Повышение энергоэффективности ЦБК

Один из самых энергоемких секторов промышленности – ЦБП – переживает сложный период. Связан он не только с колебанием цен на электроэнергию и ресурсы, но и с глобальными изменениями в использовании бумаги. Увеличение цен на природный газ с середины 2000-х гг. оказывает постоянное давление на отрасль. Такие проблемы вынуждают многие предприятия ЦБП сокращать штат сотрудников, а то и вовсе сворачивать производство. Для организаций, желающих оставаться конкурентоспособными на меняющемся мировом рынке, необходимо найти новую модель, позволяющую эффективно экономить средства.

В 2011 г. более четверти всех выбросов парниковых газов пришлось на промышленные предприятия США, большая часть которых относится к производственному сектору, а именно к целлюлозно-бумажной отрасли. По мнению авторов исследования Energy Efficiency in U.S. Manufacturing, опубликованного Институтом по исследованию мировых ресурсов (World Resources Institute,WRI), экономия энергии – разумный способ не только увеличить чистую прибыль, но и позаботиться об окружающей среде.

Как следует из исследования, в 2010 г. энергоэффективность ЦБК Среднего Запада США была ниже, чем в среднем по стране. Авторы полагают, что предприятия с низким уровнем энергоэкономии могут сохранить до $120 млн на энергетических ресурсах ежегодно, инвестируя в инициативы по достижению среднего уровня эффективности.

При дополнительных инвестициях эти предприятия сэкономят $240 млн ежегодно, если достигнут показателя производительности, установленного международным стандартом Energy Star. Инвестиции в повышение энергоэффективности по программе Energy Star позволят снизить выбросы углекислого газа, и это будет результативнее, чем переход от использования угля и нефти к природному газу. Именно поэтому исследователи придают особое значение биотопливу.

Понятно, что использование биомассы сократит расходы заводов и вытеснит употребление ископаемых видов топлива. Комбинирование методов повышения эффективности и смены видов топлива может улучшить ресурсоотдачу при одновременном снижении воздействия на окружающую среду. Так, например, менеджмент предприятия Flambeau River Papers (шт. Висконсин, США) использовал этот метод для выхода из банкротства, снижения расходов и увеличения производства.

Компания NORPAC (шт. Вашингтон, США) совместно с локальной энергетической службой успешно осуществила программу по снижению энергозатрат и выбросу парниковых газов. Международная компания International Paper, благодаря инвестициям в энергосбережение, получила премию «Лидерство в области улучшения климата 2012» от Агентства по охране окружающей среды США (Environmental Protection Agency, EPA).

По словам директора департамента по повышению эффективности International Paper Russia Тимура Габидуллина, компания во всем мире, в том числе и в России, всегда придерживается строгих стандартов устойчивого развития. «Мы понимаем необходимость более эффективного использования ресурсов и осознаем, что это приведет к повышению эффективности бизнеса в целом, – рассказал Тимур Габидуллин. – Наша стратегия нацелена на улучшения во всех ключевых областях: сырье, энергетика, персонал, производство, продажи. Начиная с прошлого года мы реализуем успешные проекты, основанные на результатах энергоаудита, проведенного нашими коллегами из International Paper Technology (США).

Целью энергоаудита было определение конкретных мероприятий по снижению энергоемкости производства». Каждый год компания отбирает 15–20 проектов, реализация которых оказывает значительное влияние на показатели эффективности в сочетании с относительно небольшими организационными и материальными затратами. Создается система сбора идей и оценки возможностей для их улучшения, формируются рабочие группы. «Мы разрабатываем систему показателей KPI (Key Performance Indicators – ключевые показатели эффективности) для каждого проекта, по которой ежемесячно оцениваем экономический эффект от реализации той или иной инициативы», – добавляет эксперт.

Институт WRI предлагает пять рекомендаций по увеличению энергоэффективности и развитию более устойчивой модели существования американской промышленности. Специалисты рекомендуют промышленным предприятиям использовать инструменты повышения эффективности, например, такие, как предлагает компания Energy Star. Со временем инструменты оценки эффективности могут быть улучшены с помощью тщательного сбора данных по всем отраслям промышленности. Интересы производителей, а также развитие критериев эффективности процессов и работы оборудования на государственном уровне – все это, безусловно, поможет регулировать потребление энергии.

