Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1

Проаналізовано сучасний стан та перспективи розвитку виробництва електроенергії з біомаси в Україні. Розглянуто підходи до вибору парових турбін для проектів ТЕЦ на біомасі в комунальному теплопостачанні. Представлено результати енергетичного аналізу життєвого циклу комбінованого виробництва теплово...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Гелетуха, Г.Г., Желєзна, Т.А., Баштовий, А.І
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2017
Назва видання:	Промышленная теплотехника
Теми:	Возобновляемая энергетика
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142336
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1 / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Желєзна, А.І Баштовий // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 58-64. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-142336
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1423362018-10-06T01:22:58Z Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1 Гелетуха, Г.Г. Желєзна, Т.А. Баштовий, А.І Возобновляемая энергетика Проаналізовано сучасний стан та перспективи розвитку виробництва електроенергії з біомаси в Україні. Розглянуто підходи до вибору парових турбін для проектів ТЕЦ на біомасі в комунальному теплопостачанні. Представлено результати енергетичного аналізу життєвого циклу комбінованого виробництва теплової та електричної енергії з твердої біомаси. Проанализировано современное состояние и перспективы развития производства электроэнергии из биомассы в Украине. Рассмотрены подходы к выбору паровых турбин для проектов ТЭЦ на биомассе в коммунальном теплоснабжении. Представлены результаты энергетического анализа жизненного цикла комбинированного производства тепловой и электрической энергии из твердой биомассы. State-of-the-art and prospects for the development of power production from biomass in Ukraine are analyzed. Main approaches to choosing steam turbines for the commercial projects on biomass CHP plants for public heat supply are considered. The paper presents some results of energy analysis of the life cycle of combined heat and power production from solid biomass. 2017 Article Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1 / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Желєзна, А.І Баштовий // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 58-64. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 0204-3602 DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.1.2017.09 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142336 620.92 uk Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Возобновляемая энергетика Возобновляемая энергетика
spellingShingle	Возобновляемая энергетика Возобновляемая энергетика Гелетуха, Г.Г. Желєзна, Т.А. Баштовий, А.І Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1 Промышленная теплотехника
description	Проаналізовано сучасний стан та перспективи розвитку виробництва електроенергії з біомаси в Україні. Розглянуто підходи до вибору парових турбін для проектів ТЕЦ на біомасі в комунальному теплопостачанні. Представлено результати енергетичного аналізу життєвого циклу комбінованого виробництва теплової та електричної енергії з твердої біомаси.
format	Article
author	Гелетуха, Г.Г. Желєзна, Т.А. Баштовий, А.І
author_facet	Гелетуха, Г.Г. Желєзна, Т.А. Баштовий, А.І
author_sort	Гелетуха, Г.Г.
title	Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1
title_short	Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1
title_full	Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1
title_fullStr	Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1
title_full_unstemmed	Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1
title_sort	енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. частина 1
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Возобновляемая энергетика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142336
