Инновационные источники энергетического обеспечения Молдовы — залог экономического и социального процветания

Инновационные источники энергетического обеспечения Молдовы — залог экономического и социального процветания. Экспертный комментарий Гражданского конгресса.

ВВЕДЕНИЕ

Общий энергетический баланс Молдовы обеспечивается невозобновляемыми и возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). При этом, доля невозобновляемых источников энергии в несколько раз превышает долю возобновляемых, несмотря на то что Республика Молдова на сегодня, практически, не обладает разведанными промышленными ископаемыми источниками энергии, кроме известных небольших запасов нефти, то есть страна не может сравниться с соседями, у которых есть в недрах газ, нефть, уголь и сырье для работы ядерных реакторов.

Следовательно, устойчивое конкурентоспособное обеспечение экономической деятельности и комфортной жизни населения склоняется в сторону всестороннего максимального использования во всех сферах деятельности энергии возобновляемых источников.

Также, следует учитывать необходимость унификации конечного носителя энергии, например, электрический ток, как итог трансформационного перехода потребления и достижения безуглеродности выбросов, но не в целях соблюдения модной повестки зеленого перехода или борьбы с климатическими изменениями, а с целью создания в маленькой стране дружелюбной окружающей среды для людей, флоры и фауны. Экологически чистая среда на фоне избыточного обеспечения, в суммарном выражении, объемами энергии, преобразованной из доступных внутри страны источников, делает страну, территорию, а, при взвешенной инвестиционной и кредитно-денежной политике, само государство, как саморазвивающийся репер для проживания и увеличения национальной популяции.

В этом стремлении к автономному обеспечению энергией Молдовы важны 3 аспекта:

— экономическая деятельность предприятий, организаций, индивидуальных предпринимателей, вне зависимости от формы собственности, как единого хозяйственного комплекса страны;

— стимулирующая и последовательная политика государства, направленная на максимальное использование энергоносителей от источников собственного производства и соблюдение дисциплины энергопотребления по качеству энергии и источнику или методу ее производства;

— инновационность технологий производства энергоносителей в сочетании с гибкостью их получения, преобразования, накопления, хранения и использования в прямом и трансформированном виде, или возможностями масштабирования как по объёмам, так и по месту производства.

УСЛОВИЯ ЗАДАЧИ

В настоящее время главными энергоносителями в стране являются жидкие нефтепродукты (бензин, дизельное топливо, керосин (преимущественно авиационный), мазут), природный газ (трубопроводный и сжиженный (метан, пропан-бутан)), электроэнергия, выработанная местными производителями на основе углеводородов (преимущественно, трубопроводный газ) на Молдавской ГРЭС, местными ТЭЦ и на основе ВИЭ (преимущественно, фотоэлектрические солнечные панели, ветрогенераторы).

Также, в зимний период, в основном, для отопления частных домовладений используются дрова местного распила и, в основном, местного произрастания, импортируемый каменный уголь, топливные брикеты (пелеты), изготовленные из отходов древесины, пожнивных остатков, которые, условно, можно отнести к ВИЭ.

Выработка электроэнергии производится, в небольших количествах, на биореакторах сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий, что является перспективным альтернативным ВИЭ для с\х страны. Источниками генерации «зеленой» электроэнергии в стране являются, построенные в ранние годы советской власти, Костештская ГЭС и Дубоссарская ГЭС. Мини ГЭС, установленная на одной из малых рек, не подтвердила своё ТЭО, в горизонте планирования, по причине перепадов уровня воды, ниже технически необходимого, в летний период и межсезонье, особенно, в засушливые годы. К сожалению, не найдя политического и экономического решения, правобережные власти Молдовы отказались от использования электроэнергии, произведенной на МолдГРЭС и в часы пик, особенно, в зимний период, поручили производить импорт электроэнергии из Румынии и Украины госкомпании «Энергоком». В свою очередь, МолдГРЭС, которая может использовать для производства электроэнергии природный газ, мазут или каменные угли из марок, по степени метаморфизма, ближе к тощим, в настоящее время работает только для нужд Приднестровского региона.

