Потенциал замещения природного газа отходами растениеводства

Енергетична залежність України, особливо залежність від російського природного газу (нехай навіть купленого через посередників з ЄС) — то є одна з найбільших загроз національній безпеці. 

Заміщення природного газу відходами біомаси є найпростішим і найдешевшим способом позбавлення від цієї залежності. 

Але в 2022 році ми побачили дивне явище: котельні і ТЕЦ, які раніше перейшли з газу на біомасу, повертаються назад на газ, і це при тому, що росіяни підняли на нього ціну майже в 10 разів. 

Георгій Гелетуха, голова правління Біоенергетичної асоціації України, говорячи про це дивне явище, вважає, що головна причина полягає в штучно заниженій ціні природного газу для населення і бюджетних установ, при якій опалення газом виявляється дешевшим за опалення дровами або деревними гранулами (пелетами). 

Занижена ціна природного газу покривається субвенціями з державного бюджету, ці субвенції роблять біоенергетику неконкурентноздатною. 

Директор Смілянської ТЕЦ, яка кілька років тому перейшла з газу на відходи деревини, вказує й на інші причини повернення до спалювання дорогого природного газу або ж взагалі припинення роботи ТЕЦ: (1) різке зростання ціни на деревину при одночасно фіксованому тарифі на тепло, (2) дефіцит паливної деревини, (3) неплатежі від держави за вироблену електроенергію за "зеленим тарифом".

Вишенькою на "торті абсурду" є податок на викиди СО2 для виробників енергії з біомаси, хоча біоенергетика є вуглецево нейтральною: при спалюванні біомаси викиди СО2 дорівнюють поглинанню СО2 у період життя рослини. 

Як бачимо, є кілька причин, що викликали абсолютно абсурдну ситуацію, коли виробники тепла з біомаси зацікавлені у повернені до значно дорожчого імпортного газу або взагалі в припиненні діяльності, щоб не накопичувати збитки. 

Для розуміння загальної картини поглянемо на енергобаланс України. У 2020 році загальне постачання природного газу склало 23,4 млн тонн нафтового еквіваленту, з них імпорт становив 7,4 млн тонн. На котельнях і ТЕЦ було спалено 8,7 млн тонн, тобто трохи більше, ніж було імпортовано. 

В тому ж році котельні і ТЕЦ спалили 1,7 млн тонн біопалива і відходів у нафтовому еквіваленті, переважно деревину і відходи виробництва соняшникової олії (лушпиння). Паливні ресурси цих двох видів біомаси в Україні майже вичерпані, їх використання може бути збільшене на незначну величину. 

В той же час, щороку в Україні з’являється не менше 8 млн тонн у нафтовому еквіваленті відходів рослинництва,(солома, стебла кукурудзи та соняшника), які майже не використовуються для паливних цілей. 

Тобто цих відходів значно більше, ніж паливної деревини і значно більше, ніж потрібно, щоб всі котельні та ТЕЦ України відмовились від газу, а Україна припинила б імпорт газу. 

Оцінка ресурсів, зроблена в 2019 році в рамках європейського проєкту Agrobioheat, дає такі цифри:

З усього ресурсу у 9,5 мільйонів тонн, на енергетичні цілі було використано не більше 0,7 мільйонів тонн, головним чином — це лушпиння соняшника.  

Відходи рослинництва — не тільки величезний місцевий паливний ресурс, це ще й джерело найдешевшої енергії. За даними Біоенергетичної асоціації України, на середину літа 2021 року вартість одного гігаджоуля енергії з відходів рослинництва не перевищувала 80 гривень (з ПДВ). 

В той же час вартість такої ж одиниці енергії з природного газу була біля 370 гривень, з мазуту — біля 300 гривень, з вугілля — 230 гривень, з деревини (тріска) — 160 гривень.

Перша відома мені робота з оцінки паливних ресурсів сільського господарство України була зроблена 16 років тому в Інституті технічної теплофізики НАНУ. 

Вже тоді, при значно меншій кількості відходів рослинництва, ніж нині (тоді оцінка була значно менше одного мільйона тонн нафтового еквіваленту), можна було б перевести на солому 70% котелень, розташованих в сільській місцевості.

