Публікація на сайті

Банер сайту

Ми будемо вдячні, якщо Ви встановите на своєму сайті наш банер!
Банер нашого сайту
Код банера:
<a href="https://obuchonok.com.ua/" target="_blank"> <img src="https://obuchonok.com.ua/banners/obuchonokua1.gif" width="88" height="31" alt="Обучонок - дослідницькі роботи і творчі проекти учнів"></a>
Усі банери...
біопаливо
Тематика проекту: 
Екологія
Автор проекту: 
Синявський Владислав
Керівник проекту: 
Сінкевич Валентина Вільгельмівна
Найменування навчального закладу: 
ПТУ №2 м. Дніпро

Автор дослідницького проекту з екології "Біопаливо – ефективне рішення енергетичної проблеми" вивчив проблему забруднення навколишнього середовища, викликану вибросами у атмосферу вугільного диму, та дізнався про безпечні властивості біопалива.

Докладніше про проект:


У міні-проекті з екології "Біопаливо – ефективне рішення енергетичної проблеми" автор провів дослідження та дав оцінку впливу твердого біопалива на екологічний стан навколишнього середовища внаслідок його використання як енергетичної сировини, та порівняв показники з традиційними видами палива.

Автор науково-дослідницької роботи з екології "Біопаливо – ефективне рішення енергетичної проблеми" дає якісну характеристику біологічного палива та ретельно розглядає технологію виробництва паливних гранул. Для того щоб довести екологічну безпеку палива біологічного походження, учень провів дослідження вологи в пробах, а також визначення золи, виходу летких речовин і загальної сірки при аналізі проб твердого біопалива.

Зміст

Вступ
1. Вплив підприємств вугільної промисловості на стан навколишнього природного середовища.
2. Якісна характеристика біопалива.
3. Технологія виробництва паливних гранул.
4. Методи проведення технічного аналізу.
4.1. Волога в пробах.
4.2. Визначення золи.
4.3. Визначення виходу летких речовин.
4.4. Визначення загальної сірки.
Висновки
Список використаних джерел
Додатки

Вступ


З переходом до засад ринкової економіки для України питання використання біопалива набувають особливого значення у зв’язку з тим, що Україна є енергодефіцитною країною, яка свої потреби в первинних енергоресурсах задовольняє за рахунок їх власного виробництва лише на 45%. Біомаса є відновлюваним, екологічно чистим паливом за умови екологічно раціонального виробництва та використання. В Україні є великий потенціал біомаси, доступної для енергетичного використання.

Мета проекту: оцінити вплив твердого біопалива  на екологічний стан навколишнього середовища, внаслідок його використання як енергетичної сировини, та порівняти з традиційними видами палива.

У результаті проведених досліджень, із метою визначення якісних характеристик проб твердого біопалива, були виконані аналізи:

  1. визначення вологи повітряно-сухого палива;
  2. визначення вологи аналітичної проби;
  3. визначення зольності;
  4. визначення виходу летких речовин;
  5. визначення загальної сірки.

Аналізуючи отримані результати, було відмічено, що найкращі показники має біопаливо «листя-солома» та деревне вугілля.

Розрахунок економічного ефекту проводився на родині Синявського Владислава та фермерського господарства «Оріль».

Аналіз енергетичного потенціалу використання біопалива та вивчення досвіду України в секторі розвитку відновлювальних джерел енергії, враховуючи високу залежність країни від імпортних енергоносіїв, було складено формулу успішності біоенергетичних проектів для приватного фермерського господарства на прикладі української родини автора проекту.

Виконавши дослідження, робимо висновок, що опалюючи будинок дровами, ми маємо економію в 340 грн., при опаленні біопаливом затрати зростуть майже на 40%, але опалення будинку паливними гранулами не наносить шкоди довкіллю, допоможе зберегти дерева та зменшить шкідливі викиди в атмосферу. Фермеру рентабельніше опалювати будинок пелетами власного виробництва. А враховуючи, що рослинні відходи не будуть спалюватися на полях, забруднюючи довкілля, витрати на штрафи зведуться до нуля, фермерське господарство не просто не понесе збитків, але й може бути у прибутку.

В XXI столітті головною ознакою сильної економіки будь-якої держави в світі є оптимальне забезпечення її потреб енергетичними ресурсами. За даними Державного комітету України з енергозбереження, наша держава щороку споживає близько 200 млн.т умовного палива і належить до енергодефіцитних країн, оскільки майже половину своїх потреб в енергоспоживанні вона покриває за рахунок імпорту, вартість якого щорічно зростає в ціні [1].

