Биомасса

 

Многообещающими для энергетических целей культурами в Европе являются быстрорастущие деревья (плантации  различных видов ивы и тополя), мискантус (Miscanthus) и сорго (Sweet Sorghum). Выращенные растения могут использоваться для сжигания и производства тепла и электроэнергии. Другой многообещающей возможностью является производство жидких топлив, например, из рапса.

прирост ивы составляет 2-3 метра в год (2-3 сантиметра в день в летний период). Сбор урожая - каждые три года.

Другой интересной культурой  является конопля, урожайность которой  составляет 24 т/га при выращивании  в течение 4 месяцев. Однако плантации  конопли запрещены во многих странах, несмотря на то, что некоторые ее виды непригодны для производства наркотических  веществ.

 

 

Оценка ресурсов

 

Энергетический потенциал  может быть оценен по количеству земли  в стране/регионе, которую можно  использовать для энергетических плантаций  и урожайности растительных культур  в условиях местного климата и  качества почвы. Во многих странах имеется  информация об урожайности разных растений. Использование излишков фермерских земель и непригодных деградирующих  земель является приоритетным.

 

Важной характеристикой  при оценке потенциала является отношение  вход/выход (I/O). Например, если жом (багасса) сорго (2/3 энергии) и сахар (1/3 энергии) используются для получения энергии, отношение (I/O) составляет 1:5. Это означает, что может быть получено в 5 раз больше энергии при использовании растения в качестве топлива, чем затрачено на посевные работы, удобрения и пестициды, сбор урожая, транспортировку и подготовку топлива. Обычно это отношение больше, чем 1:5 для деревьев и меньше для растений, используемых для получения жидких видов топлива.

 

Барьеры

 

Быстрорастущие растения требуют большего количества удобрений  по сравнению с традиционными  растительными культурами. Использование  деградированных земель также предполагает предварительную регенерацию с  помощью удобрений. Для древесных  видов это условие не является жестким, поскольку деревья обладают корневой системой, сохраняющей активность в течение года. Кроме того, древесная  зола может использоваться в качестве эффективного удобрения на энергетических плантациях, уменьшая проблему попадания  удобрений в грунтовые воды.

 

Воздействие на экономику, окружающую среду и занятость населения 

 

Затраты на производство одной (сухой) тонны сорго составляют 50 Евро, а на производство одной (сухой) тонны ивы Salix составляют 70 Евро (Дания, Hvidsed).

 

Затраты на производство электроэнергии из биомассы (сорго)

Тип установки 

Малые, 1992 год : 0,16 Евро/кВт·ч

Большие, 2000 год : 0,08 Евро/кВт·ч

Малые улучшенные, 2000 год : 0,07 Евро/кВт·ч

Большие улучшенные, 2000 год : 0,05 Евро/кВт·ч

 

Экология 

 

Важной особенностью ивы  является то, что она может быть использована для очистки воды. Возможно комплексное использование энергетической ивы в системах очистки воды. Другими  преимуществами энергетических плантаций  являются: контроль лесных пожаров, уменьшение эрозии почвы, поглощение пыли, а также  замещение использования ископаемого  топлива, приводящее к уменьшению эмиссии  серы и оксидов азота.

 

Занятость населения 

 

Половину затрат на выращивание  сорго составляет оплата трудовых ресурсов. Дополнительное производство 500 тонн сухой  биомассы в год создает одно рабочее  место. Другие дополнительные рабочие  места могут быть созданы в  смежных областях - компостирование, производство бумаги, сервисные организации.

 

Некоторые правила: Выход  сорго для разных регионов Центральной  и Южной Европы: ежегодно может  быть произведено 90 тонн сырой массы  на гектар = 25 тонн сухой биомассы = 450 ГДж или 11 тонн нефтяного эквивалента. При этом 1/3 получается в виде этанола  из сахара, а 2/3 в виде твердого топлива  из багассы. Такое количество энергии соответствует поглощению 30-45 тонн СО2 на гектар в год. Среднее годовое потребление электроэнергии одним человеком в Западной Европе может быть обеспечено выращиванием тополя на площади 0.25 га.

 

 

Биогаз 

 

Самый большой потенциал  биогаза в Европе представляют навозные стоки в сельском хозяйстве. Другими  источниками сырья являются:

Осадки после механической или биологической очистки сточных  вод (осадок после химической очистки  часто образует лишь малое количество биогаза).

Бытовые отходы органического  происхождения.

Органические отходы промышленности, например, мясоперерабатывающей или  пищевой.

