Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива
Одним із найбільш перспективних нетрадиційних палив є біогаз, отриманий внаслідок анаеробної переробки біомаси. У зв'язку з відсутністю необхідних даних у вітчизняній літературі стосовно до умов України, метою роботи є визначення екологічної ефективності використання біогазу замість традиційних...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут загальної енергетики НАН України
2007
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3074 |
| 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: | Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використанні біоенергетичного палива / Д.В. Степанов, Ю.В. Куріс, Р.Г. Хейфец, С.Й. Ткаченко // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 79-81. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3074 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Степанов, Д.В. Куріс, Ю.В. Хейфец, Р.Г. Ткаченко, С.Й. 2009-06-22T15:26:13Z 2009-06-22T15:26:13Z 2007 Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використанні біоенергетичного палива / Д.В. Степанов, Ю.В. Куріс, Р.Г. Хейфец, С.Й. Ткаченко // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 79-81. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. 1562-8965 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3074 621.181.7 Одним із найбільш перспективних нетрадиційних палив є біогаз, отриманий внаслідок анаеробної переробки біомаси. У зв'язку з відсутністю необхідних даних у вітчизняній літературі стосовно до умов України, метою роботи є визначення екологічної ефективності використання біогазу замість традиційних енергоресурсів. uk Інститут загальної енергетики НАН України Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива |
| spellingShingle |
Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива Степанов, Д.В. Куріс, Ю.В. Хейфец, Р.Г. Ткаченко, С.Й. Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов |
| title_short |
Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива |
| title_full |
Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива |
| title_fullStr |
Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива |
| title_full_unstemmed |
Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива |
| title_sort |
розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива |
| author |
Степанов, Д.В. Куріс, Ю.В. Хейфец, Р.Г. Ткаченко, С.Й. |
| author_facet |
Степанов, Д.В. Куріс, Ю.В. Хейфец, Р.Г. Ткаченко, С.Й. |
| topic |
Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов |
| topic_facet |
Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов |
| publishDate |
2007 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Інститут загальної енергетики НАН України |
| format |
Article |
| description |
Одним із найбільш перспективних нетрадиційних палив є біогаз, отриманий внаслідок анаеробної переробки біомаси. У зв'язку з відсутністю необхідних даних у вітчизняній літературі стосовно до умов України, метою роботи є визначення екологічної ефективності використання біогазу замість традиційних енергоресурсів.
|
| issn |
1562-8965 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3074 |
| citation_txt |
Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використанні біоенергетичного палива / Д.В. Степанов, Ю.В. Куріс, Р.Г. Хейфец, С.Й. Ткаченко // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 15. — С. 79-81. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT stepanovdv rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva AT kurísûv rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva AT heifecrg rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva AT tkačenkosi rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva |
| first_indexed |
2025-11-25T22:16:39Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:16:39Z |
| _version_ |
1850561936495738880 |
| fulltext |
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 79
Однією з основних цілей використання біопа-
лива є зниження емісії парникових газів при за-
міні первинних енергоресурсів. Це припускає
визначення емісії до і після використання біопа-
лива (біогазу, отриманого під час анаеробного
бродіння). В основу визначення величини емісії
покладено системний підхід, коли розрахунок
здійснюється з урахуванням викидів, отриманих
при видобутку палива, витрат палива на виготов-
лення устаткування тощо. При цьому розгляда-
ється життєвий цикл експлуатації устаткування
та капітальних споруджень [1, 2].
Як правило, зазначені методики дозволяють
визначити емісію в прив'язці до конкретних тех-
нологій і устаткування, видів палива. В результа-
ті визначаються:
– абсолютне значення викидів за розглянутий
проміжок часу ECO2
[гСО2-экв/година];
– показник емісії (наведена емісія), віднесена
до одиниці вихідного палива – eCO2
[гСО2-
экв/Дж] або эCO2
[гСО2-экв/м3];
– питома емісія Еу, віднесена до одиниці ко-
рисної енергії (гСО2-экв/кВтч, гСО2-экв/Гкал).
Ці показники дозволяють оцінити зниження
викидів при виробництві того самого виду енерго-
носіїв. Однак порівняння зазначених показників
при виробництві різних видів енергії стає необ'єк-
тивним. До того ж отримані показники не є прями-
ми характеристиками, а носять непрямий характер.
Таким чином, прийняті показники зниження емісії
не дозволяють об'єктивно порівняти різні техноло-
гії та устаткування, ефективність використання
різних видів біопалива і оцінити вплив їхньої якос-
ті на кінцевий результат, а також повністю врахува-
ти вплив виду та якості замінного палива.
Водночас кількість енергетичної біомаси об-
межена для України і, за оцінками [3], становить
9,07 млн т у.п. на рік, що не перевищує 4,6% спо-
живання первинних енергоносіїв у країні. При
цьому зазначений потенціал повинен бути вико-
ристаний з максимальною ефективністю.