Вугілля є важливим національним природним ресурсом України, достатнім для забезпечення її потреб в енергії, але  у зв'язку з проросійським сепаратиським рухом на Донбасі,  експерти оцінили падіння видобутку українського вугілля тільки за 2014 рік на 60% [1].      
Вугільна галузь України – одна з потужних джерел техногенного забруднення природного середовища. Відходи, що утворилися, надходять в усі геосфери: атмосферу, гідросферу, розміщаються на поверхні літосфери.     Актуальним вирішення цієї проблеми стає пошук і використання відновлюваних джерел енергії, серед яких широкого розвитку набуває виробництво енергоносіїв біологічного походження або біопалива.

Мета проекту: оцінити вплив твердого біопалива  на екологічний стан навколишнього середовища, внаслідок його використання як енергетичної сировини, та порівняти з традиційними видами палива

Об'єкт дослідження: зразки твердого  біопалива.

Предмет дослідження: якісні характеристики твердого  біопалива

Основні задачі дослідження:

  • зробити вимірювання та обчислення результатів вимірювання: вологи, зольності, загальної сірки, теплоти згорання в зразках біопалива та вугіллі марки «Антрацит насіння»;
  • за результатами вимірювань та обчислень визначити найкращий зразок твердого  біопалива та запропонувати його до застосування;
  • розрахувати економічний ефект використання біопалива на прикладі однієї родини та фермерського господарства.

Практичне значення: отримати інформацію і сформувати рекомендації про те, що застосування наявної та спеціально вирощеної біомаси дозволить знизити вплив вугільної промисловості на екологію.

Вплив підприємств вугільної промисловості на стан навколишнього природного середовища


Діяльність вуглевидобувних підприємств чинить негативний вплив на всі компоненти навколишнього середовища: атмосферне повітря, поверхневі і підземні води,  ґрунти.  Склад відходів залежить від хімічного складу палива, режимів горіння і прийнятої системи очищення. Вуглецева складова палива переходить у оксид вуглецю,  азот частково окисляється й утворює оксид азоту, органічна сірка палива утворює при горінні палива оксид сірки, розчиняючись в атмосферній волозі, вони утворюють суміш азотної, азотистої і сірчаної кислот і є причиною кислотних дощів.

Мінеральна частина вугілля містить германій, уран, молібден, реній, вольфрам, срібло, селен, галій, ванадій, а також такі екологічно небезпечні речовини, як ртуть, миш'як, берилій, фтор, хлор, фосфор, селен [2].

Основними напрямками негативного впливу підприємств галузі є:

  • викиди забруднюючих речовин, в атмосферне повітря, зумовлені роботою промислових і комунально-побутових котелень, горінням породних відвалів, недосконалістю очисних установок;
  • вилучення із сільськогосподарського обороту значних земельних ресурсів зайнятих під складування породи;
  • забруднення ґрунтів важкими металами та зміна їх кислотно-лужного балансу;
  • забруднення підземних і поверхневих водних об'єктів шахтними і господарсько-побутовими стічними водами підприємств;
  • порушення гідрологічного режиму підземних і поверхневих вод;
  • утворення великих дисперсійних воронок, обумовлене відкачуванням води;
  • осідання земної поверхні над відпрацьованими шахтними полями;
  • посилення процесів ерозії ґрунтів і яруго утворення на сусідніх з гірничими виробками площах;
  • інтенсивне окислення рудних мінералів і їх вилуджування, викликане процесами вивітрювання у гірничих виробках і породних відвалах (міграція хімічних елементів).

Основними забруднюючими речовинами, утвореними вугледобувними підприємствами є метан (29,5%), окис вуглецю (29,0%), сполуки сірки (20,6%), пил (13,1%) і сполуки азоту (5,6%) [2].

паливо 1

Рисунок 1.1 – Основні забруднюючі речовини вугледобувних підприємств

Значний обсяг утворення промислових відходів, вкрай низький рівень їх використання протягом багатьох років призвели до того, що більша частина відходів вуглевидобутку складується у межах міських територій.

Для породних відвалів характерні процеси самозаймання вугілля. З поверхні палаючого відвалу викидається в атмосферу у середньому – 314 т на рік сірчистого ангідриду, 3144 т на рік окису вуглецю, 31,4 т на рік окислів азоту та 157 т на рік сірководню. Окрім того, терикони забруднюють атмосферне повітря пилом, випарами й іншими шкідливими речовинами.

