ЗМІСТ Залучення альтернативних територій для використання біомаси Ігнатенко О. П. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Аналіз енергетичних стратегій країн ЄС та світу і ролі в них відновлюваних джерел енергії Пашков А. П. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Потенціал сировини рослинного походження для теплових потреб у Житомирській області Кухарець С. М. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Енергетична утилізація твердих побутових відходів відповідно до Національної Стратегії поводження з відходами в Україні Павлюк Н., Сігал О. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Оцінка доцільності використання частини пожнивних решток як енергетичної сировини та органічного добрива Боголюбов В. М., Дудар В. В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Застосування екологічно дружніх технологій при переробленні сільськогосподарських відходів Мартинов Я. Л. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1
ЗАЛУЧЕННЯ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ТЕРИТОРІЙ ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ БІОМАСИ Ігнатенко О. П., доктор наук з державного управління, кандидат економічних наук, головний консультант проекту ПРООН/ГЕФ «Розвиток та комерціалізація біоенергетичних технологій у муніципальному секторі в Україні» Актуальність використання біомаси в енергетичному та муніципальному секторі змушує збільшувати обсяги висаджування енергетичних рослин, використання сільськогосподарських та лісогосподарських відходів. Енергетичні рослини зазвичай вирощують на землях сільськогосподарського призначення. Однак є можливість вирощувати їх на землях іншого цільового призначення. Категорії земель визначено ст. 19 Земельного Кодексу України, зокрема: сільськогосподарського, природно-заповідного та іншого природоохоронного, оздоровчого, рекреаційного, історико-культурного, лісогосподарського призначення, землі водного фонду, житлової та громадської забудови, промисловості, транспорту, зв’язку, енергетики, оборони та іншого призначення. На землях природно-заповідного та іншого природоохоронного, оздоровчого, рекреаційного та історико-культурного призначення не можна висаджувати енергетичні рослини у зв’язку з особливою державною охороною та обмеженістю їх використання. Водночас, деякі енергетичні рослини (верба, тополя, акація тощо) доцільно вирощувати для різних потреб, вони забезпечують, зокрема: – снігозахист на смугах вздовж доріг та залізниць; – вітрозахист на землях житлової та громадської забудови, лісогосподарського призначення, промисловості, транспорту, зв’язку, енергетики, оборони та іншого призначення; – інженерний захист від ерозії на землях житлової та громадської забудови, лісогосподарського призначення, промисловості, транспорту, зв’язку, енергетики, оборони та іншого призначення; – інженерний захист для берегоукріплення та водозниження на землях водного фонду, житлової та громадської забудови, лісогосподарського призначення, промисловості, транспорту, зв’язку, енергетики, оборони та іншого призначення. Можна використовувати біомасу, що утворюється від зелених насаджень в населених пунктах та поза ними на землях різних категорій. Однак, законодавство не завжди встигає пристосовуватись до змін ринку та впровадження нових методів та технологій, у тому числі у сфері біоенергетики. Ретельний аналіз понад 30 діючих галузевих підзаконних нормативно-правових актів для додаткового розвитку біоенергетичних технологій шляхом вирощування енергетичних рослин на землях різного цільового призначення свідчить про відсутність перешкод щодо можливості вирощування енергетичних рослин на землях житлової та громадської 2
забудови, лісогосподарського призначення, водного фонду, промисловості, транспорту, зв’язку, енергетики, оборони та іншого призначення. Водночас є певні прогалини та перешкоди у використанні біомаси, що утворюється від зелених насаджень в населених пунктах та поза ними на певних територіях. Для розв’язання цих проблем необхідно внести зміни до ряду таких підзаконних актів, зокрема: Передбачити в пп. 2 та 48 Постанови КМУ від 23.05.2007 р. № 761 «Про врегулювання питань щодо спеціального використання лісових ресурсів» положення, що незалежно від виду рубки проводити очищення лісосік від порубкових решток, не призначених для переробки чи реалізації, збирати їх в купи для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло- та гарячого водопостачання. Встановити строк заготівлі другорядних лісових матеріалів та здійснення побічних лісових користувань не пізніше 30 днів з дати вивезення деревини. Змінити пп. 47,48 Постанови КМУ від 22.10.2008 р. № 929 «Про затвердження Правил рубок головного користування в гірських лісах Карпат», визначивши, що незалежно від лісорослинних умов і вимог лісовідновлення застосовувати спосіб очищення лісосік як збирання порубкових решток у купи та вали для перегнивання у разі неможливості їх переробки чи реалізації для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло та гарячого водопостачання. Під час трелювання зрубаних дерев з кроною канатними установками порубкові рештки, не призначені для переробки чи реалізації, збирати в купи для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло- та гарячого водопостачання. Доповнити Постанову КМУ від 30.03.1994 р. № 198 «Про затвердження Єдиних правил ремонту і утримання автомобільних доріг, вулиць, залізничних переїздів, правил користування ними та охорони» положеннями: «Власники дорожніх об’єктів або уповноважені ними органи, дорожньо-експлуатаційні організації зобов’язані: використовувати зібрані деревні рештки від розчищення зелених насаджень вздовж смуги відведення автомобільних доріг та вулиць для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло та гарячого водопостачання. Власники дорожніх об’єктів або уповноважені ними органи, дорожньо-експлуатаційні організації мають право: вирощувати вздовж смуги відведення автомобільних доріг та вулиць енергетичні рослини для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло та гарячого водопостачання». 4. Доповнити розділ «Охорона атмосферного повітря» Постанови КМУ від 17.09.1996 р. № 1147 «Про затвердження переліку видів діяльності, що належать до природоохоронних заходів» пунктом «Висаджування енергетичних рослин, перелік яких затверджено центральним органом виконавчої влади, який реалізує державну політику у сфері ефективного використання паливно-енергетичних ресурсів, енергозбереження, відновлюваних джерел енергії та альтернативних видів палива». 3
5. Передбачити норму, що дозволить використовувати біомасу з об’єктів зеленого господарства населених пунктів для потреб тепло- та гарячого водопостачання у наказі Міністерства будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства України 10.04.2006 р. № 105 «Про затвердження Правил утримання зелених насаджень у населених пунктах України». 6. Передбачити у пп. 6.4, 6.5 та 6.8 наказу Державного комітету лісового господарства України 23.12.2009 р. № 364 «Про затвердження Правил рубок головного користування», що залежно від лісорослинних умов і вимог лісовідновлення застосовуються такі способи очищення лісосік як збирання порубкових решток у купи та вали для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло та гарячого водопостачання. Також під час трелювання зрубаних дерев з кроною порубкові рештки, не призначені для переробки чи реалізації, збираються в купи для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло та гарячого водопостачання. Заборонити спалювання порубкових решток. 7. Передбачити норму, що дозволить використовувати біомасу від розчищення зелених насаджень вздовж смуги відведення доріг та вулиць для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло та гарячого водопостачання в наказі Міністерства регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України від 14.02.2012 р. № 54 «Про затвердження Технічних правил ремонту і утримання вулиць та доріг населених пунктів». 8. Передбачити норму, що дозволить використовувати біомасу від розчищення зелених насаджень вздовж смуги відведення доріг та вулиць для подальшого використання на енергетичні потреби та в цілях тепло та гарячого водопостачання в наказі Державної служба автомобільних доріг України від 01.07.2009 р. № 320 «Про затвердження Технічних правил ремонту та утримання автомобільних доріг загального користування України». Розроблення відповідних змін до вказаних актів має здійснюватися згідно із нормо-проектувальною технікою відповідно до чинного законодавства.
