Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2
Рассмотрены топливные характеристики энергетических культур. Проанализированы недостатки энергокультур как топлива, предложены пути смягчения их негативного влияния. Рассмотрено современное состояние и перспективы развития данного сектора в Украине. Предложена концепция выращивания энергетических ку...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142202 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная, А.В. Трибой // Промышленная теплотехника. — 2015. — Т. 37, № 5. — С. 58-67. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859818755259891712 |
|---|---|
| author | Гелетуха, Г.Г. Железная, Т.А. Трибой, А.В. |
| author_facet | Гелетуха, Г.Г. Железная, Т.А. Трибой, А.В. |
| citation_txt | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная, А.В. Трибой // Промышленная теплотехника. — 2015. — Т. 37, № 5. — С. 58-67. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Рассмотрены топливные характеристики энергетических культур. Проанализированы недостатки энергокультур как топлива, предложены пути смягчения их негативного влияния. Рассмотрено современное состояние и перспективы развития данного сектора в Украине. Предложена концепция выращивания энергетических культур в Украине.
Розглянуто паливні характеристики енергетичних культур. Проаналізовано недоліки енергокультур як палива, запропоновано шляхи пом’якшення їх негативного впливу. Розглянуто сучасний стан та перспективи розвитку даного сектору в Україні. Запропоновано концепцію вирощування енергетичних культур в Україні.
Fuel properties of energy crops are considered in the paper. Disadvantages of energy crops as a fuel are analyzed and possible ways for mitigation of their negative influence are suggested. The paper covers state of the art and prospects for the development of the sector in Ukraine. A conception for growing energy crops in the country is suggested.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:24:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №558
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
УДК 536.24+662.995
ПЕРСПЕКТИВЫ ВЫРАЩИВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
КУЛЬТУР В УКРАИНЕ. ЧАСТЬ 2
Гелетуха Г.Г., канд. техн. наук, Железная Т.А., канд. техн. наук, Трибой А.В.
Институт технической теплофизики НАН Украины, ул. Желябова, 2а, Киев, 03680, Украина
Розглянуто паливні харак-
теристики енергетичних культур.
Проаналізовано недоліки енерго-
культур як палива, запропоновано
шляхи пом’якшення їх негативного
впливу. Розглянуто сучасний стан
та перспективи розвитку даного
сектору в Україні. Запропоновано
концепцію вирощування енергетич-
них культур в Україні.
Рассмотрены топливные ха-
рактеристики энергетических куль-
тур. Проанализированы недостатки
энергокультур как топлива, предло-
жены пути смягчения их негатив-
ного влияния. Рассмотрено совре-
менное состояние и перспективы
развития данного сектора в Укра-
ине. Предложена концепция выра-
щивания энергетических культур в
Украине.
Fuel properties of energy crops are
considered in the paper. Disadvantages
of energy crops as a fuel are analyzed
and possible ways for mitigation of
their negative influence are suggested.
The paper covers state of the art and
prospects for the development of the
sector in Ukraine. A conception for
growing energy crops in the country is
suggested.
Бібл. 13, рис. 5.
Ключевые слова: энергетические культуры, энергетические плантации, биомасса, биотопливо,
биоэнергетика.
Топливные характеристики энергетиче-
ских культур
Энергетические культуры используются для
получения твердых, жидких и газообразных био-
топлив. В данной статье рассматриваются культу-
ры, предназначенные для производства твердых
биотоплив – щепы, гранул, брикетов. Топливные
характеристики нескольких таких культур пред-
ставлены в таблице 1. Для сравнения в таблицу
также включены данные для соломы зерновых
культур и щепы лесной древесины.
Анализ данных таблицы показывает, что ха-
рактеристики ивы и тополя в целом близки к
показателям древесной щепы. Основное отличие
– бóльшее содержание азота, что, по-видимому,
связано с применением удобрений при выра-
щивании этих культур. Мискантус характеризу-
ется повышенной зольностью, примерно такой,
как у соломы. Все рассмотренные энергокультуры
имеют достаточно высокую температуру плавле-
ния золы, что выгодно отличает их от соломы.
Ниже кратко представлены результаты не-
скольких работ, посвященных изучению топ-
ливных характеристик ряда энергетических
культур.
В работе [1] на лабораторном оборудова-
нии выполнено детальное исследование топлив-
ных свойств 6 генотипов биомассы ивы с точки
зрения возможности их совместного сжигания
с углем на электростанциях Великобритании.
