Що є у природі, те природно або про біоенергетику

У світі має місце брак екологічно чистих джерел енергії. Разом з тим, від найближчої зірки наша каменюка отримує 170 мільярдів джоулів кожну секунду. Або кожному квадратному її метру бог Ра дарує від сотень до тисяч кВт*год на рік.

          Скільки чудових відкриттів у різних сферах зробило людство завдяки тому, що просто злегка підглядало, як те чи інше відбувається в природі, а потім відтворювало, а за можливості і покращувало ті процеси.
          Так і тут. Навколишня дійсність нашої благословенної країни демонструє нам чудовий спосіб накопичення енергії Сонця у хімічну енергію вуглеводнів, з яких складається біомаса. І справді, в Україні біомаса росте всюди, де (і коли) її не садять. Що ж буде, коли ті страшенні мільярди, що йдуть у розвиток нафти і газу, зникають у безодні вугільних шахт (а як сюди долучити і те, що розкрадається?!), спрямувати у новий вид індустрії - посадку і вирощення спеціальних насаджень? Що, як просто вирощувати собі дрова? Опалювати будинки, добувати електроенергію? А чорне золото хай собі лежить, як його дехто заскладував
           Скажете: знов спалювати, так той же дим, а де ж екологія? Не поспішайте. Бо за час вирощення наші енергетичні верби і тополі забрали з атмосфери рівно стільки вуглекислого газу, скільки виділять при спалюванні. І кисню у небо видали рівно стільки, скільки візьмуть на спалювання.
            Не знаю, як кому, але і без точних розрахунків, інтуїтивно, мені здається, що у сільськогосподарських країнах з помірним кліматом енергетика на основі біомаси (як вирощеної цілеспрямовано, так і плюс відходи агрофірм, лісопилок, меблів, харчової, переробної промисловості і таке інше) має більші перспективи і можливості у забезпеченні країн "зеленою" енергією, ніж класична геліоенергетика чи вітрова.
            Скажете, в цивілізаційному плані це крок назад? Знов, не поспішайте, індустріали Іноді "назад" може означати "вперед". Чи таким ви зовсім не уявляєте собі майбутнього постіндустріальних країн? На дровах, га!? А от дехто намагається таке уявити. І не просто дехто, а ті, кого у нас прийнято брати за приклад. Ось в чому - в гарному - і слід рівнятися на Європу, справжню, а не штучну гламурно-лямурну лабуду.
            Ось чому далі у цілком незмінному вигляді йде, хоча і архівна, але від того не менш цінна стаття про досвід розвитку енергетики на основі вирощення енергетичних рослин. Цей шедевр має неодмінно бути у цьому співтоваристві.

У Швеції існує унікальна система використання енергетичних плантацій верби в екосистемі міст. Її головна суть в тому, що плантації енергетичної верби служать не тільки біопаливом для місцевих котельних установок. Їх також використовують для утилізації і очищення стічних вод, що в кінцевому випадку дає подвійну вигоду, оскільки дозволяє економити на мінеральних добривах для росту плантацій.

Як працюють такі екосистеми і чи мають вони перспективу в Україні?

Застосування енергетичної верби у світі

Перші промислові плантації енергетичної верби з’явились у Швеції в кінці 80-х – на початку 90-х років минулого століття, коли в Європі зародився тренд використання альтернативних джерел енергії замість традиційних і добре відомих нам нафти та газу. Тому Швеція по праву вважається країною, яка вперше запропонувала і впровадила промислову технологію вирощування енергетичної верби як твердого біопалива.

Наступними країнами, які почали наслідувати приклад Швеції, стали Великобританія, Ірландія, Данія, Польща, США та інші. В 2008 році з’явились перші промислові посадки і в Україні.

Розповсюдження даної багатолітньої культури саме в цих країнах пояснюється, в першу чергу, сприятливими кліматичними умовами для її вирощування. Це достатня кількість опадів, величина яких має становити на менше 550-600 мм на рік для досягнення планових показників урожайності. Звичайно, крім енергетичної верби, є ще багато інших рослин, які вирощують для отримання зеленої біомаси, проте вони поширені в інших географічних зонах, які краще підходять для їх репродукції.

