ДЖИННА ВЫПУСТИЛИ ИЗ МИНИСТЕРСТВА
Еще совсем недавно, в дореформенные времена, в стране проживало несколько джиннов — естественных монополий. Были они приручены и послушны, поскольку находились в закупоренных бутылках, на этикетках которых значились названия одноименных с джиннами министерств. Один из них являл собою Единую энергосистему страны (ЕЭС), все электростанции которой были как бы энергоблоками общей гигантской станции, распределенной по боґльшей части территории страны, и работали они согласованно и параллельно. Управлялись блоки по командам из центральной диспетчерской ЕЭС, и их энергия перетекала между регионами по мере смены в них дня и ночи согласно меняющейся нагрузке потребителей. Перетоки осуществлялись таким образом, чтобы потери электроэнергии и затраты на ее производство всегда были минимальными в системе в целом. Этому, в частности, способствовала и первоочередная загрузка тепловых электростанций с более дешевой электроэнергией, то есть с меньшими удельными затратами топлива. Поэтому наиболее эффективные тепловые станции — мощные ГРЭС типа Конаковской почти круглый год работали что называется “под завязку”, а маломощные станции на местах с боґльшими удельными затратами топлива включались главным образом осенью и зимой.
Но так было в дореформенные времена. В 1993 году бутылку, в которой сидел электрический джинн, разбили и тот, оказавшись на свободе, превратился как бы в многоголовую гидру. После акционирования электроэнергетики вместо одного, естественно, монопольно хозяйствующего субъекта — бывшего министерства энергетики, появилось 89 новых более мелких хозяйствующих субъектов — региональных АО-энерго, между которыми и поделили ЕЭС и большую часть относительно маломощных местных станций. И стали головы “гидры” фактически неподконтрольными монополистами. Дело в том, что прежний общесистемный принцип минимизации всех затрат после развала организационного и технологического единства ЕЭС похоронили, а каждое АО-энерго на всю катушку раскочегарило собственные станции. Если электроэнергии не хватает, то региональные компании приобретают ее на так называемом оптовом рынке. Этот рынок представляет собой некую профанацию конкурентного сбыта. Дело в том, что присутствуют на нем главным образом крупные, наиболее мощные и самые эффективные станции страны, тарифы которым жестко регламентирует Федеральная энергетическая комиссия. Но в силу развала прежней организации перетоков эти станции с самой дешевой электроэнергией востребуются — такова “конкуренция” — в последнюю очередь и оказываются загруженными в среднем за год на треть своих мощностей. По оценкам, “рыночные” отношения в электроэнергетике привели к увеличению затрат топлива в ЕЭС примерно на 20%. Оплачивают эти дополнительные затраты потребители, ничем фактически не защищенные от диктата множества местных естественных монополий, созданных в угоду псевдорыночным догмам. И хотя к каждой голове “гидры” приставлен “дядька”, соответствующая региональная энергетическая комиссия, вроде бы призванная блюсти интерес потребителей, она лишь утверждает всё растущие тарифы на местах.
С сожалением приходится констатировать, что как в РАО “ЕЭС России”, так и в прочих естественных монополиях никто объективно не заинтересован в энерго- и ресурсосбережении. Причем само государство поддерживает в этих отраслях затратный принцип хозяйствования и их непрерывно дорожающую продукцию, включая растущие потери при ее производстве, должен безропотно оплачивать потребитель. Ведь в той же электроэнергетике более высокие тарифы позволяют получать в абсолютном исчислении больше прибыли, а следовательно, и налогов в казну. Поэтому сегодня, к тому же при некотором избытке генерирующих мощностей и снижении энергопотребления из-за сворачивания производства, хозяева электростанций и энергосистем отнюдь не заинтересованы в сбережении и удешевлении электроэнергии. Хотя сберечь киловатт мощности у потребителя и соответственно электроэнергию обходится в 3—5 раз дешевле создания “генерирующего киловатта” на электростанции. Отрешенно взирают на необходимость энергосбережения, значимость которого особенно велика в нынешних условиях дефицита финансовых средств, также и энергетические комиссии, Федеральная и в регионах.
