BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES
Fossil fuels are mainly used for hydrogen production. With the development of novel technologies, it is possible to use biomass for hydrogen production, which contributes to the reduction of greenhouse gas emissions and the solution of environmental problems in the energy processing of waste to obta...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/592 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871104073164390400 |
|---|---|
| author | Chetveryk , H. Zhovmir , М. Yaremenko , О. |
| author_facet | Chetveryk , H. Zhovmir , М. Yaremenko , О. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "H. Chetveryk ",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "М. Zhovmir ",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "О. Yaremenko ",
"institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Chetveryk , H. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:23Z |
| description | Fossil fuels are mainly used for hydrogen production. With the development of novel technologies, it is possible to use biomass for hydrogen production, which contributes to the reduction of greenhouse gas emissions and the solution of environmental problems in the energy processing of waste to obtain renewable gases. The article is devoted to the issue of determining the potential of biohydrogen from agricultural waste in territorial communities in the context of the country's decentralization. The method of obtaining biohydrogen is steam-oxygen gasification of fuel granules with subsequent separation of hydrogen from synthesis gas. The raw materials for obtaining biohydrogen are pellets or briquettes from straw, stem mass and husks of agricultural crops. The corn, wheat, sunflower, barley, rapeseed and soybean are mainly cultivated in Ukraine. The volume of sunflower husks generated is 2.43 million tons, straw — 33.88 million tons, stalks — 60.96 million tons, while pellet production may reach 72.1 million tons. A method for estimating the potential of biohydrogen from agricultural waste has been developed, and the theoretical potential of biohydrogen for Ukraine and its regions has been determined. The annual theoretical potential of biohydrogen from agricultural waste from agricultural activities, taking into account the trends in the use of fuel pellets in heat supply, can reach 24.73 billion m3. Given the lack of statistical data, it is proposed to use Sibson spatial interpolation to assess biomass resources in territorial communities and, based on a set of known data for the regions, to predict specific indicators of gross harvest of agricultural crops when transitioning to a smaller-scale territorial division of the country. To calculate the potential of fuel pellets in territorial communities, in contrast to the methodology for calculating the potential of solid biofuels in the regions of the country, the location of sunflower seed processing plants was taken into account. This allowed us to determine the theoretical and technically achievable potential of biohydrogen derived from agricultural waste generated in territorial communities. The practical significance of the results obtained is that they are necessary for creating an interactive map of the territorial distribution of green hydrogen resources, identifying the locations for potential green hydrogen energy projects, selecting pilot projects and making management decisions at the local level. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2025.4(83).312-329 |
| first_indexed | 2026-02-08T07:59:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
312
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
УДК 620.92:631.371 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.4(83).312-329
ПОТЕНЦІАЛ БІОВОДНЮ З АГРОВІДХОДІВ У ТЕРИТОРІАЛЬНИХ ГРОМАДАХ
Отримано 05 лист. 2025 р.; рекомендовано до публікації 09 груд. 2025 р.
Доступно онлайн 31 груд. 2025 р.
Четверик Г. О.1, Жовмір М. М.2, Яременко О. А.3
Автор для кореспонденції: Четверик Геннадій,
e-mail: biomassa@ukr.net
Анотація. Для виробництва водню використовують зде-
більшого викопне паливо. З розвитком нових технологій
з’являється можливість використання біомаси для виро-
бництва водню, що сприяє зменшенню викидів парнико-
вих газів та вирішенню екологічних проблем у разі енергетичної переробки відходів з отриманням від-
новлюваних газів. Стаття присвячена питанням визначення потенціалу біоводню з агровідходів у
територіальних громадах в умовах децентралізації країни. Способом отримання біоводню є парокис-
нева газифікація паливних гранул з подальшим відокремленням водню із синтез-газу. Сировиною для
отримання біоводню є пелети або брикети, виготовлені з соломи, стеблової маси та лушпиння сільсь-
когосподарських культур. В Україні переважно вирощують кукурудзу, пшеницю, соняшник, ячмінь, ріпак
та сою. Обсяги утворення лушпиння соняшнику –2,43 млн т, соломи – 33,88 млн т, стебел – 60,96 млн
т, а виробництво пелет може становити 72,1 млн т. Розроблено метод визначення потенціалу біово-
дню з агровідходів та визначено теоретичний потенціал біоводню для України та її регіонів. Щорічний
теоретичний потенціал біоводню з агровідходів сільськогосподарської діяльності з урахуванням тен-
денцій використання паливних гранул у сфері теплопостачання може становити 24,73 млрд м3. Зва-
жаючи на відсутність статистичних даних, для оцінки ресурсів біомаси в територіальних громадах
запропоновано застосовувати просторову інтерполяцію Сібсона і, базуючись на наборі відомих даних
для регіонів, прогнозувати значення питомих показників валового збору сільськогосподарських культур
під час переходу до меншого масштабу територіального поділу країни. Для розрахунку потенціалу па-
ливних гранул у територіальних громадах на відміну від методики розрахунків потенціалу твердого
біопалива в регіонах країни було враховано розташування переробних підприємств насіння соняшника.
Це дозволило визначити теоретичний і технічно досяжний потенціал біоводню з агровідходів, що ут-
ворюються в територіальних громадах. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому,
що вони необхідні для створення інтерактивної карти територіального розподілу ресурсів зеленого
водню, ідентифікації розміщення можливих проєктів зеленої водневої енергетики, відбору пілотних
проєктів та прийняття управлінських рішень на місцевому рівні.
Ключові слова: біоводень, зелений водень, біомаса, агровідходи, пелети, територіальні громади.
Вступ. Визначення потенціалу біоводню з агровідходів у
територіальних громадах в умовах децентралізації кра-
їни є актуальним. Такі вихідні дані необхідні для ство-
рення інтерактивної карти розміщення проєктів зеленої
водневої енергетики. У роботі [1] розглянуто науково-
методичні засади побудови шару інвестиційної приваб-
ливості в структурі геоінформаційної карти проєктів зе-
леної водневої енергетики. Показано, як інтеграція та-
кого шару в геоінформаційних системах дає змогу
визначати зони з високим потенціалом для реалізації
проєктів, формувати кластери, аргументувати інвести-
ційні ініціативи та моделювати сценарії розвитку. Така
карта може бути використана для порівняння територій,
відбору пілотних кластерів, обґрунтування державних
програм стимулювання, прийняття стратегічних рішень
на місцевому рівні [1]. У роботі [2] наголошено на важ-
ливості деталізації карти на рівні територіальних громад
як основи для прийняття обґрунтованих управлінських
рішень та формування локальних стратегій розвитку.
Відомо, що є два способи отримання біоводню –термо-
хімічний та мікробіологічний. У роботі [3] наведено дані
щодо рівня технічної досконалості (TRL) проєктів вироб-
ництва водню та біоводню у світі. Наприклад, для проє-
ктів парового риформінгу природного газу та електро-
лізу води рівень TRL становить 9, для проєктів
газифікації або піролізу біомаси –7–9, для проєктів фер-
ментації біомаси –5–6. З огляду на зазначену інформа-
цію у цьому дослідженні буде розглянуто виробництво
водню з біомаси термохімічним способом.
1 канд. техн. наук
https://orcid.org/0000-0001-9398-1968
2 канд. техн. наук
https://orcid.org/0000-0001-6514-7474
3 мол. наук. співроб.
https://orcid.org/0000-0001-5440-4682
1, 2, 3 Інститут відновлюваної енергетики НАН
України, м. Київ, Україна
313
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
Наразі у країнах ЄС в експлуатації є 141 установка з гази-
фікації біомаси та відходів і 54 установки на різних ста-
діях розробки або будівництва. Найпоширенішими ре-
сурсами біомаси для газифікації є відходи
сільськогосподарські та лісового господарства. Один зі
способів використання продуктів газифікації біомаси –
отримання водню [4, 5].
Постановка завдання
Метою роботи є визначення потенціалу біоводню з аг-
ровідходів у територіальних громадах. Для досягнення
мети необхідно виконати такі завдання: розробити ме-
тод визначення потенціалу біоводню з агровідходів та
визначити теоретичний потенціал біоводню для України
та її регіонів; розробити метод прогнозування питомих
показників валового збору сільськогосподарських куль-
тур під час переходу до меншого масштабу територіаль-
ного поділу країни та визначити теоретичний і технічно
досяжний потенціал біоводню з агровідходів, що утво-
рюються у територіальних громадах.
Виклад основного матеріалу
Під час розробки методу визначення потенціалу біово-
дню прийняли, що для його виробництва буде доступна
біомаса сільськогосподарських культур. З переходом до
циркулярної економіки деревна біомаса буде перева-
жно використовуватися каскадно для виробництва буді-
вельних матеріалів, хімічної продукції й товарів трива-
лого використання [6]. У зв’язку з цим ресурси
деревини, доступної для енергетичного використання,
скорочуватимуться.
У цьому дослідженні розглянуто питання визначення
потенціалу біоводню з агровідходів, при цьому сирови-
ною для отримання біоводню є паливні гранули (пелети
або брикети), виготовлені з соломи, стеблової маси та
лушпиння таких сільськогосподарських культур, як пше-
ниця, ячмінь, соя, ріпак, кукурудза та соняшник. Спосо-
бом отримання біоводню є парокиснева газифікація па-
ливних гранул з подальшим відокремленням водню із
синтез-газу [7–12].
Розроблений метод визначення потенціалу був застосо-
ваний для: України; регіонів України – 24 областей та АР
Крим; територіальних громад.
Потенціал біоводню з агровідходів для України
та регіонів
Визначення обсягів утворення агровідходів сільського-
сподарських культур. У роботі [13] наведено залежність
для визначення обсягів утворення агровідходів сільсь-
когосподарських культур. Обсяги утворення агровідхо-
дів сільськогосподарських культур, що можуть бути ви-
користані для виробництва паливних гранул для
соняшнику, сої, пшениці, ячменю, ріпаку та кукурудзи
обчислимо за такою залежністю:
АВ = ВЗ k (1-k ) k
i i відх, i втр, i ен, i
, (1)
де i
набуває значення: 1 – лушпиння соняшнику; 2 – со-
лома сої; 3 – солома пшениці; 4 – солома ячменю; 5 –
солома ріпаку; 6 – стебел соняшнику; 7 – стебел кукуру-
дзи.
ВЗ
i
− валовий збір зерна / насіння відповідної куль-
тури, т/рік. Приймається відповідно до статистичних да-
них, наведених у статистичних збірниках Державної слу-
жби статистики України, наприклад у збірниках [14, 15];
k
відх, i
− коефіцієнт утворення відходів. Цей коефіцієнт
залежить від виду культури та від урожайності [16];
k
втр, i
− коефіцієнт, що враховує втрати, які виникають
під час збирання урожаю і транспортування соломи та
рослинних відходів. Цей коефіцієнт залежить від виду
культури [17];
k
ен, i
− коефіцієнт енергетичного використання. Цей
коефіцієнт залежить від виду культури [17].
У табл. 1 наведено залежності для визначення коефіціє-
нта утворення відходів, значення коефіцієнта втрат та
енергетичного використання сільськогосподарських ві-
дходів.
