Оползотворяване на местния потенциал на възобновяеми енергийни източници

Таблица 4.6

Земеделските земи в района са с малки площи и разпределени между голям брой собственици, което е предпоставка за трудности за организиране на икономически ефективно събиране и оползотворяване на растителните отпадъци.

Отстоянието на лесничействата в състава на Районното управление на горите - София до София е до 50-130 км и е необходимо създаване на центрове и мрежа за производство на пелети и брикети от дървесни частици и по-нататъшна мрежа за дистрибуция на продукцията. Икономически ефективно е захранването на котли, работещи на дървесни частици (надробена дървесина), когато разстоянията за транспорт на горивото са до 30-40 км. Стратегическото значение на София като транспортен възел позволява събиране и оползотворяване на биомаса и от други региони (брикети от слама от Мизия, биомаса от планински райони и др.).

Софийска енергийна агенция продължава да работи по възможностите за оползотворяване на биомасата в района на София като проучва също така количествата отпадъчна дървесина от дървопреработвателните предприятия и възможни площадки за създаване на център за производство на пелети и брикети. Проучват се и възможностите за създаване на малки отоплителни централи, обслужващи 2-3 до 4 общински или други обществени и частни сгради.

Необходимо е подобрение на технологиите за изгаряне на биомасата, в частност – отоплителните уреди в домакинствата, които са неефективни. Неефективността се изразява в непълно изгаряне на дървесината, при което се отделя по-голямо количество СО2 и други вредни газове и в недобро усвояване на отделената топлина (необходимо е да се разшири използването на камини и печки с водни ризи и оползотворяването на топлината, която се отделя в атмосферата заедно с изгорелите газове). Навлизането на високотехнологични автоматични котли, работещи на пелети ще премахне този проблем.
Екологичен ефект

При изгарянето на биомаса в атмосферата се отделят емисии от парникови газове, но т.к. биомасата е местен ресурс се разглежда пълния цикъл на израстване и изгаряне на растението и емисиите се приемат за нулеви. Въпреки това използването на по-добри технологии води до по-добро и по-пълно изгаряне и намаляване на емисиите на СО и други газове. При калкулиране на пълния екологичен ефект от използването на биомаса трябва да се има предвид емисиите на газове от транспорт и добив.

Създаването на мрежа за оползотворяване на остатъчната дървесина и други отпадъци от биомаса ще предотврати до голяма степен негативни екологични ефекти като:

• 
  възникване на пожари - изоставянето на вършината на мястото на сечта често е предпоставка за горски пожари
  
• 
  възникване на болести в изоставената загниваща дървесина
  
• 
  блокиране на извършването на отгледни сечи без материален добив – често тези проекти не се разработват поради липса на финансиране
  
• 
  рекултивация на замърсени площи чрез отглеждане на енергийни култури
  

Показател за слънчевия ресурс в региона на София е сумарната (пълна) слънчева радиация на хоризонтална повърхност за година. За София климатичната норма е 1185 kWh/m2y (осреднена стойност за периода 1961-1990).

Технологиите за преобразуване на слънчевата енергия са основно следните:

• 
  фототермично преобразуване – слънчевата енергия се преобразува в топлинна чрез слънчеви колектори или концентратори.
  

Концентраторите се разполагат главно в пустини за нагряване на работен флуид до висока температура и производство на електроенергия по класически технологии.

• 
  -фотоволтаично преобразуване – слънчевата енергия се преобразува директно в електрическа като се използва фотоелектричния ефект. Съвременните полупроводникови материали осигуряват к.п.д. до 15-18% и цената им все още е висока.
  
• 
  други технологии – в момента се разработват технологии за получаване на водород със слънчева енергия и др. методи за концентриране.
  