Важливо відмітити ще один нюанс. Чому енергетичну вербу не зовсім правильно вважати деревом, хоча вона відноситься до родини вербових? Основна відмінність енергетичної верби (Salix Viminalis) – це те, що дану рослину вирощують кущами. Це в першу чергу пов’язано з промисловою технологією збирання врожаю, тому що дозволяє застосовувати уже існуючі на ринку машини та обладнання. Також це дозволяє доволі легко перепрофілювати плантацію на вирощування інших сільськогосподарських культур, провівши її рекультивацію після закінчення технологічного циклу або з прийняттям такого рішення в силу інших питань. Наприклад, ринкових умов.

Незважаючи на те, що основне призначення енергетичної верби – це біопаливо для виробництва електричної та теплової енергії, в різних країнах є своя специфіка використання біомаси з енергетичних плантацій верби та основні драйвери ринку.

Швеція. За різними оцінками, вербу в Швеції вирощують на площі від 15 до 20 тисяч гектарів. За даними компанії Lantmnnen, в середньому в країні щорічно засаджують приблизно 500 га нових плантацій, стільки ж рекультивують. Власниками плантацій та виробниками енергетичної тріски є звичайні фермери.

Основними рушійними силами розвитку даного ринку є високий податок на викиди вуглекислого газу (70 євро/т) та великий попит на біомасу всередині країни, пов’язаний з великою кількістю об’єктів централізованого теплопостачання, які функціонують на твердому біопаливі. Вербову тріску поставляють на 25 об’єктів теплогенерації. За цим показником Швеція взагалі знаходиться на першому місці у світі.

Як заявив Андерс Лунд, директор Фонду Східноєвропейського партнерства з енергоефективності та довкілля (E5P), в ході міжнародного інвестиційного форуму з енергоефективності, що проходив 7 листопада в Києві, сьогодні тільки 5% енергії у Швеції виробляється з нафти.

Ще одним важливим фактором вирощування плантацій є державна підтримка фермерів у цьому напрямку. Покриття частини затрат на створення плантацій відбувається в розрахунку 500 євро на 1 гектар.

Всі ці заходи сприяли тому, що Швеція стала світовим лідером в даному сегменті біоенергетики. Таким чином, вона зменшила імпорт дорогих енергоресурсів і перейшла на використання внутрішніх альтернативних джерел енергії. Країна показала, як за короткий проміжок часу можна повністю змінити структуру споживання енергоносіїв, створивши при цьому додаткові робочі місця.

Великобританія. За даними Європейської біомасової асоціації (AEBIOM), у Великобританії висаджено близько 4000 га плантацій енергетичної верби. В цій країні тріску енергетичної верби використовують переважно в якості біопалива на ТЕЦ, для чого створені відповідні законодавчі умови.

Серед основних факторів, які посприяли розвитку плантацій у Великобританії, можна виділити обмеженість лісових ресурсів у самій країні, і державну підтримку фермерів у розмірі 800-1000 фунтів стерлінгів на 1 гектар (компенсація частини затрат на посадку).

Данія. Незважаючи на невеликі розміри, ця країна знаходиться на передовій у розвитку біоенергетики. В останні роки там почали будувати нові станції централізованого опалення з використанням твердого біопалива, які розглядаються іншими країнами як приклад для наслідування. Одним із джерел енергії таких установок є плантації енергетичної верби, площа яких в Данії складає понад 3 000 га.

На відміну від інших країн, основним стимулюючим фактором для фермерів стали високі ціни на біомасу, що, в свою чергу, спричинено великим попитом всередині країни. Станом на 2012 рік, ціни на тріску енергетичної верби у Данії наближаються до рівня 100 євро/т.

Польща. За даними Агентства реструктуризації та модернізації сільського господарства (ARiMR), станом на 2010 рік в Польщі було висаджено більше 6 000 га енергетичної верби. Основний попит на біомасу з цих плантацій формують польські ТЕС, які виробляють 90% електроенергії в країні. Тому в Польщі прийнятий закон, який стимулює ТЕС використовувати, поряд із вугіллям, біопаливо для зменшення викидів CO2 в атмосферу.

Позитивним для тамтешнього ринку стало й те, що в 2008 році Польща ухвалила постанову, яка стимулює використання сільськогосподарської біомаси, до якої належать також енергетичні рослини. У відповідності до цієї постанови, об’єкти, які споживають біопаливо, мають гарантовано використовувати мінімальний встановлений процент агробіомаси. Відповідні показники встановлені для різних категорій виробників теплової та електричної енергії, що передбачає зростання у споживання агробіомаси до 2017 року.