Опираясь на индуктивный метод познания, в таблице ниже приведем ожидаемые показатели использования в правобережной Молдове первичных энергоносителей в среднем по 2026 году в количественном выражении и в энергетическом выражении, если делать пересчет теплотворности (тепловой эквивалент) или мощности (электрический эквивалент), с пометкой на средние примерные показатели собственного производства, импорта для потребления.

Таблица 1.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Цель — представляет собой связанный взаимозависящий набор условий или требований, которая должна быть достигнута через решение задачи без ущемления или потерь потребителя в широком смысле этого слова и приносить общий положительный эффект в экономике. Констатируя, что потребление природного газа (кроме биогаза) и угля на 100%, нефтепродуктов – на 99,9% зависит от импорта, а в последний год появился коммерческий импорт электроэнергии, амбициозно, задача состоит из следующих допущений и условий:

1. Найти энергетические источники замещения исполняемых функций импортируемых энергоносителей максимально за счет местных возможностей.
2. Принять программу роста местных возможностей производства определенного вида энергоносителей из источников производства энергии с одновременной программой сокращения импорта энергоносителей за счет замены одного вида энергоносителя на другой с возможной унификацией и трансформацией видов энергии (переход на электроэнергию) в минимальные сроки.
3. Создать условия для повседневного и повсеместного внедрения инновационных проектов производства энергоносителей в местных условиях на основе последних достижений науки и технологий, обеспечивающих независимость производства энергии в Молдове и возможность замены или ее использования в тех случаях, где ранее использовался другой энергоноситель.
4. Обеспечить себестоимость генерации энергии ниже цены импорта этого вида энергии, либо, стоимость исполнения задачи на основе нового источника энергии или энергоносителя ниже, чем в действующих условиях.
5. Обеспечить транспортировку и распределение энергоносителя до каждого потребителя по его потребности.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Тезисное, в грубых мазках, решение задачи выглядит следующим образом:

1. Импорт электроэнергии прекратить, найти решение для выработки электроэнергии в местных условиях, включая Приднестровье в избыточных количествах с возможностью масштабирования и совершенствования генерирующих мощностей.
2. Максимально сократить расходы на импорт всех видов энергоносителей за счет перехода на энергоносители местного производства (электроэнергия, брикеты, биогаз и другие).
3. Отказаться от обогрева помещений на основе темных и части светлых нефтепродуктов, дров и каменного угля, заменив их на электрообогрев.
4. Создать условия потребления электроэнергии в личном и общественном транспорте, стимулируя переход на электротранспорт или транспорт на альтернативном виде топлива в кратчайшие сроки.
5. Увеличить интенсивность сельскохозяйственного производства, прежде всего, животноводства (КРС), садоводства и овощеводства с целью создания сезонной, а в последующем, круглогодичной сырьевой базы для переработки биомассы на биогаз.
6. Стимулировать сбор и инновационную экологически безопасную переработку всех видов отходов с целью получения нового сырья для производства энергии, либо компенсации затрат на производство энергии.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ

Солнечная энергия

Опираясь на физические свойства материи, фиксируем, что солнце является главным источником энергии на Земле. Около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Для правобережной части нашей страны, условно, в пересчете на тепловой эквивалент, с учетом роста, необходимо сегодня до 30000 ГВт/час энергии. Конечно, не везде сегодня возможно прямое применение солнечной энергии в прямом или трансформированном виде, так как доля ископаемых источников в сельхозпроизводстве (дизельное топливо), в авиации, производстве стекла, консервов, малой металлургии, цемента, транспорте еще очень велика, но в Молдове достаточно много солнца, чтобы организовать на его основе производство электроэнергии и сельскохозяйственное производство, которое не только стимулирует напрямую экономический рост и обеспечивает продовольственную безопасность страны, но и дает основу для образования органических удобрений и сырья для биореакторов, пожнивных остатков для прямого сжигания соломы или производства брикетов, роста лесов и лесных насаждений, для переработки дровяных отходов на брикеты и увеличения количества осадков.