• 
  пасивно използване на слънчева енергия – строителство на сгради с подходяща ориентация и материали за максимално оползотворяване на слънчевата енергия и съответно намаляване на енергийните загуби. Тези т.нар. пасивни сгради имат консумация на топлинна енергия не повече от 70 kWh/m²y. Данните на СОФЕНА за общинските сгради в Столична община са за консумация 250 kWh/m²y. Т.е. потенциалът за намаляване на енергийната консумация при изграждане на нови сгради е много голям.
  

Към момента в територията на София има няколко големи слънчеви инсталации за осигуряване на БГВ. Пример за успешна практика е инсталация за 70 домакинства в ж.к. Левски Г, където са инсталирани 126 м² плоски слънчеви колектори. Възможно е мултиплициране на идеята в квартали, в които “Топлофикация – София” АД не осигурява достатъчна мощност за БГВ и нетоплофицираните райони.

Не се води статистика за малките инсталации, които са инсталирани на къщи и вили в околностите на София и задоволяват нуждите от БГВ и отопление на малки басейни за едно-две домакинства, но общата колекторна площ не е голяма.

Инсталираната колекторна площ за София е много по-малка от възможностите за практическо използване на слънчева енергия. В страни като Австрия вече е достигната площ 433 м² (данни на ESTIF за 2009 г.) на 1000 души население.

По отношение на фотоволтаичното преобразуване в БАН има изградена демонстрационна инсталация с мощност 10 kW. На редица места има поставени малки модули с мощност достатъчна за захранване на измервателна техника. Високите цени на модулите са сериозна бариера за тяхното широко използване.

Перспективи за развитие

В София има възможности за изграждане на големи ефективни проекти за осигуряване на БГВ на болници, детски градини и други общински сгради, на хотели, спортни центрове, вили и жилищни блокове.

В някои европейски градове се прилагат стимулиращи наредби за използването на слънчева енергия. Общинският съвет на град Барселона (който е приблизително на същата географска ширина като София) е приел наредба, която задължава инвеститорите на нови жилищни или обществени сгради с консумация на топла вода над определена стойност да изграждат и слънчева термална инсталация. Подобни изисквания има и за плувните басейни. Това е довело до голям ръст на изграждане на слънчеви инсталации и голям екологичен ефект.

За по-нататъшното развитие на използването на слънчева енергия са необходими: политика на общинско и национално ниво; разработване на програми и проекти на местно ниво; обучение и популяризация на слънчевата енергетика и прилагане на европейски стандарти и сертификационни процедури за производство на колектори.

Перспективата за изграждане на пасивни сгради също е добра след въвеждането на енергийните сертификати и при повишаващата се заинтересованост на наематели и собственици на сгради към намаляване на енергийната консумация. Стъпка в тази насока е и новият Закон за енергията от възобновяеми източници, който създава облекчени условия за изграждане и присъединяване към електропреносната мрежа на малки фотоволтаични инсталации на покриви на сгради.
4.5.4. Вятърна енергия
Потенциал.

Подобно на геотермалната енергия не може да се говори за потенциал на вятъра на региона като цяло, а за определени места. За определяне на ветровия потенциал се дефинира понятието плътност на мощността на вятъра. Плътността дава разполагаемата мощност на вятъра, пресичащ единица повърхност. Дадено място се оценява по средногодишната плътност на мощността във W/m². Плътността на мощността се получава най-точно от едно или двугодишни измервания на скоростта и посоката на вятъра. Представа за потенциала на дадено място може да се получи и от данните от метеорологичните станции за средната скорост и посока на вятъра, те обаче не са достатъчни за започване на енергиен проект.

По данни на НИМХ, публикувани в неговия бюлетин, в региона на София съществува значителен потенциал на вятърната енергия на високите части на близките до София върхове на Витоша (Черни връх, 2285 м н.в., скорост на вятъра средно годишно 9.3 м/сек.) и Стара планина (Мургаш, 1690 м н.в., при скорост на вятъра средно годишно от 10.3 м/сек.). За съжаление тази енергия на настоящия етап е неизползваема поради трудните за строителство и експлоатация планински условия и отсъствието на подходяща инфраструктура, както и наличие на опасни за конструкцията пориви над 40 м/сек.и възможност за обледенявания през зимата.