АНАЛІЗ ЕНЕРГЕТИЧНИХ СТРАТЕГІЙ КРАЇН ЄС ТА СВІТУ І РОЛІ В НИХ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ Пашков А. П., кандидат технічних наук, доцент кафедри екології Національного університету «Києво-Могилянська академія», член Всеукраїнської екологічної ліги Проблема утилізації радіоактивних відходів є однією з найскладніших в Україні у сфері захисту навколишнього середовища [1]. На сьогоднішній день атомну енергетику використовують 30 країн світу. За оцінками 4
МАГАТЕ, у світі вже накопичено приблизно 300 тис. т відпрацьованого ядерного палива (у перерахунку на важкий метал). Щорічно світова ядерна енергетика збільшує ці обсяги на 10,5 тис. т і тільки третину з них переробляють [2]. У світі було побудовано і функціонувало в 1991 році 458 АЕС, на 1 грудня 2015 р. в експлуатації залишилось 439 АЕС. Стан ядерної енергетики у світі та Україні станом на 1 грудня 2015 р. наведено в табл 1 [3]. Однак слід зрозуміти, що ядерна енергія забезпечує лише 16% світового енергопостачання. Так, наприклад, перше місце за виробленням ядерної енергії посідають Сполучені Штати Америки, які мають 99 діючих реакторів і виробляють 98,990 Гвт, проте це становить всього 19,5% електропостачання цієї країни; Китай має 30 діючих реакторів, що виробляють 26,849 Гвт, однак це лише 2,4% електропостачання в країні. Переважна більшість країн ЄС мають незначний відсоток вироблення ядерної енергії: Німеччина – 15,8%, Великобританія – 17,2, Іспанія – 20,4, Болгарія, Словенія, Фінляндія та Швейцарія – в межах 31,8–37,9%. І тільки Україна, Бельгія, Словаччина та Угорщина використовують половину ядерної енергії, а Франція навіть 76,9%. Французькі вчені встановили, що в 2010 році собівартість вітрової та ядерної енергії зрівнялась, а в подальшому собівартість ядерної енергії значно зростатиме, а вітрової, навпаки – істотно зменшуватиметься. Несправності в роботі АЕС у світі відбуваються майже щодня, деякі супроводжуються викидами радіоактивних речовин і завдають шкоди працівникам станцій, місцевим жителям та довкіллю. Таблиця 1 Стан ядерної енергетики в Україні та світі на 1 грудня 2015 року № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Країна Бельгія Болгарія Великобританія Іспанія Німеччина Румунія Словаччина Словенія Угорщина Фінляндія Чехія Франція Швеція Швейцарія
Населення, млн осіб 10,63 7,64 61,03 44,88 80,27 21,55 5,40 2,02 10,06 5,29 10,22 61,71 9,15 7,55
Частка ядерної енергії в країні, % 47,5 31,8 17,2 20,4 15,8 18,5 56,8 37,2 53,6 34,6 35,8 76,9 41,5 37,9 5
Діючі реактори од
ГВт
7 2 16 7 8 2 4 1 4 4 6 58 9 5
5,943 1,926 9,373 7,002 10,728 1,310 1,816 0,696 1,889 2,741 3,904 63,130 8,849 3,333
Кількість ядерних реакторів на 1 млн осіб, % 0,658 0,262 0,262 0,156 0,100 0,093 0,740 0,495 0,398 0,756 0,581 0,939 0,983 0,662
15 Вірменія 16 Росія 17 Україна 18 Китай 19 Індія 20 Південна Корея 21 Японія 22 Канада 23 США 24 Інші Разом
3,00 141,64 46,38 1319,98 1123,32 48,53 127,77 32,98 301,62
30,7 18,6 49,4 2,4 3,5 30,4
–
– –
– 16,8 19,5
3482,72
1 34 15 30 21 24 43 19 99 20 439
0,376 25,264 13,107 26,849 5,302 21,677 40,480 13,553 98,990 14,010 382,248
0,333 0,241 0,323 0,023 0,019 0,495 0,337 0,576 0,063
– 0,126
Примітки: 1. З усіх діючих реакторів АЕС у світі майже половину експлуатують у понадпроектний термін. 2. Небезпека ядерних реакторів на 1 млн осіб в Україні є в п’ять разів вищою, ніж у США, та в 2,5 раза вищою, ніж загалом у світі.
Деякі фахівці переконують, що саме атомна енергія є найдешевшою. Але, як свідчить світовий досвід, справа ця дуже витратна [4]. Саме тому будівництво атомної електростанції «Фламанвіль» у Франції, розпочате ще в 2007 році, й досі не завершено. Недобудованими залишаються також ядерні реактори в Чехії та Великобританії. У США – лідера за кількістю атомних електростанцій – не розпочато будівництва жодного нового реактора. В Україні атомна енергетика може працювати лише за умови державної підтримки. Тариф на вироблену на АЕС електроенергію не покриває ряд витрат, зокрема на видобуток урану, закриття станцій, поводження з відходами тощо. Показовою є реакція країн Європи на аварію на АЕС «Фукусіма-1» в Японії у березні 2011 року, зокрема: – у Німеччині в екстреному порядку зупинили 7 реакторів, що були введені до 1980-х років, а в червні 2011 року було вирішено не продовжувати термін експлуатації всіх АЕС країни; – уряд Швейцарії наприкінці травня 2011 року оголосив рішення про виведення з експлуатації до 2034 року всіх п’яти діючих АЕС і не будувати нових; – правляча коаліція у Бельгії восени 2011 року заявила про намір повернутися до плану зупинки атомних реакторів з 2015 року. Цікавим є і той факт, що Казахстан за видобутком урану займає перше місце – 23127 т у 2014 році підземним методом (підземне вилуговування), проте ця країна не має жодної АЕС на своїй території. Щорічні потреби українських АЕС у концентраті урану досягають близько 2400 т, тоді як його виробництво становить 1200 т на ДП «Схід ГЗК». За даними МАГАТЕ, урану в світі залишилось на 40 років, його запаси вичерпуються навіть швидше, ніж нафти та газу. Для роботи лише одного з 15 блоків потрібно щогодини понад 6
120 залізничних цистерн прісної води. Регіони поблизу всіх українських АЕС постійно зазнають проблем із забезпеченням водою. Відпрацьоване ядерне паливо (ВЯП) є наднебезпечним для людини та довкілля. Складність поводження з ВЯП полягає: по-перше, у його високій активності (через наявність у складі речовин, що діляться), яка після вивантаження палива з реактора досягає мільйонів Кюрі на тонну та супроводжується значним тепловиділенням; по-друге, у серйозній небезпеці токсичності деяких радіонуклідів, що містяться у складі ВЯП. Крім того, у світі відсутні технології, що дають змогу повністю розв’язати проблему поводження з ВЯП і радіоактивними відходами (РАВ). З огляду на це, національні уряди порушують питання про доцільність використання ядерної енергії, яка вже не є найефективнішою та щорічно збільшує небезпеку для кожної країни, що має АЕС, через збільшення кількості та утримання ядерних відходів. Україна сьогодні займає четверте місце у світі за обсягом радіоактивних відходів. У світовій практиці визначення політики у сфері відпрацьованого ядерного палива є прерогативою держави, і цей підхід зафіксовано в Об’єднаній конвенції про безпеку поводження з відпрацьованим паливом та радіоактивними відходами. Кожна країна приймає свою національну програму щодо поводження з ВЯП, виходячи з технічних та економічних можливостей, запасів урану. Що стосується України, то відходи ядерного палива з наших АЕС переробляє сьогодні країна-агресор Росія. Операція