Альтернативное энергоемкое топливо — топливные пеллеты

Идеальное топливо, какое оно? Дебаты на эту тему не умолкают, специалисты считают, что идеальное топливо, прежде всего, должно быть экономически выгодным и дешевым, а экологи постоянно обращают внимание на выбросы парниковых газов в результате использования традиционных энергоресурсов и токсичность.

Наверное, в данной ситуации обе стороны окажутся правыми, потому что топливо должно быть выгодным, иметь высокий КПД, удобным в транспортировке, использовании и хранении, безопасным и экологичным.

Производство топлива из органических отходов не предполагает какие-то современные ноу-хау, все новое - это хорошо забытое старое. Подобные технологии используются давно и активно развиваются. Еще в 19 веке дома обогревались предварительно уплотненной стружкой. Топливные пеллеты - это гранулы, используемые преимущественно для отопления частных коттеджей, а также многоквартирных домов. Несмотря на массовое применение данного вида топлива для индивидуального отопления жилья, его вполне можно назвать промышленным, так как оно уже широко применяется на тепловых электростанциях в Европе.

Пеллеты. История вопроса Пеллеты представляют собой топливные гранулы, выполненные методом прессовки исходного сырья под высоким давлением. Наиболее популярным сырьем для производства пеллет считается балансовая древесина: кора, остатки лесной древесины, ветки, откомлевки, искривленные стволы деревьев, неликвидная древесина, щепы, опилки, древесная мука, а также шлифовальная пыль. В качестве сырья для пеллет могут быть также использованы: торф, солома, лузга, трава, сапропель, лигнин, навоз и помет, а также стебли кукурузы, отходы производств по изготовлению крупы и т. д. Пеллеты могут быть произведены из хвойных опилок, эти пеллеты имеют повышенный спрос.

Первые гранулы из древесного сырья были произведены выходцем из Баварии Р. Гуннерманом, который улучшил таким образом процессы перевозки древесных опилок. В 1984-1988 годах пеллеты начали производить в Швеции, чтобы утилизировать древесные отходы. Позже пеллеты были сертифицированы на территории Германии в 1996 году, с тех пор спрос на производство и потребление древесных гранул только растет. На сегодняшний день они распространены в Дании, Канаде, Австрии, Финляндии, Голландии, Англии, Норвегии, Италии и Франции. Крупным потребителем пеллет является Новая Зеландия. Предприятия по изготовлению топливных пеллет строятся вблизи деревообрабатывающих производств, бумажно-целлюлозных комбинатов, что обеспечивает непрерывную загрузку и оптимальную стоимость готовой продукции.

Пеллеты изначально производились только из отходов древесины, а также другого неликвидного сырья биологического происхождения. В настоящий момент в связи с повышением спроса, пеллеты стали производиться из ликвидной древесины, что ставит под вопрос их экологичность. Тем не менее, этот вид топлива является возобновляемым и более приемлемым по сравнению с другими видами ископаемого топлива.

Способ производства топливных пеллет подразумевает экологически чистое исходное сырье, которое ранее являлось неперерабатываемыми органическими отходами, а также отсутствие вредных выбросов при сгорании, что обуславливает широкое применение этого вида топлива. Пеллеты стали применяться не только для отопления индивидуального жилья, но и в качестве промышленного топлива. В Европе стали популярны гибридные тепловые электростанции, которые могут работать на пеллетированном и жидком топливе, а также природном газе. Объем потребления такой теплоэлектростанции составляет 300 тыс. тонн пеллет в год. Подобная теплоэлектростанция построена вблизи Коппенгагена, второй блок Avedore 2 является гибридным.

В настоящий момент страны Евросоюза наращивают производство и использование пеллет, это связано с тем, что к 2020 году в рамках энергетической программы ЕС должно использоваться не менее 20% возобновляемых энергоресурсов из общего объема используемого топлива. С этой точки зрения пеллеты являются одним из наиболее перспективных видов возобновляемого топлива. Однако при росте объемов потребления пеллетированного топлива возникает курьезная ситуация, когда для наращивания объема производства становится необходимым вырубать леса.

