Проблемы развития биоэнергетики на основе древесного сырья в России

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ

ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ БИОЭНЕРГЕТИКИ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ В РОССИИ

Е.Н. ЩЕРБАКОВ, доц. проректор по УМО МГУЛ, канд. техн. наук,

С.П. КАРПАЧЕВ, проф. каф. транспорта леса МГУЛ, д-р техн. наук,

А.Н. КОМЯКОВ, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,

А.Н. СЛИНЧЕНКОВ, ст. преподаватель каф. ТОЛП МГУЛ

Перспективными энергоресурсами для лесных регионов являются энергоносители на основе древесного сырья - древесное биотопливо.

Для удаленных лесных регионов источником древесного топлива служит древесная биомасса, которая остается после лесозаготовок - лесосечные отходы и отходы от лесопереработки - опилки, кусковые отходы и пр.

Современная заготовка леса осуществляется машинами. Так называемая сортиментная заготовка леса включает операции отделения ствола дерева от сучьев и вершинок. В дело идет только ствол без вершинки. Остальная биомасса остается в лесу или попросту сжигается.

Использование биотоплива в России может помочь в решении проблем энергоснабжения малых городов и поселков, лесозаготовительных предприятий. В удаленных лесных районах введение новых технологических цепочек производства лесного сырья для биоэнергетики окажет положительное влияние на устойчивое развитие регионов.

Ориентация на использование порубочных остатков и отходов переработки древесины для получения тепла и электрической энергии способствует развитию малой энергетики и децентрализации тепло- и энергоснабжения на их основе. Это магистральное направление устойчивого развития теплоэнергетики во всем мире.

Древесное топливо - традиционный источник энергии. И сейчас оно получает «второе рождение» для промышленного использования благодаря ряду причин [14].

1. Экономические причины. Уголь или мазут необходимо доставить до потребителя зачастую за тысячи километров. Древесина же произрастает вблизи. Биотопливо - быс-

akomyakov@mail.ru

тро возобновляемый источник энергии. Цена на топливную щепу постоянно растет и в настоящее время составляет 400-600 руб. за плотный куб. м на складе производителя.

2. Экологические причины. Россия присоединилась к Киотскому соглашению по сокращению выбросов парниковых газов. При использовании биотоплива как возобновляемого источника энергии выбросы парниковых газов считаются нулевыми.

3. Социальный фактор. Биоэнергетика создает новые рабочие места. Как показывает опыт скандинавских стран, высокомеханизированное производство древесного топлива дает 120 рабочих мест на каждый ТВт-час биоэнергии. На механизированное производство - 400 рабочих мест. Рост рабочих мест в биоэнергетике приводит к созданию новых рабочих мест в других отраслях.

Таким образом, развитие энергетики на основе древесного топлива из леса - путь устойчивого развития удаленных лесных регионов России, который обеспечивает экономическое развитие, социальное благополучие и экологическую безопасность этих регионов.

Несмотря на огромные запасы лесных ресурсов и все преимущества древесного топлива, его доля в энергетике России менее 1 %. В развитых европейских странах эта цифра доходит до 30 %. Одна из главных причин - слаборазвитая сеть лесных дорог. Вследствие этого в Российской Федерации западные технологии не всегда эффективны.

Наличие эффективных технологий является главным условием для реализации биоэнергетических проектов. Наибольших успехов в разработке таких технологий достигли скандинавские страны, такие как Швеция и Финляндия [1].

70

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ

Рис. 1. Технология производства щепы на верхнем складе

В зависимости от того, где производится щепа, все технологии можно классифицировать на три группы:

1. Технологии с производством щепы у пня (на лесосеке).

2. Технологии с производством щепы в месте примыкания к лесовозной дороге (на верхнем или нижнем складе).

3. Технологии с производством щепы у потребителя.

Все существующие технологии обязательно включают транспортную фазу. Транспортная фаза технологических процессов

освоения биомассы из леса - важнейшая. Биомасса может транспортироваться в различной форме. Наиболее часто биомасса из леса перерабатывается в топливную щепу и в таком виде доставляется автотранспортом потребителям. Для этого используют большегрузные специальные автопоезда - щеповозы грузоподъемностью 40-60 т, для которых требуются дороги с твердым покрытием.