відправки ВЯП в Росію щорічно коштує 100 млн доларів США, однак це не розв’язує проблему радіоактивних відходів. Варто зазначити, що у світі, крім країни-агресора Росії, ядерне паливо переробляють Великобританія, Франція, Китай та Індія, які можуть бути потенційними переробниками відходів ядерного палива з України. Основним нормативним документом, що регламентує поводження з радіоактивними відходами, є Закон України «Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку» [5]. Згідно з ним основним принципом державної політики у сфері ядерної енергії та радіаційного захисту є забезпечення пріоритету захисту людини та навколишнього природного середовища від впливу іонізуючого випромінювання. То що ж ми готуємо майбутньому поколінню, коли в Україні сьогодні вже накопичено 70 тис. м 3 радіоактивних відходів на чотирьох АЕС, 65,5 млн м3 – в уранодобувній і переробній промисловості та 1,1 млрд м3 – у зоні відчуження Чорнобильської АЕС? Екологічні катастрофи, зміна клімату та їхні негативні наслідки – ось до чого призвело використання атома. Щоб одержати одну тонну ядерного палива, потрібно видобути 3 тис. т уранової руди. Тонна відпрацьованого палива утворює 2200 т радіоактивних відходів. Однак найстрашнішим проявом «мирного атома» стали аварії. Вже понад 30 років українці платять велику ціну за катастрофу на Чорнобильській АЕС людськими життями, непридатними для життя землями Полісся, захворюваннями, високою смертністю населення. Якою була б ціна атомної 7
енергії, якби в ній врахували всі ці збитки? Лише на підтримання ЧАЕС у безпечному режимі Україна щороку витрачає 50 млн євро, а на будівництво об’єкта «Укриття» пішли мільярди. Аварія в Японії на АЕС «Фукусіма-1» у 2011 році ще раз підтвердила, наскільки збитковою та безперспективною є традиційна атомна енергетика. Тим більше, що останнім часом у світі почали включати до її вартості соціальні та екологічні витрати. З огляду на викладене, включаючи інші чинники, зокрема глобальне потепління, вичерпність викопного палива, змушують країни світу істотно змінювати структуру енергетичного сектору. Вони розробляють і реалізують плани та стратегії щодо скорочення загального енергоспоживання за рахунок впровадження енергоефективних технологій та заміщення традиційних енергоносіїв відновлюваними джерелами енергії. Як виявилося, в Україні, завдяки сприятливим кліматичним умовам та географічному положенню, потенціал регіонів альтернативної енергетики є надзвичайно високим. Його використання дасть змогу створити робочі місця, підвищити енергетичну безпеку країни, залишити нащадкам не кладовища радіаційних відходів, а дешеву безпечну енергію, як свідчить приклад сонячної електростанції на Хмельниччині. Енергетичну стратегію ЄС щодо відновлюваних джерел енергії наведено в табл 2 [6]. Сьогодні частка викопного палива та АЕС у загальному виробництві електроенергії в світі становить 77,2%, електроенергії з відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) – 22,8%, зокрема: гідроенергетика – 16,6%, енергія вітру – 3,1, біомаса – 1,8, сонячна – 0,9, геотермальна – 0,4%. Найбільшими виробниками «зеленої» електроенергії є 7 країн, сумарні потужності яких досягають 71,5% світових (470 ГВт, без урахування гідроенергії), – Китай, США, Німеччина, Італія, Іспанія, Японія, Індія. Сьогодні у США три міста повністю перейшли на відновлювану енергетику – Аспен, Бурлінгтон, Вермонт. Крім того, повністю на використання такої енергії перейдуть міста Ванкувер (Канада), Копенгаген (Данія), Мальме (Швеція) до 2020 року, Мюнхен (Німеччина) для домовласників – до 2015 року та для всіх споживачів – до 2025 року. В Європейському Союзі стан розвитку відновлюваної енергетики в цілому є близьким до загальносвітових показників. Лідерами у досягненні найкращих показників запровадження відновлюваних джерел енергії є такі країни: Швеція, Фінляндія, Австрія, Португалія, Данія, Латвія, які вже сьогодні використовують ВДЕ від 25,7 до 52,1%. В Україні згідно з енергетичним балансом за 2014 рік ВДЕ становить 2,6%, а за Енергетичною Стратегією тільки до 2030 року заплановано ВДЕ 11,4% [7], тоді як ЄС планує в 2020 році довести зростання ВДЕ до 20%. Але якщо ми крокуємо до Європи, то чому наша країна не орієнтується на передовий досвід ЄС?
8
Таблиця 2 Енергетична стратегія ЄС: досягнуті та заплановані показники відновлюваних джерел енергії, % Країни ЄС Австрія Бельгія Болгарія Велика Британія Греція Данія Естонія Іспанія Італія Кіпр Латвія Литва Люксембург Мальта Україна
2013 32,6 7,9 19,0 5,1 15,0 27,2 25,6 15,4 16,7 8,1 37,1 23,0 3,6 3,8 2,6
Роки 2020 34,0 13,0 16,0 15,0 18,0 30,0 25,0 20,0 17,0 13,0 40,0 23,0 11,0 10,0 11,4 (у 2030 р.)
Країни ЄС Нідерланди Польща Португалія Румунія Словаччина Словенія Угорщина Фінляндія Франція Хорватія Німеччина Чехія Ірландія Швеція ЄС
Роки 2013 2020 4,5 14,0 11,3 15,0 25,7 31,0 23,9 24,0 9.8 14,0 21,5 25,0 9,8 13,0 36,8 38,0 14,2 23,0 18,0 20,0 12,4 18,0 12,4 13,0 7,8 16,0 52,1 49,0 15,0 20,0
Наразі дедалі більше країн світу ставлять собі за мету перехід на 50% і більше використання відновлюваних джерел енергії в енергетичному секторі. Кожна з них розробила свій власний шлях досягнення мети, який відрізняється за кількома показниками: часом імплементації, обсягом, цільовим напрямом. Це забезпечить підвищення рівня енергетичної безпеки та адаптації українського законодавства до європейських вимог і стандартів у сфері поводження з радіоактивними відходами Література 1. Федоренко О. О., Микитенко Л. З. Проблематика утилізації радіоактивних відходів в Україні // Поводження з відходами в Україні: законодавство, економіка, технології : зб. матеріалів Нац. форуму в Києві 4–5.11.2014 р. – К. : ВЕЛ, 2014. – С. 125–127. 2. Проблеми відпрацьованого ядерного палива: світові тенденції та українські реалії [Електронний ресурс]. – Режим доступу : old.niss.gov.ua/monitor/august 16 3. Маркевич К., Омельченко В. Ядерна енергетика у світі та Україні: поточний стан та перспективи розвитку // Центр Разумкова. – К., 2015. – 62 с. 4. Оржель О. Кілька міфів про енергетику // Економічна правда від 26 жовтня 2016 р. 9
5. Закон України «Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку» № 40/95 ВР 08.02.1995 із змінами, внесеними від 14.10.2014 – ВВР 2015, № 2–3. – 12 с. 6. Гелетуха Г. Г., Железна Т. А., Праховик А. К. Аналіз енергетичних стратегій країн ЄС та світу і ролі в них відновлюваних джерел енергії // Біоенергетична асоціація України – К. : 2015. №13. – 40 с. 7. Перспективи розвитку відновлюваної енергетики в Україні до 2030 р. REmap 2030 // Міжнародне агентство з відновлюваної енергетики – К., 2015. – 56 с.
