The emission of greenhouse gazes of bioconversion process
Side by side with other unconventional types of fuel, one of the most perspective is biogas received as a result of anaerobical processing of biomass. No less important index of bioenergetical fuels using efficacy is quantity of harmful substances emission reduction at the expense of fossil fuels su...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/312 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871103532859392000 |
|---|---|
| author | Stepanov A.E. Kuris Yu.V. Khejfets R.G. Tkachenko S.I. |
| author_facet | Stepanov A.E. Kuris Yu.V. Khejfets R.G. Tkachenko S.I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Stepanov A.E.",
"institution": null
},
{
"author": "Kuris Yu.V.",
"institution": null
},
{
"author": "Khejfets R.G.",
"institution": null
},
{
"author": "Tkachenko S.I.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Stepanov A.E. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:36Z |
| description | Side by side with other unconventional types of fuel, one of the most perspective is biogas received as a result of anaerobical processing of biomass. No less important index of bioenergetical fuels using efficacy is quantity of harmful substances emission reduction at the expense of fossil fuels substitution. In connection with the lack of necessary data in native literature concerning the condition in Ukraine, the purpose of the article is the definition of ecological efficacy of biogas using instead of the traditional energy resources. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:01:24Z |
| format | Article |
| 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)
|
| id | systemreorg-article-312 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:09:42Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/a3/4c052a5ae7bae18571cb2328234a71a3.pdf |
| spelling | systemreorg-article-3122026-07-18T12:57:36Z The emission of greenhouse gazes of bioconversion process Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива Stepanov A.E. Kuris Yu.V. Khejfets R.G. Tkachenko S.I. biomass, biogas, anaerobical processing, emission, bioconversion process біомаса, біогаз, анаеробна переробка, емісія, процес біоконверсії. Side by side with other unconventional types of fuel, one of the most perspective is biogas received as a result of anaerobical processing of biomass. No less important index of bioenergetical fuels using efficacy is quantity of harmful substances emission reduction at the expense of fossil fuels substitution. In connection with the lack of necessary data in native literature concerning the condition in Ukraine, the purpose of the article is the definition of ecological efficacy of biogas using instead of the traditional energy resources. 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. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2007-07-12 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/312 System Research in Energy; No. 1 (15) (2007): The Problems of General Energy; 79-81 Системні дослідження в енергетиці; № 1 (15) (2007): Проблеми загальної енергетики; 79-81 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/312/258 Copyright (c) 2007 Stepanov A.E., Kuris Yu.V., Khejfets R.G., Tkachenko S.I. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | biomass biogas anaerobical processing emission bioconversion process Stepanov A.E. Kuris Yu.V. Khejfets R.G. Tkachenko S.I. The emission of greenhouse gazes of bioconversion process |
| title | The emission of greenhouse gazes of bioconversion process |
| title_alt | Розробка методики визначення емісії парникових газів при отриманні та використання біоенергетичного палива |
| title_full | The emission of greenhouse gazes of bioconversion process |
| title_fullStr | The emission of greenhouse gazes of bioconversion process |
| title_full_unstemmed | The emission of greenhouse gazes of bioconversion process |
| title_short | The emission of greenhouse gazes of bioconversion process |
| title_sort | emission of greenhouse gazes of bioconversion process |
| topic | biomass biogas anaerobical processing emission bioconversion process |
| topic_facet | biomass biogas anaerobical processing emission bioconversion process біомаса біогаз анаеробна переробка емісія процес біоконверсії. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/312 |
| work_keys_str_mv | AT stepanovae theemissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess AT kurisyuv theemissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess AT khejfetsrg theemissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess AT tkachenkosi theemissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess AT stepanovae rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva AT kurisyuv rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva AT khejfetsrg rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva AT tkachenkosi rozrobkametodikiviznačennâemísííparnikovihgazívpriotrimannítavikoristannâbíoenergetičnogopaliva AT stepanovae emissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess AT kurisyuv emissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess AT khejfetsrg emissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess AT tkachenkosi emissionofgreenhousegazesofbioconversionprocess |