика працює безперервно, контролюючи кількість викидів. При допустимій нормі викидів оксиду азоту (NOx) 500 мг/куб. м, наша станція радить 150 мг/куб. м. При допустимій нормі викидів оксиду вуглецю (СО) до 150 мг/куб. м, наш показник становить 100 мг/куб. м. Станція оснащена сучасним рукавним фільтром, циклоном та рядам інших засобів захисту", – розповів про екологічні аспекти діяльності станції Петро Сергійчук, технічний директор КП "Житомиртеплокомуненерго".

 
Для знешкодження шкідливих викидів встановлено рукавний фільтр та циклон. Фото автора

Введення ТЕЦ на біомасі має також економічний ефект: зменшуються рахунки кінцевих споживачів за комунальні послуги. Спеціалісти міської ради зазначили, що тріска значно дешевша за газ. Тонна коштує приблизно 900 грн. Якщо для населення вартість теплової енергії з газу складає близько 9000 грн за 1 ГКал, то тепло з тріски обходиться в 7000 грн за 1 ГКал, що підтверджує економічну вигоду.

Важливим завданням було забезпечити безперебійне постачання готової тріски. Компанії, які постачають деревину до ТЕЦ, були обрані на тендері, оголошеному містом.

"Працюємо практично без затримок. У нас є три постачальники, які доставляють паливо, це близько 25 тис. тонн тріски на рік. До нас заходить по дві-три машини щодня. Ми тримаємо запас на дві доби", – уточнив Петро Сергійчук.

Вартість проекту становила 235 млн грн. Реконструкція була здійснена завдяки спільному фінансуванню. Основне обладнання було профінансовано Державним секретаріатом з економічних питань Швейцарії (SECO), що покрило 65% бюджету. Також швейцарська сторона надала консультації українським спеціалістам.

Місто сплатило решту – 35% вартості проекту: будівельно-монтажні роботи, оновлення теплових мереж, благоустрій тощо. Окрім того, міська рада виділила кошти на підключення станції до мережі та автоматизацію котельні, на що було витрачено ще близько 72 млн грн.

Паливо подається до камери згорання, де проходять процеси сушки, горіння та вигорання. Далі гази, отримані після спалювання тріски, перетворюються на енергію в котлі.

В процесі генерації теплової енергії в ORC-циклі використовуються три види теплоносіїв: термоолія, силіконова олія та екогліколь з водою. Ця технологія забезпечує коефіцієнт корисної дії станції на рівні 88% .

"Термомасло в першому контурі котла нагрівається до 305 градусів за Цельсієм, потім переходить у гарячий модуль – другий контур, де знаходиться силіконова олія, яка закипає при температурі 150 градусів. Пара силіконової олії обертає турбіну електрогенератора, а відпрацювавши потрапляє у конденсатор, де віддає свою температуру екогліколю з водою, які потім забезпечують гарячу воду нашим споживачам", – коротко описав технологічний процес технічний директор "Житомиртеплокомуненерго" Петро Сергійчук. 

Енергію отримують більш як 70 багатоквартирних будинків та сім соціальних об’єктів.

Петро Сергійчук розповідає, як італійські спеціалісти моніторять робочий процес на станції. Фото автора 

Фахівець наводить кілька причин на користь переведення газових котелень на біомасу з використанням сучасних технологій.

"По-перше, це використання місцевих видів пального. По-друге, це альтернатива традиційному природному газу, а по-третє – це економічно доцільніше", – перелічив переваги Сергійчук. – "Це унікальна для України установка. У Кам’янець-Подільському є станція на "органічному циклі Ренкіна", але вона працює на воді, її ККД становить 14-22%. У них спалюється газ, а у нас – деревні відходи".

Коефіцієнт корисної дії станції за технологією ORC-циклу становить 88% 

Вироблена електроенергія споживається тепломережею, вона йде на роботу насосів, вентиляторів, димососів та іншого обладнання котелень. Газові котли збереглися як резервні. Іноді їх вмикають взимку при температурі нижче 15 градусів за Цельсієм, коли потужностей станції недостатньо. 

Таку станцію поки що єдина, адже її будівництво потребує значних первинних капіталовкладень, а енергія реалізується населенню за пільговими цінами. Термін окупності говорити складно, оскільки він залежить від тарифу. Якщо б енергія реалізувалася за комерційною вартістю газу, скажімо, по 64 тис. грн, то це окупилось би приблизно за рік, зазначив Петро Сергійчук.

Енергоефективність як важливий ресурс

Житомирська міська адміністрація перша в Україні оголосила про плани досягти 100% використання відновлювальних джерел енергії у комунальному секторі.

Одним із основних напрямків досягнення таких цілей у місті вважають подальший розвиток "зеленої" генерації та ефективне використання енергії. 

На сьогодні у Житомирі вже встановлено 230 індивідуальних теплових пунктів (ІТП). Мета такого регулювання – не лише економія енергоносіїв, а також ефективне їх використання та забезпечення якості теплопостачання, підкреслив Сергій Кондратюк, заступник міського голови Житомира.  

Інформація від ІТП надходить на комп’ютер диспетчерської теплокомуненерго. Там здійснюється погодне регулювання якості теплопостачання, а котельня працює у постійному режимі. 

Заступник міського голови Житомира Сергій Кондратюк демонструє комунальне господарство. Фото автора

У місті також вже працює два теплових насоси "повітря-повітря". Потужність невелика – по 500 кВт, але це дозволяє в неопалювальний період забезпечувати дитячі садочки гарячою водою, не вмикаючи газові котли на двох котельнях. 

У міськраді розробляють напрямки впровадження генерації з ВДЕ.

"Сьогодні вивчається питання використання водню у комунальній сфері. Тут ми консультуємося з польськими містами для використання їх досвіду, оскільки це потребує відповідних територій, обладнання та знань", – поділився планами на майбутнє Сергій Кондратюк. – "Розглядається можливість використання сонячної енергії. На території одного з дитячих садків вже працює система забезпечення гарячою водою від сонячних колекторів. Ми також розробляємо проєкт створення електричних сонячних станцій за грантові кошти. У нас є вільні території, які можна використовувати для будівництва потужної СЕС". 

У міській адміністрації зазначили, що, попри те, що за останні п’ять років вдалося зменшити споживання електроенергії міським водоканалом на 30%, цього недостатньо. Енергія необхідна для роботи обладнання з постійним споживанням – насосів, які забезпечують постійний тиск води у мережах міста та іншого обладнання, яке споживає енергію в залежності від потреб споживачів.

"Ми розглядаємо питання, як забезпечити водоканал власною електроенергією із сонця. Це насоси, які ми обладнали частотними перетворювачами. Наприклад, споживання води багатьма споживачами знижується, і насоси працюють повільніше, що дозволяє зменшити витрати енергії", – розповів про найближчі плани заступник міського голови.

Отже, незважаючи на складну ситуацію, місто продовжує реалізацію енергетичних проектів "зеленої" генерації з використанням місцевих ресурсів. Згідно з висновками спеціалістів, це дозволяє зменшити залежність від зовнішніх енергоресурсів, стримуючи зростання тарифів для населення та забезпечуючи додаткові доходи в комунальному секторі. У той же час перехід з природного газу на біомасу покращує екологічну ситуацію, знижуючи викиди СО2, а заходи з підвищення енергоефективності допомагають скоротити неефективні витрати при її споживанні.

Лариса Білозерова, спеціально для “Української енергетики”

Автор: Лариса БілозероваТеги:високоефективна когенераціяЖитомирська областьенергоперехіденергоефективні проєктибіомасатЕЦенергоефективністьПоділитись