Особенности использования древесного топлива в биоэнергетике северо-запада России

На Северо-Западе сосредоточены большие запасы природно-сырьевых ресурсов. Здесь созданы крупные минерально-сырьевая, топливно-энергетическая и лесохозяйственная базы, имеющие общероссийское значение. Северо-Запад России – преимущественно индустриальный район, и энергетика оказывает определяющее влияние на функционирование и развитие экономики Северо-Запада [8].

Размещение на территории Северо-Запада крупных энергоемких производств и суровые климатические условия делают вопрос энергообеспечения региона едва ли не самым актуальным на сегодняшний день.

са, позволит в значительной мере освободиться от этой зависимости и существенно увеличить энергетическую безопасность региона.

В исследовании использованы общенаучные методы теоретического анализа, синтеза, индукции, компаративистский и математический методы. В работе реализован комплексный и системный подходы к изучению проблемы.

Биомасса является одним из видов экологически чистых возобновляемых источников энергии, расширение масштабов применения которых признано одной из главных задач Энергетической стратегии России на период до 2020 года. В современных условиях биомасса стала сырьем для получения различных видов биотоплива [9]:

• •    древесное топливо (woodfuel) – сырье из леса, не прошедшее химическую обработку, в том числе и отходы деревообрабатывающей промышленности;

• •    аграрные топлива (agriculturalfuel) – топливо сельскохозяйственного происхождения (например, «энергетические» плантации, трава, солома, зерно для производства этанола и растительных масел);

• •    щелоки (blackliquor) – побочный продукт целлюлозно-бумажных предприятий; образуются при варке щепы и содержат органические соединения, которые можно сжигать;

• •    биотопливо из отходов (biofuelfromassortedwastes) производится из органического мусора и отходов (например, производство метанола из канализационных газов на очистных сооружениях).

Наибольшим энергетическим потенциалом на Северо-Западе в силу высокого уровня развития отраслей лесного комплекса в регионе обладает древесное топливо.

Древесное топливо определяется как биотопливо, полученное из лесных материалов: дров, коры, хвои, листьев. Понятие «древесное топливо» охватывает все виды топлива, для которых древесина или части дерева, не прошедшие никакой химической обработки, являются исходным материалом. Например, отходы лесозаготовок (сучья, ветки, вершинки) и нетоварная древесина. Кроме того, отходы от рубок ухода (прореживаний, прочисток и осветлений), в также деревообработки (стружка, опилки, щепа и т.д.) [7,12,13].

На территории Северо-Запада сосредоточено около 60% лесов Европейской части России. Удельный вес лесопромышленного комплекса в общем объеме промышленного производства округа составляет более 15% [4]. Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная отрасли относятся к ряду доминирующих отраслей промышленности в таких регионах Северо-Запада, как Архангельская область, Карелия, Республика Коми, Ленинградская, Новгородская и Вологодская области.

Таким образом, использование отходов отраслей лесного комплекса в качестве сырья для производства биотоплива способствует решению сразу двух острейших для Северо-Запада проблем: рациональное использование и утилизация отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности и эффективное энергоснабжение региона.

Основной ресурсной базой биотоплива на Северо-Западе являются отходы лесозаготовок, которые составляют 40-60% объема заготавливаемой древесины, и отходы, образующиеся при переработке древесины (таблица 1) [2,3].

По самым приблизительным оценкам суммарное годовое количество отходов лесопромышленного комплекса Северо-Западного региона России превышает 55 млн.м3, что эквивалентно примерно 9,7 млн. т нефтяного эквивалента. Однако доступность энергетических ресурсов древесной биомассы в отдельных регионах Северо-Запада, а, следовательно, экономическая целесообразность использования различных видов отходов существенно различается.

Технический потенциал биоэнергетики, т.е. то количество биоэнергии, получение которой возможно при данном уровне развития технических средств, на Северо-Западе значительно ниже: он оценивается специалистам в 2,8 - 3 т н.э. (около 4 млн. т условного топлива) [5].