Другой способ – поддержка комбинированной генерации электроэнергии и тепла на ТЭС. Это дает возможность сократить промышленное использование энергии и выбросов благодаря полной утилизации продуктов сгорания топлива. Процесс когенерации может быть расширен за счет включения его в государственные стандарты по использованию энергетических ресурсов и другие нормативно-правовые реформы, что предоставит постоянный доступ к рынкам электроэнергии.

Еще одна рекомендация специалистов WRI – разработка новых мер поощрения коммунальных предприятий для сотрудничества с промышленными производителями. Энергетические компании не всегда предоставляют своим клиентам льготы, позволяющие снизить энергопотребление. В 1978 г. Конгресс США принял закон «Об общественной политике в области энергоресурсов» (Public Utility Regulatory Policies Act – PURPA), чтобы стимулировать энергетические компании предоставлять льготы.

Постановление вводило новые требования для повышения эффективности применения возобновляемой энергии, что позволило в том числе повысить использование когенерации. Тем не менее со временем были внесены поправки, и количество льгот значительно снизилось, особенно в области распределенного производства электроэнергии. В XXI в. PURPA позволил бы использовать новую модель возмещения издержек производства.

В таком случае энергетические компании продолжали бы получать прибыль, даже если промышленные предприятия сами производили электрическую энергию и снизили потребности благодаря программе энергосбережения.

Также увеличить энергоэффективность можно, опираясь на исследования деятельности энергоемких производств. Это поможет определить наиболее экономически успешные направления, нуждающиеся в политической поддержке. Особое место в исследовании WRI выделяет бенчмаркингу. Метод бенчмаркинга, основанный на процессе сопоставления и оценки деятельности компаний, применяется с целью выявления уровня энергоэффективности ЦБК.

Бенчмаркинг дает количественную основу для сравнительной оценки и выявления недочетов в деятельности. Для оценки энергетической эффективности бумажных производств и развития методов бенчмаркинга Агентство по охране окружающей среды использовало свою программу Energy Star в сотрудничестве с представителями индустрии. Согласно результатам исследования Energy Star, из 25 целлюлозно-бумажных производств на Среднем Западе 21 находится на нижнем уровне энергоэффективности, принятом самой Energy Star.

Если бы предприятия инвестировали средства в сбережение энергии, то в итоге в год удалось бы сэкономить 36 трлн БТЕ (британская термическая единица). Также можно было бы ожидать снижения покупаемой энергии на 30%, а это примерно $240 млн ежегодно. По оценкам Международного энергетического агентства (International Energy Agency – IEA), целлюлозно-бумажный сектор США с 2010 по 2050 гг. нуждается в инвестициях в размере $40 млрд, чтобы добиться высокой эффективности при низком уровне выбросов в атмосферу. Агентство утверждает, что при сокращении издержек, переходе на альтернативные виды топлива и использовании CCS-технологий (Carbon Capture & Storage – улавливание и хранение углерода) потребление энергии сократится на 11% к 2050 г.

Для снижения выбросов углекислого газа исследователи предлагают два сценария. Первый – это переход от угля и нефти к природному газу. Второй – использование биомассы. Из 21 предприятия ЦБП с низкой эффективностью, расположенных на Среднем Западе, 7 используют нефть и газ.

В случае, если они перейдут на альтернативное топливо, вредные выбросы сократятся на 19%. Если же эти предприятия станут рационально потреблять энергию, то выбросы снизятся на 34%. Хотя возможности для сокращения выбросов представлены по двум сценариям в отдельности, смены видов топлива и повышение эффективности, по мнению авторов исследования, они не являются исключительными, а идеально дополняют друг друга.

Инновационные решения

Анализ уровня издержек, представленный в исследовании, доказывает, что предприятия Среднего Запада могли бы сократить энергозатраты на 25%. Ведущие предприятия уже инвестируют в улучшение экологических показателей и конкурентоспособности. На сегодняшний день использование макулатуры в производстве можно назвать лучшим способом экономии энергии. Например, изготовление бумаги из переработанного сырья требует на 44% меньше энергозатрат, чем того же продукта из первичного сырья, и производит менее 50% отходов воды. Общий показатель использования макулатуры в производстве США практически удвоился – с 34% в 1990 г. до 67% в 2011 г.

Однако применение переработанной бумаги может привести к снижению качества продукции и делает невозможным производство некоторых сортов бумаги. Кроме того, отмывание печатной краски с макулатуры может обойтись дороже, чем использование первичного сырья, как, например, изготовление беленой бумаги из древесной массы. Специалисты также предлагают использовать сушку по способу «Кондебелт». Существует потенциальная возможность полностью заменить сушильный сектор обычной бумагоделательной машины таким образом, чтобы бумага высушивалась за счет непрерывного соприкосновения с горячей стальной лентой. Использование тепла от стальной ленты для выпаривания воды увеличивает интенсивность сушки с 5 до 15% по сравнению страдиционным процессом.