Сейчас потребители оказались перед очередным вынужденным жертвоприношением всем головам “гидры”. Известно, что “Газпром”, как и РАО “ЕЭС России” проедающий ранее созданные основные фонды, снижает поставки газа на электростанции. Замещение его мазутом и углем приведет к новому удорожанию электроэнергии и очередному повышению тарифов.
Думается, чтобы противостоять диктату монополистов, потребители электроэнергии должны консолидированно выступить за передачу им права совместно с энергетиками управлять ЕЭС, имея своих представителей в советах директоров и правлениях РАО “ЕЭС России” и региональных систем. Ведь единая энергосистема создавалась на их деньги, а их потребляющее электроэнергию оборудование физически является составной частью энергосистем. Для паритетного управления с целью балансирования интересов сторон, корпоративным объединениям потребителей целесообразно передать в траст — частично или полностью — госпакет “электрических” акций. В этом случае окажется возможным перейти к политике эффективного энергоснабжения страны, основанной на экономически целесообразном сочетании строительства новых генерирующих мощностей и энергосбережения как у производителей, так и потребителей электроэнергии. Тогда, в частности, инвестиционная компонента в тарифах для потребителей будет не проедаться, а использоваться по назначению и с толком.
Рассмотрение принципов такой политики и создание условий для ее осуществления — предмет отдельной публикации. Но уже сегодня некоторые крупные потребители могли бы существенно ослабить свою зависимость от диктата и затратного хозяйствования РАО “ЕЭС России”, заполучив в свои руки источник дешевой электроэнергии. О чем идет речь?
КОЛИ ТЫ БАЛЕРИНА — КРУТИ ЕЩЕ И “ДИНАМУ”
Утилизация бросовой энергии занимала умы не только сатириков, но и ученых. Как известно, для перекачки природного газа по трубопроводам на большие расстояния его сжимают компрессорами, увеличивая давление в транспортной магистрали. Иначе говоря, газу придают немалую энергию, из которой только часть расходуется на его перемещение. Давление в магистральных газопроводах поддерживается в 50—70 атмосфер, для чего примерно через каждые 200 км в газопровод врезаны компрессорные станции, компенсирующие утрачиваемую в пути энергию с тем, чтобы проталкивать газ дальше.
Но для потребителей такое огромное давление неприемлемо. К примеру, в быту оно разнесло бы конфорки газовых плит. Поэтому в местах потребления газа от магистрали сделаны отводы на станции распределения (принадлежат РАО “Газпром”), где давление газа сбрасывается сначала до 12—15 атмосфер, а далее — на газораспределительных пунктах (принадлежат крупным потребителям и муниципальным предприятиям сбыта) — оно понижается до одной, максимум трех атмосфер. А что значит сбросить давление? Это через специальное клапанное (дроссельное) устройство, напоминающее обычный водопроводный кран, газ из магистрали пропустить в трубу, питающую потребителей. При этом газ расширяется и давление его падает. Таким образом, огромное количество энергии, затраченное на сжатие газа, безвозвратно теряется, так как “стравливается” в атмосферу.
А если газ, используя его бросовое давление, заставить крутить еще и “динаму”? Собственно, такую идею высказали еще в 40-х годах, когда только начали строить протяженные газопроводы, академики Миллионщиков и Капица. Но для ее воплощения в жизнь понадобились несколько десятилетий.
ДЕТАНДЕР—ГЕНЕРАТОР ИЗ “КРИОКОРА”
Как же бросовую энергию, стравливаемую в атмосферу, направить на пользу дела? Поступают очень просто: газ из магистрального трубопровода подают в специальную машину, так называемый детандер. Это трехступенчатая турбина, в принципе по конструкции мало чем отличающаяся от обычных газовых и паровых турбин. Газ входит в нее под высоким давлением, расширяется там и выходит с низким давлением. Когда газ расширяется, его температура понижается, так как он отдает при этом тепловую энергию. Согласно первому закону термодинамики.
