1

Оцінка енергетичного потенціалу біомаси в Україні

Желєзна Т.А.

Зав. відділом НТЦ “Біомаса”, к.т.н.

RENEXPO Східна Європа / Альтернативна енергетика

Конференція з тематики “Біомаса”, 4 листопада 2009 року

22

Оцінка енергетичного потенціалу біомаси в Україні

Складові потенціалу:

Солома зернових культур

Солома ріпаку

Відходи виробництва кукурудзи на зерно

Відходи виробництва соняшника

Деревна біомаса

Рідкі біопалива (біодизель, біоетанол)

Біогаз (з відходів тваринництва, з полігонів ТПВ, з осадів станцій

аерації)

Енергетичні культури (класичні, ріпак на біодизель, кукурудза на біогаз)

Торф

3

Види енергетичного потенціалу біомаси

Теоретичний – максимальний об'єм біомаси, яка теоретично може бути використана для виробництва енергії

У випадку відходів та залишків – це максимальний об'єм утворених відходів та залишків (наприклад, соломи)

Технічний - частка теоретичного потенціалу, фізично доступна на сучасному рівні розвитку техніки та технологій

(наприклад, об'єм соломи, яка може бути фактично зібрана)

Економічний – частка технічного потенціалу, що задовольняє критеріям економічної доцільності та враховує інших споживачів даного виду біомаси

3

4

Визначення коефіцієнтів

Коефіцієнт відходів – відношення сухої маси наземних залишків до маси зібраного з польовою вологістю врожаю (для зернових культур – зерна, для соняшника – насіння).

Коефіцієнт технічної доступності визначає частку рослинних залишків, відходів та інших видів біомаси, яка може бути фактично зібрана (тобто є доступною) для подальшої обробки/використання.

Коефіцієнт енергетичного використання визначає частку рослинних залишків, відходів та інших видів біомаси, яка може бути використана для виробництва енергії.

4

55

Коефіцієнти відходів, технічної доступності та енергетичного використання біомаси

Сільськогосподар-ська культура

Коефіцієнт відходів

Коефіцієнт технічної

доступності (КТД)

Коефіцієнт енергетичного використання

(КЕВ)

Сумарний коефіцієнт*(КТДКЕВ)

Пшениця 1,0 0,5 0,26 0,13

Ячмінь 0,8 0,5 0,26 0,13

Інші зернові 0,8 0,5 0,26 0,13

Ріпак 2,0 0,7 1,0 0,7

Кукурудза на зерно 1,5 0,7 0,7 0,49

Соняшник 2,0 0,67 1,0 0,67

* показує % загального обсягу (теоретичного потенціалу) біомаси, що може бути використана для виробництва енергії

6

Напрямки використання соломи в Україні

В тваринництві як підстилка для скота. В рослинництві як органічне добриво. При вирощуванні грибів. Як паливо для соломоспалюючих котлів

6

7

Фактичне використання соломи в Україні (2007 г.)

Напрямки використання Об'єм, тис. т

% фактично зібраного

обсягу

% загального врожаю соломи

Залишається на полі*:- Як органічне добриво**- Спалюється на полі

10145 - 50

В тваринництві як підстилка для скота 4942 49 24,5

При вирощуванні грибів 44 0,43 0,22

Паливо для котлів 10,5 0,1 0,05

Спалюється на полі*** 3051 30 15

Інше:- Використовується як орг. добриво- Не використовується

2097,5 20,47 10,23

Всього 20290 100 100

7

* Спалюється практично все, що залишається на полі (експертна оцінка).

** Норм на використання соломи як добрива немає. Статистика не знайдена.

*** Експертна оцінка

загальний врожай соломи у 2007 р. – 20,29 млн. т

88

Енергетичний потенціал сільськогосподарських відходів в Україні (2007 р.)

Вид біомасиЕнергетичний потенціал, млн т у.п.

Теоретичний Технічний Економічний

Солома пшениці 7,14 3,60 0,93 (2,55)*

Солома ячменю 2,45 1,21 0,31 (0,98)

Солома інших зернових 0,80 0,40 0,10 (0,26)

Солома ріпаку 1,07 0,75 0,75 (2,06)

Відходи виробництва кукурудзи на зерно 5,7 3,99 2,79 (4,31)

Відходи виробництва соняшника 4,27 2,86 2,86 (4,48)

Всього 21,43 12,81 7,75 (14,63)

* Дані в скобках – оцінка за 2008 р.

99

Енергетичний потенціал відходів сільського господарства, 2007 р.

1010

Оцінка потенціалу відходів сільського господарства за попередні роки та прогноз на найближчі роки

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Прогноз

рік

Ен

ерге

тич

ни

й п

оте

нц

іал

від

ход

ів

сіл

ьсь

кого

го

спо

дар

ств

а, м

лн

т у

.п.

