Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion

The levels of use of combustible secondary energy resources (CSER) and determined the direct costs of energy sources in their preparation for combustion in power plants. As of 2009, the total output of CSER was 9317.3 thousand the, from which the used 8059 (86.5 % of output), losses - 1258.3 (13.5)....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2011
Main Authors:	Bilodid V.D., Kuts G.O.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2011
Online Access:	https://systemre.org/index.php/journal/article/view/416
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	System Research in Energy
Download file:

Institution

System Research in Energy

_version_	1871103747027894272
author	Bilodid V.D. Kuts G.O.
author_facet	Bilodid V.D. Kuts G.O.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Bilodid V.D.", "institution": null }, { "author": "Kuts G.O.", "institution": null } ]
author_sort	Bilodid V.D.
baseUrl_str	https://systemre.org/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-18T12:57:38Z
description	The levels of use of combustible secondary energy resources (CSER) and determined the direct costs of energy sources in their preparation for combustion in power plants. As of 2009, the total output of CSER was 9317.3 thousand the, from which the used 8059 (86.5 % of output), losses - 1258.3 (13.5). For certain types of CSER: losses are blast furnace gas - 450.5 thousand tons of standard fuel (7.58 % of total output), converter gas -397.7 (98.39), ferroalloy gas - 153.1 (66.42), waste from logging and wood processing – 28.5 (22.82), black liquor fully utilized.Direct costs of energy resources for the preparation of the above species of CSER are minor and are as follows: for the blast furnace gas - 3.77 kg of standard fuel/tce (blast furnace gas is given to the value of fuel through its heat of combustion), converter gas – 1.2 and ferroalloy – 1.64. Given the structural changes in production sources of CSER, assess their potential for possible use in the near future, whose value may be in the range 1.0 - 1,1 million tce.The article presents data on the costs of energy for hydrogen production using different technologies. These costs far exceed its energy potential. According to this analysis, the total costs of energy resources for 1 ton of hydrogen contained up to 1 ton of fuel equivalent are within 1.6-5.1 tce.
first_indexed	2026-03-24T02:01:42Z
format	Article
fulltext	32 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) У роботі [1] авторами цієї статті були роз� глянуті питання щодо визначення енергетич� ного потенціалу окремих видів альтернативно� го палива та оцінки прямих енерговитрат на їх видобуток чи виробництво, а також на підго� товку для прямого спалювання в котлоагрега� тах. Розглядалися такі види альтернативного палива, як торф, відходи лісозаготівель, відхо� ди рослинної сільськогосподарської біомаси, шахтний метан. Важливим також є з’ясування потенціалу та енергетичних витрат на підготовку для спалю� вання таких енергоресурсів, як горючі проми� слові гази, які кваліфікуються як горючі вто� ринні енергетичні ресурси (ГВЕР), а також водню. Незважаючи на наявний значний потенціал ГВЕР у промисловості України, їх використання залишається відносно малим. Однією з проблем є саме визначення ресурсно� го потенціалу, а також енергоємності процесів підготовки окремих видів ГВЕР для прямого спалювання в котлоагрегатах. Недостатньо обґрунтованим є питання використання водню як палива. Саме висвітлення цих проблем і є метою даної роботи. Реально у практиці ГВЕР можуть стати додатковим джерелом палива для промислової та міської комунальної теплоенергетики за рахунок зменшення втрат, рівень яких на сьо� годні залишається ще високим. У табл. 1 наве� дено дані виходу, використання та втрат різних видів ГВЕР у 2005 та 2009 роках, згідно з якими у 2009 р. загальний обсяг виходу ГВЕР складав 9317,3 тис. т у.