Обогрев жилищ и получение энергии из отходов

Уже на первых заводах по сжиганию мусора часть пара шла на производство электроэнергии. В парижском регионе муниципальные службы по очистке улиц и контролю водных ресурсов для этой цели покупали вырабатываемый при сжигании нечистот пар. От него работали насосы заводов в Аустерлице и Менильмонтане, качавшие наверх воду из Марны и Сены для питания фонтанов и промывки выгребных стоков и канав. Получаемая энергия использовалась также для движения локомотивов между Версалем и парижским вокзалом Гар-дез-Энвалид.

С начала XX века повсюду мало-помалу крепло убеждение, что энергию от сжигания нечистот можно пускать на фабрики, а также для отопления зданий и иных целей, обеспечивающих населению больше жизненных удобств. Уже в 1903 году так отапливались больница и психиатрическая лечебница в Фридрихсберге. В 1930 году в Ленинграде для городского отопления и обеспечения функционирования прачечных применялись горючие отходы. В пятидесятые годы некоторые медицинские центры, например в Нанси (Франция), в Берне (Швейцария), уже перерабатывали эту энергию в пар.

В середине семидесятых получение электроэнергии на базе отбросов чрезвычайно распространилось. Во время кризиса, разгоревшегося на Среднем Востоке осенью 1973 года, цена нефти за какие-то месяцы выросла вчетверо, и сразу повысился интерес ко всем иным источникам энергии. Среди прочих не обошли вниманием и ту, что попутно вырабатывается при сжигании отбросов: на крупных предприятиях с достаточным объемом отходов ее выработка уже оправдывала затраты на систему утилизации тепла и очистки дымов.

Газы, образующиеся в процессе горения, по выходе из топки достигают температуры около 1000°C. Их охлаждение до 400°C обычно протекает в котельном отделении. Полученный пар проходит через теплообменники, после чего горячая вода передается промышленным предприятиям, а также производствам, непосредственно приданным мусоросжигательному заводу. По теплотрассам горячая вода также поступает в жилища. Коль скоро это производство замкнутого типа, отдавшая часть тепла вода возвращается в те же теплообменники.

Образовавшийся при охлаждении газообразных продуктов горения пар идет на получение электроэнергии, попадая в турбину, имеющую, правда, невысокий КПД. На подобных предприятиях производится в среднем по 300–400 КВт на тонну отбросов. Отходы трех десятков жителей способны обеспечить электроэнергией одного из них. Новейшая технология дает возможность получать одновременно тепло и электричество. Их баланс обычно соответствует спросу и существующим тарифам, а продажа частично компенсирует затраты на сжигание мусора. Рентабельность параллельного производства тепла и электричества зависит и от расположения завода, то есть от близости его к большому числу потенциальных пользователей.

Энергетический потенциал городских отбросов тем выше, чем ближе к месту их обработки расположены потребители. Таким образом, можно свести к минимуму энергетические потери при транспортировке. Именно поэтому иногда такие предприятия сооружались в непосредственной близости к потребителям, использующим полученные электричество и тепло круглый год. И наоборот: часто площадки таких предприятий, как консервные заводы, скотобойни и промывочные цеха выбирались невдалеке от мусоросжигательных заводов. При всем том подобные «браки по расчету» не всегда просто устроить, а потому между получением и потреблением тепла и электричества возникает множество неудобств, связанных с обстоятельствами места и времени.

Идеальная ситуация создается, например, когда при уничтожении мусора получают только тепло, оно идет на обеспечение некоего потребителя в летнее время, а зимой он покупает дополнительные объемы мазута, угля или дерева. У таких крупных оптовых потребителей, как Париж или Лион, дела обстоят именно подобным образом. Здесь клиентов подразделяют по качеству, их можно диверсифицировать, отбирая наиболее стабильных. Небольшая сеть гораздо рентабельнее, если обслуживает не только жилища, но сверх того фабрики и прочих оптовых летних потребителей энергии.

Трем заводам общества «TIRU» («Traitement Industriel des R'esidus Urbains»: Промышленная обработка городских отходов), находящимся в Иври-сюр-Сен, Сент-Уэ-не и Исси-ле-Мулино, удается сжигать отбросы четырех миллионов жителей региона Иль-де-Франс и снабжать паром канализационную сеть протяженностью в 430 километров, находящуюся в ведении Парижской компании городских отопительных систем. Эта компания, обеспечивающая теплом парижан с 1927 года, обогревает жилища примерно 500 000 человек и почти половину общественных зданий. Около 50% мощности для обогрева она получает от сжигания бытовых отходов. Таким образом, каждый десятый парижанин, сам того не подозревая, отапливается с помощью сжигаемых отбросов.

Другие города из числа густонаселенных тоже располагают магистралями парового отопления, питаемыми в том числе и паром от сожжения отходов. Из них самая разветвленная после столицы сеть принадлежит Греноблю (142 километра). С 1975 года отбросы служат также для отопления кварталов Сарселя. Через тридцать лет эта магистраль уже поставляла тепло и горячую воду в 10 школ, 7 торговых центров и 14 000 жилищ.

Небольшие поселения нередко объединяли усилия для использования энергии от уничтожения отбросов. В регионе Брив (департамент Коррез) ряд коммун в 1980-е стал совместно поставлять свои отходы для их тепловой утилизации на предприятии, занятом производством детского питания. В Финистере три десятка муниципальных образований содействовали финансированию сооружаемого там предприятия по сжиганию мусора, соседствовавшего с фабрикой по производству рыбной муки. Кое-где селения решались действовать независимо, прибегая для получения тепла к целому ряду источников, лишь одним из коих служили отбросы.

