авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Биоэнергетический потенциал калининградской области

-- [ Страница 2 ] --

Запасы коры и других древесных отходов в Калининграде (450 тыс. т), Советске (535 тыс. т) и Немане (42,5 тыс. т) достигают 1,0 млн. т. Этого количества достаточно для производства биогранул более чем на 10 лет при годовом выпуске порядка 60 тыс. т, что соответствует 1140 ТДж энергии. При этом запасы отходов действующих ЦБК ежегодно пополняются в среднем на 30-40 тыс. т.

Осуществление предложенного Госкомэкологией России инвестиционного проекта «Организация малоотходного производства биогранул с утилизацией короотвалов целлюлозно-бумажной и деревоперерабатывающей промышленности» в г. Калининграде позволило бы отказаться от сжигания 42 тыс. т угля в котельных и ТЭС и снизить загрязнение атмосферного воздуха выбросами СО2 на 99834 т/год, а SO2 – на 504 т/год.

Ивовые плантации перспективное направление биоэнергетики

В ряде европейских стран (Англия, Дания, Швеция, Польша, Эстония и др.) быстрорастущие виды ивы (Salix viminalis, S. dasyclados и др.) широко культивируются для короткоциклового воспроизводства энергетической биомассы. Скашивают прутняк (высотой 4-7 м) в среднем раз в 3-4 года, затем перерабатывают стебли в щепу, которую сжигают как в традиционных, так и в специальных установках для получения тепла и электроэнергии. Полное время функционирования продуктивной плантации после ее закладки составляет 24-25 лет, после чего корни ивы полностью измельчаются, почва рекультивируется и готовится под новую плантацию или посадку другой культуры.

В Польше и Швеции годовой урожай сухой древесной биомассы ивы достигает в среднем 10-12 т/га (теплота сгорания 1 т сухой массы соответствует 16-19 ГДж) и энергетически эквивалентен 7 т каменного угля или 5,5 т мазута.

SWOT-анализ перспективности использования

ивовых плантаций в условиях Калининградской области

Сильные стороны 1. Широкое распространение ивовых (род Salix), высокое мелиоративное значение 2. Использование малопродуктивных земель для выращивания ивы в течение 20-25 лет 3. Снижение зависимости от поставок природного газа, угля, мазута 4. Возобновляемость ресурсов Слабые стороны 1. Блокирование дренажных систем корнями ивы 2. Длительный период окупаемости (10-12 лет) 3. Необходимость государственной поддержки (дотаций, субсидий и пр.) 4. Плохая сохранность измельченной ивы
Возможности 1. Комплексное использование ивовых плантаций для очистки сточных вод, осушения заболоченных земель 2. Для создания плантаций пригодны почвы избыточно увлажненнные 3.Использование для повышения урожайности плантаций в качестве удобрений недоочищенные сточных вод ЖКХ, животноводческих ферм и пр. 4. Сжигание влажной щепы в котельной сразу после заготовки в зимнее время Угрозы 1.Нарушение работы мелиоративной сети 2. Затруднительная механизированная уборка на переувлажненных почвах в связи с положительными температурами в зимнее время 3. Недостаточная изученность долгосрочного воздействия сточных вод на физико-химические свойства почв 4. Разложение (возгорание) измельченной щепы при длительном ее хранении

Для развития этого направления биоэнергетики в регионе имеется ряд благоприятных предпосылок. В ходе ревизии представителей рода Salix учеными кафедры ботаники РГУ им. И. Канта выявлено 13 видов ив, из которых 11, включая S. viminalis L., встречаются в различных ландшафтах по всей территории области (Г.Г. Кученева, 1983; А.И. Халаим, 1999). Производство биомассы ивовых рода Salix весьма перспективно организовывать на пустующих сельскохозяйственных и избыточно увлажненных землях в поймах рек, на заболоченных лугах побережий Куршской и Вислинской лагун.

Кустарниковые ивы быстро растут на нарушенных землях - отвалах вскрышных пород горных выработок (карьеров), на эродированных землях, заброшенных пастбищах. В Славском, Нестеровском и Правдинском районах нарушенные земли образуются после карьерных разработок месторождений торфа, песчано-гравийных материалов и др. Такими землями в области занято 4426 га, рекультивация их осуществляется крайне медленно. Площадь эрозионно-опасных сельскохозяйственных угодий составляет 140 тыс. га.

В соответствии с целевой программой «Основные направления развития агропромышленного комплекса Калининградской области на 2007-2016 гг.» площадь неиспользуемых сельскохозяйственных земель к 2016 г. составит 39 тыс. га, в настоящее время она достигла 300 тыс. га, в том числе не используемая пашня – 146 тыс. га, луга и пастбища – 154 тыс. га. Энергетический потенциал ивовых плантаций, учитывая площадь неиспользуемых сельскохозяйственных и эродированных земель к 2016 г., может ежегодно составить 2100 ТДж (65,4 тыс. т у.т.), принимая, что годовой урожай сухой древесной массы – 10 т/га и её теплота сгорания – 16 МДж/кг (при сборе урожая один раз в три года).

