Эмиссия парниковых газов предприятиями электроэнергетической отрасли Челябинской области

Вестник Челябинского государственного университета. 2011. № 5 (220).

Экология. Природопользование. Вып. 5. С. 76-80.

Д. Ю. Двинин, Д. Р. Каримуллина

ЭМИССИЯ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ ПРЕДПРИЯТИЯМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Рассмотрена проблема эмиссии парниковых газов электроэнергетической отраслью Челябинской области. Представлены данные расчетов по выбросам парниковых газов участниками регионального энергетического рынка, получены удельные показатели для энергетических компаний и области в целом. Проведен анализ результатов, предложены основные мероприятия, позволяющие в дальнейшем снизить эмиссию парниковых газов.

Ключевые слова: эмиссия парниковых газов, Киотский протокол, электроэнергетика.

Глобальное потепление климата — одна из актуальных и широко обсуждаемых проблем современности. В целях решения этой проблемы большинство стран мира подписали Киотский протокол, призванный урегулировать количество выбрасываемых парниковых газов. Каждая страна, подписавшая этот протокол, должна не только сокращать количество выбрасываемых газов, но и вести их учет. Российская Федерация входит в число стран, ратифицировавших Киотский протокол. Наибольший вклад в эмиссию парниковых газов вносят предприятия энергетики. В Челябинской области крупными поставщиками электрической и тепловой энергии являются Южноуральская ГРЭС (ОГК-3), Троицкая ГРЭС (ОГК-2) и ОАО «Фортум», куда входят Челябинские ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, Аргаяшская ТЭЦ и Челябинская ГРЭС. В работе исследованы выбросы парниковых газов данными компаниями, которые заинтересованы в уменьшении количества выбрасываемых парниковых газов, что прописано в их экологической политике. Электроэнергия, закупаемая за границами области, и ведомственные энергообъекты не рассматривались.

В феврале 2005 г. вступил в силу закон «О ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата».

Как страна с переходной экономикой, Россия в соответствии со ст. 3.5 Киотского протокола может выбрать в качестве базового года 1990 или любой предшествующий. В 1990 г. выбросы парниковых газов были самыми большими в истории Советского Союза, так что выбор этого года в качестве базового обеспечил России максимально возможный бюджет выбросов. В первом национальном сообщении для Рамочной конвенции ООН по изменению климата, опублико-

ванном в 1995 г., приведена следующая оценка выбросов парниковых газов в 1990 г. в России: 3039 млн метрических тонн СО2-эквивалента. Основным парниковым газом был углекислый газ. В последнее время проблеме выбросов парниковых газов уделяется большое внимание. Так, например, Президент Российской Федерации Дмитрий Анатольевич Медведев 14 декабря 2009 г. выступил со следующей речью: «Мы готовы поставить для себя и новую задачу. Она заключается в том, чтобы сократить выбросы парниковых газов к 2020 году на 25 процентов (это очень значимая цифра), если считать за базу 1990 год. Таким образом, за период с 1990 по 2020 год Россия обеспечит общее снижение выбросов парниковых газов более чем на 30 миллиардов тонн» [7].

Признавая важность проблемы потенциального глобального изменения климата, Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) учредили в 1988 г. Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Руководящие принципы национальных инвентаризаций МГЭИК представляют собой согласованные на международном уровне методологии, предназначенные для использования странами при оценке кадастров парниковых газов для доклада в Рамочной конвенции об изменении климата Организации Объединенных Наций. Принципы были разработаны в 1996 г. по поручению Рамочной конвенции и пересмотрены в 2006 г.

В соответствии с классификацией МГЭИК к модулю «Энергетика» относятся эмиссии парниковых газов, образующихся в результате энергетической деятельности. Учитываются все эмиссии всех парниковых газов, связанных

со сжиганием всех видов топлива при хозяйственной деятельности человека. К парниковым газам относятся: углекислый газ, метан, закись азота, галогеноуглероды и фторсодержащие газы (трифторид азота, фреон).

