Современные заводы по переработке отходов в энергию в Шэньчжэне и Тяньцзине

 

 

Энергетическая утилизация отходов, или энергия из отходов (Waste-to-Energy, W2E) — это процесс выработки электрической и тепловой энергии в результате мусоросжигания. В качестве топлива используются твёрдые бытовые отходы, прошедшие предварительную сортировку. Строительство и эксплуатация таких предприятий часто рассматривают как элемент комплексной системы обращения с отходами, способный снизить экологические риски и уменьшить экологический ущерб, связанные с захоронением неперерабатываемых ТБО на полигонах. Современные заводы по переработке отходов в энергию сильно отличаются от мусоросжигательных установок, которые использовали несортированный мусор и крайне ограниченно вырабатывали электроэнергию.

 

Международное энергетическое агентство называет энергетическую утилизацию отходов с контролируемым высокотемпературным сжиганием и технологией контроля за загрязнением окружающей среды лучшей альтернативой полигонам ТБО. Отмечается, что часто полигоны для захоронения отходов не отвечают санитарным нормам и становятся местом бесконтрольного сжигания отходов, что негативно влияет на качество воздуха. При этом энергетическая утилизация — это в первую очередь часть системы обращения с отходами, а не энергетическое решение, хотя может способствовать диверсификации энергоснабжения.

 

В середине 2010-х в мире насчитывалось более 2200 W2E-заводов. По оценкам Международного энергетического агентства в 2014 году по всему миру из ТБО было произведено более 30 млн т нефтяного эквивалента первичной энергии, что составляло около 0,2% от её производства в целом. Однако доля ТБО в мировом энергетическом балансе в последние десятилетия стабильно росла. Так, в период с 1994 по 2014 годы производство энергии из ТБО увеличилось в 2,6 раза.

 

 

 

 

W2E-заводы характеризуются более высокими капитальными (в 9 раз выше по сравнению с новыми газовыми ТЭС) и эксплуатационными (в 20 раз выше по сравнению с новыми ТЭС) затратами. Для их финансирования и поддержки в разных странах применяются различные механизмы и комбинации межотраслевого и межтерриториального субсидирования утилизации отходов, а также за счёт промышленных и частных потребителей вырабатываемой электроэнергии. Методов стимулирования сжигания мусора для целей энергетики может быть достаточно много. В отдельных странах действуют «зелёные feed-in тарифы» на электроэнергию, производимую из биомассы (в том числе и муниципальных органических отходов); в некоторых стимулируют сжигание именно ТБО (например, Китай ввёл меры стимулирования на уровне провинций и городов).

 

В Европейском союзе энергетическая утилизация мусора рассматривается как часть мер по достижению целей, установленных Европейской комиссией в Директиве о захоронении отходов: к 2025 году на захоронение должно уходить не более 25% ТБО и прекращено захоронение отходов, пригодных для повторного использования (включая пластмассы, бумагу, металлы, стекло и биоотходы). Европейская конфедерация W2E-заводов (CEWEP) в 2015 году в открытом письме к Еврокомиссии говорила, что энергетическая утилизация мусора может снизить зависимость от импорта природного газа из России (в 2012 году 28 стран Евросоюза импортировали 107 млрд м³, сжигание мусора на тот момент было эквивалентно 19% этих поставок). Распространённость мусоросжигания значительно различается между странами, являясь очень высоким в ряде развитых стран (преимущественно в Северной и Западной Европе). По данным CEWEP за 2017 год, европейским лидером в мусоросжигании является Финляндия, отправляющая на энергетическую утилизацию 58% мусора, следом идут Дания, Швеция и Норвегия с 53%, а также Швейцария c 47%. В Германии, Австрии, Франции и Италии этот показатель составляет около 20—40%. Средний показатель по 28 странам ЕС составлял 28%.

 

 

 

 

В России около 97% ТБО отправляются на полигоны. «РТ-Инвест» планирует ввести в эксплуатацию до конца 2023 года 5 новых заводов установленной мощностью 325 МВт. В мае 2020 года консорциум «Ростеха», «Росатома» и ВЭБ.РФ заявил о старте проекта по строительству ещё 25 W2E-заводов.

 

В странах Азии на фоне стремительной урбанизации и ежегодного роста численности населения и количества ТБО правительства продвигают различные программы энергетической утилизации. Государственные цели Китая предполагают обработку в 2020-е половины ТБО на W2E-заводах. В 2018 году Международное энергетическое агентство прогнозировало, что к 2023 году установленная мощность китайских предприятий по энергетической утилизации отходов может достигнуть 13 ГВт, а к 2025 году заводы смогут обрабатывать 260 млн тонн ТБО. Поддержку предприятиям оказывают через предоставление кредитов по низким ставкам и льготное налогообложение.

