Оценка состояния и перспектив использования биоэнергетических ресурсов лесотехнического комплекса Северо-Западного региона РФ
|
Введение 4
1 Физико-географические-характеристики Северо-Западного региона 9
1.1 Г еографическое положение 9
1.2 Климат 10
1.3 Гидрология 11
1. 4 Природные ресурсы 12
1.5 Уровень урбанизации 15
2. Экономика и энергетические ресурсы Северо -Западного региона 17
2.1 Основные промышленные и культурные центры 17
2.2 Потребность и обеспеченность ископаемыми энергоресурсами 21
2.3 Экологическая обстановка 28
3. Состояние биоэнергетических ресурсов лесотехнического комплекса Северо -
Западного региона 32
3.1 Ресурсы биотоплива 32
3.2 Перспективы развития биоэнергетики 37
4. Методы использования биомассы 47
4.1 Механическая переработка биомассы 47
4.2 Термохимические методы переработки биомассы 53
5. Возможности по замещению энергетических потребностей в Северо -
Западном регионе биоэнергетическими ресурсами 59
5.1 Возможности по замещению энергетических потребностей в секторе ЖКХ
59
6. Расчет экономических показателей перевода теплоэнергетических установок
с ископаемого угля на биотопливо 62
6.1 Расчет экономических показателей при закупке древесных отходов вместо
ископаемого угля и мазута 62
6.2 Расчет экономических показателей при переводе стандартных котельных
на ископаемом топливе на биотопливо 64
Заключение 69
Список использованных источников 72
Приложение А 75
Приложение Б 77
1 Физико-географические-характеристики Северо-Западного региона 9
1.1 Г еографическое положение 9
1.2 Климат 10
1.3 Гидрология 11
1. 4 Природные ресурсы 12
1.5 Уровень урбанизации 15
2. Экономика и энергетические ресурсы Северо -Западного региона 17
2.1 Основные промышленные и культурные центры 17
2.2 Потребность и обеспеченность ископаемыми энергоресурсами 21
2.3 Экологическая обстановка 28
3. Состояние биоэнергетических ресурсов лесотехнического комплекса Северо -
Западного региона 32
3.1 Ресурсы биотоплива 32
3.2 Перспективы развития биоэнергетики 37
4. Методы использования биомассы 47
4.1 Механическая переработка биомассы 47
4.2 Термохимические методы переработки биомассы 53
5. Возможности по замещению энергетических потребностей в Северо -
Западном регионе биоэнергетическими ресурсами 59
5.1 Возможности по замещению энергетических потребностей в секторе ЖКХ
59
6. Расчет экономических показателей перевода теплоэнергетических установок
с ископаемого угля на биотопливо 62
6.1 Расчет экономических показателей при закупке древесных отходов вместо
ископаемого угля и мазута 62
6.2 Расчет экономических показателей при переводе стандартных котельных
на ископаемом топливе на биотопливо 64
Заключение 69
Список использованных источников 72
Приложение А 75
Приложение Б 77
Множество видов биоэнергетики знакомы человеку издавна: сжигание дров, древесного дегтя и древесного угля, производство вина (спирта). Ключевой задачей в биоэнергетики является совместить создание энергоэффективности технологий и безотходного производства.
Основа биоэнергетике - это возобновляемое сырье растительного происхождения, такое как древесные отходы, отходы переработки сельскохозяйственных продуктов, специализированных посадок лесных культур, рапса и пр. Продукцией биоэнергетики может служить как тепло от непосредственного сжигания отходов, так и изготовленное из них топливо - топливные брикеты или гранулы, (так называемые пеллеты), биогаз, дизельное топливо, древесный уголь, пиролизный газ.
Потребность в биотопливе в мире (особенно в странах Европы) постоянно растет. В особенности это касается твердой биомассы. СогласнопрогнозуРоугурост в мировом рынке древесноготопливабудет продолжаться увеличиваться в среднем на 15% в год, этоозначает, чтоприблизительно к 2020 г. мировоепотреблениетопливных гранул можетдостигнуть 50 млн т. в год. Также к 2020 годуосновнымипроизводителямитопливных гранул будут Европа, США и Канада, РФ, Японии и Китай. Аактивными потребителямиостанутся страны Европы и США, а такжеЯпония, Южная Корея и Китай[1].
