В настоящее время биоэнергетика в Европе сталкивается с определенными проблемами, однако есть основания полагать, что они могут быть успешно решены.

Когда европейская комиссия опубликовала свою долгосрочную стратегию по изменению климата, она призвала ставить перед собой более высокие цели, и к 2030 году доля возобновляемых источников энергии должна составлять 27%. Эти цели в сочетании с недавними событиями в отрасли могут открыть новые перспективы для биоэнергетики в Европе.

По сути новый план является продолжением программы «20-20-20» 2007 года и Национальных Планов Действий в Области Возобновляемой Энергетики(NREAPs) 2010 года. Программа 20-20-20 предусматривала сокращение выбросов парниковых газов на 20% (по сравнению с 1990 годом), увеличение доли возобновляемых источников энергии до 20% и повышение энергоэффективности на 20%. NREAPs помогли правительствам провести некоторые исследования в области возобновляемой энергетики.

Тогда прогноз проводился для электричества, производимого из биомассы, то есть из древесины и других органических материалов, таких как зерновые культуры и сельскохозяйственные отходы. Планировалось удвоить производство со 114 тераватт-часов в 2010 году [1] до 232 в 2020 (при общем производстве 3346 тераватт-часов). Что касается отопления, то доля биомассы должна была вырасти с 685 тераватт-часов до чуть более 1000. В обоих случаях план потерпел неудачу; по оценкам ЕС к 2020 году он будет выполнен на 83% [2].

Что случилось? Почему производство энергии на основе биомассы растет не такими темпами, как планировалось? Есть ли еще для нее место в энергетике Европы?

Как и все возобновляемые источники энергии в странах Европейского Союза, биоэнергетика пострадала от импорта дешевого угля (побочный эффект сланцевой революции в США) и газа, а также от экономического и нормативного сопротивления политике внедрения возобновляемых источников энергии, в том числе существенного сокращения государственной поддержки. К тому же, удельная стоимость не может конкурировать с ветровой и солнечной энергией в секторе возобновляемых источников.

В дополнение, приходится преодолевать препятствия при производстве биомассы, в том числе отсутствие налаженных схем поставки топлива, а также скептицизм по поводу стабильности биоэнергии. Из-за медленного роста производство биомассы не достигло критической точки в Европейском Союзе. Учитывая эти проблемы, есть основания сомневаться в будущем биоэнергетики, при том, что ЕС собирается наращивать использование возобновляемых источников энергии.

Тем не менее, есть две причины для оптимизма. Во-первых, биоэнергетика предлагает один из самых экономически эффективных переходов с угля на возобновляемые источники энергии. В 2011 году в ЕС было произведено около 850 тераватт-часов энергии из угля и лигнита, что составляло около четверти всего производства энергии. Сокращение производства угольной энергии является неотъемлемой частью любого процесса декарбонизации. Сжигатели биомассы и преобразователи угля в биомассу позволяют использовать существующие угольные активы и инфраструктуру для производства возобновляемой энергии, чего нельзя сказать о других источниках.

Во-вторых, биоэнергетика предлагает масштабируемую возможность для европейских коммунальных предприятий принять участие во второй волне роста возобновляемых источников энергии. На сегодняшний день коммунальные предприятия захватили незначительную долю инвестиций в этом секторе, в основном береговые ветряки и солнечные батареи на крышах. Биомасса имеет значительные преимущества в качестве базового источника энергии, так как не требует значительных инвестиций. Биоэнергия предлагает большим предприятиям использовать свои существующие активы для перехода на возобновляемые источники энергии.

Британская электростанция Drax доказала, что это может быть реализовано. Отчасти по причине того, что уменьшение доли угля является условием для получения лицензии, компания начала программу стоимостью 800 млн € по преобразованию трех из шести угольных блоков с общей мощностью около 2000 Мвт (достаточно для обеспечения около 3,5 млн британских домов) для работы на биомассе.

Три проблемы
Биоэнергетика возвращается, однако существуют конкретные барьеры на пути роста, которые должны быть преодолены. Три основные проблемы: доступность, эффективность и принятие.

Доступность: создание биоэнергии по конкурентоспособным ценам
Исторически энергия, основанная на биомассе производилась из недорогих, низкосортных материалов, таких как отходы сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленностей. Они часто используются в небольших комбинированных теплоэлектростанциях, обеспечивающих промышленные объекты или муниципальные тепловые сети.