Ухвалення згаданої постанови та наявність великої кількості малопродуктивних земель дало поштовх до розвитку плантацій енергетичної верби в Польщі. Так, в країні виникла хороша практика, яка може бути взята за основу для розвитку ринку біоенергетики в Україні. Енергетичні компанії готові частково фінансувати закладення плантацій і гарантувати викуп всієї біомаси в майбутні роки. Зважаючи на те, що в Україні частка використання вугілля в генерації електроенергії є великою, лише 5-відстоткове заміщення вугілля біомасою або спільне спалювання може дати великий поштовх для розвитку внутрішнього ринку твердого біопалива.

Це вигідніше ніж будівництво нових ТЕС на біомасі, оскільки потребує менших капіталовкладень для модернізації обладнання. Заміна 5% вугілля на біопаливо на українських ТЕС – це ринок обсягом 1,5-2 млн. т пеллет, що в 3-4 рази більше, ніж виробляється станом на 2012 рік.

Характеристики енергетичної верби як біопалива

Верба відноситься до легких порід деревини з густиною 460 кг/м3 при нормалізованій вологості 12%. Для порівняння, сосна має густину в 510-520 кг/м3 (за різними джерелами). Мінімальна теплота згоряння сухої вербової деревини складає 18,5 МДж/кг, що майже дорівнює аналогічному показнику хвойних порід.

При збиранні урожаю отримують тріску вологістю 50-55% з нижньою теплотою згоряння 8 МДж/кг або 1900 ккал/кг. Цього достатньо для використання вербової тріски в сучасних котлах на киплячому шарі, які сьогодні успішно починають використовувати в розвинених країнах. Якщо використовувати тріску тільки на виробництво тепла в невеликих водогрійних котлах (0,6-1 МВт), то для більш ефективного згоряння потрібно, щоб тріска мала вологість 35-40%. Цього можна досягнути за рахунок зберігання біомаси під накритим приміщенням з хорошою циркуляцією повітря.

З одного гектару плантації можна отримувати 7-15 сухих тонн енергетичної верби на рік. Для розрахунків візьмемо середню величину 10 odt (oven dry tone / повністю суха тонна / атро-тонна – показник, який використовується для позначення ваги абсолютної сухої деревини). Нижча теплота згоряння атро-тонни становить 18,5 ГДж/т, відповідно один гектар вербової плантації дає 185 ГДж енергії на рік, що еквівалентно 5,16 тис. кубометрів природного газу (NCV=35,88 ГДж/кг).

При сьогоднішніх цінах на природний газ для приватних установ і бюджетних організацій (4680 грн. за тисячу кубометрів), вартість газу, еквівалентного 1 га плантацій верби, дорівнює 24 тисячі гривень. Як доводять розрахунки, затрати на те, щоб зібрати і доставити 10 odt, будуть становити приблизно 7-8 тисяч гривень (включаючи амортизацію біологічних активів). Різниця вартості ресурсів – 16 тис. грн. – це привід задуматись над реконструкцією котельних установок з природного газу на біопаливо як місцевий вид енергоресурсів.

Якою може бути модель розвитку ринку енергетичних плантацій в Україні?

Енергетичні рослини, в нашому випадку енергетичну вербу, можна вирощувати на малопродуктивних землях, яких в Україні тільки в північному і західному регіонах нараховується сотні тисяч гектарів. Чому б їх не використовувати ефективно на благо місцевих громад?

Як зазначено вище, вирощування енергетичної верби в різних країнах має свої особливості та заохочується різними механізмами. З урахуванням чинних законодавчих актів у сфері нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії, в Україні можна виділити два основні сегменти, де можна використовувати плантації енергетичної верби. Перший – це отримання біомаси для ТЕЦ на біомасі, які виробляють електроенергію за "зеленим" тарифом. Другий – це використання тріски енергетичної верби як палива для твердопаливних котлів, які виробляють теплову енергію для бюджетних організацій, соціальних об’єктів, а також на об’єктах централізованого опалення в невеликих містах України.

Зупинимось більш детально на другому варіанті і розглянемо, як подібні системи можуть функціонувати в Україні, враховуючи подібний досвід в інших країнах.

За приклад візьмемо невелике місто з населенням до 30 000. Як правило, в таких містах є декілька котельних установок, які працюють на природному газі. Деякі з них постачають тепло для населення, інші – для бюджетних організацій та соціальних об’єктів міста. Середня за потужністю котельня виробляє 1500 Гкал теплової енергії на рік, яких достатньо для опалення приміщень площею 10-12 тисяч квадратних метрів. Для отримання такої кількості тепла щорічно потрібно 700-900 тонн тріски енергетичної верби, яку достатньо вирощувати на площі 40-50 га.

