На траве дрова. Колонка Юрия Воронова

Известная детская скороговорка «На дворе трава, на траве дрова» в нынешней непростой ситуации прибрела двойной смысл. Когда нам показывают телевизионную картинку, как раскупаются дрова в Баварии или как в другой европейской стране соседи воруют дрова друг у друга, нам кажется, что Европа стоит на грани энергетической катастрофы. А переход на отопление дровами — яркое тому свидетельство. На самом деле, не всё так просто

В мире за последние десятилетия очень многое сделано для того, чтобы этот воспроизводимый энергоресурс не считался атавизмом и свидетельством отсталости или временной трагедии.

Преобразования, в которых наша страна практически не участвовала, шли по трём направлениям: быстрорастущая древесина, современное оборудование заготовки дров и передовые технологии сжигания.

Деревья, растущие на глазах

Самое быстрорастущее дерево на Земле — альбеция серполистная, произрастающая исходно на островах Индонезии. Прирост у него — 3 см в сутки. В Малайзии был зафиксирован рекорд: альбеция выросла за 13 месяцев на 10 метров.

На втором месте с приростом 5 м в год два растения — эвкалипт и павловния. Эвкалипт, правда, даёт такой прирост только в первые десять лет, затем приросты уменьшаются. Но ствол длиной в 50 метров — неплохой результат.

Наиболее перспективной древесной культурой считается павловния. За четыре года оно может достигать 20-метровой высоты и тогда уже используется как сырьё. Известно не менее шести видов павловнии. Её выращивают в Китае с давних времён. С начала XIX века плантации павловнии стали расширяться в США, а с 1970 года — в Японии. Теперь её выращивают во многих странах мира.

Павловния получила своё название в честь королевы Нидерландов Анны Павловны, дочери российского императора Павла I. В Китае её называют драконьим деревом, в Японии — императорским и деревом принцессы, во многих странах мира она известно как адамово дерево. Павловния цветёт фиолетовыми цветами, пахнущими, как ваниль с нотками миндаля, и давно выращивается в парках и скверах Парижа, Токио, Нью-Йорка.

Основное практическое использование павловнии — не дрова, а производство мебели и фанеры. Как и у ангарской сосны, у неё почти по всей длине ствола нет сучков, а после полировки поверхность элемента мебели из павловнии блестит так, что она получила название «алюминиевое дерево». Ещё одно название павловнии — «дерево-феникс». Объясняется такое название тем, что если дерево спилить, то из пня оно начинает расти вновь. Поэтому сажать павловнию нужно только раз в пять лет. В России первый биотехнологический питомник по выращиванию саженцев павловнии был открыт в Москве в 2016 году. Если кому-то захочется заняться этим перспективным бизнесом, первичные знания можно получить по ссылке http://paulownia-russia.ru/organizaciya-plantacij.

До двух метров в год прирастают более привычные нам береза, пирамидальный тополь и белая ива. Берёза — настолько обычный источник будущих дров, что запомнить нужно только, что она на третьем месте по скорости роста.

Пирамидальный тополь за пять лет вырастает более чем на 10 метров, но это первые пять лет, а с пятого года по девятый скорость роста постепенно снижается. Через 20 лет после посадки он достигает высоты 45 м при окружности ствола у корня до одного метра. Белая ива даёт больше биомассы, чем берёза или тополь, но толщина стеблей у неё невелика, а если её подсечь в первые годы роста, то она превращается в кустарник и, соответственно, в источник хвороста. Ветки приходится прессовать, чтобы получилось нормальное топливо.

Показатель роста — всего лишь один из нескольких, на которые обращают внимание при выращивании энергетического леса. Из других следует упомянуть плотность древесины. В Швеции, мировом лидере по энергетическому лесоводству, тополь вырастает в таких лесах всего на полтора метра в год, но плотность в полграмма на кубический сантиметр считается уже достаточной, чтобы такие деревья выращивать. В США тополя энергетического леса при той же плотности вырастают на 1,75 метра в год. Эти, ставшие уже стандартными, энергетические леса дают 30-40 м3/га.