Методология разбивает расчет эмиссии СО2 при сжигании топлива на шесть шагов [10]:

1. Определение фактического потребления топлива в натуральных единицах.

2. Преобразование в общие энергетические единицы.

3. Умножение на величину коэффициента эмиссии для расчета содержания углерода.

4. Корректировка на неокисленный углерод.

5. Пересчет окисленного углерода в эмиссии СО2.

Расчеты для отличных от СО2 парниковых газов (СН4, N2O) разделяются на три шага:

1. Определение количества сжигаемого топлива для каждого сектора (в энергетических единицах).

2. Определение коэффициентов эмиссии для каждого вида топлива и каждого сектора.

3. Определение эмиссий. Шаг 2 и 3 повторяют для каждого газа.

Общий методологический подход в Руководящих принципах 2006 г. заключается в объединении информации по масштабам, в которых ведется работа с коэффициентами, определяющими количество выбросов или поглощений на единицу деятельности. Такие показатели называются коэффициентами выбросов. Эти коэффициенты были установлены на основании оценки группы экспертов по кадастру. Коэффициенты выбросов СО2 при сжигании топлива главным образом зависят от содержания в топливе углерода. А коэффициенты выбросов СН и N2O, помимо вида топлива, в значительной степени зависят от применяемых технологий его сжигания [8].

ОАО «Фортум» является российским подразделением финского энергетического концерна «Fortum». Свое новое название компания получила в апреле 2009 г. в результате официального переименования из ОАО «ТГК-10». ОАО «Фортум» является одним из ведущих производителей и поставщиков тепловой и электрической энергии на Урале и в Западной Сибири. Суммарная установленная мощность филиалов и ДЗО компании составляет по электроэнергии около 2 800 МВт, по тепловой энергии — 13 600 Гкал/ч. Годовое производство компании составляет 16 млрд кВт/ч электроэнергии

и 22 млн Гкал тепловой энергии. В структуру компании в настоящий момент входит восемь теплоэлектростанций. Пять из них расположены в Челябинской области (ЧГРЭС, ЧТЭЦ-1, ЧТЭЦ-2, ЧТЭЦ-3, АТЭЦ), три — в Тюменской. Электроэнергия поставляется на оптовый рынок. Основным видом топлива, потребляемым электростанциями ОАО «Фортум», является природный газ. В топливном портфеле компании уголь занимает около 5 %.

Расчеты выбросов парниковых газов проводились на основе методики МГЭИК [10]. Данные для расчетов были взяты из годовых отчетов компании ОАО «Фортум» [4]. Учитывались выбросы трех парниковых газов: СО2, СН4, К20. Выбросы СН и К20 в дальнейшем переводились в эквивалент СО2 в соответствии с переводными коэффициентами, предложенными методикой МГЭИК: 21 для СН и 310 для №>0 [8]. В ходе расчетов были получены следующие показатели выбросов парниковых газов электростанциями «Фортум» на территории Челябинской области за 2007 г.: СО2-эквивалента — 7,295 млн т, из них 4,175 млн т — в результате выработки электроэнергии, 3,12 млн т — при производстве тепловой энергии.

ОГК-3 в Челябинской области представлена Южноуральской ГРЭС, объем производства электроэнергии и тепловой энергии на которой в 2007 г. составил 5344 млн кВт/ч и 407 тыс. Гкал. Топливный баланс станции на 40,5 % состоит из природного газа, на 59,5 % — из бурого угля [3]. Выбросы парниковых газов на Южноуральской ГРЭС в 2007 г. — 5,111 млн т СО2-эквивалента, из них 4,938 млн т связаны с производством электроэнергии, 173 тыс. т — с производством тепловой энергии.