 

Необходимы предосторожности для того, чтобы при переработке  не использовались отходы, содержащие тяжелые металлы или вредные  химические вещества, если твердый  остаток предполагается использовать в качестве удобрений. Однако такие  отходы могут перерабатываться в  биогазовых установках, если в дальнейшем сухой остаток считается видом  отходов и сжигается.

 

Другим источником биогаза  могут быть полигоны ТБО, содержащие большое количество органической материи. Биогаз может быть собран при помощи бурения скважин. Такое бурение в любом случае уменьшает неконтролируемую эмиссию метана из тела полигона.

 

Содержание энергии 

 

В случае хорошей организации  процесса из одного килограмма твердого сухого вещества (TВ) обычно получается около 0,3-0,45 м3 биогаза (60% метана). Типичное время сбраживания составляет 20-30 дней при температуре 32°C. Нижняя теплотворная способность газа составляет 6,6 кВт·ч/м3. Количество получаемого биогаза часто приводится на килограмм летучего твердого вещества (ЛТВ). Содержание ЛТВ в навозе, не содержащем солому, песок и другие подобные примеси, обычно составляет 80% от твердого вещества (TВ).

 

Биогазовые установки  обладают собственным потреблением энергии для поддержания повышенной температуры в метантенке. Для БУ с удачной конструкцией собственное потребление энергии составляет 20% от получаемой энергии. В случае использования биогаза для одновременного производства электрической и тепловой энергии (когенерация), 30-40% энергии преобразуется в электрическую энергию, 40-50% - в тепловую, а оставшаяся часть потребляется на собственные нужды.

 

 

Оценка ресурсов

 

 Оценку количества  навоза можно осуществить, используя  данные о поголовье скота. Поскольку  количество навоза зависит от  количества и типа получаемых  кормов, необходимо использовать  средние данные для каждой  из стран.

биогаз с 65% метана

 Для оценки годовой  производительности необходимо  оценить продолжительность содержания  животных в помещении. Для больших  птицеферм и свиноферм она  зачастую равна целому году, в  то время как коровы могут  содержаться на привязи от  нескольких месяцев в году  до целого года.

 

Для ориентировочной оценки количества навоза телят, свиней и птицы  могут быть сделаны следующие  предположения:

 

Телята 1-6 месяцев: 25% от количества навоза молочных коров.

Другие виды телят (телята > 6 месяцев, мясной скот, матки): 60% от количества навоза молочных коров.

Поросята 5-15 кг: 28% от количества навоза свиноматки.

свиньи на выращивании > 15 кг: 52%.

птица на выращивании: 75% от взрослой птицы.

 

Барьеры

 

Наличие барьеров сдерживает крупномасштабное развитие биогазовых установок в странах CEEC:

 

Сложно сделать биогазовые установки окупаемыми, если единственным источником прибыли является продажа  энергии. Применение БУ становится привлекательным  после учета эффектов обработки  навоза. Это могут быть улучшение  условий гигиены, простота обращения, уменьшение запаха и переработка  промышленных отходов.

недостаток знаний о БУ в среде руководителей и организаторов.

 

Воздействие на экономику, окружающую среду и занятость населения 

 

Экономика

 

Экономические параметры  БУ определяются высокими инвестиционными  затратами, умеренными затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание, практически бесплатным сырьем и  доходом, получаемым от продажи биогаза  или электроэнергии и тепла. Иногда к этому можно добавить другие параметры, например, превращение отходов  в полезное удобрение.

 

Например, в Чешской Республике стоимость биогазовой установки, способной  перерабатывать навоз от 100 коров, оценивается  в 70000 долларов. Эта установка будет  производить 220 МВт·ч в год и энергию для собственного нагрева. В результате, необходимые инвестиции равны 0,32 долларов на кВт·ч/год. Новые датские биогазовые установки имеют сходные экономические параметры. По существующим оценкам, совместное чешско-датское предприятие могло бы уменьшить цену на 40% (до 0,2 долларов на кВт·ч/год), однако эти оценки не были подтверждены на практике.

 

Годовые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание обычно равны 10-20% от общей стоимости. Они  зависят от организации, уровня зарплаты, типа установки и транспортных расходов. Если расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание равны 10% от стоимости в год и требуется, чтобы срок окупаемости установки не превышал 10 лет, цена на электроэнергию должна быть на уровне 0,04-0,06 $/кВт·ч (в соответствии с приведенным примером из Чехии при условии, что сброженный остаток не продается в качестве удобрения).

 

К экологическим воздействиям БУ на окружающую среду относятся:

Производство энергии, замещающей ископаемое топливо, уменьшение эмиссии  СО2.

Уменьшение запаха и улучшение  гигиенических условий.

Переработка определенного  вида органических отходов, который  в противном случае может вызвать  экологическую проблему.