ПОТЕНЦІАЛ СИРОВИНИ РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ ДЛЯ ТЕПЛОВИХ ПОТРЕБ У ЖИТОМИРСЬКІЙ ОБЛАСТІ Кухарець С. М., доктор технічних наук, завідувач кафедри механіки та інженерії агроекосистем Житомирського національного агроекологічного університету Одним із джерел енергетичних ресурсів є аграрне виробництво. Галузь тваринництва України, виробляючи значні обсяги органічних відходів, потенційно має значні ресурси для виробництва біогазу, а рівень виробництва біогазу становить 1,2% економічно можливого. Енергетичний потенціал продукції рослинництва є досить значним, проте його використання перебуває на рівні 2,1% для соломи та 0,2% – для кукурудзи. Тому необхідно підвищити рівень використання доступної як енергоресурс сировини сільськогосподарського походження, що в свою чергу призведе до зростання рівня енергетичної автономності виробництва та житлово-комунального господарства і дасть змогу вирішувати енергетичну проблему зі збереженням або підвищенням ефективності виробництва продукції. Прийнявши теплоту згоряння біогазу на рівні 17 МДж/м 3, а теплоту згоряння соломи на рівні 14 МДж/кг, можна зробити висновок, що тепловий потенціал біогазу в Україні становить 15704,6 млн МДж, тоді як потенціал рослинних решток досягає 470400 млн МДж, що в 30 разів більше, ніж для біогазу. Проведений аналіз інформації за період з 2010 по 2016 роки щодо посівів зернових та технічних культур, наявного поголів’я тварин та птахів, потреби орних земель в мінеральних речовинах у Житомирський області дав змогу встановити потенціал сільськогосподарської біомаси рослинного походження, що придатна для отримання теплової енергії. Як джерело біомаси було прийнято побічну продукцію (солому) вирощування таких культур: пшениця озима, жито озиме, ячмінь озимий, пшениця яра, ячмінь ярий, овес, кукурудза на зерно, соняшник, ріпак, соя. 10
У розрахунках було прийнято відповідні коефіцієнти перерахунку на солому та технічної доступності соломи (табл 1). Таблиця 1 Розрахункові коєфіцієнти
Культура
Коєфіцієнт перерахунку на побічну продукцію (солому)
Пшениця озима Жито озиме Ячмінь озимий Пшениця яра Ячмінь ярий Овес Кукурудза на зерно Соняшник Ріпак Соя
1 0,8 0,8 1 0,8 0,7 1,4 1,9 1,9 0,6
Коєфіцієнт технічної доступності побічної продукції (соломи) 0,7 0,6 0,6 0,7 0,6 0,5 0,4 0,4 0,6 0,3
Коєфіцієнт виходу побічної продукції 0,7 0,48 0,48 0,7 0,48 0,35 0,56 0,76 0,95 0,18
Враховуючи потреби в побічній продукції тваринництва та рослинництва, можна встановити залишок побічної продукції для отримання теплової енергії. Загальний потенціал побічної продукції у 2016 році становив 1009 тис. т. З урахуванням тенденції до зниження обсягів споживання побічної продукції в тваринництві та зменшення посівних площ на 5% обсяг побічної продукції, доступної для виробництва теплової енергії становив 251,84 тис. т. Враховуючи теплоту згоряння різних видів побічної продукції рослинництва, можна представити потенціал побічної продукції рослинництва для отримання теплової енергії у т. ум. п. Згідно з проведеною оцінкою за останні п’ять років потенціал побічної продукції рослинництва, доступний для отримання теплової енергії, коливався від найменшого значення 113,9 тис. т. ум. п. у 2011 році до 302,6 тис. т. ум. п. у 2013 році (найбільше значення). Проведений аналіз дає змогу стверджувати, що з урахуванням макрота мікроекономічних показників в найближчі 5–7 років можна оцінити потенціал побічної сировини за логарифмічною залежністю: у = 29,291Ln(x) + 164,64, (1) де x – рік; у – потенціал побічної сировини рослинництва, доступний для отримання теплової енергії. Середній показник побічної сировини рослинництва, доступний для отримання теплової енергії, становить 135,0 тис. т умовного палива на рік. Визначений потенціал побічної сировини рослинництва, доступний для отримання теплової енергії, може замістити від 9 до 25% усього палива, що
11
споживається в Житомирській області на виробничо-експлуатаційні та комунально-побутові потреби. Через певні відмінності природних умов на території Житомирської області виділено декілька природно-економічних зон. Тому, враховуючи агрохімічні особливості Поліської, Лісостепової та Перехідної зон Житомирської області, тенденція щодо збільшення кількість доступної побічної продукції для енергетичних потреб простежується в тих районах, де відбулося збільшення валового збору зернових культур, здебільшого тих, що відносять до Лісостепової зони. Недостатній потенціал побічної продукції рослинництва в деяких районах Житомирської області можна компенсувати за рахунок вирощування енергетичних культу (міскантус, енергетична верба чи тополя). Враховуючи характеристики таких культур (табл 2) можна орієнтовно встановити площі земель, які потрібно буде відвести для вирощування енергетичних культур. Таблиця 2 Основні характеристики деяких видів енергетичних культур Вид Верба Міскантус
Середня врожайність, т/га на рік 15 20
Теплотворна здатність, ГДж/т 16 17
Енергетичний вихід, ГДж/га за рік 240 340
Слід зауважити, що в Попільнянському, Чуднівському, Ружинському, Андрушівському та Любарському районах потреба в сировині для виробництва тепла забезпечується за рахунок використання побічної продукції рослинництва. Загальний потенціал сировини для отримання теплової енергії (побічно продукція рослинництва та енергетичні культури) становитиме в середньому 293,6 тис. т. ум. палива на рік, що дасть змогу замістити до 28,6% усього палива, що споживається в Житомирській області на виробничо-експлуатаційні та комунально-побутові потреби. Для ефективного енергетичного використання соломи насамперед необхідно оптимізувати структуру технологічного процесу конверсії соломи. Цей процес може бути представлений у вигляді одного технологічного ланцюга, що містить різноспрямовані технологічні процеси. Ефективність використання незернової частини урожаю як енергоносія значною мірою залежить від витрат під час збирання соломи. Так, збільшення витрат на 20% спричинює зростання вартості енергоносія на 10–15%. Для Житомирської області доречною буде валкова технологія збирання соломи зернових в тюки та рулони, що передбачає можливість закладання соломи під накриття, що дає змогу підвищити якість процесу підготовки рослинного матеріалу та забезпечує зменшенням транспортних витрат за 12