теоретично можливий технічно досяжний економічно доцільний

11

Лісове господарство України

11

68%

17%7%

1%1%2% 2%2%

Держкомлісгосп Мінагрополітики Міноборони МНС

Мінтранс Мінприроди Інші Землі запасу

Відносно низький середній рівень лісистості країни (16%) Ліси розташовані в різних природно-кліматичних зонах: Полісся,

Лісостеп, Степ, Українські Карпати та гірський Крим Велика частка лісів з обмеженим режимом користування (до 50%) та

заповідних лісів (14%) Частка лісів розташована в зоні радіоактивного забруднення Половина лісів є штучно створеними і вимагають посиленого догляду

Загальна площа лісів: 9,5 млн. га.Середній річний приріст деревини в лісах: 4,0 м3/га

Відомче розподілення земель лісового фонду

України

1212

Енергетичний потенціал деревної біомаси в Україні, 2007 р.

Складові потенціалу деревної біомаси

Теоре-тичний

потенціал, млн. т у.п.

Коефіцієнт технічної

доступності

Технічний потенціал, млн. т у.п.

Коефіцієнт енергетичноговикористання

Економічний потенціал, млн. т у.п.

Невивезена деревина на лісосіках (порубочні залишки), W 50-60%* 0,26 0,9 0,24 0,9 0,21

Первинні відходи деревообробки (відходи у ліспромгоспах при розпилюванні кругляка), W 40-45% 0,37 0,9 0,33 0,7 0,23

Вторинні відходи деревообробки (відходи на ДОКах при виготовленні готової продукції), W 25-30%

0,23 0,9 0,21 0,7 0,14

Дрова, що вивозяться з лісосіки, W 40-45% 1,27 0,7 0,89 1,0 0,89

ВСЬОГО 2,13 1,66 1,48

* W - масова вологість

1313

Динаміка енергетичного потенціалу деревної біомаси в Україні по роках

В Україні, згідно даних Держкомлісгоспу, річний приріст деревини використовується максимум на 50%, в той час як в країнах Європи цей показник становить 60-80%

1414

Енергетичний потенціал деревної біомаси, 2007 р.

15

Енергетичні культури

Це рослини, що спеціально вирощуються для використання в якості палива або для виробництва біопалива:

Однолітні трави (сорго, кенаф)

Многолітні трави (міскантус, просо прутевидне, двукісточник очеретяний)

Швидкоростучі дерева і деревовидні рослини (верба, тополя, акація)

Традиційні с/г культури: ріпак, соняшник для біодизелю; цукровий буряк, кукурудза для біоетанолу; кукурудза для біогазу.

15

1616

Розподіл сільськогосподарських угідь та посівні площі сільськогосподарських культур, 2007 р.

Землі тис. га

Загальна земельна площа 60354,8

Сільськогосподарські угіддя 41650,0

у тому числі:

рілля 32433,7

сіножаті 2419,8

пасовища 5513,6

Вся посівна площа 26060

в тому числі:

зернові культури 15115

технічні культури 5920

картопля і овоче-баштанні культури 1997

кормові культури 3028

Площа чистих парів 1625

Вільна площа ріллі* 4748,7

* різниця між площею ріллі та посівною площею з урахуванням площі чистих парів

Запропонований розподіл вільної площі ріллі для вирощування енергетичних культур (тис. га)

Вільна площа ріллі 4748,7

Класичні енергетичні культури 2349

Ріпак (біодизель) 1229

Кукурудза (біогаз) 842

Загалом 4420

Залишок вільної площі ріллі

(% від загальної вільної площі)

328,7

(7%)

1717

Врожайність та теплота згоряння біомаси енергетичних культур

Енергетична культура

Врожайність, сух. т/га в рік

Нижча теплота згоряння сухої маси, МДж/кг

Тополя 9,5 18,5

Верба 9 18,5

Вільха 7 20

Акація 11 17

Міскантус 12 17

міскантус верба тополя акація вільха

1818

Потенціал енергетичних культур, 2007 р.

19

Біогаз

Біогаз – газ, що утворюється при розкладенні органічної речовини в анаеробних умовах (без доступу кисню)

Склад біогазу: CH4 50-80%, CO2 15-45%, H2O 5%, сліди сіроводороду.

Теплота згорання 18-20 МДж/м3

Джерела сировини для отримання біогазу: Відходи тваринництва: скотарства, свинарства, птахівництва, вівчарства Органічна складова відходів на полігонах твердих побутових відходів Осад станцій аерації Кукурудза як енергетична культура

19

20

Енергетичний потенціал біогазу в Україні, 2007 р.