citation_txt	Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1 / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Желєзна, А.І Баштовий // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 58-64. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT geletuhagg energetičnijtaekologíčnijanalíztehnologíjvirobnictvaelektroenergííztverdoíbíomasičastina1 AT želêznata energetičnijtaekologíčnijanalíztehnologíjvirobnictvaelektroenergííztverdoíbíomasičastina1 AT baštovijaí energetičnijtaekologíčnijanalíztehnologíjvirobnictvaelektroenergííztverdoíbíomasičastina1
first_indexed	2025-07-10T14:47:27Z
last_indexed	2025-07-10T14:47:27Z
_version_	1837271719100809216
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №158 ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА УДК 620.92 ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ТА ЕКОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ ВИРОБНИЦТВА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ З ТВЕРДОЇ БІОМАСИ. ЧАСТИНА 1 Гелетуха Г.Г., канд. техн. наук, Желєзна Т.А., канд. техн. наук, Баштовий А.І., канд. техн. наук Інститут технічної теплофізики НАН України, вул. Желябова, 2а, Київ, 03680, Україна Проаналізовано сучасний стан та перспективи розвитку виробницт- ва електроенергії з біомаси в Україні. Розглянуто підходи до вибору парових турбін для проектів ТЕЦ на біомасі в ко- мунальному теплопостачанні. Представ- лено результати енергетичного аналізу життєвого циклу комбінованого вироб- ництва теплової та електричної енергії з твердої біомаси. Проанализировано современное состояние и перспективы развития про- изводства электроэнергии из биомассы в Украине. Рассмотрены подходы к вы- бору паровых турбин для проектов ТЭЦ на биомассе в коммунальном теплоснаб- жении. Представлены результаты энер- гетического анализа жизненного цикла комбинированного производства тепло- вой и электрической энергии из твердой биомассы. State-of-the-art and prospects for the development of power production from biomass in Ukraine are analyzed. Main approaches to choosing steam turbines for the commercial projects on biomass CHP plants for public heat supply are considered. The paper presents some results of energy analysis of the life cycle of combined heat and power production from solid biomass. Бібл. 6, табл. 5. Ключові слова: біомаса, біопаливо, тверде біопаливо, теплоелектроцентраль, теплоелектростанція, життєвий цикл. ВДЕ – відновлювані джерела енергії; ГВП – гаряче водопостачання; ККД – коефіцієнт корисної дії; КТ – конденсаційна турбіна; ПТ – турбіна з протитиском; ТЕС – теплова електростанція; ТЕЦ – теплоелектроцентраль; е/е – електроенергія; CED – показник сукупних витрат енергії; ced – безрозмірний показник сукупних витрат енергії; EYC – коефіцієнт перетворення енергії; η – коефіцієнт використання палива. Нижній індекс: т – тепловий; е – електричний; NR – невідновлюваний. Стан виробництва електроенергії з твердої біомаси в Україні За даними офіційного Енергетичного балан- су України за 2015 рік [1], частка відновлюваних джерел енергії у структурі загального виробництва електроенергії складала 5,6 %, у тому числі біопалива – лише близько 0,1 %, або 1,7 % обсягу електроенергії, отриманої з усіх ВДЕ (табл. 1). Протягом останніх років спостерігається певний ріст обсягів виробництва електроенергії з біомаси в Україні, головним чином, у режимі комбінованого виробництва з тепловою ене- ргією. З 2012 по 2015 рр. цей обсяг збільшився з 18,5 до 134 ГВт∙год/рік [2]. Вид ВДЕ Частка у виробництві електроенергії з ВДЕ 2013 р. 2014 р. 2015 р. Гідроенергія 91,7 % 84,6 % 80,3 % Біопаливо 0,6 % 1,2 % 1,7 % Сонячна енергія 3,6 % 3,9 % 5,5 % Вітрова енергія 4,1 % 10,3 % 12,5 % Частка у загальному виробництві електроенергії 2013 р. 2014 р. 2015 р. Всі ВДЕ 8,1 % 6 % 5,6 % Табл. 1. Структура виробництва електроенергії з відновлюваних джерел в Україні [1, 3] Наразі в Україні працює дуже обмежена кількість ТЕЦ та ТЕС на твердій біомасі (загалом шість об’єктів на грудень 2016 року), але існують плани по будівництву ряду нових установок. Інформація по існуючим ТЕЦ/ ТЕС, а також деяким новим проектам представлена в табл. 2. З даних