Таким чином, видобуток вугілля порушує практично всі елементи ландшафту на земній поверхні, і лише в деяких випадках це відбувається тимчасово.

Якісна характеристика біопалива


Біопаливо – альтернативний вид палива, який отримують в результаті переробки тваринної або рослинної сировини, а також органічних промислових відходів і продуктів життєдіяльності. Це поновлюване джерело енергії, на відміну від інших природних ресурсів [3]. Енергія сонця «захоплюється» через процес фотосинтезу при рості рослин. Одна з  переваг  біологічного палива те, що воно повністю розкладається мікроорганізмами.

В аграрному секторі економіки України з давніх часів чільне місце посідали зернобобові, олійні культури та цукрові буряки. Ці сільськогосподарські культури є ефективною сировиною для виробництва біопалива.

Основні переваги використання твердого біопалива як джерела теплової енергії:

  • це періодично поновлюване джерело енергії, що певним чином гарантує безпеку та незалежність вироблення теплової енергії в регіоні від політики світових постачальників традиційного палива, коливань цін на нафту та газ, політичних та економічних криз тощо;
  • це джерело енергії утворюється з відходів сільськогосподарського виробництва, тож екологічність його застосування зумовлює також активне та суттєве зменшення кількості сільськогосподарських відходів.

На відміну від спалювання традиційних енергоносіїв, спалювання біомаси не викликає збільшення загальної кількості СО2 в атмосфері планети та не сприяє процесам глобальної зміни клімату, бо в цьому випадку вивільняється кількість шкідливого газу не більша за ту, що була отримана рослиною з атмосфери та акумульована протягом вегетаційного циклу.

Впровадження альтернативних видів палива знизять залежність України від імпортованих енергоносіїв.  На рисунку 1.2 чітко прослідковується, що для виробництва 17000 МДж енергії (умова) треба витратити 478 куб. м газу та сплатити 875 гривень – це найвища ціна за енергоносій. Теплова енергія від спалювання 1 тони пелет приблизно еквівалентна спалюванню 1 тони бурого вугілля, 1,5 тони деревини, 500 літрів дизельного палива або 500 м³ природного газу[5].

паливо 2

Рисунок 1.2. Порівняльна ціна отримання енергії для споживача в середньому по     Україні, грн.

Застосування наявної та спеціально вирощеної біомаси дозволить  не тільки знизити вплив енергоносіїв на екологію, а ще й заощадити кошти.

Технологія виробництва паливних гранул

На цей час відбувається масовий перехід як населення, так і підприємств на твердопаливні котли. Сировина для них набагато дешевша за газ, та й користуватися ними дещо простіше. Одним із видів твердопаливних систем опалення є пелетні котли, в яких в якості палива використовують пелети – екологічно чистий замінник звичайних дров. Тому виробництво пелет сьогодні стало досить рентабельним бізнесом. За оцінками експертів середня рентабельність складає 104,71% [6].

Генерування теплової енергії можливе і під час використання первинної біомаси, але цей процес має ряд недоліків.

Недоліки первинної біомаси Переваги гранульованого біопалива
Складність зберігання та транспортування у зв'язку з низькою насипною щільністю і незначним терміном зберігання без втрати споживчих якостей Стандартне упакування (біг-беги), зручне транспортування, тривалий термін зберігання без зниження споживчих якостей. Висока насипна щільність (600-800 кг / м³). Паливні гранули повільно набирають вологу з довкілля та не змерзаються взимку
Різний розмір біомаси. Висока зольність Стандартний розмір пелет, однорідність, стандартна зольність, вологість та теплотворна здатність
Низька ефективність та неекологічність спалювання. Для виробництва 1 ГВт·год енергії необхідно1200- 1800 м³ подрібненої біомаси Висока ефективність і екологічна чистота спалювання (0,3-2% золи, 16-19,5 МДж / кг). Для виробництва 1 ГВт·год енергії необхідно 385 м³ пелет.
Висока пористість біосировини. Вологість вихідної біомаси сягає 30-50%. Стандартна вологість пелет 6–8 %.
Необхідність попереднього підготування палива до спалювання. Наявність домішок та неорганічних забруднень. Повна готовність до вживання. Відсутність домішок та забруднень.
Можливість використовувати тільки деревне паливо та, меншою мірою, солому, кукурудзяні качани та деякі інші види первинного палива. Пелети можна виготовляти з широкого спектру біосировини. Тому сировинна база для їх виробництва значно більш різноманітна
Необхідність ручного завантаження палива до котла. Можливість автоматизації процесу спалювання та завантаження пелет до твердопаливного котла.