Отмечено, что положительным свойством ивы
как топлива, является сравнительно небольшое
содержание золы и азота. Применение удобре-
ний при выращивании культуры должно быть
оптимальным, так как оно оказывает влияние на
элементный состав биомассы. Например, совмест-
ное использование азотных и калийных удоб-
рений приводит к увеличению содержания угле-
рода, что, в свою очередь, положительно влия-
ет на калорийность биомассы. С другой сторо-
ны, использование этих же удобрений влияет на
содержание азота и калия в иве, что может
привести к росту выбросов оксидов азота
при сжигании и снижению температуры плав-
ления золы за счет большого количества в ней
оксида калия К2О. Из шести изученных гено-
типов ивы 5 показали высокую температуру
плавления золы (> 1500 °С) и низкую тенден-
цию к ошлакованию элементов энергетического
оборудования.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №5 59
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Табл. 1. Топливные характеристики энергетических культур и других биотоплив [1-10]
Показатели Мискантус Ива Тополь
Солома
зерновых
культур
(для срав-
нения)
Древесная
щепа (для
сравнения)
Влажность при сборе, % 15…23 50…53 50…55 15…20 40
Qн
р, МДж/кг (сух. мас.) 17…19,5 18,5 18,7 ~18 ~19
Содержание летучих веществ, % > 78 79 83 > 70 > 70
Зольность, % 2,3…3,7 1,5…2 0,5…1,9 3…4 0,6…1,5
Элементный состав, %:
C 46,97 50,28 47,95 42…43 50
H 5,57 5,98 5,92 5 6
O 45,82 42,65 45,29 37…38 43
Cl 0,04 0,02…0,03 0,03...0,04 0,2…0,75 0,02
K* 0,46 % 123,3
г/кг золы 0,21 0,2...0,98 % 0,13...0,35 %
N* 0,16…0,57 0,4…1,0 0,77…0,9 0,35…0,41 0,3
S 0,28 0,03…0,34 0,03…0,2 0,13…0,16 0,05
Температура плавления золы, °С 1250…1385 > 1500 1200…1500 950…1000 1000…1400
*Содержание зависит от объема вноса удобрений
Изучение элементного и биохимического
состава образцов ивы показало, что генотип с
наивысшим содержанием лигнина (27,1 %) име-
ет наибольшую зольность (2,9…3,2 %). И на-
оборот, генотип с наименьшим содержанием
лигнина (15,5 %) имеет минимальную зольность
(1,1…1,4 %). Наибольшую теплоту сгорания име-
ют генотипы с высоким содержанием углерода и
малым содержанием кислорода. В целом, в работе
[1] сделан вывод о хороших топливных характе-
ристиках биомассы ивы (за исключением одно-
го генотипа) и перспективности выращивания и
использования этого вида биотоплива.
Авторы [2] исследовали топливные характери-
стики четырех многолетних травянистых энерге-
тических культур – мискантуса, проса прутьевид-
ного, арундо тростникового, артишока испанского
в сравнении с «эталонным» топливом – древес-
ными гранулами австрийского производства. По
сравнению с древесиной, исследованные много-
летние энергокультуры имеют гораздо большую
зольность, из них наименьшая – у мискантуса
(2,3 % сух. мас.). Повышенная зольность объяс-
няется метаболизмом быстрого роста (накаплива-
ние питательных веществ) и отличной от древе-
сины органической структурой (SiO2-фитолиты).
Кроме того, на зольность большое влияние
оказывает сезон сбора урожая и применяемая
технология сбора. Как правило, основными эле-
ментами, формирующими золу, являются (в
порядке уменьшения значимости) Si, K, Ca, Cl, S.
У мискантуса по сравнению с другими культура-
ми содержание Si, K, Ca наименьшее.
Кроме того, исследованные энергокульту-
ры (кроме проса прутьевидного) по сравнению с
древесными гранулами характеризуются повы-
шенной потенциальной способностью вызывать
коррозию элементов энергооборудования, что
отражается показателем Cl/S > 1. Формирование
свободного газообразного хлора при сульфатации
щелочных или тяжелых металлов в отложениях
на трубах котла приводит к явлению коррозии.
Особенно неблагоприятным является сочетание
Cl/S > 1 при высоком содержании Са (как у ар-
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №560
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
тишока испанского). Для древесных гранул от-
ношение Cl/S < 1. Также энергетические культу-
ры имеют более высокое содержание азота, чем
лесная древесина, что приводит к бóльшим вы-
бросам NOx при горении. Наблюдается тенденция
к ошлаковыванию элементов оборудования.
Несмотря на недостатки биотоплива из энер-
гетических культур в сравнении с древесны-
ми гранулами, в целом они являются неплохим
топливом, требующим тщательного подхода к
использованию. Во многих случаях эти биотопли-
ва могут удовлетворять существующим нормам
по выбросам загрязняющих веществ (если только
они не являются необоснованно завышенными).
Так, например, из данных таблицы 2 видно, что
показатели горения щепы мискантуса полностью
находятся в пределах австрийских лимитов для
эмиссии твердых частиц, оксидов азота и СО.