подальшого спалювання в котлах. Така технологія заготівлі соломи, сіна та грубих кормів у пресованому вигляді посідає домінуюче місце у країнах Західної Європи. Солому пресують у малі, середні та великі тюки циліндричної та прямокутної форми з різним ступенем щільності. Великі тюки можна використовувати у великих котельнях централізованого теплопостачання. Водночас, останнім часом поширюється технологія збирання соломи із застосуванням преспідбирачів великогабаритних тюків, які мають незаперечні переваги перед іншими конструкціями машин. Основні з них такі: висока продуктивність і, відповідно, менші затрати праці; збереження високої якості матеріалу за рахунок зменшення втрат під час збирання; краще використання вантажопідйомності транспортних засобів, площ складських приміщень, підвищення продуктивності навантажувачів. Для використання поживних решток кукурудзи як біопалива необхідно забезпечити їх збирання. Для Житомирської області доцільним буде використання технології тюкування стебел для варіанта, коли збирають тільки зернову частину врожаю, а нескошені стебла залишають в полі. Для тюкування стебел кукурудзи використовують прес-підбирачі високого тиску. Зазвичай операцію тюкування виконують, коли стебла мають вологість менше ніж 20–25%, щоб уникнути проблем під час зберігання тюків. Важливим питанням для можливості використання на енергетичні цілі є вологість стебел та стрижнів кукурудзи. Одразу після збирання вологість стебел перебуває в межах 45–60% (теплота згоряння 5–8 МДж/кг). У процесі висушування стебел на повітрі можна досягти вологості 15–18% (Q = 15– 17 МДж/кг. Збирання врожаю кукурудзи без обмолоту качанів розпочинають за вологості зерна не більше ніж 40%, з обмолотом – при 30%. Стрижні качанів кукурудзи завжди є вологішими, ніж зерно (35–45%), але під час сушіння інтенсивніше випаровують вологу. Зазвичай кукурудзу на зерно збирають у жовтні–листопаді. Деякі аграрні підприємства роблять це в грудні чи січні, це пов’язано не з агротехнічними вимогами, а з виробничими потребами та економічною доцільністю. Соняшник збирають у вересні–листопаді. Під час збирання культури в оптимальній фазі стиглості вологість кошиків становить 70–75%, стебел – 60–70%. Соняшник збирають зернозбиральними комбайнами, обладнаними жатками. Якщо агрегат «комбайн-жатка» оснащений подрібнювачем, то він забезпечує зрізання рослини, обмолот кошиків, збір насіння в бункер, подрібнення обмолочених кошиків зі стеблами й розкидання їх на полі або збирання у причіп. Інший варіант збирання соняшнику полягає в обмолоті кошиків та їх збиранні в копнувач в цілому вигляді з подальшим вивантаженням на полі невеликими копами. Стебла, що залишилися після збирання, підрізають та подрібнюють дисковими лущильниками. Саме ця технологія (із залишенням стебел у полі) застосовується в Житомирській області. Для можливості використання побічної продукції виробництва соняшнику для енергетичних потреб необхідно забезпечити її збирання. Необхідно використовувати тюкування стебел, що набули відповідної вологості (менше ніж 25%) у полі, з подальшим спалюванням у котлах. 13
Конкретизуючи, можемо відзначити такі переваги використання побічної продукції рослинництва: – значний потенціал; – відсутність конкуренції на цей вид сировини як палива; – наявність на ринку відповідного обладнання для заготівлі; – наявність на ринку відповідного обладнання для спалювання. До основних недоліків використання побічної продукції рослинництва необхідно віднести: – відсутність раціональних логістичних рішень; – відсутність розвиненого ринку палива; – відсутність відповідної техніки для заготівлі побічної продукції у аграрного виробника; – неготовність аграрних підприємств до продажу відходів; – відсутність відповідного обладнання для спалювання побічної продукції у підприємств житлово-комунального господарства. Використання побічної продукції рослинництва: дасть змогу створити та розвинути ринок побічної продукції рослинництва як палива; зумовить розвиток суміжних галузей виробництва у регіоні, створить нові робочі місця, підвищить рівень енергетичної безпеки країни та знизить тарифи на теплову енергію, сприятиме створенню позитивного іміджу біопалива. Перевагами використання енергетичних культур є: – наявність необхідної кількості сировини; – наявність великої кількості відповідного енергетичного обладнання на ринку; – наявність успішного досвіду вирощування та використання енергетичних культур в Україні; – невисока конкуренція на ринку біопалива; Серед недоліків використання енергетичних культур варто зазначити: – складнощі з відведенням необхідних площ землі під вирощування енергетичних культур; – відсутність раціональних логістичних рішень щодо організації заготівлі, складування та постачання сировини. Використання енергетичних культур як палива: дасть змогу використовувати малопродуктивні та незадіяні землі; створити й розвинути ринок енергетичних культур як палива; зумовить розвиток суміжних галузей виробництва у регіоні, створить нові робочі місця, підвищить рівень енергетичної безпеки країни та знизить тарифи на теплову енергію, сприятиме створенню позитивного іміджу біопалива. Вартість соломи як палива в перерахунку на одиницю енергії (ГДж) є істотно меншою порівняно з вартістю природного газу. Так, за типової ціни 600 грн за 1 т на солому як паливо (теплотворна здатність 15 МДж на кг) вартість 1 ГДж енергії становитиме для соломи близько 40 грн за ГДж. За ціни травня 2016 року (Постанова Кабінету Міністрів України від 1.05.2016 №758) на природний газ 6 879 грн за 1 тис. м3 (з урахуванням ПДВ, витрат на транспортування та інших витрат) 14
(за теплотворної здатності 34 МДж на м3) вартість 1 ГДж енергії становитиме для природного газу близько 178 грн за ГДж. Отже, за зазначених цін солома у 4,5 раза є дешевшою за природний газ. З огляду на різні технології збирання, транспортування, зберігання, вартість соломи може значно коливатись. Зокрема, вартість 1 т соломи на полі становить 50–60 грн, у скирті – 140–160 грн, у валку, тюку – 450–650 грн. Економічний ефект від використання біомаси на теплові потреби можна визначити за рахунок вартості заміщуваного природного газу (табл 3). Таблиця 3 Орієнтовний економічний ефект від використання біомаси на теплові потреби в Житомирській області Показник Витрати на біомасу для енергетичних потреб, млн грн Заміщується природного газу, млн м3 Очікуваний економічний ефект, млн грн
2018 р.
2019 р.
2020 р.
