В энергетике есть проблемы, которые игнорировать становится все труднее. Ресурс крупных тепловых электростанций, построенных в Украине полвека назад, уже практически исчерпан, и оборудование надо менять.

Автор: В.Ф. ГЕРШКОВИЧ, к.т.н., ЧП «Энергоминимум»

Все эти электростанции строились как конденсационные, потому что они дешевле ТЭЦ, а тепловая мощность конденсаторов паротурбинных установок намного превосходила возможную тепловую нагрузку потребителей, расположенных вблизи электростанции. Тепловые электростанции работали и продолжают работать на углях, а природный газ в то время был настолько дешев, что расходовать его на отопление, сжигая в недорогих водогрейных котлах, было делом привычным и не обременительным. Теперь ситуация изменилась в корне.

Природный газ превратился в топливо чрезмерно дорогое и недостаточно надежное, а технологии прокладки водяных теплопроводов на дальние расстояния продвинулись настолько, что стало возможным вести теплотрассу на многокилометровые расстояния без существенных потерь тепла.

Теплоснабжение от удаленных тепловых, в том числе, атомных электростанций находит все большее применение в мире. В Швейцарии [1] через 15 лет после пуска АЭС к этой электростанции, расположенной на острове Безнау в бассейне реки Аарэ, была присоединена система централизованного теплоснабжения, охватывающая 11 населенных пунктов. Общая протяженность тепловых сетей составляет 137 км в двухтрубном исчислении. Система, построенная на средства муниципалитетов, эксплуатируется с 1985 года. Несмотря на то, что почти все дома, подключенные к системе теплоснабжения, невелики по объёму, и в каждом из них проживает, как правило, только одна семья, потери тепла в разветвленных сетях при столь неплотной застройке не превышают 15%.

Словацкие города Трнава, Леополдов и Глоговец, расположенные на расстоянии 10–15 км друг от друга, получают тепло от АЭС «Богуница», построенной в 1985 году [1], причем последние два города были присоединены к системе теплоснабжения в 1997 году. Плата за отопление зданий, присоединенных к АЭС, ниже, чем для потребителей, получающих тепло от обычных котельных.

В течение 25 лет обеспечивается надежное теплоснабжение [2] российского города Омска, получающего тепло от источника, расположенного на расстоянии 27 км от него. Близок к завершению проект теплоснабжения столицы Финляндии Хельсинки от атомной станции, расположенной в 65 км от города.

Современные технологии позволяют предотвратить существенные потери тепла через тепловую изоляцию магистральных теплопроводов при их протяженности около 100 км. Таким образом, все потребители тепла, расположенные в стокилометровой зоне вокруг действующих электростанций, могли бы получать тепловую энергию, которая сегодня сбрасывается в окружающую среду.

Клубы пара, живописно извергающегося из кратеров градирен Ровенской АЭС (рис. 1), могут восторгать лишь тех, кто не задумывается над тем, сколько воды извлекают эти градирни из водоемов, переправляя её в атмосферу, которая изольёт наш водяной дар на нивы неведомых государств, и сколько тепла при этом пропадает.

На рис. 2 схематически показана карта Украины с нанесенными на неё действующими тепловыми электростанциями, а также АЭС. Вокруг каждой электростанции нанесена условная стокилометровая зона, в которой природный газ для теплоснабжения будет не нужен. Это будут безметановые зоны.

Для того, чтобы это стало возможным, нужно реконструировать действующие тепловые конденсационные станции, превратив их в ТЭЦ. Такая возможность уже однажды нами рассматривалась [3]. И подобная карта в той публикации была, правда без АЭС, да суть не в том. Метановая зависимость крепчает с каждым годом, и, быть может, это единственный реальный способ от неё избавиться. Причем, избавиться навсегда, избавиться красиво и достойно, не прибегая к печкам-буржуйкам и вырубленным с городских бульваров тополей, не понижая уровень комфорта и не насилуя электрические сети непомерными для неё нагрузками, и, наконец, не только без ущерба для экологии, но и с явной выгодой для неё.

Одиннадцать крупнейших конденсационных тепловых электростанций Украины работают на украинских углях. Их общая проектная мощность равна 25,2 млн кВт. Побочным продуктом при производстве такого количества электроэнергии является энергия тепловая, которая сбрасывается в окружающую среду через градирни или в водоемы в количестве (при полной загрузке электростанций) около 325 млн Гкал в год (табл. 1). Такое же количество тепловой энергии образуется при сжигании в котлах 45 млрд м3 природного газа в год, что сопоставимо с объемом импорта газа.

Огромное количество тепла выбрасывают в атмосферу и атомные электростанции Украины (табл. 1). Это тепло можно использовать в системах теплоснабжения без всякого риска, связанного с радиационной опасностью, поскольку водяной контур теплоснабжения получает тепло от энергетического пара, а не от ядерного реактора. Города энергетиков, эксплуатирующих атомные электростанции (Энергодар, Южноукраинск), уже давно обогреваются тепловыми выбросами этих электростанций, и себестоимость тепловой энергии в этих городах крайне низка. Например, жители Энергодара платят за 1 Гкал всего 45 грн., в то время как тариф, установленный для жителей других городов Украины, в 4–5 раз выше.