таблиці видно, що з шести ТЕЦ/ТЕС ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №1 59 ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА на твердій біомасі, працюючих в Україні, три викори- стовують в якості палива деревину. З огляду на струк- туру потенціалу біомаси в Україні (обмежена кількість деревної біомаси, великий потенціал побічної продукції сільського господарства, наявність вільних земель для вирощування енергетичних культур), на перспекти- ву можна рекомендувати активніше використовувати агробіомасу (наприклад, солому, стебла кукурудзи) та енергокультури як паливо для ТЕЦ. Видається, що по- дальший розвиток генерації електроенергії з біомаси має бути пов’язаний з будівництвом, головним чином, ТЕЦ, оскільки це ефективніше, ніж роздільне вироб- ництво теплової та електричної енергії. Табл. 2. Існуючі та заплановані установки з виробництва електроенергії з твердої біомаси в Україні (вибрані приклади) № Енергогенеруюча/будівельна компанія, місце розташування установки/ проекту, статус Вид установки, потужність Вид біомаси Існуючі установки 1 ТОВ «Біогазенерго» смт Іванково, Київська обл. ТЕС 18 МВте деревна біомаса 2 ТОВ «АПК «Євгройл», м. Миколаїв ТЕЦ 5 МВте лушпиння соняшника (основне паливо) та деревна тріска 3 ПАТ «Кіровоградолія», м. Кропивницький ТЕЦ 1,7 МВте + 33,6 МВтт лушпиння соняшника 4 ТОВ «Комбінат Каргілл», м. Донецьк ТЕЦ 2 МВте + 15 МВтт лушпиння соняшника 5 ТОВ «Смілаенергопромтранс» м. Сміла, Черкаська обл. ТЕЦ 8,5 МВте + 10 МВтт деревна біомаса 6 ТОВ «Кліар Енерджи», м. Корюківка, Чернігівська обл. ТЕС 3,5 МВте деревна біомаса Проекти 1 ТОВ «Універсальна Девелоперська Група», м. Умань, Черкаська обл. (25.10.2016 р. підписано 3-сторонній мемо- рандум про співробітництво) ТЕЦ 7 МВте + 16 МВтт нема даних 3 “EIG Engineering”, м. Городня, Чернігівська обл. (січень 2016 р.: оформлення документів по відведенню землі) ТЕС нема даних 4 “Daewon GSI” (Південна Корея), Запорізька обл. (липень 2016 р.: підписано меморандум про взаєморозуміння; початок будівництва планується на 2017 р.) ТЕС 10 МВте лушпайка зерна 5 ПАТ «Київенерго», сміттєспалювальний завод «Енергія», м. Київ (встановлення турбіни заплановано на 2017–2018 рр.) в результаті чого завод буде працювати в режимі ТЕЦ тверді побутові відходи 6 «Маст-Іпра», Харківська обл. встановлення турбіни до 4 МВте, (липень 2016 р.: підписано меморандум про взаєморозуміння) 2 ТЕЦ по 6 МВте кожна деревна біомаса Підходи до вибору парових турбін для проектів ТЕЦ на біомасі в комунальному теплопостачанні Одним з важливих секторів роботи ТЕЦ є кому- нальне теплопостачання. В роботі [4] детально розгля- нуто особливості вибору типу та потужності парових турбін в проектах ТЕЦ на біомасі в умовах комуналь- ного теплопостачання, запропоновано підходи для техніко-економічної оцінки таких проектів, розроблено методику попереднього відбору найбільш ефективних варіантів. Зазвичай, основними критеріями вибору того чи іншого варіанту у комерційних проектах ТЕЦ на біомасі є забезпечення максимального прибутку від продажу теплової та електричної енергії. Це відповідає певній ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №160 ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА комбінації ряду чинників, які включають вартість теплової та електричної енергії, електричний ККД, коефіцієнт використання палива ТЕЦ та ін. Обмежую- чим фактором при цьому є доступна кількість паливної біомаси. Значний вплив на економічну ефективність тих чи інших варіантів впровадження ТЕЦ на твердій біомасі у комунальному теплопостачанні справляють тип турбіни, що застосовується (турбіна з протити- ском чи конденсаційна з теплофікаційним відбором), параметри пари на турбіну та пари, що відпускається з відбору турбіни чи протитиску, а також тарифи на теп- лову та електричну енергію, за якими вони можуть бути реалізовані споживачам. Для турбін з протитиском характерна жорстка залежність між виробництвом електричної та теплової енергії і високі значення коефіцієнту використання па- лива ТЕЦ. Конденсаційні турбіни з теплофікаційним