В основі технології виробництва паливних гранул лежить процес пресування подрібнених відходів деревини, соломи, лузги та інше до стану муки. Отримана маса поступає в сушарку, з неї у прес-гранулятор, де деревну муку пресують у гранули. Стиснення під час пресування підвищує температуру матеріалу, лігнін, що міститься в деревині розм'якшується і склеює частки в щільні циліндри. Готові гранули охолоджують, пакують у великі біг-беги (по кілька тонн) або дрібну упаковку від декількох кг до декількох десятків кг.

Етапи виробництва:

Подрібнення:  дробарки  подрібнюють сировину до фракції з розмірами не більше 25х25х2 мм для подальшої сушки, для зниження енерговитрат на сушіння подрібнюють до більш дрібної фракції.

Сушка: сировина перед пресуванням повинна мати вологість 10% ± 2%. Сировина з більшою або меншою вологістю вимагає додаткового зволоження або додаткової сушки.

Доподрібнення: для стійкої роботи преса вхідна фракція повинна бути не більше 4 мм. Таку фракцію забезпечує молотковий млин або дезінтегратор. Зволоження. Сировина з вологістю менше 8% погано піддається пресуванню, тому необхідне додаткове зволоження сировини. Кращий варіант - це шнекові змішувачі, що мають можливість подачі води або пари.

Пресування: катки створюють зминання сировини на матриці, і через отвори в матриці продавлюють сировину, яка обрізується ножами. Преси виконані з особливо міцних матеріалів з жорсткими могутніми корпусами. При пресуванні відбувається ущільнення сировини у 3 рази.

Охолодження  необхідне для кондиціювання гранул після пресування. При збільшенні температури пресування понад 120°С відбуваються незворотні процеси в гранульованій сировині, які призводять до погіршення якості гранул. Після охолодження, готові гранули очищують  від пилу, що істотно покращує якість продукції.

Розфасовка і упаковка існує у вільному вигляді – насипом, у мішках біг-бег від 500 до 1200 кг, у дрібній розфасовці по 10-20 кг.

Методи проведення технічного аналізу. Волога в пробах

Наявність води у пробі – звичайне і прикре явище – зустрічається часто. Вода може бути присутньою як забруднення з атмосфери чи розчину, у якому формувалася речовина; вона може бути також хімічною, зв’язана в аналізованій речовині. Волога вугілля істотно впливає на його властивості. У вугіллі розрізняють вологу: зовнішню, яка звичайно являє собою тонку водяну плівку, що покриває поверхню вугілля, і зв’язану чи гігроскопічну, зміст якої в основному залежить від адсорбційної здатності вугілля.

Визначення вологи повітряно-сухого палива


Сутність методу. Вологу повітряно-сухого палива встановлюють за лабораторною пробою (крупність не більше 3 мм) після визначення зовнішньої вологи сушінням при температурі від 105 до 110° С.

Від лабораторної проби вугілля відбирають у точно зважені бюкси наважки масою близько  (10+1,0) г, зважують на лабораторних терезах 2-го класу точності в боксах із кришками. Відкриті бюкси з наважками поміщаюсь у сушильну шафу, заздалегідь нагріту до температури від 105 до 110° С, і витримують при цій температурі не менше:
А) 60 хв. – вугілля кам’яні і паливні сланці;
Б) 90 хв. – вугілля бурі і лігніт;
В) 120 хв. – антрацит.

Після закінчення сушіння бюкси виймаюсь із сушильної шафи, закривають кришками і прохолоджують на металевій підставці 2- 3 хв. на повітрі, потім у ексикаторі до кімнатної температури, після чого зважують.

Визначення вологи аналітичної проби

Сутність методу.  Висушування наважки аналітичної проби палива

(аналітична проба палива – максимальний розмір зерен не більш 2 мм) у сушильній шафі при температурі 105 - 110° С й обчислення масової частки вологи за втратою в масі.

Від аналітичної проби палива відбирають біля 1 г, поміщають у попередньо зважений човник і зважують на лабораторних терезах з точністю до 0,0002 г.

Човник з наважкою палива поміщають у попередньо нагріту сушильну шафу і сушать при температурі 105 - 110°С не менше:

А). 30 хв. – кам’яні вугілля, антрацит і пальні сланці;
Б) 60 хв. – бурі вугілля.