Такі плантації має сенс створювати на невеликій відстані від міста – як з метою зменшення витрат на логістику, так і можливістю використання стічних вод, які є хорошим органічним добривом з великим вмістом азоту. В даному випадку, плантація енергетичної верби слугує ще й екологічним способом утилізації стічних вод та їх очищення. У результаті ми отримуємо замкнену екологічну систему, яка працює в межах одного району. На сьогодні відомо 20 прикладів таких систем в Швеції.

Висновки

Наразі існує багато альтернативних джерел енергії для заміщення традиційних нафти та газу на місцевому рівні. Вони знаходяться навколо нас у великій кількості, проте ми не навчились їх використовувати, незважаючи на вже доступні технологічні рішення.

Створення замкненої системи на рівні міста і території навколо нього на основі енергетичної верби – одна із можливостей використання таких ресурсів. Вона органічно вписується в уже існуючу систему і дозволяє ефективно використовувати наявні ресурси у вигляді відходів, перетворюючи їх на паливо для виробництва теплової енергії. В результаті створення невеликого кластеру енергетичної верби отримуються наступні переваги:

- вирішення проблеми утилізації стічних вод (служать органічним добривом для приросту біомаси енергетичних плантацій);

- енергонезалежність міста від постачання зовнішніх енергоносіїв для виробництва теплової енергії;

- більш стабільне прогнозування витрат на виробництво теплової енергії (перестають залежати від зміни ринкових цін);

- створення додаткових робочих місць;

- ефективне використання малопродуктивних земель.

Зважаючи на те, що Україна має великий сільськогосподарський потенціал, використання подібних систем, здається, лежить на поверхні. Цим шляхом сьогодні йдуть такі країни як Німеччина, Швеція та інші. Тому є надія, що в нашій країні від слів про дорогий природний газ перейдуть до реалізації проектів на основі внутрішніх енергоресурсів.

Володимир Івахів, старший аналітик компанії "Салікс Енерджі", для "Української енергетики"

Коментарі

Хан Геварыч

13.03.17, 15:41

А вот если топить ватой, то этих восстанавливающихся природных ресурсов может на долго хватить.

главное не выключать телек и не снижать уровень боярышника в крови

Lulu

23.03.17, 16:18Відповідь на 1 від Хан Геварыч

угу... може, тому Європа раз у раз і поривається знімати санкції... щоб вата ніколи не закінчувалася.. мабуть...

33.03.17, 16:28Відповідь на 2 від Lulu

угу... може, тому Європа раз у раз і поривається знімати санкції... щоб вата ніколи не закінчувалася.. мабуть...и что часто порывается?

43.03.17, 16:43Відповідь на 3 від Хан Геварыч

та постійно, тільки свіжий приклад
https://www.rbc.ua/ukr/news/es-dolzhen-pereyti-postepennoy-otmene-sanktsiy-1488063441.html

53.03.17, 16:48Відповідь на 4 від Lulu

та постійно, тільки свіжий приклад
https://www.rbc.ua/ukr/news/es-dolzhen-pereyti-postepennoy-otmene-sanktsiy-1488063441.htmlМнение отдельных голов меня как то не интересует.

Так что там по Европе? Какая температура насчет снятия санкций?

63.03.17, 16:58Відповідь на 5 від Хан Геварыч

Європа це не якесь абстрактне поняття. Рішення про впровадження санкцій приймали якісь окремі голови, так само протилежне рішення можуть прийняти.
Можна нарити повно подібних заяв. Наскільки пам'ятаю, Трамп десь з місяць тому розмірковував у тому ж розрізі...

73.03.17, 17:11Відповідь на 6 від Lulu

83.03.17, 17:17Відповідь на 7 від Хан Геварыч

я бачу різницю між наявністю таких розмов і їх відсутністю...
а без зняття санкцій вата швидко вичерпається, чим опалювати будемо?

93.03.17, 17:19Відповідь на 8 від Lulu

я бачу різницю між наявністю таких розмов і їх відсутністю...
а без зняття санкцій вата швидко вичерпається, чим опалювати будемо?ага, вон как то широко разрекламированный какой то там итальянский орган признал днр и лнр. А потом оказалось что это подпольное сборище на уровне сельсовета.

йо-майо

103.03.17, 17:24Відповідь на 6 від Lulu

Популярні приколи

відео

Відновлювані ресурси

Що є у природі, те природно або про біоенергетику

Останні статті

Коментарі