Основные характеристики топливных пеллет и влияние на окружающую среду Топливные пеллеты производятся путем измельчения и прессования исходного низколиквидного органического сырья, в результате размер гранул пеллетированного топлива не превышает 12-15 мм. Благодаря правильной геометрии и малым размерам пеллеты могут использоваться в установках автоматической подачи с точной настройкой автоматики. Пеллеты имеют очень высокую плотность, что позволяет организовать компактное хранение и рациональную перевозку даже на большие расстояния. Качественное пеллетированное топливо не самовоспламеняется и не содержит спор и пыли, вызывающих аллергию.

Наиболее востребованными на рынке считаются древесные пеллеты, которые сохраняют все показатели натурального сырья, производятся без химических закрепителей и обладают теплоотдачей, которая сравнима с теплоотдачей при сгорании угля. Пеллеты вполне могут заменить традиционные виды топлива для индивидуальных хозяйств и котельных: уголь, солярку, дрова. Если сравнивать экономическую составляющую применения данного вида топлива, то на сегодняшний день более выгодным является только газ, подаваемый по трубопроводу. Теплоотдача древесных пеллет составляет 4,3-4,5 кВт/кг. При использовании 2000 кг древесных пеллет выделяется тепловой энергии столько же, как при сгорании: 957 м3 газа,1000 л дизельного топлива,1370 л мазута, 3200 кг древесины.

Как ранее предполагалось исследователями, углекислый газ, который высвобождается при сгорании пеллет, является нейтральным, выделяемое количество углекислоты равно объему, который накоплен деревом во время всего периода роста. При сгорании полезных ископаемых высвобождается весь углекислый газ, который собрался в толще породы за миллионы лет. В результате сжигание полезных ископаемых приводит к возникновению антропогенного парникового эффекта, а сжигание пеллет не наносит никакого вреда природе. Однако, ориентируясь на последние исследования Мanomet Centre for Conservation Sciences (Массачусетс, США), можно говорить о большем негативном влиянии выбросов углекислоты в результате сжигания пеллет, чем предполагалось ранее. Исследования Мanomet Centre пока не опубликованы полностью, но уже привлекают внимание экологов.

Наряду с небольшим выбросом углекислоты при сгорании пеллет, более низкими оказываются выбросы диоксида серы. Именно диоксид серы, поднимаясь в атмосферные слои, выпадает в составе кислотных дождей, что приводит к постепенной гибели леса. При сгорании пеллет несгораемый остаток составляет около 1,5% от общей массы топлива. Зола часто используется в качестве удобрения.

Древесные пеллеты сохраняют свой цвет и привычный запах дерева. Тепло, которое получают в результате сгорания древесного материала более приятно, чем тепло от мазута, угля или газа. Гранулы широко применимы для отопления домов каминами и другими печами с открытым пламенем, именно такой тип излучения и конвекционного обогрева жилья наиболее предпочтителен для человека. Длина тепловой волны при отоплении пеллетами соизмерима с тепловой волной, возникающей при солнечном излучении, а значит, естественна для человека и не вызывает дискомфорта.

Следует отметить, что при сгорании пеллет в атмосферу выбрасываются твердые частицы, которые имеют значительную концентрацию вблизи электростанций, работающих на пеллетированном топливе. Этот факт обращает на себя пристальное внимание экологов. В настоящий момент не проведены исследования влияния на здоровье человека ультрадисперсных частиц, которые выбрасываются при сгорании пеллетированного топлива. Эти наночастицы могут свободно проникнуть в клетки и кровь. Они обладают уникальными физико-химическими свойствами из-за своих микроскопических размеров, но их воздействие пока не изучено.