Типичные для Калининградской области выровненный рельеф, избыточное количество осадков, тяжелые почвогрунты способствуют переувлажнению земель и благоприятны для произрастания ивы. С учетом анализа новейших ландшафтной и почвенной карт (Н.Н. Лазарева, 2002; 2004); карт целей экологически ориентированного использования территории, природно-экологического каркаса и конфликтов природопользования Калининградской области, составленных при разработке Ландшафтной программы коллективом географов, биологов, гидрологов и др. (В.П. Дедков, Г.М. Федоров, 2006), выделены участки, перспективные под ивовые плантации (рис. 3). При этом исключались особо охраняемые и предлагаемые к охране природные территории (Схема охраны…, 2004), лесные, высоко и средне продуктивные сельскохозяйственные угодья.

Полевое обследование территории (с использованием метода ключевых участков) позволило выделить по значимости три категории урочищ (перспективных для создания ивовых плантаций) - высокую, среднюю и низкую. К высоко перспективным отнесены урочища моренных равнин (в частности, пологоволнистых равнин на карбонатной суглинистой морене, низких моренных равнин); озерно-ледниковых глинистых равнин; дельтовых равнин; долин крупных рек (не входящих в состав ООПТ и предлагаемых к охране). Менее значимы урочища пологоволнистых и возвышенных волнистых равнин на бескарбонатной суглинистой морене. Наименьшее значение для плантаций имеют урочища краевых грядово-холмистых морен, флювиогляциальных равнин, эоловых образований.

Рис. 3. Участки, перспективные для выращивания ивовых плантаций

Для выращивания ивы из всех выделенных категорий участков потенциально перспективны урочища на дерново-слабоподзолистых глееватых и глеевых суглинистых почвах на карбонатных моренных суглинках; дерново-скрытоподзолистых глееватых и глеевых почвах на озерно-ледниковых глинах с избыточным увлажнением и неблагоприятными агротехническими свойствами; на дерново-глеевых почвах на аллювиально-озерных отложениях. Урочища, предлагаемые для создания ивовых плантаций, занимают значительную площадь в северной, центральной и северо-восточной частях территории области.

Менее пригодны для выращивания ивы легкие дерново-слабоподзолистые глееватые почвы, формирующиеся на легких моренных отложениях (супесчаного и суглинистого механического состава), которые занимают полого-волнистые равнины (юго-запад области), возвышенные волнистые равнины (северо-запад) и полого-волнистые равнины на легкой карбонатной суглинистой морене (юго-восток области).

Еще менее значимы для плантаций ивы почвы супесчаного и песчаного механического состава, долины рек с глубоко врезанными поймами, с крутыми уклонами. К этой части территории относятся Вармийская и Виштынецкая и Самбийская возвышенности, Прегольско-Инстручская гряды, характеризующиеся расчлененным рельефом, высоким содержанием валунного материала, слоистостью песчано-гравийных отложений.

Биоэнергетический потенциал биомассы ивы на площади 4,5 тыс. га ежегодно достигает 810 ТДж (27,6 тыс. т у.т.), что эквивалентно 3,4% потребляемой областью тепловой энергии, а также сжиганию 32,3 тыс. т угля или 19,3 тыс. т мазута. Для ивовых плантаций в первую очередь целесообразно использовать пустующие малопродуктивные земли вблизи действующих котельных (Калининград, Правдинск, Полесск и др.).

Торф как биотопливо

Торф относится к частично возобновляемым природным ресурсам, его обычный ежегодный прирост в высоту варьирует от 0,4 до 2-3 см (Г.Н Ельцина, 1999), поэтому возможно неистощительное использование этого вида биотоплива в пределах величин прироста. Торфяные болота занимают 6% территории области, из них менее распространены верховые болота - 32,5% (от их общей площади), значительно больше низинных болот - 64%, а переходных – 3,5% от общей заболоченной территории. Наиболее заболочены северо-западные районы, приуроченные к Нижненеманской низменности и северной части Полесской равнины. Степень заторфованности здесь доходит до 20%.

На площади 64978 га в области насчитывается 282 месторождения торфа с промышленными запасами 311 млн. т. Общие запасы торфа – более 3,0 млрд. т (В.В. Орленок, 1997). Наибольшие залежи сосредоточены в Славском, Полесском, Гурьевском районах. Запасы торфа на 10 разрабатываемых месторождениях составляют 33,739 млн. т (по состоянию на 01.01.2006). Среднегодовые объемы добычи торфа на освоенных месторождениях в 1997-2006 гг. составляли 40-50 тыс. т (условная влажность 40%), из них топливного – 5-7 тыс. т (рис. 4).

Рис. 4 Динамика добычи торфа в Калининградской области

Мощность торфа на месторождениях - 3-5 м, однако, иногда она увеличивается до 6-9 м. Большинство торфяных залежей нормальнозольные (зольность менее 12 %), со средней степенью разложения 25-30%. Низинные залежи содержат до 60% углерода и отличаются более высокой тепло­творной способностью - 23,3 МДж/кг (для сухого вещества) по сравнению с залежами переходного и верхового типов - 22,5 МДж/кг, но с большей зольностью (от 5 до 25%). Зольность переходных и верховых залежей 5-6% и ниже.

