Производство на енергия от дървесна биомаса

ВЕИ енергетикaТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 2, 2013

Анализ на ресурсното обезпечаване и възможности за производство на дървесна биомаса

Увеличаването на дела на производство на енергия от възобновяеми енергийни източници е стратегическа цел в световен и национален мащаб. Рационалното използване на енергия от ВЕИ допринася за овладяване на негативните промени в климата и насърчаване на икономическия растеж и заетостта, за сигурна и достъпна енергия за потребителите. Директива 2009/28 на ЕС за насърчаване използването на енергия от възобновяеми източници поставя общата рамка за развитие на този енергиен сектор и дългосрочните цели за намаляване на емисиите на парникови газове, увеличаване на дела на ВЕИ в брутното крайно потребление на енергия на ЕС.

Възобновяемите енергийни източници са приоритет на националната енергийна политика, като целта е достигането на 16-процентен дял на енергията от ВЕИ в брутното крайно потребление на страната през 2020 година. Значителен дял в производството на енергия от ВЕИ е свързано с използването на биомаса като енергиен източник. Според Международната енергийна агенция (International Energy Agency) приблизително

11% от енергията в света се произвежда от биомаса

Изпълнението на националната цел минава през създаването на нови високоефективни мощности за производство на енергия от твърда биомаса. Тук е ролята на държавата за въвеждането както на конкретни действия за стимулиране на новите производства, така и за регулативни мерки в сектора, с които да не се допусне енергийните производства да влияят негативно върху останалата дървопреработваща индустрия или върху околната среда. Дефинициите за понятието "биомаса" в Закона за енергията от възобновяеми източници и в Закона за горите се различават в своя обхват. Предвид по-общия характер на първия закон, определението в него е по-широко и включва: биологично разграждаща се част от продукти, отпадъци и остатъци от биологичен произход от селското стопанство (включително растителни и животински вещества), горското стопанство и свързаните с тях промишлености, включително рибно стопанство и аквакултури, както и биологично разграждаща се част от промишлени и битови отпадъци. Специалната по отношение на горския сектор норма е включила в дефиницията по-ограничен обхват, съсредоточавайки се върху биологично разграждащите се продукти или части от продукти, отпадъци и остатъци от биологичен произход само от горските територии и свързаните с тях промишлености.

Принципното предимство на дървесната биомаса са по-ниските емисии на парникови газове в сравнение с изкопаемите горива. Биомасата абсорбира толкова количество въглерод по време на растежа, колкото изразходва при изгарянето й - следователно тя не допринася за глобалното затопляне и се възприема като въглеродно неутрална суровина. Наличието на малко количество сяра в сравнение с въглищата гарантира отделяне на по-малко SO2 при изгаряне. Други основни предимства на дървесната биомаса са: равномерното разпределение по цялата земна повърхност, за разлика от други ограничени източници на енергия; сравнително евтини и рентабилни технологии, необходими за експлоатацията на този енергиен потенциал; възможност за обезпечаването на местните, регионалните, националните и международните енергийни нужди; алтернатива на бързо изразходваните резерви от изкопаеми горива; позитивна роля за редуциране на емисиите, водещи до парников ефект.

Ресурсно обезпечаване

В последните 2-3 години в страната стана особено актуален въпросът за ресурсното обезпечаване на новосъздаващите се мощности за производство на енергия от дървесна биомаса. За кратко време в обществото и бизнеса се зародиха две противоречиви мнения - от една страна, мнението за изключително голям потенциал в българските гори за усвояване на дървесина, дървесен отпад и остатъци от сечите за енергийно производство, а от друга - загриженост за възможното евентуално прекомерно ползване над предвидените обеми в горскостопанските планове и програми, както и за обезлесяване и загуба на биоразнообразие. Не на последно място се чуха и опасения от другата част на индустрията, базирана на преработка на дървесина, относно възможностите за толериране на употребата на дървесина за производство на енергия за сметка на останалия дървопреработвателен сегмент.

