В Казахстане новые и модернизированные действующие ТЭЦ будут работать на технологиях чистого угля. На угольных электростанциях установят усовершенствованные фильтры и систему улавливания выбросов, а процесс сжигания топлива станет эффективнее, что позволит производить больше энергии при меньших затратах угля.
Президент Касым-Жомарт Токаев в своем послании в этом году сказал, что с учетом огромных запасов качественного угля в Казахстане особое внимание следует уделить развитию угольной энергетики с применением передовой технологии, гарантирующей ее чистоту.
«Наши природные преимущества надо умело использовать на благо развития страны», – сказал он.
По данным Министерства энергетики, на сегодня подтвержденные запасы энергетического угля в стране составляют 33,6 млрд тонн. В этих условиях полный отказ от угольной генерации в ближайшей перспективе экономически нецелесообразен, считают в ведомстве. Поэтому строительство новых, а также модернизация действующих угольных станций будет базироваться на технологиях чистого угля, соответствующих экологическим требованиям и нормам с минимальным воздействием на экологию.
Новые угольные ТЭЦ, которые планируется построить в городах Кокшетау, Семей и Усть-Каменогорск, а также крупные электростанции в Курчатове и Экибастузе будут построены с применением таких технологий. Об этом 9 сентября сообщил министр энергетики Ерлан Аккенженов.
На сегодня в Казахстане 37 ТЭЦ, из них 18 государственных и квазигосударственных, остальные частные. В прошлом году они потребили 31,7 млн тонн угля и произвели около 41,6 млрд кВт*ч электроэнергии или свыше 35% от общей выработки. При этом угольные станции больше других загрязняют атмосферу. К примеру, в 2022 году в Казахстане 87% выбросов энергетического сектора пришлись на угольные электростанции.
Первую новую ТЭЦ построят в Кокшетау
Сейчас реализация проекта по строительству ТЭЦ в Кокшетау уже началась, согласно сведениям Минэнерго. Учредителями Кокшетауской ТЭЦ с одноименным предприятием, созданного в июне 2024 года, являются фонд «Самрук-Казына» и его дочерняя компания «Самрук-Энерго». Мощность станции – 240 МВт электрической и 520 Гкал тепловой энергии.
В июле этого года компания заключила ряд соглашений с поставщиками: с консорциумом в составе «Севказэнергопром» и Shandong Yangguang Engineering Design Institute Co. (Китай) на разработку проектно-сметной документации (ПСД) до 1 декабря 2028 года, с Powerchina sepco1 electric construction (Китай) на поставку оборудования и материалов до 1 февраля 2029 года, с Henan Province Installation Group на выполнение строительно-монтажных и пусконаладочных работ до 1 февраля 2029 года.
Общая сумма подписанных соглашений оценивается в 356,3 млрд тенге. Поставлять оборудование и материалы, а также строить объект будут китайские компании.
Ранее договор на разработку ПСД был заключен с российской «Интер РАО Экспорт», которая обещала финансировать строительство трех ТЭЦ: в Кокшетау, Семее и Усть-Каменогорске. Но договор был расторгнут, поскольку компания оказалась не способной выполнить обязательства.
Первоначальная стоимость Кокшетауской ТЭЦ оценивалась в 239,4 млрд тенге. Затем технико-экономическое обоснование (ТЭО) скорректировали, и для российского подрядчика цена была повышена до 347 млрд тенге.
Теперь финансирование проекта берет на себя правительство. При этом генеральный директор «Кокшетауской ТЭЦ» Серик Тютебаев сообщил, что для финансирования строительства через фонд «Самрук-Казына» будут привлечены заемные средства под 16,5% годовых сроком на 10 лет.
По оценке компании, себестоимость тепла, вырабатываемого новой ТЭЦ, составит около 5 тыс. тенге за Гкал, электроэнергии – около 15-16 тенге за кВт*ч при цене угля в 10 тыс. тенге за тонну.
По словам руководителя предприятия, на станции установят дополнительное оборудование по очистке угля и улавливанию выбросов. Компания рассматривает разные технологии, но стремится, чтобы ТЭЦ была близка по уровню выбросов к китайским станциям.
В Минэнерго сообщили, что параллельно ведется работа по реализации проектов строительства новых ТЭЦ в городах Семей и Усть-Каменогорск суммарной мощностью 720 МВт. Предварительная стоимость проектов будет определена после разработки ПСД.
