начальник территориального управления Государственной инспекции по энергосбережению в Донецкой области,

кандидат технических наук, доцент.

Украина является одним из крупнейших импортеров топливо-энергетических ресурсов. На закупку первичных энергоресурсов расходуются значительные суммы. Например, в 1995г. из всего импорта (11,4 млрд. дол. США) доля первичных энергоносителей (нефть, газ, уголь) составляла 55,6%, машин и оборудования – 15,6%, химической продукции – 4,7%.

Для Украины единственным достаточным собственным ресурсом является уголь. Потребность в угле Украина обеспечивает за счет собственных средств более чем на 90%, как в газе – на 15-16%, нефти – на 13-14%.

Добытый уголь в нашей стране используется традиционно для собственных нужд и только небольшая часть его – до 3% экспортируется. Основными потребителями угля являются теплоэнергетика – 40% от общей добычи угля, металлургия – около 30%, жилищно-коммунальный сектор – около 30%.

В наиболее энергоемких технологических циклах полные затраты на производство конечной продукции в Украине превышают в 1,6 – 1,9 раза соответствующие показатели для промышленности развитых стран.

В первую очередь это относится к металлургическому комплексу, который представляет собой базовую отрасль экономики страны. Удельный вес черной металлургии в общем производстве промышленной продукции Украины в настоящее время составляет около 30%, а доля валютных поступлений от экспорта металлопродукции превышает 40%. Необходимо отметить, что в промышленно развитых странах доля металлургии в структуре производства редко достигает 5%. Так, например, доля стальной индустрии в США не превышает 1,5 – 2%, Японии – около3%, Франции – 2,5%, Великобритании – 1%, России – 17% (2002г.).

В то же время, если сравнивать ежегодное потребление угля с другими странами, то ежегодное потребление угля в Германии в перерасчете на 1 жителя в 4 раза больше, чем в Украине, в Польше – в 3 раза, в США и ЮАР – в 2 раза, в России – в 1,5 раза. Это связано прежде всего с тем, что на 88% украинских шахт есть повышенный риск выброса метана.

Метан угольных месторождений – это ценное энергетическое сырье и одновременно – взрыво- и выбросоопасное вещество, которое препятствует безопасной угледобыче. Угольные шахты Донбасса классифицируются, как одни из самых газоносных в мире. По ресурсам метана Украина занимает 4 место в мире после Китая, России, Канады, опережая США. По последним оценкам наши ресурсы составляют 12 трлн. м3.

Угольные шахты Донецкой области уже накопили определенный опыт утилизации шахтного метана.

Шахта “Красноармейская – Западная №1” (г.Красноармейск) является одной из самых высокопроизводительных шахт Украины. Средние нагрузки на очистной забой превышают 3000т/сутки и ограничиваются по газовому фактору. Метановыделение из подрабатываемых пластов и пород составляет от 67,6 до 88%. Поэтому эти участки дегазируются в первую очередь. Работы по дегазации ведутся по проекту, разрабатываемому МакНИИ.

Для повышения нагрузки на очистной забой и обеспечения газовой безопасности на шахте принят комбинированный способ дегазации, который предусматривает дегазацию вмещающих пород и выработанного пространства.

За 2005 год пробурено 55,2 тыс.м3 дегазационных скважин, каптировано 54,8 тыс.м3 газовоздушной смеси с м метана 31-42%.

Утилизация метана, извлекаемого дегазационными установками, производится путем направления его для работы шахтной котельной. Это позволяет экономить ежегодно до 60 тыс.т угля.

Шахта “Краснолиманская” (г.Родинское) На шахте производится комплексная дегазация трех добычных участков. Длина дегазационной сети шахты превышает 18 км. В 2004 году на шахте каптировано 19,3 млн м3 метана и использовано на шахтной котельной 1,82 млн.м газовоздушной смеси с концентрацией метана в 32%.

На шахтах им.Бажанова, им.Кирова, “Холодная Балка”, “Чайкино”, “Калиновская – Восточная” ОП “Макеевуголь” (г.Макеевка) для ведения дегазации находятся в эксплуатации 9 стационарных поверхностных вакуум – насосных станций и 3 подземных временных дегазационных установки. Общая протяженность дегазационных труб составляет более 70 км. Среднее газовыделение на выемочных участках достигает до 32,5 м куб./мин, а эффективность дегазации – до 60%.

В 2004 году каптировано 60,32 млн. м3 метана, утилизировано 29,68 м3 путем использования его для работы котельных и обогрева воздуха, поступающего в шахту по стволу.