п., з якого використано на влас� них підприємствах – 7848,7 тис. т у.п. (84,2 % від загального обсягу виходу), відпущено на сто� рону – 210,3 (2,3 %); втрачено – 1258,3 (13,5 %). За окремими видами ГВЕР втрати складали: доменний газ – 450,5 тис. т у.п. (7,58 % від загального обсягу виходу доменного газу); кон� вертерний газ – 397,7 (98,39 %); феросплавний газ – 153,1 (66,42 %); відходи лісозаготівлі та деревообробки – 28,5 (22,82 %); чорний луг ви� користовується в повному обсязі і втрат не має. Слід відзначити, що у 2009 р. порівняно з 2005 р. зменшились обсяги виходу і викори� стання ГВЕР відповідно на 19,3 і 20,4 %, а втра� ти відносно обсягів виходу ГВЕР для порівню� ваних років збільшилися на 0,8 %. Зменшення обсягів виходу ГВЕР у 2009 р. пов’язане з еко� номічною кризою в країні та виробництв чор� ної металургії – джерел ГВЕР. До переліку ГВЕР, наданих у табл. 1, окремо не включено такі промислові гази, як ретурні, танкові, обгази, продувні гази, скидний водень та інші. Обліком державної статзвітності [2] зазна% чені види ГВЕР включено до статті “інші види”, обсяг їх виходу складає, за нашими розрахунка� УДК 621.91 В.Д. БІЛОДІД, канд. техн. наук, Г.О. КУЦ, канд. техн. наук Інститут загальної енергетики НАН України, м. Київ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ПОТЕНЦІАЛ ГОРЮЧИХ ВТОРИННИХ ЕНЕРГОРЕСУРСІВ І ВОДНЮ, А ТАКОЖ ВИТРАТИ НА ЇХ ПІДГОТОВКУ ДО ПРЯМОГО СПАЛЮВАННЯ Визначено прогнозний потенціал окремих видів горючих промислових газів, які належать до горючих вторинних енергоресурсів. Зроблено оцінки щодо витрат енергії на їх підготовку для спалювання в котлоагрегатах. Проведено аналіз технологій виробництва водню з оцінкою витрат енергії на його виробництво. Зроблено прогноз можливих обсягів їх використання на найближчу перспективу. К л ю ч о в і с л о в а: горючі вторинні енергоресурси, доменний газ, конвертерний газ, феросплавний газ, водень © В.Д. БІЛОДІД, Г.О. КУЦ, 2011 ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА ТА ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ ми, близько 1,0 млн т у.п./рік. Обсяги виходу даних видів ГВЕР було враховано до прогнозо� ваних рівнів їх використання на перспективу. Підвищення рівня використання ГВЕР пов’язане тільки з розв’язанням організаційних питань і не потребує додаткових науково�до� слідних розробок. Повне використання таких ГВЕР, як конвертерний, феросплавний, ретур� ний та продувний гази для багатьох розвину� тих країн (Японія, США, Німеччина та інші) практично давно вирішено. З урахуванням структурних змін у чорній металургії та інших галузях було проведено оцінку можливого підвищення рівня викори� стання ГВЕР на перспективу до 2015 року, згід� но з якою використання таких ГВЕР, як доменний газ, можна підвищити до 97...98 %, конвертерний – до 40 %, феросплавний – до 70 %, горючі гази нафтопереробних та хімічних підприємств – до 70 %, скидного водню – до 45 %. У табл. 2 наведено обсяги виходу та мож� ливого використання ГВЕР у 2012 та 2015 рр. з урахуванням зазначених рівнів. Теплоенерге� тика за рахунок структурних змін у провідних галузях країни та підвищення рівня викорис� тання ГВЕР може додатково одержати палива в межах 1,0...1,1 млн т у.п./рік. При підготовці газових горючих вторинних енергоресурсів до спалювання проводиться їх очистка в сухих і мокрих уловлювачах пилу та електрофільтрах. Згідно з [4], прямі енерго� затрати на процеси очистки знаходяться у 33ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) Енергетичний потенціал горючих вторинних енергоресурсів і водню, а також витрати на їх підготовку до прямого спалювання Таблиця 1 Вихід, використання та втрати ГВЕР, тис. т у.п. Види ГВЕР Роки річний вихід фактичне використання на підприємствах відпущено на сторону втрати 2005 7133,1 6459,6 188,1 485,4Доменний газ 2009 5937,6 5444,7 42,4 450,5 2005 554,2 22,6 � 531,6Конвертерний газ 2009 404,2 6,5 � 397,7 2005 336,2 97,6 � 238,6Феросплавний газ 2009 230,5 77,4 � 153,1 2005 11,3 11,3 � �Чорний луг 2009 0,4 0,4 � � 2005 66,6 26,0 30,8 9,8Відходи лісозаготівлі та деревообробки 2009 124,9 57,2 39,2 28,5 2005 3017,4 2308,4 561,5 147,5Інші види 2009 2619,7 2262,5 128,7 228,5 2005 11118,8 8925,5 780,4 1412,9Всього 2009 9317,3 7848,7 210,3 1258,3 Таблиця 2 2012 р. 2015 р. Види ГВЕР Вихід, тис. т у.