Дрова, топливные балансы, кора, отходы лесопилок, топливная щепа и т.п. классифицируются как необлагороженное древесное топливо. Древесное сырье, подвергнутое специальной механической обработке с целью улучшения физических, механических и теплотворных свойств, называется облагороженным древесным топливом (рис. 1).

Облагороженное топливо отличается более высокими качественными характеристиками: пониженной влажностью, однородным фракционным составом, высокой плотностью, чистотой (отсутствием посторонних включений, таких как камни, куски металла, комья земли) и высоким теплосодержанием.

Облагороженное древесное топливо пока не является конкурентоспособным на внутреннем рынке Северо-Запада, однако оно составляет потенциальную статью дохода среди экспортно ориентированной продукции лесопромышленного комплекса, поскольку спрос на древесные гранулы и брикеты в странах Северной и Западной Европы существенно превышает предложение.

Специалисты отмечают, что, исходя из анализа цен на основные виды энергоресурсов, даже необлагороженная биомасса во многих случаях превосходит традиционные виды топлива по экономике использования (таблица 2) [6,10].

Экономическая выгода использования щепы в качестве топлива для котельных, а в перспективе и для ТЭЦ, не вызывает сомнений. Единица энергии, вырабатываемая при сжигании щепы, дешевле, чем полученная при сжигании угля и мазута, но вдвое дороже по сравнению с газом,

Таблица 1. Оценка теоретически возможных энергетических ресурсов древесной биомассы в Северо-Западном регионе [2]

	Объем, млн.м3/год	Доля от общероссийских показателей,%	Энергетический эквивалент, млн.т нефти
Отходы лесозаготовок	45,4	26,7	7,95
Отходы лесопереработки	10	22,8	1,75
Итого	55,4	25,9	9,69

		Древесное топливо
	Не облагороженное древесное топливо			Обл агороженное древесное топливо
-    дрова, топливные балансы; -    дробленые отходы; -    стружка; -    щепа; -    опилки.				-    брикеты (briquettes); -    пеллеты / гранулы (pellets); -    древесный порошок (wood powder)

Рис. 1. Классификация древесного топлива по способу и форме производства [7,11]

Таблица 2. Стоимость 1 кВт энергии, произведенного с использованием различных видов топлива [6]

Топливо Теплотворность, кВт*ч/кг Цена топлива, €/тонна Стоимость тепла, €/кВт*ч Мазут 10,81 133 0,019 Уголь 4,65 45 0,019 Щепа 2,0 19 0,016 Опилки 0,81 6,5 0,016 Гранулы 4,8 90 0,022 что объясняется низкими внутренними ценами на газ [1]. Однако тенденции развития топливно-энергетического комплекса России свидетельствуют о том, что цены на жидкое топливо и газ постепенно вырастут до уровня мировых. Следовательно, использование отходов лесозаготовки, лесопиления и деревообработки в качестве энергоресурсов становится все более актуальным для Северо-Западного региона.

ВЫВОДЫ

Обобщая вышесказанное, отметим, что целесообразность вовлечения в топливный баланс Северо-Запада такого вида биомассы как отходы лесной и деревообрабатывающей отраслей промышленности обусловлена целым рядом причин:

• •    накоплением значительного теоретического и практического мирового опыта использования органических веществ растительного происхождения в качестве альтернативного источника энергии;

• •    тенденциями развития ТЭК России, ориентированного на расширение применения местных возобновляемых источников энергии;

• •    экологичностью биомассы, как топлива, использование которого существенно снижает выбросы вредных загрязняющих веществ в атмосферу, в том числе и главных «парниковых газов»;

• •    доступностью отходов отраслей лесного комплекса в Северо-Западном регионе;

• •    комплексным решением проблем утилизации отходов лесозаготовки, лесопиления и деревообработки в процессе заготовки древесного

сырья для производства биотоплива;

• •    возможностью повысить экспортный потенциал региона, в частности, и страны, в целом, за счет экономии традиционных энергоресурсов (газ, продукты нефтепереработки);

• •    стимулированием увеличения лесозаготовок, вследствие создания спроса на низкокачественную и дровяную древесину, отходы рубок прореживания и осветления.