Гументик М.Я. к.с.-г наук, с.н.с.

Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків

Нестримне підвищення вартості енергоресурсів, нафти, вугілля та природного газу веде до зростання тарифів на електроенергію і підвищення вартості комунальних послуг. Переважна кількість існуючих муніципальних котелень працює поки що на природному газі, ціна якого значно вище тарифу, який встановлений для населення, а збитки підприємствам покриваються за рахунок бюджетних субвенцій. Сотні сільських населених пунктів, сільськогосподарських підприємств та фермерських господарств ще недостатньо забезпечені електричною та тепловою енергією. Істотно також збільшується частка енергоресурсів в собівартості промислових товарів, сільськогосподарської сировини та продукції.

Визначення та шляхи вирішення проблеми

Для вирішення даних проблем експертами та науковцями ведеться активний пошук ефективного використання альтернативних поновлюваних джерел енергії. Однією з найперспективніших складових відновлювальної енергетики стає біоенергетика, заснована на використанні енергії біомаси, споживання якої не призводить до підсилення глобального парникового ефекту. У зв’язку з цим необхідний розвиток всіх можливих напрямів біоенергетики з урахуванням наявних природних ресурсів у різних регіонах. Однак при цьому повинна здійснюватись різнобічна ефективна техніко-економічна оцінка переваг та недоліків різних технологій виробництва біомаси, переробляння її на біопаливо і подальшого його використання. В умовах постійного подорожчання викопних видів палива, які є основними для теплопостачання переважної більшості об’єктів бюджетної сфери в Україні, надзвичайно актуального значення набуло питання диференційованого вибору енергетичного обладнання та використання місцевих видів енергоресурсів в сільській місцевості. Це пов’язано не тільки з наростаючим дефіцитом вуглецевої сировини, а й з проблемами екології, оскільки згоряння палива супроводжується викидами в атмосферу значної кількості шкідливих речовин: оксидів азоту, вуглецю, сірки та ін.

З огляду на те, що розвиток місцевої комунальної енергетики вимагає значних витрат, темпи зростання тарифів на електроенергію і вартість Гкал теплової енергії будуть збільшуватися, незважаючи на її ручне регулювання та стримування. Прогнози стверджують, що до 2020 року очікується дефіцит енергопотужностей практично по всій території України. У той же час, у зв’язку з поліпшенням економічної ситуації в країні, простежується стійка тенденція до збільшення виробництва і споживання енергії. Поряд з цим, в аграрно-промисловому комплексі, лісовій та деревообробній галузі існує та кожен рік накопичується значний потенціал відходів різноманітної органічної сировини: заготівля і обробка деревини (неліквідна деревина, вершки, сучки, пні, обрізки, тирса, стружка), в сільському господарстві – солома зернових культур, полова, стебла, качани кукурудзи, лушпиння та стебла соняшника, відходи переробки льону та інша органічна сировина, які на даний час не достатньо ефективно використовуються, але можуть бути використані для виробництва теплової та електричної енергії. Швидке погіршення екологічної ситуації через накопичення відходів в різних галузях промисловості, сільському господарстві, комунальному секторі, в тому числі на стаціонарних і несанкціонованих звалищах, вимагає рішучого впровадження перспективних методів утилізації відходів. В Україні наразі необхідно використовувати технології з низьким техногенним навантаженням на навколишнє середовище, тому що існуючі технології мають на нього значний негативний вплив.

Яка альтернатива?

Одними із перспективних та економічно обґрунтованих для спалювання органічної сировини є газогенераторні печі, теплогенератори та твердопаливні піролізні котли, що працюють за принципом піролізу та газифікації з можливістю отримання дешевої теплової енергії. Отримане тепло використовується в комунальному та сільському господарстві у різному технологічному промисловому устаткуванні, системах опалення, гарячого водопостачання промислово-виробничих приміщень і господарських споруд, в сушильних камерах, теплицях тощо. Використання біомаси та органічних відходів в звичайних енергетичних установках та твердопаливних котлах прямого спалювання призводить до ускладнення конструкцій подачі, топкових пристроїв і збільшення їх габаритів, що пов’язано з низькою жаростійкістю металевих труб, та їх швидким виходом з експлуатації. Труднощів, що виникають при спалюванні целюлозної сировини, можна уникнути за рахунок термічної переробки біомаси в газоподібний енергоносій. Йдеться про отримання синтез-газу в процесі газифікації біомаси та органічних відходів.