Після закінчення сушіння човник виймають із сушильної шафи і прохолоджують 2 - 3 хв. на металевій підставці, потім в ексикаторі до кімнатної температури, після чого зважують. Паралельно проводять контрольні сушіння протягом 30 хв. кожне доти, поки розбіжність між двома зважуваннями буде не більше 0,001 г.

Масову частку вологи аналітичної проби у відсотках  обчислюють за формулою

W^a=(m_2-m_3)/(m_2-m_1 )×100%,

Визначення зольності

Зола це суміш мінеральних речовин, які залишаються після згоряння всіх пальних речовин палива і завершення всіх перетворень, що відбуваються з мінеральними домішками при високих температурах. Зола погіршує якість палива. Вона так само як і волога знижує його теплотворення, здорожує перевезення, спричиняє додаткові затрати на видалення з топок шлаків. Крім того, чим більше золи у вугіллі, тим важче досягти повного згорання палива.

Сутність методу. Пробу палива спалюють у муфельній печі, нагрітої з визначеною швидкістю до температури (815±15) °С і витримують при цій температурі до постійної маси.

Для визначення зольності вугілля використовують аналітичну пробу, здрібнену до розміру часток, що проходять крізь сито з розміром отворів 200 мкм ( 0,2 мм).

Тигель зважують на лабораторних терезах з точністю до 0,0002 г. У тигель вносять і рівномірно розподіляють 1,0 - 2,0 г проби і знову зважують. Тигель з наважкою поміщають у муфельну піч при кімнатній температурі. Поступово доводять температуру в печі до (815±15) °С і витримують 60 хв.

Після прожарювання тигель виймають з печі й протягом 10 хв. охолоджують,  а потім поміщають в ексикатор без осушувача. Після охолодження тигель із зольним залишком зважують.

Зольність аналітичної проби, % за масою обчислюють за формулою:

A^a=(m_2-m_3)/(m_2-m_1 )×100%,

Визначення виходу летких речовин

Сутність методу. Пробу палива спалюють у муфельній печі, нагрітої з визначеною швидкістю до температури (900) °С і витримують при цій температурі рівно 7 хв.

У муфельній печі при температурі (900 > 10) °С протягом 7 хв нагрівають тигель із кришкою або кілька тиглів із кришками. Потім тиглі виймають з печі, охолоджують, не знімаючи кришок, до кімнатної температури на металевій чи азбестовій підставці протягом 5 хв, а потім у ексикаторі.

Після охолодження кожен порожній тигель  із кришкою зважують, потім беруть наважку аналітичної проби масою 1,0 - 1,01 г з похибкою 0,2 мг. Тигель закривають кришкою і рівномірно розподіляють пробу по дну тигля, злегка постукуючи по ньому.

Тиглі з наважками встановлюють на підставку і поміщають у муфельну піч, закривають дверцята і витримують рівно 7 хв. Після цього тиглі виймають, охолоджують і зважують так само, як і порожні.

Вихід летких речовин аналітичної проби (%) за масою:

V^a=(m_2-m_3)/(m_2-m_1 )- W^a,

Визначення загальної сірки

Сірка знаходиться у вугіллях у виді різних сполук: сірка, що утворилася з рослинних залишків і входить до складу органічних сполук; сірка, що відклалася у виді сульфіду заліза;сірка, що  окислилася в період вивітрювання вугілля і входить до складу мінеральних сполук сульфатів. Загальний вміст сірки у вугіллі коливається в дуже широких межах – від десятих часток відсотка до 10%.

Сутність методу. Наважку вугілля спалюють в струмені повітря чи кисню

Електропіч розігрівають до температури 1100 - 1500°С.

У поглинальну колбу наливають 100 - 150 мл дистильованої води і 2 - 3 мл розчину крохмалю. Схема приладу представлена на рисунку ( додаток 3).

Бюретку (50 чи 25 мл) заповнюють 0,01 N розчином йоду.

У попередньо прожареній і зваженій на лабораторних терезах човник вносять і рівномірно розподіляють 0,5 г вугілля, зважують з точністю до

0,0002 г. Наважку палива засипають піском (0,5 г ).

Човник з наважкою палива поміщають у трубку для спалювання і за допомогою гачка встановлюють перед входом у піч, швидко закривають трубку і через систему пропускають повітря.

Переміщення човника з наважкою у печі здійснюють пересуванням кварцової трубки. Тривалість спалювання наважки вугілля наведена  у таблиці 1.

