Біомаса в Україні

Протягом останнього часу стались значні зміни в енергетичній галузі України, включаючи сфери використання відновлюваних джерел енергії, а також індивідуального та централізованого теплопостачання. Все більшого значення набувають питання енергетичної безпеки країни, зменшення залежності від імпортованих енергоносіїв, перш за все – природного газу. Крім загального зростання цін на енергоносії, зумовленого об’єктивними причинами, Урядом країни здійснюється поступове вирівнювання ціни на природний газ та скорочення її субсидування для окремих категорій споживачів.

Прийнято ряд документів, що підсилюють законодавче поле для впровадження відновлювальних джерел енергії, зокрема використання біомаси, а також стимулювання заміщення природного газу в теплопостачанні іншими енергоносіями.

Серед найбільш важливих документів, слід відзначити :

  • Національний План дій з відновлюваної енергетики на період до 2020 року;
  • Постанови КМУ «Про стимулювання заміщення природного газу під час виробництва теплової енергії для установ та організацій, що фінансуються з державного і місцевих бюджетів» та «Про стимулювання заміщення природного газу у сфері теплопостачання»;
  • Розпорядженням КМУ «План коротко- та середньострокових заходів щодо скорочення обсягу споживання природного газу на період до 2017 року».

Суттєво зросла актуальність проектів енергетичного використання біомаси та заміщення викопних палив, в першу чергу природного газу. Найбільш динамічно розвивається використання деревини у вигляді дров, відходів деревообробки, тріски та гранул, спалювання лушпиння соняшника. Поступово зростає інтерес до енергетичного використання соломи зернових та відходів і залишків кукурудзи, енергетичних культур. Ряд вітчизняних компаній вже освоїли випуск котлів на біомасі як для побутових, так і промислових споживачів.

В загальному сенсі, біомаса являє собою органічну матерію, що утворюється популяцією в певних просторових та часових межах, та є мірою біологічної продуктивності. Ця маса матерії, що міститься в живих організмах або рослинах в момент вимірювання, оцінюється в одиницях маси (натуральна маса організмів), сухої маси (маса, що не містить води), або в енергетичних одиницях (наприклад в перерахунку на умовне паливо або калорії, Дж, кВт год).

Основа біомаси – органічні сполуки вуглецю, які в процесі з’єднання з киснем при спалюванні або в результаті природного метаболізму виділяють тепло. Початкова енергія системи виникає під дією сонячного випромінювання в процесі фотосинтезу, що є природним варіантом перетворення сонячної енергії. За допомогою хімічних або біохімічних процесів біомаса може бути трансформована в інші види палива або в кінцеву енергію. При спалюванні біомаси кисень з атмосфери і вуглець, що міститься в рослинах, вступають в реакцію з утворенням двоокису вуглецю і води. Процес є циклічним, тому що двоокис вуглецю, що виділився при спаленні, може знову брати участь у виробництві нової біомаси.

Згідно визначення, наведеного в директиві Європарламенту та Ради Європи 2009/28/EC, біомасою є речовина органічного походження, що зазнає біологічного розкладу – продукти, відходи та залишки сільського господарства (включаючи речовини рослинного та тваринного походження), лісового господарства та пов’язаних з ними галузей, враховуючи рибальство та рибництво, а також частина промислових та побутових відходів, що зазнає біологічного розкладу.

В законодавстві України визначення біомаси як сировини для енергетичного використання міститься в Законі України (ЗУ) «Про альтернативні види палива»: біомаса – біологічно відновлювальна речовина органічного походження, що зазнає біологічного розкладу (відходи сільського господарства (рослинництва і тваринництва), лісового господарства та технологічно пов’язаних з ним галузей промисловості, а також органічна частина промислових та побутових відходів. На такому визначенні біомаси базується визначення поняття біологічних видів палива (біопалива): тверде, рідке та газове паливо, виготовлене з біологічно відновлювальної сировини (біомаси), яке може використовуватися як паливо або компонент інших видів палива.