Естественно, за счет изменения энергии газа совершается работа: воздействуя при расширении на сопловые лопатки турбины, газ заставляет вращаться ее вал. Лопатки первых двух ступеней выполнены поворотными, что позволяет при изменении давления газа поддерживать номинальным его расход в турбине и тем самым стабилизировать выходную мощность детандера. Вал турбины связан с валом электрогенератора, чем и образуется детандер-генераторный агрегат (ДГА). Таким образом, энергия сжатого газа, прежде выбрасываемая в атмосферу, теперь преобразуется в электрическую энергию без каких-либо затрат топлива. Газ же низкого давления из турбины направляется потребителю. Но чтобы при его расширении детандер не обледеневал (температура газа понижается на 60—70°С), газ перед поступлением в турбину пропускают через теплообменник, в котором он нагревается теплом отработанного теплоносителя, например, подогретой водой или мокрым паром ТЭЦ. Этот подогрев одновременно дополнительно увеличивает энергию газа, из-за чего возрастают выполняемая им работа в турбине, а следовательно, ее мощность и кпд.
Изготовлен детандер-генераторный агрегат в АО “Криокор”. Первая такая установка, сооруженная на московской ТЭЦ-21 (см. фото), работает с перепадом давления от 12 до 1 атмосферы. В “Криокоре” отработана еще одна схема, позволяющая повысить кпд и мощность агрегата за счет использования газотурбинной установки (ГТУ), работающей на одном валу параллельно с детандером. Их режим работы подбирают таким, чтобы развиваемые ими механические мощности были примерно равны. Для этого в ГТУ сжигают 1—2 процента поступающего из магистрали газа, а остальной идет в детандер. Такая схема позволяет вдвое увеличить мощность электрогенератора, а следовательно, и выработку им электроэнергии. При этом, как и в первый из схем, кпд детандера и его мощность увеличиваются благодаря предварительному подогреву газа в теплообменнике, для чего используется, т. е. утилизируется, выхлопной газ ГТУ, температура которого достигает 300—400°С. В итоге дополнительно возрастают мощность и кпд всего агрегата.
Такая схема энергоутилизационного комплекса предназначена для использования в местах, лишенных бросового тепла, в том числе на распределительных станциях с высоким перепадом давления газа. Если кпд тепловых турбинных установок не превышает 40 процентов, самых лучших парогазовых установок (газотурбинные двигатели в сочетании с паровой турбиной) — 50 процентов, то кпд детандер-генераторного агрегата достигает 75 процентов.
Конечно же, детандер-генераторные установки не могут составить конкуренции крупным электростанциям, но в пересчете на киловатт мощности они требуют гораздо меньших (в 3—5 раз) капитальных затрат — от 320 до 400 долларов, их можно достаточно быстро, за несколько месяцев, размещать на территориях уже действующих тепловых станций, окупаются они за 2,5—3 года, а самое главное — они экологически чисты.
Чтобы получить киловатт . час от детандер-генератора, на подогрев газа тратится примерно 70 г условного топлива, в то время как для выработки такого же количества электроэнергии на ТЭЦ сжигается до 300 г. Но тепло, используемое в детандере, отбирается у пара, который предварительно уже поработал в паровой турбине, благодаря чему была выработана электроэнергия. Тем самым увеличивается кпд ТЭЦ. Себестоимость киловатт. часа ДГА не превышает 7 копеек.