Таблиця 1.1. Тривалість спалювання наважки вугілля

Операції Час обробки проби, хв.
Витримування човника з наважкою перед входом у піч 10…15
Переміщення човника з наважкою у центрі печі 15…20
Прожарювання човника з наважкою у центрі печі 15

SO2,  що виділяється при згорянні наважки вугілля, виноситься струмом повітря й уловлюється водою в поглинальній склянці. Сірчиста кислота, що утвориться, відновлює йод і розчин знебарвлюється:

H_2 SO_3+I_2→2HI+H_2 SO_4.

Протягом усього досліду у міру знебарвлення поглинального розчину роблять повільне титрування його розчином йоду до появи синьо-блакитного забарвлення розчину.

Дослід вважають закінченим при встановленні не зникаючого протягом 2 - 3 хв. блакитного забарвлення розчину. Об’єм розчину йоду, витраченого на титрування, визначають за бюреткою.

Через усі стадії аналізу, але без наважки вугілля, проводять контрольний дослід для внесення виправлення в результат досліду.

Отримані результати обраховують відповідно до формули

S_заг  (0,00016×k(V_1-V_2)×100)/m

Оцінити вплив твердого біопалива на екологічний стан навколишнього середовища, внаслідок його використання, як енергетичної сировини, нам вдалося в лабораторії кафедри хімії НТУ «Дніпровська політехніка». Зразки твердого біопалива: лушпиння соняшника, листя-солома. лігнін, кавові відходи, мулові відкладення, рибні відходи, деревне вугілля, антрацит насіння були взяті в незалежній лабораторії по сертифікації вугілля та палива «Укрпромсерт». Усі отримані результати вимірювань і розрахунків наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1

№/п Найменування Загаль-на волога,% Волога аналітичної проби,% Зольність аналітичної проби,% Леткі речовини% Загаль-насірка,% Теплота згоряня,
ккал/кг
1 Лушпиння соняшника 12,57 10.63 9,72 50,35 0,14 2950**
2 Листя- солома 13,44 8,23 5,11 23,00 0,04 3832**
3 Лігнін 12,89 10,36 19,90 53,10 1,21 3918**
4 Кавові відходи 7,93 3.07 22,60 66.00 0,92 4170**
5 Мулові відкладення 47,4 8,90 52,81 8,59 0,21 1678**
6 Рибні відходи 16,42 6,83 15,86 40,00 0,33 3570**
7 Деревне вугілля 2,43 3,29 1,81 16,00 0,07 7147**
8 Антрацит насіння 7,94 3,37 23,54 58,35 0,53 4916**
9 ⃰ Газ - - - 57 (СО2)

- 8360**

* - дані із довідника; ** - дані надані лабораторією «Укрпромсерт»;   

Δ–найбільший показник;    Δ- найменший показник

Аналізуючи значення, подані в таблиці 2.1, слід відмітити, що найкращі показники має біопаливо «листя-солома» та деревне вугілля. Звичайно теплота згоряння вугілля та газу є найбільшою, але якщо врахувати, що для виробництва біопалива витрачається близько 3% енергії, то під час виробництва нафти ці енерговитрати становлять близько 10 %[5].

В таблиці 2.2 показаний порівняльний аналіз важливих показників твердого палива. Дані, отримані в лабораторії (наш зразок) ми порівняли з зазначеними на упаковці компанією ТОВ «Крона Імпульс» (український виробник, що працює на профільному ринку багато років) та вимогами ДСТУ EN ISO 17225-1:2019 (Тверде біопаливо. Технічні характеристики та класи палива. Частина 1. Загальні вимоги (EN ISO 17225-1:2014, IDT; ISO 17225-1:2014, IDT))[9]. Значно завищена (майже на 50%) компанією ТОВ «Крона Імпульс» теплота згоряння лушпиння соняшника, інші  показники відповідають нормам. Показники наших зразків - в межах норми

Таблиця 2.2

№/п Найменування Загальна волога,% Зольність аналітичної проби,% Загальна сірка,% Теплота згоряня,
ккал/кг
1 Лушпиння соняшника
- наш зразок
-ТОВ «Крона Імпульс»
- ДСТУ
12,57
9.5
≤ 10
9,72
3.5
≤ 5.0
0,14
0.06
≤ 0.15
2950
4705
≤ 3583
2 Листя - солома
- наш зразок
- ТОВ «Крона Імпульс»
- ДСТУ
13,44
5.7
≤ 10
5,11
5.7
≤ 4.0
0,04
0.06
≤ 0.05
3832
3868
≤ 3583

Лабораторні дослідження підтвердили, що екологічно вірний вибір – біопаливо. Але що про це скаже гаманець українця? Обчислити економічний ефект я вирішив на своїй родині. Я з батьками мешкаю в будинку загальної площею 144 кв. м. Дохід родини 15 000 грн./міс. Експеримент проводився мною протягом 30 календарних днів (грудень 2019 року).

