Перспективы использования биотоплива для получения энергии в Ростовской области

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОТОПЛИВА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

© 2013 г. М.А. Таранов, А. С. Касьянов

В связи с повышением доли парниковых газов в атмосфере и ростом цен на энергоносители вопрос применения альтернативных источников энергии особенно актуален. В статье рассматриваются перспективы применения биомассы для получения энергии.

Ключевые слова: биомасса, альтернативные технологии, пеллет, энергоснабжение, солома.

The problem of the application of alternative energy sources is particularly important due to the increase of a greenhouse gases share in the atmosphere and price increase of energy carriers. The prospects of biomass used for obtaining energy are considered.

Key words: biomass, alternative technology, pellet, energy supply, haulm.

В 2010 году потребление пеллет (в основном из биомассы соломы) в Европе составило 2,5 млн тонн, в 2007 году -5 млн тонн, к 2020 году прогнозируется рост потребления до 12 млн тонн. Китай к 2020 году намеревается производить до 50 млн тонн пеллет ежегодно [1].

В энергобалансе Ростовской области доля возобновляемых источников энергии составляет 0,5% при потенциале в 12%. Производство топлива из растительных отходов - новое перспективное направление для инвестирования.

Сырьём для производства твердого биотоплива - топливных гранул (пеллет) могут быть отходы сельскохозяйственных культур: солома, лузга подсолнечника, отходы кукурузы, крупяного производства и т.п. Потребление топливных гранул во всем мире растет очень быстрыми темпами

(около 30-50% в год). Это связано с долгосрочной тенденцией роста цен на углеводородное топливо, истощением его мировых запасов.

Европейский рынок топливных гранул ежегодно растет более чем на 20%, а в отдельных странах на 35%. Урожай зерновых на Дону - в среднем 8 млн тонн. Это примерно 7,2 млн тонн соломы.

В Ростовской области разработана и уже опробована новая технология по переработке соломы в топливные пеллеты (рисунок 1). Эти пеллеты могут использоваться и как самостоятельное топливо, и как добавка к традиционному углю, в бытовых и промышленных условиях. Постоянный рост цен на газ опережает реальные доходы населения и способствует росту использования биотоплива [2].

Рисунок 1 - Производство пеллет в Ростовской области

Производство пеллет в т.тонн

500

447

В энергобалансе США доля возобновляемых источников энергии составлял 6,7% в 2010 году.

Невозможность полностью переложить рост цены газа на покупателей будет способствовать быстрому переходу на местное более дешевое биотопливо (рисунок 2) [3].

400 350 300 250

2006 2007 2008 2009 2010 2011

2012

Рисунок 2 - Цена на газ для энергетики в Ростовской области

В странах ЕС наибольшим спросом среди альтернативных видов топлива пользуются пеллеты (рисунок 3), так как это:

• минимальная площадь хранения, минимальный объем при перевозке;

• автоматическая разгрузка/подача на склад, в бункер и в зону горения;

• высокая степень безопасности - не взрывоопасны, не подвержены самовозгоранию;

• возможность применения в котлах различной мощности, низкая зольность около 1,5%;

• независимость от монополий - поставщиков газа и возможных отключений поставки.

В 2010 году инвестиции в возобновляемую энергетику во всём мире составляли $ 160 млрд, а в 2011 году - $ 211 млрд. В 2011 году в ветроэнергетику было инвестировано $ 94,7 млрд, в солнечную энергетику - $ 26,1 млрд и $ 11 млрд - в технологии производства энергии из биомассы и мусора [4]. Относительно высокая стоимость линий по производству гранул, большие энергозатраты на их производство, затраты на сбор и заготовку соломы делают рентабельным производство этих гранул только в тех регионах, в которых под зерновыми культурами заняты значительные площади сельскохозяйственных земель и традиционные энергоносители (или их доставка) относительно дороги [6].

Пеллеты из дерева

¡N11

—С ~А п т

кмвя

Пеллеты из соломы

f-л -

1 f из

Пеллеты из торфа

Рисунок 3 - Пеллеты

Потенциал биотоплива в Ростовской области оценивается в 32 млн условных тонн топлива. За счет биотоплива в Ро-

стовской области можно сэкономить до 20 млрд м газа. Например, ЖКХ сегодня потребляет 14 млрд м3 газа в год [5].

Запасы с/х сырья в РО, в млн. тонн

Солома ржи Солома кукурузы Солома проса Лузга подсолнечника Солома рапса

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0 7,0

Рисунок 4 - Производство биотоплива и его запасы в Ростовской области

При таком потенциале используется лишь его малая доля. Рассмотрим экономический эффект от использования соломы на примере котла номинальной тепловой мощностью 1 мВт.

Он требует в качестве топлива рулоны соломы диаметром 1,8 м и длиной 1,2 м. Хороший пресс-подборщик обеспечивает вес такого рулона около 330 кг. Теплотворная способность: природный газ - от 7000 ккал/м3 до 13000 ккал/м3 (для дальнейших расчетов принимаем рекомендуемую величину 7960 ккал/м3);

дизельное топливо - 10000 ккал/кг или 10 кВт/л;

уголь каменный - 6 кВт/кг или 5168 ккал/кг;

древесина (влажность 20%) 3,8 кВт/кг или 3268 ккал/кг;

солома (влажность не более 20%) -4 кВт/кг или 3440 ккал/кг.

Соотношение объемов и теплотворной способности топлива:

1 м3 газа ^ 10 кВт; 1 л дизельного топлива ^ 10 кВт; 2,5 кг дров или соломы влажностью около 20% ^ 10 кВт;

1 м3 березовых дров с влажностью 20% весит 455 кг;

1 м3 березовых дров равноценен 0,75 м3 дубовых, 1,1 м3 ольховых, 1,2 м3 сосновых, 1,3 м3 еловых, 1,5 м3 осиновых.

