Растущие энергоносители

Самая крупная электростанция в мире, работающая на древесной биомассе, в австрийском городе Зиммеринг, обладает мощностью 66 МВт. Ежегодно на ней перерабатывается 190 000 тонн древесины и выбрасывается в атмосферу на 144 000 тонн меньше СО2 чем при выработке того же количества энергии на угольных ТЭС. Это позволяет экономить квоты на выбросы углекислого газа, предусмотренные Киотским протоколом.

Сырье для зиммерингской электростанции выращивается в буквальном смысле слова за ее стенами — в радиусе 100 км. В изобилии растущий вокруг энергетический лес потребляет углекислый газ, который «производит» станция. Получается и выгодно, и экологично.

Сегодня энергетические лесные плантации во всем мире каждый год дают несколько десятков миллионов тонн древесины, которая становится топливом для электро- и теплостанций, сырьем для производства топливных брикетов и пеллет, а также исходным материалом для изготовления дизельного биотоплива (синтетической нефти).

«Побочные» продукты энергетических лесов — листва, хвоя и шишки — тоже могут использоваться в энергетических целях. Так, из сосновых и еловых шишек можно делать топливные пеллеты или просто сжигать их в специальных котлах. Теплотворная способность шишек (4500 ккал/кг) немного ниже, чем угля (4920 ккал/кг). При этом КПД котлов на шишках доходит до 51,83% — на 5,28% больше показателей каменного угля (46,55%). Чтобы получить 1 Гкал тепловой энергии, требуется 306,9 кг у.т./Гкал каменного угля или 276,1 кг у.т./Гкал еловых шишек.

Мировое турне

В последние десять лет «древесная» энергетика бурно развивается на всех континентах. На североиндийских плантациях быстрорастущих тополя и эвкалипта заготавливают около 3,7 миллионов тонн. Производительность энергетических лесов Германии достигает 20 миллионов кубометров древесины в год.

В США в 2008 году был принят закон «H.R.2419, the Food, Conservation, and Energy Act of 2008», в соответствии с которым на финансирование энергетического лесоводства в стране каждый год выделяется $15 млн бюджетных денег. По подсчетам американских экономистов, стоимость энергии, производимой из энергетического леса — $25–30 за тонну условного топлива. Энергия ТЭС на угле в Америке стоит $50–60, а стоимость энергии, полученной при сжигании нефти — $150–160.

Китай в 2008 году запустил программу «Миллион му биоэнергетических лесов» (му равен 1/15 га). На такой площади китайцы намерены посадить ятрофу — несъедобную масличную культуру, весьма подходящее сырье для производства биодизеля.

В Швеции в конце прошлого века появился термин «ивовая энергетика». Шведский риксдаг на волне всеобщего энтузиазма даже принял решение к 2000 году полностью отказаться от атомной энергетики, заменив ее энергией, получаемой от переработки ивы. Правда, позже срок перенесли на 2030 год. Тем временем шведские ученые экспериментируют с разными сортами ив. Самым продуктивным оказался гибрид ивы сибирской корзиночной.

Лесной форсаж

В России, где еще хватает ископаемых углеводородов, а естественный лес занимает огромные площади, энергетические леса пока, по большому счету — только теория. Об их целенаправленном выращивании охотно говорят, однако применять на практике не торопятся.

А вот в Италии, Германии, Аргентине, Польше, Швеции, Индии, США и других странах «действуют» сотни тысяч гектаров энергетических плантаций быстрорастущих деревьев.

«Быстрорастущие» здесь — ключевое слово. Ведь ценность энергетических лесов определяется не только их способностью давать энергию в процессе переработки, но и скоростью возобновления этого природного ресурса.

С «полей» тополя и ивы можно собирать урожай уже через два года — пять лет после посадки. Ольха, ясень, береза, эвкалипт, платан готовы давать древесину через восемь-двадцать лет.

Самый высокий прирост биомассы дают некоторые сорта ивы (корзиночной и козьей) и тополя (волосистоплодного и канадского) — до 60 кубометров древесины с одного гектара ежегодно.