Системный эффект от включения детандер-генераторного агрегата в комплекс с тепловой электростанцией был доказан научными и экспериментальными исследованиями, проведенными на ТЭЦ-21 Мосэнерго. Их организовали генеральный директор АО “Криокор” Александр Степанец и директор ТЭЦ Юрий Гуськов, к слову, успешно защитивший по результатам этих исследований кандидатскую диссертацию. К этому времени в “Криокоре”, в том числе по заказу “Газпрома”, был создан ряд турбодетандеров различной мощности, их запатентовали в нескольких странах, включая США, и они получили международное признание, о чем свидетельствуют многочисленные дипломы и медали различных выставок. Началось сооружение энергокомплексов на базе ДГА на нескольких объектах РАО “Газпром” и тепловых станциях некоторых региональных энергосистем, а также Украины и Белоруссии. Недавно в Белоруссии начала работать первая там такая установка.
ГРОЗИТ ЛИ НАМ ДЕТАНДЕРИЗАЦИЯ ВСЕЙ СТРАНЫ?
Следует отметить, турбодетандеры могут работать только в тех местах, где из магистральных трубопроводов отбирается газ и сбрасывается его давление. Причем мощность подобных установок обусловливается перепадом сбрасываемого давления, а также расходом газа в местах отбора, и поэтому ограничена пределами от 2,5 до 30 МВт. Ведь при постоянстве перепада газа мощность детандера прямо зависит от расхода газа потребителями, а лишний девать некуда.
По оценкам специалистов, турбодетандеры можно установить более чем на 600 газораспределительных станциях и пунктах газовых сетей страны. Их суммарная мощность превысит 2750 МВт, они смогут производить около 22 млрд. кВт. часов в год, что позволит ежегодно экономить примерно 6 млрд. кубометров голубого топлива. По оценкам, только на тепловых электростанциях Мосэнерго, исходя из объема потребляемого ими газа, может быть установлено около 20 ДГА общей мощностью свыше 105 МВт. Они способны будут ежегодно вырабатывать около 800 млн. кВт. ч., что превысит один процент электроэнергии, ныне производимой всеми станциями Мосэнерго. При этом сэкономится свыше 150 тысяч тонн условного топлива, составляющих около одного процента от нынешнего потребления. А так как такое количество топлива не будет сожжено, то в городскую среду не будет ежегодно попадать около 400 тонн вредных веществ.
Казалось бы, выгоды при весьма малых затратах налицо. Но громадное количество энергии, затрачиваемое на трубопроводную транспортировку газа, по-прежнему стравливается в атмосферу. Дело в том, что ни РАО “ЕЭС России”, ни региональные АО-энерго ничто не побуждает экономить несколько процентов топлива за счет применения на своих станциях детандерных установок. Подтверждает сказанное попытка их внедрить — речь шла о нескольких десятках установок — в “Мосэнерго”. Мэрия Москвы даже выделяла на две установки деньги, которыми в “Мосэнерго” так и не воспользовались.
НУЖДА ЗАСТАВИТ
Возможно, что нарастающий дефицит в поставках электростанциям газа изменит в РАО “ЕЭС России” отношение к детандерным установкам. Ведь то количество электроэнергии, которое можно выработать за счет стравливания давления из газопроводов не в атмосферу, а в турбодетандеры, позволит, как отмечалось, экономить ежегодно примерно 6 млрд. кубометров газа. А это около 4—5 процентов нынешнего его экспорта, и стоит такое количество свыше 400 млн. долларов. Но, помимо выигрыша от экономии топлива, внедрение детандерных установок позволит сэкономить также часть капитальных затрат, необходимых сегодня на обновление в РАО “ЕЭС России” генерирующих мощностей. Потенциальная мощность, которую можно создать с помощью ДГА, близка к 2700 МВт, и стоить это будет примерно 850 млн. долларов. А если использовать традиционные турбины, то на создание таких мощностей потребуется сумма в 3—4 раза большая.