п. Викори% стання, тис. т у.п. Рівень викорис% тання, % Вихід, тис. т у.п. Викори% стання, тис. т у.п. Рівень викорис% тання, % Доменний газ 8310 8020 96,5 8720 8460 97 Конвертерний газ 385 195 50 680 544 80 Феросплавний газ 460 320 70 400 400 80 Ретурні, танкові, продувні та інші гази 820 400 48 950 665 70 Всього 10065 8953 89 10960 10119 92,3 межах 1,4...1,6 (кВт·год)/(тис. м3), у перерахун� ку на тонну умовного палива ці затрати для окремих видів ГВЕР наведені в табл. 3. Для порівняння енерговитрати на видобу� ток традиційних видів палива за даними [1, 3] складають: природний газ – 11,6 кг у.п/т у.п., кам’яне вугілля – 58,2, буре вугілля – 105,7, нафта сира (видобуток) – 34,9, нафта сира (переробка) – 39,4, коксовий газ – 76,5. З урахуванням показників виходу і викори� стання ГВЕР визначено обсяги можливого по� тенціалу окремих видів ГВЕР та прямі витрати енергії на їх підготовку для спалювання в котло� агрегатах за двома варіантами – оптимістичним та ймовірним (табл. 4), згідно з якими він скла� дає відповідно 1160,0 та 960,0 тис. т у.п., а прямі витрати енергоресурсів – 2,86 та 2,42 тис. т у.п. Водень (пророкується деякими вченими світу як паливо майбутнього) за своїми тепло� технічними характеристиками має переваги над іншими вуглеводними видами палива, а саме [5]: масова нижча теплота згорання у 2,8...3,0 рази перевищує цей показник інших видів палива нафтопереробки і природного газу (нижча теплота згорання водню 119970,76 кДж/кг (28660 ккал/кг) або 10402,21 кДж/м3 (2485 ккал/м3); жаропродуктивність молекулярного водню 2235 °С, що на 200 °С вище жаропродуктивно� сті метану; при згоранні 1 м3 водню при теоретично не� обхідній кількості повітря утворюється 2,88 м3 продуктів згорання, а при конденсації водяної пари цей об’єм знижується до 1,88 м3 (для порівняння цей показник для природного газу вищий у 4 рази); висока реакційна здатність; екологічно чисте паливо. Перераховані переваги водню дозволяють значно підвищити ефективність енергоустано� вок, знизити питомі витрати палива на вироб� ництво теплоти та викиди забруднюючих речо� вин у навколишнє середовище. Більшість нау� кових праць з водневої енергетики розглядає саме цей аспект, тобто переваги водню як енер� гоносія. При цьому не вирішено питання: “А де брати водень для водневої енергетики?” Публікацій з питань генерування водню із застосуванням технологій та сировини на осно� ві природних ресурсів (а не органічних видів палив, які саме і вичерпуються) мало, а остан� нім часом зовсім немає. На сьогодні у світовій практиці водень вико� ристовується лише як технологічний газ для виробництва синтетичного аміаку, метанолу й інших видів спиртів, гідрогенізації важких наф� топродуктів і смоли для одержання моторного палива, в авіації та енергетиці у якості холодо� носія, для різних потреб в інших галузях. Як паливо водень не застосовується [6–8]. Це пов’язано з тим, що в природі вільного водню не існує, а його штучне отримання потре� бує значних енергетичних витрат, які переви� щують енергетичну спроможність водню. Роз� роблено досить велику кількість технологій ви� робництва водню, перелік яких надано в табл. 5, 34 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) В.Д. БІЛОДІД, Г.О. КУЦ Таблиця 3 Види ГВЕР Одиниця виміру Прямі витрати електроенергії, кВт⋅⋅год Сумарні затрати енергоресурсів, кг у.п./кг Нижча теплота згорання (середня) ккал/(кг⋅⋅м3) Прямі питомі витрати енергоресурсів, кг у.п./т у.п. Доменний газ тис. м3 1,5 0,54 1000 3,77 Конвертерний газ тис. м3 1,5 0,54 2080 1,2 Феросплавний газ тис. м3 1,5 0,54 2305 1,64 Таблиця 4 Енергетичний потенціал, тис. т у.п. Обсяг прямих витрат енергоресурсів на підготовку палива до спалювання, тис. т у.