Древесные гранулы или пеллеты

Топливные гранулы (пеллеты) – биотопливо, получаемое из торфа, древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Представляет собой цилиндрические гранулы стандартного размера: диаметром 6-8 мм и длиной до 50 мм.

Древесные гранулы или пеллеты – новый вид экологически чистого и эффективного топлива. Пеллеты – один из самых востребованных источников энергии в развитом мире. Применение гранул в энергетике – это серьезное повышение эффективности предприятий по переработке древесных ресурсов. Помимо дешевизны и высокого КПД, использование биотоплива помогает сохранять природу и улучшать экологическую обстановку, а так же это решение проблемы утилизации отходов.

Пеллеты обладают многими преимуществами по сравнению с другими видами топлива. В их числе: экологическая чистота, низкий процент угарного газа, высокая теплоотдача, минимум отходов после сгорания (около 1% массы), ценовая доступность, оптимальные характеристики для транспортировки, удобство хранения, низкая пожароопасность.

Гранулы производятся из отходов обработки смолистых сортов древесины без применения минеральных примесей и посторонних включений, и поэтому при сгорании не наносят вреда окружающей среде. Так же сырьём для производства топливных гранул могут быть торф, балансовая (некачественная) древесина и древесные отходы: кора, опилки, щепа и другие отходы лесозаготовки, а также отходы сельского хозяйства: отходы кукурузы, солома, отходы крупяного производства, лузга подсолнечника, куриный помёт и т.п.

Топливные гранулы – экологически чистое топливо с содержанием золы, как правило, не более 3 %. При производстве пеллет в основном используются отходы лесопильных производств и сельского хозяйства, которые ранее в основном вывозились на свалки и гнили, а по прошествии нескольких лет начинали гореть или тлеть.

Кроме того, по эффективности сгорания гранулы сравнимы с каменным углем, однако их выгодно отличает чистота и простота использования.

Древесина относится к возобновляемым ресурсам – это значит, что производя топливные пеллеты, идет защита месторождений нефти и газа от истощения. Систему отопления на пеллетах легко автоматизировать при помощи бункера (емкости для гранул) и обычного транспортера либо шнекового. В результате получится недорогая, удобная, экологически чистая система отопления.

Пеллеты отличаются от обычной древесины высокой сухостью (влажность всего 8–12 %, а влажность сырых дров – 30–50 %). Плотность пеллет примерно в 1,5 раза больше чем у дров. Эти качества обеспечивают высокую теплотворную способность по сравнению со щепой или дровами. При сгорании тонны гранул выделяется в 1,5 раза больше тепла, чем при сгорании обычных дров, и всего лишь в 2 раза меньше чем при сгорании каменного угля, и почти в 3 раза меньше, чем при использовании газа, мазута или дизельного топлива.

В разных странах приняты различные стандарты производства топливных гранул.

Стандартом разрешено производство гранул двух сортов: «Премиум» и «Стандарт». «Премиум» должен содержать не более 1 % золы, а «Стандарт» не более 3 %. «Премиум» может применяться для отопления любых зданий. Сорт «Стандарт» содержит больший объём коры или сельскохозяйственных отходов.

Одно из важнейших преимуществ топливных гранул – высокая и постоянная насыпная плотность, которая позволяет относительно легко транспортировать этот сыпучий продукт на большие расстояния. Благодаря своей правильной форме, небольшому размеру и однородной консистенции, гранулы можно пересыпать при помощи различных транспортирующих устройств, что позволяет автоматизировать процессы погрузки-разгрузки, а также транспортирование к месту сжигания гранул.

Древесные гранулы высокого качества используют для отопления как для жилых домов, так и для различных промышленных предприятий путём сжигания в гранульных котлах, печах и каминах.

Спрос на древесные брикеты и гранулы, оборудование для их сжигания и производства интенсивно растёт пропорционально ценам на такие традиционные виды топлива как нефть и газ. В некоторых странах Европы, где рынок альтернативных источников энергии наиболее развит, гранулами отапливается до 2/3 жилых помещений. Такое широкое распространение объясняется экологичностью этого вида топлива.