відбором мають вищі значення електричного ККД та можливість збільшувати виробництво дорожчого виду енергії – електроенергії за «зеленим» тарифом, незалеж- но від потреби споживачів у тепловій енергії. Але при цьому падає η та, відповідно, зростає витрата паливної біомаси. На практиці, при обґрунтуванні впроваджен- ня ТЕЦ на біомасі в умовах певної території постає необхідність вибору між турбіною з протитиском та конденсаційною турбіною з теплофікаційним відбором, а також вибору необхідної потужності турбіни. Для конденсаційних турбін авторами [4] визначено співвідношення між коефіцієнтом використання пали- ва та відношенням номінальної витрати пари у відбір турбіни до витрати у конденсаційному режимі при різних значеннях номінальної потужності турбін. При зміні частки витрати пари у конденсаційному режимі від 0,25 до 1, η зростає з 30...34 % до 50...60 %. Для турбін з протитиском величина η майже не змінюється у залежності від навантаження і становить близько 80...85 %. Вид турбіни має вплив також на енергетичні по- казники життєвого циклу комбінованого виробницт- ва теплової та електричної енергії з твердої біомаси, оскільки для турбіни з протитиском та конденсаційної турбіни з теплофікаційним відбором характерні різні коефіцієнти використання палива. Ці коефіцієнти ви- користовуються в енергетичній оцінці зазначеного життєвого циклу. Оцінка енергетичної ефективності роботи ТЕЦ на твердій біомасі Методика оцінки енергетичної ефективності, що базується на використанні показника сукупних витрат енергії (CED, CEDNR) та коефіцієнту перетворення енергії (EYC, EYCNR), детально описана у роботі [5]. Тому у даній статті буде зазначено лише особливості, які стосуються проведення енергетичної оцінки життєвого циклу виробництва електричної енергії з твердої бі- омаси (в режимі комбінованого виробництва з тепловою енергією та окремо). Виконаємо розрахунок енергетичної ефективності технології комбінованого виробництва теплової та електричної енергіtї на прикладі ТЕЦ встанов- леною потужністю 6 МВте + 20 МВтт. ТЕЦ такої потужності може застосовуватися у централізованому теплопостачанні для забезпечення теплового наван- таження 20 МВт у зимовий період (опалення, ГВП) та 7 МВт у літній період (ГВП). Оцінку проведемо для двох видів турбін (конденсаційна турбіна з відбором пари та турбіна з протитиском), а також для двох видів твердого біопалива (солома та деревна тріска). Технічні характеристики ТЕЦ представлено у табл. 3. З наведених даних видно, що при використанні конденсаційної турбіни витрата біопалива більше, ніж у випадку турбіни з протитиском. Це в свою чергу впливає на результати оцінки сукупних витрат енергії протягом життєвого циклу комбінованого виробництва теплової та електричної енергії. Табл. 3. Технічні характеристики ТЕЦ на соломі та на деревній біомасі Параметри КТ ПТ Потужність електрична, МВте 6 6 Потужність теплова, МВтт 20 20 Період роботи, год/рік 8000 8000 Номінальне навантаження 90 % 90 % Коефіцієнт використання палива η 65 % 80 % Витрата біопалива, т/рік - солома 44330 36018 - деревна тріска 62063 56029 Виробництво теплової енергії, ГДж/рік 247795 247795 Виробництво електроенергії, МВт∙год/рік 43200 43200 Споживання електроенергії на власні потреби, МВт∙год/рік 6480 6480 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №1 61 ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА Енергетичний аналіз полягає у визначенні сумар- них витрат енергії, пов’язаних з роботою ТЕЦ, та їх порівнянні з енергією «на виході», тобто з тепловою та електричною енергією, відпущеною споживачу. Згідно обраної методики та меж життєвого циклу, енергія «на вході» для ТЕЦ на соломі розраховується за такими ос- новними складовими: - спожите паливо (солома); - витрати енергії на виготовлення тюків з соломи (тюкування); - витрати енергії на транспортування соломи з поля до основного складу та звідти до оперативного складу ТЕЦ, а також на вивіз золи (енергоємності пального, транспортного засобу та праці людини); - електроенергія на власні потреби ТЕЦ, включаю- чи