п.Види ГВЕР оптимістичний варіант ймовірний варіант оптимістичний варіант ймовірний варіант Доменний газ 550,0 450,0 2,0 1,7 Конвертерний газ 300,0 250,0 0,36 0,3 Феросплавний газ 310,0 260,0 0,5 0,42 Всього 1160,0 960,0 2,86 2,42 35ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) Енергетичний потенціал горючих вторинних енергоресурсів і водню, а також витрати на їх підготовку до прямого спалювання Т аб ли ця 5 С ум ар ні в ит ра ти е не рг ет ич ни х ре су рс ів Е не рг ет ич ни й К К Д пр оц ес у, % В ид и те хн ол ог ії В их ід ні в ид и си ро ви ни Д ж ер ел а ен ер гі ї В ит ра ти е ле кт ри % чн ої е не рг ії (% в ід с ум ар ни х ви тр ат ) т у. п. н а 1 т га зо по ді бн ог о во дн ю т у. п. н а 1 т у. п. га зо по ді бн ог о во дн ю до ся гн у% ти й м ож ли % ви й 1 2 3 4 5 6 7 8 Т ех но ло гі ї і сн ую чі П ар ок ис не ва г аз иф ік ац ія : б ур ог о ву гі лл я в ки пл яч ом у ш ар і п ри : � но рм ал ьн ом у ти ск у 12 13 ,5 3, 0 30 ,3 35 � ти ск у 2 М П а Б ур е ву гі лл я, па ра , к ис ен ь Б ур е ву гі лл я 15 11 ,9 2, 9 34 ,2 40 п ил оп од іб но го в уг іл ля п ри : � но рм ал ьн ом у ти ск у 12 13 ,5 3, 3 30 ,3 35 � ти ск у 2 М П а В сі в и ди в уг іл ля , па ра , к ис ен ь В сі в и ди в у� гі лл я 15 12 ,0 2, 9 34 ,5 40 рі дк ог о па ли ва п ід т и ск ом В сі в и ди в уг іл ля , па ра В сі в и ди в у� гі лл я 12 11 ,5 2, 8 36 ,0 42 м аз ут у пр и: � но рм ал ьн ом у ти ск у 15 12 ,7 3, 1 32 ,4 40 � ти ск у 2 М П а М аз ут , п ар а, ки се нь М аз ут 12 10 ,9 2, 7 38 ,0 45 п ри ро дн ог о га зу в к ип ля чо м у ш ар і к ат ал і� за то ра п ід т и ск ом 2 М П а П ри ро дн ий г аз , па ра , к ис ен ь П ри ро дн ий га з 11 9, 6 2, 4 42 ,0 45 М ет ал оп ар ов а ко нв ер сі я тв ер до го п ал ив а (п ід т и ск ом ) в ен ер го те хн ол ог іч ні й сх ем і з га зо во ю т ур бі но ю В сі в и ди в уг іл ля В сі в и ди в у� гі лл я � 10 ,3 2, 5 40 ,0 65 П ар ов а ко нв ер сі я пр ир од но го г аз у: у т ру бч ас ти х пе ча х пр и: � но рм ал ьн ом у ти ск у 10 9, 3 2, 3 44 ,0 50 � ти ск у 2 М П а 10 6, 5 1, 6 62 ,0 65 у к ип ля чо м у ш ар і к ат ал із ат ор а з ци рк у� лю ю чи м т еп ло но сі єм п ід т ис ко м 2 М П а П ри ро дн ий г аз П ри ро дн ий га з 10 6, 6 1, 6 61 ,0 65 36 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) В.Д. БІЛОДІД, Г.О. КУЦ П ро до вж ен ня т аб л. 5 1 2 3 4 5 6 7 8 Т ер м іч не р оз кл ад ан ня м ет ан у в ап ар ат ах пе рі од ич но ї д ії пр и но рм ал ьн ом у ти ск у П ри ро дн ий г аз П ри ро дн ий га з 15 7, 4 1, 8 55 60 Е ле кт ро лі з во ди п ри в ик ор ис та нн і е ле кт ро ен ер гі ї Т Е С н а ву гі лл і: � за с уч ас но ю т ех но ло гі єю 1 10 0 20 ,5 5, 1 19 ,5 22 � за п ол іп ш ен ою т ех но ло гі єю 2 В од а В уг іл ля 10 0 14 ,8 3, 6 28 ,0 � е ле кт ро ен ер гі ї А Е С : � за с уч ас но ю т ех но ло гі єю 3 10 0 19 ,5 4, 8 21 ,0 � � за п ол іп ш ен ою т ех но ло гі єю 4 В од а А то м на те пл от а 10 0 11 ,5 2, 8 36 ,0 � Т ех но ло гі ї м ай бу тн ьо го П ар ов а ко нв ер сі я пр ир од но го г аз у в тр уб � ча ст их п еч ах п ід т ис ко м ( з ви ко ри ст ан ня м те пл от и ат ом но го р еа кт ор а) П ри ро дн ий г аз А то м на те пл от а 10 6, 7 1, 6 � 60 Га зи ф ік ац ія б ур ог о ву гі лл я пі д ти ск ом ( з ви ко ри ст ан ня м т еп ло ти а то м но го р еа кт ор а) Б ур е ву гі лл я А то м на те пл от а 15 10 2, 7 � 40 Т ер м ох ім іч не р оз кл ад ан ня в од и з а те хн о� ло гі єю В Т ГР 5 В од а А то м на те пл от а 15 9, 8 2, 4 � 42 Т ер м ох ім іч не р оз кл ад ан ня в од и 6 В од а С он яч на ен ер гі я 15 12 ,3 3, 0 � 33 Т ер м ое ле кт ро хі м іч ни й ци кл н а ос но ві ат ом но ї е не рг ії (г іб ри дн ий п ро це с) В од а А то м на те пл от а 50 10 2, 7 � 40 П ла зм ох ім іч ни й ци кл н а ос но ві а то м но ї ен ер гі ї В од а А то м на те пл от а 50 10 2, 7 � 40 Е ле кт ро лі з во ди 7 В од а С он яч на ен ер гі я 10 0 37 ,4 9, 1 � 11 Е ле кт ро лі з во ди 8 В од а С он яч на ен