Такой интерес к использованию биомассы как источника энергии вызван следующими положительными обстоятельствами:
1. Биомасса непрерывно возобновляется;
2. Энергия, содержащаяся в биомассе способна храниться большое количество времени;
3. Конвертируется во все виды топлива: жидкое, твердое, газообразное;
4. Существуют реальные перспективы развития этой отрасли;
5. Более надежный способ очистки планеты от отходов;
6. Во многих странах мира биотопливо - это одно из самых выгодных, если не основных источников топлива;
7. Биоэнергетика является наиболее экологически чистым источником энергии.
Однако эта новая отрасль имеет и свои негативные стороны:
1. Чтобы производить биомассу в больших объемах, требуются также значительные земельные площади;
2. Для производства биомассы необходима вода, удобрения и пр.;
3. Стоимость биомассы может варьироваться в широких диапазонах и в некоторых случаях превышать стоимость традиционного топлива;
4. Биомассу экономически выгодно использовать только локально, то есть вблизи источника сырья или на предприятиях, отходы которых можно использовать в качестве биотоплива;..
Основа биоэнергетике - это возобновляемое сырье растительного происхождения, такое как древесные отходы, отходы переработки сельскохозяйственных продуктов, специализированных посадок лесных культур, рапса и пр. Продукцией биоэнергетики может служить как тепло от непосредственного сжигания отходов, так и изготовленное из них топливо - топливные брикеты или гранулы, (так называемые пеллеты), биогаз, дизельное топливо, древесный уголь, пиролизный газ.
Потребность в биотопливе в мире (особенно в странах Европы) постоянно растет. В особенности это касается твердой биомассы. СогласнопрогнозуРоугурост в мировом рынке древесноготопливабудет продолжаться увеличиваться в среднем на 15% в год, этоозначает, чтоприблизительно к 2020 г. мировоепотреблениетопливных гранул можетдостигнуть 50 млн т. в год. Также к 2020 годуосновнымипроизводителямитопливных гранул будут Европа, США и Канада, РФ, Японии и Китай. Аактивными потребителямиостанутся страны Европы и США, а такжеЯпония, Южная Корея и Китай[1].
Такой интерес к использованию биомассы как источника энергии вызван следующими положительными обстоятельствами:
1. Биомасса непрерывно возобновляется;
2. Энергия, содержащаяся в биомассе способна храниться большое количество времени;
3. Конвертируется во все виды топлива: жидкое, твердое, газообразное;
4. Существуют реальные перспективы развития этой отрасли;
5. Более надежный способ очистки планеты от отходов;
6. Во многих странах мира биотопливо - это одно из самых выгодных, если не основных источников топлива;
7. Биоэнергетика является наиболее экологически чистым источником энергии.
Однако эта новая отрасль имеет и свои негативные стороны:
1. Чтобы производить биомассу в больших объемах, требуются также значительные земельные площади;
2. Для производства биомассы необходима вода, удобрения и пр.;
3. Стоимость биомассы может варьироваться в широких диапазонах и в некоторых случаях превышать стоимость традиционного топлива;
4. Биомассу экономически выгодно использовать только локально, то есть вблизи источника сырья или на предприятиях, отходы которых можно использовать в качестве биотоплива;..
В результате оценки топливно -энергетического комплекса Северо - Западного федерального округа были сделаны следующие выводы:
- основными виды используемого топлива в топливно - энергетическом комплексе округа являются (нефть, природный газ, уголь);
- общий объем топливно-энергетического баланса составляет 65,4 млн. т у.т., основную часть которого занимает природный газ - 42,8 млн т у.т., а доля угля и нефти составляет 9,9 млн. т у.т. 12,7 млн. т у.т. соответственно;
- характерной особенностью энергетического сектора округа является неравномерное размещение центров добычи и потребления топливно-энергетических ресурсов;
- основная часть добычи нефти, газа и угля сконцентрирована на востоке округа, а потребление - в западной части, что обуславливает развитие в регионе энерготранспортных систем;
- жилищно-коммунальный сектор потребляет в виде тепла и электроэнергии около 20,3 млн. т у.т, что составляет 31% от общего потребления топливно -энергетических ресурсов в Северо -Западном федеральном округе.