Пример технологии производства щепы на верхнем складе с дальнейшей транспортировкой ее автощеповозами потребителям представлен на рис. 1.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010

71

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ

Рис. 2. Схема производства щепы на погрузочном пункте в лесу и транспорта топливной щепы в мягких контейнерах в смешанных сухопутно-водных перевозках

72

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010

БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ

В Российской Федерации острая нехватка автомобильных дорог, особенно в лесной зоне. По протяженности лесовозных дорог Россия значительно отстает от зарубежных стран: на 1000 га леса в России приходится всего 1,2 км лесных дорог, а в Финляндии - 40 км, в Германии - 43, Швеции - 11. Из общего числа лесовозных дорог в Российской Федерации дорог с твердым покрытием, то есть гравийным, асфальтовым, железобетонным, всего 180 тыс. км - 0,16 км на 1000 га [3].

Водные пути помогают решать проблему нехватки автодорог. В России к внутренним водным путям тяготеет около 14 млрд м3 лесосырьевых ресурсов.

Для водного транспорта древесного биотоплива в виде топливной щепы, пеллет и подобных сыпучих древесных материалов могут быть применены мягкие плавучие контейнеры, например, конструкции МГУЛ (МЛТИ) [4]. На судоходных реках возможна организация судовых перевозок топливной щепы в контейнерах на баржах и плашкоутах. На несудоходных и временно судоходных реках - сплавом за тягой буксирных судов и катеров.

Мягкие плавучие контейнеры обладают рядом ценных качеств:

- снижение затрат на погрузочно-разгрузочных операциях;

- возможность эксплуатации в условиях мелководья и несудоходных рек;

- возможность эксплуатации в условиях необорудованных причалов;

- дешевизна материала оболочки контейнера;

- высокая прочность материала оболочки контейнера и малый вес порожнего контейнера.

Одна из возможных схем транспорта топливной щепы в мягких контейнерах в смешанных сухопутно-водных перевозках представлена на рис. 2.

Особенность данной схемы:

- переработка древесной массы на топливную щепу рубительной машиной и погрузка щепы в контейнеры через промежуточный бункер;

- смешанные сухопутно-водные перевозки контейнеров с топливной щепой;

- водный транспорт топливной щепы в контейнерах.

В предложенной технологии определяющей машиной операций в лесу является рубительная машина. Она не должна простаивать. Простои рубительной машины возможны из-за потери времени на установку контейнеров под загрузку и их упаковку после загрузки. Для исключения простоев между рубительной машиной и контейнером установлен бункер щепы.

Исследованию работы рубительной машины совместно с бункером щепы был посвящен следующий этап исследований.

Библиографический список

1. Карпачев, С.П. Некоторые вопросы технологии освоения и водного транспорта биоресурсов из леса для биоэнергетики / С.П. Карпачев // Ученые записки РГСУ Экологическая безопасность и природопользование. - 2009. - № 5. - С. 130-138.

2. Dr. Lauri Sikanen. Forest Energy in Finland. Finish Forest Research Institute “METLA”. 2003г.

3. http://www. lesnoyexpert. ru/index.php?p=article&id= view&n=19&a=1

4. Карпачев, С.П. Транспорт технологической щепы по воде в мягких контейнерах: дисс. ... канд. техн. наук / С.П. Карпачев. - М.: МЛТИ, 1985. - 249 с.

5. Action plan for renewable energy sources. Publications 1/2000. Ministry of Trade and Industry. 2000.

6. Energy for the future: Renewable sources of energy. White paper for a community strategy and action plan. Communication from the Commission. COM (97) 599. 1977.

7. Energy statistics 2002. Statistics Finland. 2003.

8. Finnish statistical yearbook of forestry 2002. Finnish Forest Research Institute. SVT agriculture, forestry and fishery 2002, p. 45.

9. Hakkila P. Developing technology for large-scale production of forest chips. Wood Energy Technology Programme 1999-2003. Technology Programme Report 5/2003. Tekes.

10. Ylitalo E. Puupolttoaineen kaytto energiantuotannossa. SVT agriculture, forestry and fishery 2001, p. 52.

11. Hakkila P. Factors driving the development of forest energy in Finland. IEA/Task 31, 2003. Flagstaff.

12. Концепция развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003-2010 годы (внесенные изменения).

13. http://www.rosleshoz.gov.ru/agency/strategy/0

14. Суханов, B.C. Перспективы использования древесных отходов и дровяной древесины для выработки тепловой и электрической энергии / B.C. Суханов // Леспроминновации. - 2005. - № 3 (5).

15. http://www.topgran.ru/info/.

16. http://www. lesnoyexpert. ru/index.php?p=article&id= view&n=19&a=1.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2010

73