Таблиця 1. Коефіцієнт утворення відходів [16], втрат та енергетичного використання [17]
Сільськогосподарські
культури
Коефіцієнт утворення відходів залежно
від урожайності відповідної культури
Коефіцієнт втрат
Коефіцієнт енергетич-
ного використання
Соняшник
0,18 для лушпиння
1,8 + 5,3/y, якщо y = [8;30] для стебел
0,05 (лушпиння)
0,3 (стебла)
1,0 (лушпиння та сте-
бла)
Соя 1,3 0,1 (солома) 1,0 (солома)
Озима пшениця
1,7 + 3,4/y, якщо y = [10;25]
0,8 + 25,9/y, якщо y = [26;40],
де у – це урожайність, ц/га
0,1 (солома) 0,5 (солома)
Ярова пшениця
1,3 + 4,2/y, якщо y = [10;20]
0,5 + 19,8/y, якщо y = [21;30]
0,1 (солома) 0,5 (солома)
Ячмінь
0,9 + 6,5/y, якщо y = [10;20]
0,9 + 7,2/y, якщо y = [21;35]
0,1 (солома) 0,5 (солома)
Ріпак 2,0 0,1 (солома) 1,0 (солома)
Кукурудза 1,2 + 17,5/y, якщо y = [10;35] 0,25 (стебла) 1,0 (стебла)
314
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
Визначення обсягів виробництва паливних гранул. Тра-
нспортування агровідходів у вигляді тюкованої соломи
через споживання моторних палив призводить до збіль-
шення емісії парникових газів, але перевезення пелет
на відстані понад 500 км характеризується сприйнятли-
вішими показниками [18]. Під час створення великих ви-
робництв біоводню виникне потреба в перевезенні си-
ровини на значні відстані та її зберіганні. Для
зменшення витрат моторних палив і емісії парникових
газів приймаємо, що в місцях утворення агровідходів з
них вироблятимуться пелети та брикети, які й будуть
транспортуватися до заводів з виробництва біоводню та
інших споживачів. Наразі в Україні є приблизно 500 ви-
робників паливних пелет, переважно з деревини та лу-
шпиння соняшнику, менше із соломи. Виробництво де-
ревних пелет в Україні становить приблизно
400 тис.тонн на рік і 400 тис. тонн на рік – з лушпиння со-
няшнику та соломи [19].
Обсяги можливого виробництва паливних гранул з луш-
пиння, стебел та соломи обчислимо за залежністю [20]
7 7
i 1 i 1
ПГ = ПГ АВ k k ,
АВ АВ, i i суш, i см, i
= =
= (2)
де k
суш, i
− коефіцієнт, що враховує втрату ваги під час
сушіння i-тої сировини. Приймемо, що цей коефіцієнт
для лушпиння соняшнику, дорівнює 1, а для соломи та
стебел – 0,81, оскільки вміст вологи в соломі та стеблах
становить 30 % [20]. Солому збирають у повітряно-су-
хому стані з вмістом вологи 10–14 %, бо якщо вміст во-
логи більше 20–22 %, вона буде псуватися при збері-
ганні. В осінній період стебла соняшнику та кукурудзи
можуть заготовляти і з високим вмістом вологи для до-
давання до силосу або до субстрату біогазових реакто-
рів;
k
см, i
− коефіцієнт, що враховує сміття в сировині.
Приймемо за 0,91 [20].
Визначення потенціалу біоводню з паливних гранул.
Потенціал біоводню з паливних гранул відходів сільсь-
когосподарських культур обчислимо за залежністю
7
АВ
i 1
1
f k k k
БВ вик, ПГСР, ПГ оч, СГ
БВ = ПГ f ,
АВ, i з, СР, i
в =
−
(3)
де f
СР, ПГ − вміст сухої речовини (СР) у паливних гра-
нулах. Вміст вологи в пелетах не повинен перевищувати
10–12 %. Приймемо за 0,9 т СР/ т [20];
f
з, СР, i
− вміст золи в сухій речовині паливних гранул.
Вміст золи є неістотним для деревних матеріалів, але є
досить значним для соломи злакових культур – У сере-
дньому 5 % [21], для лушпиння соняшнику – до 4 %.
Приймемо за 5 % для соломи та стебел та 4 % для луш-
пиння соняшнику;
k
БВ
− коефіцієнт термохімічного перетворення сухої
речовини паливних гранул на біоводень, т/т СР. Прий-
мемо за 0,1 т H2/т СР пелет згідно з опублікованими ре-
зультатами робіт [22–24];
k
оч, СГ
− втрати під час очищення синтез-газу. У роботі
[7] рекомендовано використовувати значення 0,7;
k
вик, ПГ − коефіцієнт, що враховує використання пали-
вних гранул для теплопостачання або на експорт, прий-
мемо що 50 % паливних гранул буде використано для
виробництва біоводню;
в − густина водню за нормальних умов, кг/м3. Прий-
мемо за 0,09 кг/м3 [25].
Аналіз отриманих результатів. Валовий збір кукуру-
дзи, пшениці, соняшнику, ячменю, ріпаку та сої стано-
вить 42109,9 тис. т, 32151 тис. т, 14214 тис. т, 9437 тис. т,
3130,4 тис. т, 2938,9 тис. т відповідно [15, 16]. Підстави-
вши числові значення валового збору сільсько-
господарських культур та відповідних коефіцієнтів у за-
лежність (1), отримали, що обсяги утворення лушпиння
соняшнику становлять 2430,6 тис. т, соломи −
33879,0 тис. т, стебел – 60956,8 тис. т.
Підставивши числові значення обсягів утворення агро-
відходів сільськогосподарських культур та відповідних
коефіцієнтів у залежність (2), отримали, що виробниц-
тво пелет може становити 72,1 млн т.
Підставивши числові значення обсягів виробництва пе-
лет та відповідних коефіцієнтів у залежність (3), отри-
мали, що виробництво біоводню може становити
24,73 млрд м3.
Таким чином, в Україні, щорічний теоретичний потен-
ціал біоводню з агровідходів сільськогосподарської дія-
льності з урахуванням тенденцій використання палив-
них гранул у сфері теплопостачання становить
24,73 млрд м3.
Валовий збір кукурудзи, пшениці, соняшнику, ячменю,
ріпаку та сої наведено в [15, 16]. Підставивши числові
значення валового збору сільськогосподарських куль-
тур та відповідних коефіцієнтів у залежність (1), отри-
мали обсяги утворення лушпиння, соломи та стебел у
регіонах. Підставивши числові значення обсягів утво-
рення агровідходів сільськогосподарських культур та ві-
дповідних коефіцієнтів у залежність (2), отримали мож-
ливі обсяги виробництва пелет у регіонах. Підставивши
числові значення обсягів виробництва пелет та відпові-
дних коефіцієнтів у залежність (3), отримали можливі
обсяги виробництва біоводню в регіонах.
У табл. 2 наведено обсяги утворення агровідходів, мож-
ливе виробництва пелет та біоводню в деяких регіонах.
315
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
Таблиця 2. Обсяги утворення агровідходів, можливе виробництва пелет та біоводню в деяких регіонах
Адміністративна одиниця
Утворення агровідходів: Можливе виробництво:
лушпиння соломи стебел пелет біоводню
тис. т тис. т тис. т тис. т млн м3
АР Крим 17,7 298,9 245,4 417,3 144,1
Вінницька обл. 170,1 1986,6 5666 5795,5 1979,6
Волинська обл. 17,5 901,4 626,6 1142,2 385,2
Дніпропетровська обл. 244,6 2336,9 3404,5 4454,6 1556,7
… … … … … …
Чернігівська обл. 122,1 916 5927,6 5155,5 1752
У такий спосіб визначено щорічний теоретичний потен-
ціал біоводню з агровідходів сільськогосподарської
діяльності з урахуванням тенденцій використання пали-
вних гранул у сфері теплопостачання в регіонах України.
Потенціал біоводню з агровідходів для територіальних
громад
Методика для розрахунків потенціалу твердого біопа-
лива, наведена в роботах [13, 26], підходить для розра-
хунків потенціалу паливних гранул для країни в цілому
або принаймні її регіонів, а для територіальної громади
необхідно зробити певні уточнення й корегування поло-
жень методики. Для розрахунку потенціалу паливних
гранул у територіальних громадах на відміну від мето-
дики розрахунків потенціалу твердого біопалива в регі-
онах країни було враховано розташування переробних
підприємств насіння соняшника.
Визначення теоретичного потенціалу біоводню з аг-
ровідходів для територіальних громад. Для виконання
розрахунків теоретичного потенціалу виробництва па-
ливних гранул були враховані такі припущення.
Лушпиння соняшнику для виробництва паливних гра-
нул можна використати, якщо переробні потужності со-
няшника розташовані на території громади. Перелік під-
приємств, на яких перероблюють соняшник на олію, та
їхні потужності з переробки сировини наведено на сай-
тах [27−29]. Аналіз цих даних вказує на те, що приблизно
70 % готової продукції, вироблено на 19 великих підпри-
ємствах зі щорічним виробництвом понад 40 тис. т соня-
шникової олії, які наведені в табл. 3. Водночас прийма-
ємо, що витрати соняшникового насіння становлять
2,5 т на виробництво 1 т соняшникової олії [27].
Підставивши числові значення прийнятих витрат насіння
соняшнику (див. табл. 3), що використовують для вироб-
ництва соняшникової олії замість значення валового збору
соняшнику в залежність (1) та відповідного коефіцієнта
утворення лушпиння, отримали обсяги утворення луш-
пиння в територіальних громадах, що наведено в табл. 3.
Таблиця 3. Великі виробники соняшникової олії
Територіальна
громада
Найменування підприємства, місце
розташування
Фактично
вироб-
лено
соняшни-
кової олії,
тис. т
Прийняті
витрати
соняшни-
кового на-
сіння,
тис. т
Розрахункові
обсяги
утворення
лушпиння,
тис. т
Миколаївська
«Європейська транспортна стивідорна компа-
нія» (Bunge), м. Миколаїв
350 875 149,6
Запорізька «ОптімусАгро Трейд», м. Запоріжжя 280 700 119,7
Дніпровська
ПрАТ «Дніпропетровський ОЕЗ» (Bunge),
м. Дніпро
275 687,5 117,6
Кропивницька
«Придніпровський ОЕЗ»,
м. Кропивницький
260 650 111,2
Визирська «ALL Seeds», с. Визирка Одеської обл. 250 625 106,9
Полтавська «Полтавський ОЕЗ», м. Полтава 230 575 98,3
Вінницька «Вінницький ОЖК» (ViOil), м. Вінниця 220 550 94,05
Білгород-
Дністровська
«Українська чорноморська індустрія»,
м. Білгород-Дністровський
220 550 94,05
Білгород-
Дністровська
«АДМ», м. Білгород-Дністровський 200 500 85,5
Мигіївська «Бандурський ОЕЗ», с. Мигія Миколаївської обл. 190 475 81,2
Миронівська
«Миронівський ОЕЗ», с. Миронівка Київської
обл.
150 375 64,1
316
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
Територіальна
громада
Найменування підприємства, місце
розташування
Фактично
вироб-
лено
соняшни-
кової олії,
тис. т
Прийняті
витрати
соняшни-
кового на-
сіння,
тис. т
Розрахункові
обсяги
утворення
лушпиння,
тис. т
Тростянецька
ТОВ «Вінницька птахофабрика»,
с. Тростянець Вінницької обл.
150 375 64,1
Ніжинська «Ніжинський ОЕЗ», м. Ніжин Чернігівської обл. 140 350 59,85
Мелітопольська «Мелітопольський ОЕЗ», м. Мелітополь 100 250 42,75
Вовчанська
«Вовчанський ОЕЗ», м. Вовчанськ Харківської
обл.
100 250 42,75
Южненська ТОВ «Дельта Вілмар», м. Південне Одеської обл. 80 200 34,2
Велико-Бурлу-
цька
ТОВ «Приколотнянський ОЕЗ»,
м. Великий Бурлук Харківської обл.