подрібнення соломи; - витрати енергії на підтримку дієздатності уста- новки (поточні, капітальні та аварійні ремонти, заміна зношених частин), а також на обслуговування ТЕЦ пер- соналом; - всі операції збору, завантаження-розвантаження, складування та зберігання соломи (перераховані на рік роботи); - витрати енергії на виготовлення обладнання ТЕЦ, її спорудження та на утилізацію обладнання після закінчення терміну експлуатації. Аналіз складових витрат первинної енергії протягом життєвого циклу комбінованого виробництва теплової та електричної енергії з соломи показує, що найбільшою складовою «вхідної» енергії є хімічна енергія палива (соломи) – близько 80 %. Всі інші складові – на 1...3 по- рядки нижчі. При розгляданні структури витрат тільки невідновлюваної енергії (тобто без врахування спожи- вання біопалива ТЕЦ) можливі два варіанти: 1 – ТЕЦ споживає на власні потреби покупну електроенергію (не з ВДЕ), 2 – ТЕЦ споживає на власні потреби час- тину виробленої електроенергії (з біомаси). У дру- гому варіанті обсяг електроенергії на власні потре- би не включається до показника сукупних витрат невідновлюваної енергії (CEDNR), а обсяг енергії «на виході» зменшується на величину споживан- ня електроенергії на власні потреби ТЕЦ. Якщо ТЕЦ продає вироблену електроенергію по «зеленому» тари- фу, то наразі більш пріоритетним та реалістичним мож- на вважати 2-й варіант. Це пояснюється тим, що згідно положень чинного законодавства, до оптового ринку електроенергії по «зеленому» тарифу можна продати обсяг виробленої з ВДЕ електроенергії за вирахуванням обсягу витрат електричної енергії на власні потреби відповідного об’єкта електроенергетики (Стаття 15 За- кону України «Про електроенергетику»). До введення цього положення об’єкти електроенергетики віддавали перевагу першому варіанту. З точки зору енергетичної оцінки представляє інтерес розгляд обох варіантів спо- живання електроенергії на власні потреби ТЕЦ. Аналізуючи варіант споживання покупної електроенергії на власні потреби, видно, що в межах транспортування соломи до 50 км основними складо- вими є споживання енергії на власні потреби ТЕЦ і на обслуговування (близько 60 %), а також енерговитрати на операції збору, завантаження-розвантаження, складу- вання та зберігання соломи (30 %). При відстані транс- портування більше 50 км вагомий вплив мають також витрати енергії на перевезення соломи та вивіз золи. Саме на вказані складові треба звертати першочергову увагу з метою зменшення загальних витрат первинної енергії протягом життєвого циклу комбінованого вироб- ництва теплової та електричної енергії з соломи. Згідно даних роботи [6], рекомендований діапазон для показника ced, який являє собою відношення річного обсягу сукупних витрат енергії на роботу уста- новки до річного обсягу виробництва енергії установ- кою, становить 1,32...1,56. Для оберненої величини (коефіцієнт перетворення енергії EYC) – відповідно, 0,64...0,76. Для аналогічних показників, які враховують тільки витрати невідновлюваної енергії (тобто без вра- хування споживання біопалива та інших ВДЕ/енергії з ВДЕ), рекомендовані діапазони значень: cedNR < 0,2, EYCNR > 5, а допустимі: cedNR < 0,5, EYCNR > 2. Аналіз результатів енергетичної оцінки технології комбінованого виробництва теплової та електричної енергії з соломи свідчить про те, що в діапазоні відстані транспортування соломи та вивозу золи до 100 км показ- ники роботи ТЕЦ з турбіною з протитиском практично відповідають рекомендованим значенням ced та EYC, а також допустимим значенням cedNR та EYCNR. Показни- ки роботи ТЕЦ з конденсаційною турбіною в розгляну- тому діапазоні перевезення соломи/золи відповідають тільки допустимим значенням cedNR та EYCNR і є дещо гіршими, ніж для ТЕЦ з ПТ. У випадку споживання частини виробленої електроенергії (з біомаси) на власні потреби ТЕЦ структура витрат невідновлюваної енергії суттєво відрізняється від попереднього варіанту. Основними складовими є витрати енергії на операції завантаження/ розвантаження, складування, зберігання соломи (73 %), а також витрати енергії