Свет и тепло из мусора

Мусор представляет собой большую проблему для планеты. По данным исследования World Bank, ежегодно в мире производится около 1,3 млрд тонн твёрдых бытовых отходов, и это количество только растёт. При этом к настоящему времени придумано множество технологий переработки мусора, в том числе на энергетические цели. Свет и тепло из мусора? Хорошая идея.

Свет и тепло из мусора

Сжечь в печи

«Бабушкой» технологий переработки мусора в электроэнергию и тепло является прямое сжигание в печах специальных заводов. Первый мусоросжигательный завод с говорящим названием «Разрушитель» был построен в английском Ноттингеме аж в 1874 году. В США первый МСЗ открыли спустя девять лет, в 1883 году, в штате Нью-Йорк.

В мире переработка мусора на энергетические цели известна под аббревиатурой WtE – Waste to Energy.

Принцип работы энергетического мусоросжигательного агрегата очень прост: отходы сжигаются в печах, а полученное тепло направляется для производства пара и получения электроэнергии. Но первые заводы были крайне несовершенными, с невысоким КПД, и небезопасными для экологии: при сжигании образовывалось множество вредных продуктов сгорания. Современные установки оборудуются сложными системами очистки газов, что существенным образом увеличивает стоимость их сооружения.

Для примера: в 2013 году в Эстонии была запущена электростанция Иру, работающая на бытовых отходах. При общих инвестициях в 100 млн евро стоимость устройств очистки дымовых газов составила примерно треть этой суммы. По заявлениям владельца объекта, компании Eesti Energia, влияние мусоросжигающего энергоблока на окружающую среду ниже, чем у пары десятков частных домов с печным отоплением.

Тепловая мощность мусоросжигающего блока электростанции Иру составляет 50 МВт, электрическая – 17 МВт. Станция перерабатывает около половины всех смешанных бытовых отходов, появляющихся в Эстонии, – примерно 220 тысяч тонн в год. Схема работы проста: при помощи тепла, высвобождающегося в процессе горения, производится перегретый пар. Он направляется на паровую турбину, для того чтобы производить электричество при помощи турбогенератора. Тепло, которое остаётся после прохождения паровой турбины, через теплообменники отправляется в тепловую сеть.

Мусоросжигательный блок Иру производит примерно 136 млн кВт∙ч электроэнергии в год, что практически полностью покрывает потребности соседнего города Пайде. Произведённую из мусора тепловую энергию Eesti Energia передаёт посредством тепловой сети жителям Таллина и Маарду.

Этот пример показывает, что негативное отношение к мусоросжигательным заводам, например в Москве, во многом базируется на прошлом опыте и устаревших технологиях. Впрочем, столичные МСЗ не нацелены на переработку мусора в энергию – объём производства ими электроэнергии и тепла невелик, и его хватает разве что на снабжение самих предприятий.

Кроме того, современные мусоросжигательные заводы могут быть не только эффективны, но и красивы. Пример – запущенный в 2014 году в датском городе Роскилле завод с названием Energy Tower.

Его фасад состоит из тёмно-коричневых алюминиевых пластин с отверстиями. В тёмное время суток завод светится, постепенно меняя накал, так что здание похоже то на горстку угольков, то на пылающий костёр. Energy Tower перерабатывает отходы девяти датских муниципалитетов, а также нескольких свалок соседних стран. Его мощность позволяет снабжать электроэнергией около 65 тысяч домохозяйств.

Приручить плазму

Перспективной технологией считается плазменная газификация мусора. В «сердце» установки – плазмотроне – органические материалы не горят, так как не хватает кислорода, а превращаются в так называемый синтез-газ, состоящий главным образом из окиси углерода, водорода и азота. Этот газ может быть использован в самых различных процессах, в том числе и при производстве электроэнергии. Безусловным достоинством является то, что в ходе этого процесса не остаётся отходов, которые подлежат захоронению. Российским учёным эта технология знакома не понаслышке: проект переработки мусора в синтез-газ с использованием низкотемпературной плазмы, предложенный петербургским учёным Филиппом Рутбергом, получил премию «Глобальная энергия» в 2011 году.

К сожалению, в мире сегодня считанные единицы работающих по этой технологии установок, но несколько проектов находятся в стадии реализации. Главная проблема – для сооружения такого предприятия требуются серьёзные инвестиции.

Метан со свалки

Ресурсы уже имеющихся полигонов мусора используют для добычи природного газа. Говоря точнее, так называемого свалочного газа, образующегося в толще отходов при многолетнем гниении. В его состав, помимо метана (50−75%), входят углекислый газ, азот и некоторые другие вещества.

Технология такова: в толще мусора сооружаются газовые скважины, соединённые с газовой трубой. По ней газ поступает в хранилище, где очищается от примесей. Полученное топливо используется для производства электроэнергии и тепла в стандартных газотурбинных установках. По оценкам экспертов, по энергетическому потенциалу 1 кубометр такого биогаза соответствует примерно 0,5 кубометра чистого метана. Утилизация свалочного газа помимо выработки электричества позволяет минимизировать выбросы парниковых газов в атмосферу, поэтому эта технология широко распространена в Европе и США (по оценкам американского Агентства по охране окружающей среды, в стране около 600 проектов использования свалочного газа). Например, электричество для сборочного производства компании Volvo в Дублине (штат Вирджиния) вырабатывается как раз из свалочного газа, и компания гордится этим.

В Белоруссии успешно действует несколько установок, вырабатывающих электричество из свалочного газа, − в Витебске, Гомеле, Минске мощностью 1−2 МВт.

Мусора нет

Опыт некоторых стран показывает, что уже сейчас мусор можно перерабатывать практически на 100%. Именно такой показатель – свыше 99% – был зафиксирован в Швеции осенью 2014 года. Менее 1% мусора в Швеции заканчивает жизнь на свалке! Скандинавская страна даже вынуждена импортировать отходы из Великобритании, Италии, Норвегии и Ирландии, чтобы 32 завода, перерабатывающих мусор в энергию, не стояли «голодными». Для достижения таких показателей в Швеции потребовалось создать работающую систему комплексного управления ТБО, которая включает минимизацию их появления, максимальное вторичное использование, переработку (в первую очередь в энергию). И только после этого отходы отправляются на захоронение.

Россия пока далека от использования всех возможностей мусора. Время от времени в разных регионах делаются заявления о проектах по переработке ТБО в электроэнергию, но сколь-либо масштабной эта деятельность не становится. Дело в экономической неэффективности для частного бизнеса и отсутствии субсидий со стороны государства. Тем не менее успешный опыт других стран позволяет смотреть на проблему позитивно: как это делать – уже ясно.


Автор: Анна Милина

03 февраля 2015 в 15:54

генерация, электроэнергия стоимость, биогаз, электрические сети, тепловая энергия, электростанции России, биогаз производство, тепловые электростанции России

Другие пользователи читают

Уценённый ДПМ от старения

Впервые озвученный лишь неделю назад вариант модернизации российской энергетики молниеносно превратился в фактически...

15 октября 2017 в 20:42
Мусорный компромисс

Власти практически определились с механизмом дальнейшего финансирования программы строительства мусоросжигательных заводов...

05 октября 2017 в 21:07
Антисанкционный манёвр во благо «Россетей»

Правительство России консолидирует электросетевой комплекс Крыма на базе создаваемого АО «Крымэнерго» и готово отдать в ...

22 сентября 2017 в 17:33
ДПМ без ручки

Основные игроки рынка альтернативной генерации, в том числе «Роснано», ратуют за сохранение механизма господдержки в её ...

10 октября 2017 в 20:45