Централізоване теплопостачання на електриці як відповідь на газовий виклик

Стрімке зростання цін на газ, яке мало місце протягом останніх років, і перспективи подальшого їх підвищення потребують переосмислення стратегії функціонування і розвитку багатьох секторів економіки. Зокрема є над чим замислитися електро- і теплоенергетикам, які споживають приблизно третину усього природного газу, що його видобуває та імпортує Україна. Саме у цих двох секторах економіки є можливість розв’язати проблему перманентного зростання цін на природний газ найрадикальнішим способом: повністю відмовившись від його використання або принаймні звівши спалювання газу до мінімуму.

Газ як основна проблема вітчизняної енергетики

Кардинальні зміни цінових співвідношень за ринкових умов спричиняють більші структурні зрушення в економіці, ніж рішення компартійних з’їздів за часів командно-адміністративної економіки. Так, після нафтових криз, що супроводжувалися зростанням цін як на нафту, так і на продукти її переробки, використання мазуту як палива в енергетиці практично зійшло нанівець. Навпаки, ядерна енергетика отримала потужний імпульс для свого розвитку. Не застереження вчених щодо очікуваного вичерпання вуглеводнів, а різке зростання цін на них сприяло зародженню енергозбереження як напряму суспільної діяльності та сфери інвестування капіталу. Підвищення ціни на природний газ, який у сфері опалення і в Україні, і на Заході зайняв домінуючі позиції, потребує переосмислення старих уявлень щодо ефективної організації процесу виробництва і тепла, і електроенергії.

В електроенергетиці природний газ як паливо використовують теплові електростанції (ТЕС) та теплоелектроцентралі (ТЕЦ). Зокрема, для газомазутних блоків ТЕС потужністю 800 і 300 кВт газ — це основний вид палива. Останніми роками ці блоки не працюють і, відповідно, не спалюють газу. Решта блоків ТЕС, які запроектовані працювати на вугіллі, використовують газ для підсвічування на стадії запуску в роботу та у режимі глибокого розвантаження. Зі скороченням споживання газу на цих блоках в останні роки спостерігаються помітні зрушення. Поліпшення якості використовуваного вугілля та певні технічні заходи дали змогу зменшити застосування газу на ТЕС тільки за останній рік майже вдвічі. Нині частка природного газу в паливній складовій ТЕС не перевищує 7%.

Виключно або переважно на природному газі працюють більшість теплоелектроцентралей (ТЕЦ), що комбіновано виробляють електрику і тепло, а також великі комунальні котельні — основні виробники тепла і гарячої води у країні. На ТЕЦ і котельні припадає до 30% споживання усього газу в Україні. За невеликим винятком, абсолютна більшість ТЕЦ і котелень мають фізично зношене та морально застаріле обладнання, яке не відповідає сучасним вимогам за екологічністю та економічністю. На порядку денному їх докорінна реконструкція, а це чималі кошти, які призведуть до збільшення тарифів на тепло, а щодо ТЕЦ — і на електроенергію.

Другою проблемою цих промислових об’єктів є паливо, яке вони використовують і яке перманентно зростає в ціні. Навіть за нинішніх цін на природний газ підприємства, що експлуатують ТЕЦ і котельні, ледь зводять кінці з кінцями та постійно потерпають від браку обігових коштів. У свою чергу, від­сутність коштів стає на заваді реалізації будь-яких планів щодо модернізації технічної бази та час від часу створює проблеми з оплатою закупівель газу. З цих же причин у більшості міст України централізоване теплопостачання здійснюється в «обрізаному» вигляді — без гарячого водопостачання, а саме централізоване теплопостачання, точніше, його якість, викликає численні нарікання споживачів.

У першому кварталі 2007 року вперше за всю історію існування Оптового ринку електроенергії (ОРЕ) України середній тариф на виробництво електроенергії теплоелектроцентралями перевищив рівень тарифу на електроенергію теплових електростанцій. І це при тому, що переважна більшість ТЕЦ працюють у базовому режимі, тобто мають рівний графік навантаження. Водночас ТЕС генеруючих компаній працюють у складнішому режимі регулювання навантаження та виробляють більш цінну пікову та напівпікову електроенергію. Таким чином, комбіноване виробництво електроенергії і тепла на ТЕЦ загалом перестало бути конкурентним способом виробництва електроенергії. Про причинно-наслідковий зв’язок цього явища зі змінами цін на газ свідчить порівняльна динаміка цін за видами генерації та цін на природний газ для промислових споживачів (див. рис. 1).