За минулі 16 років у нас нічого не було зроблено для використання цих ресурсів на заміщення імпортного природного газу. 

Це не дуже дивує, бо прикладів недолугої економічної політики України за 30 років — хоч греблю гати, з роками абсурдність і хаотичність державної економічної політики не зменшується (одна з вершин абсурду — зменшення витрат на оборону у 2021 році). 

Відмова від біомаси і повернення до газу в тепловій енергетиці в 2022 році — це просто один з яскравих прикладів. 

Але не будемо зараз розбиратися, чому так сталося і хто винен. Поміркуємо, що з цим можна зараз зробити. 

Прямі дотації виробникам енергії з відходів рослинництва

Штучно занижена ціна природного газу робить теплову енергію для населення і бюджетних установ дешевшою, тобто вона виконує роль соціальної допомоги, одночасно роблячи енергетику на біомасі збитковою або низько доходною. 

Нормальний вихід в цій ситуації відомий — соціальну допомогу треба забезпечувати не через спотворені ціни, а через адресні субсидії. 

Саме це пропонує Георгій Гелетуха в цитованій вище статті. Це не проста робота навіть у мирній обстановці, а під час війни і післявоєнного часу вона зовсім не реальна, бо коли постраждалих від війни мільйони, розібратися з персональними субсидіями швидко неможливо. 

В цей період методи економічного стимулювання переходу на паливну біомасу мають бути максимально простими в адмініструванні. Шлях від джерела фінансування до виробника енергії з біомаси має бути максимально коротким. 

Тому можна запропонувати, щоб джерелом фінансування був імпортер природного газу, а ресурс для фінансової підтримки — кошти, призначені для імпорту газу. Отримувати дотацію мають безпосередньо виробники енергії з біомаси.

Навіть при тій ціні на газ, яка було до газпромівського шантажу Європи, енергія з відходів рослинництва була вчетверо дешевшою за енергію з природного газу. 

Виходячи з цього, можна запропонувати простий спосіб стимулювання. Розглянемо умовний приблизний розрахунок можливої фінансової підтримки переходу з природного газу на біомасу.

Для імпорту 10 мільярдів кубометрів газу на рік при нинішніх цінах потрібно не менше 10 мільярдів доларів. Саме з цих коштів треба платити виробникам енергії з біомаси, щоб вони переводили котельні і ТЕЦ з природного газу на біопаливо. Третини цієї суми може вистачити, щоб повністю відмовитись від імпорту газу. 

Якщо Україна купує газ по 1000 доларів за тисячу кубометрів, а внутрішній споживач платить тільки 400 доларів, то решту 600 доларів треба заплатити або з доходів "Нафтогазу", або з доходів держбюджету, що в принципі одне й те саме, бо "Нафтогаз" на 100% належить державі. 

Якщо приватний підприємець або місцева влада переводить котельню з природного газу на біомасу, то державі було б вигідно доплатити йому по 100 доларів за кожну тонну паливної біомаси, бо три тонни біомаси дадуть стільки ж тепла, як і 1000 кубометрів газу. 

Тобто за три тонни біопалива дотація складе 300 доларів, що означає економію бюджету 300 доларів на кожній заміщеній тисячі кубів газу.

Припустимо, солома в тюках коштує 40 доларів за тонну, нехай доставка до котельні обійдеться ще у 20 доларів. Тоді три тонни соломи (приблизний еквівалент 1 тисячі кубів природного газу) будуть коштувати 180 доларів, що на порядок дешевше нинішньої спотової ціни газу. 

Дотація 100 доларів за тонну робить біопаливо фактично безплатним для власника котельні, а у собівартості тепла витрати на паливо становлять не менше 80%, тобто власник котельні зможе продавати тепло по низьким тарифам, які встановила держава, і отримувати значні прибутки. 

Ще кращим буде ефект, якщо предметом дотацій буде не спалена біомаса, а вироблена теплова енергія. Такий спосіб дотацій буде стимулювати закупку і встановлення найбільш ефективного котельного обладнання. 

Розмір дотації має залежати від ціни природного газу. Якщо ціна повернеться до рівня, який був до початку газпромівського шантажу, то дотація має бути в межах 50 доларів за тонну паливної біомаси.

