Сопоставление капитальных затрат пиролизных установок: масштаб, серийность и границы расчёта

Какие величины нужно сравнивать

Когда говорят, сколько стоит пиролизная установка, сначала хочется понять, что именно вошло в эту сумму. Сам реактор? Оборудование вместе с подготовкой сырья и хранением продуктов? А если рядом стоит цена в евро/кВт, то к чему отнесён этот киловатт: к энергии поступающего сырья, жидкости, полезному теплу или электричеству? Без этих уточнений похожие цифры могут описывать совсем разные объекты. Капитальные затраты относятся к созданию установки, а удельные получаются делением этой суммы на выбранную производительность или мощность. До себестоимости топлива отсюда ещё далеко: на неё влияют эксплуатационные расходы, загрузка, выходы продуктов и другие условия работы.

В обзоре 2005 года удобно разобрать, откуда вообще берётся снижение удельных затрат. Установка может стать крупнее. Следующая установка может обойтись дешевле благодаря накопленному опыту. Наконец, другую цифру можно получить просто потому, что оценку сделали другим методом. В обзоре встречаются все три случая, и при сравнении их стоит держать отдельно.

Первая и десятая установки

Начнём с таблицы 7 на с. 89 этого обзора. В ней сопоставлены первая и десятая установки быстрого пиролиза с одним номиналом, 50 МВт тепловых. По методу Weiss суммарные капитальные затраты составляют 24,2 и 18,3 млн евро, по Bridgwater 17,5 и 13,6 млн евро, по Solantausta 31,6 и 17,3 млн евро. Рядом стоят удельные значения в евро/кВт: соответственно 484 и 366; 350 и 272; 632 и 346. Это исторические оценки, опубликованные в 2005 году, а не нынешние цены строительства.

Эти пары можно проверить обычным делением. Если каждую сумму разделить на 50 000 кВт, получатся все шесть напечатанных удельных значений. От первой установки к десятой затраты уменьшаются приблизительно на 24,4%, 22,3% и 45,3% соответственно. Арифметика сходится и с округлённым диапазоном 22–45% в тексте обзора. Такая проверка подтверждает согласованность чисел, но сама по себе ещё ничего не говорит о том, как быстро будет дешеветь другая технология.

Почему десятая установка дешевле? Источник объясняет это накоплением опыта и совершенствованием технологии. При этом десятая установка здесь расчётная: обзор не предъявляет десять фактических контрактов на строительство. Поэтому эти проценты нельзя читать как обещание, что на каждом десятом заводе обязательно удастся столько сэкономить.

Границы исходной оценки

Посмотрим, откуда здесь могли взяться 50 МВт. В расчёте принята пшеничная солома влажностью 14%, с теплотой сгорания 4 МВт·ч/т и подачей 12,4 т/ч. Получаем 12,4 × 4 = 49,6 МВт, то есть энергетический поток сырья очень близок к указанному номиналу. Это аргумент в пользу такой интерпретации, а не прямое определение базы мощности в таблице. Во всяком случае, читать её без оговорки как стоимость установки, выдающей 50 МВт с жидким продуктом, нельзя. При 7000 ч/год та же подача даёт 86 800 т/год, ровно как в примечании.

Теперь посмотрим, за что в этой таблице платят. До самого пиролиза перечислены подготовка и доставка сырья, хранение, измельчение, промежуточное хранение, погрузка и разгрузка. Затем идёт пиролизная установка: подача топлива, реактор, охлаждение, промежуточное хранение жидкого и углистого продуктов. Отдельно указаны перемешивающее устройство и цистерна для жидкости. Если взять цену одного реактора и поставить её рядом с такой суммой, разница будет говорить в том числе о составе поставки. По ней одной нельзя судить, какая технология дешевле.

В примечаниях есть плотности, объёмы хранения, стоимость отдельных машин и сроки запаса. Они помогают понять, как авторы собрали старую оценку. Но использовать эти величины как сегодняшнюю норму для склада или как готовое коммерческое предложение уже нельзя: они относятся к условиям именно того расчёта.