50 125 21,4
Оброшинська ПП «Оліяр», с. Ставчани Львівської обл. 50 125 21,4
Кропивницька ПП «Віктор і К», м. Кропивницький 40 100 17,1
З огляду на незначні обсяги утворення відходів, придат-
них для заготівлі після збирання урожаю сої, а також
враховуючи сільськогосподарські потреби, вважаємо,
що відходи сої переважно будуть використовуватись
для підтримання родючості ґрунту. Тому розрахунки те-
оретичного потенціалу виробництва паливних гранул з
соломи сої не виконувались.
Статистичні вихідні дані для визначення потенціалу
біоводню з агровідходів для районів областей є непов-
ними, а для територіальних громад України – недосту-
пні. Тому на основі статистичних вихідних даних для ре-
гіонів України була створена математична модель з
метою оцінки необхідних вихідних даних для визна-
чення зазначеного потенціалу в меншому масштабі те-
риторіального поділу країни.
Розробка методу прогнозування питомих показників ва-
лового збору сільськогосподарських культур. Підбір ана-
літичної емпіричної функції, що проходить через таблично
задані точки, наближено відображає поведінку вихідної
функції. За допомогою отриманої аналітичної формули мо-
жна знайти значення цієї функції в тих точках усередині пе-
вного інтервалу, де вона не задана таблично.
Алгоритм інтерполяції сусідніх точок (далі – NNA, natural
neighbor algorithm) відомий як інтерполяція Сібсона – це
метод інтерполяції значень у невиміряних місцях на ос-
нові набору відомих точок вибірки. Започаткував цей
метод Р. Сібсон, у статті [30] він обґрунтував характери-
стики свого методу таким описом: усі методи інтерполя-
ції певною мірою містять ідею про те, що значення інте-
рполянта в точці повинно більше залежати від значень
даних у сусідніх місцях, ніж у віддалених.
У разі, якщо відомі значення функції Z в N точках прос-
тору, значення функції в новій точці нx визначаємо за
залежністю [30]
N
н i н i
i 1
Z(x ) = (x ) Z(x ),
=
(4)
де N – кількість точок, сусідніх з нx ;
iZ(x ) – значення функції в точці ix ;
i н(x ) – вагова функція для точки нx по відношенню
до точок ix .
Вагову функцію
i н(x ) визначаємо за залежністю [30]
i н
i н N
i н
i 1
A (x )
(x ) = ,
A (x )
=
(5)
де i нA (x ) – відстань від точки нx до сусідніх точок ix .
Оскільки валовий збір сільськогосподарських культур за-
лежить від їхньої врожайності та посівних площ, тому пе-
вною мірою зазначений підхід алгоритму NNA підходить
до завдань, пов’язаних із прогнозуванням питомих пока-
зників валового збору сільськогосподарських культур.
Було розроблено метод прогнозування питомих показ-
ників валового збору сільськогосподарських культур за
умови переходу до меншого масштабу територіального
поділу України. Сутність зазначеного методу полягає в
тому, що кожній впорядкованій парі (Xi, Yi), i = 0 .. 24 об-
меженого простору ([0;1],[0;1]), яка складається з віднос-
них географічних координат адміністративних центрів ре-
гіонів, ставиться у відповідність значення питомого
показника валового збору для j-ої сільськогосподарської
культури Zj(Xi, Yi), j = 1 .. 5 (кукурудзи, пшениці, соняшнику,
ячменю, ріпаку). Після чого інтерполюємо статистичні ви-
хідні дані Zj(Xi, Yi) у застосунку ExceLab (EL) з використан-
ням алгоритму NNA. За допомогою функції INTERPXYZ ви-
конується тривимірна інтерполяція заданих статистичних
вихідних даних (x, y, z), з використанням NNA алгоритму,
сутність якого полягає в тому, що він дає змогу отримати
інтерпольовані значення z для аргументу із заданої обла-
сті, тобто дає змогу оцінити значення на поверхні (x, y, z)
для довільних (x, y) значень.
Вихідними даними є відносні географічні координати ад-
міністративних центрів регіонів України та територіаль-
них громад, а також питомий показник валового збору
317
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
сільськогосподарських культур від загальної площі регіо-
нів. Результатом інтерполяції вихідних даних є питомий
показник валового збору сільськогосподарських культур
від загальної площі територіальних громад.
Абсолютні географічні координати адміністративних
центрів регіонів України та територіальних громад наве-
дено на сайті [31]. Задаємо географічні координати ад-
міністративних центрів (Xi, Yi), i = 0 .. 24 регіонів України,
де i набуває значення: 0 – АР Крим; далі області: 1 – Він-
ницька; 2 – Волинська; 3 – Дніпропетровська; 4 – Доне-
цька; 5 – Житомирська; 6 – Закарпатська; 7 – Запорізька;
8 – Івано-Франківська; 9 – Київська; 10 – Кіровоградська;
11 – Луганська; 12 – Львівська; 13 – Миколаївська; 14 –
Одеська; 15 – Полтавська; 16 – Рівненська; 17 – Сумська;
18 – Тернопільська; 19 – Харківська; 20 – Херсонська;
21 – Хмельницька; 22 – Черкаська; 23 – Чернівецька;
24 – Чернігівська.
Для спрощення викладок матеріалу відносні географічні
координати виразимо через абсолютні географічні ко-
ординати за залежністю
( ) абс min абс min
в в
max min max min
x x y y
X ,Y ,
x x y y
= ,
− −
− − (6)
де
абсx – абсолютне значення довготи поточної точки, °;
абсy – абсолютне значення широти поточної точки, °;
minx – мінімальне серед абсолютних значень довготи
множини крайніх точок України, °. Візьмемо широту
крайньої південної точки України, рівним за 44,38722°
[31];
maxx – максимальне серед абсолютних значень довготи
множини крайніх точок України, °. Візьмемо широту
крайньої північної точки України, рівним за 52,33444°
[31];
miny – мінімальне серед абсолютних значень широти
множини крайніх точок України, °. Візьмемо широту
крайньої східної точки України, рівним за 22,16389° [31];
maxy – максимальне серед абсолютних значень широти
множини крайніх точок України, °. Візьмемо широту
крайньої західної точки України, рівним за 40,19806° [31].
Підставивши значення абсолютних географічних коор-
динат адміністративних центрів регіонів (що наведені
на сайті [31]) в залежність (6), було обчислено значення
відносних географічних координат адміністративних
центрів регіонів.
Питомий показник валового збору j-ої сільськогоспо-
дарської культури від загальної площі територіально-
адміністративної одиниці для кожної точки адміністра-
тивних центрів регіонів обчислимо за залежністю
j
заг,i
ВЗ
S
F =
i,j
, (7)
де
jВЗ і
заг,iS – валовий збір j-ої сільськогосподарської
культури; загальна площа i-тої територіально-адмініст-
ративної одиниці.
Задаємо значення питомих показників валового збору
сільськогосподарських культур Zj – функції від аргуме-
нту (Xi, Yi), i = 0 .. 24, j = 1 .. 5 для регіонів. Значення вало-
вого збору кукурудзи, пшениці, соняшнику, ячменю та
ріпаку для регіонів наведено в статистичних збірниках
[15, 16], а загальної площі регіонів – на сайті [32].
Підставивши значення валового збору сільськогоспо-
дарських культур та значення загальної площі регіонів
(що наведено на сайті [32]) у залежність (7), було обчис-
лено значення питомого показника валового збору j-ої
сільськогосподарської культури.
Аналіз отриманих результатів. За допомогою застосу-
нку EL були побудовані тривимірні графіки інтерполя-
ційних поверхонь для значень питомого валового збору
сільськогосподарських культур залежно від відносних
географічних координат. На рис. 1 та рис. 2 зображено
графіки питомого валового збору соняшника та пшениці
залежно від відносних географічних координат.
Як бачимо на рис. 1 та рис. 2, питомі показники валового
збору сільськогосподарських культур рівномірно зміню-
ються в межах країни й не мають різких стрибкоподібних
змін для локальних територій країни, а також більшою мі-
рою залежать від сусідніх точок, ніж віддалених.
Рис. 1. Питомий валовий збір соняшника Рис. 2. Питомий валовий збір пшениці
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0
100
200
300
400
500
600
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Питомий валовий збір соняшника, т/тис. га
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0
200
400
600
800
1000
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Питомий валовий збір пшениці, т/тис. га
318
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
Загалом на похибку алгоритму NNA впливають такі чин-
ники: просторовий розподіл точок даних, відстань до
комірок даних, локальна просторова автокореляція, об-
меження опуклої оболонки, вибір метрики відстані [30].
Станом на 01.01.2025 у складі областей по всій Україні
було виділено всього 1469 територіальних громад згі-
дно з Постановою Верховної Ради України № 3334-IX від
17 липня 2020 року зі змінами, внесеними згідно з Зако-
ном України № 3334-IX від 23.08.2023 [33, 34].
Використавши функцію INTERPXYZ, аргументом якої є
відносні географічні координати адміністративних цен-
трів територіальних громад, отримали прогнозовані
значення питомого показника валового збору сільсько-
господарських культур для територіальних громад.
Підставивши числові значення питомого показника ва-
лового збору сільськогосподарських культур, отримані
внаслідок математичного моделювання, та значення за-
гальної площі територіальних громад у залежність (1),
отримали значення валового збору соняшнику, пше-
ниці, ячменю, ріпаку та кукурудзи для територіальних
громад (наведено в табл. 4).
Для територіальних громад приймемо, що 30 % луш-
пиння соняшнику буде використано на власні потреби
олійних заводів, 35 % лушпиння соняшнику буде вико-
ристано для виробництва паливних гранул, що будуть
використані у сфері теплопостачання або на експорт, а
решту 35 % лушпиння соняшнику буде використано для
виробництва паливних гранул, з яких буде вироблений
біоводень.
Залежність (2) для обчислення обсягів виробництва па-
ливних гранул у територіальних громадах набуває та-
кого вигляду:
7
i 2
ПГ = АВ k k k ПГ ,
АВ 1 вп,1 суш,1 см,1 АВ, i
=
+ (8)
де k
вп,1
− коефіцієнт, що враховує витрати лушпиння
соняшнику на власні потреби олійних заводів.
З урахуванням використання лушпиння соняшнику для
власних потреб олійних заводів маємо, що k
вп,1
= 0,7.
Підставивши числові значення прогнозованого вало-
вого збору сільськогосподарських культур та відповід-
них коефіцієнтів у залежність (1), отримали прогнозо-
вані обсяги утворення лушпиння соняшнику, соломи та
стебел у територіальних громадах (наведено в табл. 4).
Підставивши числові значення прогнозованих обсягів
утворення агровідходів сільськогосподарських культур
та відповідних коефіцієнтів у залежність (8), отримали
прогнозований обсяг виробництва пелет у територіаль-
них громадах (наведено в табл. 4).
Приймемо, що 50 % паливних гранул з агровідходів
буде використано для виробництва біоводню. Підстави-
вши числові значення прогнозованих обсягів виробниц-
тва пелет та відповідних коефіцієнтів у залежність (3),
отримали прогнозовані обсяги виробництва біоводню в
територіальних громадах (наведено в табл. 4).
Розрахунки теоретичного потенціалу біоводню було ви-
конано для всіх територіальних громад, а в табл. 4 наве-
дено значення прогнозованих обсягів утворення агро-
відходів сільськогосподарських культур, виробництва
пелет та біоводню в деяких територіальних громадах.
Таблиця 4. Прогнозовані обсяги утворення агровідходів, виробництва пелет та біоводню в територіальних
громадах (для теоретичного потенціалу)
Територіальна
громада
Утворення агровідходів: Можливе виробництво:
лушпиння соломи стебел пелет біоводню
тис. т тис. т тис. т тис. т млн м3
Липовецька 0 43,04 122,96 122,3 40,6
Немирівська 0 47,38 128,61 129,7 43,1
Іллінецька 0 32,85 93,86 93,4 31,1
Вінницька 94,15 17,96 53,89 112,8 37,73
Гніванська 0 17,11 48,9 48,6 16,2
.. .. .. .. .. ..