Кроме использования по прямому назначению, топливные гранулы благодаря своей гигроскопичности, хорошему удержанию запахов и способности сильно расширяться при намокании (пара пригоршней гранул дает слой опилок объемом в несколько десятков см³) получили широкое применение в качестве наполнителя для кошачьих туалетов.

В настоящее время в области биоэнергетики часто можно услышать про торрефицированные пеллеты или так называемые – “черные пелеты”.

Отличия черных пеллет от обычных топливных гранул следующие:

• выделяется большее количество тепловой энергии при сгорании: щепа – 7,4 – 11,4 Мдж·кг, традиционные древесные пеллеты – 17 - 18 Мдж·кг, торрефицированные пеллеты – 21-22 Мдж·кг;
• выше показатель калорийности: щепа – 1767-2722 ккал/кг, традиционные древесные пеллеты – 4059 – 4298 ккал/кг, торрефицированные пеллеты – 5015 – 5253 ккал/кг;
• практически полное отсутствие влаги: щепа – 30 – 50%, традиционные древесные пеллеты – менее 1-3%, торрефицированные пеллеты – менее 1%;
• выше удельный вес: щепа – 250 – 400 кг/м³, традиционные древесные пеллеты – 650 кг/м³, торрефицированные пеллеты – 900 кг/м³
• высокая энергетическая плотность гранул: щепа – 815 кВт/м³, традиционные древесные пеллеты – 3150 кВт/м³, торрефицированные пеллеты – 5085 кВт/м³

Одним из важнейших свойств черных пеллет является гигроскопичность гранул. При хранении в помещении повышенной влажности обычные топливные гранулы спустя некоторое время разрушаются, торрефицированные пеллеты не подвержены распаду. Они могут храниться длительный срок без потери своих полезных свойств и характеристик.

КПД сжигания гранул из древесных отходов очень велик. По этому показателю пеллеты уступают лишь природному газу и электроэнергии. Сравнение КПД разных видов топлива приведено ниже:

• Электроэнергия 97%;
• Природный газ 87%;
• Пеллеты 86%;
• Дизельное топливо 81,5%;
• Сухие опилки 80,5%;
• Мазут 72,5%;
• Каменный уголь 56%;
• Дрова 49,5%;
• Торф 38,5%;
• Сырые опилки 31%.

Статистика и прогнозы производства пеллет:

Российский рынок топливных гранул показывает стабильный рост на протяжении последних 7-8 лет. Небольшое падение было в 2013 году, а в целом сохраняется прирост: ежегодно выпуск увеличивается на 50-100 тыс. т. в год.

Высокую активность российские предприятия-производители проявляли за первое полугодие 2017 года: было выпущено на 37% больше, чем за тот же период в 2016, это говорит о том, что по итогам 2017 года выпуск увеличился на треть по сравнению с 2016 годом. На рис. 2 представлена динамика производства пеллет в России за 2009-2017 года.

Рис.2. Динамика производства пеллет в России за 2009-2017 года, тыс.т.

Расширение производства древесных топливных гранул – это прямой расчет российских производителей на укрепление своих позиций на европейском рынке. По данным финской консалтинговой компании Pöyry, в 2015 году мировое потребление топливных пеллет достигло 29,2 млн. т. В 2016 году оно превысило 30 млн. т, а к 2020 году, согласно расчетам, достигнет 47,3 млн. т в год. На рис. 3 представлена структура производства пеллет в России по федеральным округам за 2009-2017 гг.

Источник: журнал ЛесПромИнформ.
Рис. 3. Структура производства пеллет в России за 2009-2017 года, %.

В 2017 году экспорт пеллет вырос на 30% по сравнению с показателями 2016 года. Иркутская область увеличила поставки на экспорт в 4 раза, Ленинградская - в 2 раза, Московская - в 2,5 раза, Тверская область - на 60%, Брянская - на 30%, Тульская - на 20%. Не отстают и производители других регионов. Статистика экспорта пеллет из России представлена на рис. 4.