Стосовно виробництва електроенергії з біомаси, в Україні діє схоже визначення, наведене в ЗУ «Про електроенергетику»: біомасою є невикопна біологічно відновлювана речовина органічного походження у вигляді відходів лісового та сільського господарства (рослинництва і тваринництва), рибного господарства та технологічно пов’язаних з ними галузей промисловості, що зазнає біологічного розкладу, а також складова промислових або побутових відходів, що здатна до біологічного розкладу.

Походження біомаси може бути досить різноманітним, починаючи з відходів та залишків сільського господарства , харчової промисловості, домашнього господарства і закінчуючи відходами комунального господарства. Джерелом біомаси є також відходи деревини в лісовому господарстві, деревообробній та целюлозно-паперовій промисловості. Для виробництва біомаси використовуються також спеціальні енергетичні культури, що дають швидкий приріст маси (верба, тополя, платан), або певних сортів трав’янистих рослин (міскантус, просо, сорго та ін.). До енергетичних культур також можна віднести ріпак, соняшник для виробництва рідких моторних палив. З метою енергетичного використання може вирощуватись і кукурудза та сорго як для виробництва твердого біопалива так і біогазу. Важливим джерелом біомаси є відходи тваринництва (гноївка, гній, інші відходи), а також відходи комунального господарства (стічні осади, відходи домашнього господарства, органічна фракція твердих побутових відходів, тощо), що можуть бути використанні для виробництва твердого біопалива та біогазу.

Біомасу можна використовувати в енергетичних цілях шляхом безпосереднього спалювання (деревини, соломи, стічних відкладень), а також у переробленому вигляді рідких (ефіри ріпакової олії, спирти, рідкі продукти піролізу) або газоподібних біопалив (біогаз з відходів сільського господарства та рослинництва, осаду стічних вод, твердих побутових відходів, продукти газифікації твердих палив). Конверсія біомаси в інші види енергоносіїв або кінцеву енергію (теплову або електричну) може відбуватись фізичними, хімічними і біохімічними методами.

Досить часто від пересічних громадян, власників підприємств, держслужбовців та деяких науковців можна почути різке несприйняття технологій виробництва енергії з біомаси. Ці технології вважаються складними, незрозумілими, уявно «застарілими», а біомаса сприймається як «складне» паливо, використання якого потребує великих зусиль у порівнянні з традиційними енергоносіями. Таке помилкове суспільне бачення цього виду палива раніше існувало також в ЄС і в інших країнах. Тому перед тим, як розпочинати реалізацію проектів, важливо розуміти реальні переваги біомаси над традиційними джерелами енергії. Правильне, позитивне бачення енергетичного використання біомаси є запорукою сталості та успішності реалізації майбутнього проекту.

Отже, основні переваги біомаси це:

  • Біомаса є місцевим видом палива. В процесі виробництва енергії з біомаси використовуються наявні місцеві ресурси регіону, включаючи і трудові. Таким чином, використання біомаси призводить до розвитку місцевої економіки;
  • Біомаса є відновлюваним видом палива, а отже при раціональному використанні, є, по суті, невичерпним джерелом енергії, використання якого сприяє сталому розвитку регіону, та не створює типові для традиційних енергоносіїв ризики поступового витрачання (а отже і відповідного підвищення цін) через виснаження природних родовищ;
  • Біомаса є екологічно чистим паливом у порівнянні із іншими твердими видами палива, наприклад, вугіллям. Як правило, біомаса містить мало сірки, а її спалювання при відносно невисоких температурах не призводить до утворення окислів азоту. Крім того, завдяки включенню біомаси у природний цикл поглинання, зберігання та вивільнення СО2, спалювання біомаси не призводить до посилення парникового ефекту та знижує негативний антропогенний вплив на оточуюче середовище;
  • Біомаса, як правило, є більш дешевим паливом у перерахунку на одиницю енергії, ніж інші види традиційних енергоресурсів; при цьому тенденції останніх 20-ти років показують більш швидкі темпи росту цін на традиційні енергоресурси, ніж на відновлювані, і ця різниця з кожним роком збільшується;
  • Ринок виробництва енергії з біомаси є новим сектором економічної діяльності, що створює нові робочі місця, сприяє росту регіонального валового продукту та загальному «озелененню» економіки; Використання біомаси зменшує кількість відходів та сміття у містах, а у випадку використання біогазу – призводить до утилізації небезпечних відходів з полігонів ТПВ, що сприяє очищенню засмічених територій, поверненню біорізноманіття, загальному покращенню екології;
  • Використання біомаси зменшує кількість відходів та сміття у містах, а у випадку використання біогазу – призводить до утилізації небезпечних відходів з полігонів ТПВ, що сприяє очищенню засмічених територій, поверненню біорізноманіття, загальному покращенню екології;
  • Впровадження об’єктів генерації на біомасі сприяє залученню сучасних, передових технічних рішень у сферу теплозабезпечення, оновленню технологічних парків існуючого обладнання, розвитку виробництва нового обладнання, діяльності з його монтажу та обслуговування.