Своё направление такой биоэнергетики, близкое к шведскому, развивается и в Китае, где в 2008 году была принята национальная программа «Миллион му энергетических лесов» . Эти площади теперь заняты ятрофой — кустарником, из которого получают не только древесное топливо, но и биодизель. В том же 2008 году в США был принят закон, предусматривающий ежегодное финансирование энергетического лесоводства из федерального бюджета в 15 млн долларов.

В России селекционеры выращивают тополя с годовым приростом 1,9 метра при той же плотности древесины. Впрочем, о специально выведенных энергетических деревьях нужно говорить отдельно.

В 2017 году 18 процентов потребляемой в мире энергии пришлось на энергию из возобновляемых источников, причём не от ветряков и солнечных панелей, а как раз от биомасс. Две трети рынка «зеленой энергетики» приходится на биотопливо, в том числе на древесину. Сегодня дерево для энергетики выращивают на специальных плантациях с циклом сбора три-десять лет с использованием современных методов. По оценкам экспертов, одна плантация может эксплуатироваться до 25 лет, то есть через три-восемь рубок.

Не обходят вниманием генетики и селекционеры породы, исходно считающиеся быстрорастущими. В 2007 году в Евросоюзе был зарегистрирован клон павловнии, способный расти в диапазоне температур от 27 до +45 градусов Цельсия при скорости роста пять метров в год.

Заготовка дров. Новая отрасль машиностроения

Заготовка дров связана у нас с четырьмя этапами этого процесса: распиловка, рубка, доставка, хранение. Остановлюсь подробнее на рубке.

По миру давно отошёл в прошлое бодрый молодец, размахивающий колуном. Остался он только там, где научно-технический прогресс обошёл заготовку дров, где эту отрасль сохраняют в своём прежнем древнем состоянии.

Принцип работы современного дровокола в том, что специальный нож с несколькими лезвиями вдавливается гидравликой (с усилием до 159 тонн) в чурбак, и он разделяется на четыре или шесть (до 12) поленьев. В нашей стране эта техника осваивается через воспроизведение зарубежных аналогов. Из импортных дровоколов наибольшее распространение получили те, что произведены в Финляндии и Словении.

Финский гидравлический колун с торговой маркой Japa принадлежит фирме Laitilan Rautarakenne Oy, работающей на рынке уже 45 лет.

Выпускается несколько, каждый — с тремя вариантами привода: от трактора, электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Раскалывают чурбаки до полуметра в диаметре длиной от 67 см до 1,1 метра. Производительность — до 17 кубометров в час. Кроме того, можно заказать комбинированный станок, который и напилит чурбаки заданной длины из длинного бревна. Российский дилер находится в Пскове .

Там же производят и отечественные аналоги. Дровоколы из Словении GOMARK и Tajfun менее мощные, они способны раскалывать чурбаки диаметром до 38 см и длиной до полуметра. Для отечественной промышленности такие достижения ещё впереди, радует, что это произойдёт в ближайшем будущем.

«Вьётся в тесной печурке огонь» и научные достижения в динамике горения

Есть два главных недостатка дров как источника тепла. Первый — низкая теплотворная способность даже по сравнению с углём. Второй — вытекающая из этого необходимость транспортировки и хранения больших объёмов топлива.

Обычные березовые дрова естественной влажности (не сушеные) дают с каждого килограмма 2500 ккал, подсушенные с месяц на улице (влажность 20–25 процентов) — уже 3300 ккал. А если потратиться на их принудительную сушку, то можно довести теплотворную способность дров до 4500 ккал на 1 кг. По сравнению с каменным углём (7500 ккал) и мазутом (9800) это явно меньше. Чтобы добиться теплотворной способности торфа (4000), очевидно, что нужно потратиться на принудительную сушку дров.