Источник: информационное агенство “Инфобио”.
Рис.4. Статистика экспорта пеллет из России за 2012-2017 года, тыс.т.

Ведущими потребителями выступают электростанции, крупного и среднего размера муниципальные котельные, а также котельные промышленных предприятий, которые закупают пеллеты крупными оптовыми партиями.

Самый крупный импортер топливных пеллет в Европе - Великобритания. Российские производители наращивают поставки в Великобританию (в 2016 году туда было отправлено 54 тыс. т, а в 2017 году около 70 тыс. т). В Данию отправляется более 40% всего российского экспорта древесных гранул: 400 тыс. т в 2016 году. В 2017 году эта цифра составила около 600 тыс. тонн.

Немалые партии поставляются в Нидерланды, Италию, Финляндию, Латвию, Литву, Бельгию, Германию.

В азиатском направлении, развивается экспорт в Южную Корею, в 2016 году объем поставок туда вырос до 1,7 млн. т. В этом же году зафиксированы первые поставки российских пеллет в Китай. В Японии тоже принимаются законы об активном использовании пеллет для сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу. Первая пробная партия – 100 тонн пеллет российского производства была отправлена в Японию в 2015-2016 гг.

Перспективы биоэнергетики огромны. Объемы производства древесных пеллет в России будут только расти. Во многих регионах так и не решена проблема утилизации отходов.

Помимо новых законодательных инициатив, запрещающих захоронение древесных отходов, государство стимулирует бизнес заниматься переработкой древесных отходов - например, лесопромышленные проекты, которые претендуют на господдержку, должны быть безотходными.

Рынок промышленного потребления древесных гранул в России, по всей видимости, еще долго останется неразвитым, поэтому производители по-прежнему будут искать сбыт в Европе и Азии. Все компании, производящие пеллеты высокого качества, без проблем могут получить международные сертификаты. В ближайшие несколько лет эксперты прогнозируют рост объемов производства гранул и их экспорта. Экспортные цены на российские пеллеты представлены на рис. 5.

Источник: журнал ЛесПромИнформ.
Рис.5. Экспортные цены на российские пеллеты в 2015-2017 годы по месяцам, $/т

На рис. 6 представлен график сравнения стоимости отопления различными видами топлива в Германии за 2014 год.

Источник: журнал ЛесПромИнформ.
Рис. 6. Стоимость отопления различными видами топлива в Германии за 2014 год

Низкая стоимость отопления за счет пеллет говорит о том, что потребление их будет расти. В настоящее время для многих это еще непривычное топливо и идет значительная переплата за другие виды теплоснабжения.

Наблюдая за этими данными о стоимости различных видов топлива, можно прийти к выводу, что древесные гранулы более выгодно применять, в отличие от других топливных ресурсов. Пеллеты – самый дешевый вид топлива, а его себестоимость еще ниже.

Рынок пеллет в Европе демонстрирует обнадеживающую динамику. С начала 2017 года цены на пеллеты выросли. Раcсчитанный американской компанией FutureMetrics индекс ArgusWood Pellet Index (AWPI, рис. 7), отражающий среднюю цену индустриальных пеллет с доставкой в порт покупателя, которая соответствует минимуму предыдущих лет. Исходя из этой динамики, можно ожидать дальнейшего роста цен.

Источник: американская компания FutureMetrics.
Рис.7. Индекс цен на индустриальные пеллеты AWPI, $/т

В целом, долгосрочные перспективы для пеллет на мировом рынке очевидны. Их потребление с каждым годом будет увеличиваться, причем наиболее динамично в сегменте индустриальных пеллет. Мощным толчком этого роста является получающая все более широкое распространение практика совместного сжигания биомассы и каменного угля.