Слабка ланка

В ОРЕ свою електроенергію продають понад два десятки ТЕЦ, які за ефективністю роботи можна умовно поділити на три групи. Першу групу складають київські ТЕЦ-5 і ТЕЦ-6 та харківська
ТЕЦ-5, які мають більш-менш сучасне обладнання та стабільний попит на свою теплову енергію. Ці ТЕЦ працюють за ціновими заявками і поки що успішно конкурують на Оптовому ринку електроенергії з вугільними ТЕС.

Друга група — це ТЕЦ із доволі зношеним обладнанням, яке, однак, підтримується завдяки ремонтам у працездатному стані. Вони мають хоч і недостатнє, але стабільне теплове навантаження. Тариф на електроенергію для цих ТЕЦ завжди був нижчим, ніж для ТЕС, і тільки останнім часом через подорожчання газу вони втратили цю конкурентну перевагу. До цієї групи входять Дарницька ТЕЦ «Укр-Кан Пауер», Білоцерківська ТЕЦ, Чернігівська ТЕЦ «ТехНова» та деякі інші.

Третя група — це ТЕЦ, що мають вкрай низькі техніко-економічні показники роботи, які є наслідком подорожчання природного газу, фізичного зношення і моральної застарілості обладнання та дуже низького теплового навантаження через відсутність попиту на тепло. Витрати на виробництво і, відповідно, тарифи для цих ТЕЦ надзвичайно високі і сформувалися у результаті дії окремих або усіх перелічених чинників. До цієї групи входять: Севастопольська ТЕЦ — тариф 41 коп. за кВт•год, Харківська ТЕЦ-2 «ЕСХАР» — 37,2 коп. за кВт•год, Зуївська експериментальна ТЕЦ — 38,8 коп. за кВт•год та деякі інші. Зазначені тарифи на 60—80% перевищують середній тариф, що формується на ОРЕ для теплових електростанцій, і приблизно учетверо — тариф для атомних електростанцій України.

Теплоелектроцентралі цієї групи стали лідерами у формуванні надзвичайно високої динаміки зростання оптової ринкової ціни на електроенергію. Витрати на виробництво, у тому числі питомі витрати палива, на багатьох з них сягнули справді астрономічних величин. Так, на державному підприємстві ТЕЦ-2 «ЕСХАР», де теплове навантаження коливається на рівні 1—5%, питомі витрати умовного палива становлять 567 г на кВт•год відпущеної електроенергії, що більш як удвічі перевищує цей показник для сучасних ТЕЦ. Схожа картина і на інших теплоелектроцентралях цієї групи.

Оптовий ринок електроенергії України і, відповідно, споживачі електричної енергії, сплачуючи надзвичайно високі закупівельні ціни теплоелектроцентралей, фактично субсидують їх. Тут вбачаються одразу два негативні моменти. Перший — високі тарифи ТЕЦ збільшують і без того високий тариф на ОРЕ. Другий негативний момент — теплоелектроцентралі, які мають переважне право реалізовувати свою електроенергію в енергоринок, фактично скорочують ринок збуту для атомних і теплових електростанцій, які могли б виробляти цей обсяг електроенергії за значно меншою ціною. Тоді як АЕС і ТЕС потерпають від недозавантаження своїх потужностей. Особливо важке становище складається з завантаженням як теплових, так і атомних електростанцій у нічний час доби влітку. Якби обсяг електроенергії, що її виробляють ТЕЦ другої і тре­тьої групи, виробили атомні електро­станції, то споживачі щороку економили б близько 800 млн. грн.

Вихід з цієї ситуації вбачається у якнайшвидшій реконструкції або закритті найбільш застарілих і неефективних теплоелектроцентралей. Однак реконструкція потребує вкладення чималих інвестицій, що за наявності надлишкових генеруючих потужностей навряд чи доцільно. Враховуючи, що обладнання більшості вітчизняних ТЕЦ давно відпрацювало свій ресурс, реальним шляхом розв’язання цієї проблеми є зняття їх з експлуатації.

Національна комісія регулюван­ня електроенергетики України кілька років поспіль порушує питання про необхідність саме такого вирішення проблеми щодо ТЕЦ-2 «ЕСХАР» та Зуївської експериментальної ТЕЦ. У такому ж становищі перебувають і такого самого рішення потребують Севастопольська ТЕЦ, що входить до «Кримських генеруючих систем», та деякі інші ТЕЦ. Основне пояснення, чому ці ТЕЦ продовжують експлуатувати, — відсутність альтернативних джерел опалення прилеглих населених пунктів. Однак ці пояснення, до яких вдаються роками, надто дорого коштують споживачам електроенергії, щоб їх можна було сприймати і надалі, а плата за консервацію ситуації з року в рік зростає.

