Оцінка енергетичного потенціалу біогазу України

Abstract

Зважаючи на посилення тенденції у паливно-енергетичному комплексі України щодо ефективного використання відновлюваних енергетичних ресурсів з метою доповнення та заміни традиційних джерел енергії, виникає необхідність об’єктивного аналізу та оцінки наявних відновлюваних ресурсів для отримання теплової та електричної енергії, одним з яких є біогаз. Метою цієї роботи є оцінка технічно-досяжного енергетичного потенціалу біогазу України, що може бути отриманий з відходів тваринництва та з полігонів твердих побутових відходів. Завданнями дослідження є, по-перше, аналіз чисельності поголів’я худоби та птиці та маси твердих побутових відходів в Україні як ресурсної бази відновлюваних енергетичних джерел; по-друге, проведення підрахунків технічно-досяжного енергетичного потенціалу біогазу, отриманого внаслідок енергетичного перетворення використаної біомаси. Внаслідок аналізу чисельності поголів’я худоби і птиці та маси твердих побутових відходів встановлено, що найбільша чисельність поголів’я великої рогатої худоби утримується в господарствах у Полтавській, Черкаській та Чернігівській областях, найменша – в Закарпатській області. Найбільшим поголів’я свиней в Україні є у Донецькій та Київській , найменшим – у Закарпатській та Луганській областях. Що стосується побутових відходів, то найбільша їхня кількість утворилась у Харківській, Дніпропетровській та Київській областях, найменша – в Херсонській, Луганській та Волинській областях. Розрахунки енергетичного потенціалу біогазу здійснювалися за математичними залежностями, відомими та пристосованими для отримання кількісної оцінки енергетичного потенціалу біогазу із гною тварин (або посліду птиці) та з органічної складової полігонів твердих побутових відходів. Оцінку технічно-досяжного енергетичного потенціалу біогазу (кількості енергії в перерахунку на умовне паливо, яку можливо отримати при використанні доступної для енергетичного перетворення біомаси в існуючих енергогенеруючих установках, що мають характерні для сьогодення техніко-економічні параметри) із гною тварин або посліду птиці для найбільш розповсюджених їхніх видів (великої рогатої худоби, свиней, курей) та з полігонів твердих побутових відходів проведено як по кожній області, так і загалом по Україні. Згідно з проведеною оцінкою, технічно-досяжний енергетичний потенціал біогазу України становить 1,6 млн т у.п., або 1,1 млн т н.е. Масштаби можливого використання технічно-досяжного енергетичного потенціалу біогазу по областях України відображені в таблиці 2. Найбільше за рахунок використання цього потенціалу можливо зменшити споживання органічного палива в Харківській, Вінницькій, Черкаській, Дніпропетровській та Київській областях, де він становить 98…269 тис. т у.п., або 69…188 тис. т н.е. Перспективою подальших досліджень є оцінка масштабів використання енергетичних ресурсів біомаси України та розрахунки прогнозної потужності майбутніх біоенергетичних установок.