Развитие солнечной и ветровой энергетики проходило по другому пути. Обе отрасли пережили приток оборудования китайских или других неевропейских производителей. В результате конкуренции резко снизилась стоимость энергии, строительства и эксплуатации электростанций, что, в свою очередь, стимулировало больший рост.

Поставщики технологий биоэнергетики не столкнулись с подобной конкуренцией в своем сегменте также, как и с конкуренцией с другими секторами возобновляемой энергетики. Биоэнергия следует за береговым ветром по конкурентоспособным ценам, однако затраты на энергию из других возобновляемых источников, по прогнозам, будут падать быстрее.

Как же вписать сюда биомассу? Наш анализ показывает, что существует возможность сократить стоимость биоэнергии почти вдвое к 2025 году. Это потребует значительных усилий, но не новых технологий. Например, КПД котла при производстве биоэнергии часто не превышает 30%. Некоторые улучшения, такие как увеличение параметров пара [3], позволят сократить объем необходимого сырья и снизить затраты. Стандартизация оборудования и конструкций для производства биоэнергии также может подтолкнуть цены вниз. И наконец, затраты могут быть снижены путем применения бережливого производства, чтобы исключить ненужные затраты в цепи поставок. Как показано в приложении 1, подобные меры могут сократить стоимость биоэнергии до конкурентоспособной по сравнению с углем.

Эффективность: развитие системы поставок биомассы
Сырье для биотоплива существует в изобилии, однако его потенциал полностью не реализован [4]. Поэтому использование биомассы значительно ниже годовых объемов его производства.

Одной из причин является то, что цепи доставки древесных опилок и щеп (наиболее распространенное сырье) не налажены. Сегодня контракты по сырью заключаются на двусторонней основе, но пока не существует рынка биомассы, который бы обеспечил прозрачность цен и ликвидность для продавцов и покупателей.
Существует потенциал для создания более эффективных цепей поставки биомассы. Чтобы это произошло, должны выполниться два условия: использование долгосрочных контрактов и прорыв в технологии очистки топлива.
Долгосрочные контракты на 5-10 лет обеспечат основу для притока инвестиций, так как они дают инвесторам чувство безопасности. Такие контракты также будут служить стимулом для преодоления потерь во всей цепочке поставок. Также необходимые усовершенствования в цепи поставок биомассы состоят в повышении эффективности использования пеллетных заводов, оптимизации запасов, повышении энергоэффективности гранулирования и максимизации грузоемкости.

Основным препятствием на пути долгосрочных контрактов является нормативная неопределенность. Если государственная политика в этом направлении изменится, также изменятся и источники дохода. Это одна из причин, по которой производители не готовы к заключению договоров, которые зафиксируют их затраты на сырьё на долгосрочной основе.

Некоторые поставщики стараются избегать долгосрочных контрактов с фиксацией цен полагая, что повышенный спрос на биомассу может привести к увеличению ее стоимости. Наш анализ показывает, что это не совсем так — повышение спроса не обязательно приводит к увеличению стоимости, если объем поставок будет поддерживаться на высоком уровне (Приложение 2).

Конкуренция в стоимости между биомассой и другими возобновляемыми источниками ограничивает готовность покупателей биомассы платить больше. Нужно найти способ сделать так, чтобы биомасса стала экономически конкурентоспособным топливом. На данном этапе развития долгосрочные контракты необходимы для появления эффективного рынка биомассы.

Прорыв в очистке топлива, например, гранулирование и подсушивание, может заметно повысить эффективность, а также упростить транспортировку и хранение. В последнее время был достигнут значительный прогресс в сушке, что позволяет удалить влагу и летучие вещества из сырья, оставив биоуголь. Подсушенные гранулы не только содержат больше энергии, но и имеют физические свойства, аналогичные углю, что позволяет их использовать на существующем оборудовании. В конце 2013 года немецкая компания Topell Energy, занимающаяся экологически чистыми технологиями, заявила, что будет производить подсушенные пеллеты в коммерческих масштабах (шесть тонн в час). Финская технологическая компания Valmet разработала другой метод (паровой взрыв) для получения биоугля, который так же готов для масштабного применения.