Въпреки нормативно въведеното ограничение за употребата на едрата строителна дървесина за производство на енергия, съществуват съмнения за коректното прилагане на разпоредбата, която на практика въвежда добрите практики за енергийно ползване само на нискокачествена дървесина и отпад. Опасенията в голяма степен са свързани не със сегашната ситуация в слабо развития към момента сектор на енергопроизводство от биомаса, а по-скоро с евентуалното бурно и необвързано с ресурса развитие, обусловено от високата изкупна цена за електрическата енергия, произведена от биомаса. Определянето на нови, по-високи преференциални цени за продажба на електрическа енергия от енергийни централи, ползващи биомаса с инсталирана мощност до 10 МВт, определени с Решение № Ц - 018/28.06.2012 г. на ДКЕВР на основание чл. 32 от Закона за енергията от възобновяеми източници, допълнително подсили страховете за рязко увеличаване на новосъздадени мощности, без да е направен дългосрочен анализ за възможното осигуряване на дървесина за тези нови производства в съответните региони и отражението върху останалите производства, базирани на същата суровина.

Така в близко време се очертава негласното противопоставяне между двата сегмента от индустрията, базирана на преработка на дървесина, да прерасне в открит конфликт. Пазарът на дървесина няма да може бързо да урегулира това ново търсене, предвид което е необходимо да се засили ролята на държавата за постигане на баланс между интересите на двете страни, без да се превръща българската гора в заложник на решаването на този назряващ проблем. От една страна, държавата е необходимо да търси начини да стимулира производството на енергия от ВЕИ, включително биомаса, за да достигне заложените цели от 16% дял на тази енергия в общия енергиен микс през 2020 година. От друга страна, освен опасенията на екологичните организации относно бурното развитие на такова производство върху околната среда, е необходимо да се чуе и мнението на над 30 хиляди души, заети в дървопреработвателната индустрия. Евентуалното увеличаване на цените на дървесината, породено от конкуренцията на този пазар, изглежда на пръв поглед примамливо за собствениците на гори и държавните предприятия, но това може да доведе до загуба на конкурентоспособност в дългосрочен аспект от българските предприятия за сметка на чужди и да предизвика свиване на родната индустрия. Анализът на пазара на дървесина през последните години, с изключение на голямата криза през 2009 година, показва, че има един относително стабилен баланс между потребителите на дървесина за преработка във вторични продукти, местното население, потребяващо суровината за отопление, и износа. Не се отчитат нереализирани количества добита дървесина на склад, при това без да има развит енергиен сегмент.

Един опростен анализ показва, че за нова инсталирана мощност за производство на електрическа енергия от 5 МВт ще са необходими около 80-100 хил. куб. м дървесина годишно. За рентабилността на производството тези количества дървесина практически трябва да бъдат добивани в радиус до 50 км, заради високата стойност на транспортните разходи. В тази връзка изграждането на големи инсталации за производство на електрическа екоенергия е съпроводено с два основни риска, а именно работа със суровина на по-висока стойност, предвид необходимостта да се използва дървесна биомаса и от по-отдалечени райони, а също така се поставя под съмнение и пълното оползотворяване на топлинната енергия от когенерацията. В значителна степен на условията за рентабилност и оползотворяване на топлинната енергия отговарят съществуващите ТЕЦ, които с известни преустройства в технологията на изгаряне на суровината могат да осигурят едно устойчиво оползотворяване на когенерационното производство.

Какво е настоящото състояние на горските ресурси?

Анализът на последната информация за горския сектор показва едно относително устойчиво производство на дървесина в рамките на около 5-6 млн. куб. м. годишно от горите, стопанисвани по Закона за горите, независимо от тяхната собственост (фиг. 1).

Структурата на добиваната дървесина в страната показва, че основен дял заема дървесината от категориите дърва, средна и дребна строителна дървесина - около 80%, което ги прави изключително подходящи за енергийно производство, но също така и за производство на плочи, целулоза, хартия, фазер и друга технологична преработка. Въпреки че в целите, заложени в Националната стратегия за устойчиво развитие в горския сектор 2006 - 2015, е предвидено ползването на дървесина да достигне 8 млн. куб. м през 2010 година и 10 млн. куб. м през 2020 година, към момента не са намерени подходящи механизми за тяхното постигане.