Табл. 2. Средние показатели эмиссии при горении биотоплива из энергетических культур,
мг/нм3 (13 % О2, сух. мас.) [2]
Загрязняющие вещества
Просо
прутье-
видное
Арундо
тростниковый Мискантус
Древесные
гранулы
(для срав-
нения)
Австрийские
нормы по выб-
росам для
установок
100...350 кВт
Твердые частицы, всего,
в т.ч < 1 μm (аэрозоли)
58
50
102
67
27
16
21
16 150
NOx 368 363 187 106 350*/250**
HCl 18 67 59 3
SO2 91 278 53 3
CO 145 443 55 1 250
* Для химически необработанных древесных отходов
** Для лесной древесины
Для решения проблемы ошлаковывания по-
верхностей котла при сжигании энергетических
культур авторы [2] предлагают снижать темпе-
ратуру горения путем использования охлаждае-
мых решеток и стенок топки. Другой подход мо-
жет заключаться в предварительной обработке
биомассы – выщелачивание (для удаления пробле-
матичных химических элементов) или добавле-
нии извести для повышения температуры плавле-
ния шлаковых отложений. Еще один возможный
метод – совместное сжигание энергокультур с
древесиной, в результате чего снизится эмиссия
HCl, SO2, NOx и твердых частиц.
В работе [3] изучены характеристики горения
биомассы нескольких энергетических культур,
в том числе ивы, тополя, мискантуса. В основ-
ном полученные результаты совпадают с вывода-
ми приведенных выше исследований. Ива имеет
высокую температуру плавления золы (> 1500°С)
и наименьшие проблемы с ошлакованием поверх-
ностей энергооборудования. Зольность мисканту-
са (6,7 %) заметно выше зольности ивы (1,9 %) и
тополя (1,7 %). Это же относится и к содержанию
азота. Наихудшие топливные свойства из рас-
смотренных культур имеет артишок испанский.
В отличие от работы [2] авторы [3] считают, что
при сжигании энергетических культур (кроме
артишока испанского) не будет возникать серьез-
ных проблем с коррозией элементов энергообо-
рудования, поскольку содержание хлора в этих
культурах низкое (< 0,1 %).
Выращивание энергетических культур в
Украине
На сегодня в Украине есть несколько компа-
ний, занимающихся выращиванием энергети-
ческих культур на коммерческом уровне. Еще
ряд компаний планируют в ближайшее время
выйти на этот рынок. Некоторые из них кратко
описаны ниже.
Компания “Salix Energy”, основанная в 2010
году, имеет наибольшие в Украине плантации
энергетической ивы (Salix Viminalis), располо-
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №5 61
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
женные в Волынской и Львовской областях
(> 1500 га). Разводятся 6 сортов ивы, в том чис-
ле польские, шведские. В 2013 г. компания заре-
гистрировала свой собственный сорт «Марцияна»
(единственный официально зарегистрированный
в Украине). На 2014-2015 гг. имеются планы по
расширению плантаций ивы до 2,5…3 тыс. га
и началу промышленного сбора урожая. “Salix
Energy” планирует собирать щепу из энерге-
тической ивы для производства тепловой и
электрической энергии на территории Украины
[11].
Компания “Phytofuels” выращивает целый
ряд энергетических культур (просо прутьевид-
ное, мискантус, ива, сорго сахарное и др.) на
площади более 35 тыс. га в Полтавской об-
ласти. Брикеты и гранулы, произведенные из
этих культур, “Phytofuels” поставляет отечествен-
ным и зарубежным потребителям. В научных
вопросах компания тесно сотрудничает с
Институтом биомассы и устойчивого развития (г.
Полтава) и Университетом Вагенингена (Нидер-
ланды).
Агрохолдинг KSG Agro, владеющий
65 тыс. га земель в Днепропетровской области,
развивает новое направление своего бизнеса –
выращивание мискантуса. В 2013 году на 33 га
агрохолдинга успешно взошли маточные план-
тации культуры. На 2014 г. запланирована вы-
садка еще 400 га мискантуса, а еще через год
общая площадь под эту энергокультуру долж-
на достичь более 2000 га. Биомасса мискантуса
будет использоваться для производства твердого
биотоплива.
ООО «Аграрное Содружество» в 2011 г.
приступило к реализации проекта по выращи-
ва-нию энергетической ивы (Salix Viminalis) и
производству топливных гранул из нее. Земель-
ный фонд проекта – 2000 га, расчетная производ-
ственная мощность завода – 24 тыс. т/год.
В Украине также проводится широкая
научно-исследовательская работа, посвящен-
ная энергетическим культурам. Большой вклад в
это направление вносит Институт биоэнерге-
тических культур и сахарной свеклы Нацио-
нальной академии аграрных наук Украины. Так,
например, в Институте ведется работа по
изучению генофонда ивы рода Salix L. различно-
го эколого-географического происхождения по
характеристикам продуктивности, пригодности
к механизированному уходу и сбору, энергети-
ческой ценности. На опытном участке Институ-
та высажено 11 видов и 3 гибрида Salix L. [12].