У зв'язку з цим розробка показників і методи-
ки визначення ефективності екологічного вико-
ристання біопалива є актуальними завданнями.
Методика розрахунку показників емісії для
процесу отримання біогазу за допомогою
анаеробного бродіння біомаси
Показник емісії парникових газів при анае-
робній переробці біомаси пов'язаний з викидами
при спалюванні натурального палива на етапі
збору, переробки, а також із процесами бродіння
біомаси. З огляду на те, що біомаса, придатна для
анаеробного бродіння, в Україні переважно від-
носиться до відходів виробництва, викиди парни-
кових газів, пов'язані із заготівлею та збором біо-
маси, не враховувалися, оскільки витрати енергії
повністю ставилися до виробництва основної
продукції. В цьому випадку показник емісії для
біогазу еБГ
СО2
складається із двох складових:
де еБМ
БРОЖ – показник емісії парникових газів,
пов'язаний із процесом шумування (вивантажен-
ня і завантаження біомаси, а також витратами на
перемішування), гСО2-экв./ (кг у.п. біомаси); еБМ
ПЕР –
показник емісії парникових газів, пов'язаний з
процесом переробки і підготовки біомаси, гСО2-
экв./ (кг у.п. біомаси).
Процеси отримання біопалива за допомогою
анаеробного бродіння містять витрати на елек-
троенергію для вивантаження, завантаження і пе-
ремішування біомаси, а також на теплоту для під-
готовки субстрату і термостабілізації реакторів.
Витрати електричної енергії на дані види проце-
сів зведено в таблицю 1 (див. стор. 70) [4].
Відповідно, показник емісії парникових газів,
пов'язаний з переробкою біомаси й анаеробним
бродінням біомаси еБМ
ПЕР, еБМ
БРОЖ, визначався відпо-
відно до залежності:
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
УДК 621.181.7
Д.В. СТЕПАНОВ, канд. техн. наук (Вінницький національних технічний університет), Ю.В. КУРІС
(Запорізька державна інженерна академія), Р.Г. ХЕЙФЕЦ, д-р техн. наук (ВАТ «Трубосталь,
м. Дніпропетровськ), С.Й. ТКАЧЕНКО, д-р техн. наук (Вінницький національних технічний універ-
ситет)
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ ЕМІСІЇ ПАРНИКОВИХ
ГАЗІВ ПРИ ОТРИМАННІ ТА ВИКОРИСТАННІ
БІОЕНЕРГЕТИЧНОГО ПАЛИВА
Проаналізовано динаміку питомих втрат, загальне споживання енергоресурсів, структуру споживання котельно-
пічного палива за видами та економією паливно-енергетичних ресурсів в окремих виробництвах чорної металургії
за 1995-2003 рр.
(1)
(2)
80 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007
де ЕЭЭ– питома емісії парникових газів при три-
манні електричної енергії, кгСО2-экв/кВт ч,
bБРОЖ
ЭЭ , bПЕР
ЭЭ – питомі витрати палива на бродіння та
переробку біомаси, кВт ч/кг у.п., Гкал/кг у.п.
Наведена вище методика дозволяє оцінити
показники емісії парникових газів для різних ви-
дів викопного палива і різних варіантів техноло-
гій та устаткування одержання біопалива.
Методика розрахунку показників емісії для
процесу спалювання біопалива
Розроблені методики являють собою
комп'ютерні програми з відповідними базами да-
них. Однієї з особливостей використання цих
програм, на наш погляд, є те, що з одного боку во-
ни дозволяють зробити конкретний розрахунок з
максимальною деталізацією та оцінити "інтег-
ральний" результат. Водночас аналіз взаємовпли-
ву різних факторів залишається схованим, що
часто може призводити до помилкових виводів.
Особливо це є характерним для узагальнюючого
(стратегічного) аналізу. Тому розрахункові дос-
лідження повинні доповнюватися аналітичними
дослідженнями, які дозволяють виявити основні
взаємозв'язки між параметрами. Саме такий під-
хід використаний нами при розробці показника
питомого зниження викидів парникових газів при
заміні натурального палива біопаливом – εCO2
[5]
де EИСК
СО2
, EБГ
СО2
– абсолютна величина викидів пар-
никових газів при роботі на натуральному паливі
та біопаливі відповідно, кг ІЗ 2-экв/год; ВБГ –
витрата біогазу, м3/год; QP
Н,БГ – теплота згоряння
біогазу, Дж/м3.
Визначення величини емісії парникових газів
засновано на використанні показника емісії эCO2
[кг ІЗ2 экв/кг]. Тоді абсолютна величина емісії
може бути розрахована відповідно до залежності
де В – витрата палива, м3/година.
Своєї черги, витрата палива визначається
продуктивністю енергетичного агрегата та його
ККД – ηΣ
де QПОЛ – корисна (відпущена на сторону) енер-
гія, Дж.