В Европе принято считать, что энергии, поставляемой четырьмя сотнями мусоросжигателей, достаточно для обеспечения теплом 13 миллионов граждан или 27 миллионов — электричеством. А это эквивалентно населению Дании, Финляндии и Нидерландов. В Скандинавии очень развита сеть подземных коммуникаций, переносящих тепло, получаемое при совместном сжигании бытовых отходов, древесной и торфяной смеси и прочих горючих материалов. Растущая дороговизна ископаемых видов топлива побуждает дополнять их получением энергии из возобновляемых источников, к разряду которых относятся и бытовые отбросы. Но возведение мусоросжигателей вдали от городов ограничивает экономическую выгоду от их использования в подобных целях.

Заводы последнего поколения призваны самостоятельно получать электроэнергию, идущую для собственных нужд или на продажу. Среди возобновляемых источников энергии на втором месте после дров стоит сжигание отходов, когда же идет речь об электроэнергетике, второе место после гидростанций принадлежит мусоросжигателям. В нескольких странах Европы и американского континента законодательство побуждает компании дистрибуторов покупать по заведомо выгодным для продавцов ценам энергию, источником которой служат многообразные возобновляемые ресурсы, в том числе и отбросы. Такие преференции характерны для Италии, отказавшейся от использования источников ядерного сырья и пекущейся об ограничении импорта электроэнергии. Так, в Милане отбросы уже в начале 1980-х давали четверть электричества, необходимого для работы метро и трамваев. А в Великобритании правительство обязало отечественных дистрибуторов включать в свой арсенал электроэнергию, получаемую не из ископаемого сырья, что также способствовало использованию для этих нужд бытовых отходов.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ВОДЫ И КАЛОРИЙНОГО ПОТЕНЦИАЛА «МУСОРНОГО УГЛЯ»

С целью предложить потребителю источники энергии, более приспособленные для удовлетворения его разнообразных нужд, чем пар, были внедрены новые виды топлива, доступные складированию и транспортировке. В Великобритании с 1917 года производят брикетированные прессованные отбросы, пропитанные склеивающими добавками. В 1980-х в Бельгии стали производить вид топлива, прозванный «мусорный уголь» (charbain); во Франции вводят в употребление «CDD» (combustible des d'echets: «горючее из отбросов»), а в англо-саксонских странах — «RDF» (Refuse-Derived-Fuel: переводится так же). Перечисленные наименования получены из фракций, чья теплоотдача превышает ту, какая свойственна обычным смесям отбросов. В Варенн-Жарси и Лавале из бумаги и пластмасс производили горючую гранулированную смесь, исходя из технологий «combusoc» и «combor» (где ингредиенты перед грануляцией подвергаются сортировке и компостированию). Подобная обработка облегчает перевозку горючего и подготовку его к использованию. Однако гранулы часто требуют особого оборудования топки, ибо металл обычных установок, как правило, подвергается коррозии при контакте с хлором, выделяющимся при горении пластмассы. Вследствие чего подобные процедуры были признаны слишком затратными и интерес к ним продержался всего несколько лет.

Поисками сходного типа топлива занимались и в других странах, в частности в Швеции. В Ковике, пригороде Стокгольма, отбросы, после удаления металлических вкраплений высушенные в форме катышков, служат для объединенной системы обогрева жилищ. Эта технология устранила проблему неприятных запахов, на которые жаловались жители окрестных домов.

Расширение биомеханической обработки предпринимается для ограничения количества и стабилизации состава органических включений перед отправкой в отвалы, эти же соображения побуждают муниципалитеты прибегать к сортировке, а затем преобразовывать в твердое топливо остаточные неопасные фракции с высокой калорийностью горения (см. главу «Свалки, как элемент пейзажа»). На заводах наиболее легкие по весу материалы (бумага, картон, пластмассы) отделяются продувкой либо всасыванием, а затем измельчаются и высушиваются. Все это позволяет добиться теплоотдачи от трех до четырех тысяч килокалорий на килограмм, что эквивалентно показателям древесины и в два раза ниже теплотворности угля.

Установки для производства твердого топлива из вторсырья особенно распространены в Австрии, Германии, Финляндии, Италии, Нидерландах и Великобритании. Они питают топки коллективных обогревательных комплексов, теплоцентралей, электростанций, цементных заводов, фабрик по производству извести или бумаги. В США четверть мусоросжигателей потребляют «горючее из отбросов» в виде хлопьев. Проблемы коммерциализации этих горючих смесей и засорения окружающей среды в процессе их применения еще требуют своего успешного разрешения. Но в этой области «му-сороведения» последнее слово еще далеко не сказано!

Другой способ разнообразить потребление сырья для производства тепла от сжигания мусора — это его сохранение в воде. Около 1970 года было испытано несколько устройств, пригодных для этих целей: либо для однодневного «хранения в закупоренных емкостях» (Брив, Питивье), когда полученный пар нагревает резервуары с водой, либо для многомесячного хранения в подземных водоносных слоях. В Тивераль-Гриньоне близ Парижа перегретую воду (180°C) впрыскивали на глубину в 500 метров. Зимой с ее помощью удалось обогревать 4500 жилищ.