Извършените промени в нормативните и стратегическите документи за горския сектор не са достатъчно основание, за да се очаква значително увеличение на добиваните количества дървесина в следващите 3-4 години. Като основни причини за по-малкия добив обикновено се сочат ниската технологична и техническа обезпеченост на дърводобивната промишленост, ниската квалификация на включените в дърводобива човешки ресурси, слабо развитата пътна и техническа инфраструктура в горските територии, заниженото предвиждане по лесоустройствени проекти и, не на последно място - необходимостта от уточняване на действителния запас и прираст на горите чрез използване на алтернативни на досега използваните методи за инвентаризация.

В публичното пространство постоянно се дискутират темите, свързани с енергийното производство от дървесна биомаса, с намеренията за пълно и ефективно оползотворяване на естествения отпад и остатъците след сечите в българските гори, като с тези количества да бъде „прочистена” гората и да се произведе енергия. Съобщава се за заявен интерес през следващите три години инвестициите в производство на биогаз, електро- и топлоенергия от биомаса да надхвърлят 1 млрд. лв. в рамките на над 100 проекта. Логично тези инвестиционни намерения трябва да бъдат обвързани с възможностите на горските ресурси. Освен облата дървесина, потенциален ресурс за енергийно производство са и останалите след сечите вършина и клони. Практиката по тяхното събиране и оползотворяване показва, че да се събират само остатъци след сечта, ако едновременно с това не се събира и обла дървесина от категориите дърва, средна и дребна, е трудоемко и неефективно. Европейска практика (Германия, Австрия, Швеция, Словения и др.) е да се събира вършина с диаметър на дебелия край не по-малка от 10-12 см. В обратния случай събирането е нерентабилно, а и получената след раздробяването на технологични трески смес е нискокалорична. Усвояването на вършината и отпада е в пряка връзка с други екологични изисквания за поддържането на мъртва (биотопна) дървесина. Някои български и интернационални екологични организации оспориха постановки в общата енергийна политика на ЕС, насочена към увеличаване дела на енергията от ВЕИ, включително дървесна биомаса, сравнявайки ползването на биомасата за енергия с „въглеродна бомба със закъснител”. На общоевропейско ниво са разработени няколко стратегически, програмни и нормативни документа, насърчаващи и регулиращи увеличаването на потреблението на дървесна биомаса за енергия. Освен това към Постоянния комитет по горско стопанство бе създадена и работна група, която предложи на Комисията мерки за увеличаване ползването на дървесина и дървесни остатъци за енергийно производство. В тези документи устойчивото ползване на ресурса и опазването на биоразнообразието също не са подминати, но опасенията, изразени в България от различни НПО, не намират отражение. Още повече, че в доклад на Комисията до Европейския парламент относно изискванията за устойчивост при използването на източниците на твърда биомаса се посочва, че при използване на горскостопански и селскостопански остатъци намаленията на емисиите на парникови газове (в сравнение с алтернативния случай на използване на минерални горива) са много големи, обикновено над 80%.

Оценката на потенциала от биомаса изисква внимателен подход

Аналогични на европейските постановки, целящи увеличаване ползването на биомаса за енергия, и в нашето законодателство съществуват стратегически и програмни документи, включително в Национална дългосрочна програма за насърчаване използването на биомасата за периода 2008-2020 г. и Национален план за действие за енергията от възобновяеми източници. В голямата част от тях е наблегнато на факта, че основният неоползотворен ресурс от биомасата е в селското стопанството, като потенциалът на дървесната биомаса е оценен като значително по-малък. За България неоползотвореният потенциал на биомасата от селското стопанство е посочен като три пъти по-голям в сравнение с този от горското стопанство. Дори дървесната биомаса, наред с хидроенергията, са отчетени като ресурси с най-пълноценно оползотворяване. Оценката на потенциала от биомаса изисква изключително внимателен и предпазлив подход, тъй като става дума за ресурси, които са възобновяеми, но са с ограничен прираст и много други ценни приложения, включително осигуряване прехраната на хората, кислорода за атмосферата, количеството и качеството на водата.