Торф низинных болот по теплотворной способности практически не отличается от бурых углей. В связи с этим для сельских районов целесообразна добыча и переработка торфа на топливо. В довоенное время (до 1945 г.) в Восточной Пруссии торф брикетировали и широко использовали для отопления городов и сел.

При оценке месторождений, пригодных для добычи топливного торфа, учитывался ряд критериев: зольность - до 23% (норм. до 12%); степень разложения для торфяников верхового и переходного типа от 15% и выше, низинного типа – от 10% и выше; содержание влаги - меньше 52% (в соответствии с ГОСТ Р 50902-96). Этим критериям удовлетворяют 29 месторождений (включая действующие) общей площадью 16,06 тыс. га (в пределах промзалежи) и запасами 54,2 млн. т, в т.ч. 16 месторождений низинного типа с общей площадью 12,7 тыс. га и запасами 49,6 млн. т (рис. 5).

Рис. 5. Разрабатываемые и перспективные месторождения топливного торфа

При этом исключались месторождения, подлежащие сохранению в естественном состоянии на особо охраняемых и предлагаемых к охране природных территориях.

При ежегодной добыче 2,0 тыс. т торфа (40% влажности) на каждом из 29 месторождений общий биоэнергетический потенциал составит 585,8 ТДж (20,0 тыс. т у.т.), что эквивалентно 2,46% потребляемой областью тепловой энергии, а также сжиганию 23,3 тыс. т угля или 14,0 тыс. т мазута.

Расчеты низшей (полезной) теплоты сгорания (см. формулу 2) торфа производились согласно шведскому стандарту SS 187182. Высшая теплота сгорания (, МДж/кг) рассчитывалась:

для низинного и переходного торфа:

; (3)

для верхового торфа:

, (4)

где АС – содержание золы в сухом веществе, %; R – степень разложения торфа (И.И. Лиштван, 1989).

Неистощительное использование в пределах величин ежегодного прироста позволяют добывать топливный торф на основных действующих предприятиях Нестеровского, Краснознаменского, Полесского, Славского районов (по 10-50 тыс. т/год) многие десятки лет.

Возможности получения биогаза

В 2005 г. в Калининградской области насчитывалось 165 сельскохозяйственных организаций (в том числе 65 малых предприятий), 1107 крестьянско-фермерских хозяйств и индивидуальных предприятий. Около 50% объема сточных вод и отходов животноводческих ферм, зверохозяйств и птицефабрик используется в качестве удобрения, остальные вывозятся на поля без обработки, создавая угрозу распространения инфекционных болезней. Вместе с тем, на крупных птицефабриках (при поголовье птиц 600-650 тыс. штук) выход биогаза от сбраживания помета достигает 120 тыс. м3 в сутки. Основа получения биогаза - процесс анаэробной ферментации органического вещества под действием бактерий. Метановое брожение протекает при температурах от 10 до 55°С. В результате образуется газовая смесь, содержащая 60-70% метана, 30-35% углекислого газа, 2-3% азота, 1-2% водорода и др., с низшей теплотой сгорания 18,0-27,5 МДж/м3, а также экологически чистое органическое удобрение.

Возможное количество биогаза (Р) для районов Калининградской области (для крупных, средних и малых сельхозпредприятий) рассчитывалось по формуле (H. Schulz, B. Eder, 2001; Г.Г. Гелетуха, 2002):

Р [м3 СН4/год] = N C [т/год] 0,62 В [м3 СН4/т], (5)

где N – количество голов скота и птиц, С – количество органического вещества (навоза, помета) на 1 голову в год, В - количество биогаза на одну тонну органического вещества (навоза, помета). Для исключения из расчета органических отходов, непригодных для анаэробного сбраживания, введен коэффициент доступности (0,62).

Энергетический потенциал биогаза (Q) рассчитывался по формуле:

Q [МДж] = Р [м3 СН4/год] 22 [МДж/м3], (6)

где 22 МДж/м3 - теплотворная способность биогаза.

В 2005 г. количество биогаза из отходов животноводства и птицеводства составило 18,3 млн. м3, его энергетический потенциал - 404,1 ТДж (13,8 тыс. т у.т.), что соответствует 1,69% тепловой энергии, ежегодно потребляемой областью (табл. 1).

Таблица 1

Биоэнергетический потенциал отходов животноводства и птицеводства (условная влажность 90-95%)

Учитываемые показатели Крупный рогатый скот Свиньи Овцы и козы Лошади Куры
Кол-во голов (N) на 1.01.2006 г 57935 22633 5103 1069 1754023
Количество биогаза, (P) тыс. м3 10775,9 1052,4 56,5 79,5 6402,2
Энергетический потенциал биогаза, (Q) ТДж 237,1 23,2 1,2 1,7 140,8


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.