Іванівська 0 12,54 75,24 64,7 21,6
У такий спосіб розроблено метод прогнозування щоріч-
ного теоретичного потенціалу біоводню з агровідходів
сільськогосподарської діяльності для територіальних
громад з урахуванням тенденцій використання палив-
них гранул у сфері теплопостачання та з урахуванням
розташування переробних підприємств насіння соняш-
нику й використання лушпиння соняшнику для власних
потреб олійних заводів.
Визначення технічно досяжного потенціалу біоводню
з агровідходів для територіальних громад. Для вико-
нання розрахунків технічно досяжного потенціалу виро-
бництва твердого біопалива були враховані усі припу-
щення, що були для визначення теоретичного потенці-
алу, а також такі припущення.
У зв’язку з тим, що технічні засоби для заготівлі стебел
соняшнику та кукурудзи відсутні в Україні й, відповідно,
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#n8
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#n8
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#n8
319
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
досвід заготівлі теж, розрахунки технічно доступного
потенціалу виробництва пелет з стебел соняшнику та
кукурудзи недоцільні. Зважаючи на те, що технічні за-
соби для заготівлі стебел кукурудзи є у світі й вони вже
використовуються, можна розраховувати на те, що ця
сировина у перспективі буде застосовуватись для виро-
бництва пелет.
В Інституті відновлюваної енергетики НАН України було
розроблено опитувальний лист для територіальних гро-
мад з метою визначення потенціалу біоенергетичних
ресурсів. Так, наприклад, було отримано вихідні статис-
тичні дані біоенергетичних ресурсів для Гребінківської
міської територіальної громади. В опитувальному листі
сказано, що частину земель сільськогосподарського
призначення (землекористування понад 1 тис. га ріллі)
Гребінківської міської територіальної громади обробля-
ють шість найбільших землекористувачів. Разом це ста-
новить 12,76 тис. га ріллі, або 27,5 % усієї площі ріллі,
тобто на цьому історичному етапі розвитку сільського
господарства в територіальній громаді технічно доступ-
ний потенціал твердого біопалива буде зосереджений у
шести великих сільськогосподарських підприємствах.
Будемо вважати, що технічно доступний потенціал ви-
робництва паливних гранул великих сільськогосподар-
ських виробників становить 27,5 % від визначеного тех-
нічно доступного потенціалу виробництва паливних
гранул всіх типів сільськогосподарських виробників.
Аналіз отриманих результатів. Аналогічно до визна-
чення теоретичного потенціалу виробництва пелет та
біоводню в територіальних громадах було визначено
технічно досяжний потенціал з урахуванням наведених
додаткових припущень.
Розрахунки технічно досяжного потенціалу біоводню
було виконано для всіх територіальних громад, а в
табл. 5 наведено значення прогнозованих обсягів утво-
рення агровідходів сільськогосподарських культур, об-
сягів виробництва пелет та біоводню в деяких територі-
альних громадах. З наведених даних випливає, що
наявність підприємств з переробки соняшнику на тери-
торії громади значно підвищує можливості для вироб-
ництва водню за рахунок місцевого концентрування ві-
дходів сировини, що вирощена на території інших
громад.
Таблиця 5. Прогнозовані обсяги утворення агровідходів, виробництва пелет та біоводню в територіальних
громадах України (для технічно досяжного потенціалу)
Територіальна громада Утворення агровідходів: Можливе виробництво:
лушпиння соломи пелет біоводню
тис. т тис. т тис. т млн м3
Липовецька 0 6,15 4,5 1,5
Немирівська 0 6,77 5,0 1,66
Іллінецька 0 4,69 3,5 1,16
Вінницька 94,15 2,57 61,8 20,76
Гніванська 0 2,45 1,8 0,6
.. .. .. .. ..
Іванівська 0 4,18 3,1 1,03
Таким чином, розроблено метод прогнозування щоріч-
ного технічно досяжного потенціалу біоводню з агровід-
ходів сільськогосподарської діяльності для територіаль-
них громад з урахуванням тенденцій використання
паливних гранул у сфері теплопостачання та з урахуван-
ням розташування переробних підприємств насіння со-
няшника й використання лушпиння соняшнику для вла-
сних потреб олійних заводів. З часом з укрупненням
сільськогосподарських виробників, а далі з освоєнням
сучасних технологій заготівлі стебел кукурудзи та з осво-
єнням технологій заготівлі стебел соняшника можна
буде збільшити доступні ресурси до теоретичного поте-
нціалу.
Дослідження в цій роботі виконані в межах наукової ро-
боти «Визначення технічного потенціалу та створення
інформаційного забезпечення видобутку зеленого во-
дню з використанням відновлюваних джерел енергії
для забезпечення України в повоєнний період тепло-
вою та електричною енергією та збереження і віднов-
лення довкілля, шифр Водневий перехід».
Висновки. Розроблено метод прогнозування щоріч-
ного технічно досяжного потенціалу біоводню з агровід-
ходів сільськогосподарської діяльності для територіаль-
них громад України з урахуванням тенденцій
використання паливних гранул у сфері теплопоста-
чання. Були визначені обсяги доступних ресурсів біо-
маси для виробництва паливних гранул на сучасному
етапі розвитку сільського господарства у територіальних
громадах. З часом з укрупненням сільськогосподарсь-
ких виробників, а далі з освоєнням сучасних технологій
заготівлі стебел кукурудзи та з освоєнням технологій за-
готівлі стебел соняшника можна буде збільшити досту-
пні ресурси до теоретичного потенціалу.
ПОСИЛАННЯ
1. Мхітарян Н. М., Кудря С. О., Зур’ян О. В. Концепція ство-
рення інтерактивної карти інвестиційної привабливості
зеленого водню в Україні. Відновлювана енергетика.
2025. № 2. С. 151–161.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).151-161
320
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
2. Кудря С.О., Зур’ян О.В., Зур’ян О.В. Принципи форму-
вання шару інвестиційної привабливості у ГІС-карті
проєктів зеленої водневої енергетики. Відновлювана
енергетика. 2025. № 3. С. 145–154.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.3(82).145-154
3. Lundgren J., et al. Biomass gasification for hydrogen
production. IEA Bioenergy, 2025. 50 p.
4. Офіційний сайт «Європейської біогазової асоціації»
[Електронний ресурс]. Режим доступу: https://www.
europeanbiogas.eu
5. Офіційний сайт «Національної лабораторії відновлюва-
ної енергетики, США» [Електронний ресурс]. Режим
доступу: https://www.nrel.gov/gis/hydrogen
6. Guidance on cascading use of biomass with selected good
practice examples on woody biomass. European
Commission: Directorate-General for Internal Market,
Industry, Entrepreneurship and SMEs. Publications Office,
2018. https://data.europa.eu/doi/10.2873/68553
7. Кухарець С. М., та ін. Оцінка потенціалу та шляхів виро-
бництва водню із аграрної біомаси. Відновлювана ене-
ргетика. 2020. № 4. С. 89–98.
8. Mustapha Sh., et al. Biomass conversion for sustainable
hydrogen generation: a comprehensive review. Fuel
processing technology. 2025. Vol. 272.
https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2025.108210
9. Rey J., et al. Renewable hydrogen from biomass:
technological pathways and economic perspectives.
Energies. 2024. Vol. 17(14).
https://doi.org/10.3390/en17143530
10. Rubinsin N., et al. An overview of the enhanced biomass
gasification for hydrogen production. Energy. 2024. Vol.
49. Pp. 1139–1164. https://doi.org/
10.1016/j.ijhydene.2023.09.043
11. Obiora N., et al. Production of hydrogen energy from
biomass: prospects and challenges. Green technologies
and sustainability. 2024. No. 100100
12. Сайт «Відновлювана енергетика в м. Гюссінг, Австрія»
[Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://www.gussingrenewable.com
13. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних дже-
рел енергії України: видання друге, оновлене та допов-
нене / за заг. ред. С. О. Кудрі. – К.: Інститут відновлюва-
ної енергетики НАН України, 2020. 82 с.
14. Рослинництво України 2021: статистичний збірник. К.:
Державна служба статистики України, 2022. 183 с.
15. Сільське господарство України 2021: статистичний збі-
рник. К.: Державна служба статистики України, 2022.
222 с.
16. Тараріко Ю. Формування сталих агроекосистем: теорія
і практика. К.: Аграрна наука, 2005. 508 с.
17. Клюс С. Визначення енергетичного потенціалу соломи
і рослинних відходів за період незалежності України.
Відновлювана енергетика. 2012. № 3. C. 71–79.
18. Directive (eu) 2018/2001 of the European Parliament and
of the Council of 11 December 2018 on the promotion of
the use of energy from renewable sources (recast). OJ
L328/82 [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
19. Пелетна асоціація України [Електронний ресурс]. Ре-
жим доступу: https://pellet-association.com.ua
20. Кузнєцова А. Виробництво пелет в Україні: прибутко-
вий варіант сталого розвитку. К.: Німецько-український
аграрний діалог, 2012. 24 с.
21. ISO 17225-1:2017. Solid biofuels. Fuel specifications and
classes. Part 1: General requirements. Geneva: ISO, 2017.
64 p.
22. Gubin V., et al. Hydrogen production from woody biomass
gasification: a techno-economic analysis. Biofuels,
Bioproducts and Biorefining. 2024. Vol. 18. Iss. 4.
https://doi.org/10.1002/bbb.2647
23. Lundgren J., et. al. Biomass gasification for hydrogen
production. – International Energy Agency Bioenergy,
2025. 50 p.
24. The National Renewable Energy Laboratory [Електронний
ресурс]. Режим доступу:
https://www.nrel.gov/gis/hydrogen
25. Водень, сайт «Вікіпедія». [Електронний ресурс]. Режим
доступу: https://uk.wikipedia.org/Водень
26. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних дже-
рел енергії України: видання третє, оновлене / за заг.
ред. С. О. Кудрі.– К.: Інститут відновлюваної енергетики
НАН України, 2024. 56 с.
27. Асоціація «Укроліяпром». [Електронний ресурс]. Ре-
жим доступу: https:// www.ukroilprom.org.ua
28. Аграрне інформаційне агенство «Агравері» [Електрон-
ний ресурс]. Режим доступу: https:// www.agravery.com
29. Сайт «Tripoli». [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://www.tripoli.land
30. Sibson R. A brief description of natural neighbor
interpolation. Interpreting Multivariate Data – John Wiley
and Sons: New York, 1981. Pp. 21–36.
31. Сайт «Вікіпедія». [Електронний ресурс]. Режим дос-
тупу: https://uk.wikipedia.org/(Населений пункт)
32. Список територіальних громад [Електронний ресурс].
Режим доступу:
https://decentralization.ua/newgromada
33. Постанова Верховної Ради України № 3334-IX від 17 ли-
пня 2020 року «Про утворення та ліквідацію районів»
[Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://www.rada.gov.ua
34. Закон України № 3334-IX від 23.08.2023 «Про внесення
змін до деяких законодавчих актів України щодо вирі-
шення окремих питань адміністративно-територіаль-
ного устрою Автономної Республіки Крим» [Електрон-
ний ресурс]. Режим доступу:
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
https://data.europa.eu/doi/10.2873/68553
https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2025.108210
https://doi.org/10.3390/en17143530
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/authored-by/Gubin/Veronica
https://doi.org/10.1002/bbb.2647
https://uk.wikipedia.org/(Населений
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#n8
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#n8
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#n8
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
321
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
UDС 620.92:631.371 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.4(83).312-329
BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES
Received Nov. 05, 2025; accepted Dec. 09, 2025
Available online Dec. 31, 2025
Chetveryk H.1, Zhovmir М.2, Yaremenko О.3
Author for correspondence: Chetveryk Hennadiy,
e-mail: biomassa@ukr.net
Abstract. Fossil fuels are mainly used for hydrogen production.