В таблице представлены теоретические объёмы выбросов тепла в окружающую среду и эквивалентные этим выбросам объёмы природного газа при работе электростанций на полную мощность. Фактические объёмы можно высчитать, исходя из статистических данных за докризисный 2007 год, когда на всех тепловых электростанциях было выработано 84,3 млрд кВт-часов электрической энергии, а на атомных станциях — 92,5 млрд кВт-часов. При этом все тепловые электростанции выбросили в окружающую среду тепловую энергию, эквивалентную 21 млрд м3 природного газа, а атомные станции, установленные мощности которых загружены практически постоянно, выбросили тепло, для выработки которого нужно было бы сжечь 23 млрд м3 газа.

Трудно представить энергию, эквивалентную десяткам миллиардам кубометров газа, но те, кто бывал в Энергодаре Запорожской обл. и видел паровые вихри, вздымающиеся над бескрайней поверхностью прудов-охладителей конденсационных электростанций, сконцентрированных в этом городе, легко могут вообразить масштабы расточительности, связанной с выбросом энергии, которая могла бы служить людям.

Из рис. 2 видно, что почти все крупнейшие города страны (Киев, Харьков, Донецк, Днепропетровск, Запорожье, Львов) и самые густонаселенные ее районы (почти весь Донбасс, пригороды Киева и Харькова) вписались в стокилометровые зоны вокруг действующих электростанций. Примерно 70% населения, включая жителей сельской местности, живущих в стокилометровых зонах вокруг электростанций, могли бы получать тепловую энергию от новых источников. Потребность в тепле для отопления и горячего водоснабжения зданий в этих районах оценивается величиной около 80 млн Гкал/год. Достаточно использовать только одну четвертую часть сбрасываемого от существующих тепловых электростанций тепла для того, чтобы решить проблему теплофикации большей части территории страны.

Нынешнее техническое состояние тепловых электростанций оставляет желать лучшего. Часть турбин выведены из эксплуатации, ресурс большей части оборудования давно выработан, все станции нуждаются в обновлении. В процессе этого обновления необходимо вместо конденсационных турбин установить нужное количество теплофикационных с отборами пара, гарантирующими теплоснабжение по температурному графику.

Если проложить четыре нитки теплопроводов диаметром 1400 мм от Трипольской тепловой электростанции, сбрасывающей тепловые отходы в Днепр, к киевскому микрорайону Теремки, расположенному в 30 км от электростанции, то можно было бы подать по реконструированным внутригородским тепловым сетям тепловую энергию к центру города и в западные его районы. При этом удалось бы вывести из эксплуатации крупнейшие газовые котельные общей тепловой мощностью до 2000 Гкал/ч [4], в том числе станцию теплоснабжения №1, расположенную в самом центре города у вокзала (рис. 3).

Несмотря на очевидную привлекательность переброски дарового тепла из Триполья в Киев, до сего времени никому не заказано технико-экономическое обоснование проекта, и пока нет никаких реальных перспектив ни улучшению экологической ситуации в городе, ни сокращению потребления природного газа, расходуемого на теплоснабжение Киева.

Вместе с тем, идея дальнего теплоснабжения от электростанций находит поддержку в других регионах.
В 2006 году Днепропетровский ВНИПИ-энергопром по заказу запорожского предприятия «Концерн городские тепловые сети» выполнил предпроектную проработку [5] переброски тепла мощностью теплового потока 750 Гкал/ч из Энергодара в Запорожье. Теплотрасса пересечет Каховское водохранилище и направится к правобережным районам областного центра. В дюкере длиною 4,5 км, уложенном по дну водохранилища, предполагается (с учетом резервирования) пропустить четыре трубопровода диаметром 900 мм. Далее проектируется открыто проложенная вдоль существующих дорог двухтрубная теплотрасса диаметром 900 мм и длиною 50 км до разветвлений к котельным. Ответвления длиной до 9 км выполняются из труб диаметром 700 мм. В жилой части города Запорожье предусматривается подземная прокладка теплопроводов. Тепловая изоляция трубопроводов обеспечивает падение температуры теплоносителя 2,2 °С на участках от АЭС до самой дальней котельной. Расчетный температурный режим тепловой сети 140–60 °С.

В 2006 году общая стоимость строительства была определена в сумме 1,2 млрд грн. Тогда стоимость газа составляла 0,25 грн/м3. Проект рекомендован к реализации при стоимости природного газа выше 1 грн/м3.

Прошло только пять лет, и сегодня страна покупает природный газ уже по 2–2,5 грн/м3, а к концу 2011 года цена на газ возрастет, как обещает Газпром, до 4 грн/м3 ($ 500 за 1000 м3). В этих условиях ни у кого не должно остаться сомнений в том, что дальнее теплоснабжение не только для Запорожья, но и для Киева (от Трипольской электростанции) и для большинства других населенных мест Украины следует рассматривать как единственный реальный путь полного избавления коммунальной теплоэнергетики от метановой зависимости.

1. Пузаков В.С. Европейский опыт организации теплоснабжения от АЭС // Новости теплоснабжения. — 2011. — № 2 (126), Москва.
2. Шлапаков В.И. Транспорт тепла от АЭС — требование времени// Новости теплоснабжения. — 2011. — № 2 (126), Москва.
3. Пять шагов на пути к избавлению от метановой зависимости // Энергосбережение в зданиях. — 2006. — № 1 (28)..
4. Так ли уж далеко от Киева до Триполья? // Энергосбережение в зданиях. — 2004. — № 2 (21).
5. ДнепрВНИИэнергопром. Теплоснабжение города Запорожье от Запорожской АЭС. Технико-экономические предложения, 2006.