Производство и потребление пеллет Производство пеллет на первый взгляд просто и экономично. Сырье для пеллет сначала сильно измельчается, а потом проводится гранулирование, в результате пеллетированное топливо имеет все преимущества органического топлива и теплоотдачу, присущую ископаемому топливу. Топливные пеллеты имеют практические идеальные показатели для домашнего использования: они безопасны, не самовозгораются, не требуют специальных условий хранения, быстро разгораются, имеют высокую теплоотдачу, не производят вредных выбросов в атмосферу при сгорании, не содержат токсичных веществ. В результате пеллеты можно назвать по праву «улучшенным топливом».

С другой стороны, высокое качество древесной гранулированной продукции предъявляет особые требования к процессам производства. Для того чтобы теплоотдача пеллет была максимальной, для производства должно быть использовано хорошо высушенное сырье. Влажность сырья не должна превышать 8-12%. Для производства пеллет не может быть использована старая древесина, так как она может содержать краску и химические добавки, также дерево в процессе эксплуатации хорошо накапливает токсины и тяжелые металлы. При нарушении правил хранения сырья имеется высокая вероятность воспламенения. Строгое выполнение условий производства пеллет влечет существенные капиталовложения в строительство складов с установкой оборудования для регулирования микроклимата и влажности помещения.

Пеллеты изготавливаются путем прессования сырья под большим давлением в 300 атмосфер. В качестве сырья может быть использована чистая древесина с возможной примесью коры, но не более 10%. Пеллеты, изготовленные из натуральной древесины без примесей, относятся к классу «премиум» и имеют соответствующую высокую стоимость.

Основными потребителями пеллет являются частные домовладельцы, стоимость продукции для котельных и домашнего использования значительно отличается: пеллеты для индивидуальных домов стоят 140-200 EUR/т, промышленные пеллеты - 80-100 EUR/т. Промышленные пеллеты поставляются в специальных контейнерах. Розничные цены на топливные пеллеты сильно зависят от упаковки и вида поставки. Пеллеты поставляются навалом, в биг-бэгах, 15 кг мешках и другой упаковке.

Диаграмма потребления гранулированного топлива

В Швеции практически весь объем потребляемых пеллет производит 30 производственных предприятий, большая часть этих предприятий принадлежит энергетическим и лесопромышленным предприятиям. Крупнейший шведский производитель пеллет - это компания SBE SvenskBrikettenergy AB. Ей принадлежит 4 завода с мощностью каждого в 200 тыс. тонн пеллет в год.

Если рассматривать Данию, то она в основном потребляет и импортирует пеллеты. Годовой объем потребления составляет более 850 тыс. тонн, а мощность внутреннего производства - 150 тыс. тонн. Основным производителем ЕС и конкурентом России в поставках пеллет в страны Евросоюза является Финляндия, которая практически весь объем (90%) производимых пеллет экспортирует. Австрия и Германия интенсивно наращивает потребление пеллет, чтобы сократить выбросы углекислоты в атмосферу при отоплении индивидуальных хозяйств и перейти на возобновляемое топливо. В большинстве стран ЕС открыты специальные программы по поддержке пеллетного производства.

Австрийская ассоциация пеллетной промышленности прогнозирует, что к 2020 году объем потребления гранулированного топлива возрастет до 150 млн. тонн. Каждый год потребление пеллет в странах ЕС возрастает на 30%. Общемировой объем производства пеллет уже превышает более 10 млн. тонн топливных пеллет в год.


Наибольшими потребителями пеллет являются Швеция и Нидерланды. Швеция потребляет 1 млн. тонн пеллет в год. В настоящий момент на территории РФ также сформирован устойчивый спрос на гранулированную топливную продукцию, основными покупателями являются крупные оптовики и муниципальные котельные из ЕС.

Каждая страна-импортер имеет свои стандарты, устанавливающие требования к древесным пеллетам. Поставляемые пеллеты должны быть сертифицированы и соответствовать национальным стандартам импортера. Большинство стандартов предусматривает размеры топливных гранул: диаметр - 4-12 мм, длина - 10-15 мм.