През 2003 г. СОФЕНА завърши изследването на енергийния потенциал на вятъра на две места в района на София – с. Плана и гр. Драгоман. Местата са избрани с подходяща инфраструктура – изградена пътна мрежа и минаващи наблизо 20 kV електропроводи. За Плана средната скорост на вятъра за едногодишния период е 2.7 m/s по показания на анемометъра, т.е. на височина 10 m от земята, а на плътността на мощността, изчислена с корекция на скоростта на 50 м от земята – 101.2 W/m². За Драгоман стойностите са подобни. Средната годишна скорост на вятъра на 10 м височина е 3,4 m/s, а средната стойност на плътността на мощността на 50 m е 167,59 W/m². Т.е. на по-ниските надморски височини средната скорост и потенциалът на вятъра са сравнително ниски.

• 
  големите вятърни турбини са с хоризонтални оси и мощност до 2 MW (Във Франция наскоро е издигната единствената в света 5MW-ова турбина). В каталозите на производителите се посочват долна скорост на вятъра, при която турбината започва да се върти и горна, при която тя автоматично спира, за да се предпази от повреди.
  
• 
  турбините с вертикални оси са с малка мощност – до 10 kW и са особено подходящи за места с големи скорости на вятъра каквито са планинските райони около столицата.
  

В района на София до момента няма данни за експлоатация на големи вятърни турбини. Изградената в двора на ТУ-София вятърна турбина не се използва за енергийни цели.

В Таблица 4.7 е представена класификация на местата в зависимост от плътността на мощността според Battelle Wind Energy Resource Atlas

Счита се, че места с клас 3 ( при 50 метра височина) или по-голям са подходящи за експлоатация. Място с клас 3 съответства на средногодишна скорост на вятъра по-голяма от 6,4 m/s (при 50 м височина). Местата с клас 4 и повече са особено подходящи за създаване на големи ветрови ферми.
Таблица 4.7

Клас според плътността на мощността на вятъра	10 метра		50 метра
	Плътност, W/m2	Скорост на вятъра, m/s	Плътност, W/m2	Скорост на вятъра, m/s
1	<100	<4.4	<200	<5.6
2	100-150	4.4-5.1	200-300	5.6-6.4
3	150-200	5.1-5.6	300-400	6.4-7.0
4	200-250	5.6-6.0	400-500	7.0-7.5
5	250-300	6.0-6.4	500-600	7.5-8.0
6	300-400	6.4-7.0	600-800	8.0-8.8
7	>400	>7.0	>800	>8.8

За създаване на големи свързани към електропреносната мрежа ферми за производство на ел.енергия се изисква годишна средна скорост на вятъра над 5 m/s. При скорости от 3 до 4 m/s на височината на оста на турбината е подходящо единствено изграждане на самостоятелни (автономни) генератори за зареждане на акумулатори и механични приложения като изпомпване на вода.

Резултатите от собствените измервания на Агенцията показват, че в наблюдаваните ниски и средно високи територии в района на София енергийният потенциал на вятъра не е достатъчен за изграждане на икономически ефективни ветрови ферми и производство на енергия за продажба на енергопреносните предприятия. Изследваните места все пак остават подходящи за поставяне на малки автономни вятърни турбини за електроенергия или изпомпване на вода.

Целесъобразно е изследванията на енергийния потенциал в района да продължат и да се състави точен атлас на ветровете с оглед бъдещото им използване за енергийни цели.
Екологичен ефект и други предимства за местното устойчиво развитие

Като известни недостатъци на вятърните полета може да се посочи шумът от въртенето на движещите се части на турбините, визуалната промяна на територията, възможност за нараняване на прелитащи птици. Тези недостатъци са спорни и в повечето случаи преодолими. Нивата на шум при съвременните турбини е намален значително, често вятърните полета са туристическа атракция, а практиката от развитие на вятърната енергетика в западните страни доказва, че броят на птиците, загинали при сблъсък с перките е незначителен.