Европейският опит

България има малък практически опит по производството на енергия от дървесна биомаса. Полезен за нас може да се окаже опитът на страните в Централна, Западна и Северна Европа, които отдавна произвеждат енергия от дървесна биомаса при спазване на всички екологични изисквания и принципите за устойчиво стопанисване на горските екосистеми. В Швеция например в енергийния микс на страната ВЕИ заемат над 50%, като само биоенергията заема дял от над 32%. В крайното общо потребление енергията, произведена от биомаса, изпреварва енергията, произведена от петрол. Основна суровина за производството на биомаса за енергийни цели са дървесината и дървесните продукти. Процесът на смяна на горивата е стартирал преди 30-40 години, като пионери в тази промяна са били големите дървопреработвателни предприятия, последвани от другите големи представители на индустрията, обществените сгради и накрая от населението. На национално и регионално ниво са разработени схеми от стимули, насочени към преминаването към биогорива, като разликите в крайните цени на биогоривата и петролните продукти също са били естествен стимул за извършването на смяната. В цялото общество е било назряло усещането от необходимост за излизане от зависимостта от петролните продукти и преминаване към устойчиво ползване на местните възобновяеми енергийни източници. В този процес са били въвлечени за съвместни действия академичният, общественият и частният сектор (моделът Triple Helix), като усилията са насочени към прекратяване и на най-малката зависимост от изкопаемите горива. За целта е било обърнато сериозно внимание на биомасата от земеделските и горските територии. Проведено в Швеция проучване посочва, че около 43% от обема на всяко отсечено дърво отива за производство на енергия.

Дървесният чипс и пелетите са основен енергиен ресурс

Други изследвания показват, че всяко населено място с над 1000 жители е подходящо за изграждане на топлоцентрала на биомаса, като централи с мощност по-малка от 5 МВт не са препоръчителни за комбинирано производство на топлина и електричество. Основен ресурс за тези централи са дървесният чипс и пелетите. За отоплението дори и на индивидуални жилища ползването на обла дървесина (дърва за горене) е рядкост, и дори в тези случаи горенето се извършва във високоефективни инсталации. В държави като Австрия, Германия, Дания и Швеция отдавна е осъзната необходимостта от проучвания за ресурсното обезпечаване на енергийното производство и за гарантиране на продажбата на произведената топлинна енергия, а стартирането на такъв бизнес и ситуирането на такива централи е съобразено с тези проучвания. Устойчивото търсене на дървесна биомаса в тези страни е в пряка връзка с изградените и изграждането на нови мощности. Важно място в този процес заемат създадените регионални мрежи от логистични центрове. Основната дейност на един такъв център е да осигурява връзката между продавачите на обла дървесина и потребителите на преработена дървесина под формата на технологични трески за производство на енергия. Наличието на логистични центрове има важно значение за малките енергийни централи, в които може да възникне проблем при организирането на снабдяване със суровината и това да стане демотивиращ фактор за извършването на една промяна - от леснодостъпния петрол към котли с изгаряне на дървесна биомаса, независимо под каква форма. Създаването на такива центрове е действие в посока реализиране на една от основните цели на енергийната политика на страните от ЕС - за сигурност на енергийните доставки чрез рационално използване на енергията от крайните потребители, развитие на вътрешен енергиен пазар и увеличаване дела на енергията от възобновяеми енергийни източници. Този иновативен подход в страни като Германия и Швеция успешно се популяризира в 5 други европейски страни чрез проекта „BioRegions“. За България е изследван районът на Средна Гора (общините Ихтиман, Панагюрище, Стрелча, Хисаря, Карлово и Брезово), като е разработен пилотен план за действие за оползотворяване на биомасата.

Необходими са нови гори за ускорено производство на дървесина

Възприетата стратегическа насока за развитие на производството на енергия от дървесна биомаса, като една от мерките за намаляване на въглеродните емисии и справяне с климатичните промени, намира широка подкрепа от обществото, в това число от специалистите, които стопанисват и управляват горите. Техният принос е съществен при оценката, планирането и устойчивото ползване на горските ресурси. Той се изразява главно в реализирането на важните цели пред горското стопанство на България, а именно: провеждане на природосъобразно лесовъдство в горите; увеличаване на дела на сертифицираните гори; подобряване на горската инфраструктура; устойчив баланс на потребление на горските ресурси. Създаването на повече реални условия за устойчиво производство на дървесна биомаса е свързано не само с оползотворяването на вършината и отпадъците при сечта, а и със създаването на нови гори за ускорено производство на дървесина (плантации) върху горски и земеделски територии.

