Перспективы использования биотоплива для получения энергии в Ростовской области

В 2010 году потребление пеллет (в основном из биомассы соломы) в Европе составило 2,5 млн тонн, в 2007 году – 5 млн тонн, к 2020 году прогнозируется рост потребления до 12 млн тонн. Китай к 2020 году намеревается производить до 50 млн тонн пеллет ежегодно [1].

В энергобалансе Ростовской области доля возобновляемых источников энергии составляет 0,5% при потенциале в 12%. Производство топлива из растительных отходов – новое перспективное направление для инвестирования.

Сырьём для производства твердого биотоплива – топливных гранул (пеллет) могут быть отходы сельскохозяйственных культур: солома, лузга подсолнечника, отходы кукурузы, крупяного производства и т.п. Потребление топливных гранул во всем мире растет очень быстрыми темпами

Рисунок 1 – Производство пеллет в Ростовской области

(около 30–50% в год). Это связано с долгосрочной тенденцией роста цен на углеводородное топливо, истощением его мировых запасов.

Европейский рынок топливных гранул ежегодно растет более чем на 20%, а в отдельных странах на 35%. Урожай зерновых на Дону – в среднем 8 млн тонн. Это примерно 7,2 млн тонн соломы.

В Ростовской области разработана и уже опробована новая технология по переработке соломы в топливные пеллеты (рисунок 1). Эти пеллеты могут использоваться и как самостоятельное топливо, и как добавка к традиционному углю, в бытовых и промышленных условиях. Постоянный рост цен на газ опережает реальные доходы населения и способствует росту использования биотоплива [2].

В энергобалансе США доля возобновляемых источников энергии составлял 6,7% в 2010 году.

Невозможность полностью переложить рост цены газа на покупателей будет способствовать быстрому переходу на местное более дешевое биотопливо (рисунок 2) [3].

Рисунок 2 - Цена на газ для энергетики в Ростовской области

В странах ЕС наибольшим спросом среди альтернативных видов топлива пользуются пеллеты (рисунок 3), так как это:

• •    минимальная площадь хранения, минимальный объем при перевозке;

• •    автоматическая разгрузка/подача на склад, в бункер и в зону горения;

• •    высокая степень безопасности - не взрывоопасны, не подвержены самовозгоранию;

• •    возможность применения в котлах различной мощности, низкая зольность около 1,5%;

• •    независимость от монополий - поставщиков газа и возможных отключений поставки.

В 2010 году инвестиции в возобновляемую энергетику во всём мире составляли $ 160 млрд, а в 2011 году - $ 211 млрд. В 2011 году в ветроэнергетику было инвестировано $ 94,7 млрд, в солнечную энергетику - $ 26,1 млрд и $ 11 млрд - в технологии производства энергии из биомассы и мусора [4]. Относительно высокая стоимость линий по производству гранул, большие энергозатраты на их производство, затраты на сбор и заготовку соломы делают рентабельным производство этих гранул только в тех регионах, в которых под зерновыми культурами заняты значительные площади сельскохозяйственных земель и традиционные энергоносители (или их доставка) относительно дороги [6].

Пеллеты из дерева

Пеллеты из соломы

Рисунок 3 - Пеллеты

Пеллеты из торфа

Потенциал биотоплива в Ростовской области оценивается в 32 млн условных тонн топлива. За счет биотоплива в Ро- стовской области можно сэкономить до 20 млрд м3 газа. Например, ЖКХ сегодня потребляет 14 млрд м3 газа в год [5].

Рисунок 4 – Производство биотоплива и его запасы в Ростовской области

При таком потенциале используется лишь его малая доля. Рассмотрим экономический эффект от использования соломы на примере котла номинальной тепловой мощностью 1 мВт.

Он требует в качестве топлива рулоны соломы диаметром 1,8 м и длиной 1,2 м. Хороший пресс-подборщик обеспечивает вес такого рулона около 330 кг.

Теплотворная способность:

природный газ – от 7000 ккал/м³ до 13000 ккал/м³ (для дальнейших расчетов принимаем рекомендуемую величину 7960 ккал/м³);

дизельное топливо – 10000 ккал/кг или 10 кВт/л;

уголь каменный – 6 кВт/кг или

5168 ккал/кг;

древесина (влажность 20%)   –

• 3,8 кВт/кг или 3268 ккал/кг;

солома (влажность не более 20%) – 4 кВт/кг или 3440 ккал/кг.

Соотношение объемов и теплотворной способности топлива:

• 1    м³ газа → 10 кВт;

• 1    л дизельного топлива → 10 кВт;

• 2 ,5 кг дров или соломы влажностью около 20% → 10 кВт;

• 1    м³ березовых дров с влажностью 20% весит 455 кг;

• 1    м³ березовых дров равноценен 0,75 м³ дубовых, 1,1 м³ ольховых, 1,2 м³ сосновых, 1,3 м³ еловых, 1,5 м³ осиновых.

Для нагрева 1 л воды на 1 °С требуется 1 ккал тепловой мощности; номинальная тепловая мощность 1 мВт соответствует 0,86 Гкал.

Возьмем отапливаемый углем объект детский сад Орловского района РО, отапливаемая площадь здания которого 696 м2, объём здания 2227,2 м3. Данные о потребности в топливе и его стоимости для объекта при использовании соломы представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Потребление угля и его стоимость

	2007 г.	2008 г.	2009 г.	2010 г.	2011 г.
Уголь, т	56	57	60	60	60
Цена угля, тыс. руб.	221,76	225,72	237,6	237,6	237,6

За основу возьмем 2011 год. На данном объекте было использовано 60 тонн угля, или 310 Гкал за 2011 год. Получается около 90 тонн соломы, стоимость которой вместе с доставкой составляет 10 € за тонну, или 404,5 рубля. За год 900 €, или 36450 рублей. В графике ниже представлен срок окупаемости установки при следую- щих параметрах: для расчета взят котел на сломе мощностью 100 кВт. Цена угля – 3960 руб./т, цена соломы – 404,5 руб./т. Цена котла – € 16,000, затраты на доставку, оформление и шефмонтаж – € 5,000.

Таким образом, срок окупаемости данной установки на соломе составит менее 4 лет (рисунок 5).

Рисунок 5 – Экономия затрат на отопление при внедрении 100 кВт котла на соломе, в €

Солома – это горячий воздух, горячая вода, пар, электроэнергия. Экономическая выгода очевидна в связи с использованием дешевого сырья. В мире каждый день наращивают темпы использования соломы как биотоплива, в альтернативную энергетику вкладываются большие инвестиции.

Эффект от использования альтернативного топлива из отходов сельского хозяйства:

– создание экологически чистого, безотходного производства;

– снижение себестоимости продукции;

– экономически эффективное использование растительных отходов;

– экономия бюджетных средств, выделяемых на закупку топлива для муниципальных котельных;

– развитие малого бизнеса;

– создание новых рабочих мест на селе.

В Ростовской области при её огромном потенциале используется пока лишь малая доля. Это связано пока ещё с не- большими ценами на углеводородные носители, но в большей части с мало информированными потребителями.