Принятие Закона о стандарте возобновляемых источников энергии в Южной Корее привело к взрывному росту потребления пеллет. В Южной Корее ставятся задачи к 2027 году довести долю энергии из возобновляемых источников (ВИЭ) до 10% от общего объема, то даже с учетом других ВИЭ потребление пеллет к этому времени может вырасти до 8 млн. т (оценка компании Indufor), а возможно, и до 9 млн. т в год (оценка FutureMetrics). В Японии государственная политика также направлена на сокращение доли энергии, получаемой при использовании ископаемого топлива. Здесь, потребление пеллет к 2025 году может вырасти до 8,2 млн.

По данным прогнозам, объем азиатского рынка индустриальных пеллет в ближайшие годы станет сопоставимым с объемом европейского рынка. Потребление индустриальных пеллет в мире вырастет с 14 млн. т (в 2016 году) до 40 млн. т (в 2025 году).

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что перспективно развивать пеллетное производство в дальневосточном федеральном округе России, а так же Сибири.

На фоне динамики североамериканской пеллетной индустрии успехи российских производителей пеллет выглядят скромно. Объем производства древесных гранул в 2016 году едва перевалил за 12 млн. т, и РФ находится лишь на 11 месте в мире по этому показателю (рис. 8).

Источник: FAOSTAT.
Рис.8. Производство древесных гранул ведущими странами в 2016 году

Потребление пеллет в мире растет. Если раньше их потребляли в основном в Европе, то теперь большой спрос на пеллеты и в Азиатских странах; в ближайшей перспективе ожидается рост потребления индустриальных пеллет в Канаде, а в дальнейшем - в США.

Большие возможности для развития пеллетного производства в России могут обеспечить технологии изготовления черных пеллет. Во-первых, при удаленности от рынков сбыта выгодно перевозить более калорийное, чем обычные пеллеты, топливо. Для выпуска черных пеллет можно использовать более дорогое сырье, чем опилки (щепу). Во-вторых, подобные пеллеты можно перевозить навалом в обычных железнодорожных полувагонах, что значительно дешевле транспортировки в вагонах-хопперах. Экономия будет и на складской инфраструктуре. В-третьих, не стоит забывать о внутреннем рынке. Даже в отсутствие национальной программы стимулирования биоэнергетики некоторые регионы стремятся переводить объекты местной энергетики на биомассу.

Мировое потребление каменного угля сегодня составляет 6,6 млрд т в год и продолжает расти. В 2010 году 43% выбросов углекислого газа в атмосферу составили выбросы от сжигания каменного угля. В достижении цели уменьшить выбросы первостепенное значение имеет замена каменного угля возобновляемым топливом. На текущий момент использование торрефицированных пеллет, является самым низкозатратным способом сокращения выбросов парниковых газов на угольных электростанциях. В ближайшее время ожидается значительный рост потребления торрефиката (или биоугля) в большой энергетике (ТЭС, ТЭЦ). По прогнозам консалтинговой инжиниринговой компании Pöyry, в 2020 году производство биоугля достигнет 7,5 млн т.

Топливные брикеты – биотопливо, изготавливаемое из спрессованной под высоким давлением высушенной биомассы, в частности, древесного опила, а также разных видов сельскохозяйственных отходов (соломы, лузги подсолнечника, половы риса, шелухи гречихи и т. п.), торфа и крупной угольной пыли. Путем брикетирования утилизируют даже выведенные из оборота денежные купюры. Внешний вид топливных брикет представлен на рис. 9.

Рис. 9. Внешний вид топливных брикет

В настоящее время наиболее распространены четыре вида брикетов: Pini-Kay, RUF, цилиндрические брикеты с радиальным сквозным каналом или без него и цилиндрические брикеты (иногда их называют брикеты Nestro).

Древесные топливные брикеты имеют широкую область применения и могут использоваться для всех видов топок, котлов, отлично горят в каминах и печках, грилях. Топливные брикеты экологически чистый продукт и горят практически бездымно. Древесные топливные брикеты – экологически чистое топливо, которое широко применяется во всем мире как для отопления объектов загородной недвижимости в частном секторе, так и в промышленных и муниципальных котельных.