Для реализации применения солнечной энергии предлагается основной проект – размещение на землях, не пригодных для сельскохозяйственного производства на юге Молдовы, вдоль линий высокого и сверхвысокого напряжения огромных парков фотоэлектрических солнечных, желательно, нового поколения (безлитиевых) панелей для производства электроэнергии, ее поставки потребителю по потребности и хранения как в виде электроэнергии, так и в виде других, вторичных, энергоносителей для 2-х целей. Первая цель, применение для производства электроэнергии в часы пик или дефицитные периоды. Вторая, реализация вторичных энергоносителей как самостоятельных видов топлива (например, водород). Местом размещения производства электроэнергии из ВИЭ могут быть Кагульский, Вулканештский, Тараклийский, Кантемирский и, частично, Леовский районы. Место размещения производства водорода должно быть расположено как можно ближе к постоянному источнику большого количества воды. Таковыми являются Дунай, устье реки Прут, озеро Кагул. В с. Бурлачены, Кагульского района, расположены: крупнейшая в Молдове подстанция, с заходом 2-х высоковольтных линий на 300 кВ и 400 кВ, и газовая компрессорная станция «Молдоватрансгаз», с компрессорами на электрическом приводе. Газовый трубопровод до Кишинева, через ГИС с.Токуз, в 2 нитки диаметром 800 мм каждая, прошел капитальный ремонт в 2016-2020 годах и после модернизации может быть пригоден для транспортировки водорода или биометана. За срок службы фотоэлектрических панелей, 10-15 лет, технологии их производства и применения электроэнергии для выработки других энергоносителей или новых источников генерации энергии, на замену традиционных углеводородов, будут усовершенствованы и могут быть применены при модернизации фотоэлектрического или электро-гидролизного направления. При этом, для технического поддержания работы сети, обеспечения безопасной ее работы, обеспечения качественной электроэнергией, необходима работа МолдГРЭС на обозримый период на природном или синтетическом газе.

Энергия ветра

Промышленный ветер в Молдове является ограниченным ресурсом и эффективен только в 2-х зонах. Одна из них – районы Штефан Водэ и Каушень, представляют отдельный технический и коммерческий интерес. С одной стороны, это зона с хорошо развитым общим земледелием, но зона Штефан-Водэ, еще и виноградарством, садоводством, овощеводством, наличием перерабатывающих мощностей и портовым элеватором в селе Олэнешть, винзаводов Пуркарь и Этчетера. С другой стороны, водный бассейн реки Днестр, Днестровский лиман и близость моря стимулируют как развитие поливного земледелия, так и постоянное перемещение крупных воздушных масс. Необходимо, определить точечно, будущее местоположение каждого ветрогенератора, правила его установки и подключения к сети. Если мощности транспортной принимающей сети в какой-либо точке или зоне не будет хватать, возникнут другие технические ограничения, необходимо комплексное решение вопроса расширения охвата и увеличения мощности сети как через Приднестровский участок электросети, Молд ГРЭС, так и локальной закольцовке на Правобережье. Часть закольцованной сети должна быть использована на поставку электроэнергии для работы насосных станций для полива всех земель вдоль Днестра с удалением от берега вглубь до 10-15 км и общей площадью охвата поливом от 10000 га и более.

Необходимое условие для долгосрочного успеха —  установка только ветрогенераторов с технически низким порогом обеспечения рентабельности производства при ветровой нагрузке со скорость ветра от 3-4 м/с. Высокий уровень капитальных вложений должен компенсироваться синергией и положительным многопрофильным импактом от внедрения: энергетика, сельское хозяйство, переработка, строительство. Как следствие – расширенный кластер, экспорт товаров и энергии, рабочие места, рост доходов и новые показатели экономического роста зоны.

Также, поиск, непригодных для сельхозпроизводства, зон с близостью приемника электроэнергии, в виде высоковольтных линий электропередач, совершенствование и модернизация транспортной электросети должны продолжаться осмысленно, направленно, именно там, где постоянно дует ветер, где его сила стабильно высока и есть высокие шансы стабильной работы ветрогенераторов по всей Молдове.

Энергия воды

Обмеление рек за последние десятилетия, вызванное общими изменениями климата, не дает шансов на развитие гидроэнергетики. Наличие 2-х ГЭС на территории Молдовы и Ново-Днестровской каскадной ГЭС в Украине, сильно ограничивает и скорее делает невозможной развитие большой Молдавской гидроэнергетики. Рельеф местности, также, не позволяет эффективное использование энергии воды малых рек Молдовы по сравнению со странами с горной местностью. Установка подводных блочных контейнерных электрогенераторов, также, невозможна в связи со слабостью течения в Молдавских реках в местах, где глубина реки позволяет это сделать.