на транспортування соломи та вивіз золи (19 %). При збільшення відстані транспорту- вання зростає внесок останньої складової. Результати енергетичного аналізу у даному випадку є значно кращими по показникам, які враховують спожи- вання тільки невідновлюваної енергії (табл. 4). Показни- ки роботи ТЕЦ з турбіною з протитиском відповідають рекомендованим значенням cedNR і EYCNR у діапазоні відстані транспортування соломи/золи до 150 км та до- пустимим значенням – при транспортуванні до близь- ко 600 км. Показники роботи ТЕЦ з конденсаційною турбіною відповідають рекомендованим значенням cedNR і EYCNR у діапазоні відстані перевезення соломи/ золи до 100 км та допустимим значенням – поза цим діапазоном (до 500 км). Далі розглянемо комбіноване виробництво теплової та електричної енергії з деревної тріски на ТЕЦ такої ж потужності, як у попередньому випадку (див. табл. 3). Аналіз результатів варіанту роботи ТЕЦ з покупною електроенергією на власні потреби свідчить про те, що у діапазоні відстані транспортування соломи/золи до ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №162 ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 150 км показники роботи ТЕЦ з турбіною з протити- ском практично відповідають рекомендованим значен- ням ced та EYC, а також допустимим значенням cedNR та EYCNR. Показники роботи ТЕЦ з конденсаційною турбіною у розглянутому діапазоні перевезення соломи/ золи відповідають тільки допустимим значенням cedNR та EYCNR і є дещо гіршими, ніж для ТЕЦ з ПТ. Результати енергетичного аналізу варіанту роботи ТЕЦ на деревині з використанням частини виробленої «зеленої» електроенергії на власні потреби є значно кращими по показникам, які враховують споживання тільки невідновлюваної енергії. У діапазоні відстані транспортування соломи/золи до 150...200 км показни- ки роботи ТЕЦ з турбіною з протитиском, а також з кон- денсаційною турбіною відповідають рекомендованим значенням cedNR та EYCNR (табл. 5). Табл. 4. Витрати первинної енергії протягом життєвого циклу комбінованого виробництва теплової та електричної енергії з соломи Етап життєвого циклу Витрати первинної енергії, ГДж/рік ТЕЦ з конденсаційною турбіною ТЕЦ з турбіною з протитиском 1. Споживання соломи 620626 504259 2. Тюкування соломи 2813 2286 3. Всі операції збору, складування, завантаження/ розвантаження, зберігання соломи 43222 35118 4. Робота ТЕЦ: (4,а) е/е на власні потреби (4,б) обслуговування; ремонти 77166 352 75819 352 5. Спорудження ТЕЦ 946 946 6. Демонтаж, утилізація облад- нання ТЕЦ 118 118 7. Транспортування соломи, вивіз золи на місце утилізації1) Відстань транспортування біопалива/золи, км 0 10 50 100 150 I II I II I II I II I II 0 0 2289 1860 11446 9300 22892 18600 34339 27900 CED: Енергія «на вході» (сума позицій 1-7) 745244 618898 747533 620758 756690 628198 768136 637498 779582 646798 сed2): Енергія «на вході» / Енергія «на виході» 1,97 1,64 1,98 1,64 2,00 1,66 2,03 1,69 2,06 1,71 EYC2)=1/ced: Енергія «на виході» / Енергія «на вході» 0,51 0,61 0,51 0,61 0,50 0,60 0,49 0,59 0,48 0,58 CEDNR: Енергія «на вході»3) (сума позицій 2-7 мінус поз. 4,а) 47452 38820 49741 40680 58898 48120 70344 57420 81790 66720 cedNR 2): Енергія «на вході»3) / Енергія «на виході» 0,13 0,10 0,13 0,11 0,16 0,13 0,19 0,15 0,22 0,18 EYCNR 2)=1/cedNR: Енергія «на виході»/Енергія «на вході»3) 7,96 9,74 7,59 9,30 6,41 7,86 5,37 6,59 4,62 5,67 1) Вантажопідйомність транспортного засобу по деревній трісці – 22,4 т, по золі – 6,6 т. Вважається, що зола вивозиться у той ліс, де було зібрано відходи лісозаготівлі. 2) Безрозмірний показник. 3) Враховуються витрати тільки невідновлюваної енергії (тобто без споживання біопалива та е/е на власні потреби ТЕЦ). Висновки Протягом останніх років спостерігається певний ріст обсягів виробництва електроенергії з біомаси в Україні, головним чином, в режимі комбінованого ви- робництва з тепловою енергією. З 2012 по 2015 рр. цей обсяг збільшився з 18,5 до 134 ГВт∙год/рік. Наразі в Україні працює дуже обмежена кількість ТЕЦ та ТЕС на твердій біомасі, але існує багато планів по будівництву ряду нових установок. Зазвичай, основними критеріями вибору того чи іншого варіанту у комерційних проектах ТЕЦ на біомасі є забезпечення максимального прибутку від продажу теплової та електричної енергії, що відповідає певній комбінації таких чинників, як вартість теплової та електричної енергії, електричний ККД, коефіцієнт ви- користання палива ТЕЦ. Обмежуючим фактором при цьому є доступна кількість паливної біомаси. