Наукові конференції, Научные конференции » АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ СУЧАСНОЇ НАУКИ (21-23.10.14) » к. т. н. Поліщук В. М., Морозюк П. В. ДОЦІЛЬНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ТВЕРДОГО БІОПАЛИВА В УКРАЇНІ

к. т. н. Поліщук В. М., Морозюк П. В. ДОЦІЛЬНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ТВЕРДОГО БІОПАЛИВА В УКРАЇНІ

Категорія: АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ СУЧАСНОЇ НАУКИ (21-23.10.14), Технічні науки

УДК 662.62: 662.756.3

 

ДОЦІЛЬНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ТВЕРДОГО БІОПАЛИВА В УКРАЇНІ

к. т. н. Поліщук В. М., Морозюк П. В.

Національний університет біоресурсів та природокористування України, Україна, Київ

 

Проведений аналіз ефективності застосування основних видів твердого біопалива в Україні та наведене порівняння з ефективністю застосування природного газу та вугілля. Дані рекомендації стосовно використання твердого біопалива

Ключові слова: паливні гранули, тверде біопаливо, теплота згорання, енергетична ефективність, природний газ, вугілля

 

Полищук В. Н., Морозюк П. В. ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЕРДОГО БИОТОПЛИВА В УКРАИНЕ / Национальный университет биоресурсов и природокористування Украины, Украина, Киев

Проведен анализ эффективности применения основных видов твердого биотоплива в Украине и приведено сравнение с эффективностью применения природного газа и угля. Даны рекомендации относительно использования твердого биотоплива

Ключевые слова: топливные гранулы, твердое биотопливо, теплота сгорания, энергетическая эффективность, природный газ, уголь

 

Polishchuk V. N., Morozyuk P. V. THE EXPEDIENCY OF APPLICATION OF SOLID BIOFUELS IN UKRAINE / National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Ukraine, Kiev

The analysis of efficiency of application of the main types of solid biofuels in Ukraine in comparison with the efficiency of use of natural gas and coal. These recommendations regarding the use of solid biofuels

Keywords: pellets solid biofuels, power plants, heat of combustion, energy efficiency, natural gas, coal

 

Вступ

В останні роки особливо актуальним стало питання забезпечення України енергоресурсами, адже власних запасів природного газу і нафти в нашій державі вистачає лише на 20% від потреби [1]. З виникненням війни на Донбасі Україна також залишилась без запасів енергетичного вугілля, яке нам доводиться купувати в ПАР. Тому необхідно проводити пошук альтернативних видів палива, які здатні були б в найближчій перспективі повністю або частково замістити викопні енергоресурси. Одним із способів заміни викопних палив є використання твердого біопалива, яке одержується із біологічних ресурсів. До нього належать деревина з так званих енергетичних лісів, енергетичні рослини, які використовуються для спалювання рослинної маси (міскантус, щавнат, топінамбур тощо), відходи сільськогосподарського та лісопереробного виробництва. Енергію з таких біопалив можна отримувати як шляхом прямого спалювання, так і через виробництва паливних гранул. Деякі види біомаси (наприклад, лісова деревина) відносяться до цінної сировини, яка може застосовуватись в багатьох галузях народного господарства. Натомість відходи від її переробки можна використовувати для отримання енергії, однак при перевезенні на значні відстані вартість такого палива зростає, тому його піддають гранулюванню. Однак, при переробці біомаси в штучні біопалива затрати зростають. Різниться і енергетична цінність різних видів біопалив.

Аналіз останніх досліджень. В роботах [2; 3; 4] проведене дослідження ефективності використання твердих біопалив в Україні в період з 2010 по 2012 рр. Однак протягом поточного року в зв’язку із складною політичною ситуацією в нашій державі ціни на основні енергоносії суттєво зросли.

Тому метою наших досліджень є коригування ефективності застосування біопалив в умовах поточного року.

Результати досліджень. Деревина як паливо відрізняється високою екологічністю, оскільки містить мало сірки. Спеціально заготовлювана в лісі паливна деревина, яка, як правило, продається населенню в вигляді дров за ціною близько 150 грн./складометр, також може використовуватись для опалення виробничих та культурно-побутових об’єктів господарств в котлах із шаровою топкою або котлах газифікації. При цьому вартість отриманої енергії становить 31,8 грн/ГДж (табл. 1), що порівнювано з вартість теплової енергії при опалюванні природним газом з невеликим обсягом його споживання. Близька за вартістю енергія, отримувана при спалюванні на теплоелектростанціях паливної тріски.