В целом теплоэнергетика исследуемого округа в значительной степени зависит от привозного топлива. Данная особенность в значительной степени усиливает проблему энергообеспечения на селения отдаленных частей региона, поскольку теплоэнергетика базируется не столько на природном газе, сколько на мазуте, дизельном топливе и угле.
Далее была оценена экологическая обстановка и рассчитано количеств о выбросов углекислого газа и диоксида серы от сжигания ископаемых топлив. Суммарные выбросы углекислого газа составили 167,9 млн. тонн, из которых на долю угля, мазута и дизельного топлива приходится 28,3 млн. тонн. В случае диоксида серы, количество выбросов составляет 940,4 тыс. тонн и 198,4 тыс. тонн соответственно.
По оценке ресурсов биотоплива Северо-Западного федерального округа ориентировочная масса отходов, которые могут быть использованы в переработке, составляет 14,5 млн т у.т..
Исходя из полученных данных был произведен расчет энергетической эффективности ресурсов ископаемого топлива и отходов лесопереработки, сравнительная характеристика которых показала, что количество электроэнергии, вырабатываемой отходами лесопереработки превышает количество электроэнергии, вырабатываемой углем и мазутом.
С учетом структуры потребления ископаемого топлива в регионе были рассчитаны суммы затрат на биотопливаи ископаемое топливо, учитывая экономические издержки на транспортировку. В результате экономия при закупке древесных отходов вместо ископаемого угля и мазута составит 52 млрд. руб. или 0,7 млрд. евро. Также был произведен расчет экономических показателей при переводе стандартных котельных с ископаемого топлива на биотопливо. Срок окупаемости такого проекта составил около 2,5 лет, что значительно ниже нормативного срока окупаемости проекта строительства котельных, который в среднем составляет 5 лет.
Северо-Западный федеральный округ обладает огромными нереализованными ресурсами биомассы, скон центрированными в основном именно в северной и центральной частях округа, использование которой хотя и не может конкурировать с газом, но оказывается вне конкуренции по сравнению с углем и мазутом. По результатам полученных данных, можно сделать вывод, что ресурсами биоэнергетики в ЖКХ секторе рентабельно замещать ископаемое топлива, в местах крупных лесопромышленных комплексов (Архангельская область, Республика Карелия, Республика Коми), в особенности отдалённых поселений, где до сих пор имеет место исполь зование топочного мазута и угля.Региональное значение биоэнергетики заключается в том, что в удаленных районах биотопливо позволяет обеспечить необходимое децентрализованное энергоснабжение, взамен дорогостоящему и ненадежному завозу ископаемого топлива. Важной составляющей также является инвестиционная привлекательность биоэнергетики, включая экономию на затраты экологических потерь. К тому же , сооружения биоэнергетических установок не требуют больших инвестиций и долгостроя.
Крупное преимущество биоэнерге тики заключается в том, что по сравнению с традиционным топливом, оно не наносит урон окружающей среде, ведь существенное загрязнение атмосферного воздуха происходит от сернистых, а также парниковых газов, которые производят установки, работающие на углеводородном топливе: бензин, дизельное топливо, мазут, уголь и природный газ.
Подводя итоги можно сказать, чтоиспользование биотоплива является все более востребованным и актуальным, что обусловлено растущим темпом сегодняшнего развития цивилизации. Значение его заключается не только в частичном замещении ископаемого топлива и снижении выбросов, загрязняющих атмосферу, но и в том, что ее развитие будет способствовать очищению земли от огромного количества отходов, оставленных человеческой деятельностью на данный момент.