Исследуются вопросы урожайности сахарного
сорго, мискантуса и других культур. Подготовлен
Атлас высокопродуктивных биоэнергетических
культур [13].
Несмотря на довольно активное развитие в
последние годы выращивания энергетических
культур в Украине, существует ряд проблем,
требующих разрешения. Одна из них – отсут-
ствие энергокультур в классификаторе сельско-
хозяйственных культур. На сегодня энергетиче-
ская ива включена в классификатор как техни-
ческая культура, тогда как мискантуса и других
энергокультур там нет вообще. Это может создать
юридические и другие проблемы на определен-
ном этапе хозяйственной деятельности произ-
водителей этих культур. Кроме того, случается,
что производители энергокультур сталкиваются
с необходимостью уплаты НДС при оформлении
своих отношений с инвестором, тогда как они
еще не произвели никакой продукции. Это свя-
зано с тем, что продукцией считаются саженцы,
выращенные самой компанией для использова-
ния на своих же плантациях. Еще одна проблема
заключается в том, что производитель энерго-
культур не считается «сельхозпроизводителем» и
не имеет соответствующих льгот (например, по
аренде техники), пока он не произвел первую
продажу своего урожая. Учитывая, что уро-
жай ивы и тополя собирается каждые 3-4 года,
период до первой продажи является достаточно
длительным.
Для ускорения развития данного сектора в
Украине специалисты Института технической те-
плофизики НАН Украины считают необходимым
внедрить механизмы государственного стиму-
лирования выращивания энергетических куль-
тур. Один из предлагаемых механизмов –
субсидирование энергоплантаций на уровне
10 тыс. грн./га. Другим инструментом может
быть частичное покрытие государством про-
центных ставок коммерческих банков.
Рекомендуется предусмотреть соответствую-
щее финансирование из Госбюджета Украины в
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №562
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
2015-2017 гг.
По оценкам специалистов ИТТФ НАН
Украины в стране имеется 3…4 млн. га неис-
пользуемых сельскохозяйственных земель (по
данным 2012 г. – 3,5 млн. га), которые можно
задействовать для выращивания энергетических
культур. Рекомендуется для этого направления
ис-пользовать до 2 млн. га, разделив их (согласно
одному из возможных сценариев) между кукуру-
зой на биогаз (1 млн. га), ивой (0,5 млн. га),
тополем (0,2 млн. га) и мискантусом (0,3 млн. га).
Реализация такого сценария даст возможность
Табл. 3. Концепция ИТТФ НАН Украины для выращивания энергетических культур в Украине
Показатели 2014 г. 2020 г. 2030 г.
Площадь под энергетическими культурами
(коммерческие плантации), всего, тыс. га 3 200 1000
Структура площадей по культурам, тыс. га:
- ива 2 50 250
- мискантус ~0 30 150
- тополь ~0 20 100
- кукуруза (на биогаз) 1 100 500
Урожай энергетических культур (всего), млн. т у.т./год 0,017 1,00 4,98
Структура урожая по культурам, млн. т у.т./год:
- ива 0,013 0,33 1,66
- мискантус ~0 0,19 0,94
- тополь ~0 0,11 0,54
- кукуруза (на биогаз) 0,004 0,37 1,84
Показатели, используемые в концепции
Распределение общей площади под энергокультурами, %
- ива 25
- мискантус 15
- тополь 10
- кукуруза (на биогаз) 50
Урожайность*, сух. т/га в год:
- ива 12
- мискантус 12
- тополь 9,5
- кукуруза на биогаз (свежая масса) 30
Теплота сгорания (сухой массы), МДж/кг:
- ива 18
- мискантус 17
- тополь 18,5
- кукуруза на биогаз выход CH4: 100 м3/т силоса*
содержание CH4 в биогазе: 60 %
* Консервативный подход
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №5 63
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
ежегодно получать около 3,3 млрд. м3 биоме-
тана из силоса кукурузы и 6,3 млн. т у.т. за счет
биомассы ивы, тополя и мискантуса.