Неустранённая неоднозначность единиц

При чтении строки «Пиролизная установка» возникает отдельный вопрос с единицами. На скане стоит «тыс. евро», а сами числа равны 20 и 14,1; 13,3 и 9,4; 27,4 и 13,1. Если понимать их буквально как тысячи, итоговые суммы в миллионах евро не складываются. Остальные строки подготовки дают 4100 тыс. евро, ещё 100 тыс. евро приходится на перемешивание и цистерну. Если же прочитать 20; 13,3; 27,4 как миллионы, получатся напечатанные итоги первой установки. Похоже на ошибку единицы, но одной этой догадки недостаточно, чтобы исправить таблицу: для этого нужны первичная работа [18] и документы сравниваемых методов.

Склад тюкованной соломы тоже не удаётся восстановить одним умножением. Указаны 24 тысячи м³, плотность 120 кг/м³ и запас на четыре дня. Объём, умноженный на плотность, не даёт четырёхсуточный расход при подаче 12,4 т/ч. Возможно, в расчёте есть дополнительные условия, но коэффициенты использования объёма и состав складского запаса не раскрыты. Поэтому ни полезный объём склада, ни «исправленное» исходное число из этих данных надёжно не получаются.

Масштаб и разные методы оценки

В обзоре есть и другой ряд, со ссылкой [19]: примерно 1150 долларов/кВт при 10 МВт и 250 долларов/кВт при 140 МВт. Здесь мощность прямо отнесена к тепловой мощности жидкого продукта. Это тоже исторические оценки, а работа [19] датирована 2004 годом. Поставить их в один ряд с таблицей в евро пока не получится: сначала пришлось бы согласовать состав затрат, валютный период и то, по какой мощности всё посчитано.

В интервале 40–60 МВт по жидкому продукту тенденция, по словам авторов, нарушается. Они предполагают, что причина в разных методах расчёта. Это объяснение неоднородного набора оценок, а не установленный физический перелом: будто до этой мощности масштаб помогает, а после перестаёт. В доступном фрагменте нет ни графика, ни полного ряда точек, ни единой воспроизводимой модели стоимости. Двух крайних значений для восстановления такой зависимости мало.

Размещение переработки и транспортировка энергии

Дальше обзор переходит к вполне практическому вопросу: что выгоднее перевозить от рассредоточенных источников биомассы? Авторы предлагают мобильную переработку на месте с доставкой жидкости потребителю. В их историческом описании объёмная энергетическая плотность сырья составляет порядка 2–4 ГДж/м³, а жидкости порядка 28 ГДж/м³. В одном объёме жидкости действительно заключено больше энергии по этим исходным данным. Но из этого ещё не следует, что вся перевозка подешевеет в той же пропорции: числа характеризуют материалы и ничего не задают о выходе энергии при переработке.

Чтобы сравнение имело смысл, рядом с объёмом перевозки должны появиться потери и затраты энергии на переработку, выход жидкости, расстояния и сезонность сырья. Останутся также подготовка и хранение, перемещение самого оборудования и вопрос, кто использует сопутствующие продукты. Общая схема связанных сырьевых и энергетических потоков разобрана в карточке 73, а свойства жидкости в 597.

Для Украины на 2005 год авторы отдали предпочтение мобильному абляционному пиролизу на 50–200 кг сырья/ч и стационарной схеме с двумя реакторами кипящего слоя на 1–5 т сырья/ч. Именно к этой стране, времени и авторской оценке относится такой выбор. Содержащиеся в обзоре утверждения об отсутствии установок, единственности технологии или возможности исключить затраты на сушку и хранение нельзя переносить на современный проект. И экономическая рекомендация ещё не описывает устройство реактора: для самостоятельной конструктивной карточки нужны сведения о самом аппарате.

Польза этих цифр сегодня в том, что на них хорошо видно, как проверять границы расчёта: что куплено, какая мощность взята в знаменатель, к какому году относятся деньги и где арифметика перестаёт сходиться. Актуальную стоимость установки они не устанавливают. Неоднозначности исходной таблицы здесь оставлены на виду, потому что заменить их удобной догадкой означало бы сделать сравнение менее надёжным.

597: свойства · Доводка топлива (связанная тема)