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №1 63 ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА Одним з чинників, що мають значний вплив на економічну ефективність тих чи інших варіантів впро- вадження ТЕЦ на твердій біомасі у комунальному теплопостачанні, є тип турбіни, що застосовується (турбіна з протитиском чи конденсаційна з теплофікаційним відбором). Тип турбіни має вплив та- кож на енергетичну ефективність роботи обладнання, оскільки для різних турбін характерні різні коефіцієнти використання палива. Результати енергетичної оцінки життєвого циклу комбінованого виробництва теплової та електричної енергії з твердої біомаси (варіант споживання частини виробленої «зеленої» електроенергії на власні потре- би) показують, що у діапазоні відстані транспортуван- ня біопалива та вивозу золи до 100...150 км показники роботи ТЕЦ відповідають рекомендованим значенням cedNR та EYCNR. Поза цим діапазоном (до 500...600 км) дані показники відповідають допустимим значенням. Табл. 5. Витрати первинної енергії протягом життєвого циклу комбінованого виробництва теплової та електричної енергії з деревної біомаси Етап життєвого циклу Витрати первинної енергії, ГДж/рік ТЕЦ з конденсаційною турбіною ТЕЦ з турбіною з протитиском 1. Споживання деревної тріски 620626 504259 2. Подрібнення відходів лісозаготівлі 6159 7408 3. Всі операції збору, складування, завантаження/ розвантаження, зберігання деревного палива 26124 21245 4. Робота ТЕЦ: (4,а) е/е на власні потреби (4,б) обслуговування; ремонти 69984 352 69984 352 5. Спорудження ТЕЦ (виготовлення обладнання, будівельно-монтажні роботи) 946 946 6. Демонтаж, утилізація облад- нання ТЕЦ 118 118 7. Транспортування деревної тріски, вивіз золи на місце утилізаці 1) Відстань транспортування біопалива/золи, км 0 10 50 100 150 КТ ПТ КТ ПТ КТ ПТ КТ ПТ КТ ПТ 0 0 2507 2037 12537 10186 25074 20373 37611 30559 CED: Енергія «на вході» (сума позицій 1-7) 727269 604312 729776 606349 739806 628198 614498 624685 744880 634871 сed2): Енергія «на вході» / Енергія «на виході» 1,91 1,59 1,92 1,60 1,95 1,62 1,98 1,64 2,01 1,67 EYC2)=1/ced: Енергія «на виході» / Енергія «на вході» 0,52 0,63 0,52 0,63 0,51 0,62 0,51 0,61 0,50 0,60 CEDNR: Енергія «на вході»3) (сума позицій 2-7 мінус поз. 4,а) 36658 30069 39166 32107 49195 40256 61732 50442 74269 60628 cedNR 2): Енергія «на вході»3) / Енергія «на виході» 0,10 0,08 0,10 0,08 0,13 0,11 0,16 0,13 0,20 0,16 EYCNR 2)=1/cedNR: Енергія «на виході»/Енергія «на вході»3) 10,37 12,64 9,70 11,84 7,73 9,44 6,16 7,53 5,12 6,27 1) Вантажопідйомність транспортного засобу по деревній трісці – 22,4 т, по золі – 6,6 т. Вважається, що зола вивозиться у той ліс, де було зібрано відходи лісозаготівлі. 2) Безрозмірний показник. 3) Враховуються витрати тільки невідновлюваної енергії (тобто без споживання біопалива та е/е на власні потреби ТЕЦ). ЛІТЕРАТУРА 1. Енергетичний баланс України за 2015 рік. Ек- спрес-випуск Державної служби статистики України № 455/0/08.4 вн-16 від 20.12.2016. 2. Українська Асоціація відновлюваної енерге- тики http://uare.com.ua/dinamika-rozvitku-sektoru/324- faktichni-obsyagi-virobnitstva-elektrichnoji-energiji-z- energiji-biomasi-2012-2015.html ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №164 ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА 3. Енергетичний баланс України за 2014 рік. Ек- спрес-випуск Державної служби статистики України № 562/0/08.4.2 вн-15 від 21.12.2015. 4. Гелетуха Г.Г., Крамар В.Г. Методика попередньої техніко-економічної оцінки та вибору паро- вих турбін для проектів ТЕЦ на біомасі в комунальному теплопостачанні. Частина 1 // Промислова теплотехніка. – 2014, т. 36, № 1, с. 66–73. 