365,1 118,8 228,3
216,1 223,5 900,2
206,7 258,4 1083,9
Орієнтовний економічний ефект від використання біомаси на теплові потреби в Житомирській області становитиме: в перший рік використання 228,3 млн грн, в другий – 900,2 млн грн, в третій – 1083,9 млн грн. Література 1. Гелетуха Г. Г. Перспективи вирощування та використання енергетичних культур в Україні / Г. Г. Гелетуха, Т. А. Железная, О. В. Трибой // Аналітична записка БАУ № 10, 2014. – 33 с. 2. Гелетуха Г. Г. Перспективы производства тепловой энергии из биомассы в Украине [Електронний ресурс] / Г. Г. Гелетуха, Т. А. Железная, Е. Н. Олейник // Аналитическая записка Биоэнергетической ассоциации Украины № 6. – 2013. – 24 с. – Режим доступу: http://www.uabio.org /img/files/docs/position-paper-uabio-6-ru.pdf. 3. Гелетуха Г. Г. Перспективи використання відходів сільського господарства для виробництва енергії в Україні / Г. Г. Гелетуха, Т. А. Железная // Аналітична записка БАУ № 7, 2014. – 33 с. 4. Голуб Г. А. Теплота згоряння та умови спалювання соломи / Г. А. Голуб , В. О. Лук’янець, С. В. Субота // Наук. вісн. НУБіП України. Серія «Техніка та енергетика АПК». – 2009. – Вип. 134, ч. 2. – С. 275–278. 5. Голуб Г. А. Проблеми використання соломи в якості палива / Г. А. Голуб // Вісник аграрної науки. – 2010. – № 8. – С. 49–52. 6. Драгнєв С. В. Можливості заготівлі побічної продукції кукурудзи на зерно для енергетичного використання в Україні / С. В. Драгнєв, Т. А. Железная, Г. Г. Гелетуха // Аналітична записка БАУ № 16, 2016. – 51 с. 7. Перспективи розвитку альтернативної енергетики на Поліссі України / [В. О. Дубровін, Л. Д. Романчук, С. М. Кухарець, І. Г. Грабар, Л. В. Лось, 15
Г. А. Голуб, С. В. Драгнев, В. М. Поліщук, В. В. Кухарець, І. В. Нездвецька, В. О. Шубенко, А. А. Голубенко, Н. М. Цивенкова]. – Київ : Центр учбової літератури, 2014. – 335 с. 8. Технічні та технологічні пропозиції отримання енергії із сировини сільськогосподарського походження / С. М. Кухарець, Г. А. Голуб, О. В. Скидан, О. Ю. Осипчук // Вісник ЖНАЕУ. – 2015. – № 2 (50), т. 1. – С. 369– 385. 9. Кухарець С. М. Підвищення енергетичної автономності агроекосистем. Механіко-технологічні основи : монографія / С. М. Кухарець – Житомир : ЖНАЕУ, 2016. – 192 с. 10. Кухарець В. В., Сарана В. В. Визначення основних факторів, що впливають на кількість доступної соломи для переробки / В. В. Кухарець, В. В. Сарана // Наук. вісн. Нац. ун-ту біоресурсів і природокористування України. – 2010. – Вип. 144, ч. 3. – С. 227–232. 11. Біоенергетичні проекти: від ідеї до втілення : практич. посіб. / за заг. редакцією Тормосова Р. Ю. – К. : ТОВ «Поліграф плюс», 2015. – 208 с. 12. Біоенергетичні системи в аграрному виробництві / [Голуб Г. А., Кухарець С. М. Марус О. А. та ін.]; за ред. Г. А. Голуба. – К. : НУБіП України, 2017. – 229 с.
ЕНЕРГЕТИЧНА УТИЛІЗАЦІЯ ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ ВІДПОВІДНО ДО НАЦІОНАЛЬНОЇ СТРАТЕГІЇ ПОВОДЖЕННЯ З ВІДХОДАМИ В УКРАЇНІ Павлюк Н., кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник Сігал О., кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник, завідувач відділу теплофізичних процесів у котлах Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ Підходи до системи поводження з твердими побутовими відходами (ТПВ) у Європейському Союзі відповідають рамковій Директиві 2008/98/ЄС «Про відходи» [1] та новій Директиві ЄС 2018/851 [2], яка набула чинності 30 травня 2018 р. Результат впровадження засад Директиви 2008/98/ЄС: у країнах Європейського Союзу на полігони для захоронення ТПВ потрапляє не більше 5% побутових відходів, близько 40% їх надходить на переробку, близько 15% – на компостування, решта спалюються на ТЕЦ-на-ТПВ з виробництвом теплової та електричної енергії. В 2016 р. в ЄС на 522 ТЕЦ-на-ТПВ було утилізовано 93,6 млн т відходів. Країни-лідери з впровадження ТЕЦ-на-ТПВ: Франція (126 підприємств), Німеччина (121). В Данії, Швеції, Фінляндії та Естонії половина ТПВ спалюється задля виробництва енергії. В Німеччині з 2014 по 2016 роки почало працювати 22 нових об’єкти такого типу, у Великобританії – 14, у 16
Польщі – 4. В Японії на них утилізуються 79% ТПВ. Ринок використання енергії з відходів (waste-to-energy) стрімко зростає у всьому світі. В 2016 р. підприємці інвестували у розвиток згаданих вище технологій майже 14 млрд долл. США. Значна частина підприємств для спалювання відходів належить провідним енергетичним компаніям, а тому інтерес енергетиків до цього альтернативного джерела енергії продовжує зростати. Будівництво нових ТЕЦ-наТПВ відбувається, як правило, зі значною часткою капітальних вкладень з боку енергетичних компаній. Впровадження Європейського підходу до використання енергетичного потенціалу ТПВ в Україні відображене у Національній Стратегії управління відходами в Україні до 2030 року [3], відповідно до якої в 2023 р. в Україні має бути побудовано 15 ТЕЦ-на-ТПВ, а до 2030 р. – 20 (табл). Для України як енергодефіцитної країни використання ТПВ в якості альтернативного палива набуває пріоритетного значення. Для населених пунктів першочерговим завданням є пошук найбільш простих, економічно доцільних шляхів повної переробки відходів з виробництвом максимально можливої кількості теплової та електричної енергії. Такий підхід запроваджений на єдиному в Україні сміттєспалювальному заводі «Енергія» в м. Києві, який останні декілька років працює за принципом котельні. Таблиця Показники впровадження енергетичної утилізації відходів, визначені Стратегією управління відходами в Україні до 2030 року Цільові значення за роками 2017- 2019- 20242016 2018 2023 2030
Показник Будівництво стаціонарних потужностей з термічної утилізаціїї відходів, одиниць Збільшення обсягів побутових відходів, що спрямовуються на термічну утилізацію, % Збільшення обсягів відходів, що спрямовуються на термічну утилізацію, млн тонн
1
3
15
20
2,37
5
7
10
1
1,5
2
3
В 2017 р. на заводі було спалено 22% змішаних ТПВ м. Києва, що дало можливість виробити 150 тис. гкал теплової енергії для опалення та гарячого водопостачання 80 тис. квартир одного з районів м. Києва взимку та забезпечення 60 тис. квартир гарячою водою влітку. Планується, що після реконструкції завод «Енергія» зможе забезпечувати в зимовий період опаленням та гарячою водою більш 300 багатоповерхівок (120 тис. квартир), а в літній період гарячою водою – 700 (близько 280 тис. квартир). Для оцінки доцільності енергетичної утилізації ТПВ в населеному пункті необхідно попередньо провести дослідження кількості ТПВ, яка може 17
надходити на ТЕЦ-на-ТПВ, морфології та вологості відходів за місяцями року, кількості теплоти, що виділяється при спалюванні змішаних муніципальних відходів за сезонами року. Такі роботи виконував Інститут технічної теплофізики НАН України на замовлення сміттєспалювального заводу «Енергія» та французької компанії «БЕТЕН Енженьєрі» для енергетичної валоризації ТПВ в м. Черкаси в рамках проекту комплексної модернізації системи управління відходами цього обласного центру. Реалізація положень Стратегії щодо використання ТПВ як альтернативного палива дозволить скоротити споживання природного газу під час виробництва теплової енергії для населення та поширити в України європейські підходи поводження з побутовими відходами. Література 1. Directive 2008/98/EC of the European parliament and of the council of 19 November 2008 on waste and repealing certain Directives / режим доступу: https://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32008L0098&from=en 2. Directive (EU) 2018/851 of the European parliament and of the council of 30 May 2018 amending Directive 2008/98/EC on waste./ Режим доступу: https://eur-lex.europa.eu/legalcontent/EN/TXT/?uri=uriserv:OJ.L_.2018.150.01.0109.01.ENG 3. Національна Стратегія управління відходами в Україні до 2030 року / Розпорядження КМУ від 8.11.2017 р. № 820-р / режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua/laws/show/820-2017-%D1%80
ОЦІНКА ДОЦІЛЬНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЧАСТИНИ ПОЖНИВНИХ РЕШТОК ЯК ЕНЕРГЕТИЧНОЇ СИРОВИНИ ТА ОРГАНІЧНОГО ДОБРИВА Боголюбов В. М., доктор педагогічних наук, професор, завідувач кафедри загальної екології та безпеки життєдіяльності Дудар В. В., магістр кафедри Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ Стратегія сталого розвитку «Україна–2020» до головних завдань своєї безпеки відносить забезпечення енергетичної безпеки і перехід до енергоефективного використання та споживання енергоресурсів із впровадженням інноваційних технологій [1]. До таких проектів, у першу чергу, відносяться проекти з впровадження і використанням альтернативних джерел енергії.
