003

Отходы в энергию по-американски

Отходы в энергию по американски" description="Статья про отношение отходов в Америке

Использование отходов для выработки электроэнергии является мировой тенденцией, которая набирает обороты. Технологии сжигания отходов для получения энергии применяются в тридцати пяти странах мира, где построено и эксплуатируется более 600 предприятий. В мировом масштабе, в среднем за год, таким способом утилизируется около 170 млн. тонн отходов, а на специализированные полигоны для захоронения направляется около 830 млн. тонн отходов. Захоронение является старейшим и еще наиболее распространенным методом утилизации, с помощью которого во всем мире ежегодно обезвреживается около 1,4 млрд. тонн отходов.

США не остаются в стороне от общемировых тенденций, так, в феврале 2012 Президент США Барак Обама призвав страну переориентировать производство энергии на использование возобновляемых источников, зафиксировал факт массового строительства и ввода в эксплуатацию электростанций, использующих технологии получения энергии из отходов. Эти предприятия становятся важной частью энергетики США и уже уместно вести речь о новой энергетическая парадигме, которая ставит акценты на:

  • устойчивости поставок топлива и растущей озабоченности по поводу возможного срыва поставок традиционных видов топлив;
  • прогнозируемом росте потребности экономики в электроэнергии;
  • увеличении концентрации углекислого газа (СО2) в атмосфере Земли;
  • ограничении использования земель под полигоны для захоронения отходов.

Регуляторы отрасли

В США отрасль утилизации (переработки) отходов в энергию находится под воздействием ряд основных регуляторов:
I. На федеральном (государственном) уровне:
Агентство по охране окружающей среды США (ЕРА) (www.epa.gov) — регулирующее условия эксплуатации, мониторинга, отчетность и вырабатывает требования безопасности, а также контролирует выбросы и системы контроля за загрязнением окружающей среды.

Министерство энергетики США (www.energy.gov). Разработанный этим министерством Закон об энергетической политике требует от федерального правительства с 2013 года приобретать 7,5% электроэнергии от возобновляемых источников, к которым относятся отходы.

Конференция мэров США (www.usmayors.org) – общественная организация городов с населением более 30 000 человек. 600 мэров городов участников этой Конференции подписали «Соглашение по охране климата США» и «Соглашение для снижения выбросов парниковых газов на 7% от уровня 1990 года к 2012 году».

Штаты, где сосредоточено наибольшее количество производственных мощностей по утилизации отходов в электроэнергию. Более половины таких предприятий размещено в штатах Нью-Йорк, Флорида, Миннесота, Массачусетс, Пенсильвания и Коннектикут.

II. На отраслевом уровне (ассоциации, группы):
Саморегулирующая организация (Integrated Waste Services Association (IWSA), (www.wte.org)), которая представляет интересы предприятий входящих в отрасль по переработке отходов в энергию. В настоящее время в состав IWSA входит и управляется 66 предприятий из 87, которые расположены по всей стране.

Технический совет по исследованию получения энергии из отходов (The Waste-to-Energy Research and Technology Council (WTERT), (www.seas.columbia.edu/earth/wtert)). Техническая группа топ-уровня, которая объединяет инженеров и менеджеров из промышленности, ученых из университетов и чиновников из Правительства США с целью продвижения целей устойчивого управления отходами.

Североамериканская ассоциация твердых отходов (Solid Waste Association of North America (SWANA), (www.swana.org) — ведущая профессиональная ассоциация по обращению твердых отходов, включающая в свой состав 7700 членов по всей территории США.

Ассоциаций экологической индустрии (Environmental Industry Associations (EIA), (www.envasns.org) — головная организация для Национальной ассоциации по управлению твердыми отходами National Solid Wastes Management Association (NSWMA) и Ассоциации производителей технологий и оборудования Waste Equipment Technology association (WASTEC). EIA поддерживает эти ассоциации с помощью различных исследований и ведения в их интересах административных (правовых) дел.