5. Гелетуха Г.Г., Желєзна Т.А., Дроздова О.І. Комплексний аналіз технологій виробництва енергії з біомаси // Промислова теплотехніка. – 2012, т. 34, № 1, с.87–95. 6. T. Nussbaumer, M. Oser. Evaluation of biomass combustion based energy systems by cumulative energy demand and energy yield coefficient. Report for International Energy Agency and Swiss Federal Office of Energy, 2004. ENERGY AND ECOLOGY ANALYSIS OF TECHNOLOGIES FOR POWER PRODUCTION FROM BIOMASS. PART 1 Geletukha G.G., Zheliezna T.A., Bashtovyi A.I. Institute of Engineering Thermophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, vul. Zhelyabova, 2a, Kyiv, 03680, Ukraine State-of-the-art and prospects for the development of power production from biomass in Ukraine are analyzed. It is shown that power production from biomass has been growing recently, mostly in the mode of combined heat and power production. Now, there are few CHP plants and thermal power plants running on solid biomass in Ukraine, though the construction of a lot of new plants is planned. Main approaches for choosing steam turbines for the com- mercial projects on biomass CHP plants for public heat supply are considered. A turbine type is one of the factors that affect feasibility of the projects in the public heat supply sector. For practical purposes, one have to decide between a condensing turbine and a back-pressure turbine and also to select a proper turbine capacity. The turbine type also in- fluences energy efficiency of the plant as different turbines have different fuel utilization factor. The paper presents some results of energy analysis of the life cycle of combined heat and power production from solid biomass. Energy assessment of the option of consumption of the produced renewable power for own needs of the plant, shows that the specific cumulative energy demand and energy yield coefficient (both related to non-renewable energy) are within the recommended range of values for the biofuel/ash transportation distance of up to 100...150 km and within the allowed range of values for the transportation distance of up to 500...600 km. References 6, tables 5. Key words: biomass, biofuel, solid biofuel, combined heat and power plant, thermal power plant, life cycle 1. Enerhetychnyi balans Ukrainy za 2015 rik. Ekspres-vypusk Derzhavnoi sluzhby statystyky Ukrainy № 455/0/08.4 vn-16 vid 20.12.2016 [Energy balance of Ukraine for 2015. Express-issue by State Statistics Service of Ukraine № 455/0/08.4 vn-16 of 20.12.2016]. (Ukr.) 2. Ukrainian Association of Renewable Energy. http:// uare.com.ua/en/dynamics-of-renewable-energy-sector- development.html 3. Enerhetychnyi balans Ukrainy za 2014 rik. Ekspres-vypusk Derzhavnoi sluzhby statystyky Ukrainy № 562/0/08.4.2 vn-15 vid 21.12.2015. [Energy balance of Ukraine for 2014. Express-issue by State Statistics Ser-vice of Ukraine № 562/0/08.2 vn-115 of 21.12.2015]. (Ukr.) 4. Geletukha G.G., Kramar V.G. Metodyka poperednoi tekhniko-ekonomichnoi otsinky ta vyboru parovykh turbin dlia proektiv TETS na biomasi v komunalnomu teplopostachanni. Chastyna 1 [Methods of preliminary tech-nical and economic evaluation and selectionof steam turbines for biomass CHP projects in municipal district heating. Part 1], Promyshliennaia tieplotiekhnika [Industrial Heat Engineering], 2014, V. 36, № 1, P. 66–73. (Ukr.) 5. Geletukha G.G., Zheliezna T.A., Drozdova O.I. Kompleksnyi analiz tekhnolohii vyrobnytstva enerhii z biomasy [Сomplex analysis of bioenergy technologies], Promyshliennaia tieplotiekhnika [Industrial Heat Engineering], 2012, V. 34, № 1, P. 87–95. (Ukr.) 6. T. Nussbaumer, M. Oser. Evaluation of biomass combustion based energy systems by cumulative energy demand and energy yield coefficient. Report for International Energy Agency and Swiss Federal Office of Energy, 2004. Получено 11.01.2017 Received 11.01.2017

Енергетичний та екологічний аналіз технологій вироб- ництва електроенергії з твердої біомаси. Частина 1

Репозитарії

Схожі ресурси