В нашей стране принято считать за эталон условное топливо, дающее 7000 ккал на 1 кг. Максимально близок к такому соотношению каменный уголь. В международных расчётах используется так называемый нефтяной эквивалент 10000 ккал за 1 кг. Дрова тем самым дают тепла наполовину меньше, чем условное топливо и почти втрое меньше, чем нефтяной эквивалент.

В дополнение к пересчетам в условное топливо или его аналоги должна быть проведена оценка экономическая, во что обойдётся тепло при использовании дров в сравнении с углём и другими видами топлива. Если ориентироваться на сопоставление цен в расчёте на одну килокалорию, то топить дровами в два раза дешевле, чем отапливать каменным углём, и в 3,5 раза дешевле, чем дизельным топливом. И если бы я 11 лет не отапливал свой дом дровами и углём, я бы в это искренне поверил. Но дело в том, что вся эта экономия без всякого переносного смысла «вылетает в трубу». По моему личному опыту, топить дровами вдвое дороже, чем углём.

Впрочем, эти траты компенсируются резким снижением отравляющих выбросов в окружающую среду . Если бы можно было заменить бурый уголь бородинского месторождения, какой используется в ТЭЦ Новосибирска, на березовую щепу, выбросы сократились бы в семь раз . Но, к сожалению, это невозможно.

Но зато возможно другое — замедлить процесс сгорания древесного топлива. Над этим работает множество научных коллективов по всему миру. Режим длительного горения реализуется в уже выпускаемых (к сожалению, только за рубежом) отопительных устройствах: печах, котлах и каминах.

Общая идея состоит в том, чтобы закладка дров грела дом всю ночь, то есть горение шло непрерывно 8-12 часов. Без современной автоматики это достигается следующим образом: первая закладка дров (4-5 кг) сгорает за час. Она прогревает топку и дымоход, так что можно немного прикрыть заслонку (шибер). Из-за этого вторая закладка дров горит уже полтора часа. И только третья закладка может гореть несколько часов из-за накопившихся углей и ещё более прикрытой заслонки. Каким бы виртуозом ни был истопник, ему вряд ли удастся сделать так, чтобы дрова горели (фактически тлели) в течение всей ночи.

И совсем иное дело — когда в этот процесс приходит автоматизация и компьютеризация. В частности, финская компания Tulikivi разработала комплект оборудования, обеспечивающего режим длительного горения дров. Автоматика регулирует поток воздуха через топку, блок управления снимает показания датчиков и обеспечивает задаваемый режим горения. Блок управления устанавливается как приложение в сотовом телефоне.

Связь с датчиками идет через Bluetooth. В памяти телефона хранится статистика о последних десяти растопках. На основании её вырабатывается стратегия выбора оптимального режима горения.

Подобных устройств много на рынке большого количества стран. Россия составляет исключение, поскольку наши потребители психологически не готовы перешагнуть в новую продвинутую реальность.

За дровами к министру

В результате игнорирования новой отрасли машиностроения для тех, кто отапливал свой дом дровами, они дорожают, поскольку используются устаревшие технологии заготовки дров, отсутствуют на рынке дрова из быстрорастущих деревьев, сжигание идёт по старинке. И нет организованной заготовки дров: частных компаний, занимающихся этим бизнесом в России, крайне немного. К чести Новосибирска, можно отметить, что в городе довольно большая конкуренция между компаниями по доставке дров на дом. Впрочем, только в этом году, запасая на зиму дрова, я отметил, что они расколоты машиной, а не человеком. Так что использование современных технологий заготовки дров в России, похоже, расширяется.

На всё это накладывается сохранившаяся от предыдущего строя система взаимоотношений государства и населения. Централизованной заготовки дров государством не было ранее и нет сейчас. Запасти дрова на зиму — дело конкретного хозяина, который должен выкручиваться, как может.

