Когенерація малої та середньої потужності в системах централізованого теплопостачання в Україні: потенціал та ефективність
Діана Корсакайте (фото — USAID Проєкт енергетичної безпеки)
Агентство США з міжнародного розвитку (USAID) через Проєкт енергетичної безпеки (ПЕБ) надає технічну підтримку Уряду України щодо підвищення стійкості енергетичної системи України та забезпечення енергопостачання критичної інфраструктури, насамперед тепло-, водопостачання та водовідведення на місцевому рівні, зокрема в умовах воєнного стану, а також щодо підвищення енергоефективності та декарбонізації систем централізованого теплопостачання.
Джерело: USAID Проєкт енергетичної безпеки (ПЕБ)
Керівниця напрямку теплопостачання USAID ПЕБ Діана Корсакайте в інтерв’ю розповіла про потенціал застосування когенерації в Україні та ефект від впровадження такого технологічного рішення.
Щойно завершивши найскладніший в історії опалювальний сезон, Україна готується до наступного. Яка візія USAID ПЕБ щодо можливості посилення стійкості енергетичної системи і підготовки до наступного опалювального сезону?
Опалювальний сезон 2022 – 2023 років справедливо можна назвати найскладнішим для України.
Побудована в радянські часи енергосистема на основі великих джерел генерації виявилася вразливою під час війни. Через цілеспрямовані обстріли руйнувань зазнали ТЕЦ і ТЕС великої потужності.
Багато об’єктів електрогенерації були пошкоджені або повністю зруйновані, розбиті трансформаторні підстанції великої потужності, і в Україні були колосальні перебої з електропостачанням та як наслідок – теплопостачанням практично в усіх містах України.
Завдяки «невидимим» зусиллям комунальників та непередбачуваним значним витратам підприємств теплокомуненерго (ТКЕ), а багатьом ТКЕ доводилося кілька разів за опалювальний сезон спустошувати систему теплопостачання та заповнювати її знову, обмеження подачі тепла були мінімально можливими. В таких умовах місцева влада, ТКЕ вимушені були використовувати генератори, як засоби першої допомоги. Проте, нинішня зима показала – це не найефективніше і не найдешевше рішення. Потрібен комплексний підхід, який забезпечить сталість роботи систем теплопостачання, в першу чергу в умовах можливих переривань енергопостачання котелень, зміцнюватиме енергетичну безпеку місцевих громад та, одночасно, підвищуватиме енергоефективність систем теплопостачання.
USAID через Проєкт енергетичної безпеки продовжує надавати технічну допомогу Уряду України, підтримуючи місцеві громади і підприємства енергетичного сектору. На початку 2023 року ПЕБ підготував Аналіз потенціалу застосування когенерації (КГУ) малої та середньої потужності (вихідна електрична потужність до 20 МВт) в системах централізованого теплопостачання України як елементу розподіленої генерації електричної енергії. Аналіз показав, що розвиток КГУ є ефективним інструментом для розв’язання проблем з енергопостачанням, що виникли внаслідок повномасштабної війни, і дозволить виробляти теплову та електричну енергії як для власних потреб ТКЕ, так і для живлення іншої місцевої критичної інфраструктури, і внаслідок цього можливо скоротити відключення після російських атак. Тож, питання розвитку місцевої розподіленої генерації набуло особливої ваги та актуальності.
Фото: USAID Проєкт енергетичної безпеки
Чи дозволяє використання КГУ підвищити стійкість енергетичної системи та забезпечити теплопостачання, зокрема в умовах постійних обстрілів енергетичної інфраструктури?
Проведений аналіз показав, що в умовах воєнного стану застосування КГУ як спосіб одночасного виробництва електричної та теплової енергії в межах одного технологічного процесу має ряд переваг.
По-перше, КГУ, особливо якщо вони встановлені на базі об’єктів централізованого теплопостачання, забезпечують теплопостачальне підприємство власною енергією, підвищуючи його стійкість до перебоїв у електропостачанні у разі надзвичайної ситуації, і забезпечуючи можливість для живлення місцевої критичної інфраструктури, наприклад систем водопостачання та водовідведення, лікарень тощо.
По-друге, користуючись з КГУ можна збільшувати потужності для балансування енергетичної системи України, розвивати ефективні системи централізованого теплопостачання для досягнення відповідних показників енергоефективності відповідно до Директиви 2012/27/ЄС та Закону України «Про енергоефективність», і забезпечити важливу роль по балансуванню енергетичної системи при зеленому переході.
По-третє, КГУ мають набір технічних рішень, що дозволяє у випадку надзвичайної ситуації використовувати резервні види палива та місцеві енергетичні ресурси. При цьому, собівартість виробленої електроенергії є нижчою від виробленої дизель-генератором, а термін експлуатації КГУ є значно довшим.
Тож, застосування когенерації може допомогти не тільки забезпечити теплом українські міста, але й сприяти декарбонізації та енергоефективності.
Який потенціал мають населені пункти України щодо поширення застосування когенерації малої та середньої потужності в системах централізованого теплопостачання?
Деякі міста України вже мають досвід використання КГУ під час відключень електропостачання на місцевому рівні.
Під час попереднього опалювального сезону це допомогло їм утримувати в робочому стані об’єкти критичної інфраструктури. Вже в наступному опалювальному сезоні практика використання КГУ може бути поширена в багатьох містах України, де існує система централізованого теплопостачання.