• 
  екологичен ефект - вятърната енергия е екологично чист енергиен източник и тук имаме емисии на парникови газове само при транспортиране на конструкцията и издигане на фундаментите в самото начало на проектите.
  
• 
  социален ефект – създаване на нови работни места при строителството и експлоатацията на вятърни полета
  
• 
  икономически ефект – произведената електроенергия за мощности под 10MW се изкупува изцяло и по преференциални цени
  

Директивата 2003/30/ЕС на Европейския парламент от 8 май 2003 г. за насърчаване използването на биогорива и други възобновяеми горива в транспорта визира като биогорива “поне” следните продукти: биоетанол, биодизел, биогаз, биометанол, биометилетер, био-етил-тетрабутил-етер (био-ЕТБЕ), био-метил-тетрабутил етер (био-МТБЕ), синтетични биогорива, биоводород (водород получен от биомаса), чисто растително масло. Директивата изисква минимален процент използване на биогорива и поставянето на национални цели – поне 2% от горивата за транспорта да бъдат заменени от биогорива до 31.12.2005 г. и 5.75% до 31.12.2004.

• 
  Биогаз – получава се от разлагане на биомаса при определени условия и участието на бактерии. Обикновено количеството на горимия газ метан е 60%, а останалата част е CO₂ и малки количества други газове в зависимост от състава на биомасата. В зависимост от вида биомаса от който се получава има:
  

• 
  сметищен газ . През януари 2003 г. СОФЕНА направи проучване на количествата отделян сметищен газ в резултат от разлагането на органичната фракция на депонираните твърди битови отпадъци в депото “Суходол”. Проучванията показаха, че е възможно изграждане на когенерационна централа за производство на топлинна и електрическа енергия с електрическа мощност 2-3MW. Отделящата се отпадъчна топлина е до 6 MW и би могла да се оползотворява за отоплението на намираща се наблизо сграда или парници. От 2010 година на сметището работи когенератор 500 kW.
  
• 
  газ от пречиствателна станция – по подобен начин при разграждане на утайката от пречистването на отпадъчните води на София се отделят значителни количества биогаз богат на метан, който може да се изгаря за задоволяване на собствените енергийни нужди или производство на електроенергия. В станцията край Кубратово са в експлоатация от 2010 г. 3 когенератора, всеки от които с електрическа мощност 1,2 MW. Топлината от когенерацията се използва за процесите в пречиствателната станция и има допълнителен ефект за намаляване на емисиите СО₂ отделяни в атмосферата от изгаряне на изкопаеми горива.
  
• 
  биогаз от животинска тор и селскостопански отпадъци – в района на София има много малки ферми за отглеждане и угояване на едър и дребен рогат добитък. Не са правени проучвания за потенциала на тези ферми, но практиката в Европа показва, че една ферма може изцяло да задоволява нужната си от топлинна и електрическа енергия от оползотворяването на биогаз, който се получава при разграждането на отпадъците при определени условия в т.нар. биореактори.
  

• 
  Биодизел – получава се при естерификация на висши мастни киселини в присъствие на катализатор. Суровините могат да бъдат използвани растителни масла от кухните в хотели и ресторанти или масло от маслени култури като рапица, слънчоглед, соя.
  

Биогазът може да се получава по естествен начин – в сметищата и пречиствателните станции съществуват благоприятни условия за метанпроизвеждащите бактерии. За получаване на метан от животински и растителни отпадъци е необходимо използването на биореактор, където те да се събират и в който да се поддържа оптимална температура и киселинност.