Припускаючи, що виробіток корисної енер-
гії QПОЛ є однаковим до і після заміни викопно-
го палива, та з урахуванням виражень (4) і (5)
залежність для визначення питомого зниження
викидів парникових газів – εСО2
(2) перетво-
риться на вираження, що не містить корисної
енергії:
де
Таким чином, основними параметрами, що
впливають на ефективність використання біома-
си для зниження емісії парникових газів при за-
міні викопного палива, є:
– показники емісії парникових газів віднесені
до одиниці теплоти згоряння палива еИСК
СО2
, еБГ
СО2
ана-
логічно [1, 2];
– відношення коефіцієнтів корисної дії енер-
гетичних агрегатів до і після заміни викопного
палива, при цьому є через ККД брутто – сумар-
ний ККД враховуючої енерговитрати на власні
потреби й втрати (в тому числі на попередню під-
готовку біогазу).
В разі спільного спалювання біогазу та нату-
рального палива, при його частковій заміні за-
лежність для обчислення εСО2
матиме такий виг-
ляд:
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Тип
використовуваного
устаткування
Насоси для
вивантажен-
ня і заванта-
ження
Мішал-
ки в
реакторі
Інше
технологіч-
не устат-
кування
Витрати
електроенергії (для
датського реактора
обсягом 800 м
3
біомаси) b
БМ
ЭЭ, кВт/т
5...12 5...7 3...5
Витрати
електроенергії (для
малої фермерської
установки 130-150 м
3
біомаси ) b
БМ
ЭЭ, кВт/т
2...4 1...3 0,5...2
Таблиця 1. Питомі витрати електроенергії при
анаеробному бродінні біомаси
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №15/2007 81
де а – масова частка натурального палива в сумі-
ші; а' – енергетична частка натурального палива
в суміші, що дорівнює:
Як відомо, величина ККД визначається тех-
нічним рівнем використовуваного устаткування
та технології перетворення енергії, як при спалю-
ванні натурального палива, так і біомаси. Крім
того величина ККД пов'язана і з ефективністю
використання устаткування в часі, що є особливо
важливим для випадку спільного виробітку теп-
лової та електричної енергії.
Особливе місце посідає випадок часткового
використання енергетичного потенціалу біомаси,
наприклад при використанні технології піролізу.
В цьому випадку, коксовий залишок може бути
використаний як паливо або як вуглецевий мате-
ріал для технологічних потреб (одержання акти-
вованого вугілля тощо). Відповідно, у (6) ККД
енергетичного агрегату при роботі на біомасі по-
винен враховувати втрати теплової енергії при
піролізі, а розрахунок показника емісії виробля-
тися стосовно до спалювання летучих продуктів
піролізі.
Системний підхід до визначення величини
показника емісії, аналогічно [1, 2], передбачає
підсумовування викидів парникових газів всім
технологічним ланцюжком використання пали-
ва, починаючи з видобутку і закінчуючи його спа-
люванням. Таким чином, структура показника
емісії для будь-якого виду палива складається з
чотирьох основних складових: емісії при видо-
бутку палива – едоб
СО2
, його транспортування – етр
СО2
,
переробки – епер
СО2
, спалювання палива – есж
СО2
. Тоді
загальний вид залежності для розрахунку показ-
ника емісії можна представити як суму
Таким чином, величина показника емісії зале-
жить від національних особливостей енергетич-
ного комплексу кожної держави (наявність влас-
них паливних ресурсів, структура й особливості
енергетичної й добувної галузей промисловості,
територіальне розташування тощо).
Висновки
Представлена розробка методики дозволяє
здійснити аналіз екологічної ефективності енер-
гетичного використання біомаси на основі показ-
ника питомого зниження викидів парникових га-
зів. Цей показник дозволяє об'єктивно порівню-
вати існуючі та пропоновані технології й устатку-
вання при використанні біоенергетичного пали-
ва, при цьому повністю враховується комплек-
сний вплив виду та якості замінного палива на
емісію й ККД теплових агрегатів.
Запропонована методика дозволяє системно
порівнювати екологічні показники використання
різних палив на всіх етапах від його видобутку до
безпосередньо спалювання.
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
1. К.Л. Єфімов, О.В. Кащенко, Т.А. Косарикова. Заходи щодо скорочення викидів парникових газів: досвід, можливості та
проблеми на регіональному рівні / Нижегородське агентство розвитку навколишнього середовища // http://www.koi.ic.sci-
nnov.ru/nice/Jornal/efim.html.
2. Запатріна И.В. Перспективи розвитку в Україні поновлюваних джерел енергії // Теорія й практика керування. 2004. –
№11.
3. Бізнес Сьогодні: "Зелений" тариф може стати зеленим світлом для альтернативної енергетики в Україні //
http://www/oeko.de/service/em
4. Технічна документація промислово-тваринницького комплексу комбінату "Запоріжсталь".
5. Усенко А.Ю. Удосконалювання процесу окисного піролізу біомаси з метою зниження емісії парникових газів. Дисертація
на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук, НМетАУ, Дніпропетровськ, 2006.
(9)
(10)
|