Энергетическая автаркия — возможность самообеспечения шахт электроенергией

Состоявшийся 11 августа 1968 г. Ностальгический рейс 1Т57 ‘Fifteen Guinea Special’ подвел черту под историей паровозной тяги на британских островах. Событие стало знаковым и для английской угольной промышленности: национальное потребление угля сократилось почти на четверть.

На этом фоне очень интересна набирающая актуальность тема реанимации производства локомобилей. Технологически подобные паровозам локомобили служат для автономного обеспечения потребителей энергоресурсами и подпадают под определение установок распределенной генерации (УРГ), составляющих альтернативу централизованному энергоснабжению.

Они особенно ценны для пользователей, которым общедоступные сетевые ресурсы… недоступны, и не только по причине ведения работ в полевых условиях. В Украине таковыми являются государственные угольные шахты, имеющие задолженность по оплате за поставленную электроэнергию.

В 2018 г. подконтрольные правительству Украины государственные шахты потребили 1.33 млрд кВтч электроэнергии на сумму, превышающую 2 млрд грн, из которой оплатили лишь 14%.

Шахта вывоз угля

По правилам энергорынка оператор системы распределения на основании представления поставщика последней надежды обязан обесточить потребителя-должника. Однако такое отключение трудновыполнимо применительно к шахтам, например, временной ресурс до затопления шахты «Котляревская», входящей в ГП «Селидовуголь», составляет 3 часа, другие подчиненные Минэнергоуглю Украины шахты при отключении электроэнергии способны продержаться не более двух суток.

Поэтому обслуживающие государственные шахты дистрибьюторские компании применяют тактику максимально возможного ограничения поставок электроэнергии, в результате чего платежеспособность находящихся на голодном энергетическом пайке шахт еще больше снижается, а градус кризиса нарастает.

Кризис платежей во взаимоотношениях угольщиков с энергетиками возник ещё в девяностых годах ХХ века. Ситуация порой обострялась настолько, что в 1999 г. Министерством угольной промышленности Украины было учреждено специализированное предприятие по выработке электроэнергии из собственного угля на арендованных энергоблоках ТЭС Минэнерго Украины и распределению ее (порядка 850 млн кВтч в месяц) среди государственных угледобывающих предприятий отрасли.

Угольные шахты в Украине

Предпринятая попытка обретения энергетической автаркии (самообеспечения) потерпела фиаско из-за отказа Минэнерго Украины предоставить энергоблоки в пользование. Но здравая идея не пропала напрасно и была впоследствии воплощена корпорацией ДТЭК, правда, уже на другой институциональной основе. Самообеспечение угледобывающих предприятий тепловой энергией для отечественной отрасли традиционно — на каждой шахте есть котельная, и речь идет о собственной генерации электрической энергии, что достижимо при развертывании УРГ на шахтах и обогатительных фабриках.

В определенном смысле прототипом может служить шахтоуправление «Покровское». Мощность потребления электроэнергии этого самого крупного отечественного угледобывающего предприятия в пиковые часы доходит до 30 МВт, а месячный расход электроэнергии составляет 17-19 млн кВтч. Расположенный на территории шахтоуправления когенерационный модуль на шахтном метане позволяет удовлетворить существенную часть нужды в энергетических ресурсах. УРГ в виде теплоэлектроцентралей малой и средней мощности при шахтах и обогатительных фабриках могут принадлежать как непосредственно угольным предприятиям, так и сторонним энергетическим компаниям.

Примечательно, что с водяного пара, полученного в шахтной котельной, началась крупнейшая немецкая энергокомпания RWE. В 1898 г. её основатель Гуго Стиннес посредством генерации пара обошел правила распределения продаж на рынке топлива. Уголь в «облике пара» шел вне квот, установленных синдикатом, и угледобывающее предприятие фактически стало частью системы «Шахта-ТЭС». Энергетики-проектировщики оценивают возможность самообеспечения шахт электрической и тепловой энергией, как вполне реальную и экономически обоснованную. Советский паровоз П-36 «Генерал» развивал мощность свыше 2 МВт. Спроектированная в духе современности паровая машина прошлого пригодна для работы на угле, приемлема с экологической точки зрения и может быть достаточно мощной (до 10 МВт). Стоимость 1 кВт установленной мощности УРГ на угольном топливе находится в диапазоне $1300-2000.

шахты в Украине

Диверсификация деятельности предприятий угольной отрасли открывает широкие возможности для их развития. Здесь уместно говорить не только о добыче угля, производстве тепловой и электрической энергии, но и о получении еще одного весьма востребованного товара — концентрата германиевого зольного. Германий, названный материалом ХХІ века и металлом высокотехнологичных отраслей, относится к рассеянным химическим элементам. В земной коре его больше, чем, например, серебра.

Минимальная промышленно значимая концентрация германия в угле составляет 3 г/т. Наиболее насыщенными германием являются угли газовые и длиннопламенные. Известно, что геологической службой на Донбассе ежегодно погашается (списывается) около 100 т запасов германия, что адекватно 60% мирового производства указанного металла и соответствует приблизительно 6 ГВт генерирующих мощностей в солнечной энергетике на элементах, содержащих германиевую подложку.

Рыночная цена одного килограмма германия составляет порядка $1500. Сжигание 3-4 млн т угля в год на оборудованных соответствующим образом шахтных энергоблоках достаточно, чтобы ежегодно получать 10-15 т германия в зольном концентрате. До недавнего времени Украина входила в пятерку самых крупных продуцентов германия в мире. Этому способствовала развитая отечественная коксохимическая отрасль, перерабатывающая угольную шихту, содержащую германий, и производившая ежегодно порядка 5 т германия в концентрате.

Однако в силу изношенности химических установок получение концентрата германиевого коксохимического приостановлено. Альтернативным способом получения германия является переработка зольных уносов, образующихся при сжигании металлоносного энергетического угля. Соответствующий способ был апробирован в шестидесятых годах ХХ века в Англии и существенно усовершенствован в Украине, о чем свидетельствует ряд отечественных патентов на соответствующие изобретения. Вместе с тем, сбор и переработка германиевых зольных уносов так и не вошли в отечественную практику комплексного использования угля.

На наш взгляд, насыщение угольной промышленности УРГ может стать как фактором повышения рентабельности угледобывающих предприятий, так и предпосылкой для воссоздания германиевой индустрии в Украине. Предприятия-владельцы УРГ, на которых производится концентрат германиевый зольный, вместе с производителями концентрата германиевого коксохимического могли бы составить первичное звено национального рынка германия. Второе и третье звенья сформируют, соответственно, химико-металлургические предприятия по переработке германиевого сырья и предприятия-потребители германия, выпускающие высокотехнологичную продукцию с высокой добавленной стоимостью. Исторический для Британии рейс поезда 1Т57 символизировал завершение времени паровозов, но не паровых машин.

И сейчас использование старых решений на новой технологической основе может стать весьма полезным как для предприятий угольной промышленности в плане диверсификации деятельности, преодоления кризиса платежей, повышения рентабельности, так и для украинской экономики в целом, перед которой открывается перспектива модернизации старо-промышленных шахтерских регионов, улучшения их экологического состояния, воссоздания германиевой отрасли и обретения новых рабочих мест.

Материалы для статьи подготовили — Даниил Череватский, Олег Гузеев