With the development of novel technologies, it is possible to
use biomass for hydrogen production, which contributes to the
reduction of greenhouse gas emissions and the solution of
environmental problems in the energy processing of waste to obtain renewable gases. The article is devoted to
the issue of determining the potential of biohydrogen from agricultural waste in territorial communities in the
context of the country's decentralization. The method of obtaining biohydrogen is steam-oxygen gasification of
fuel granules with subsequent separation of hydrogen from synthesis gas. The raw materials for obtaining
biohydrogen are pellets or briquettes from straw, stem mass and husks of agricultural crops. The corn, wheat,
sunflower, barley, rapeseed and soybean are mainly cultivated in Ukraine. The volume of sunflower husks
generated is 2.43 million tons, straw — 33.88 million tons, stalks — 60.96 million tons, while pellet production
may reach 72.1 million tons. A method for estimating the potential of biohydrogen from agricultural waste has
been developed, and the theoretical potential of biohydrogen for Ukraine and its regions has been determined.
The annual theoretical potential of biohydrogen from agricultural waste from agricultural activities, taking into
account the trends in the use of fuel pellets in heat supply, can reach 24.73 billion m3. Given the lack of statistical
data, it is proposed to use Sibson spatial interpolation to assess biomass resources in territorial communities and,
based on a set of known data for the regions, to predict specific indicators of gross harvest of agricultural crops
when transitioning to a smaller-scale territorial division of the country. To calculate the potential of fuel pellets in
territorial communities, in contrast to the methodology for calculating the potential of solid biofuels in the regions
of the country, the location of sunflower seed processing plants was taken into account. This allowed us to
determine the theoretical and technically achievable potential of biohydrogen derived from agricultural waste
generated in territorial communities. The practical significance of the results obtained is that they are necessary
for creating an interactive map of the territorial distribution of green hydrogen resources, identifying the locations
for potential green hydrogen energy projects, selecting pilot projects and making management decisions at the
local level.
Keywords: biohydrogen; green hydrogen; biomass; agro-waste; pellets; territorial communities.
Introduction
Determining the potential of biohydrogen from agricultural
waste in territorial communities in the context of the coun-
try's decentralization is relevant. Such initial data are nec-
essary for creating an interactive map of the locations of
green hydrogen energy projects. In [1], the scientific and
methodological principles of building an investment-attrac-
tiveness layer in the structure of a geoinformation map of
green hydrogen energy projects are considered. It is shown
how the integration of such a layer in geoinformation sys-
tems allows you to identify areas with high potential for
project implementation, form clusters, argue investment
initiatives and model development scenarios. Such a map
can be used to compare territories, select pilot clusters, jus-
tify state incentive programs, and make strategic decisions
at the local level [1]. In [2], the importance of detailing the
map at the level of territorial communities as a basis for
making informed management decisions and forming local
development strategies is emphasized.
It is known that there are two ways to produce biohydrogen
– thermochemical and microbiological. The work [3] pro-
vides data on the technical level of perfection (TRL) of hydro-
gen and biohydrogen production projects in the world. For
example, for steam reforming of natural gas and water elec-
trolysis projects, the TRL level is 9, for gasification or pyrolysis
of biomass projects – the TRL level is 7-9, for fermentation of
biomass projects – the TRL level is 5-6. Given the above in-
formation, this study will consider the production of hydro-
gen from biomass by the thermochemical method.
Currently, there are 141 biomass and waste gasification
plants in operation in the EU countries, with 54 plants at
1 Сand. of Sciences (Tech.)
https://orcid.org/0000-0001-9398-1968
2 Сand. of Sciences (Tech.)
https://orcid.org/0000-0001-6514-7474
3 Researcher
https://orcid.org/0000-0001-5440-4682
1, 2, 3 Іnstitute of Renewable Energy, NAS of
Ukraine, Kyiv, Ukraine
322
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
various stages of development or construction. The most
common biomass resources for gasification are agricultural
and forestry waste. One way to use the products of biomass
gasification is to produce hydrogen [4, 5].
Problem statement
The purpose of this study is to assess the potential of bio-
hydrogen production from agricultural waste in territorial
communities. To achieve the goal, the following tasks must
be addressed: to develop a method for estimating the po-
tential of biohydrogen production from agricultural waste
and to determine the theoretical potential of biohydrogen
for Ukraine as a whole and for its individual regions; to de-
velop a method for predicting specific indicators of gross
harvest of agricultural crops when transitioning to a
smaller-scale territorial division of the country and to de-
termine the theoretical and technically achievable poten-
tial of biohydrogen production from agricultural waste gen-
erated in territorial communities.
Main material
When developing the method for determining the potential
of biohydrogen, it was assumed that biomass from agricul-
tural crops would be available for its production. With the
transition to a circular economy, wood biomass will mainly
be used in a cascade to produce building materials, chemical
products and durable goods [6]. In this regard, the resources
of wood available for energy use will be reduced.
This study considers the issue of determining the potential
of biohydrogen from agricultural waste, while the raw ma-
terials for obtaining biohydrogen are fuel pellets (pellets or
briquettes) made from straw, stem mass and husks of the
following agricultural crops: wheat, barley, soybeans, rape-
seed, corn and sunflower. The method for obtaining biohy-
drogen is steam-oxygen gasification of fuel pellets followed
by hydrogen separation from synthesis gas [7-12].
The developed method for determining the potential was
applied for: Ukraine; regions of Ukraine - 24 regions and the
Autonomous Republic of Crimea; territorial communities.
Biohydrogen potential from agricultural waste for Ukraine
and regions
Determination of the volume of agricultural waste genera-
tion from agricultural crops. In [13], a dependence is given
for determining the volume of agricultural waste genera-
tion from agricultural crops. The volume of agricultural
waste generated from agricultural crops that can be used
for the production of fuel pellets for sunflower, soybean,
wheat, barley, rapeseed and corn is calculated according to
the following dependence
АW = G k (1-k ) k
i i w, i l, i en, i
, (1)
where i takes the following values: 1 – sunflower husk; 2 –
soybean straw; 3 – wheat straw; 4 – barley straw; 5 – rape-
seed straw; 6 – sunflower stalks; 7 – corn stalks.
G
i
− gross harvest of grain/seed of the corresponding
crop, t/year. It is taken according to statistical data given in
statistical collections of the State Statistics Service of
Ukraine, for example, in collections [14] or [15];
k
w, i
− waste generation coefficient. This coefficient de-
pends on the type of crop and on the yield [16];
k
l, i
− a coefficient that takes into account losses that oc-
cur during harvesting and transportation of straw and plant
waste. This coefficient depends on the type of crop [17];
k
en, i
− energy use coefficient. This coefficient depends
on the type of crop [17].
Table 1 presents the dependencies for determining the
waste generation coefficient, the loss coefficient, and the
energy use of agricultural waste.
Table 1. Waste generation ratio [16], losses and energy use [17]
Agricultural crops Waste generation ratio depending on the
yield of the respective crop
Loss ratio Energy utilization
ratio
Sunflower 0.18 for husk
1.8 + 5.3/y, if y = [8;30] for stems
0.05 (husk)
0.3 (stems)
1.0 (husk and stems)
Soy 1,3 0.1 (straw) 1.0 (straw)
Winter wheat 1.7 + 3.4/y, if y = [10;25]
0.8 + 25.9/y, if y = [26;40],
where у – this is productivity, c/hа
0.1 (straw) 0.5 (straw)
Spring wheat 1.3 + 4.2/y, if y = [10;20]
0.5 + 19.8/y, if y = [21;30]
0.1 (straw) 0.5 (straw)
Barley 0.9 + 6.5/y, if y = [10;20]
0.9 + 7.2/y, if y = [21;35]
0.1 (straw) 0.5 (straw)
Rapeseed 2.0 0.1 (straw) 1.0 (straw)
Corn 1.2 + 17.5/y, if y = [10;35] 0.25 (straw) 1.0 (straw)
Determining the volume of fuel pellet production. Transpor-
tation of agricultural waste in the form of baled straw due
to the consumption of motor fuels leads to an increase in
greenhouse gas emissions, but the transportation of pellets
over a distance of more than 500 km is characterized by
more favorable indicators [18]. When creating large-scale
biohydrogen production, there will be a need to transport
raw materials over significant distances and store them. To
reduce the cost of motor fuels and greenhouse gas emis-
sions, we assume that pellets and briquettes will be pro-
duced from agricultural waste at the sites of generation,
and then transported to biohydrogen production plants
and other consumers. Currently, there are approximately
500 producers of fuel pellets in Ukraine, mainly from wood
323
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
and sunflower husks, and fewer from straw. The country’s
annual wood pellet production is approximately 400 thou-
sand tons, along with another 400 thousand tons from sun-
flower husks and straw [19].
The volumes of possible production of fuel pellets from
husks, stalks and straw can be calculated according to the
dependence [20]
7 7
AW AW,i
i 1 i 1
P = P АW k k ,
i d, i ws, i
= =
= (2)
where k
d, i
− coefficient that takes into account the
weight loss during drying of the i-th raw material. Let us as-
sume that for sunflower husks, this coefficient is 1, and for
straw and stalks, the coefficient is 0.81, since the moisture
content in straw and stalks is 30% [20]. Straw is harvested
in an air-dry state with a moisture content of 10-14%, be-
cause if the moisture content is more than 20-22%, it will
deteriorate during storage. In the autumn, sunflower and
corn stalks can be harvested with a high moisture content
for addition to silage or to the substrate of biogas reactors;
k
ws, i
− coefficient that takes into account waste in raw
materials. Let's take it as 0.91 [20].
Determination of the potential of biohydrogen from fuel
pellets. The potential of biohydrogen from fuel pellets of
agricultural waste is calculated according to the depend-
ence
7
AW,i
i 1H
1
f k k k
DM, P us, Ppur, SGBioh
BioH = P f ,
ash, DM, i =
−
(3)
where f
DM, P
− dry matter content (DM) in fuel pellets.
The moisture content in pellets should not exceed 10-12%.
Let's take 0.9 t DM/t [20];
f
ash, DM, i
− ash content in the dry matter of fuel pellets.
The ash content is insignificant for wood materials, but is
quite significant for cereal straw - an average of 5% [21], for
sunflower husks − up to 4%. Let's take 5% for straw and
stalks and 4% for sunflower husks;
k
ВH
− coefficient of thermochemical conversion of dry
matter of fuel pellets into biohydrogen, t/t DM. Let us take
0.1 t H2/t DM pellets according to the published results of
works [22-24];
k
pur, SG
− losses during synthesis gas purification. In
[7], it is recommended to use a value of 0.7;
k
us, P − coefficient that takes into account the use of fuel
pellets for heating or for export, we assume that 50% of fuel
pellets will be used for biohydrogen production;
H − density of hydrogen under normal conditions, kg/m3.
Let's take it as 0.09 kg/m3 [25].
Analysis of the obtained results. The gross harvest of corn,
wheat, sunflower, barley, rapeseed and soybeans is
42,109.9 thousand tons, 32,151 thousand tons, 14,214
thousand tons, 9,437 thousand tons, 3,130.4 thousand
tons, 2,938.9 thousand tons, respectively [15, 16]. Substi-
tuting the numerical values of the gross harvest of agricul-
tural crops and the corresponding coefficients into the
dependence (1), we obtained that the volumes of sun-
flower husk formation are 2,430.6 thousand tons, straw –
33,879.0 thousand tons, stalks – 60,956.8 thousand tons.