В каждом климатическом поясе — свои лидеры. Так, в южных регионах России для создания энергетических лесов больше подходят акация и эвкалипт. В Белоруссии, как показали исследования, лучшие результаты дают плантации из двух наиболее неприхотливых местных древесных пород: сосны обыкновенной и березы повислой.

Лесные поля

С высоты птичьего полета энергетические лесные плантации очень напоминают поля, засеянные злаками или травами. Деревья одного возраста и примерно одинаковой высоты образуют сплошной «ковер». На уровне человеческого роста это больше похоже на заросли очень густого кустарника, чем на типичный лес.

Саженцы или черенки высаживают квадратно-гнездовым способом, или же в шахматном порядке. Ширина междурядий — до двух метров. Деревья сажают очень плотно, от 3 до 18 тысяч стволов на гектар.

При комбинированном способе посадки в междурядьях сеют сельскохозяйственные культуры. В Великобритании, например, тополь соседствует с ячменем. Зерно идет в пищу, древесина — на топливо. В Греции «поля» шелковицы используются для откорма шелковичного червя. Ветки обрезают, кладут в кормушки шелкопряду, он объедает листья — остается очень много ветвей.

Сажают энерголеса либо массивами, либо в виде широких двойных лесополос на полях сельскохозяйственных культур. Раз в год половина полосы срезается для энергетических нужд, вторая обеспечивает защиту поля. По наблюдениям германских ученых, такие «лесополосы» помогают собирать влагу, аккумулируют СО2 и становятся домом для множества птиц и животных, трав и грибов.

Сбор урожая

Отросшие побеги срезают на третий-седьмой год, в следующий раз «урожай» собирают спустя это же время. Опыт показывает, что заготавливать древесину на энергетических плантациях лучше поздней осенью.

Обычно одновременно эксплуатируется несколько участков с разной степенью «зрелости» деревьев. Иногда лес «косят» комбайнами, как траву, ежегодно. После срезания растений из пней вырастают новые побеги. С гектара снимают от 9 до 60 тонн биомассы. Одну плантацию можно использовать 25–35 лет.

Всю основную работу выполняют машины. Специализированная техника готовит почву. Посадочные агрегаты высаживают саженцы. SUPERDRIVE, например, способна сажать черенки в один ряд, два, три, четыре, пять или шесть. С ее помощью всего один оператор может посадить до трех тысяч растений в час.

Нюансы заготовки

Во время уборки срезанные ветви или срубленные деревья в большинстве случаев здесь же, на месте, измельчаются и пакетируются. Затем вывозятся на склад или непосредственно потребителю.

Самые эффективные заготовительные комбайны — самоходные машины, срезают побеги и измельчают их прямо на загрузочных платформах. Некоторые рубительные машины могут работать в паре с сельскохозяйственными тракторами. В этом случае уборка одного гектара энергетического леса занимает около трех часов.

Однако переработка прямо на лесосеке, как говорят заготовители, «у пня» — занятие довольно дорогостоящее. Ведь перемалывать приходится сырую, влажную, древесину. Это требует значительных затрат топлива для машин.

Более экономичный вариант — укладывать спиленные деревья в штабели на верхнем складе, где они сохнут в естественных условиях. Потом измельчаются и транспортируются к месту переработки.

Деревянный конкурент?

Основным потребителем биомассы энергетических лесов, по мнению специалистов, может стать малая энергетика. Особенно это актуально для территорий, которые находятся на значительном удалении от централизованных энергосистем.

Говорить же о том, что дерево сможет полностью заменить другие виды энергоносителей, по меньшей мере, опрометчиво, полагают эксперты. Чтобы, например, за счет энерголесов обеспечить электроэнергией Германию, придется засадить ими всю территорию этой страны.

Однако в комбинации с другими возобновляемыми источниками энергии (солнцем, ветром, геотермальными водами, приливами и так далее) лес, пожалуй, сможет справиться с задачей энергообеспечения во многих регионах земли. И постепенно если не вытеснить, то порядком потеснить невозобновляемые углеводороды на мировом энергетическом рынке.