 

Степень воздействия мусоросжигательных заводов на окружающую среду зависит в значительной мере от соблюдения правил сжигания ТКО, к которым относятся: сортировка отходов перед сжиганием, с удалением из них негорючих, а также подверженных гниению компонентов; поддержание необходимой температуры в печах в процессе сжигания; обязательная проверка золы на выщелачивание перед её захоронением; вторичное дожигание газов. При этом наличие определённого процента выбросов в атмосферу на мусоросжигательных заводах остаётся неизбежным.

 

 

 

 

W2E-заводы вызывают меньшее загрязнение воздуха, чем тепловые электростанции, работающие на угле, но большее, чем работающие на основе природного газа.

 

Заводы по переработке отходов в энергию, как правило, расположены в пригородах, и люди редко обращают внимание на подобные промышленные объекты. Однако в связи с постоянным ростом интереса населения к экологической проблематике, все больше внимание обращается и на W2E-заводы. Поэтому возросло значение архитектурного облика данных промышленных объектов, к проектированию которых стали привлекаться ведущие архитектурные бюро.

 

 

 

 

Крупнейший в мире W2E-завод, строящийся сейчас по проекту Schmidt Hammer Lassen Architects и Gottlieb Paludan Architects, должен открыться в 2022 году на окраине Шэньчжэня, Китай. Новый завод рассчитан на переработку 5000 тонн отходов в день, производя 600 миллионов кВтч в год. Он будет не только сжигать отходы и вырабатывать электроэнергию, но и рассказывать жителям о процедуре утилизации отходов. Проект призван продемонстрировать всему миру новые разработки в секторе переработки ТБО в электроэнергию в Китае.

 

 

 

 

 

Шэньчжэнь с населением 20 миллионов человек производит 15000 тонн отходов в день, и этот показатель увеличивается примерно на 7% в год. Чтобы противодействовать накоплению ТБО, новый завод Shenzhen Energy Ring использует самые передовые технологические процессы сжигания отходов, за один день завод будет перерабатывать примерно треть отходов, производимых жителями Шэньчжэня.

 

Здание имеет круглую форму, чтобы уменьшить площадь конструкции и объем земляных работ, необходимых для строительства. Проект объединяет весь завод, включая вспомогательные здания, в единую структуру, полностью отходя от традиционной прямоугольной планировки промышленных сооружений. Крыша площадью 66000 м²  покрыта фотоэлектрическими панелями площадью до 44000 м², что даст возможность заводу внести посильный вклад в обеспечение города и возобновляемой энергией.

 

 

 

 

 

Тяньцзиньский W2E-завод расположен на западе санитарной свалки бытовых отходов Шуанкоу в районе Бэйчэнь города Тяньцзинь. В 2021 году архитектурное бюро NiYang Atelier выполнило работы по дизайну фасадов предприятия.

 

 

 

 

 

Тяньцзинь, который когда-то был торговым портом, сочетает в себе черты восточной и западной культур. В старом городе, концессионных территориях и новом районе присутствуют разные архитектурные стили. В зоне концессий красный кирпич и наклонные красные терракотовые крыши — это важные характеристики уникального архитектурного стиля. В дизайне W2E-завода красный цвет выбран в качестве основного цвета здания и используется простая унифицированная форма фасада, подчеркивающая характерные особенности сооружения.

 

 

 

 

В проекте завода гораздо больше внимания было уделено производственным спецификациям, чем архитектурному проектированию. Но, несмотря на множество ограничений по размерам и высоте секций сооружений, в других аспектах, таких как освещение, вентиляция и оформление фасада, особых технических требований нет, так как большая часть фасада состоит из монолитных стен. При разработке дизайна функциональных секций был взят за основу модуль, сочетающий стекло и стальную пластину красного цвета, который помог создать богатый фасад.

 

Основной материал фасада — цветная листовая сталь, которая является экономически выгодной и широко используется в промышленных зданиях. Красные стальные пластины дополняются темно-серыми стальными пластинами, белыми алюминиевыми пластинами, серым стеклом и другими материалы. Ширина цветной стальной пластины составляет около 1000 мм. Высота определяется размерами разных секций фасада.

 

Тяньцзиньский W2E-завод взял на себя ответственность за переработку городских ТБО. Кроме того, завод реализует образовательные программы популяризации среди населения деятельности по охране окружающей среды и участия в общественной жизни города.