Ежегодно в США образуется более 250 миллионов тонн твердых коммунальных бытовых отходов (далее отходов). Динамика образования отходов в США за последние 50 лет представлена на рис. 1. В целом в США генерируется на 60% больше отходов на человека в год по сравнению со Швецией. В США на человека в день образуется 2,04 кг отходов, по сравнению с 1,27 кг в Швеции.

Способы утилизации отходов

Для утилизации отходов в США используется два способа.
Первый — термическая обработка с рекуперацией энергии. Теплосодержание одной тонны отходов позволяет генерировать более 2 800 кВт-ч электроэнергии. За год в энергию утилизируется более 25 млн. тонн отходов. Отходы сжигаются также как ископаемые виды топлива: горящие отходы превращают воду в пар, который в свою очередь вращает турбину, соединенную с электрогенератором. Учитывая, что отходы являются наиболее сложными остатками деятельности человечества, (они содержат почти все возможные вещества и материалы), то перед сжиганием, собранные отходы предварительно сортируются (с целью удаления металлов: свинец, кадмий и ртуть, и некоторых очень токсичных веществ: следы органики, например, диоксинов и фуранов). Работа с токсичными веществами требует осуществления ряда специфических процессов, которые зависят от характера содержащихся веществ. Такие токсичные вещества создают экологическую проблему, если они попадают в воздух с выбросами предприятия получающего электроэнергию из отходов или если они сбрасываются на почву и в последующем мигрируют в грунтовые воды, и попадают в пищевые цепочки. Строжайший контроль предельно допустимых концентраций (ПДК) таких токсичных веществ в отходящих газах и уровень загрязнения воздуха являются ключевой особенностью экологических норм и правил, регулирующих функционирование предприятий вырабатывающих электроэнергию из отходов в США. В целом, этот способ утилизации отходов наиболее безвреден для глобального изменения климата, так как обеспечивает наименьшее количество негативных выбросов в атмосферу. 

Второй способ — контролируемое захоронение на специализированных полигонах с частичным восстановлением метана. Теплосодержание метана, получаемого из одной тонны отходов может генерировать более 760 кВт-ч электроэнергии. На полигоны направляется около 225 млн. тонн отходов в год. Полигоны захоронения отходов, существующие в США, постепенно заполняются и соответственно затраты на утилизацию этим способом неуклонно растут так как новые полигоны оборудуются в районах более отдалённых от населённых пунктов, что приводит к росту затрат на транспортировку отходов. Учитывая, что основными компонентами отходов являются бумага, древесина и пищевые отходы, то при разложении отходов на полигонах образуется парниковый газ (метан), который вносит наибольший негативный вклад в глобальное изменение климата. 
По оценке ЕРА в стране до 10-15 % отходов сжигается для выработки электроэнергии (в различных штатах ситуация различна, например, 14% в Пенсильвании, 2% в Нью-Джерси, 2% в Калифорнии), 55% отходов было размещается на свалках, а 28% повторно используется. На рис. 2, сравниваются различные методы утилизации отходов в США и в Швеции, которая является мировым лидеров в этой сфере.

Экологические преимущества получения электроэнергии из отходов

Очевидно, что в США одним из явных и неоспоримых преимуществ использования отходов в качестве источника топлива для производства электроэнергии является большой объем отходов. В настоящее время электростанции, использующие технологии получения энергии из отходов перерабатывают более 10-15% всех отходов образующихся на территории США. Для получения электроэнергии используются отходы, образующиеся в результате деятельности домохозяйств, коммерческих учреждений, предприятий сферы услуг и др. институтов. Морфологический состав отходов включает в себя твердые отходы (так называемый «мусор»): бытовые предметы, мебель, одежда, бутылки (стеклянные и пластиковые), пищевые отходы, листья деревьев, скошенная трава, упаковка-бумага (газеты, картонная упаковка), бытовая техника и аккумуляторы, шины. В США для получения электроэнергии не используются медицинские, промышленные, опасные или радиоактивные отходы, которые утилизируются отдельно.