Опалювання будинку проводилось в наступному режимі:

з 01.12 по10.12 (10 днів, середньодобова температура повітря – газом;

з 11.12 по 20.12 (10 днів; середньодобова температура повітря – дровами;

з 21.12 по 30.12 (10 днів; середньодобова температура повітря – пелетами.         

Температура в будинку підтримувалася від - .

Отримані результати, в перерахунку на календарний місяць, наведені в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3

Вид палива Одиниці вимірю-
вання
Витрата енерго
носіїв,
/місяць
Тариф,
грн
Всього за місяць,
грн
Економія відносно газу,
грн/місяць
Витрати на оплату за опалення,
% від доходу сім’ї
Газ 300 7,8 2340 0 15,6
Дрова 2,0 1000 2000 + 340 13,3
Пелети т 1,54 1800 2772 - 432 18,5


Отже, опалюючи будинок дровами, ми маємо економію в 340 грн., при опаленні біопаливом затрати зростуть майже на 40%. Результати збитків моєї родини засмучують.

Я переконався, що опалення будинку пелетами не наносить шкоди довкіллю, допоможе зберегти дерева та зменшить шкідливі викиди в атмосферу. Якщо кожен українець подбає про мікроклімат в опалювальний сезон, нормалізується мікроклімат в цілому регіоні, а можливо, і в державі екологічний стан покращиться.

Окрилений ідеєю про біопаливо, я дійшов подумки до фермерських господарств. Фермери мають багато рослинних відходів, які можливо переробляти в біопаливо, тим скоротивши витрати на його придбання. Для вивчення цього питання я звернувся до моєї тітоньки, яка мешкає з родиною в селі Балівка Дніпропетровської області та має фермерське господарство «Оріль» (керівник Булавін С.М.).

Мені стало відомо, що в оренді у родини 450 га землі. Основний вид діяльності: вирощування зернових культур (крім рису), бобових культур і насіння олійних культур; вирощування винограду; розведення великої рогатої худоби молочних порід та свиней. Для опалення та гарячого водопостачання господарі використовують вугілля. Приблизно 20% соломи використовують для укривання виноградників, 40% йде на підстилку тваринам, 10% використовується як добриво. Залишок (приблизно 30%), сплачуючи штрафи, господарі спалюють на полях, що спричиняє шкоду довкіллю.

Із літературних джерел відомо, що з 1 га зернових культур отримують 2 тони соломи, а на виробництво 1т пелет із соломи використовується 1,36 т сировини. Продуктивність лінії виробництва пелет із соломи становить від 1 до 1,5 тон за годину[5]. Приблизна собівартість 1т виробленої продукції становить 1000 грн., в той час як ринкова ціна від 1900 грн.

Зробивши відповідні розрахунки,спираючись на дані таблиці 2.3 встановили, що для опалення будинку площею 144 кв. м протягом одного місяця треба 1,54 тони пелет власного виробництва на суму 1540 грн., що на 460 грн. дешевше ніж опалення дровами та на 800 грн. дешевше за опалення газом. Також стало зрозуміло, що для досягнення встановленого теплового навантаження в господарстві «Оріль», необхідна така ж кількість пелет як і вугілля, більш того «Оріль» може забезпечити необхідною кількістю біопалива себе самостійно з побічної продукції соняшника.

Як видно з рисунку 2.1 при перерахунку витрат на опалення на відсоток від прибутку моєї родини (15000 грн), економія на опаленні пелетами власного виробництва складає 5,3% порівняно з газовим опаленням.

паливо 19

Рисунок 2.1

Звичайно ж, будь-яка розсудлива людина, приймаючи рішення про освоєння нового виду бізнесу повинна оцінити економічну доцільність передбачуваних інвестицій та очікувані результати роботи.  Що стосується первинних вкладень все більш-менш зрозуміло. Але для економічної оцінки такого проекту необхідна додаткова інформація, яка є складовою частиною бізнес-плану. Необхідно врахувати не тільки кошторис обладнання, але й енергозатрати, заробітну плату робітників, ціну на пакувальні матеріали та інше.