ер гі я 10 0 18 ,0 4, 5 � 21 Е ле кт ро лі з во ди 9 В од а С он яч на ен ер гі я 10 0 18 ,9 4, 6 � 21 К ом бі но ва ни й ф от от ер м ое ле кт ро хі м іч ни й пр оц ес р оз кл ад ан ня в од и В од а С он яч на ен ер гі я � 11 ,7 2, 9 � 30 37ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) Енергетичний потенціал горючих вторинних енергоресурсів і водню, а також витрати на їх підготовку до прямого спалювання П ро до вж ен ня т аб л. 5 1 2 3 4 5 6 7 8 Ф от ок ат ал іт и чн е ро зк ла да нн я во ди В од а С он яч на ен ер гі я � 13 ,6 5 3, 3 � 30 Е ле кт ро хі м іч ни й ф от ол із В од а С он яч на ен ер гі я � 14 ,6 5 3, 6 � 28 Ф от от ер м іч не р оз кл ад ан ня в од и п ри в ис о� ки х те м пе ра ту ра х В од а С он яч на ен ер гі я � 13 ,6 5 3, 3 � 30 Т ер м ом аг ні тн е ро зк ла да нн я во ди В од а У ра н � 10 ,2 5 2, 5 � 40 Р ад іо лі з во ди 10 В од а У ра н � 60 ,8 16 ,7 � 6 В ик ор ис та нн я ви пр ом ін ю ва нь т ер м оя де р� но го р еа кт ор а В од а Д ей те рі й� тр и ті й � 11 ,7 2, 9 � 35 Б іо ко нв ер сі я11 В од а С он яч на ен ер гі я � 24 ,0 5, 9 � 15 1 К К Д о де рж ан ня е ле кт ро ен ер гі ї 3 2, 5 % , К К Д е ле кт ро лі зу 6 0 % , з аг ал ьн ий К К Д с ис те м и 0 ,1 95 . 2 Е ле кт ро ен ер гі я ві д Т Е С , щ о пр ац ю є на в уг іл лі ; К К Д о де рж ан ня е ле кт ро � ен ер гі ї 3 5 % , К К Д е ле кт ро лі зу 8 0 % , з аг ал ьн ий К К Д 0 ,2 8. 3 К К Д о де рж ан ня е ле кт ро ен ер гі ї 35 % , К К Д е ле кт ро лі зу 6 0 % , з аг ал ьн ий К К Д с ис те м и 0 ,2 1. 4 Е ле кт ро ен ер гі я ві д А Е С ; К К Д о де рж ан ня е ле кт ро ен ер гі ї 4 5 % , К К Д е ле к� тр ол із у 80 % , з аг ал ьн ий К К Д с и ст ем и 0, 36 . 5 К К Д т еп ло во го ц ик лу о де рж ан ня т еп ло но сі я 60 % , К К Д т ер м ох ім іч но го ци кл у 70 % , з аг ал ьн ий К К Д с ис те м и 0 ,4 2. 6 Т еп ло та в ід п ар ов ог о ци кл у з ко ле кт ор ом �к он це нт ра то ро м с он яч но ї е не р� гі ї; К К Д к ол ек то ра �к он це нт ра то ра 7 0 % , К К Д п ар ов ог о ци кл у, с по лу ч е � но го з т ер м ох ім іч ни м , 4 7 % , з аг ал ьн ий К К Д с ис те м и 0, 32 9. 7 Е ле кт ро ен ер гі я ві д со ня чн ої б ат ар еї ; К К Д с он яч но ї ба та ре ї 15 % , К К Д ел ек тр ол із у 75 % , з аг ал ьн ий К К Д с ис те м и 0 ,1 1. 8 Е ле кт ро ен ер гі я ві д те пл ов ої с он яч но ї ел ек тр ос та нц ії в па ро га зо во м у ци � кл і; К К Д е ле кт ро лі зу 7 5. ..8 0 % , н а вх од і в т ур бі ну 8 25 К , н а ви хо ді 3 00 К , 9 Е ле кт ро ен ер гі я ві д па ро во го ц ик лу з к ол ек то ро м �к он це нт ра то ро м с он яч � но ї ен ер гі ї; К К Д к ол ек то ра �к он це нт ра то ра 7 0 % , К К Д п ар ов ог о ци кл у 41 ,2 % , К К Д е ле кт ро лі зу 7 5 % , з аг ал ьн ий К К Д с ис те м и 0 ,2 14 . 10 Р оз ра ху но к ті ль ки н а ви ко ри ст ан ня в и пр ом ін ю ва нн я в ак ти вн ій з он і яд ер но го р еа кт ор а бе з об лі ку в ик ор и ст ан ня т еп ло ти а то м но го р еа кт ор а. 11 М ак си м ал ьн о до ся ж ни й К К Д ф от ос ин те зу , т об то п ер ет во ре нн я со ня чн ої ен ер гі ї в п от ен ці йн у хі м іч ну е не рг ію д ос яг ає 3 0 % . І нш і 7 0 % у к ін це во м у ра ху нк у пе ре тв ор ят ьс я в те пл от у. А ле л иш е по ло ви на е не рг ії с он яч но го ви пр ом ін ю ва нн я яв ля є со бо ю ф от ос ин те ти чн о ак ти вн у ра ді ац ію . Т ом у ва рт о ду м ат и, щ о м ак си м ал ьн о м ож ли ве в ик ор и ст ан ня с он яч но ї ен ер гі ї пр и ф от ос и нт ез і с кл ад ає н е бі ль ш е 15 % . С лі д за зн ач ит и, щ о К К Д п ро це � сі в ф от ос ин те зу о ці не но з на чн о м ен ш им ( 2 % ). І т ом у, о че ви дн о, п ро це си от ри м ан ня е не рг ії ф от ос ин те ти чн им и м ет од ам и по тр еб ую ть б іл ьш д е� та ль но го в и вч ен ня т а об ґр ун ту ва нн я [5 ]. де показано сумарні витрати енергоресурсів при застосуванні зазначених технологій. Згідно з цими даними сумарні витрати енергоресурсів на одержання 1 т газоподібного водню знахо� дяться в межах 7,4...20,5 т у.