Технологиите за използване на биогаз са основно следните:

• 
  пречистване и обогатяване на биогаза до качество на природен газ – мембранна технология, отнемане на СО₂ с вода и др.
  
• 
  директно изгаряне в пещи и котли – в някои производствени процеси и за собствени нужди от отопление
  
• 
  когенерация - получаване на електрическа и отпадна топлинна енергия - двигатели с вътрешно горене, турбини (газови и парни), горивни клетки и други
  

Биодизелът се получава в реактори при подходящи условия и присъствие на катализатор. Може да се използва метилов или етилов алкохол, но почти винаги се използва метилов поради ниската цена. За намаляване на цената на биодизела е важно да се използват ефективно отпадъчните продукти от отглеждането на растенията (стеблата) и пресоването на семената (кюспето), както и от естерификацията (глицерин).

В момента отделящият се биогаз от сметището и утайките на пречиствателната станция се улавят и оползотворяват, като на сметището в Суходол системата има потенциал за разширение и обхващане на втори етап.

Няма данни за ферми, които използват животинските отпадъци за енергийни цели.
Перспективи за развитие

Необходимо е да се поставят национални цели както изисква европейската директива 2003/30/ЕС. Достигането на количествата е възможно само ако биогоривата са достъпни и на конкурентна цена. Т.е необходима е държавна подкрепа за производството им и създаване на необходимата мрежа за дистрибуция (метанстанции за гориво от разграждане на отпадъци, колонки за биодизел или смесване на биогорива с конвенционални и др. ). Както и при останалите ВЕИ са необходими стандарти за гарантиране на качеството.

С финансови средства от различни програми неколкократно бе извършено частично обновяване на автобусния парк в гр. София с двигатели, отговарящи на европейските стандарти и преустройване на автобуси за работа с два вида гориво – природен газ и дизелово гориво. През 2001г. стартира проект – “Ограничаване вредния ефект от отработените газове от градския автобусен транспорт в София”. Съгласно този проект бе извършена доставка на 50 нови дизелови двигатели и 19 двигатели за работа на двойно гориво – природен газ и дизелово гориво, предназначени за инсталиране на автобуси “ИКАРУС-280”, собственост на СКГТ “Автотранспорт” АД. Въпреки това София изостава от Пловдив, където за 2 години почти всички автобуси на “Хеброс бус” са преминали на работа на смесен режим дизел и метан, като съотношението на горивата е 35% дизел и 65% метан. По данни от същата фирма цената на преобразуването на дизеловия двигател е 6000 лева и тази инвестиция се изплаща за по-малко от 1 година. Газификацията на столичния градски транспорт и навлизането на автомобили с метанови газови уредби ще даде нови възможности за използване на отделяния биогаз от сметището и пречиствателната станция, както и от други източници.
Екологичен ефект и други предимства за местното устойчиво развитие

-социален ефект – според скорошно изследване производството на 1000 т нефтен еквивалент осигуряват 16-26 работни места (при пълен цикъл на производството, включително отглеждане на маслодайни култури). Подобна е и интензивността на труда при другите горива и технологии.

-икономически – производство и дистрибуция на местен продукт, което осигурява приходи от данъци и дейност на местно ниво и сигурност на доставките.

-екологичен ефект- биогоривата имат по-ниски емисии парникови газове и частици

Показателите за хидроенергиен потенциал на реките (в MWh) и неговото оползотворяване са: теоретичен потенциал на повърхностния отток ; теоретичен потенциал на речния отток; технически използваем потенциал; застроен потенциал; незастроен потенциал; Няма данни за подобни изследвания в района на София, но данните за България като цяло показват ниска степен на оползотворяване на хидроенергийните възможности (под 25% от технически използваемия потенциал).

Преобразуването на потенциалната и кинетична енергия на водата става чрез преминаването и през водни турбини, механично свързани с генератори. Съществуват различни видове турбини и технологии: “Францис”, “Пелтон”, двукратни и др.