Інвестиційні проєкти реконструкції котелень і ТЕЦ

Можна припустити, що реконструкція котельні при безплатному паливі окупиться за один опалювальний сезон, бо інвестиції в котельні на паливній деревині до 2022 року поверталися за два опалювальних сезони. 

Після повернення інвестицій дотацію було б доцільно зменшити, що дасть економію бюджету і не збільшить ризики інвестора, бо він вже встигне повернути свої капітальні інвестиції. 

В Україні зараз приблизно 20 тисяч газових котелень і ТЕЦ, з них майже 90% — це малі котельні, потужністю до 3 Гкал/год, але вони разом виробляють не більше 15% енергії. 

Більше половини енергії виробляють дуже великі котельні і ТЕЦ, потужністю кожної більше 100 Гкал/год, хоча їх кількість не перевищує 1% від загальної кількості. 

Малі котельні розміщені переважно в сільській місцевості або в невеличких містах і селищах. Вони потребують незначного обсягу біопалива (5-10 тисяч тонн на рік), яке не складно знайти в навколишніх фермерів та приватних підприємців. 

Котельне обладнання такої потужності зможуть запропонувати українські виробники по невисоких цінах. Його експлуатація не потребує високої кваліфікації, тому, якщо буде дотація на біопаливо, то цей сегмент ринку легко заповнить місцевий малий бізнес. 

Складнощі тут виникнуть з-за великою кількості малих котелень: одночасно виникне потреба у тисячах котлів, яку буде складно задовольнити українським виробникам, бо котли для спалювання деревини, які масово виготовляються в Україні, не підходять для спалювання відходів рослинництва з-за наявності в них лужних металів, що викликає спікання золи. 

Необхідно буде купити у європейських виробників ліцензії на виробництво котлів для соломи і запустити їх виробництво на декількох українських заводах. Можливо, централізоване рішення цією проблеми здешевить і прискорить процес. 

Стосовно котелень і ТЕЦ великої потужності, то для таких проєктів ні котельного обладнання, ні досвіду логістики, ні знань для проєктування, будівництва і експлуатації в Україні ми не знайдемо. На щастя, в світі є країна, в які все це вже є. 

Світовим лідером виробництва тепла та електроенергії з соломи є Данія. Там спроєктовані і побудовані котельні та ТЕЦ великої потужності, які працюють на соломі або суміші соломи і відходів деревини. 

Перша в світі ТЕЦ, яка працювала виключно на соломі, була побудована в Данії в 1989 році (Хаслев). Її теплова потужність 13 МВт (11 Гкал/год), на рік вона потребує 26 тисяч тонн соломи. З тих пір в Данії реалізовано багато проєктів, потужність яких в десятки разів вища.

Прикладом може бути компанія "Орстед". На південь від Копенгагену ця компанія має ТЕЦ, яка працювала з 1990 році на вугіллі та природному газі. Але в 2003 та 2016 році дві черги реконструкції перевели цю ТЕЦ на біомасу (солому та деревину). 

Теплова потужність цієї ТЕЦ перевищує 800 Гкал/год (майже 1000 МВт). В 2023 році ця ТЕЦ має повністю відмовитись від вугілля. 

Досвід Данії є неоціненним прикладом для нас. Світове лідерство Данії у паливному використанні відходів рослинництва — це не випадковість, а результат цілеспрямованої державної політики, яка була розроблена і втілена у відповідь на світову нафтову кризу 1970-х років. Наприклад, з 1990 року в Данії була започаткована Програма конверсії ТЕЦ. 

Данія є країною, в якій домінує централізоване постачання тепла, нашим критикам централізованого теплопостачання, які вважають його "пережитком совка", корисно поглянути на систему опалення в Данії. Програма 1990 року передбачала переобладнання котелень потужністю більше 1 МВт в ТЕЦ на біомасі. 

Котельні та ТЕЦ в Данії не належать державі, тому для виконання програми держава передбачила купу фінансових пільг для інвесторів — субсидії на інвестиційні проєкти, дотації малим ТЕЦ на вироблену електроенергію тощо. 