Стандарты разных стран, нормирующие изготовление пеллет Страна Стандарт США Standard Regulations & Standards for Pellets in the US: The PFI (pellet) Предусмотрено два сорта: «премиум» и «стандарт». Для «премиум» устанавливается объем золы не более 1%, для «стандарт» - 3%. Пеллеты сорта «премиум» могут использоваться для отопления любых зданий.

Пеллеты категории «стандарт» изготовлены преимущественно из с/х отходов, а также имеют высокое содержание древесной коры. Великобритания The British BioGen Code of Practice for biofuel (pellets) Германия DIN 51731 Австрия ONORM M 7135 Швейцария SN 166000 Швеция SS 187120 Дефицит сырья для производства пеллет и экономика производства В 1990 году сырье в странах ЕС для производства пеллет имело минимальную стоимость. Рост потребления повлек увеличение цен на неликвидное древесное сырье в Европе. Наряду с тенденцией увеличения спроса, на бумажно-целлюлозных комбинатах Евросоюза за последние годы уверенно снижается объем производства, а, соответственно, уменьшается общее количество древесных отходов. Учитывая увеличение спроса на пеллеты, в ЕС стали использовать круглый лес, пока пеллеты из ликвидной древесины без примеси коры имеют очень высокую стоимость и производятся в небольших объемах.


Для решения проблемы, связанной с увеличением стоимости сырья, в странах ЕС все больше стали обращать внимание на соседнюю Россию, где изменение цен на сырье будет не таким заметным. В настоящий момент все больше оптовиков осуществляет оптовые закупки пеллет в России, а также других стран СНГ, которые имеют обширные лесные площади и обладают развитым сельским хозяйством. В 2009 году 150 производителями в России было произведено 960 тыс. тонн топливных пеллет, потребление на внутреннем рынке составило 260 тыс. тонн.

Российские перспективы производства пеллет

3-D план установки по производству топливных пеллет

Отметим, что пеллеты относятся к возобновляемым энергоресурсам и вполне могут использоваться для отопления зданий малых форм по всей России. Практически во всех регионах РФ ведутся сельскохозяйственные работы, а, соответственно, имеются низколиквидные отходы: лузга, стебли, не кормовая трава. Также характерно для России большое количество лесозаготовительных и лесоперерабатывающих хозяйств, а также других производств, где имеются древесные отходы.

Практически во всех регионах РФ производство пеллет является высокорентабельным. Из близлежащих к Европе регионов продукция может успешно экспортироваться, продукция, произведенная в более дальних регионах, может успешно реализовываться на внутреннем рынке. За счет отсутствия корреляции между стоимостью российского сырья и ценой сырья в странах ЕС российские производители имеют значительные конкурентные преимущества перед производителями стран ЕС. Единственным сдерживающим фактором экспорта пеллет для российских предприятий является сертификация продукции для стран ЕС, но при необходимости сертификация возможна, что гарантирует в дальнейшем крупные оптовые закупки пеллет европейскими компаниями.

В настоящий момент российскими поставщиками предлагаются готовые заводы по производству топливных гранул с различной производительностью, имеются как статические установки, так и маломощные мобильные. Завод с мощностью производства 1,5 т/час требует капиталовложений от 350 тыс. долларов до 520 тыс. долларов. Предполагаемая окупаемость - 2-3 года.

Строительство заводов по производству пеллет экономически выгодно для крупных лесозаготовительных предприятий и производителей сельскохозяйственной продукции. Пеллеты также изготавливаются из лузги гречихи, подсолнечника, шелухи риса и прочих отходов.

Гранулированное топливо может реализовываться на внутреннем рынке, а также стать выгодной экспортной единицей, так как Россия имеет обширные лесные площади и сельскохозяйственные угодья. Пеллетное топливо является экономически выгодным и энергоемким видом экологического топлива и может заменить невозобновляемые источники энергии при отоплении жилья на территории России.