В България има дългогодишни традиции в производството на водноелектрически турбини и оборудване за малки и големи ВЕЦ.
Състояние

За нуждите на електрическото осветление на София на 1 ноември 1900 г. е пуснат в експлоатация ВЕЦ “Панчарево” с четири турбогрупи, всяка с мощност на генератора 430 kVA. От тогава до сега хидроенергетиката в околностите на София се развива в малки мащаби с изключение на вече приватизираната каскада “Искър”, която включва ВЕЦ “Пасарел” и ВЕЦ “Кокаляне”. Причините за това са ограничените водни ресурси – притоците на река Искър са малки и непълноводни и трудности при финансиране и изграждане на водни централи.

Съществува проект за изграждане на малки ВЕЦ по протежението на тръбопровода, който захранва с питейна вода София от язовир Искър. Общата инсталирана мощност на малките турбини е 8MW. В ход е и проект за построяване на няколко ВЕЦ по поречието на река Искър в Искърското дефиле (извън територията на Столична община). Инициативата за изграждане на микро ВЕЦ е изцяло в частни ръце и се стимулира от държавата с преференциално изкупуване на произведената електроенергия. Малките ВЕЦ са подходящи за независимо захранване и за отдалечени райони в планините (Витоша, Плана, Лозен), включително за захранване на хижи, хотели и други туристически обекти (съществуващата ВЕЦ “Алеко”, например).

Производството на електроенергия от водни централи не е свързано с отделяне на емисии. Преодолим недостатък са проблемите свързани с променяне на водното корито и биологичната микросистема в района на централата.

Използването на местните енергийни ресурси е основна част от световните тенденции за устойчиво развитие. Предимствата за регионалната икономика са следните:

• 
  създаване на енергийни мощности непосредствено до източника, което е гаранция за сигурност на доставките и малки загуби от пренос;
  
• 
  социални:
  

• 
  създаване на работни места – алтернативните енергийни източници, производството на техника за тяхното оползотворяване и логистично осигуряване в повечето случаи са трудоемки
  
• 
  по-ниски енергийни разходи за домакинствата – въпреки понастоящем големите инвестиционни разходи, алтернативните енергийни източници са икономически ефективни
  

• 
  екологични – намаляване на вредните емисии
  

Използването на технологии за ВЕИ в сградите се насърчава чрез данъчни облекчения към собствениците на сградата, предвидени в Закона за местните данъци и такси и съответните нормативни актове към него. Сграда, получила сертификат за енергийни характеристики клас „А” или „Б”, да се освобождава от данък сгради за по-дълъг период, ако в сградата се оползотворяват ВЕИ, независимо от дела на енергията от ВЕИ.

Законът за енергийната ефективност поставя задължение за спазване на възможностите за използване на ВИ в нови и съществуващи обновени сгради:

Чл. 15. (1) Всеки инвестиционен проект за изграждане на нова сграда, реконструкция, основно обновяване, основен ремонт или преустройство на съществуваща сграда трябва да съответства на изискванията за енергийна ефективност, предвидени в този закон.

(2) Инвестиционните проекти за нови сгради по ал. 1 с разгъната застроена площ над 1000 кв. м трябва да са съобразени с възможностите за използване на:

1. децентрализирани системи за производство и потребление на енергия от ВИ;

2. инсталации за комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия;

3. инсталации за централно или локално отопление и охлаждане;

4. термопомпи.

Може да се очаква транспониране на изискването за въвеждане на минимални нива на енергията от ВИ за нови и обновени съществуващи сгради, заложено в Директива 2009/28/ЕС, което допълнително да стимулира процеса.

Ефектът от използване на местния потенциал от ВЕИ е хоризонтален и обхваща всички сектори. Инвестициите, очакваното количество енергия от този източник и очаквания екологичен ефект са заложени в отделните сектори на Плана.