Построить с применением технологий чистого угля планируется и две крупных конденсационных электростанции: в городе Курчатов Абайской области – мощностью 700 МВт, и Экибастузе в Павлодарской области – ГРЭС-3 на 2640 МВт.
В апреле этого года Минэнерго объявляло тендер по проекту строительства в Экибастузе угольной электростанции мощностью 2 640 МВт. Тогда она была оценена более чем в 3 трлн тенге. Срок строительства – 2025-2032 годы. Однако позже стало известно, что никто из инвесторов не изъявил желания участвовать в проекте, тогда его цена была увеличена до 8,4 трлн тенге.
На станции должны быть установлены наилучшие доступные технологии (НДТ) с минимальными показателями выбросов пыли, а также использовано оборудование, закупленное из КНР в рамках проекта строительства энергоблока №3 Экибастузской ГРЭС-2. «Самрук-Энерго» в своем отчете сообщал, что разрабатывает предварительное ТЭО для проекта «Строительства ГРЭС-3 на базе технологии чистого угля».
Что касается угольной ТЭЦ в Курчатове, то ее планируется построить до 2030 года, согласно прогнозам Минэнерго.
О технологиях «чистого угля»
Технологии «чистого угля» подразумевают комплекс методов, способствующих снижению негативного воздействия на окружающую среду при сжигании угля. Они включает предварительное обогащение, сжигание в чистом кислороде, газификацию, а также технологии для удаления вредных примесей, таких как оксиды серы и азота, и улавливания углекислого газа (СО2) с его последующим захоронением или утилизацией.
Возможно, Казахстану стоит перенять опыт Китая, который поставил перед собой амбициозные планы по сокращению выбросов с помощью различных технологий. За последнее десятилетие КНР вывела из эксплуатации более 100 ГВт устаревших угольных электростанций. В то же время только в прошлом году запустила 356 ГВт ветряных и солнечных электростанций, выполнив поставленную на 2030 год задачу по вводу в эксплуатацию 1200 ГВт возобновляемых мощностей на шесть лет раньше запланированного срока. Однако отказаться от угольных электростанций пока не может, учитывая, что их мощности к концу 2023 года составляли 1,16 ТВт или 39,7% общей установленной мощности страны, а их доля в выработке – около 60%.
В прошлом году Китай начал строительство угольных электростанций общей мощностью 94,5 ГВт, но при этом представил комплексный план по сокращению выбросов угольной энергии вдвое к 2027 году. План включает совместное сжигание угля с биомассой и «зеленым» аммиаком, полученным из возобновляемого водорода, а также внедрение технологий улавливания, использования и хранения углерода (CCUS). Цель – сократить выбросы угольных электростанций до уровня выбросов газовых электростанций.
Планируется увеличить использование крупных электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии и расположенных в отдаленных пустынных районах страны. Они имеют низкий коэффициент эксплуатации из-за отсутствия сетей передачи электроэнергии на большие расстояния. Производство «зеленого» аммиака может создать локальный спрос на излишки возобновляемой энергии. Местным властям и банкам рекомендовано поддерживать и субсидировать низкоуглеродные проекты.
Одним из методов снижения вредных выбросов угольных станций является замена старых электростанций современными с высоким КПД, но с меньшим сжиганием угля для выработки электроэнергии.
Речь идет о внедрении так называемых ультрасверхкритических ТЭС, оснащенных паровыми котлами, работающими при давлении 320 бар и температуре от 600 до 610 °C. Это обеспечивает более высокую эффективность преобразования тепловой энергии в электричество: КПД таких ТЭС составляет от 44 до 46%, что выше аналогичного показателя для сверхкритических ТЭС (от 37 до 40%), у которых паровые котлы работают при давлении 243 бар и температуре не более 565 °C. При этом всё необходимое оборудование производится в КНР.
В структуре мощности действующих угольных станций в КНР доля ультрасверхкритических ТЭС составляет 32%, среди строящихся – 93%. На стадии строительства находятся станции мощностью около 200 ГВт.
Две трети угольных электростанций КНР построены начиная с 2005 года. Большинство из них могут работать еще 30-40 лет. Кардинальным решением, которое позволяет избежать досрочного вывода из эксплуатации угольных электростанций, является оснащение их системами улавливания и захоронения выбросов (CCS). При модернизации существующих ТЭС с использованием CCS снижение уровня их выбросов может достигнуть 95%.