Централізоване теплопостачання на основі електроенергії

Сьогодні можна ефективно розв’язати проблему централізованого опалення населених пунктів, що зараз споживають тепло від застарілих ТЕЦ, з допомогою установок гідродинамічного нагріву води (УГД) «Термер», які працюють на електроенергії у комплексі із системою акумуляції тепла. Ці установки випускає вітчизняне акціонерне товариство «ТАСР». Будівництво на їх базі електрокотелень не потребує багато часу та здійснюється за модульним принципом.

Додатковою перевагою цих установок є те, що вони екологічно чисті і не споживають дефіцитного газу. Оскільки вони розраховані на споживання електричної енергії у нічний час, їх робота сприяє вирівнюванню графіка навантаження енергосистеми та дає змогу додатково завантажити атомні і теплові електростанції у години нічного провалу.

Крім того, УГД «Термер» можуть без шкоди для виробництва тепла ефективно виконувати функції синхронного компенсатора реактивної електроенергії і тим самим сприяти зменшенню втрат електроенергії у мережах. Електрокотельня на базі УГД «Термер» уже чотири опалювальні сезони успішно працює у с.Моспине Донецької області.

Водночас дві невеликі газові котельні, нещодавно збудовані у м.Зу­грес у рамках плану поетапного виведення з експлуатації Зуївської експериментальної ТЕЦ, продемонстрували хибність газового шляху в теплоенергетиці. Навіть за нинішнього рівня цін на газ тариф на тепло, який місцева влада затвердила для цих котелень, побив усі рекорди — 352 і 376 грн. за 1 Гкал. Це при тому, що Зуївська ТЕЦ відпускала і продовжує відпускати тепло бюджетним установам і промисловим підприємствам, які залишилися в неї на обслуговуванні, по 222 грн. за 1 Гкал. (Для довідки: тариф на тепло для промислових і бюджетних споживачів у Києві — 130,6 грн. за 1 Гкал; Донецьку — 190; Луцьку — 193 грн. за 1 Гкал.)

«Поетапна заміна частки систем генерації тепла на органічному паливі (читай — на природному газі. — В.К.) системами акумуляційного електродинамічного нагріву» є частиною затвердженої урядом Енергетичної стратегії України до 2030 року. Однак роль першопрохідця у справі централізованого теплопостачання на основі електроенергії Україні не загрожує, адже електроенергія для обігріву приміщень широко застосовується у світі і насамперед у тих країнах, де велика частка у її виробництві припадає на гідроелектростанції (ГЕС). Це пояснюється тим, що навіть коли газ був дешевим, електроенергія ГЕС як джерело отримання тепла однаково мала цінові переваги.

До того ж гідроелектростанції працюють на відновлювальному джерелі енергії та створюють мінімальне навантаження на екологію. І хоча споживання тепла, особливо у житловому секторі, збігається з годинами пікового навантаження в енергосистемі, гідроелектростанції здатні покривати пікове навантаження без будь-яких проблем. Країни — лідери споживання електроенергії ГЕС: Норвегія (частка ГЕС у виробництві електроенергії 98%) — на основі електроенергії покривається 60% теплового навантаження житлово-комунального господарства; Швеція (питома вага ГЕС у виробництві електро­енергії 50%) — прямий резистивний електричний обігрів приміщень у системі децентралізованого теплопостачання — 40%, у централізованому теплопостачанні використання електроенергії становить 20%.

В Україні гідроелектростанції теж виробляють найдешевшу електроенергію, однак їх потужності обмежені і повністю задіяні у години пікового навантаження в енергосистемі. Будівництво ж нових великих гідроелектростанцій неможливе, оскільки гідроресури великих рік уже освоєно. Тому електроенергія ГЕС не може стати джерелом для централізованого теплопостачання.

Газомазутні блоки 800 і 300 МВт через високу ціну газу вже зараз простоюють. Тим менша ймовірність їх використання у майбутньо­му на тлі зростання ціни на природний газ. Недостатньо завантажені сьогодні і блоки ТЕС, що працюють на вугіллі, особливо у нічний час, але витрати на виробництво і ціна електроенергії цих блоків економічно не вписуються у ціновий діапазон, що дає змогу використовувати електроенергію для виробництва тепла. Розрахунки показують, що економічна доцільність експлуатації УГД «Термер» за існуючих тарифів на теплопостачання перебуває у діапазоні ціни на електроенергію 7—12 коп. за кВт.