Substituting the numerical values of the volumes of agricul-
tural waste formation of agricultural crops and the corre-
sponding coefficients into the dependence (2), we obtained
that pellet production can amount to 72.1 million tons.
Substituting the numerical values of the volumes of pellet
production and the corresponding coefficients into the de-
pendence (3), we obtained that biohydrogen production
can amount to 24.73 billion m3.
Thus, in Ukraine, the annual theoretical potential of biohy-
drogen from agricultural waste of agricultural activities,
taking into account trends in the use of fuel pellets in the
field of heat supply, is 24.73 billion m3.
The gross harvests for corn, wheat, sunflower, barley, rape-
seed and soybeans are given in [15, 16]. Substituting the nu-
merical values of the gross harvest of agricultural crops and
the corresponding coefficients into the dependence (1), we
obtained the volumes of husk, straw and stalks in the re-
gions. Substituting the numerical values of the volumes of
agricultural waste of agricultural crops and the correspond-
ing coefficients into the dependence (2), we obtained the po-
tential volumes of pellet production in the regions. Substitut-
ing the numerical values of the volumes of pellet production
and the corresponding coefficients into the dependence (3),
we obtained the potential volumes of biohydrogen produc-
tion in the regions.
Table 2 presents the volumes of agricultural waste, poten-
tial production of pellets and biohydrogen in some regions.
Table 2. Volumes of agro-waste generation, potential pellet and biohydrogen production in some regions
Regions
Agricultural waste generation: Potential production:
husk straw stems pellet biohydrogen
thous. tons thous. tons thous. tons thous. tons million m3
Autonomous Republic of Crimea 17.7 298.9 245.4 417.3 144.1
Vinnytsia 170.1 1,986.6 5,666 5,795.5 1,979.6
Volyn 17.5 901.4 626.6 1,142.2 385.2
Dnipropetrovsk 244.6 2,336.9 3,404.5 4,454.6 1,556.7
… … … … … …
Chernihiv 122.1 916 5,927.6 5,155.5 1,752
324
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
Thus, the annual theoretical potential of biohydrogen from
agricultural waste was determined, taking into account
trends in the use of fuel pellets in the field of heat supply in
the regions of Ukraine.
Biohydrogen potential from agricultural waste for territo-
rial communities
The methodology for calculating the potential of solid bio-
fuels, given in the works [13, 26], is suitable for calculating
the potential of fuel pellets for the country as a whole or at
least its regions, and for a territorial community, it is nec-
essary to make certain clarifications and adjustments to the
provisions of the methodology. To calculate the potential
of fuel pellets in territorial communities, in contrast to the
methodology for calculating the potential of solid biofuels
in regions of the country, the locations of sunflower seed
processing enterprises were taken into account.
Determination of the theoretical potential of biohydrogen
from agricultural waste for territorial communities. The
following assumptions were taken into account to calculate
the theoretical potential for fuel pellet production.
Sunflower husks for the production of fuel pellets can be
used if sunflower processing facilities are located within the
territory of the community. The list of enterprises that pro-
cess sunflowers into oil and their raw material processing
capacities is given on the websites [27-29]. Analysis of
these data indicates that approximately 70 % of the fin-
ished product is produced by 19 large enterprises with an
annual production of over 40 thousand tons of sunflower
oil, which are given in Table 3. At the same time, we assume
that the consumption of sunflower seeds is 2.5 tons for the
production of 1 ton of sunflower oil [27].
Substituting the numerical values of the assumed consump-
tion of sunflower seeds (see Table 3) used for the production
of sunflower oil instead of the value of the gross sunflower
harvest in dependence (1) and the corresponding husk gen-
eration coefficient, we obtained the volumes of husk gener-
ated in territorial communities, which are given in Table 3.
Table 3. Major producers of sunflower oil
Territorial commu-
nity
Company name, location
Actual sun-
flower oil
production,
thousand
tons
Assumed
costs of
sunflower
seeds, thou-
sand tons
Estimated
husk produc-
tion volumes,
thousand tons
Mykolaiv "European Transport Stevedoring Company"
(Bunge), Mykolaiv
350 875 149.6
Zaporizhzhia "Optimus Agro Trade", Zaporizhia 280 700 119.7
Dnipro
Private joint-stock company "Dnipropetrovsk
Oil Extraction Plant" (Bunge), Dnipro
275 687.5 117.6
Kropyvnytskyi
"Prydniprovskyi Oil Extraction Plant", Kropyv-
nytskyi
260 650 111.2
Vyzyrka "ALL Seeds", village of Vyzyrka, Odesa region 250 625 106.9
Poltava "Poltava Oil Extraction Plant", Poltava 230 575 98.3
Vinnytsia
"Vinnytsia Oil and Gas Complex" (ViOil), Vinny-
tsia
220 550 94.05
Bilhorod-Dnistrov-
skyi
“Ukrainian Black Sea Industry”, Bilhorod Dnis-
trovskyi
220 550 94.05
Bilhorod-Dnistrov-
skyi
"ADM", Bilhorod Dnistrovskyi 200 500 85.5
Myhiia
"Bandurskyi Oil Extraction Plant", village of
Myhiia, Mykolaiv region
190 475 81.2
Myronivka
"Myronivka Special Economic Zone", village of
Myronivka, Kyiv region
150 375 64.1
Trostyanets
Limited Liability Company "Vinnytsia Poultry
Farm", village of Trostyanets, Vinnytsia region
150 375 64.1
Nizhyn
"Nizhyn Oil Extraction Plant", Nizhyn, Cher-
nihiv region
140 350 59.85
Melitopol "Melitopol Oil Extraction Plant", Melitopol 100 250 42.75
Vovchansk
"Vovchanskyi Oil Extraction Plant", Vovchansk,
Kharkiv region
100 250 42.75
Pivdenne
Limited Liability Company "Delta Wilmar",
Pivdenne, Odesa region
80 200 34.2
Velykyi Burluk
Limited Liability Company "Prykolotnyanskyi
Oil Extraction Plant", Velykyi Burluk, Kharkiv
region
50 125 21.4
325
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
Territorial commu-
nity
Company name, location
Actual sun-
flower oil
production,
thousand
tons
Assumed
costs of
sunflower
seeds, thou-
sand tons
Estimated
husk produc-
tion volumes,
thousand tons
Obroshin
Private enterprise "Oliyar", village of
Stavchany, Lviv region
50 125 21.4
Kropyvnytskyi
Private enterprise "Victor and K", Kropyvny-
tskyi
40 100 17.1
Given the small amounts of waste generation suitable for
harvesting after soybean harvest, as well as taking into ac-
count agricultural needs, we believe that soybean waste
will mainly be used to maintain soil fertility. Therefore, cal-
culations of the theoretical potential for the production of
fuel pellets from soybean straw were not performed.
Statistical input data for determining the potential of bio-
hydrogen from agricultural waste for the regions are in-
complete, and for the territorial communities of Ukraine -
they are not available. Therefore, based on statistical input
data for the regions of Ukraine, a mathematical model was
created to assess the necessary input data for determining
the specified potential at a smaller scale of the territorial
division of the country.
Development of a method for predicting specific indicators
of the gross harvest of agricultural crops. The selection of
an analytical empirical function that passes through the
points in the table roughly reflects the behavior of the input
function. Using the obtained analytical formula, it is possi-
ble to find the value of this function at those points within
a given interval where it is not given in the table.
The natural neighbor algorithm (referred to as NNA) is also
known as Sibson interpolation, a method for interpolating
values at unmeasured locations based on a set of known
sample points. This method was initiated by R. Sibson. In
the article [30], he justified the characteristics of his
method with the following description: all interpolation
methods to some extent include the idea that the value of
the interpolant at a point should depend more on the data
values at neighboring locations than at remote ones.
If the values of the function Z at N points in space are
known, then the value of the function at a new point is de-
termined by the dependence [30]
N
n i n i
i 1
Z(x ) = (x ) Z(x ),
=
(4)
where N – number of points adjacent to
nx ;
iZ(x ) – function value at a point
ix ;
i n(x ) – weight function for a point
nx in relation to points
ix .
Weight function
i n(x ) we determine by the depend-
ence [30]
i n
i n N
i n
i 1
A (x )
(x ) = ,
A (x )
=
(5)
where
i nA (x ) – distance from point
nx to neighboring
points
ix .
Since the gross yield of agricultural crops depends on their
yields and sown areas, to some extent, the specified ap-
proach of the NNA algorithm is suitable for tasks related to
forecasting specific indicators of the gross yield of agricul-
tural crops.
A method for forecasting specific indicators of the gross
yield of agricultural crops was developed under the condi-
tion of transition to a smaller scale of the territorial division
of Ukraine. The essence of the specified method is that
each ordered pair (Xi, Yi), i = 0 .. 24 of the limited space
([0;1], [0;1]), which consists of the relative geographical co-
ordinates of the administrative centers of the regions, is as-
signed the value of the specific indicator of the gross yield
for the j-th agricultural crop Zj (Xi, Yi), j = 1 .. 5 (corn, wheat,
sunflower, barley, rapeseed). Then we interpolate the sta-
tistical output data Zj (Xi, Yi) in the ExceLab (EL) application
using the NNA algorithm. Using the INTERPXYZ function, a
three-dimensional interpolation of the given statistical out-
put data (x, y, z) is performed, based on the NNA algorithm.
The algorithm allows for obtaining interpolated values of z
for the argument from a given area, that is, it allows you to
estimate the values on the surface (x, y, z) for arbitrary (x,
y) values.
The output data are the relative geographical coordinates
of the administrative centers of the regions of Ukraine and
territorial communities, as well as the specific indicator of
the gross harvest of agricultural crops from the total area
of the regions. The result of the interpolation of the output
data is the specific indicator of the gross harvest of agricul-
tural crops from the total area of the territorial communi-
ties.
The absolute geographical coordinates of the administra-
tive centers of Ukraine’s regions and territorial communi-
ties are given on the website [31]. We set the geographical
coordinates of administrative centers (Xi, Yi), i = 0 … 24 re-
gions of Ukraine, where i takes the values: 0 – Autonomous
Republic of Crimea; then regions: 1 – Vinnytsia; 2 – Volyn;
3 – Dnipropetrovsk; 4 – Donetsk; 5 – Zhytomyr; 6 –
Zakarpattia; 7 – Zaporizhia; 8 – Ivano-Frankivsk; 9 – Kyiv; 10
– Kirovohrad; 11 – Luhansk; 12 – Lviv; 13 – Mykolaiv; 14 –
Odesa; 15 – Poltava; 16 – Rivne; 17 – Sumy; 18 – Ternopil;
19 – Kharkiv; 20 – Kherson; 21 – Khmelnytskyi; 22 – Cher-
kasy; 23 – Chernivtsi; 24 – Chernihiv.
To simplify the calculations of the material, we will express
the relative geographical coordinates in terms of the abso-
lute geographical coordinates according to the dependence
( ) a min a min
r r
max min max min
x x y y
X ,Y ,
x x y y
= ,
− −
− −
(6)
326
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
where
ax – absolute longitude of the current point, °;
ay – absolute latitude of the current point, °;
minx – minimum among the absolute values of the longi-
tude of the set of extreme points of Ukraine, °. Let us take
the latitude of the southernmost point of Ukraine, equal to
44.38722° [31];
maxx – maximum among the absolute values of the longi-
tude of the set of extreme points of Ukraine, °. Let us take
the latitude of the northernmost point of Ukraine, equal to
52.33444° [31];
miny – minimum among the absolute values of the latitude
of the set of extreme points of Ukraine, °. Let us take the
latitude of the easternmost point of Ukraine as 22.16389°
[31];
maxy – maximum among the absolute values of the lati-
tude of the set of extreme points of Ukraine, °. Let us take
the latitude of the westernmost point of Ukraine as
40.19806° [31].