Экономический эффект от использования метана по ОП “Макеевуголь” составил 5,14 млн.грн.

Шахта “Глубокая”, шахта “Щегловская – Глубокая” ГОАО “Шахтоуправления Донбасс”

Ежегодно бурятся скважины общей длиной до 11 км. Каптируется 14,43 млн.м3 метана. Газ утилизируется на шахтных котельных в объеме 12,6 млн.м3, и используется для заправки автомобилей в объеме 0,71 млн.м Эффективность дегазации 41-42%, концентрация метана в сети – 45%.

АП “Шахта им. А.Ф.Засядько”, (г.Донецк) имеет самый большой опыт использования метана. Шахта разрабатывает угольные пласты на глубине 1000-1350 м с природной газоносностью 22-24 м3 на тонну угля. На цели дегазации ежегодно затрачивается 10-12 млн грн, но ее эффективность невелика из-за низких характеристик отечественного оборудования, которое не позволяет бурить дегазационные скважины с поверхности глубиной более 1200 м и диаметром более 102 мм и подземные скважины длиной более 100 м и диаметром 76 мм.

Газ, каптируемый из скважин, пробуренных с поверхности, используется для заправки автомобилей в объеме около 20 млн.м3 в год (100 запр * автомобилей ежесуточно). так же 2,5 млн.м3 используется в котельных и для обогрева поверхностного комплекса воздухоподающего ствола шахты.

Удельный вес полезно используемого на шахте метана не превышает в настоящее время 3,5%.

Реализация перечисленных выше пилотных проектов позволила выработать из утилизированного метана около 170 тыс.Гига-кал тепла и 155 млн.квт-час электроэнергии в год

Ежегодно в цикле добычи угля в Донецкой области в атмосферу выбрасывается свыше 2 млрд. м3 метана. Выделение метана продолжается и после закрытия шахты. Но в настоящее время в Донецкой области утилизируется лишь 4% метановоздушной смеси, извлекаемой из шахт. Остальное выбрасывается в атмосферу.

Из шахтного метана, который выбрасывается в атмосферу в Донецкой области, можно ежегодно получать около 9 млрд.квт.ч дешевой электроэнергии и около 10 млн Гкал дополнительной тепловой энергии.

Для сравнения, в Германии утилизируется 45% шахтного газа. Там создано общество “Энергия шахтного газа”, которое объединяет ведущих производителей коогенерационных установок, научно – исследовательские институты и организации, целенаправленно занимающиеся вопросами выработки электрической и тепловой энергии из шахтного метана. Утилизация метана в Германии осуществляется в блочных теплоэлектростанциях с газопоршневым двигателем, работающим на метано-воздушной смеси с концентрацией метана в 30% и выше. В Северной Рейн – Вестфалии работают 29 таких блочных энергетических модулей. Они вырабатывают более 300 млн.квт-час электроэнергии в год.

Газопоршневые установки, выпускаемые в Украине, пока не позволяют использовать шахтный газ с низкой и нестабильной концентрацией метана. Поэтому в пилотных проектах в Донецкой области применяются установки зарубежного производства.

Для реализации проектов утилизации метана в Донецкой области возможно привлечение дополнительных источников финансирования с использованием гибких механизмов Киотского протокола. Согласно этому протоколу Украина должна стабилизировать выбросы парниковых газов на уровне 1990 года, что составляет 854 млн.т в эквиваленте СО Метан относится к техногенным компонентам, влияющим на климат с двойным ущербом: разрушается озоновый слой и происходит развитие “парникового эффекта”, причем активность метана в 21 раз выше, чем у углекислого газа СО2.

Другим перспективным направлением энергосбережения является разработка проектов и строительство автономных теплоэнергетических комплексов (АТЭК) на базе использования отходов углеобогащения. В Донецкой области в 940 породных отвалах шахт и в 80 породных отвалах обогатительных фабрик находится более 3 млрд.т породы с зольностью 54-75%, а в 35 прудах – накопителях обогатительных фабрик – около 120 млн.т шламовых продуктов с зольностью 40-70%. значит имеется экономически значимый объем остаточной горючей массы, который может быть использован в качестве топлива. При этом тепловая и электрическая энергия могут потребляться как на месте их получения промышленными предприятиями и населенными пунктами, так и поставляться на енергорынок.

Отличительной особенностью комплексов является сжигание топлива в котлах с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).