 

Таблиця 1

Вартісні показники біомаси для енергетичного використання Україні [2]

Вид біомаси

Насипна щільність, кг/м3

Вартість, грн

Теплота згорання, МДж/кг

Вартість 1 ГДж тепла, грн

Тирса (W=45%)

400

40 грн/м3

9

11,1

Деревна тріска із відходів (W=15%)

220

120 грн/м3

15,7

34,7

Дрова дубові сухі (W=15%)

300

150 грн/м3

15,7

31,8

Деревні паливні гранули першого класу

-

1400 грн/т

17

82,4

Солома в тюках (W=14%)

-

450-600 грн/т

14,5

29,2-38,9

Паливні гранули із соломи

-

1000 грн/т

15,5

64,5

Лушпиння соняшника

-

180 грн/т

15,4

11,7

Паливні гранули із соняшникового лушпиння

-

1000 грн/т

15,4

65,0

 

У разі розміщення в господарстві деревообробних цехів теплозабезпечення можна здійснювати за рахунок відходів деревообробки – тирси, стружок тощо шляхом їх спалювання в вихорових топках, або в топках із киплячим шаром палива. При цьому вартість отриманої теплової енергії становить приблизно 11 грн/ГДж (див. табл. 1), що набагато менше від вартості теплової енергії, отриманої від спалювання природного газу. Однак перевезення їх не великі відстані недоцільне через низьку насипну вагу, що веде до зростання транспортних затрат. Це ж стосується і відходів лісозаготівлі (верхівок, суччя, гілок), які можна перероблювати в паливну тріску з наступним спалюванням в вихорових та ретортних топках, або в топках з киплячим шаром палива.

До відходів сільського господарства відноситься солома, яка залишається на полях після збирання зернових культур і яку можна використовувати в енергетичних цілях. В даний час в зв’язку із дефіцитом та дороговизною природного газу попит на солому суттєво зріс, а отже і зросла її вартість (тюк соломи вагою 20 кг коштує від 9 до 12 грн.). В зв’язку із цим вартість 1 ГДж тепла, отриманого при спалюванні тюків соломи суттєво зросла порівняно з минулими роками і становить 29,2-38,9 грн/ГДж.

Ще одним найбільш поширеним в Україні сільськогосподарським відходом є соняшникове лушпиння, енергія від спалювання якого близька до енергії спалювання деревних відходів і становить 11,7 грн/ГДж.

Ефективність використання деревних відходів, соняшникового лушпиння, соломи тощо значно зростає в разі їх переробки в паливні гранули, які можна не тільки спалювати для теплопостачання виробничих та культурно-побутових об’єктів, але й вигідно продавати, адже вартість паливних гранул в Україні сягає 1400 грн/т. При цьому внаслідок їх високої вартості, зумовленої використанням дорого коштовного обладнання та великих затрат енергії на ущільнення, вартість енергії із гранульованого біопалива також висока і становить 65-82 грн/ГДж.

Слід зазначити, що паливні гранули можна спалювати в ретортних топках автоматичних котлів (наприклад, КОВА виробництва Могилів-Подільського машинобудівного заводу) або в спеціально переобладнаних шарових топках. Однак на сьогоднішній день великого поширення вони ще не набули. Разом з тим, великим попитом паливні гранули користуються в країнах ЄС, куди головним чином і експортуються паливні гранули, вироблені в Україні.

Стосовно енергії, отримуваної із традиційних видів палива. В Україні в якості палива для отримання енергії застосовуються головним чином природний га та вугілля. В нашій державі використання цих палив населенням дотується державою. З метою зменшення навантаження на бюджет прийнято рішення поступового підняття ціни на природний газ. Вартість спалювання природного газу з 1 травня 2014 р. наведена в табл. 2, із якої видно, що при низьких об’ємах використання природного газу, вартість теплової енергії, отриманої при його спалюванні, порівнювана із вартістю теплової енергії, отриманої при спалюванні тюкованої соломи, дров, деревної тріски. При великих річних об’ємах використання природного газу ціна на його теплову енергію може порівнюватись із енергією спалювання паливних гранул.

 

Таблиця 2

Вартість природного газу для населення України з 1.05.2014 р. [5]

За умови, що обсяг споживання природного газу не перевищує

Ціна, грн./м3

Теплота згорання, МДж/м3

Вартість

1 ГДж тепла, грн.

2500 м3/рік

1,089

34

32,0

6000 м3/рік

1,788

34

52,6

понад 6000 м3/рік

3,645

34

107,2

 

Разом із тим, ціна природного газу, який Україна отримує по реверсу із Словаччини, становить 340$ за 1000 м3, що в перерахунку на вартість одиниці теплової енергії, отримуваної при його спалюванні становить 130 грн/ГДж.

Вугілля в України в 2014 р. продається населенню та на теплові електростанції за середньою ціною 662,6 грн/т [6]. При тепловій цінності кам'яного вугілля 27 МДж/кг вартість енергії для населення, отриманого при його спалюванні, становить 24,5 грн/ГДж, що дещо нижче за ціну енергії, отриманої при спалюванні природного газу в невеликих об’ємах, дров, паливної тріски, соломи в тюках і рулонах.