Большая часть энергии в производстве бумаги расходуется на выработку тепла для выварки воды. Одна часть процесса выпаривания включает в себя прессинг – традиционно он осуществляется с помощью двух вращающихся цилиндров. Эксперты предлагают использовать расширенный башмачный пресс. Отличается он от традиционного тем, что один из цилиндров замещен башмачным валом. Это позволяет повысить эффективность обезвоживания и извлекать на 5–7% больше воды, чем вращающийся цилиндр пресса. Увеличение выварки воды на данном этапе изготовления бумаги снижает общую нагрузку на сушильный аппарат.

Еще один метод – это «сухое» формование, основывающееся на производстве бумаги без добавления воды. С помощью этой технологии волокна целлюлозы наслаиваются воздушным потоком. «Сухое» формование применяется для изготовления санитарно-гигиенической бумаги из волокнистого природного сырья. Технология, которая может увеличить использование биомассы и улучшить конкурентоспособность целлюлозно-бумажного комбината, – переработка биомассы в топливо и химические вещества, в частности внутренняя газификация биомассы комбинированного цикла (BIGCC). Учитывая количество тепловой энергии, используемой для сушки бумаги, дополнительная экономия доступна в области технологий удаления воды.

В перспективе применение технологии фиксации и хранения диоксида углерода (CCS) в процессе газификации черного щелока и BIGCC-единицы способно помочь перевести целлюлозно-бумажные комбинаты в чистое поглощение углерода, тем самым снижая уровень выбросов парниковых газов.

Барьеры

Специалисты выделяют несколько проблем, препятствующих инвестированию в рациональное использование энергии на предприятиях Среднего Запада. Это чрезмерно высокие расходы на финансирование проекта, неполная информация о возможностях энергосбережения, отсутствие норм регулирования, технические препятствия, длительные инвестиционные циклы, медленный оборот капитала.

Кроме того, зачастую приоритетным становится желание получить краткосрочную прибыль, а значит, у инвестиций должен быть быстрый срок окупаемости. На приобретение оборудования требуется значительное количество средств, но и срок службы его будет гораздо дольше. При поиске внешнего финансирования в повышение энергоэффективности компании могут столкнуться с нехваткой ликвидности на рынках капитала. Существует и другая проблема: из-за неопределенности экономических, политических условий в будущем, а также положения рынка энергетики капитальные вложения, связанные с энергетикой, часто воспринимаются как рискованные.

Кроме того, замена оборудования и переход на использование альтернативного топлива могут быть затруднены и другими факторами. Близкое расположение предприятий ЦБПк различным источникам топлива, например газопроводу, повлияет на выбор источника энергии и поставит под вопрос необходимость перехода на биомассу. Возможность сокращения расходов за счет повышения энергосбережения не всегда учитывается финансовыми директорами предприятий. Руководители производств зачастую просто не имеют стратегии для достижения повышения эффективности и не знают о новых рентабельных технологиях. И все потому, что компании-конкуренты не делятся передовым опытом.

Сегодня переход к передовым технологиям внутри всех отраслей производства протекает медленно. Многие местные производства становятся уязвимыми для международного рынка, старые и менее эффективные предприятия США конкурируют с компаниями из развивающихся стран, которые уже используют новейшие технологии. Все перечисленные барьеры должны стать поводом для пересмотра политики США в области энергетики и, скорее всего, позволят сформировать новые энергосберегающие меры для производства.

В любом случае повышение энергоэффективности производств невозможно без политической регуляции со стороны государства. И об этом свидетельствует международный опыт. Так, например, в некоторых странах был создан стандарт по использованию возобновляемой энергии. Комплексная политика направлена на снижение промышленных выбросов от ЦБП в Швеции, где объединены местные законы и законы Евросоюза. Высокая стоимость энергии в Швеции создала условия для появления различных инвестиционных стимулов. С 1973 по 2006 гг. стране удалось снизить уровень выброса углекислого газа на 80%, в то время как производство выросло более чем на 50%. Долгосрочный политический курс и инвестиции помогут целлюлозно-бумажному сектору США стать источником экономической деятельности с низким уровнем выбросов. Крупные инвестиции на начальном этапе перехода к новым технологиям в долгосрочной перспективе позволят выиграть представителям индустрии и самому государству.