Прийнятною за ціною і екологічністю нині та у віддаленій перспективі є електроенергія АЕС. Певний надлишок потужностей на атомних електростанціях існує вже сьогодні. Через мережеві обмеження не повною мірою використовуються потужності Запорізької, Хмельницької та Рівненської АЕС. Будівництво лінії електропередачі для видачі потужності на Запорізькій АЕС та підстанції Київська зніме ці обмеження і дасть можливість використати незадіяні потужності АЕС, у тому числі і для виробництва тепла. У середньостроковій перспективі у разі планомірної відмови від природного газу як джерела енергії для централізованого теплопостачання виникне необхідність будівництва нових атомних енергоблоків.

На сьогодні за розвитком атомної енергетики Україна перебуває у першій десятці країн і має добрі передумови для її подальшого розвитку. Зокрема, вже за часів незалежності на Запорізькій, Рівненській і Хмельницькій АЕС добудовано та введено в експлуатацію три енергоблоки потужністю 1 млн. кВт кожний. Набутий досвід може стати в пригоді, адже на Хмельницькій АЕС чекають вирішення своєї долі ще два законсервовані енергоблоки потужністю 1 млн. кВт кожен.

Спорудження цих блоків розпочалося ще за радянських часів, а їх будівельна готовність перевищує 50%. Крім того, в Україні є висококваліфіковані фахівці, здатні надійно експлуатувати атомні електростанції, існує власний центр підготовки кадрів для АЕС у Севастополі. І, нарешті, Україна має значні запаси природного урану, достатні для забезпечення як існуючих, так і нових енергоблоків АЕС на десятиліття вперед.

У свою чергу, переведення централізованого теплопостачання на електроенергію замість газу робить будівництво нових атомних енергоблоків не просто бажаним, а вкрай необхідним.

Від газу — до електроенергії

Ми маємо усвідомити, що Україна має неприйнятно високий рівень залежності від зовнішніх джерел постачання природного газу, особливо з урахуванням монопольного характеру цієї залежності. Імпорт з Росії перевищує 75% загального споживання газу, тоді як у Європі нормою є частка поставки з одного джерела на рівні 30%. Крім того, Україна не має довгострокового контракту на поставку газу, а отже, існує невизначеність щодо ціни імпортного природного газу навіть на найближчі два-три роки. З урахуванням цього та для пом’якшення цінового удару, який економіка країни може зазнати практично у будь-який момент, вкрай бажано у найкоротші терміни радикально скоротити споживання природного газу.

До того ж приблизно третина ресурсів природного газу, що споживається в Україні, спалюється на теплових електростанціях, тепло­електроцентралях або в комунальних котельнях для виробництва електроенергії та централізованого теплопостачання. Хоча технічно можливо та економічно доцільно поступово відмовитися від використання природного газу для централізованого теплопостачання та принаймні вдвічі скоротити його використання при виробницт­ві електроенергії на ТЕЦ і ТЕС.

Більшість працюючих нині ТЕЦ і котелень потребують повної реконструкції або будівництва нових підприємств. Замість існуючих ТЕЦ і котелень, що працюють на природному газі, доцільно поступово будувати електрокотельні, що використовуватимуть відносно дешеву «нічну» електроенергію. Вирівнювання графіка навантаження в енергосистемі, яке при цьо­му матиме місце, дасть можливість розширити сферу застосування атомної електроенергії та зменшити кількість неекономічних і екологічно найшкідливіших пусків і розвантажень теплових електростанцій.

З часом використання природного газу у виробництві електроенергії на теплових електростанціях і ТЕЦ можна буде звести до мінімуму. Водночас доцільно у короткі строки наростити потужність атомних електростанцій, електроенергія яких за своїм ціновим параметром найприйнятніша для використання у системах централізованого електроопалення та гарячого водопостачання.

Принципово важливо й те, що зменшення спалювання природного газу та заміщення його електроенергією, що виробляється атомними електростанціями, зменшить забруднення довкілля, зокрема за рахунок скорочення викидів вуглекислого газу, та дасть змогу Ук­раїні отримати від цього зиск відповідно до Кіотського протоколу.

Разом із тим запровадження запропонованих заходів сприятиме ста­білізації тарифів на електро­енергію і теплопостачання та зменшить динаміку їх зростання у майбутньо­му.