18
Україна має низку проблем із забезпеченням традиційними енергоресурсами, особливо, нафтою та газом. Окрім того, через використанням застарілих технологій спалювання викопного палива майже 30% усіх викидів в атмосферу здійснюють теплові електростанції [2]. Щорічно в Україні утворюється велика кількість сільськогосподарських відходів, які можуть бути використані як в енергетичних цілях, так і як органічне добриво. Загальна кількість біомаси таких відходів коливається в межах 25–38 млн т/рік в залежності від врожаю основних сільськогосподарських культур, в першу чергу, зернових. Поряд з питаннями економічної ефективності актуальним є екологічний аспект даної діяльності, який варто розглядати у таких напрямках: 1. Збереження природних невідновлюваних ресурсів, а відтак і зменшення шкоди довкіллю від їх видобутку та переробки; 2. Питання екологічної чистоти процесу виробництва та утилізації сільськогосподарських (пожнивних) відходів. 3. Екологічна доцільність використання частини пожнивних решток як органічного добрива. З одного боку, біоенергетичний потенціал України має значну кількість сировини, яку, на даний час, неефективно використовують, а з іншого існує потужна промислова базу для виробництва агрегатів для спалювання палива, що зменшує залежність від імпорту матеріально-технічних устаткувань. Закон України «Про альтернативні види палива» передбачає: «стимулювання збільшення їх до 20% від загального обсягу споживання палива в Україні до 2020 року». Але існують певні перестороги відносно розширення використання окремих видів біопалива (в основному олійних технічних культур), пов’язані з можливим зменшенням посівних площ продовольчих культур. При збиранні зернових культур одержують два види продукції: основна – це зерно і побічна – солома, обсяг якої залежить від способу збирання та зберігання. Співвідношення зерна до соломи змінюється у значних межах і залежить від виду зернових, їх сорту, умов вирощування й заготівлі. Згідно з літературними джерелами, для злакових зернових у середньому співвідношення маси зерна до соломи становить 1:1,52 [3]. На прикладі досвіду ряду західних країн, і перш за все Данії, на енергетичні потреби Україна щорічно може використовувати до 20% отриманої соломи без будь-яких істотних наслідків для родючості ґрунтів, а це майже 8 млн тон соломи для локального енергетичного використання (при валовому зборі зерна на рівні 80 млн т, що дає приблизно 40 млн т соломи). Це дозволить зменшити використання вугілля приблизно на 4–5 млн тонн, а також зменшити викиди СО2 до атмосфери приблизно на 8–10 млн тонн. Зольні залишки становлять 3–5% від маси спалюваної соломи. Головною складовою попелу є калій, що може використовуватись у якості добрив. Таким чином, використання соломи для отримання теплової енергії є раціональним способом утилізації надлишків соломи, яка в даний час практично не використовується на корм чи підстилку для тварин. 19
Головні переваги використання соломи як енергетичної сировини полягають у зменшенні викидів CO2, SO2, NOx; зменшення кількості спалюваної на полях пожнивних решток; високий рівень коефіцієнта корисної дії котлового обладнання; використання місцевого відновлюваного джерела енергії; підвищення конкурентоспроможності сільськогосподарської продукції; створення додаткових робочих місць для місцевого населення при доставці палива; підвищення енергетичної безпеки; приток на місцевий ринок грошей за виробництво «зеленої енергії». До недоліків можна віднести низьку теплотворна здатність соломи (близько 15 ГДж/т); значна залежність теплотворної здатності від вологості; відносно великі витрати на отримання, переробку, транспортування та зберігання соломи; недостатньо розвинений та насичений ринок біопалива не дає гарантій на забезпечення великих теплоелектроцентралей достатньою кількістю соломи; існуючі законодавчі акти не передбачають фінансових преференцій за тепло, отримане з соломи в теплових установках малої потужності; під час спалювання виділяються: сполуки хлору, калію, які спричинюють корозію, а також втрата значної кількості біомаси, яка могла би бути використана як органічне добриво при інтенсивному розвитку тваринництва. Література 1. Указ Президента України «Про Стратегію сталого розвитку «Україна-2020» № 5/2015 від 12.012015. 2. Закон України «Про альтернативні види палива» N 1391-VI (139117) від 21.05.2009. 3. Кравчук В. Основи методології моніторингу агроресурсів та прогнозування врожайності с.-г.х культур за проектом MARS / В. Кравчук, Н. М. Сердюченко // 3б. наук. праць УкрНДІПВТ. – 2009. – №134, ч. 3.