Використання нових технологій та енергетичного обладнання при переробці 1 кг біомаси дає можливість отримати 1,5-2,0 м3 синтез-газу, який можна використати для отримання теплової та електричної енергії. За оцінкою експертів та науковців, близько 50% споживаної енергії в Україні можуть бути заміщені шляхом використання паливних відходів в комунальному господарстві та с.-г виробництві, а ще 50% за рахунок спеціально вирощеної біомаси біоенергетичних культур.

Газифікація органічної сировини – це отримання синтез-газу під впливом високих температур, каталізаторів та інших фізичних, хімічних і біологічних впливів. Синтез-газ можна ефективно спалювати в газових пальниках при хорошій організації процесу горіння, а також використовувати в топках для спалювання газоподібного палива в котельних агрегатах і установках. Значною перевагою синтез-газу в порівнянні з твердим паливом є можливість використання його в газових турбінах для вироблення електричної та теплової енергії. Газифікація найчастіше проводиться у великих промислових газогенераторах в киплячому шарі при нестачі окислювача. Конструкції установок для газифікації різних видів палив відрізняються, але не принципово. Основним процесом при газифікації є піроліз – це  хімічний процес розкладання органічної складної сполуки на простіші складові під впливом високих температур (500 – 850º С) і під час відсутності окислювача. Піроліз у присутності водяної пари називають гідропіролізом. В результаті піролізу можуть бути виділені тверді, рідкі та газоподібні продукти при нормальних умовах речовини, згідно узагальненої формули: БМ + тепло = С (вуглиста речовина) + смоли + СО + СО2 + Н2 + Н2О + CH4 + CnHm. Газоподібні продукти піролізу являють собою газ, що містить CH4, СО, Н2, Qнр = 10-15 МДж/м3, вихід до 70% від маси сухої сировини при високотемпературному швидкому піролізі. ККД піролізу становить 80-90%. Всі розглянуті процеси отримання синтез газу з органічної сировини можна розділити за такими стадіями: попередня підготовка біомас, спалювання через утворення синтез-газу; отримання високопотенційної теплової енергії.

Альтернативні технології вирощування та переробляння біомаси дозволяють створити нові виробництва і робочі місця в сільській місцевості, при чому значно збільшити податкові надходження в місцеві бюджети. Використання в якості палива сільськогосподарських  відходів дозволить, окрім отримання дешевої енергії, знизити витрати на їх утилізацію. Вивільнення грошей, призначених на закупівлю і на доставку енергоносіїв, надасть можливість перерозподілу статей бюджету на користь соціальної сфери.

Газифікація біомаси та органічних відходів є ефективною та привабливою тим, що дозволяє отримувати екологічно чисте паливо та енергоносії з низькою собівартістю.

Серед вітчизняних виробників обладнання для ефективної переробки біомаси можна відзначити наступних. ТОВ «Сіона», що зокрема виробляє газогенераторну піч з водяним теплообмінником моделі СУП-ВТ 80М  потужністю 80-100 кВт. Вона призначена для утилізації промислових побутових відходів та спалювання паливної тріски і подрібненої біомаси біоенергетичних культур.

Gazdream – виробник газогенераторних твердопаливних утилізаторних печей (котлів) теплопродуктивністю до 2 MВт, що працюють на відходах деревообробки, побуту, аграрної промисловості та не потребують попередньої підготовки. Вологість палива може досягати 75%. В газогенераторних печах можна частково спалювати (утилізувати) побутові та промислові відходи будь-якої фракції, вологості та якості. Унікальність печі полягає в тому, що вона не потребує переналаштування під різні види палива.

У структурі собівартості виробництва продукції енергетична складова має переважне значення. Тому з урахуванням різкого подорожчання і дефіциту висококалорійних енергоносіїв на основі викопних палив виникла необхідність створення технологій і устаткування для отримання теплової та електричної енергії з поновлюваних і місцевих видів палива (відходи с.-г. виробництва, промислові відходи, біомаса спеціально вирощених біоенергетичних культур), вартість яких зараз приблизно в 4-6 разів нижче вартості нафтопродуктів.

Comments are closed.