Възможности за производство на биомаса от земеделието

Реален и съществен потенциал за производство на биомаса има в българското земеделие и животновъдство. Предвид една от основните цели на Общата селскостопанска политика - повишаване на приходите на лицата, заети със земеделие, е необходимо да бъдат предприети действия, насочени към пълното усвояване на продукта на тяхната дейност, включително отпадъците и съпътстващите продукти от основната им дейност, както и остатъците след преработката на продукта.

Съществена възможност за оползотворяването на съпътстващите земеделието продукти е тяхната употреба за производство на енергия. Това може да бъде реализирано чрез подходящи стимули, които в достатъчна степен да подтикнат земеделските стопани да организират сами събирането на този ресурс или да предоставят ползването му на организации с такъв предмет на дейност. Важно е да се знае, че без наличието в региона на потребители на тази суровина, нейното събиране би било безпредметно и няма да оправдае заложените икономически и екологични цели. Предвид това, стимули трябва да бъдат насочени и към организирането и изграждането на мрежи от центрове за логистика, търговия и употреба на този остатъчен от земеделското (и от горското) производство продукт по аналогия с изградените в някои държави Търговски центрове за биомаса. Слабото развитие на сектора, свързан с оползотворяването на биомасата от земеделието към настоящия момент, показва, че мерките, предвидени в ПРСР и други програми на ЕС, не могат в задоволителна степен да стимулират земеделските производители да осъществяват тази допълнителна дейност, което налага въвеждането на нови мерки и стимули на общностно ниво или разширяване на обхвата на съществуващите към момента мерки в ПРСР.

Необходимо е изграждане на когенерационни централи

Въпреки значителния, според някои проучвания, потенциал и ресурс за ползване на биомаса от земеделие и животновъдство у нас, към настоящия момент производителите на енергия от биомаса са насочили усилията си основно към снабдяването си със суровина само от дървесина и дървесни продукти. Такова развитие е напълно възможно, но считаме за важно преди разрешението за ситуиране на някоя енергийна централа в даден регион, да се извършва проучване на ресурса с участието на лесовъди и експерти по околна среда, местната администрация и след съобразяването с наличните действащи дървопреработвателни мощности. Изграждането на централи, които ще произвеждат единствено електричество, поради невъзможност да реализират съпътстващата производството й топлинна енергия (която е над два пъти повече от произведената електрическа), е неразумно и нежелателно. Това би задълбочило противоречията по отношение на използването на горския ресурс в регионален аспект, както и би увеличило рисковете за околна среда, въпреки положителния финансов резултат за собственика на централата, за което спомагат и високите преференциални цени за изкупуване на ел. енергията.

В заключение може да бъде обобщено, че развитието на производството на енергия от дървесна биомаса, като една от мерките за намаляване на въглеродните емисии и справяне с климатичните промени, е в пряка връзка с дългосрочното развитие на горите. То е осъзнато и се приема от лесовъдите, които вече реагират с действия, насочени към максимално оползотворяване на горските ресурси при спазване критериите за устойчиво стопанисване на горските екосистеми. Вниманието е насочено към реализиране на ползване на дървесина в горите за превръщане, в иглолистните култури и при провеждане на други лесовъдски мероприятия. Допълнителна перспектива за производство на дървесна биомаса има и в създаването на плантации от бързорастящи дървесни видове върху горски, земеделски и урбанизирани територии. Съхраняването, рационалното и отговорно използване на природните ресурси, в т. ч. на дървесната биомаса, е основна предпоставка не само за подобряването и опазването на околната среда, но и за постигането на устойчив икономически растеж и повишаване на конкурентоспособността на българската икономика.

д-р инж. Ценко Ценов, инж. Валентин Чамбов - Изпълнителна агенция по горите


Top