- основными виды используемого топлива в топливно - энергетическом комплексе округа являются (нефть, природный газ, уголь);
- общий объем топливно-энергетического баланса составляет 65,4 млн. т у.т., основную часть которого занимает природный газ - 42,8 млн т у.т., а доля угля и нефти составляет 9,9 млн. т у.т. 12,7 млн. т у.т. соответственно;
- характерной особенностью энергетического сектора округа является неравномерное размещение центров добычи и потребления топливно-энергетических ресурсов;
- основная часть добычи нефти, газа и угля сконцентрирована на востоке округа, а потребление - в западной части, что обуславливает развитие в регионе энерготранспортных систем;
- жилищно-коммунальный сектор потребляет в виде тепла и электроэнергии около 20,3 млн. т у.т, что составляет 31% от общего потребления топливно -энергетических ресурсов в Северо -Западном федеральном округе.
В целом теплоэнергетика исследуемого округа в значительной степени зависит от привозного топлива. Данная особенность в значительной степени усиливает проблему энергообеспечения на селения отдаленных частей региона, поскольку теплоэнергетика базируется не столько на природном газе, сколько на мазуте, дизельном топливе и угле.
Далее была оценена экологическая обстановка и рассчитано количеств о выбросов углекислого газа и диоксида серы от сжигания ископаемых топлив. Суммарные выбросы углекислого газа составили 167,9 млн. тонн, из которых на долю угля, мазута и дизельного топлива приходится 28,3 млн. тонн. В случае диоксида серы, количество выбросов составляет 940,4 тыс. тонн и 198,4 тыс. тонн соответственно.
По оценке ресурсов биотоплива Северо-Западного федерального округа ориентировочная масса отходов, которые могут быть использованы в переработке, составляет 14,5 млн т у.т..
Исходя из полученных данных был произведен расчет энергетической эффективности ресурсов ископаемого топлива и отходов лесопереработки, сравнительная характеристика которых показала, что количество электроэнергии, вырабатываемой отходами лесопереработки превышает количество электроэнергии, вырабатываемой углем и мазутом.
С учетом структуры потребления ископаемого топлива в регионе были рассчитаны суммы затрат на биотопливаи ископаемое топливо, учитывая экономические издержки на транспортировку. В результате экономия при закупке древесных отходов вместо ископаемого угля и мазута составит 52 млрд. руб. или 0,7 млрд. евро. Также был произведен расчет экономических показателей при переводе стандартных котельных с ископаемого топлива на биотопливо. Срок окупаемости такого проекта составил около 2,5 лет, что значительно ниже нормативного срока окупаемости проекта строительства котельных, который в среднем составляет 5 лет.
Северо-Западный федеральный округ обладает огромными нереализованными ресурсами биомассы, скон центрированными в основном именно в северной и центральной частях округа, использование которой хотя и не может конкурировать с газом, но оказывается вне конкуренции по сравнению с углем и мазутом. По результатам полученных данных, можно сделать вывод, что ресурсами биоэнергетики в ЖКХ секторе рентабельно замещать ископаемое топлива, в местах крупных лесопромышленных комплексов (Архангельская область, Республика Карелия, Республика Коми), в особенности отдалённых поселений, где до сих пор имеет место исполь зование топочного мазута и угля.Региональное значение биоэнергетики заключается в том, что в удаленных районах биотопливо позволяет обеспечить необходимое децентрализованное энергоснабжение, взамен дорогостоящему и ненадежному завозу ископаемого топлива. Важной составляющей также является инвестиционная привлекательность биоэнергетики, включая экономию на затраты экологических потерь. К тому же , сооружения биоэнергетических установок не требуют больших инвестиций и долгостроя.
Крупное преимущество биоэнерге тики заключается в том, что по сравнению с традиционным топливом, оно не наносит урон окружающей среде, ведь существенное загрязнение атмосферного воздуха происходит от сернистых, а также парниковых газов, которые производят установки, работающие на углеводородном топливе: бензин, дизельное топливо, мазут, уголь и природный газ.
Подводя итоги можно сказать, чтоиспользование биотоплива является все более востребованным и актуальным, что обусловлено растущим темпом сегодняшнего развития цивилизации. Значение его заключается не только в частичном замещении ископаемого топлива и снижении выбросов, загрязняющих атмосферу, но и в том, что ее развитие будет способствовать очищению земли от огромного количества отходов, оставленных человеческой деятельностью на данный момент.