В ОГК-2 входит Троицкая ГРЭС, которая является наиболее крупной электростанцией области. Объем производства электроэнергии и тепловой энергии в 2007 г. составил 9026 млн кВт/ч и 521 тыс. Гкал. Топливом является каменный уголь [2]. Выбросы Троицкой ГРЭС в 2007 г. составили 9,720 млн т СО2-эквивалента, из них эмиссия 9,478 млн т от производства электроэнергии и 242 тыс. т — от производства тепловой энергии.

Как видно на рис. 1, наибольшую эмиссию парниковых газов осуществляет Троицкая ГРЭС (ОГК-2), что объясняется как большими объемами выработки электроэнергии данной электростанцией, так и тем, что в топливном балансе

12

10

8

6

4

2

0

ОАО «Фортум» Южноуральская ГРЭС Троицкая ГРЭС

Эмиссия СО2-экв. при производстве тепловой энергии

Эмиссия СО2-ЭКВ. при производстве электроэнергии

Рис. 1. Эмиссия парниковых газов электроэнергетическими компаниями Челябинской области

станции доминирует каменный уголь. Выбросы от Южноуральской ГРЭС (ОГК-3) значительно меньше, несмотря на то что основу ее топливного баланса составляет бурый уголь, доля природного газа достаточно существенна — 40,5 %. Троицкая ГРЭС (ОГК-2) и Южноуральская ГРЭС (ОГК-3) ориентированы преимущественно на производство электроэнергии, производство тепловой энергии незначительно, чего нельзя сказать о деятельности ОАО «Фортум». Электростанции ОАО «Фортум» обеспечивают теплоснабжение города Челябинска, что сказывается и на объеме эмиссии парниковых газов, в которой доля от производства тепловой энергии лишь немного уступает доле от производства электроэнергии.

Результат расчета удельных выбросов парниковых газов при производстве электроэнергии приведен на рис. 2. Удельные выбросы существенно уменьшаются по мере возрастания в топливном балансе доли природного газа, в ОАО «Фортум» удельные выбросы на 1 кВт/ч меньше выбросов Троицкой ГРЭС (ОГК-2) на 42 %. Южноуральская ГРЭС (ОГК-3) со смешан-

ным топливным балансом занимает промежуточное положение.

Удельные выбросы парниковых газов при производстве тепловой энергии представлены на рис. 3. Результаты схожи с расчетами удельных выбросов парниковых газов при производстве электроэнергии, разница между ОАО «Фортум» и Троицкой ГРЭС (ОГК-2) достигает 45 %, Южноуральская ГРЭС (ОГК-3) также занимает промежуточное положение.

Общая эмиссия парниковых газов от электростанций, расположенных на территории Челябинской области и принадлежащих трем данным энергокомпаниям, составляет 22,127 млн т, в том числе в результате производства электроэнергии — 18,590 млн т, тепловой энергии — 3537 млн т. Удельные выбросы при производстве электроэнергии составляют

0,87 кг/кВт/ч, при производстве тепловой энергии — 270,63 кг/Гкал. Результаты сравнения удельных показателей эмиссии парниковых газов с общероссийским показателем, а также показателями других стран и регионов представлены в таблице [6].

Рис. 2. Удельные выбросы парниковых газов при производстве электроэнергии в Челябинской области, СО2-экв. на кВт/ч

500 450 400 350

5 300 if 250 ^ 200 150 100 50 0

ОАО «Фортум»

Рис. 3. Удельные выбросы парниковых газов при производстве тепловой энергии в Челябинской области, СО2-экв. на Гкал

Удельные выбросы СО2-экв. при производстве электроэнергии в странах и регионах мира

Страна или регион Удельные выбросы СО2-экв. при производстве электроэнергии, кг/кВт/ч

Челябинская область 0,87

Российская Федерация 0,55

США 0,56

Китай 0,71

Индия 0,81

ЮАР 0,77

Европейский Союз 0,38

Япония 0,32

Бразилия 0,06

Удельные выбросы парниковых газов при производстве электроэнергии в Челябинской области на 58 % выше общероссийского показателя и находятся достаточно близко к показателям Индии, ЮАР и Китая. Связано это с высокой долей угля в топливном балансе области, как и в данных странах, а также с низкой энергетической эффективностью ряда угольных станций; в частности, Троицкую ГРЭС руководство ОГК-2 оценивает как проблемную вследствие изношенности оборудования [9].