Учитывая, что в США в последнее время были приняты законодательные акты существенно ограничивающие выбросы углекислого газа (СО2,) то сильно возрастает потребность в технологиях производящих энергию с нейтральным уровнем эмиссии СО2. Поэтому тот факт, что при сжигании отходов выделяется на 60-70% меньше CO2, чем при сжигании угля, даёт неоспоримое конкурентное преимущество тем предприятиям, которые используют отходы в качестве источника топлива для выработки электроэнергии. Электростанции, использующие технологии получения энергии из отходов осуществляют более низкие уровни выбросов парниковых газов по сравнению с традиционными электростанциями использующими уголь. Они предотвращают выброс 33 000 000 тонн CO2 в год.

По оценке ЕРА, в настоящее время в США, объем выбросов диоксинов на всех электростанциях, где получается энергия из отходов составляет не более 12 граммов токсического эквивалента. Примечательно, что сейчас основным источником диоксинов в США является сжигание жидкого нефтяного топлива на уровне в 580 граммов токсического эквивалента, а законодательно допускается уровень до 10 000 грамм токсического эквивалента. В целом, на электростанции, которые генерируют энергию из отходов приходится менее 1% от объема выбросов диоксинов в США.

Таким образом, термическая обработка отходов с рекуперацией энергии не только обеспечивает «нулевой выброс», но и одновременно сохраняет ископаемые виды топлива для использования в материальном балансе США. Сжигание отходов позволяет генерировать электроэнергию при одновременном снижении объема отходов до 90 % и обеспечить экологическую выгоду. Золоотвал и атмосферные выбросы от сжигания отходов являются основными экологическими проблемами, которые имеют дальнейшее законодательное и практическое решение.

Экономические преимущества получения электроэнергии из отходов

В США большинство электростанций, использующих технологии получения энергии из отходов ежесуточно перерабатывают 500 до 3 000 тонн отходов, что позволяет гарантированно обеспечивать электроэнергией 2,8 млн. домов.
Кроме того, эти предприятия уменьшают на 90% площади земельных участков, необходимых для организации полигонов для захоронения отходов.

Во время стагнации мировой экономики, электростанции использующие технологии получения энергии из отходов обеспечивают в США ежегодный положительный экономический эффект, который заключается в:
а) получении выручки в сумме 10 млрд. долларов;
б) обеспечении занятости более 6 000 рабочих;
в) формировании годового фонда заработной платы в 400 млн. долларов.

Энергия получаемая при сжигании одной тонны отходов в США эквивалентна 0,17 тонн нефти или 0,28 тонн угля.
Рост цен на электроэнергию в США делает производство электроэнергии из отходов более прибыльным чем использование ископаемого топлива. Анализ динамики стоимости электроэнергии и жидкого нефтяного топлива (дизельное топливо) представлен на рис. 3.

Рисунок 3. Анализ динамики стоимости электроэнергии и топлива (дизельное топливо)

Взгляд в будущее

Рынок экологических технологии в экономике США является крупнейшим в мире, что подтверждается функционированием 87 заводов по получению электроэнергии из отходов, которые уже использовали в качестве топлива около 29 млн. тонн отходов. Суммарная мощность этих предприятий составляет около 2,6 ГВт, и имеется потенциал для наращивания мощности до 20 ГВт, что было бы эквивалентно экономии 31 млн. тонн нефти или 70 млн. тонн угля.

Растущий интерес в США к возобновляемым источникам энергии со стороны потенциальных инвесторов (инвестиционные фонды, крупные корпорации), а также политиков и общественности, а так же стабильные поставки отходов позволяют повысить привлекательность и прибыльность бизнеса по производству электроэнергии из отходов, и сделать способ термической обработки отходов с рекуперацией энергии надежным источником возобновляемой энергии в ближайшие годы.

Таким образом, использование возобновляемых видов источников энергии в энергетическом балансе становится более заметным и ископаемые виды топлива будут играть меньшую роль в энергетике будущего.

Категории
БиблиотекаСтатьи
Нет комментариев

Оставить комментарий

*

*

Август 2019
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Май    
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

Похожее