Однак вугілля в Україні продається населенню за ціною, яка нижча від його собівартості (становить 1452 грн/т [6]). Тому дійсна вартість енергії, отриманої від спалювання вугілля, добутого в Україні, становить 53,8 грн/ГДж, що дещо вище від енергії, отриманої при сталюванні дров, паливної тріски і рулонованої і тюкованої соломи, але нижче від вартості енергії паливних гранул.

Висновки: Відходи (тирсу, стружку, солому, лушпиння тощо) в зв’язку із їх низькою вартістю вигідно використовувати як паливо на місці утворення цих відходів, тоді як при перевезенні їх вартість зростає у зв’язку із високими транспортними затратами. Енергетична ефективність дров, паливної тріски рулонованої соломи порівнювана з ефективністю природного газу при використанні незначних його об’ємів. Енергетична ефективність гранульованого палива в зв’язку із великими затратами на ущільнення порівнювана з ефективністю застосування природного газу при використанні великих об’ємів. Разом із тим, на паливні гранули існує великий попит, особливо в країнах ЄС, тому їх виробництво досить привабливе з комерційної точки зору.

 

Література:

1. Альтернативна енергетика: [навч. посібник для студ. вищ. навч. закл.] / [М.Д. Мельничук, В.О. Дубровін, В.Г. Мироненко та ін.]. – К: «Аграр Медіа Груп», 2011. – 612 с.

2. Комплексні енергоощадні системи виробництва і використання твердих та рідких біопалив в умовах АПК: Рекомендації для агропромислових підприємств України / [М.Д. Мельничук, В.О. Дубровін, В.Г. Мироненко та ін.]. – К: Аграр Медіа Груп, 2011. – 144 с.

3. Дубровін В.О. Ефективність застосування твердого і рідкого біопалива в умовах агропромислового комплексу України / В.О. Дубровін, В.Г. Мироненко, В.М. Поліщук // Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування: Зб. наук. праць.  Київ, 2012.  № 170. Ч. 1  С. 29-37.

4. Поліщук В.М. Ефективність використання твердого біопалива в Україні / В.М. Поліщук // Механізація та електрифікація сільського господарства: Міжвід. темат. наук. зб.  Глеваха, 2013.  Вип. 97.  Т.2.  С. 47-51.

5. Тарифы на природный газ / Минфин [Электронный ресурс] / 2014. Режим доступу до журн.: http://index.minfin.com.ua/tarif/gas.php. Дата доступа: 30/09/2014.

6. Себестоимость добычи угля в Украине / Форум Украины [Электронный ресурс] / 2014. Режим доступу до журн.: http://forum-ukraina.net/threads/sebestoimost-dobychi-uglja-v-ukraine.8654/. Дата доступа: 30/09/2014.

 

References:

1. Alternatyvna energetyka: [navch. posibnyk dlya stud. vyshh. navch. zakl.] / [M.D. Melnychuk, V.O. Dubrovin, V.G. Myronenko ta in.]. – K: «Agrar Media Grup», 2011. – 612 p.

2. Kompleksni energooshhadni systemy vyrobnycztva i vykorystannya tverdyx ta ridkyx biopalyv v umovax APK: Rekomendaciyi dlya agropromyslovyx pidpryyemstv Ukrayiny / [M.D. Melnychuk, V.O. Dubrovin, V.G. Myronenko ta in.]. – K: Agrar Media Grup, 2011. – 144 p.

3. Dubrovin V.O. Efektyvnist zastosuvannya tverdogo i ridkogo biopalyva v umovax agropromyslovogo kompleksu Ukrayiny / V.O. Dubrovin, V.G. Myronenko, V.M. Polishhuk // Naukovyj visnyk Nacionalnogo universytetu bioresursiv i pryrodokorystuvannya: Zb. nauk. pracz. – Kyyiv, 2012. – № 170. Ch. 1 – P. 29-37.

4. Polishhuk V.M. Efektyvnist vykorystannya tverdogo biopalyva v Ukrayini / V.M. Polishhuk // Mexanizaciya ta elektryfikaciya silskogo gospodarstva: Mizhvid. temat. nauk. zb. – Glevaxa, 2013. – Vyp. 97. – T.2. – S. 47-51.

5. Taryfi na pryrodnij gaz / Mynfyn [Elektronnij resurs] / 2014. Rezhym dostupu do zhurn.: http://index.minfin.com.ua/tarif/gas.php. Data dostupa: 30/09/2014.

6. Sebestoymost dobichy uglya v Ukrayne / Forum Ukrayny [Elektronnij resurs] / 2014. Rezhym dostupu do zhurn.: http://forum-ukraina.net/threads/sebestoimost-dobychi-uglja-v-ukraine.8654/. Data dostupa: 30/09/2014.

 

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:
Коментар:
Введите код: *

Карта сайту

^