Вид біогазуТеоретичний

потенціал, млн. т у.п.

Коефіцієнт технічної

доступності

Технічний потенціал, млн. т у.п.

Коефіцієнт енергетичного використання

Економічний потенціал, млн. т у.п.

Біогаз з відходів тваринництва

3,27 0,7 2,45 0,3 0,76

Біогаз з твердих побутових відходів

0,77 0,6 0,46 0,6 0,26

Біогаз з осадів станцій аерації

0,21 0,6 0,13 0,7 0,09

Біогаз з кукурудзи як енергетичної культури

1,59 0,7 1,11 1,0 1,11

ВCЬОГО 5,84 4,15 2,22

2121

Енергетичний потенціал біогазу з відходів тваринництва, 2007 р.

22

Оцінка енергетичного потенціалу біогазу з відходів тваринництва по роках

Потенціал утворення біогазу з відходів тваринництва

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

3000,00

3500,00

4000,00

4500,00

5000,00

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

рік

тис

т.у

.п.

Теоретично можливий потенціал Технічно досяжний потенціал

Економічно доцільний потенціал

2323

Енергетичний потенціал рідких біопалив в Україні, 2007 р.

Вид рідкого біопалива

Теоретичнийпотенціал, млн. т у.п.

Коефіцієнт технічної

доступності

Технічнийпотенціал, млн. т у.п.

Коефіцієнт енергетичного використання

Економічнийпотенціал, млн. т у.п.

Біодизель з ріпаку як традиційної с/г культури 0,50 1,0 0,50 0,5 0,25 (0,69)*

Біодизель з ріпаку як енергетичної культури 0,78 1,0 0,78 1,0 0,78

Біодизель, всього 1,12 1,12 1,03

Біоетанол з зерна кукурудзи 2,16 1,0 2,16 0,3 0,71 (1,1)

Біоетанол з меляси цукрових буряків 0,17 1,0 0,17 0,9 0,15 (0,12)

Біоетанол, всього 2,33 2,33 0,86 (1,22)

* Дані в скобках – оцінка за 2008 р.

2424

Енергетичний потенціал біодизелю з ріпаку як культури традиційного с/г виробництва, 2007 р.

2525

Енергетичний потенціал біоетанолу, 2007 р.

26

Торф

Україна – країна з середнім рівнем накопичення торфу – близько 1 мм/рік. Саме цю частину торфу можна вважати ВДЕ.

Теоретичний потенціал – об'єм торфу, який щорічно утворюється на площі торф'яників в межах промислової глибини.

Технічний потенціал – частка теоретичного потенціалу торфу, який видобувається та використовується на енергетичні та інші потреби.

Економічний потенціал – частка технічного потенціалу торфу, для якого є потенційний споживач з метою виробництва енергії.

Оцінка потенціалу згідно запропонованому підходу враховує вплив на оточуюче середовище і дає змогу відділити відновлювану частку торфу від торфу як корисної копалини.

27

Енергетичний потенціал торфу, 2007 г.

2828

Енергетичний потенціал біомаси в Україні (2007 р.)

Вид біомасиЕнергетичний потенціал, млн. т у.п.

Теоретичний Технічний Економічний

Солома зернових культур 10,39 5,21 1,34 (3,79)*

Солома ріпаку 1,07 0,75 0,75 (2,06)

Відходи виробництва кукурудзи на зерно 5,7 3,99 2,79 (4,31)

Відходи виробництва соняшника 4,27 2,86 2,86 (4,48)

Деревна біомаса 2,13 1,66 1,48

Біодизель 0,50 0,50 0,25 (0,69)

Біоетанол 2,33 2,33 0,86 (1,22)

Біогаз з гною 3,27 2,45 0,76

Біогаз з полігонів ТПВ 0,77 0,46 0,26

Біогаз з осадів станцій аерації 0,21 0,13 0,09

Енергетичні культури- тополя, міскантус, акація, вільха, верба- ріпак (солома)- ріпак (біодизель)- кукурудза (біогаз)

14,581,650,781,59

12,391,150,781,11

12,39 1,15 0,78 1,11

Торф 0,77 0,46 0,40

ВСЬОГО 50,01 36,23 27,27 (~ 35)* Дані в скобках – оцінка за 2008 р.

2929

Оцінка енергетичного потенціалу біомаси в Україні по роках

* попередня оцінка

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008* Прогноз

рік

Ен

ерге

тич

ни

й п

оте

нц

іал

біо

мас

и,

мл

н т

у.п

.

теоретичний технічний економічний

3030

Дякую за увагу!

Желєзна Т.А.

НТЦ “Біомаса” (м. Київ)

т./ф. (044) 456-94-62

zhelyezna@biomass.kiev.ua

www.biomass.kiev.ua