п., або приведеного до т у.п. газоподібного водню відповідно 1,6...5,1. Енергетичне використання водню як палива при його отриманні з використанням існуючих технологій принципово не вигідне, оскільки завжди енерговитрати на отримання більші від результату при спалюванні. Досить переконливо це було показано у роботі [9]. Разом з тим існують думки про можливе застосування водню як проміжного енергоно� сія (аналог електроенергії) для транспорту і різних спеціальних потреб. Таке застосування може суттєво поліпшити екологію великих міст, а також забезпечити отримання енергоно� сія, який генеруватиметься з інших джерел, наприклад від АЕС чи з якогось з відновлюва� них джерел (сонячна, геотермальна, гідравліч� на, вітрова енергія тощо). Однак економіка такого перетворення ще не є достатньо обгрун� тованою. Водневе паливо для транспорту (у сукупності з затратами енергії на зберігання, транспортування і використання водню) не витримує конкуренції з традиційним моторним паливом – бензином, дизельним пальним чи природним газом. За останні роки в багатьох країнах розроб� ляються нові технології виробництва водню, зокрема, за рахунок використання теплової енергії високих параметрів атомних електро� станцій. Прогнозується, що з розвитком атом� ної енергетики з’явиться можливість створення крупних атомно�водневих комплексів, на яких можна буде організувати у великих масштабах отримання водню для використання його як палива в автомобільних та авіаційних двигу� нах, а також в теплоенергетичних установках. Вперше в Україні концепцію водневої енер� гетики було розроблено ще у 70�х роках ХХ століття, в якій розглядалась заміна вуглевод� них видів палива воднем, одержаним шляхом термохімічних процесів води. При цьому основним енергетичним джерелом мали стати атомні електростанції з ядерними реакторами на швидких нейтронах, які можуть забезпечити технології термохімічного виробництва водню теплоносієм з температурою в межах 670...920 °С. Однак поки що перспектива проектування і будівництва подібних промислових об’єктів атомно�водневої енергетики у світі не розгля� дається. У 2009 році з використанням в основному технології теплової каталітичної конверсії при� родного газу в країні було вироблено 30,0 млн м3 водню при таких питомих енергетичних витратах: затрати теплоти складали 6300 МДж/(тис. м3), або 1505,2 Мкал/(тис. м3); за� трати електроенергії – 2388,9 кВт·год/(тис. м3). При перерахунку в умовне паливо сумарні питомі енерговитрати складали 3126,6 кг у.п./т у.п. газоподібного водню. Крім виробництва водню у вигляді газу в промисловості використовуються технології одержання водню у вигляді гідридів при сорб� ції з металами або органічними сполуками [10–13] та рідкого водню, які також досить енергозатратні. Нижче наведено основні показ� ники процесів отримання рідкого водню: Згідно з цими даними сумарні витрати енер� гії на виробництво 1 т рідкого водню з вмістом 95 % Н2 залежно від продуктивності компре� сорних установок знаходяться у межах 11,5...27,6 т у.п./т у.п. водню [5]. ВИСНОВКИ На основі проведеного аналізу оцінено енер� гетичний потенціал та прямі витрати енергоре� сурсів на підготовку спалювання в енергетич� них установках окремих видів ГВЕР. Загальний енергетичний потенціал ГВЕР за оптимальним варіантом складає 1160 тис. т у.п., за ймовірним – 960, а на його реалізацію знадобиться за варі� антами 2,86 тис. т у.п. та 2,42 відповідно. Прямі витрати енергоресурсів на отримання та приго� тування до спалювання окремих видів ГВЕР, приведених до 1 т умовного палива складають: 38 ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) В.Д. БІЛОДІД, Г.О. КУЦ Продуктивність, т/год 1 2 5 10 80 100 Вміст водню в рідкому про� дукті, % 48,5 95,0 48,5 95,0 48,5 95,0 Витрати енер� гії на одержан� ня рідкого во� дню: � електроенер� гія, кВт·год/кг 25,0 28,0 12,5 18,0 9,15 11,7 � теплота, МДж/кг 90,0 100,0 45,0 64,5 32,9 42,0 39ISSN 1562�8965. Проблеми загальної енергетики, 2011, вип. 2 (25) Енергетичний потенціал горючих вторинних енергоресурсів і водню, а також витрати на їх підготовку до прямого спалювання доменний газ – 3,77 кг у.