Заготовкой, вывозкой, хранением, распиловкой, рубкой и сушкой дров занимается малый частный бизнес. Деляны для заготовки дров частниками выделяют лесхозы, которые не заботятся о том, чтобы дрова можно было удобно вывезти или напилить.

В результате растут затраты у предпринимателей, занимающихся заготовкой дров. Они перекладывают повышенные расходы на потребителей. По всей стране растут затраты на дрова. Чтобы успешно пройти отопительный сезон в Сибири, владельцу дома в 150-200 кв. метров нужно заплатить около 20 000 руб.

И тут включается ещё один механизм, унаследованный от прежних времён, — помощь тем, кто не в состоянии заготовить себе на зиму дрова и потому может замёрзнуть. И это всегда активизировало заготовку дров как части государственных мер по социальной защите.

Разрешения на бесплатную заготовку дров спущены на региональный уровень. Как правило, владельцам домов с печным отоплением разрешается ежегодно заготовить до 15 куб. метров древесины бесплатно. Кроме того, установлен предел максимально допустимой доли расходов на оплату коммунальных услуг, обычно 22 процента от семейного дохода. Если у семьи превышен региональный стандарт, она может получить субсидию на приобретение дров для отопления.

Во многих регионах России (в частности, в Псковской области и в Бурятии) решили готовить годовые программы заготовки дров по аналогии с кампаниями по подготовке к зиме или уборочной. Формируются списки нуждающихся, чьи доходы не позволяют им запасти дрова. В Амурской области с восторгом сообщают, что теперь предпринимателям, которые хотят заготавливать дрова, не нужно ходить по ближайшим леспромхозам, а за выпиской ордера на порубку следует напрямую обращаться к региональному министру природных ресурсов.

Почему у России опять свой путь

Причина относительного невнимания к энергетическим лесам и новым методам сжигания дров очевидна. К чему нам это, если страна экспортирует газ и другие энергоресурсы? Вторая причина состоит в том, что заготовка дров длительное время и до сих пор трактуется как проблема сирых и убогих, как часть мер по социальной защите и охране лесов, а не как стимула к экономическому развитию. Если внимательно отнестись к государственной заботе, нетрудно заметить, что она открывает обширное поле для увеличения госаппарата и коррупции. Даже если не учитывать возможные нарушения законности, на каждый рубль субсидии приходится не менее четырёх рублей на содержание тех, кто эту заботу реализует.

Два этих фактора определяют настороженное отношение органов власти к выращиванию энергетических лесов, прежде всего, таких, которые состоят из искусственно выведенных пород деревьев.

Возможности появились в 2014 году с выходом Постановления Правительства РФ № 839 о правилах регистрации ГМО и продуктов из них. Но в 2017 году было введено ограничение разработок генно-модифицированных растений научными исследованиями. Исследовательские коллективы, у которых уже были опытные деляны, с тех пор вынуждены развивать свои исследования и прорабатывать методы внедрения в Беларуси, где такого законодательного запрета нет.

В иркутском Сибирском институте физиологии и биохимии растений СО РАН вывели трансгенную осину, внедрив в её ДНК ген кукурузы. Такая осина растёт со скоростью, на 40 процентов превышающую скорость роста осины обыкновенной. Но после того как руководителем темы была защищена диссертация, все новые деревья были спилены . Думаю, что этот случай не единичный. Диссертация важнее инноваций.

Сегодня в России площадь, занятая тополями, составляет около 20 млн гектаров, но она не используется как энергетический лес. Фактически сделан выбор: либо сотни тысяч гектаров такого леса, либо сотни тысяч чиновников-благодетелей.

Так что, не слишком ли быстро мы произносим детскую скороговорку «На дворе трава, на траве дрова». Может, нужно не торопиться и посмотреть, какую роль в современном мире играют хорошо известные нам дрова.

Юрий Воронов