Табл. 4. Технико-экономические показатели выращивания энергетического тополя в Украине на
плантации с 2-х летним оборотом (расчет на 1 га)
Показатели Без
субсидий
С субсидией
620 евро/га на
создание план-
тации
Посадка (покупка саженцев – 6000 шт./га, подготовка почвы),
евро/га 1191 571
Первый цикл плантации (года 1...2):
- уход за плантацией (культивация, боронование, полив), евро/га
- сбор урожая и доставка биомассы потребителю*, евро/га
- урожайность**, т/га
- отпускная цена биомассы, евро/т
- доход от продажи биомассы, евро/га
306
335
40
25 (400 грн./т)
994
Возврат инвестиций после 1-го сбора урожая
(суммарный доход/суммарные затраты) 0,54 0,82
Второй цикл плантации (года 3...4):
- уход за плантацией (боронование, полив, применение пестицидов),
евро/га
- сбор урожая и доставка биомассы потребителю, евро/га
- урожайность, т/га
- отпускная цена биомассы, евро/т
- доход от продажи биомассы, евро/га
265
353
42
25 (400 грн./т)
1049
Возврат инвестиций после 2-го сбора урожая
(суммарный доход/суммарные затраты) 0,83 1,12
Циклы 3...7 (года 5...14):
- уход за плантацией, евро/га
- сбор урожая и доставка биомассы потребителю, евро/га
- урожайность, т/га
- отпускная цена биомассы, евро/т
- доход от продажи биомассы, евро/га
- ликвидация плантации, евро/га
1323
1766
42
25 (400 грн./т)
5245
100
Весь период существования плантации (14 лет):
- средняя урожайность за год, т/га
- суммарные затраты, евро/га
- суммарный доход, евро/га
- общая прибыль (разность дохода и затрат), евро/га
- суммарный доход/суммарные затраты
27
5639
7288
1649
1,29
27
5019
7288
2269
1,45
* Здесь и далее в таблице – доставка в радиусе 30 км
** Здесь и далее в таблице – биомасса с влажностью при сборе (W 55 %)
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №564
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
С учетом разработанных ИТТФ концепций
развития различных секторов биоэнергетики,
считаем, что общая площадь для выращивания
энергетических культур в Украине может соста-
вить около 200 тыс. га в 2020 г. и до 1 млн. га
в 2030 г. (табл. 3). Соответственно, урожай этих
культур будет эквивалентен 1 млн. т у.т. в 2020 г.
и около 5 млн. т у.т. в 2030 г.
Важным вопросом являются экономические
показатели выращивания энергокультур, такие
как удельные затраты на создание плантации
и уход за ней, доход от реализации урожая,
период возврата инвестиций и дру-
гие. Результаты предварительного тех-
нико-экономического обоснования вы-
ращивания энергетического тополя с 2-х
летним циклом сбора урожая в Украине пред-
ставлены в таблице 4.
Из данных таблицы видно, что при отпускной
цене биомассы 400 грн./т возврат инвестиций
(то есть отношение суммарного дохода к сум-
марным затратам) составляет после 1-го сбо-
ра урожая 0,54, после 2-го сбора урожая – 0,83,
за весь срок существования плантации (14 лет,
7 циклов) – 1,29. Это означает, что простой срок
окупаемости проекта по выращиванию топо-
ля составляет около 6 лет. При наличии госу-
дарственной субсидии на создание плантации
тополя в размере 10 тыс. грн./га (620 евро/га)
возврат инвестиций после 1-го цикла составит
82 %, после второго – 112 %, за весь срок суще-
ствования плантации – 145 %. То есть в данном
случае простой срок окупаемости проекта – до
4 лет. Для окупаемости плантации после 2-го
сбора и продажи урожая (т.е. в течение 4-х
лет), цена биомассы должна составлять около
480 грн./т при отсутствии субсидий и 360
грн./т при наличии субсидии в 10 тыс. грн./га
(620 евро/га).
Оценка необходимой величины субсидий
из Госбюджета Украины на выращивание энер-
гокультур выполнена на примере ивы для
2014-2016 гг., исходя из прогнозируемого объ-
ема замещения природного газа биомассой при
производстве тепловой энергии – 250 млн. м3
(2014 г.), 500 млн. м3 (2015 г.), 1 млрд. м3 (2016 г.).
Результаты показывают, что если энергетиче-
ские культуры составляют 20 % всего объема ис-
пользуемой биомассы, то общая сумма необхо-
димой субсидии на энергоплантации – 84…338
млн. грн./год (табл. 5). При этом доля субсидии
от стоимости природного газа, замещаемого
энергокультурами, составляет 38 %.
Выводы
Несмотря на ряд недостатков биотоплива
из энергетических культур в сравнении с дре-
весными гранулами, в целом энергокультуры
являются неплохим топливом, требующим тща-
тельного подхода к использованию. Во многих
случаях эти биотоплива могут удовлетворять
существующим нормам по выбросам загрязня-
ющих веществ (если только они не являются не-
обоснованно завышенными).