п.; конвертерний газ – 1,2; феросплавний газ – 1,64. Для порівняння, прямі витрати на видобуток і транспорт при� родного газу складають 11,5 кг у.п. Водень за своїми теплотехнічними характе� ристиками має переваги над іншими вуглевод� ними видами палива, а саме: високу масову теплоту згорання та реакційну здатність. Виробництво водню незалежно від його агре� гатного стану за існуючими технологіями потребує значних прямих витрат енергоресур� сів, які оцінюються у межах 1,6...5,1 т у.п./т у.п. водню. Це головний фактор, що унеможливлює одержання водню як енергетичного палива. 1. Білодід В.Д., Куц Г.О. Енергетичний потенціал окремих видів альтернативного палива та оцінка енерговитрат на їх підготовку для прямого спа� лювання в котлоагрегатах // Проблеми загаль� ної енергетики. – 2011. – Вип. 1 (24). – С. 32–39. 2. Звіт про результати використання палива, теплоенергії та електроенергії за 2009 р. (форма № 11�МТП) / Державний комітет статистики України. 3. Куц Г.О., Літинська Л.О. Аналіз стану утилізації теплових та горючих вторинних енергоресурсів та їх використання у комунальній теплоенерге� тиці промислових вузлів // Проблеми загальної енергетики. – 2006. – № 14. – С. 69–76. 4. Шульц Л.А. Элементы безотходной технологии в металлургии. – М.: Металлургия, 1991. – 146 с. 5. Водород: свойства, получение, хранение, транс� портировка, применение: Справочник / Под ред. Д.Ю. Гамбурга. – М.: Химия. – 1989. – 627 с. 6. Козин А.Ф., Волков С.В. Водородная энергетика и экология – К.: Наук. думка. – 2002. – 273 с. 7. Рябцев Г. Водородная энергетика. Утопия или реальность? // Термінал. – 2007. – № 19 (345). – С. 6–12. 8. Ильенко Б. Уходит ли поезд водородной энерге� тики и не только об этом // Термінал. – 2007. – № 40 (366). – С. 42–43. 9. Асланян Г.С., Реутов Б.Ф. Проблематичность становления водородной энергетики // Тепло� энергетика. – 2006. – № 4. – С. 66–73. 10. The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Bar� riers, and REDNeeds / National Research Council and National of Engineering. – Washington, DC, USA. – National Academics Press. – 2004. – 204 p. 11. Прохоров И.Ю., Акимов Г.Я. От топливных ячеек к водородным элементам: твердые электролиты и наноэлектроды // Энергосбережение, энер� гетика, энергоаудит. – 2010. – № 3 (73). – С. 66–75. 12. Прохоров И.Ю., Акимов Г.Я. Фотоэнергетика и водородная энергетика: возможности и достиже� ния // Наука та інновації. – 2009. – № 6. – С. 11–24. 13. Денис Р.В., Завалій І.Ю., Березовець В.В., Рябов О.Б. Розроблення нових гідридоутворюючих мате� ріалів на основі магнію, титану та РЗМ для ефективного зберігання та транспортування водню // Фундаментальні проблеми водневої енергетики: Тез. доп. – К.: НАН України, 2008. – С. 67. Надійшла до редколегії: 07.04.2011
id	systemreorg-article-416
institution	System Research in Energy
keywords_txt_mv	keywords
language	Ukrainian
last_indexed	2026-07-19T01:13:06Z
publishDate	2011
publisher	General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	systemreorg/96/811ade3b8400f267f437cc06e0556396.pdf
spelling	systemreorg-article-4162026-07-18T12:57:38Z Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion Енергетичний потенціал горючих вторинних енергоресурсів і водню, а також витрати на їх підготовку до прямого спалювання Bilodid V.D. Kuts G.O. The levels of use of combustible secondary energy resources (CSER) and determined the direct costs of energy sources in their preparation for combustion in power plants. As of 2009, the total output of CSER was 9317.3 thousand the, from which the used 8059 (86.5 % of output), losses - 1258.3 (13.5). For certain types of CSER: losses are blast furnace gas - 450.5 thousand tons of standard fuel (7.58 % of total output), converter gas -397.7 (98.39), ferroalloy gas - 153.1 (66.42), waste from logging and wood processing – 28.5 (22.82), black liquor fully utilized.Direct costs of energy resources for the preparation of the above species of CSER are minor and are as follows: for the blast furnace gas - 3.77 kg of standard fuel/tce (blast furnace gas is given to the value of fuel through its heat of combustion), converter gas – 1.2 and ferroalloy – 1.64. Given the structural changes in production sources of CSER, assess their potential for possible use in the near future, whose value may be in the range 1.0 - 1,1 million tce.The article presents data on the costs of energy for hydrogen production using different technologies. These costs far exceed its energy potential. According to this analysis, the total costs of energy resources for 1 ton of hydrogen contained up to 1 ton of fuel equivalent are within 1.6-5.1 tce. Розглянуто рівні використання горючих вторинних енергетичних ресурсів (ГВЕР) та визначено прямі витрати енергоресурсів на їх підготовку для спалювання в енергетичних установках. За станом 2009 р. загальний обсяг виходу ГВЕР складав 9317,3 тис. т у.п., з якого використано власними споживачами 8059 (86,5 % від обсягу виходу), втрати склали 1258,3 (13,5 %). За окремими видами ГВЕР втрати складають: доменний газ – 450,5 тис. т у.п. (7,58 % від загального обсягу виходу), конвертерний газ – 397,7 (98,39 %), феросплавний газ – 153,1 (66,42 %), відходи лісозаготівлі та деревообробки – 28,5 (22,82 %), чорний луг використовується в повному обсязі.Прямі витрати енергоресурсів на підготовку зазначених видів ГВЕР до спалювання незначні й складають: для доменного газу – 3,77 кг у.п./т у.п., (доменний газ приведено до умовного через його теплоту згорання), конвертерного газу – 1,2 і феросплавного – 1,64. З урахуванням структурних змін у виробництвах, які є джерелами ГВЕР, було проведено оцінку можливого їх використання на найближчу перспективу.Наведено дані щодо затрат енергії на отримання водню з використанням різних відомих технологій. Ці затрати значно перевищують його енергетичну спроможність. За даними проведеного аналізу сумарні витрати енергоресурсів на одержання 1 тонни водню, приведені до 1 т у.п., знаходяться у межах 1,6...5,1 т у.п. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2011-04-13 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/416 System Research in Energy; No. 2 (25) (2011): The Problems of General Energy; 32-39 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (25) (2011): Проблеми загальної енергетики; 32-39 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/416/357 Copyright (c) 2011 Bilodid V.D., Kuts G.O. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0
spellingShingle	Bilodid V.D. Kuts G.O. Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion
title	Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion
title_alt	Енергетичний потенціал горючих вторинних енергоресурсів і водню, а також витрати на їх підготовку до прямого спалювання
title_full	Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion
title_fullStr	Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion
title_full_unstemmed	Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion
title_short	Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion
title_sort	energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion
url	https://systemre.org/index.php/journal/article/view/416
work_keys_str_mv	AT bilodidvd energypotentialofcombustiblewasteenergyandhydrogenaswellasthecostoftheirpreparationfordirectcombustion AT kutsgo energypotentialofcombustiblewasteenergyandhydrogenaswellasthecostoftheirpreparationfordirectcombustion AT bilodidvd energetičnijpotencíalgorûčihvtorinnihenergoresursívívodnûatakožvitratinaíhpídgotovkudoprâmogospalûvannâ AT kutsgo energetičnijpotencíalgorûčihvtorinnihenergoresursívívodnûatakožvitratinaíhpídgotovkudoprâmogospalûvannâ

Energy potential of combustible waste energy and hydrogen as well as the cost of their preparation for direct combustion

Institution

Similar Items