Теплотворная способность брикетов выше, чем у обычных дров и сопоставима с пеллетами, и некоторыми видами углей. В отличие от дров топливные брикеты не нуждаются в предварительной сушке, горят с минимальным количеством дыма, не стреляют и не искрят.

После сгорания топливных брикетов остается пепел, а не угли, как при сжигании других твердых видов топлива, это обусловлено очень низким содержанием золы 0,5-1,5% и влажностью 8-10%.

Брикеты требуют меньше места для складирования и перевозки: одна европалета брикетов весом 1 т (около 1 м³) эквивалентна 3−4 м³ дров. Соответственно существенно снижаются затраты на транспортировку и хранение топлива.

Стоимость брикетов ниже стоимости пеллет. К сырью для производства брикетов нет таких жестких требований, как к пеллетному (в частности, по содержанию коры).

Котлы и камины для брикетов просты в обслуживании, не требуют специально оборудованных мест для складирования и автоматической подачи топлива.

Сырьем для производства топливных брикетов может служить любой растительный материал. Чаще всего для этой цели используется древесина: опилки, щепа, кусковые отходы, кора, а в последнее время даже листья деревьев. В сравнении с другими видами растительной биомассы древесина – это высококачественное сырье, у нее самый низкий показатель зольности и самая высокая теплотворная способность.

Сжигание брикетов в топках котлов, позволяет получить в 2-4 раза больше тепловой энергии, чем при сжигании дров и щепы.

При замене брикетами угля в таких котельных, отпадает необходимость в шуровке, понижается коррозия теплообменников и дымоходов, до минимума снижаются выбросы сажи, золы и других твердых частиц, значительно увеличиваются промежутки между обязательными операциями очистки топки от золы под колосниками (золу от брикет можно использовать для удобрения и раскисления почвы, в отличие от угольных шлаков, требующих утилизации), упрощается и облегчается подача топлива в топку, нет пыли и грязи, значительно облегчается труд операторов котельных.

В настоящее время Великобритания является одним из крупнейших в Европе импортеров топливной древесины и самым быстрорастущим рынком. Только с 2013 по 2015 год стоимость импортированной топливной древесины выросла с $5,7 млн до $25,1 млн. На рис. 10 приведены объемы импорта древесного топлива европейскими странами в 2015 году.

Источник: данные Продовольственной и сельскохозяйственной ООН.
Рис. 10. Импорт древесного топлива в 2015 году странами Европы, м³

На рис. 11 приведена средняя цена импортированного в 2015 году древесного топлива.

Источник: журнал ЛесПромИнформ.
Рис. 11. Средняя цена импортированного в 2015 году древесного топлива, $/м³.

По мере роста цен на энергоносители спрос на брикеты, так же, как и на пеллеты, растет. Основные потребители брикетов - Дания, Германия, Австрия, Швеция, Польша, страны Балтии. Спрос на топливные брикеты превышает предложение и имеет тенденцию к постоянному росту. Европейские потребители покупает в основном брикеты из древесных опилок твердых пород древесины (бука, дуба, граба) по высокой цене, однако не малый спрос есть и на брикеты из лузги подсолнечника и соломы.

В Евросоюзе древесные топливные брикеты подлежат сертификации по стандарту DIN 51 731 и не требуют пока сертификации всего производства.

В России довольно много производителей брикетов, несколько лет назад все они ориентировались на экспорт, а сейчас большая часть продукции неплохо продается на внутреннем рынке. Спрос и цены на брикеты постоянно растут по той же причине, что и в Европе. Брикеты успешно используются и в коммунальной энергетике в тех регионах, где уже принят ряд программ как в сфере ЖКХ, так и в лесопромышленном комплексе.

Брикеты RUF из коры, продаются по более высокой цене, чем древесные. Такие брикеты дольше горят и оставляют много золы, которая в течение некоторого времени излучает тепло. Таким образом недостаток (высокая зольность) превращается в достоинство, а самый сложный вид отходов деревообработки становится сырьем для самых дорогих брикетов.