Спираючись на літературні джерела [7] складемо формулу успішності біоенергетичних проектів родиною українських фермерів. Основні елементи успішної реалізації біоенергетичних проектів представлені на рисунку 2.2.

Із літературних джерел [6] відомо, що термін окупності від 1,5 до 4 років, рентабельність від 20%. А також, виробництво пелет із власної сировини, це  один із варіантів найбільш економічно  ефективного способу утилізації органічних відходів та позитивний імідж екологічного бізнесу. Необхідно враховувати, що  попит на дешеву теплову енергію і пелетне паливо на ринку України значно перевищує його пропозицію, та можливість отримання «зеленого тарифу».

Висновок

Перед людством постійно стоїть проблема енергозабезпеченості свого існування. З кількісним і якісним зростанням комфортності життя людини збільшуються її енергетичні потреби. Це зумовлює катастрофічне скорочення обсягів накопичених за мільйони років традиційних енергоресурсів (нафти, газу, вугілля). На сьогоднішній день, біопаливо розглядається як основна альтернатива для традиційних видів пального.

Отже, після аналізу проведеного дослідження робимо висновок, що фермеру рентабельніше опалювати будинок пелетами власного виробництва. А враховуючи, що рослинні відходи не будуть спалюватися на полях, забруднюючи довкілля, витрати на штрафи зведуться до нуля, фермерське господарство не лише не понесе збитків, але й може бути у прибутку. Ведення екологічно безпечного господарства – це престижно та є додатковим рекламним поштовхом для здійснення комерційної діяльності. Фермерське господарство «Оріль» матиме відповідний статус екологічно позитивного господарювання.

Споживати енергію біомаси, в якості палива, як побічну продукцію можливо не лише в фермерських господарствах, а також в олійній промисловості (лушпиння соняшнику), на меблевих підприємствах (тирса), на підприємствах по переробці гречки (гречана лузга), кави (кавові відходи), риби (рибні відходи) та інших.

Організація виробництва біопалива в Україні є перспективним напрямом для зменшення енергетичної залежності від постачальників нафти та природного газу. Використання біопалива зменшує антропогенне навантаження на довкілля, зберігає природні ресурси за рахунок переробки відновлювальної сільськогосподарської сировини та відходів переробних галузей агропромислового комплексу.

Підвищення енергоефективності та скорочення споживання енергії є обов’язковою умовою впровадження джерел чистої енергії. Це перший та обов’язковий етап диверсифікації викопних вуглецевих видів палива, який технічно уможливлює сам процес переходу на чисті та безпечні види енергії, та, у низці випадків, робить цей перехід економічно доцільним та ефективним, а відтак – і життєздатним.

Список використаних джерел

  1. Про Національний план дій з відновлюваної енергетики на період до 2020 року : Розпорядження Кабінету Міністрів від 01.10.2014 № 902-р / Кабінет Міністрів України [Електронний ресурс].
  2. Енергетика. Книга 5. Електроенергетика та охорона навколишнього середовища. Функціонування енергетики в сучасному світі.
  3. Про альтернативні види палива : Закон України від 14.01.2000 № 1391-XIV / Верховна Рада України [Електронний ресурс].
  4. Клименко В. В., Кравченко В. І., Боков В. М., Гуцул В. І. Технологічні основи виготовлення біопалива з рослинних відходів та їх композитів: Монографія. /За ред. В.В. Клименка – Кропивницький: ПП «Ексклюзив-Систем», 2017. – 162 с.
  5. РОЗВИТОК РИНКУ БІОПАЛИВА В УКРАЇНІ ТА СВІТІ: СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ. Збірник наукових праць ВНАУ Серія: Економічні науки №1 (56) 2012 -  Режим доступу.
  6. Бенецький Володимир. Особливості виробництва пелет в Україні. Економічні аспекти.
  7. «Підготовка та впровадження проектів заміщення природного газу біомасою при виробництві теплової енергії в Україні». Практичний посібник/За ред. Г. Гелетуха. – К.: «Поліграф плюс», 2015. – 72 с. – Режим доступу.
  8. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Технічний аналіз» для студентів спеціальності 7.090303/Упоряд: П.О.Єгоров, О.Ю.Свєткіна, О.Б.Нетяга, Н.В.Козиненко – Д.: Національний гірничий університет, 2006. – 19 с.
  9. ДСТУ EN ISO 17225-1:2019 (Тверде біопаливо. Технічні характеристики та класи палива. Частина 1. Загальні вимоги.


Якщо сторінка Вам сподобалась, поділіться у соціальних меражах:

Статистика