Однако в РАО “ЕЭС России” вследствие масштабности производства электроэнергии эффект “детандеризации” оказывается относительно невеликим. Поэтому к нескольким процентам экономии там относятся свысока. Хотя наверняка, прояви власть волю, в руках государства находится контрольный пакет акций РАО “ЕЭС России”, этого естественного монополиста можно было бы заставить сэкономить упомянутые проценты с пользой и для самой компании, и для общества в целом. Причем для финансирования детандерного проекта с целью его скорейшей реализации можно было бы сконцентрировать всю сумму инвестиционных выплат, заложенных в тарифы на электроэнергию. К слову, в этом, в частности, и состоит одно из преимуществ большой системы, которую руководство РАО “ЕЭС России” намерено расчленить окончательно. Тогда у “гидры” появится еще больше голов.
Более реальным представляется массовое внедрение турбодетандерных установок в “Газпроме”. Их использование позволит полностью удовлетворить потребности компании в электроэнергии, а это около 16 млрд. кВт. ч в год. И большую ее часть “Газпром” покупает в РАО “ЕЭС России”. Утилизация в детандерах всего потенциала ныне стравливаемого из газовых магистралей в атмосферу давления может обернуться прямой дополнительной ежегодной прибылью от экспорта сэкономленного на электростанциях газа в сумме примерно 400 млн. долларов. Однако сегодня промышленные мощности по производству турбодетандеров ограничены, и поэтому реализация детандерного проекта в “Газпроме” может растянуться лет на восемь.
Учитывая новый грядущий рост тарифов на электроэнергию, эффективным окажется “точечное” внедрение детандер-генераторных установок для электропитания отдельных энергоемких предприятий. Там они дадут не единичные проценты экономии, как в энергосистемах или на отдельных электростанциях, а значительно больше. Причем наиболее благоприятные условия для этого имеются на предприятиях, использующих в больших количествах природный газ в качестве сырья, так как на их территории обычно расположена газораспределительная станция. Конечно же, собственный источник не всегда позволит полностью избавиться от внешнего электроснабжения. К тому же необходимо резервирование. Но собственная дешевая электроэнергия, если она не полностью заменит покупную, то в значительной мере позволит разбавить тариф покупной и тем самым увеличить рентабельность производства. Этому поспособствует также полное или существенное освобождение от уплаты НДС за электроэнергию.
Ну а если газораспределительная станция расположена за воротами предприятия, в промзоне, и принадлежит “Газпрому”, то тут, как говорится, есть варианты. Детандер-генераторная установка может стать совместной собственностью, либо предприятие арендует площадку и будет единственным владельцем установки. При необходимости детандер можно совместить с газотурбинной установкой и тем самым увеличить мощность и выработку электроэнергии.
АО “Криокор” выполняет все подобные заказы и сдает установки “под ключ” с их последующим послепродажным гарантийным обслуживанием (справки: http: // www.cryocor. ru или по телефону (095) 367 69-09, факс 367-69 18).
Думается, государство с последующей выгодой для бюджета могло бы поспособствовать финансированию строительства предприятиями собственных источников электроэнергии, в том числе и детандер-генераторных. Ведь после их окупаемости дополнительная прибыль, которая возникнет благодаря снижению электрозатрат, позволит увеличить налогооблагаемую базу предприятия. Особенно если эту прибыль использовать для расширенного воспроизводства. Так о какой помощи в финансировании строительства может идти речь?
Во-первых, на эти цели можно разрешить предприятию использовать инвестиционную компоненту в тарифе на электроэнергию, исключив ее из оплаты. Ведь новые мощности создаст не РАО “ЕЭС России”.
Во-вторых, отсрочить на год-два выплату всех налогов, связанных со строительством установки.
В-третьих, приравнять строительство детандерных установок к мерам по защите окружающей среды с обязательным выделением некоторых средств из региональных экологических фондов на это строительство.
Не исключено, что в правительстве изыщут еще какие-то возможности. Во всяком случае, так хотелось бы думать. Ведь реанимация и модернизация реального сектора экономики окажутся невозможными без внедрения ресурсо- и энергосберегающих технологий. Поэтому при нынешнем дефиците кредитных ресурсов немногочисленные фирмы такие как АО “Криокор”, занимающиеся подобными технологиями, должны быть обязательно поддержаны государством. Для его же блага.