Однако, интересна энергия воды в трансформированном виде: в растениях, для дальнейшей переработки остатков плодов в биореакторах и выращивания кормовых культур для животных, в лесных массивах, для влияния на климат за счет роста числа осадков и снижения температуры воздуха в летний период, а также использования в топливных брикетах после сбора сухостоя, веток или опилок, образованных, либо, после спиливания стволов, веток, корчевки, либо, в ходе деревообработки на пиломатериал. Стране нужен новый водовод с юга, от Дуная, через районные центры юга страны до Кишинева, с целью гарантированного водоснабжения или резервного источника воды. В пределах разумного удаления от Дунайской всасывающей насосной станции должны быть размещены:

— предприятие по гидролизу воды и производству водорода;

— сеть насосных станций для организации полива богарных земель для будущих садов и виноградников, овощей, полей кормовых культур, с охватом поливом до 20000 га;

— станции по очистке и обеззараживанию питьевой воды для определенных населенных пунктов;

— питомники для выращивания саженцев и облесения юга страны;

— крупные фермы КРС мясного, молочного и смешанного направления;

— традиционные зональные фермы по выращиванию МРС (овцы) на экспорт сертифицированные «Халяль»;

— рыбхозы и заводы по переработке рыбы.

Электроснабжение по самой низкой цене, особенно, в летнее время, когда выработка электроэнергии фотоэлектрических панелей, в дневной период, наиболее высока и есть возможность накопления энергии в дневной период для расхода в ночной, вышеперечисленных экономических единиц, предприятий и производств, комплексов из этих предприятий, должно осуществляться на базе ВИЭ. Вокруг животноводческих ферм могут быть расположены биореакторы, которые перерабатывают навоз для производства биогаза. Биогаз может быть использован для собственного производства, например, бойня или консервное производство, для производства электроэнергии или идти на очистку до уровня биометана, которые может передаваться в конвенциональную газовую сеть.

По остальной территории Молдовы, вдоль рек Днестр и Прут необходимо выстроить сеть станций и водоводов для максимального охвата земель, пригодных для выращивания сахарной свеклы, кормовых культур, включая сидераты и кукурузу на силос, столового винограда, овощей и фруктов на поливных землях. Работа сахарных заводов в зимний период обеспечит работу когенераторных установок по производству электроэнергии и сброс отходов производства в биореакторы. В остальных случаях, кроме обеспечения устойчивости сельхозпроизводства, возникает база для роста количества малых биореакторов для производства биогаза. Общий объём поливных земель по стране должен быть доведен до 200-250 тысяч га.

Биоэнергетика

Возможности использования переработки отходов сельскохозяйственного производства для выработки биометана рассматривались выше. Сырьем для производства могут служить отходы как животного, так и растительного происхождения. Повсеместное размещение животноводческих ферм даст наличие сырья в виде навоза, мясных отходов для выработки биогаза, который содержит около 60% биометана. Среднее производство биогаза 50-60 кубических метров из 1 тонны навоза. 15-20 коров производят 1 т навоза в сутки. То есть, средняя молочная ферма из 200 голов КРС производит 500-600 кубов биогаза в сутки или до 5 МВт/час в сутки. Ферма по откорму бычков на 1000 голов уже производит до 25 МВт/час в сутки или около 1 МВт.

Тонна фруктовых отходов, мезги, переспелых фруктов перерабатывается в 100-300 кубометров биогаза, а овощей – до 500 кубических метров. Возьмем в среднем 300 куб/м.  Это 200-250 кубометров чистого биометана из 1 тонны или 2,1 МВт/час. В Молдове только яблок выращивается 300-500 тыс. тонн. С учетом того, что на консервные заводы уходит не менее 10% выращенного урожая, а отходы составляют 20%, то, в среднем, 8000 т яблочных отходов в год – это 16800 МВт/час. При сезоне переработки 4 месяца – это 140 МВт в сутки. Овощей выращивается 250-300 тыс. тонн, винограда 500-600 тыс.тонн. Это еще 30-35000 МВт/час по году в сезон, ограниченный 4-6 месяцами, что может явиться подспорьем в 160-200 МВт/час в сутки. Суммарно, около 300-340 МВт/час биометана в сутки. Немного, по сравнению с природным газом, однако, на биометан есть спрос в Европе или его можно напрямую пускать в основной газопровод. Биогаз можно использовать локально для собственных производственных или производства электроэнергии. Инновационные решения нужны не только по теме конструкции и технологий для современных биореакторов, но и свойств применяемых энзимов.