В настоящее время в мире работает 446 котлов с ЦКС. Подавляющее большинство таких котлов находится в Западной Европе, США, Японии, Индии и Китае. В Украине и странах СНГ котлы с технологией ЦКС только строятся.

Один из проектов АТЭК разработан на базе шахты “Кировская – Западная” объединения “Макеевуголь”. Проектная электрическая мощность энергоблока составляет 24мвт. При этом ежегодно будет вырабатываться 192 млн.квт/час электроэнергии с себестоимостью 3,5 коп за кВт/час. При этом шахта войдет в состав АТЭК и станет рентабельным предприятием. Будут созданы дополнительные рабочие места и продлен срок службы шахты.

Экономическая эффективность энергетических комплексов обусловлена: низкой стоимостью используемого топлива, возможностью реализации коогенерационных технологий, что обеспечит КПД по выработке тепловой и электрической энергии до 85%, отсутствие затрат на обогащение и транспортировку угля.

АТЭК имеет потенциал для полного покрытия энергетических потребностей шахты и обеспечение дешевым теплом и электроэнергией близлежащих населенных пунктов.

Такие комплексы позволят решить экономические и социальные проблемы небольших шахтерских городов Донецкой области.

Промышленная переработка шламов уже производится. но объемы переработки отходов пока не превышают 10% в угольной промышленности и 5% при добыче нерудных ископаемых.

Представленные направления энерготехнологической утилизации метана угольных месторождений и отходов углеобогащения являются наиболее перспективными и могут быть реализованы со значительным экономическим, экологическим и социальным эффектом в Донецкой области.

Анализ результатов многолетних наблюдений более чем на 200 метеорологических станциях Украины свидетельствует о хороших перспективах использования ветровой энергии. Общая мощность ветровых электростанций в Украине на данный момент оценивается в 16000 мвт. с возможностью ежегодной выработки 30 млрд.квт-часов энергии. Суммарная мощность действующих ветровых установок в Украине на данный момент составляет около 30Мвт, но это только 0,2% от потенциала. Для сравнения Германия покрывает за счет ветра 7% своих потребностей в энергии.

В Донецкой области продолжается строительство Новоазовской ВЭС. По состоянию на 01.01.2006г. введено в действие 147 ветроагрегатов общей мощностью 16,2 мкт. Введен в эксплуатацию ветроагрегат единичной мощностью 600 квт. отечественного производства.

Также постепенно наращиваются объемы использования коксового и доменного газов для обеспечения собственных нужд предприятий в тепло- и электроэнергии. Так, в 2004г. в области за счет этого было сэкономлено 1232,7 тыс.т у.т., а в 2005г. 1339,5 тыс.т у.т ТЭР, что в стоимостном выражении составило соответственно 318,8млн.грн. и 346,4 млн. грн.

В 2005году предприятиями Донецкой области изготовлено около 600 м2 солнечных коллекторов. Из них в Донецкой области установлено 350 м2, в Крыму – 150 м2, и около 100 м2 в областях, соседних с Донецкой. количество установленных солнечных коллекторов на 1000 жителей Донецкой области составило около 0,1 м Для сравнения в Германии этот показатель составляет 23,93 м Надо сказать, что за последние 2 года такие страны, как Германия, Франция, Италия, Испания, Португалия практически удвоили площади устанавливаемых коллекторов.

Снижение энергоемкости производства – актуальный путь повышения конечной стоимости нашей продукции.

Территориальным управлением Государственной инспекции по энергосбережению в Донецкой области ежегодно проводится около 100 комплексных проверок предприятий и организаций области по эффективному расходованию топливно-энергетических ресурсов. В результате выявляются значительные суммы перерасхода ТЭР. Так, только за 2005год на проверенных территориальным управлением предприятиях перерасход ТЭР составил более 38 тыс.т у.т. на сумму более 22,0 млн. грн. Устранение замечаний и предписаний территориального управления на предприятиях за истекший год позволили получить экономичности ТЭР в 80,0 тыс.т у.т. на сумму 34,6 млн. грн.

Однако, ежегодная проверка территориальным управлением Государственной инспекции по энергосбережению в Донецкой области 90 – 100 предприятий недостаточно для существенного изменения ситуации с нерациональным расходованием ТЭР в области. В настоящее время для дальнейшей реализации потенциала энергосбережения крупного промышленного региона, каким является Донбасс, необходимы качественные изменения как в системе управления энергосбережением, так и в механизмах его реализации.