Результаты исследования позволяют сделать вывод о достаточно низкой «углеродной эффективности» электроэнергетической отрасли Челябинской области. Для решения задачи снижения выбросов парниковых газов к 2020 г. на 25 %, которую поставил Президент Российской Федерации, электростанциям Челябинской области требуется существенно повысить энергетическую эффективность, а также уменьшить долю угля в топливном балансе. Приведенные в статье удельные показатели выбросов СО2-экв. при производстве электроэнергии и тепловой

энергии могут использоваться как базовые экологическим менеджментом энергокомпаний [5], а также государственными органами управления природопользованием, поскольку в 2007 г. потребление электроэнергии в Челябинской области достигло пика перед экономическим кризисом, а в дальнейшем несколько снизилось.

Восстановление экономики не должно сопровождаться быстрым ростом энергопотребления, что наблюдалось в предыдущие годы. Положительную роль призвано сыграть энергосбережение на всех уровнях хозяйственной деятельности, в том числе повышение энергоэффективности зданий, для чего может использоваться методика LEED (The Leadership in Energy

& Environmental Design) или BREEAM (BRE Environmental Assessment Method) по экологической оценке и сертификации сооружений [1; 11]. Оценка экологической и энергетической эффективности зданий широко распространена в мире, но практически не развита как в России в целом, так и в Челябинской области. Экологическая сертификация зданий ставит задачу снижения выбросов парниковых газов, что достигается путем уменьшения потребления электрической и тепловой энергии на 1 м2 полезной площади. Для подобной экологической оценки и сертификации зданий и сооружений, расположенных в Челябинской области, а также при реализации программ энергосбережения могут использоваться приведенные в статье удельные показатели выбросов парниковых газов.

Список литературы

1. BRE Environmental & Sustainability Standard [Text]. Enter. 2009-10-27. Watford : BREEAM, 2009. 14 p.

2. Годовой отчет ОАО «ОГК-2» за 2008 год [Электронный ресурс]. URL: www.ogk2.ru/rus/si/ infodisclosure/year/

3. Годовой отчет ОАО «ОГК-3» за 2008 год [Электронный ресурс]. URL: www.ogk3.ru/ru-an-nualreports/

4. Годовой отчет ОАО «Фортум» за 2008 год [Электронный ресурс]. URL: www.fortum.ru/ana-lyst/

5. Двинин, Д. Ю. Планирование в экологическом менеджменте с целью осуществления регионального ресурсосбережения / Д. Ю. Двинин // Вестн. Челяб. гос. ун-та. 2010. № 8. Экология. Природопользование. С. 11-15.

6. Маллон, К. Решение проблемы изменения климата / К. Маллон, Г Борнэ, Р. Мотт. Гланд (Швейцария) : WWF International, 2007. 87 с.

7. Медведев, Д. А. Крупнейшие эмитенты парниковых газов должны одномоментно принять на

себя необходимые обязательства [Электронный ресурс] / Д. А. Медведев. URL: blog.kremlin.ru/ post/53

8. Методология кадастра антропогенных выбросов парниковых газов для региона (отчет подготовлен консорциумом во главе с IFC). Брюссель : ТАСИС, 2009. 89 с.

9. Невейницын, С. При сегодняшних банковских ставках окупаемости у проектов нет / С. Невейницын // РБК daily. 2008. 12 нояб.

10. Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК, 2006 г. / под ред. С. Игглестона. Хаяма (Япония) : ИГЕС, 2006. Т. 2: Энергетика. 321 с.

11. Тесля, Е. С. Комплексное решение по повышению энергоэффективности инженерных систем на основе LEED / Е. С. Тесля // Инженер. системы. Реконструкция и эксплуатация. 2009. № 1-2. С. 24-25.