Біоенергетика

Біоенергетика є однією з найперспективніших складових відновлюваної енерге-тики України. Вона заснована на використанні енергії біомаси — вуглецевомістких ор-ганічних речовин рослинного та тваринного походження (деревина, солома, рослинні залишки сільськогосподарського виробництва, гній тощо). Також до поняття біомаса відносять органічну частину твердих побутових відходів та іноді торф. Для виробни-цтва енергії переважно застосовують тверду біомасу, а також отримані з неї рідкі та га-зоподібні палива — біогаз, біодизель, біоетанол. Біомаса є відновлюваним, екологічно чистим паливом, використання якого не призводить до підсилення глобального пар-никового ефекту.

Сьогодні біомаса — четверте за значенням паливо у світі, яке дає близько 2 млрд. т у.п. енергії на рік, що становить близько 14% загального споживання первинних енер-гоносіїв у світі (у країнах, що розвиваються — більше 30%, іноді до 50—80%). В Європі частка біомаси у загальному споживанні первинних енергоносіїв становить, в серед-ньому, більше 3%. Окремі країни значно перевищують цей показник: Фінляндія — 23% (світовий лідер), Швеція — 18%, Австрія — 12%, Данія — 8%, Німеччина — 6%.

Розвиток біоенергетики є дуже актуальним і для України з її значним потенці-алом біомаси, доступної для отримання енергії, — близько 24 млн. т у.п./рік, та тор-фу — близько 0,6 млн. т у.п./рік (табл. 5.1). Основними складовими потенціалу біомаси є солома та інші відходи сільського господарства (стебла, початки, лушпиння тощо), а також деревні відходи, рідкі палива з біомаси, різні види біогазу та енергетичні куль-тури. Першочергового використання в якості палива потребують наявні відходи твер-дої біомаси, починаючи з деревини та соломи, тоді як вирощування і використання енергетичних культур (верба, тополя, міскантус), виробництво біогазу та рідких палив з біомаси — це, швидше за все, справа найближчих 5—10 років. Відходи біомаси (без частки, яка використовується іншими секторами економіки) можуть забезпечити по-над 10 % загальної потреби України в первинній енергії.

Таблиця 1. Енергетичний потенціал біомаси та торфу в Україні

Вид палива	Енергетичний потенціал, млн. т у.п./рік
Солома зернових культур (без кукурудзи) Стебло, початки кукурудзи та зерно Стебло, лушпиння соняшника Біогаз з гною Біогаз зі стічних вод Відходи деревини Біогаз з полігонів твердих побутових відходів Паливні брикети з твердих побутових відходів Рідкі палива (біодизель, біоетанол) Енергетичні культури (верба, тополя, міскантус) Торф   УСЬОГО	5,6 2,4 2,3 1,6 0,2 2,0   0,3   1,9 2,2   5,1 0,6   24,2

Технології утилізації біомаси знаходяться на початку свого розвитку в Україні та мають добрі перспективи при комерціалізації в найближчому майбутньому, особливо у світлі різкого підвищення вартості природного газу. На сьогодні Україна споживає де-ревного палива близько 1 млн. т у.п. при традиційному використанні дров для опален-ня приватних будинків, а також у понад 1000 котлів, що встановлені на підприємствах лісової та деревообробної галузей України.

Розпочинати процес широкого впровадження біоенергетичних технологій треба з запровадження сучасних котлів для спалювання відходів деревини, соломи та торфу. Інші технології виробництва енергії з біомаси (біогаз, рідкі палива, енергетичні культури) є не менш важливими і будуть пріоритетними в найближчому майбутньому, але зараз саме котли на біомасі можуть швидко замістити природний газ для виробництва теплової енергії з найнижчими інвестиційними затратами і найко-ротшими термінами окупності проектів.

Виходячи з наявного потенціалу біомаси в Україні, спеціалістами Агентства з від-новлюваної енергетики і НТЦ «Біомаса» розроблена концепція розвитку біоенергети-ки в Україні, що включає майже всі технології отримання енергії з біомаси. Вважаємо за необхідне якомога скоріше розпочати реалізацію цієї концепції у частині, що сто-сується впровадження котлів на біомасі (табл. 5.2). Загальна теплова потужність цього обладнання складає 9000 МВт, що дає можливість замістити до 5,0 млрд. м3/рік спо-живання природного газу і зменшити викиди діоксиду вуглецю майже на 10 млн. т/рік. Повне впровадження цієї концепції є реальним вже до 2015 р.