На сегодня в Украине есть несколько компа-
ний, занимающихся выращиванием энергети-
ческих культур на коммерческом уровне. Еще
ряд компаний планируют в ближайшее время вы-
йти на этот рынок. Для ускорения развития дан-
ного сектора в Украине специалисты ИТТФ
НАН Украины считают необходимым внедрить
механизмы государственного стимулирования
выращивания энергетических культур. Один
из предлагаемых механизмов – субсидирова-
ние энергоплантаций на уровне 10 тыс. грн./
га. Другим инструментом может быть частич-
ное покрытие государством процентных ставок
коммерческих банков. Рекомендуется преду-
смотреть соответствующее финансирование из
Госбюджета Украины в 2015-2017 гг.
По оценкам ИТТФ, в Украине имеется
3…4 млн. га неиспользуемых сельскохозяйствен-
ных земель, которые можно задействовать для
выращивания энергетических культур. Реко-
мендуется для этого направления использовать
до 2 млн. га, разделив их (согласно одному из
возможных сценариев) между кукурузой на
биогаз (1 млн. га), ивой (0,5 млн. га), тополем
(0,2 млн. га) и мискантусом (0,3 млн. га). Реали-
зация такого сценария даст возможность еже-
годно получать около 3,3 млрд. м3 биометана
из силоса кукурузы и 6,3 млн. т у.т. за счет
биомассы ивы, тополя и мискантуса.
Согласно концепции ИТТФ, общая площадь
для выращивания энергетических культур в
Украине может составить около 200 тыс. га
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №5 65
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
в 2020 г. и до 1 млн. га в 2030 г. Соответствен-
но, урожай этих культур будет эквивалентен
1 млн. т у.т. в 2020 г. и около 5 млн. т у.т. в 2030 г.
Оценка необходимой величины субсидий
из Госбюджета Украины на выращивание
энергокультур выполнена на примере ивы
для 2014-2016 гг., исходя из прогнозируемого
объема замещения природного газа биомас-
сой при производстве тепловой энергии –
250 млн. м3 (2014 г.), 500 млн. м3 (2015 г.),
1 млрд. м3 (2016 г.). Результаты показывают,
что если энергетические культуры составляют
20 % всего объема используемой биомас-
сы, то общая сумма необходимой субсидии на
энергоплантации – 84…338 млн. грн./год. При
этом доля субсидии от стоимости природного
газа, замещаемого энергокультурами, составляет
38 %.
Табл. 5. Расчет необходимой субсидии из Госбюджета Украины на выращивание энергетических
культур (на примере ивы)
Показатели 2014 г. 2015 г. 2016 г.
Прогнозируемый объем замещения природного газа
биотопливом, млн. м3 250 500 1000
Калорийность биотоплива (щепа) (при W 40 %), МДж/кг 10 10 10
Период эксплуатации котельной, суток 185 185 185
Потребность в биотопливе (при W 40 %), тыс. т 844 1688 3375
Доля энергокультур (ива) в общем объеме используемого
биотоплива, % 20 20 20
Урожайность ивы (влажная масса), т/га/год 20 20 20
Необходимая площадь плантации ивы, тыс. га 8,4 16,9 33,8
Необходимая дотация из Госбюджета Украины на создание
энергоплантаций, тыс. грн./га
млн. грн.
10
84,4
10
168,8
10
337,5
Стоимость замещаемого энергетической ивой природного газа
(при цене 380 $/1000 м3), млн. грн. 225 450 900
Доля необходимой субсидии на энергокультуры от
стоимости природного газа, замещаемого ивой 38 % 38 % 38 %
W – влажность (по массе)
ЛИТЕРАТУРА
1. B.A. Gudka. Combustion characteristics of
some imported feedstocks and short rotation coppice
(SRC) willow for UK power stations, 2012
http://etheses.whiterose.ac.uk/3352/1/Combustion_
Characteristics_of_some_Imported_Feedstocks_
and_SRC_willow_for_UK_power_stations.pdf
2. J. Dahl, I. Obernberger. Evaluation of
the combustion characteristics of four perennial
energy crops (Arundo Donax, Cynara Cardunculus,
Miscanthus x Giganteus and Panicum Virgatum).
Proc. of 2nd World Conference on Biomass for
Energy, Industry and Climate Protection, 10-14 May
2004, Rome, Italy, Р. 1265 – 1270
3. E. Karampinis, D. Vamvuka, S. Sfakiotakis et
al. Comparative Study of Combustion Properties of
Five Energy Crops and Greek Lignite // Energy &
Fuels, 2012, N 26(2), Р. 869 – 878.
h t t p : / / w w w . r e s e a r c h g a t e . n e t /
publication/224437353_A_Comparative_Study_of_
Combustion_Properties_of_Five_Energy_Crops_
and_Greek_Lignite
4. Energy from field energy crops – a handbook
for energy producers. AEBIOM, 2009
http://www.aebiom.org/wp-content/uploads/file/
Publications/Handbook%20for%20energy%20
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №566
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
producers.pdf
5. L. Nikolaisen, C. Nielsen, M.G. Larsen et
al. Straw for energy production. Technology –
Environment – Economy. The Centre for Biomass
Technology, Denmark. 1998.