On account of the growing interest in the fuel and energy complex of Ukraine to efficient use of renewable energy resources in order to supplement and replace the traditional fossil energy sources, there is a need for an objective analysis and evaluation of available renewable resources to generate the heat and electricity. One such alternative energy source is biogas. The purpose of this work is to evaluate the technically achievable energy potential of biogas of Ukraine, which can be obtained from animal waste and from landfills of solid household waste. The objectives of the study are, first, an analysis of the livestock and poultry population and the mass of municipal solid waste in Ukraine as a resource base for renewable energy sources; second, to calculate the technically achievable energy potential of biogas obtained as a result of the energy conversion of the biomass used. The analysis of the livestock and poultry population and the mass of municipal solid waste shows that the largest number of livestock is kept in farms in Poltava, Cherkasy and Chernihiv regions, the smallest one is in Zakarpattia region. The largest number of pigs in Ukraine is in the Donetsk and Kiev regions, the smallest one is in the Transcarpathian and Luhansk regions. With regard to municipal waste, the largest amount was generated in Kharkiv, Dnipropetrovsk and Kyiv regions, the smallest one is in Kherson, Lugansk and Volyn regions. The biogas energy potential calculations were performed using the mathematical relationships known and adapted to quantify biogas energy potential from animal manure (or poultry manure) and from the organic component of landfills. An estimation of the technically achievable energy potential of biogas (the amount of energy in terms of conventional fuel which can be obtained from the of biomass available for energy conversion in existing energy generating installations with characteristic technical and economic parameters) from the manure of animals or the breeding of poultry their different types (cattle, pigs, chickens) and from solid waste household waste landfills were conducted both in each oblast and in Ukraine as a whole. According to the estimation the technically available energy potential of biogas of Ukraine is 1.6 mln tons of fuel equivalent, or 1.1 mln tons of oil equivalent. The scale of possible utilization of technically available energy potential of biogas by regions of Ukraine is represented by the table 2. Most of all due to the use of this potential it is possible to reduce the consumption of organic fuel in Kharkiv, Vinnitsa, Cherkasy, Dnipropetrovsk and Kyiv regions, where it is 98 ... 269 thousand tons of fuel equivalent, or 69…188 thousand tons of oil equivalent. The prospect of further research is to evaluate the scale of energy use of Ukraine's biomass and to calculate the estimated capacity of future bioenergy plants.

Несмотря на усиление тенденции в топливно-энергетическом комплексе Украины относительно эффективного использования возобновляемых энергетических ресурсов с целью дополнения и замены традиционных источников энергии, возникает необходимость объективного анализа и оценки имеющихся возобновляемых ресурсов для получения тепловой и электрической энергии, одним из которых является биогаз. Целью настоящей работы является оценка технико-достижимого энергетического потенциала биогаза Украины, который может быть получен из отходов животноводства и из полигонов твердых бытовых отходов. Задачами исследования являются, во-первых, анализ численности поголовья скота и птицы и массы твердых бытовых отходов в Украине как ресурсной базы возобновляемых энергетических источников; во-вторых, проведение расчетов технико-достижимого энергетического потенциала биогаза, полученного в результате энергетического преобразования использованной биомассы. Вследствие анализа численности поголовья скота и птицы и массы твердых бытовых отходов установлено, что наибольшая численность поголовья крупного рогатого скота содержится в хозяйствах в Полтавской, Черкасской и Черниговской областях, наименьшая - в Закарпатской области. Крупнейшее поголовье свиней в Украине насчитывается в Донецкой и Киевской, наименьшее - в Закарпатской и Луганской областях. Что касается бытовых отходов, то наибольшее их количество образовалась в Харьковской, Днепропетровской и Киевской областях, наименьшее - в Херсонской, Луганской и Волынской областях. Расчеты энергетического потенциала биогаза осуществлялись по математическим зависимостям, известными и приспособленными для получения количественной оценки энергетического потенциала биогаза из навоза животных (или помета птицы) и с органической составляющей полигонов твердых бытовых отходов. Оценку технико-достижимого энергетического потенциала биогаза (количества энергии в пересчете на условное топливо, которую можно получить при использовании доступной для энергетического преобразования биомассы в существующих энергогенерирующих установках, имеют характерные для настоящего технико-экономические параметры) из навоза животных и помета птицы для наиболее распространенных их видов (крупного рогатого скота, свиней, кур) и с полигонов твердых бытовых отходов проведения как по каждой области, так и в целом по Украине. Согласно проведенной оценке, технически достижимый энергетический потенциал биогаза Украины составляет 1600000 т у.т., или 1100000 т н.э. Масштабы возможного использования технически достижимого энергетического потенциала биогаза по областям Украины отражены в таблице 2. Больше счет использования этого потенциала возможно уменьшить потребление органического топлива в Харьковской, Винницкой, Черкасской, Днепропетровской и Киевской областях, где он составляет 98 ... 269 тыс. Т в .п., или 69 ... 188 тыс. т н.э. Перспективой дальнейших исследований является оценка масштабов использования энергетических ресурсов биомассы Украине и расчеты прогнозной мощности будущих биоэнергетических установок.