Україна володіє достатнім потенціалом біомаси, доступної для виробництва енергії – більше 27 млн. т у.п./рік. Основними складовими потенціалу є первинні агровідходи (солома, відходи виробництва кукурудзи на зерно і соняшника) та енергетичні культури, вирощування яких у промислових масштабах активно розвивається в країні останніми роками. Загалом економічний потенціал відходів сільського господарства складає 12,2 млн. т у.п./рік, енергетичних культур – 10 млн. т у.п./рік.

Наразі на енергетичні потреби в Україні використовується лише близько 10% загального потенціалу біомаси – 2,7 млн. т у.п./рік. Головним чином це деревна біомаса у вигляді дров, тріски, гранул/брикетів (загалом 86% всього річного обсягу використання біомаси), та лушпиння соняшника (8%). Найменш активно застосовуються рослинні відходи – 94 тис. т соломи на рік, що становить <1% економічного потенціалу соломи в Україні.

На сьогодні в Україні працюють більше 4 тис. сучасних котлів на деревині, більше 100 котлів на соломі й близько 70 котлів на лушпинні соняшника. Є кілька ТЕЦ на твердій біомасі: 1 – на деревині в системі ЦТ, 3 – на лушпинні соняшника на підприємствах масложирової галузі. Крім того, населення використовує кілька десятків тисяч пічок та побутових котлів на дровах та деревних гранулах. Загальна встановлена потужність зазначеного біоенергетичного обладнання становить більше 3650 МВтт та 14 МВте.

Ресурси деревної біомаси для енергетичних цілей в Україні є відносно обмеженими і вже зараз активно використовуються. З огляду на це у представленій концепції розвитку теплової біоенергетики запланований відносно невеликий ріст потужності обладнання на деревині у порівнянні з іншими видами біомаси (в першу чергу, відходами сільського господарства). Тим не менш, у 2020 р. це обладнання потребуватиме понад 3 млн. у.п. деревного палива, що у 1,5 разів більше за наявний наразі потенціал.

Для забезпечення необхідним обсягом палива всіх запланованих до впровадження біоенергетичних установок потрібне широке залучення відходів сільського господарства (соломи, стебел кукурудзи/соняшника) та енергетичних культур до паливно-енергетичного балансу країни. Крім того, доведеться збільшити обсяги рубок – від поточних 55-60% річного приросту деревини в Україні до 85-90% річного приросту, як це практикується зараз в країнах ЄС. Прогнозується, що у 2020 р. для виробництва енергії буде використовуватися близько 0,82 млн. т у.п. біомаси енергокультур. Для умов України найбільш придатними для вирощування (з метою отримання твердого біопалива) є верба, міскантус й тополя. Для отримання необхідної кількості біопалива з енергокультур під їх вирощування має буде задіяне загалом понад 118 тис. га у 2020 р. Це складатиме лише порядку 3% вільної площі сільськогосподарських земель в Україні.

Отже, виходячи з вище наведеного, Україна має значний потенціал біомаси, доступної для виробництва енергії , основними складовими якого є сільськогосподарські відходи, різні види деревної біомаси та спеціально вирощувані енергетичні культури. Але для кінцевого використання цього потенціалу необхідно розробити надійну систему постачання біомаси, починаючи з вирощування, збору і закінчуючи постачанням на об’єкти теплоенергетики.