Пеллеты продаются значительно дешевле брикетов, при том что они рассчитаны на применение в пеллетных котлах и требования по зольности к ним куда более жесткие, чем к брикетам.

В Великобритании, брикеты продаются от 280-320 фунтов, а дрова камерной сушки – 350 фунтов. Но брикеты изготовлены из древесины влажностью 6-10%, а влажность дров около 20%, то есть брикеты калорийнее. Однако они еще эффективнее в сравнении с полусырыми и сырыми дровами. В перспективе цена дров камерной сушки может снизиться. Но вряд ли она будет ниже цены брикетов в расчете на тонну. Доля брикетов на рынке каминного топлива будет расти, а доля дров сокращаться, т.к. брикеты более эффективные.

Производство биотоплива в Беларуси:

В Беларуси использование пеллет для отопления – это отличное решение проблемы, как утилизации отходов, так и отсутствия газопровода. На данный момент в Беларуси газ это самое дешевое и удобное в использовании топливо, однако – газ дороже биотоплива.

Биотопливо производимое в Беларуси имеет большой спрос в европейских странах, и в основном производится на экспорт, а потребность на внутреннем рынке малая, из-за стоимости сопоставимой с ценой экспортируемого биотоплива, а иногда и выше.

В Республике Беларусь внутренний рынок пеллет и брикет находится на начальной стадии развития, как и в России.

В системе БелЖД существует деревообрабатывающее предприятие Барановичский завод строительных деталей и конструкции. Всё образующиеся опилки перерабатывают в брикеты, и основной их объем идет на отопление производственных и бытовых помещений.

Производителей и потребителей биотоплива в Беларуси с каждым годом становится всё больше. Местный рынок потребителей за последние годы вырос на 26 %.

Пеллеты из соломы начали выпускать сельхозпредприятия, гранулируют и брикетируют отходы лесопиления многие частные переработчики древесины, а это уже не десятки, а сотни фирм производителей по всей республике. Большинство из них, выходят на внешний рынок, но немалая часть, используют биотопливо для собственных нужд.

Одна из крупнейших деревообрабатывающих компаний “Свудс Экспорт” из Минской области Республики Беларусь до 2017 года производила около 30000 тонн пеллет в год. Получив положительное решение от Европейского банка реконструкции и развития о предовставлении кредита, завод по выпуску древесных топливных гранул вырастет более чем в 2 раза. Мощность модернизированного производства пеллет на территории РБ достигнет 72000 тонн пеллет в год. Этот пеллетный завод станет крупнейшим в республике.

Пеллеты и брикеты – это экспортный товар, который хорошо востребован в Европе. Для Беларуси очень важно иметь надежный источник валютных поступлений в страну, поэтому ориентированным на экспорт производствам здесь дается «зеленый свет» по всем вопросам.

Подводя итоги, перспективы пеллет на отечественном и мировом рынке очевидны:

1. Биотопливо обладает весомыми преимуществами по сравнению с другими видами топлива;

2. Спрос на биотопливо, а так же оборудование для их сжигания и производства интенсивно растет, и будет продолжать расти;

3. Одновременно с тем, как технологии будут развиваться, и данное топливо будет становиться более привычным, так и спрос на пеллеты будет расти, а заодно будет расти и стоимость пеллет до эквивалентного уровня со стоимостью на теплоснабжение;

4. Объемы производства древесных топливных гранул, как в России, так и во всех странах мира будут только увеличиваться;

5. Биотопливо – это отличное решение проблемы утилизации отходов;

6. Спрос на биотопливо превышает предложение и имеет тенденцию к постоянному росту;

7. Потребление биотоплива на внутреннем рынке развито очень слабо, по сравнению с другими странами, о чем можно судить, о скором росте потребления биотоплива отечественными потребителями.

Чесновский Евгений,
Инженер-технолог отдела ТХ компании ЭНЭКА

Смотрите также:

• Строительство котельной;
• Проектирование электроснабжения в Минске.