Мені здається, що данська держава навіть перегнула палку із запровадженням стимулів виробництва зеленої енергії (як теплової так і електричної), бо зараз в Данії створені надлишкові потужності генерації електроенергії і в той же час була найдорожча електроенергія в Європі. 

Як би там не було, але данцям вдалося в 1980-90-х роках вирішити всі технологічні проблеми великої енергетики на відходах рослинництва. 

Для проєктів великої потужності не достатньо тільки дотацій на купівлю біопалива, тут не обійтися без міжурядової угоди з Данією про технічну допомогу. 

Ціна на біопаливо та моделі бізнесу

Спрямування грошей, призначених для імпорту природного газу, на дотації тепловій біоенергетиці зробить останню високо прибутковим бізнесом. Там, де високі прибутки, — там стовідсотково виникає конфлікт щодо їх поділу. Розподіл прибутку між власниками біопалива і власникам котелень і ТЕЦ відбувається через ціну на біопаливо. 

У мирний час найкращим механізмом встановлення ціни є електронна біржа біопалива, подібна до Baltpool, в 2021 році навіть розпочалось консультативна співпраця України з Baltpool. Але для умов війни і початкового післявоєнного періоду створення такої біржі є нереалістичним бажанням.

Для врегулювання потенційного конфлікту між продавцями та покупцями паливної біомаси можна запропонувати інші методи. Для майже 20 тисяч малих котелень найкращим рішенням буде їх перехід у власність сільгоспвиробників, які мають достатньо відходів рослинництва для забезпечення паливом цих котелень. 

В такому випадку продавець і покупець паливної біомаси буде одна і та сама особа, тому ціна біопалива не буде мати значення, як не має значення ціна лушпиння для котелень і ТЕЦ на заводах по виробництву соняшникової олії. 

Великі сільгоспвиробники, які обробляють десятки тисяч гектарів угідь, можуть бути одноосібними власниками котелень, а сільгоспвиробники, які обробляють сотні гектарів, можуть утворювати кооперативи або інші форми спільної власності. 

Для проєктів великої потужності потрібно буде концентрація всією наявної паливної біомаси у прилеглих регіонах, наприклад, щоб забезпечити теплову потужність у 100 Гкал/год може знадобитися вся солома сільського адміністративного району. 

Мала щільність відходів рослинництва, навіть спресованих у тюки, робить її транспортування на значні відстані нерентабельним. 

У такій ситуації власники ТЕЦ або котелень і власники біопалива не мають свободи вибору, вони прив’язані один до одного технологічними та економічними обставинами. В той же час, велика потужність котлів означає, що буде велика кількість постачальників біомаси. 

В принципі можливі два варіанти встановлення ціни на біопаливо: (1) всі сотні постачальників стають акціонерами ТЕЦ/котельні і ціна встановлюється рішенням загальних зборів акціонерів, (2) ціна на біопаливо встановлюється рішення НКРЕКП. 

Скоріш за все, в обох з цих варіантів буде якась кількість постачальників біопалива, які будуть незадоволені ціною. Тому, ймовірно, поряд з запровадженням дотацій виробникам тепла з біомаси потрібно буде запровадити обов’язкову продаж біомаси сільгоспвиробниками (як один з заходів національної безпеки). 

Короткі рекомендації

Для припинення імпорту природного газу необхідно:

1. Рішення уряду про запровадження дотацій котельням і ТЕЦ, які перейдуть з природного газу на відходи рослинництва. Дотації мають виплачуватись з коштів, заощаджених за рахунок відмови від імпорту природного газу. 
2. Подання урядом до Верховної Ради законопроєкту про скасування податку на викиди СО2 для виробників енергії з біомаси. 
3. Звернення уряду України до уряду Данії щодо технічної допомоги у розробці і впровадженні проєктів великої потужності на відходах рослинництва. Допомога потрібна в проєктуванні, постачанні обладнання, будівництві та експлуатації котелень та ТЕЦ.
4. Рішення органів місцевої влади і інших власників малих котелень про продаж або передачу в концесію котелень сільгоспвиробникам, які мають достатні обсяги відходів рослинництва для переводу котелень з газу на біомасу.