6. K. Suadicani, A. Evald, H. H. Jakobsen.
Wood chips for energy production. Technology –
Environment – Econo-my. The Centre for Biomass
Technology, Denmark. 1993.
7. Блюм Я.Б., Гелетуха Г.Г., Григорюк И.П. и
др. Новейшие технологии биоэнергоконверсии. –
К: «Аграр Ме-диа Груп», 2010. – 326 с.
8. New dedicated energy crops for solid biofuels.
AEBIOM, FP6 RESTMAC project, 2008
http://www.aebiom.org/IMG/pdf/Dedicated_
energy_crops_for_solid_biofuels_2008_January.pdf
9. M. Wachendorf. Thermal use of agricultural
biomass. BOVA course “Energy Crops and Biogas
Production, 3-7 March 2008, Tartu, Estonia
http://www.bioenergybaltic.ee/bw_client_files/
bioenergybaltic/public/img/File/BOVA/
Wachendorf_thermal_use_of_agricultural_biomass.
pdf
10. T. van der Sluis, R. Poppens, P. Kraisvitnii
et al. Reed harvesting from wetlands for bioenergy.
Alterra report 2460, 2013
h t t p : / / w w w. s w i t c h g r a s s . n l / u p l o a d _ m m /
a/5/9/99e205b9-c2ea-4274-a1f8-8e94047094e0_
Reed%20report%20Pellets%20for%20Power%20
2460%20October%202013.pdf
11. Гнап И.В. Выращивание энергетиче-
ской вербы на Волыни: результаты за первые 3
года. Презентация на семинаре “GREENEXPO.
Альтернативная энергетика», 18 октября 2013 г.,
Киев.
12. Роїк М.В., Гументик М.Я., Мамайсур
В.В. Перспективи вирощування енергетичної
верби для виробництва твердого біопалива //
Біоенергетика, № 2, 2013, С. 18 – 19.
13. Гументик М.Я. Атлас високопродуктив-
них біоенергетичних культур // Біоенергетика, №
2, 2013, С. 6 – 7.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2015, т. 37, №5 67
ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА
PROSPECTS FOR GROWING AND USE OF
ENERGY CROPS IN UKRAINE. PART 2
Geletukha G.G., Zheliezna T.A. , Tryboi O.V.
Institute of Engineering Thermophysics of the
National Academy of Sciences of Ukraine,
vul. Zhelyabova, 2a, Kyiv, 03680, Ukraine
Fuel properties of energy crops are considered in
the paper. Disadvantages of energy crops as a fuel
are analyzed and possible ways for mitigation of
their negative influence are suggested. It is shown
that despite some disadvantages of energy crops as
compared to wood pellets, on the whole they are a
good fuel, which requires well thought-out approach
to its use. In many cases the biofuels can meet existing
emission limits (unless they are unduly strict). The
paper also covers state of the art and prospects for the
development of the sector in Ukraine. A conception
for growing energy crops in the country is suggested.
To push development of the sector in the Ukraine
the authors consider it necessary to introduce state
support for growing energy crops. One of the
possible mechanisms is a subsidy for creation of
energy crop plantation; another instrument may be
partial covering commercial rate interest by the state.
References 13, table 5.
Key words: energy crops, energy plantations,
biomass, biofuels, bioenergy.
1. B.A. Gudka. Combustion characteristics of some
imported feedstocks and short rotation coppice (SRC)
willow for UK power stations, 2012
http://etheses.whiterose.ac.uk/3352/1/Combustion_
Characteristics_of_some_Imported_Feedstocks_and_
SRC_willow_for_UK_power_stations.pdf
2. J. Dahl, I. Obernberger. Evaluation of the
combustion characteristics of four perennial energy crops
(Arundo Donax, Cynara Cardunculus, Miscanthus x
Giganteus and Panicum Virgatum). Proc. of 2nd World
Conference on Biomass for Energy, Industry and Climate
Protection, 10-14 May 2004, Rome, Italy, p. 1265-1270
3. E. Karampinis, D. Vamvuka, S. Sfakiotakis et al.
Comparative Study of Combustion Properties of Five
Energy Crops and Greek Lignite // Energy & Fuels, 2012,
N 26(2), p. 869–878.
http://www.researchgate.net/publication/224437353_A_
Comparative_Study_of_Combustion_Properties_of_Five_
Energy_Crops_and_Greek_Lignite
4. Energy from field energy crops – a handbook for
energy producers. AEBIOM, 2009
http://www.aebiom.org/wp-content/uploads/file/
Publications/Handbook%20for%20energy%20producers.
pdf
5. L. Nikolaisen, C. Nielsen, M.G. Larsen et al.
Straw for energy production. Technology – Environment –
Economy. The Centre for Biomass Technology, Denmark.