Уменьшение эмиссии метана из-за неконтролируемого анаэробного  разложения навоза.

Упрощение обращения с  навозом, превращение части навоза в удобрение и уменьшение использования  искусственных удобрений.

 

Занятость населения 

 

 Прямая занятость населения  в Дании на биогазовых установках  оценивается величиной в 560 рабочих  мест на 1 ТВт·ч произведенной энергии, из которых 420 заняты эксплуатацией и обслуживанием, а 140 - на строительстве (2000 человеко-лет для создания установок, производящих 1 ГВт·ч и имеющих период эксплуатации 14 лет). Эта оценка верна для механизированных систем с признаками централизации, то есть часть навоза транспортируется к установке от соседних ферм.

биогаз с 65% метана

 Для оценки годовой  производительности необходимо  оценить продолжительность содержания  животных в помещении. Для больших  птицеферм и свиноферм она  зачастую равна целому году, в  то время как коровы могут  содержаться на привязи от  нескольких месяцев в году  до целого года.

 

Для ориентировочной оценки количества навоза телят, свиней и птицы  могут быть сделаны следующие  предположения:

 

Телята 1-6 месяцев: 25% от количества навоза молочных коров.

Другие виды телят (телята > 6 месяцев, мясной скот, матки): 60% от количества навоза молочных коров.

Поросята 5-15 кг: 28% от количества навоза свиноматки.

свиньи на выращивании > 15 кг: 52%.

птица на выращивании: 75% от взрослой птицы.

 

Барьеры

 

Наличие барьеров сдерживает крупномасштабное развитие биогазовых установок в странах CEEC:

 

Сложно сделать биогазовые установки окупаемыми, если единственным источником прибыли является продажа  энергии. Применение БУ становится привлекательным  после учета эффектов обработки  навоза. Это могут быть улучшение  условий гигиены, простота обращения, уменьшение запаха и переработка  промышленных отходов.

недостаток знаний о БУ в среде руководителей и организаторов.

 

Воздействие на экономику, окружающую среду и занятость населения 

 

Экономика

 

Экономические параметры  БУ определяются высокими инвестиционными  затратами, умеренными затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание, практически бесплатным сырьем и  доходом, получаемым от продажи биогаза  или электроэнергии и тепла. Иногда к этому можно добавить другие параметры, например, превращение отходов  в полезное удобрение.

 

Например, в Чешской Республике стоимость биогазовой установки, способной  перерабатывать навоз от 100 коров, оценивается  в 70000 долларов. Эта установка будет  производить 220 МВт·ч в год и энергию для собственного нагрева. В результате, необходимые инвестиции равны 0,32 долларов на кВт·ч/год. Новые датские биогазовые установки имеют сходные экономические параметры. По существующим оценкам, совместное чешско-датское предприятие могло бы уменьшить цену на 40% (до 0,2 долларов на кВт·ч/год), однако эти оценки не были подтверждены на практике.

 

Годовые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание обычно равны 10-20% от общей стоимости. Они  зависят от организации, уровня зарплаты, типа установки и транспортных расходов. Если расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание равны 10% от стоимости в год и требуется, чтобы срок окупаемости установки не превышал 10 лет, цена на электроэнергию должна быть на уровне 0,04-0,06 $/кВт·ч (в соответствии с приведенным примером из Чехии при условии, что сброженный остаток не продается в качестве удобрения).

 

К экологическим воздействиям БУ на окружающую среду относятся:

Производство энергии, замещающей ископаемое топливо, уменьшение эмиссии  СО2.

Уменьшение запаха и улучшение  гигиенических условий.

Переработка определенного  вида органических отходов, который  в противном случае может вызвать  экологическую проблему.

Уменьшение эмиссии метана из-за неконтролируемого анаэробного  разложения навоза.

Упрощение обращения с  навозом, превращение части навоза в удобрение и уменьшение использования  искусственных удобрений.

 

Занятость населения 

 

 Прямая занятость населения  в Дании на биогазовых установках  оценивается величиной в 560 рабочих  мест на 1 ТВт·ч произведенной энергии, из которых 420 заняты эксплуатацией и обслуживанием, а 140 - на строительстве (2000 человеко-лет для создания установок, производящих 1 ГВт·ч и имеющих период эксплуатации 14 лет). Эта оценка верна для механизированных систем с признаками централизации, то есть часть навоза транспортируется к установке от соседних ферм. биогаз с 65% метана

 Для оценки годовой  производительности необходимо  оценить продолжительность содержания  животных в помещении. Для больших  птицеферм и свиноферм она  зачастую равна целому году, в  то время как коровы могут  содержаться на привязи от  нескольких месяцев в году  до целого года.