ЗАСТОСУВАННЯ ЕКОЛОГІЧНО ДРУЖНІХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ ПЕРЕРОБЛЕННІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ВІДХОДІВ Мартинов Я. Л., директор ТОВ «Придніпровська БІОТЕС», м. Токмак, Запорізька область ТОВ «Придніпровська БІОТЕС» – компанія, яка реалізує проект будівництва теплоелектростанції в місті Токмак Запорізької області. Цей енергетичний об’єкт працюватиме на біопаливі і матиме електричну потужність 8,6 МВт та теплову – 28 МВт. Таке будівництво – суто комерційний проект, який побіжно дозволить вирішити низку проблем, актуальних як для Токмака, так і для України в цілому. 20
На державному рівні він продовжить реалізацію урядових програм з оптимізації паливно-енергетичного комплексу, впровадження державної політики у сфері підвищення ефективності використання паливно-енергетичних ресурсів, енергозбереження, інтенсифікації використання відновлюваних джерел енергії та альтернативних видів палива. На місцевому рівні сприятиме формуванню сприятливого економічного та екологічного середовища, інвестиційно привабливого іміджу регіону, поліпшення соціального становища міста. Крім того, впровадження цього проекту дасть змогу частково вирішити питання, повязані з газозаміщенням і побутовим теплопостачанням. Станція спроектована таким чином, що в якості основного палива буде використовуватись пелета з лушпиння соняшника, а другорядного – пелета з соломи, фракційність, теплотворна здатність, вологість, зольність яких мало різняться. Складність організації технологічного процесу полягає лише у тому, що Україна наразі не володіє технологіями використання соломи як окремого виду палива. Крім того, вона є більш складним видом палива за рахунок низьких температур кристалізації золи в процесі горіння, що дещо ускладнює процес спалювання, тим самим ускладнюючи технології та збільшуючи вартість реалізації подібних проектів. Натомість лушпиння соняшника зараз використовується в якості палива майже на кожному маслоекстракційному підприємстві, в технологічній схемі роботи якого існує потреба у парі з високими температурними параметрами та значним тиском. За річної потреби об’єкта у паливі приблизно 60 тис тон, можна застосовувати або увесь обсяг у вигляді пелет з лушпиння соняшника, або третину заміняти 20–25 тис. тоннами солом’яної пелети. Токмак – районний центр з населенням понад 32 тис. чоловік, розташований за 100 км на південний схід від Запоріжжя. Приблизно на однаковій відстані від нього працюють масло-екстракційні заводи або масло-жиркомбінати Запоріжжя, Пологів, Мелітополя та Маріуполя. Найбільший з них – Запорізький МЖК – для власних потреб використовує лише половину лушпиння (40–45 тис. тонн), все інше експортує до європейських країн. За умови, що Україна дотепер є енергодефіцитною країною, залежною від російського газу, експорт біопалива в Європу виглядає принаймні нелогічним. Стосовно соломи – у даному регіоні її більш ніж достатньо. У Токмацькому районі функціонують більше 150 сільськогосподарських підприємств. Частину її вивозять під час збору врожаю, частину спалюють на полях, завдаючи масштабної шкоди довкіллю, все інше залишається перегнивати на полях, ускладнюючи посівний процес наступного сезону. На сьогодні місцеві підприємці пропонують постачання соломи в практично не обмежених об’ємах. Станція, яку ми будуємо, зможе заміщати орієнтовно 3 млн м3 природного газу в опалювальний період, що приблизно дорівнює обсягам середньорічного споживання блакитного палива місцевими комунальниками для опалення міста, і забезпечити весь Токмак тепловою енергією. 21
Нами запроектований і будується екологічно безпечний обєкт. Дослідження оцінки його впливу на довкілля свідчать про чітке і суворе дотримання положень чинного природоохоронного, санітарного і містобудівного законодавства; вимог нормативно-правових документів органів державної влади та місцевих органів виконавчої влади. В процесі будівництва і майбутньої експлуатації буде забезпечуватися дотримання екологічних, санітарно-епідеміологічних, інженерно-технічних і місцевих функціонально-планувальних обмежень; ефективність запропонованих ресурсозберігаючих, захисних, відновлювальних, компенсаційних і охоронних заходів. Велика увага приділяється відповідності технологій вимогам чинних нормативних документів (ДБН, національних стандартів) у частині регламентації питань, пов'язаних з охороною природи, використанням природних ресурсів та питаннями створення безпечних умов життєдіяльності людини та експлуатаційної надійності техногенних об’єктів. Окрім зазначених вище позитивних моментів будівництва і запуску в роботу нашого об’єкта є ще один дуже важливий момент. Усі види твердого біопалива містять домішки у вигляді зольних негорючих компонентів. Під час виробництва біомаси виникає проблема утилізації залишків для підтримання кругообігу поживних речовин. Зола утворюється з двох складових. Одна частка золи лушпиння соняшника формується з частинок ґрунту і піску, які осідають на кошики соняшників в процесі росту, збирання тощо і потрапляють в топку разом із лушпинням. Друга потрапляє з ґрунту в період вегетації рослини. Соняшникове лушпиння має невелику зольність (2–7%) проти 22% у вугілля. Навіть за таких умов за рік буде утворюватися до 3–4 тис. тонн. Утворена зола утилізується при її застосуванні в якості самостійного добрива або компоненту для комплексного. Зазначимо, що на відміну від деревної золи, в складі золи лушпиння соняшника міститься підвищена кількість оксидів лужних металів, кальцію (CaO), кремнію (SiO2) та ін. Дослідження показали, що речовина, яка утворюється після спалювання соняшникового лушпиння, має наступні позитивні для агрономії властивості: - здатна швидко знижувати кислотність ґрунту, який потребує вапнування, тому її застосовують як лужне добриво; - ускладнює розвиток кореневої та позакореневої гнилі, хвороботворних мікроорганізмів; - не містить хлору, тому може застосовуватися для підживлення сільськогосподарських культур, чутливих до хлору; - калій міститься в ній у вигляді поташу (вуглекислого калію) і добре розчиняється у воді; - допомагає мікроорганізмам у процесі розкладання органічних речовин, перетворюючи їх на легкодоступні речовини; - володіє властивістю післядії з тривалістю такого ефекту на мінеральних ґрунтах – 2–2,5 роки, на торфових – до 4. 22
Застосування золи у сільськогосподарському виробництві покращить структуру ґрунту, сприятиме його розпушуванню, формуватиме сприятливу мікрофлору, що позитивно вплине на врожайність культур. Використовувати в якості контраргументу формування надмірної зольності при роботі біотеплоелектростанції вважаємо абсолютно безпідставним. Наостанок хочеться поділитися подібним досвідом наших сусідів-білорусів. Нещодавно ми з представниками місцевої громади відвідали білоруське місто Пружани, де на торфі та деревній трісці працює ТЕЦ електричною потужністю 3,7 МВт і тепловою 13,7 МВт, яка, за офіційними джерелами, повністю забезпечує райцентр теплом і електроенергією. Ця станція є державною і побудована у 2009 році відповідно до «Державної програми модернізації енергетичної системи, енергозбереження і збільшення частки власних паливних ресурсів республіки». У майбутньому Пружанську ТЕЦ планують розширити, додати ще один об’єкт, щоб повністю відійти від опалення природним газом. Пружани приємно дивують станом автошляхів, рівнем розвитку інфраструктури (у 18-тисячного місті функціонують льодовий палац і басейн). Проводячи аналогії, скажемо, що будівництво порівняно невеликої теплоелектростанції в Токмаку буде дуже важливим для міста і регіону в цілому, бо паралельно з утилізацією відходів сільськогосподарського виробництва ми отримаємо теплову та електричну енергію, створимо значну кількість нових робочих місць, забезпечимо заміщення колосальних обсягів газу.
23