Определение «устойчивой биоэнергетики»
Мнения о преимуществах биоэнергетики сильно варьируются. Основные вопросы: экологические стандарты при импорте неевропейской биомассы и в какой степени применение биомассы приводит к снижению выбросов СО2.

Отсутствие четких стандартов не придает участникам рынка уверенности, что биомасса будет считаться устойчивым источником энергии в долгосрочной перспективе. Эта неопределенность тормозит рост. На высших уровнях проводятся обсуждения о том, как создать общеевропейские критерии устойчивости, однако официальных выводов пока нет.

Вопрос о том, какое снижение выбросов СО2 удастся получить с применением биотоплива, не может быть решен простым способом. Согласно самому широкому определению, биоэнергетику следует считать устойчивой, если она сможет обеспечить уровень выбросов СО2 меньше, чем ископаемое топливо при производстве такого же количества энергии. Во время горения биотоплива, выбросы СО2 могут быть больше, чем при горении ископаемого топлива из-за более низкой плотности энергии биомассы. Но, в отличие от ископаемого топлива, рекультивация производства, из которого удаляется биомасса, может компенсировать выбросы. В случае древесины или культур, выращиваемых специально для получения энергии, СО2 поглощается заранее. Следовательно, чистые выбросы от ископаемого топлива превышают выбросы от биомассы.

Более строгий подход — выбросы СО2 считаются нейтральными (в том числе при заготовке, транспортировке и пересадке), пока они компенсируются новым ростом биомассы. Таким образом, рост новой биомассы должен всегда превосходить урожай, чтобы покрыть эти дополнительные выбросы. В Соединенных Штатах, например, урожай в последние годы был ниже, чем выбросы газа. Важно отметить, что скорость, с которой леса поглощают углерод, может значительно варьироваться в зависимости от климатических условий. Например, бразильские плантации эвкалипта закроют цикл СО2 быстрее, чем северные хвойные леса.

Гораздо более строгие последователи считают биоэнергетику устойчивой, если выбросы СО2 нейтральны на 100% в любое время. Выбросы от биомассы не должны превышать тех выбросов, которые бы имели место, если бы биомасса не была сожжена, в том числе неизбежное поглощение углерода из земли, где биомасса была произведена.Однако этот подход является очень сложным на практике. Здесь требуется предположение о составе биомассы, которая будет использоваться, например, будут ли это обрезанные верхушки и ветви деревьев, которые не нужны в лесной промышленности, или целые деревья, которые иначе не были бы срублены.

Этот вопрос также требует понимания того, как спрос на биоэнергию будет влиять на решение земельных вопросов поставщиков биотоплива. Эффективное управление может улучшить экономические и экологические показатели многих лесных хозяйств, не снижая уровень углерода в них. Наконец, даже неуправляемые леса находятся под угрозой потери углерода из-за нашествия насекомых и непредвиденных пожаров. Эти риски должны быть приняты во внимание.

Промышленность выиграет от четкого определения устойчивости, так как участники рынка поймут, что от них ожидается.

Цели по смене климата в Европе обеспечивают новые возможности для возрождения биоэнергетической промышленности для замены угля. Однако пока политика не очень полезна, сама отрасль должна обеспечить свое существование, чего не делалось раньше. Возрождение отрасли требует снизить общие расходы, создать более эффективные цепочки доставки и дать четкое определение устойчивости. Без необходимых улучшений в конкурентоспособности биоэнергетике нет места в будущем энергетическом балансе Европы.

______________________________________________
1.тераватт-час — единица энергии, эквивалентная миллиону мегаватт-часов или 588 440 баррелям нефти.
2.Отчет о прогрессе возобновляемых источников энергии, Комиссия Европейского Парламента, Европейский Экономический и Социальный Комитет и Комитет Регионов, март 2013, ec.europa.eu.
3.Например, давление, температура и энергетическая эффективность.
4.Билл Цезарь (Bill Caesar) и др., «Biomass: Mobilizing a sustainable resource», устойчивость биоэнергетики, экологическая финансовая публикация, 2010.

Марко Альбани является старшим экспертом в римском офисе McKinsey, Аня Бюнер-Блашке — специалист в офисе Сингапура, Николя Денис — глава брюссельского офиса, Анна Грэнског — глава хельсинского офиса.

Источник: Департамент Энергетики США