By substituting the values of the absolute geographical co-
ordinates of the administrative centers of the regions
(given on the website [31]) into the dependence (6), the
values of the relative geographical coordinates of the ad-
ministrative centers of the regions were calculated.
The specific indicator of the gross yield of the j-th agricul-
tural crop from the total area of the territorial-
administrative unit for each point of the administrative cen-
ters of the regions is calculated according to the depend-
ence
j
t ,i
G
S
F =
i,j
, (7)
where
jG і
t ,iS – gross collection j-th agricultural crop; to-
tal area of i-th territorial-administrative unit.
We set the values of the specific indicators of the gross har-
vest of agricultural crops Zj – functions of the argument (Xi,
Yi), i = 0 … 24, j = 1 … 5 for regions. The values of the gross
harvest of corn, wheat, sunflower, barley and rapeseed for
the regions are given in statistical collections [15, 16], and
the total area of the regions is given on the website [32].
By substituting the values of the gross harvest of agricul-
tural crops and the values of the total area of the regions
(given on the website [32]) into the dependence (7), the
value of the specific indicator of the gross harvest of the j-
th agricultural crop was calculated.
Analysis of the obtained results. Using the EL application,
three-dimensional graphs of interpolation surfaces for the
values of the specific gross harvest of agricultural crops de-
pending on the relative geographical coordinates were con-
structed. Fig. 1 and Fig. 2 show graphs of the specific gross
yields of sunflower and wheat depending on relative geo-
graphical coordinates.
Fig. 1. Specific gross yield of sunflower Fig. 2. Specific gross yield of wheat
As can be seen from Figs. 1 and 2, the specific indicators of
the gross harvest of agricultural crops change evenly across
the country and do not show sharp jumps for local territo-
ries of the country, and also depend more on neighboring
points than on distant ones.
In general, the error of the NNA algorithm is influenced by
the following factors: spatial distribution of data points, dis-
tance to data cells, local spatial autocorrelation, convex hull
restrictions, and choice of distance metric [30].
As of 01.01.2025, a total of 1,469 territorial communities
were allocated as part of the regions throughout Ukraine in
accordance with the Resolution of the Verkhovna Rada of
Ukraine No. 3334-IX of July 17, 2020, as amended by the
Law of Ukraine No. 3334-IX of August 23, 2023 [33, 34].
Using the INTERPXYZ function, which takes the relative ge-
ographical coordinates of the administrative centers of
territorial communities as its argument, we obtained the
predicted values of the specific indicator for the gross har-
vest of agricultural crops in these communities.
Substituting the numerical values of the specific indicator
of the gross harvest of agricultural crops obtained as a re-
sult of mathematical modeling and the value of the total
area of territorial communities into the dependence (1), we
obtained the values of the gross harvest of sunflower,
wheat, barley, rapeseed and corn for territorial communi-
ties (given in Table 4).
For territorial communities, we assume that 30% of sun-
flower husks will be used for the own needs of oil mills, 35%
of sunflower husks will be used for the production of fuel
pellets for the heat supply sector or for export, and the re-
maining 35% of sunflower husks will be used for the
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0
100
200
300
400
500
600
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Specific gross yield of sunflower, t/thous. ha
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0
200
400
600
800
1000
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Specific gross yield of wheat, t/thous. ha
327
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
production of fuel pellets, from which biohydrogen will be
generated.
Dependence (2) for calculating the production volumes of fuel
pellets in territorial communities takes the following form
7
AW AW,i
i 2
P = АW k k k P ,
1 cons,1 ws,1d,1
=
+ (8)
where k
cons,1
− coefficient that takes into account the
consumption of sunflower husks for the own needs of oil
mills. Taking into account the use of sunflower husks for
the own needs of oil mills, we have that k
cons,1
= 0.7.
By substituting the numerical values of the predicted gross
harvest of agricultural crops and the corresponding coeffi-
cients into the dependence (1), we obtained the predicted
volumes of sunflower husk, straw and stalks in territorial
communities (given in Table 4).
By substituting the numerical values of the predicted vol-
umes of agricultural waste of agricultural crops and the cor-
responding coefficients into the dependence (8), we ob-
tained the predicted volume of pellet production in
territorial communities (given in Table 4).
Let us assume that 50% of fuel pellets from agricultural
waste will be used for biohydrogen production. By substi-
tuting the numerical values of the predicted volumes of pel-
let production and the corresponding coefficients into the
dependence (3), we obtained the expected volumes of bio-
hydrogen production in territorial communities (given in
Table 4).
Calculations of the theoretical potential of biohydrogen
were performed for all territorial communities, and are
presented in the Table. Table 4 shows the values of the pro-
jected volumes of agricultural waste generation from agri-
cultural crops, pellet and biohydrogen production in some
territorial communities.
Table 4. Projected volumes of agro-waste generation, pellet and biohydrogen production in territorial communities
(for theoretical potential)
Territorial community
Agricultural waste generation: Potential production:
husk straw husk pellet biohydrogen
thous. tons thous. tons thous. tons thous. tons million m3
Lypovets 0 43.04 122.96 122.3 40.6
Nemyriv 0 47.38 128.61 129.7 43.1
Illinetske 0 32.85 93.86 93.4 31.1
Vinnytsia 94.15 17.96 53.89 112.8 37.73
Hnivan 0 17.11 48.9 48.6 16.2
.. .. .. .. .. ..
Ivanivka 0 12.54 75.24 64.7 21.6
Thus, a method for forecasting the annual theoretical po-
tential of biohydrogen from agricultural waste from agricul-
tural activities for territorial communities has been devel-
oped, taking into account the trends in the use of fuel
pellets in the field of heat supply and taking into account
the location of sunflower seed processing enterprises and
the use of sunflower husks for the own needs of oil mills.
Determination of the technically achievable potential of bi-
ohydrogen from agricultural waste for territorial communi-
ties. To perform calculations of the technically achievable
potential of solid biofuel production, all assumptions that
were used to determine the theoretical potential were
taken into account, as well as the following assumptions.
Due to the fact that technical means for harvesting sun-
flower and corn stalks are absent in Ukraine and, accord-
ingly, experience in harvesting is also absent, calculations
of the technically achievable potential for the production of
pellets from sunflower and corn stalks are not appropriate.
Given that technical means for harvesting corn stalks are
available worldwide and already in use, it can be expected
that this raw material will be used for pellet production in
the future.
The Institute of Renewable Energy of the National Academy
of Sciences of Ukraine developed a questionnaire for terri-
torial communities to determine the potential of bioenergy
resource potential. For example, initial statistical data on
bioenergy resources for the Hrebinka urban territorial com-
munity were obtained. The questionnaire states that part
of the agricultural land (land use of over 1 thousand hec-
tares of arable land) in the Hrebinka urban territorial com-
munity is cultivated by the six largest land users. Together,
this amounts to 12.76 thousand hectares of arable land or
27.5% of the entire arable land area, i.e., at this historical
stage of agricultural development in the territorial commu-
nity, the technically available potential of solid biofuels will
be concentrated in six large agricultural enterprises.
We will assume that the technically available potential for
fuel pellet production of large agricultural producers is
from 25 to 30%, and we will take it as 27.5% of the deter-
mined technically available potential for fuel pellet produc-
tion of all types of agricultural producers.
Analysis of the obtained results. Similarly to the determina-
tion of the theoretical potential for the production of pel-
lets and biohydrogen in territorial communities, the
328
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
technically achievable potential was determined, taking
into account the additional assumptions given.
Calculations of the technically achievable potential for biohy-
drogen were performed for all territorial communities, and
Table 5 shows the values of the predicted volumes of agricul-
tural waste generation from agricultural crops, volumes of
pellet and biohydrogen production in some territorial com-
munities. From the data provided, it follows that the pres-
ence of sunflower processing enterprises in the community’s
territory significantly increases the potential for hydrogen
production through the local concentration of waste raw ma-
terials grown in the territory of other communities.
Table 5. Projected volumes of agro-waste generation, pellet and biohydrogen production in territorial communities
of Ukraine (for technically achievable potential)
Territorial community
Agricultural waste generation: Potential production:
husk straw pellet biohydrogen
thous. tons thous. tons thous. tons million m3
Lypovets 0 6.15 4.5 1.5
Nemyriv 0 6.77 5.0 1.66
Illinetske 0 4.69 3.5 1.16
Vinnytsia 94.15 2.57 61.8 20.76
Hnivan 0 2.45 1.8 0.6
.. .. .. .. ..
Ivanivka 0 4.18 3.1 1.03
Thus, a method for forecasting the annual technically
achievable potential of biohydrogen from agricultural
waste from agricultural activities for territorial communi-
ties has been developed, taking into account the trends in
the use of fuel pellets for heat supply and taking into ac-
count the location of sunflower seed processing enter-
prises and the use of sunflower husks for the own needs of
oil mills. Over time, with the consolidation of agricultural
producers, the development of modern technologies for
harvesting corn stalks and the development of technologies
for harvesting sunflower stalks, it is possible to increase the
available resources to their theoretical potential.
The research in this study was carried out within the frame-
work of the scientific work "Determination of technical po-
tential and creation of information support for the produc-
tion of "green" hydrogen using renewable energy sources
to provide Ukraine with thermal and electrical energy in the
post-war period and environmental preservation and res-
toration, code Hydrogen transition".
Conclusions: A method for forecasting the annual techni-
cally achievable potential of biohydrogen from agricultural
waste from agricultural activities for territorial communi-
ties of Ukraine has been developed, taking into account the
trends in the use of fuel pellets in the field of heat supply.
The volumes of available biomass resources for the produc-
tion of fuel pellets were determined at the current state of
development of agriculture in territorial communities. Over
time, with the consolidation of agricultural producers, the
development of modern technologies for harvesting corn
stalks and the development of technologies for harvesting
sunflower stalks, it is possible to increase the available re-
sources to the theoretical potential.
REFERENCES
1. Mkhitarian N.M., Kudria S.O., Zurian O.V. Concept of
creating an interactive map of investment attractive-
ness of green hydrogen in Ukraine. Renewable Energy,
2025. No. 2. P. 151-161.
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).151-
161 (in Ukrainian).
2. Kudria S.O., Zurian O.V. Principles of forming an invest-
ment attractiveness layer in a GIS map of green hydro-
gen energy projects. Renewable Energy, 2025. No. 3. P.
145-154. https://doi.org/10.36296/1819-
8058.2025.3(82).145-154 (in Ukrainian).
3. Lundgren J., et al. Biomass gasification for hydrogen
production. – IEA Bioenergy, 2025. 50 p.
4. Official website of the "European Biogas Association"
[Online]. Available: https://www. europeanbiogas.eu
5. Official website of the National Renewable Energy La-
boratory, USA [Online]. Available:
https://www.nrel.gov/gis/hydrogen
6. Guidance on cascading use of biomass with selected
good practice examples on woody biomass. European
Commission: Directorate-General for Internal Market,
Industry, Entrepreneurship and SMEs. – Publications Of-
fice, 2018. https://data.europa.eu/doi/10.2873/68553
7. Kukharets S.M., et al. Assessment of the potential and
ways of hydrogen production from agricultural biomass.
Renewable Energy, 2020. No. 4. P. 89-98. (in Ukrainian).