Сортировка бытовых отходов, также, может нести в себе не только экологическую основу, но и сырьевую или энергетическую составляющую. Разбор мусора на биологические отходы и остальные типы отходов может принести доход предприятию-сортировщику за счет которого его можно обязать собирать все органические отходы и помещать их в биореактор на месте разбора и быть участником рынка производителей энергии.

Сбор пожнивных остатков организован слабо, хотя солома — замечательный источник тепловой энергии при сгорании. Во-первых, причины малоактивного действия фермеров с остатками стеблей после уборки связаны с отсутствием необходимых орудий для их сбора, компактирования и скирдовки. Во-вторых, применение в Молдове технологии «mini-till» рекомендует измельчение пожнивных остатков и разбрасывание их по полю. В-третьих, применение тюкованной соломы из-за низкого спроса ограничена фермами, которых пока немного, слабым распространением специальных тепловых агрегатов (котлов) для получения тепловой энергии и лишением финансовой целесообразности сбора и применения растительных остатков. Нужна специальная программа распространения передовых технологий в данной области и наиболее эффективные инновационные тепловые агрегаты с дистанционным программным управлением, выбором режимов и наличием системы контроля скорости сгорания.

Термическая и геотермальная энергия

Традиционно, геотермальный источник энергии использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы. Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Однако, за счет климата жаркого летом и холодного зимой, к Молдове больше применима система обогрева за счет тепла земли. Это — экологичная, экономичная и долговечная система, использующая низко- потенциальную энергию грунта или грунтовых вод, так как на глубине от 1,5 м температура стабильна, +4–+12°C. Она включает геотермальный тепловой насос и внешний контур, снижая затраты на отопление до 85%. Может служить летом для охлаждения, если применена в более сложной конфигурации. Она применима в частных домах и низко-этажных зданиях с участками. Высокий уровень первичных капитальных затрат должен компенсироваться наличием низкой стоимости электроэнергии, специализированных организаций на рынке с опытом и оптимизацией затрат при постоянном наличии клиентов, распространением метода обогрева и стимулированием применения за счет льготных условий финансирования строительства со стороны государства.

Под термической энергией, в данном контексте, рассматривается энергия нагрева, полученная путем сжигания топлива. Хорошими теплотворными характеристиками обладают тепловые брикеты. Их производство в стране налажено и программа их производства и применения, в свое время, стимулировалась государством. В настоящее время представляет интерес не только инновационные установки по производству брикетов, но в большей степени способы применения энергии сгорания не только на обогрев, но и на другие цели в производственных процессах, процессе накопления энергии или тепла, трансформации тепловой энергии в другой вид энергоносителя, например, в электроэнергию.

ВЫВОД

Молдова не располагает собственными запасами нефти, газа и угля — единственный путь к энергетической устойчивости страны лежит через максимальное развитие возобновляемых источников: биогаз из отходов сельского хозяйства и переработки, солнечные парки на непригодных для земледелия землях юга, ветрогенерация в зоне Штефан-Водэ и Каушень, геотермальное отопление частных домовладений. Это не готовые решения, а направления, требующие инновационных технологий производства, накопления и передачи энергии, а также государственной программы их внедрения. МолдГРЭС при этом остаётся необходимым переходным элементом энергобезопасности: несмотря на политический отказ правобережья от её электроэнергии, станция должна на обозримый период поддерживать устойчивость и качество работы сети, пока местные мощности ВИЭ не достигнут нужного масштаба.

Цель — максимально заместить импорт местным производством и унифицировать энергоносители вокруг электричества. При нынешней доле ВИЭ, не превышающей пятой части электробаланса страны, это задача на годы вперёд, а не сиюминутное решение. Её выполнение требует последовательной государственной политики: инвестиций в модернизацию сетей, развития систем накопления энергии и стимулирования местного производства энергоносителей. Только сочетание технологической модернизации и политической воли способно превратить энергетическую зависимость Молдовы в энергетическую независимость.