1998.
6. K. Suadicani, A. Evald, H. H. Jakobsen. Wood
chips for energy production. Technology – Environment –
Econo-my. The Centre for Biomass Technology, Denmark.
1993.
7. Blium Ya.B., Geletukha G.G., Grygoriuk I.P. et al.
Modern technologies for bioenergy conversion. – K: “Agrar
Me-dia Group”, 2010. – 326 р. (Ukr.)
8. New dedicated energy crops for solid biofuels.
AEBIOM, FP6 RESTMAC project, 2008
http://www.aebiom.org/IMG/pdf/Dedicated_energy_
crops_for_solid_biofuels_2008_January.pdf
9. M. Wachendorf. Thermal use of agricultural
biomass. BOVA course “Energy Crops and Biogas
Production, 3-7 March 2008, Tartu, Estonia
http://www.bioenergybaltic.ee/bw_client_files/
bioenergybaltic/public/img/File/BOVA/Wachendorf_
thermal_use_of_agricultural_biomass.pdf
10. T. van der Sluis, R. Poppens, P. Kraisvitnii et al.
Reed harvesting from wetlands for bioenergy. Alterra report
2460, 2013
http://www.switchgrass.nl/upload_mm/a/5/9/99e205b9-
c2ea-4274-a1f8-8e94047094e0_Reed%20report%20
Pellets%20for%20Power%202460%20October%202013.
pdf
11. Gnap I.V. Growing willow for energy at Volyn:
results of the first 3 years. Presentation at the seminar
“GREENEXPO. Alternative energy», 18 October 2013,
Kyiv. (Ukr.)
12. Roik M.V., Gumentil М.Ya., Mamaysur V.V. Prospects
for the cultivation of energy willow for solid biofuel produc-
tion // Bioenergy, № 2, 2013, p. 18-19. (Ukr.)
13. Gumentik М.Ya. Atlas of the high-productive energy
crops // Bioenergy, № 2, 2013, p. 6-7. (Ukr.)
Получено 24.10.2014
Received 24.10.2014
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142202 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:24:16Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гелетуха, Г.Г. Железная, Т.А. Трибой, А.В. 2018-09-30T11:05:51Z 2018-09-30T11:05:51Z 2015 Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 / Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная, А.В. Трибой // Промышленная теплотехника. — 2015. — Т. 37, № 5. — С. 58-67. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0204-3602 DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.5.2015.07 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142202 536.24+662.995 Рассмотрены топливные характеристики энергетических культур. Проанализированы недостатки энергокультур как топлива, предложены пути смягчения их негативного влияния. Рассмотрено современное состояние и перспективы развития данного сектора в Украине. Предложена концепция выращивания энергетических культур в Украине. Розглянуто паливні характеристики енергетичних культур. Проаналізовано недоліки енергокультур як палива, запропоновано шляхи пом’якшення їх негативного впливу. Розглянуто сучасний стан та перспективи розвитку даного сектору в Україні. Запропоновано концепцію вирощування енергетичних культур в Україні. Fuel properties of energy crops are considered in the paper. Disadvantages of energy crops as a fuel are analyzed and possible ways for mitigation of their negative influence are suggested. The paper covers state of the art and prospects for the development of the sector in Ukraine. A conception for growing energy crops in the country is suggested. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Возобновляемая энергетика Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 Prospects for growing and use of energy crops in Ukraine. Part 2 Article published earlier |
| spellingShingle | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 Гелетуха, Г.Г. Железная, Т.А. Трибой, А.В. Возобновляемая энергетика |
| title | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 |
| title_alt | Prospects for growing and use of energy crops in Ukraine. Part 2 |
| title_full | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 |
| title_fullStr | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 |
| title_full_unstemmed | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 |
| title_short | Перспективы выращивания и использования энергетических культур в Украине. Часть 2 |
| title_sort | перспективы выращивания и использования энергетических культур в украине. часть 2 |
| topic | Возобновляемая энергетика |
| topic_facet | Возобновляемая энергетика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142202 |
| work_keys_str_mv | AT geletuhagg perspektivyvyraŝivaniâiispolʹzovaniâénergetičeskihkulʹturvukrainečastʹ2 AT železnaâta perspektivyvyraŝivaniâiispolʹzovaniâénergetičeskihkulʹturvukrainečastʹ2 AT triboiav perspektivyvyraŝivaniâiispolʹzovaniâénergetičeskihkulʹturvukrainečastʹ2 AT geletuhagg prospectsforgrowinganduseofenergycropsinukrainepart2 AT železnaâta prospectsforgrowinganduseofenergycropsinukrainepart2 AT triboiav prospectsforgrowinganduseofenergycropsinukrainepart2 |