Для нагрева 1 л воды на 1 °С требуется 1 ккал тепловой мощности; номинальная тепловая мощность 1 мВт соответствует 0,86 Гкал.

Возьмем отапливаемый углем объект детский сад Орловского района РО, отапливаемая площадь здания которого 696 м объём здания 2227,2 м3. Данные о потребности в топливе и его стоимости для объекта при использовании соломы представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Потребление угля и его стоимость

2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г.

Уголь, т 56 57 60 60 60

Цена угля, тыс. руб. 221,76 225,72 237,6 237,6 237,6

За основу возьмем 2011 год. На данном объекте было использовано 60 тонн угля, или 310 Гкал за 2011 год. Получается около 90 тонн соломы, стоимость которой вместе с доставкой составляет 10 € за тонну, или 404,5 рубля. За год 900 €, или 36450 рублей. В графике ниже представлен срок окупаемости установки при следую-

щих параметрах: для расчета взят котел на сломе мощностью 100 кВт. Цена угля -3960 руб./т, цена соломы - 404,5 руб./т. Цена котла - € 16,000, затраты на доставку, оформление и шефмонтаж - € 5,000.

Таким образом, срок окупаемости данной установки на соломе составит менее 4 лет (рисунок 5).

300000 200000 100000 0

-100000 -200000 -300000 -400000 -500000

г од 1 г од ш 1 1 год 3 год 4 год 5 год 6

I 1 Ряд1

Рисунок 5 - Экономия затрат на отопление при внедрении 100 кВт котла на соломе, в €

Солома - это горячий воздух, горячая вода, пар, электроэнергия. Экономическая выгода очевидна в связи с использованием дешевого сырья. В мире каждый день наращивают темпы использования соломы как биотоплива, в альтернативную энергетику вкладываются большие инвестиции.

Эффект от использования альтернативного топлива из отходов сельского хозяйства:

- создание экологически чистого, безотходного производства;

- снижение себестоимости продукции;

- экономически эффективное использование растительных отходов;

- экономия бюджетных средств, выделяемых на закупку топлива для муниципальных котельных;

- развитие малого бизнеса;

- создание новых рабочих мест на

селе.

В Ростовской области при её огромном потенциале используется пока лишь малая доля. Это связано пока ещё с не-

большими ценами на углеводородные носители, но в большей части с мало информированными потребителями.

Литература

1. Возможности использования биотоплива для получения тепловой энергии в Украине [Электронный ресурс] / Режим доступа: URL: http: //monnoptimal.info/pdf/teplopower.pdf

2. Тарифы на газ в Ростове и Ростовской области с 1 июля 2012 года [Электронный ресурс] /Режим доступа: URL: http://www.energovopros.ru/spravochnik/gazo snabzhenie/tarify-na-gaz/ 2894/26121/.

3. Региональная служба по тарифам Ростовской области [Электронный ресурс] /Режим доступа: URL: http://rst.donland.ru/ Data/Sites/18/media/novosty/2013/доклад губернатору 01.2013 коротко^£

4. Топливная гранула (пеллета) [Электронный ресурс] /Режим доступа: URL:http://ntagil.tiu.ru/p7054654-toplivnaya-granula-pelleta.html.

5. Потребление газа в Ростовской области [Электронный ресурс] / Режим доступа: URL:

http://www.mineconomikiro.ru/a3/a35/dzp /postan_pro886_13.09.2012.pdf.

6. О возможности использования соломы в качестве топлива для коммунальной энергетики [Электронный ресурс] /Режим доступа: www. URL: http: //www.biointernational.ru/analytics/851.html.

Сведения об авторах

Таранов Михаил Алексеевич - член-корреспондент РАСХН, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой эксплуатации энергетического оборудования и электрических машин Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерно-град).

Касьянов Алексей Сергеевич - аспирант кафедры эксплуатации энергетического оборудования и электрических машин Азово-Черноморской государственной агроинже-нерной академии (г. Зерноград). E-mail: alexei.kas@mail.ru.

Information about the authors Taranov Mikhail Alexeevich - Corresponding Member of the Russian Academy of Agricultural Sciences (RAAS), Doctor of Technical Sciences, professor, chief of the Operation of power installations and electrical machines department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).

Kasyanov Alexey Sergeyevich - post-graduate student of the Operation of power installations and electrical machines department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). E-mail: alexei.kas@mail.ru.

УДК 621.226.3

АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В ВЕТРОУСТАНОВКЕ © 2013 г. С.М. Воронин, И.В. Закиров

Приведен анализ аккумуляторов энергии для ветроустановок. Предложено использование гидроаккумуляторов вместо электрохимических аккумуляторов.

Ключевые слова: ветроустановки, аккумуляторы энергии, энергоемкость, материалоемкость, гидроаккумулятор.

The authors analyze energy accumulators for wind installations. Is proposed to use hydraulic accumulators instead of electrochemical batteries.

Key words: wind installations, energy accumulators, energy capacity, material capacity, hydraulic accumulator.

В настоящее время в аграрном секторе России существуют небольшие фермерские хозяйства, которые значительно удалены от централизованного электроснабжения, кроме того, у крупных хозяйств также имеются автономные потребители электроэнергии. Для таких хозяйств

наиболее приемлемым является автономное электроснабжение, которое может быть реализовано различными способами.

В частности в настоящее время заинтересованность в применении ветроэнергетических установок (ВЭУ) для автономного электроснабжения объектов АПК воз-