До 2023 года в Китае был запущен 21 пилотный проект по развитию CCS небольшой мощности. Крупнейший из действующих проектов на угольной электростанции способен улавливать до 450 тыс. тонн СО2 в год.
Системы CCS в мире пока не получили широкого распространения в силу своей дороговизны. Основным фактором, определяющим стоимость CCS, является доступ к хранилищам CO2, отмечают эксперты. Около 385 ГВт угольных мощностей КНР могут найти подходящее хранилище CO2 в радиусе 250 км. Под хранилищами имеются в виду соленые водоносные горизонты и нефтяные месторождения.
По данным на конец 2023 года, мощности угольных электростанций КНР составили 1,16 ТВт или 39,7% общей установленной мощности. Их доля в совокупной выработке по стране – около 60%.
Спрос на уголь в мире продолжает расти
Мировой спрос на уголь вырос на 1,5% в 2024 году, достигнув 8,79 млрд тонн, что является новым рекордом. Мировая добыча угля достигла рекордных 9,15 млрд тонн в 2024 году. В этом году ожидается новый максимум добычи угля – более 9,2 млрд тонн, согласно данным Международного энергетического агентства (МЭА).
Китай остается крупнейшим производителем угля, сохранив в прошлом году добычу на уровне выше 4,6 млрд тонн. Занимающая второе место Индия добыла почти 1,1 млрд тонн. Индонезия, третий по величине производитель угля в мире, увеличила добычу до 836 млн тонн.
На долю Китая приходится 56% мирового потребления угля – почти на 30% больше, чем на остальные страны мира вместе взятые. Каждая третья тонна потребляемого в мире угля используется на китайских электростанциях.
Экономическое восстановление после пандемии Covid-19 и высокие цены на природный газ привели к резкому росту мирового спроса на уголь в последние годы, однако с 2021 года рост замедлился в годовом исчислении.
Цены на уголь резко выросли после падения, вызванного Covid-19, достигнув пика в 2022 году из-за полномасштабного вторжения России в Украину и последовавших за этим перебоев с энергоснабжением, когда цены на энергетический уголь взлетели выше $400 за тонну. К 2023 году, по мере общей перестройки энергетических рынков, цены на уголь начали снижаться. На протяжении всего 2024 года цены на уголь продолжали падение. К концу года австралийский коксующийся уголь с низким содержанием летучих веществ опустился до уровня ниже $200 за тонну.
Казахстан также является одним из мировых лидеров по добыче и потреблению угля. В 2024 году в стране было добыто около 110 млн тонн угля, из них 8,6 млн тонн было поставлено населению и коммунально-бытовому сектору, 65,7 млн тонн получили предприятия, производящие электроэнергию и тепло, 6 млн тонн – промышленные компании, 29,5 млн тонн – экспортированы.
На государственном балансе числятся 49 угольных месторождений и угленосных районов. Республика занимает десятое место в мире по запасам угля, которых, по некоторым оценкам, хватит стране более чем на 250 лет при нынешних темпах добычи. Крупнейшие угольные бассейны: Экибастузский (10,1 млрд тонн), Карагандинский (7 млрд) и Тургайский (5,9 млрд) – расположены в центральной и северной частях Казахстана.
Республика, как и большинство других стран мира, взяла на себя обязательства по сокращению выбросов парниковых газов. На примере Китая можно увидеть, что несмотря на наличие в мире различных технологий и методов снижения выбросов с угольных станций, наиболее эффективным является технология улавливания и хранения выбросов, хотя она же является одной из самых дорогих. Однако есть и другие способы снижения выбросов при увеличении эффективности производства электроэнергии, например, сжигание угля с биомассой и «зеленым» аммиаком. Кроме того, есть проверенные технологии газификации угля. Например, из угля можно производить синтетический газ. Его получают с помощью обработки угля водяным паром и кислородом воздуха на газогенераторной установке. Полученный газ также называют генераторным газом, а сам процесс получения газа из угля – газификацией. Из 1 млн тонн угля при помощи газификации можно получить 1,5 млрд куб. м синтез-газа, а также сплавы металлов, 50 тыс. тонн брикетов, 100 тыс. тонн гуматов калия и натрия. При этом синтез-газ можно также преобразовать в синтетический природный газ. Очевидно также, что республике одновременно необходимо наращивать свой парк электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, таких как ветер, солнце и вода, чтобы иметь возможность постепенно замещать выходящие из эксплуатации угольные электростанции.