Технічно існує щонайменше два способи передачі електричної енергії від КГУ до об’єктів критичної інфраструктури: пряме живлення через прокладання окремого силового кабелю та шляхом створення локального «острівного режиму» з використанням мереж Оператора системи розподілу (ОСР).
Реалізація одного з цих варіантів або поєднання обох створює можливості для енергозабезпечення об’єктів теплопостачання від КГУ і забезпечує стійкість системи централізованого теплопостачання при перебоях з електрикою, а також дозволяє зменшити використання паливних ресурсів на виробництво тепла та електроенергії для власних потреб ТКЕ.
Наразі КГУ майже не використовуються для енергопостачання іншим об’єктам критичної інфраструктури, хоча це й необхідно. Використання КГУ підвищить стійкість таких критичних об’єктів у містах, наприклад системи водопостачання, лікарні тощо, і забезпечить безперебійне постачання послуг цих критичних інфраструктур.
Які зміни необхідні для поширення практики застосування КГУ малої та середньої потужності?
Поширення практики використання КГУ потребує вдосконалення регуляторної бази: потрібно спростити процедуру прямого підключення КГУ до власних об’єктів ТКЕ, врегулювати питання передачі енергії до інших об’єктів місцевої критичної інфраструктури, запровадити єдину систему ліцензування та встановлення тарифів на теплову енергію.
Різна вартість газу для виробництва теплової та електричної енергії на КГУ, залежність ціни на газ від політичних рішень в короткостроковій перспективі – це фактори, які не роблять когенерацію привабливою для інвестицій.
Також важливо визначити принципи співпраці ОСР, ТКЕ та місцевих органів влади для створення «острівного режиму» по забезпеченню енергопостачання критичної інфраструктури від КГУ у разі блекауту. Зараз, наприклад, пряме живлення інших об’єктів критичної інфраструктури від КГУ на випадок кризових ситуацій не передбачено.
Водночас в чинному законодавстві все ж закладені деякі принципи стимулювального державного регулювання когенерації в Україні.
Зокрема кваліфіковані КГУ мають менше фіскальне навантаження порівняно з іншими виробниками електроенергії, а в перспективі сертифікація походження електричної енергії від КГУ зробить більш конкурентною на ринках ЄС продукцію українських виробників, які використовують електроенергію від когенерації.
USAID ПЕБ тісно співпрацює з Мінінфраструктури, Комітетом ВРУ з енергетики та комунальних послуг та ключовими стейкхолдерами, зокрема щодо застосування когенерації як джерела енергозабезпечення критичної інфраструктури в надзвичайних ситуаціях та підвищення стійкості систем теплопостачання. Нещодавно Проєкт підготував рекомендації органам державної влади із забезпечення можливості використання КГУ, зазначивши серед іншого необхідність запровадження спрощеного механізму прямого приєднання електроустановок об’єктів критичної інфраструктури до КГУ, механізму регулювання роботи енергетичних мереж в «острівному режимі» на місцевому рівні з можливістю використання наявних на локальному рівні КГУ для забезпечення енергопостачання критичної інфраструктури на випадок блекауту на місцевому рівні, врегулювання питання взаємодії між учасниками ринку та третіми сторонами в період надзвичайних ситуацій на місцевому рівні, зокрема щодо порядку компенсації за відпущену електричну енергію, укладання договорів та визначення вартості такої електричної енергії.
Також важливо передбачити застосування когенерації для підвищення стійкості систем централізованого теплопостачання та як джерела резервного енергозабезпечення об’єктів критичної інфраструктури у Методиці розробки схем теплопостачання населених пунктів, а також при розробці Методики розроблення місцевих енергетичних планів та Регіональних програм енергетичної ефективності.
Фото: USAID Проєкт енергетичної безпеки
У чому переваги розвитку когенерації замість простої газової генерації?
Великі енергогенерувальні об’єкти стали мішенями для ворожих ракетних атак. Тому малі та середні когенераційні установки, встановлені на обʼєктах теплопостачання, які є розпорошеними по всій території України, можуть забезпечити стійкість систем теплопостачання та інших обʼєктів критичної інфраструктури на місцевому рівні до можливих перебоїв з енергозабезпеченням.
Говорячи про перевагу когенерації щодо простої газової генерації, варто зазначити, що когенерація як спосіб одночасного виробництва електричної та теплової енергії в межах одного технологічного процесу, передбачає використання одного енергоресурсу для отримання двох енергетичних продуктів.
При цьому КГУ дозволяють використовувати різні види палива, в залежності від технічного рішення і враховуючи місцеві можливості, а також забезпечують економію палива до 30% на противагу звичайній газовій генерації при тій же кількості виробленої енергії.
В Україні найбільш поширені газові паротурбіні та газопоршневі КГУ, які мають відносно високу енергетичну ефективність та помірні питомі капітальні витрати, хоча такі КГУ чутливі до вартості газу: чим вища ціна на виробництво електроенергії такою КГУ, тим довший термін окупності інвестицій у їх встановлення.
Перспективним напрямком є використання біопаливних газопоршневих КГУ з застосуванням технологій газифікації біопалива. В країнах ЄС та світі все більш поширюються комерційно доступні технології на різних видах біопалива.
Більшість малих та середніх когенераційних установок в Україні працює на газоподібному паливі, переважно на природному газі, а також на біогазі. Наразі USAID ПЕБ розпочав співпрацю з 19-ма містами України, які висловили бажання використовувати КГУ для посилення стійкості місцевої системи теплопостачання та забезпечення електроенергії.