8. Mustapha Sh., et al. Biomass conversion for sustainable
hydrogen generation: a comprehensive review. Fuel
processing technology, 2025. Vol. 272.
https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2025.108210
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).151-161
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2025.2(81).151-161
https://data.europa.eu/doi/10.2873/68553
https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2025.108210
329
Відновлювана енергетика. № 4/2025 | Біоенергетика
9. Rey J., et al. Renewable hydrogen from biomass: tech-
nological pathways and economic perspectives. Ener-
gies, 2024. Vol. 17(14).
https://doi.org/10.3390/en17143530
10. Rubinsin N., et al. An overview of the enhanced biomass
gasification for hydrogen production. Energy, 2024. Vol.
49. P. 1139-1164. https://doi.org/
10.1016/j.ijhydene.2023.09.043
11. Obiora N., et al. Production of hydrogen energy from bi-
omass: prospects and challenges. Green technologies
and sustainability, 2024. No. 100100
12. Website "Renewable Energy in Güssing, Austria"
[Online]. Available: https://www.gussingrenewa-
ble.com
13. Atlas of the energy potential of renewable energy
sources of Ukraine: second edition, updated and supple-
mented / under the general editorship of S. O. Kudria. K.:
Institute of Renewable Energy NAS of Ukraine, 2020. 82
p. (in Ukrainian).
14. Crop production of Ukraine 2021: statistical collection.
– K.: State Statistics Service of Ukraine, 2022. 183 p. (in
Ukrainian).
15. Agriculture of Ukraine 2021: statistical collection. K.:
State Statistics Service of Ukraine, 2022. 222 s. (in
Ukrainian).
16. Tarariko Yu. Formation of sustainable agroecosystems:
theory and practice. K.: Agricultural science, 2005. 508 p.
(in Ukrainian).
17. Klius S. Determination of the energy potential of straw
and plant waste during the period of independence of
Ukraine. Renewable Energy, 2012. No. 3. Р. 71-79. (in
Ukrainian).
18. Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament
and of the Council of 11 December 2018 on the promo-
tion of the use of energy from renewable sources (re-
cast). OJ L328/82 [Online]. Available: https://za-
kon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
19. Pellet Association of Ukraine. [Online]. Available:
https://pellet-association.com.ua (in Ukrainian).
20. Kuznietsova A. Pellet production in Ukraine: a profitable
option for sustainable development. – K.: German-
Ukrainian academic dialogue, 2012. 24 p. (in Ukrainian).
21. ISO 17225-1:2017. Solid biofuels. Fuel specifications
and classes. Part 1: General requirements. Geneva: ISO,
2017. 64 p.
22. Hubin V., et al. Hydrogen production from woody bio-
mass gasification: a techno-economic analysis. Biofuels,
Bioproducts and Biorefining, 2024. Vol. 18. Iss. 4.
https://doi.org/10.1002/bbb.2647
23. Lundgren J., et. al. Biomass gasification for hydrogen
production. – International Energy Agency Bioenergy,
2025. 50 p.
24. The National Renewable Energy Laboratory [Online].
Available: https://www.nrel.gov/gis/hydrogen
25. Hydrogen, Wikipedia website. [Online]. Available:
https://uk.wikipedia.org/Водень (in Ukrainian).
26. Atlas of the energy potential of renewable energy
sources of Ukraine: third edition, updated / under the
general editorship of Kudria S.O. – K.: Institute of Re-
newable Energy NAS of Ukraine, 2024. 56 р. (in Ukrain-
ian).
27. Association "Ukroliyaprom". [Online]. Available:
https:// www.ukroilprom.org.ua (in Ukrainian).
28. Agrarian Information Agency "Agraveri". [Online]. Avail-
able: https:// www.agravery.com (in Ukrainian).
29. Tripoli website. [Online]. Available:
https://www.tripoli.land (in Ukrainian).
30. Sibson R. A brief description of natural neighbor inter-
polation. Interpreting Multivariate Data. John Wiley and
Sons: New York, 1981. Pp. 21-36.
31. Wikipedia website. [Online]. Available:
https://uk.wikipedia.org/(Населений пункт) (in
Ukrainian).
32. List of territorial communities. [Online]. Available:
https://decentralization.ua/newgromada (in Ukrain-
ian).
33. Resolution of the Verkhovna Rada of Ukraine No. 3334-
IX of July 17, 2020 “On the Formation and Liquidation of
Districts”. [Online]. Available: https://www.rada.gov.ua
(in Ukrainian).
34. Law of Ukraine No. 3334-IX of August 23, 2023 "On
Amendments to Certain Legislative Acts of Ukraine Re-
garding the Resolution of Certain Issues of the Adminis-
trative-Territorial Structure of the Autonomous Repub-
lic of Crimea". [Online]. Available:
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
(in Ukrainian).
https://doi.org/10.3390/en17143530
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
https://pellet-association.com.ua/
https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/authored-by/Gubin/Veronica
https://doi.org/10.1002/bbb.2647
https://uk.wikipedia.org/Водень
http://www.ukroilprom.org.ua/
http://www.agravery.com/
https://www.tripoli.land/
https://uk.wikipedia.org/(Населений
https://www.rada.gov.ua/
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3334-20#Text
|
| id | veorgua-article-592 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:18:17Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/17/7546510f26786503185d46cecfd59717.pdf |
| spelling | veorgua-article-5922026-07-18T06:32:23Z BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES ПОТЕНЦІАЛ БІОВОДНЮ З АГРОВІДХОДІВ У ТЕРИТОРІАЛЬНИХ ГРОМАДАХ Chetveryk , H. Zhovmir , М. Yaremenko , О. biohydrogen; green hydrogen; biomass; agro-waste; pellets; territorial communities. біоводень, зелений водень, біомаса, агровідходи, пелети, територіальні громади. Fossil fuels are mainly used for hydrogen production. With the development of novel technologies, it is possible to use biomass for hydrogen production, which contributes to the reduction of greenhouse gas emissions and the solution of environmental problems in the energy processing of waste to obtain renewable gases. The article is devoted to the issue of determining the potential of biohydrogen from agricultural waste in territorial communities in the context of the country's decentralization. The method of obtaining biohydrogen is steam-oxygen gasification of fuel granules with subsequent separation of hydrogen from synthesis gas. The raw materials for obtaining biohydrogen are pellets or briquettes from straw, stem mass and husks of agricultural crops. The corn, wheat, sunflower, barley, rapeseed and soybean are mainly cultivated in Ukraine. The volume of sunflower husks generated is 2.43 million tons, straw — 33.88 million tons, stalks — 60.96 million tons, while pellet production may reach 72.1 million tons. A method for estimating the potential of biohydrogen from agricultural waste has been developed, and the theoretical potential of biohydrogen for Ukraine and its regions has been determined. The annual theoretical potential of biohydrogen from agricultural waste from agricultural activities, taking into account the trends in the use of fuel pellets in heat supply, can reach 24.73 billion m3. Given the lack of statistical data, it is proposed to use Sibson spatial interpolation to assess biomass resources in territorial communities and, based on a set of known data for the regions, to predict specific indicators of gross harvest of agricultural crops when transitioning to a smaller-scale territorial division of the country. To calculate the potential of fuel pellets in territorial communities, in contrast to the methodology for calculating the potential of solid biofuels in the regions of the country, the location of sunflower seed processing plants was taken into account. This allowed us to determine the theoretical and technically achievable potential of biohydrogen derived from agricultural waste generated in territorial communities. The practical significance of the results obtained is that they are necessary for creating an interactive map of the territorial distribution of green hydrogen resources, identifying the locations for potential green hydrogen energy projects, selecting pilot projects and making management decisions at the local level. Для виробництва водню використовують здебільшого викопне паливо. З розвитком нових технологій з’являється можливість використання біомаси для виробництва водню, що сприяє зменшенню викидів парникових газів та вирішенню екологічних проблем у разі енергетичної переробки відходів з отриманням відновлюваних газів. Стаття присвячена питанням визначення потенціалу біоводню з агровідходів у територіальних громадах в умовах децентралізації країни. Способом отримання біоводню є парокиснева газифікація паливних гранул з подальшим відокремленням водню із синтез-газу. Сировиною для отримання біоводню є пелети або брикети, виготовлені з соломи, стеблової маси та лушпиння сільськогосподарських культур. В Україні переважно вирощують кукурудзу, пшеницю, соняшник, ячмінь, ріпак та сою. Обсяги утворення лушпиння соняшнику –2,43 млн т, соломи – 33,88 млн т, стебел – 60,96 млн т, а виробництво пелет може становити 72,1 млн т. Розроблено метод визначення потенціалу біоводню з агровідходів та визначено теоретичний потенціал біоводню для України та її регіонів. Щорічний теоретичний потенціал біоводню з агровідходів сільськогосподарської діяльності з урахуванням тенденцій використання паливних гранул у сфері теплопостачання може становити 24,73 млрд м3. Зважаючи на відсутність статистичних даних, для оцінки ресурсів біомаси в територіальних громадах запропоновано застосовувати просторову інтерполяцію Сібсона і, базуючись на наборі відомих даних для регіонів, прогнозувати значення питомих показників валового збору сільськогосподарських культур під час переходу до меншого масштабу територіального поділу країни. Для розрахунку потенціалу паливних гранул у територіальних громадах на відміну від методики розрахунків потенціалу твердого біопалива в регіонах країни було враховано розташування переробних підприємств насіння соняшника. Це дозволило визначити теоретичний і технічно досяжний потенціал біоводню з агровідходів, що утворюються в територіальних громадах. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що вони необхідні для створення інтерактивної карти територіального розподілу ресурсів зеленого водню, ідентифікації розміщення можливих проєктів зеленої водневої енергетики, відбору пілотних проєктів та прийняття управлінських рішень на місцевому рівні. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/592 10.36296/1819-8058.2025.4(83).312-329 Vidnovluvana energetika ; No. 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 312-329 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 4(83) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 312-329 Відновлювана енергетика; № 4(83) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 312-329 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.4(83) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/592/503 Copyright (c) 2025 H. Chetveryk , М. Zhovmir , О. Yaremenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | biohydrogen green hydrogen biomass agro-waste pellets territorial communities. Chetveryk , H. Zhovmir , М. Yaremenko , О. BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES |
| title | BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES |
| title_alt | ПОТЕНЦІАЛ БІОВОДНЮ З АГРОВІДХОДІВ У ТЕРИТОРІАЛЬНИХ ГРОМАДАХ |
| title_full | BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES |
| title_fullStr | BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES |
| title_full_unstemmed | BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES |
| title_short | BIOHYDROGEN POTENTIAL FROM AGRICULTURAL WASTE IN TERRITORIAL COMMUNITIES |
| title_sort | biohydrogen potential from agricultural waste in territorial communities |
| topic | biohydrogen green hydrogen biomass agro-waste pellets territorial communities. |
| topic_facet | biohydrogen green hydrogen biomass agro-waste pellets territorial communities. біоводень зелений водень біомаса агровідходи пелети територіальні громади. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/592 |
| work_keys_str_mv | AT chetverykh biohydrogenpotentialfromagriculturalwasteinterritorialcommunities AT zhovmirm biohydrogenpotentialfromagriculturalwasteinterritorialcommunities AT yaremenkoo biohydrogenpotentialfromagriculturalwasteinterritorialcommunities AT chetverykh potencíalbíovodnûzagrovídhodívuteritoríalʹnihgromadah AT zhovmirm potencíalbíovodnûzagrovídhodívuteritoríalʹnihgromadah AT yaremenkoo potencíalbíovodnûzagrovídhodívuteritoríalʹnihgromadah |