При питомих інвестиційних витратах 200 грн./кВт для котлів на деревині та торфі й 300 грн/кВт для котлів на соломі вартість обладнання, що необхідне для реалізації запро-понованої концепції, становить 2,4 млрд. грн. Якщо порівняти ці сумарні капіталовкла-дення з коштами, заощадженими на потенційному скороченні споживання природного газу (550 грн/1000 м3 х 5,0 млрд. м3/рік = 2,75 млрд. грн./рік), то видно, що річна економія коштів на придбання природного газу вище, ніж вартість всього парку котлів запропо-нованої концепції. Важливо, що ця економія буде повторюватися із року в рік.

Згідно з прогнозами експертів з Агентства з відновлюваної енергетики та НТЦ «Біомаса», у 2030 р. споживання деревини та деревних відходів для виробництва енергії становитиме близько 13 ТВт*год, а через десять років може досягнути 16,3 ТВт*год/рік. В Україні є достатньо можливостей для нарощування енергетичного потенціалу дере-вини. Уже зараз надходять реальні пропозиції щодо підвищення продуктивності наших лісів до рівня сусідніх країн. Тому можна прогнозувати, що у 2050 році використання деревини зросте до 25 ТВт*год/рік. Зараз для виробництва енергії використовується солома в обсязі, еквівалентному 2 ГВт*год/рік. Прогноз розвитку біоенергетики по-казує, що споживання соломи та стебел для виробництва енергії в 2030 р. буде еквіва-лентним 23 ТВт*год/рік, а в подальшому можна припустити, що цей показник зросте до 50 ТВт*год/рік в 2050-му роцi, що потребуватиме використання до 60% технічно доступних ресурсів.

Вартість біомаси як палива у перерахунку на одиницю енергії (ГДж) суттєво мен-ша вартості природного газу. Так, якщо типова ціна на солому як паливо складає 100 грн./т (при теплотворній спроможності 17 МДж/кг), вартість 1 ГДж енергії складатиме для соломи близько 6 грн./ГДж. При цінах на деревне паливо у 80 грн./т (середня те-плотворна спроможність 10—12 МДж/кг) вартість 1 ГДж енергії складатиме для дере-вини близько 7 грн./ГДж. При цінах на природний газ у 550 грн./1000 нм3 (теплотвор-на спроможність 35 МДж/м3) вартість 1 ГДж енергії складатиме для природного газу близько 16 грн/ГДж. Таким чином, при вказаних цінах солома у 2,6 рази, а деревне паливо у 2,3 рази дешевші за природний газ. Часто місцеве паливо може мати значно нижчу, а в окремих випадках навіть нульову ціну.

Результати техніко-економічного аналізу показують, що виробництво теплоти з біомаси є конкурентоспроможним навіть при використанні зарубіжного обладнання. При застосуванні обладнання українського виробництва терміни окупності складають 1—2 роки для котлів на деревині та 2—3 роки для котлів на соломі.

Для України пріоритетність виробництва теплової енергії з біомаси полягає в тому, що при виробництві теплової енергії в переважній більшості випадків відбува-ється пряме заміщення споживання природного газу (на 100%). Для порівняння, при виробництві електроенергії з відновлюваних джерел заміщається в середньому лише 17% споживання природного газу, оскільки в Україні лише близько 17% електроенергії виробляється з природного газу.

На другому за пріоритетністю місці після впровадження котлів на біомасі сто-їть виробництво біогазу. Ці технології включають отримання біогазу шляхом анаероб-ної ферментації відходів тваринництва (гній, послід) та видобування газу звалищ на полігонах твердих побутових відходів. Біогаз на 50—60% складається з метану і може використовуватися в адаптованих двигунах для виробництва електроенергії або засто-совуватися замість природного газу в промисловому виробництві (наприклад, на це-ментних заводах). Частина розробленої концепції стосовно біогазу наведена у таблиці

Найближчими роками інтенсивно розвиватимуться технології використання біо-газу зі звалищ та очисних станцій, а після 2010 року можна очікувати на ріст виробни-цтва біогазу з відходів тваринництва. Сумарне використання біогазу в 2030 році може становити 10,2 ТВт*год./рік, а у 2050 р. — зрости до 17,4 ТВт*год./рік (технічно мож-ливий потенціал).

При заміщенні споживання природного газу та рідких нафтопродуктів за раху-нок біомаси кошти, що раніше сплачувалися за їхнє придбання і врешті-решт ішли до Росії та Туркменістану, залишаються в регіонах в якості плати фермерам та лісгоспам за поставку біомаси як палива. Ці гроші починають працювати на розвиток регіону та країни в цілому, а не підтримують економіку сусідніх держав. Крім того, впровадження біоенергетичних технологій сприяє створенню значної кількості нових робочих місць в Україні: в середньому 5 робочих місць на 1 МВт встановленої теплової потужності.

Відповідно, при встановленні 9000 МВт теплової потужності на біомасі в країні буде створено 45 тис. нових робочих місць, переважно в сільській місцевості. Додаткові ро-бочі місця також будуть створені на заводах з випуску цих котлів.