Біомаса

Для будівництва фінансово успішних об’єктів генерації енергії з біомаси необхідно мати глибоке розуміння характеристик різних типів біомаси, а також особливостей функціонування даного ринку. Це дозволяє проектувати системи, в основу яких закладено функціонал, що дозволяє уникати певних обмежень та стримуючих факторів, які притаманні біомасі як джерелу енергії. Такими стримуючими факторами є наступні:

  • Біомаса зазвичай розпорошена та має невисоку питому енергоємність. Це робить транспортування біомаси без попереднього ущільнення економічно доцільним на відстань не більше 50 км.
  • Фізичні та хімічні характеристики біомаси значно відрізняються для кожного типу. На даний момент не існує універсальних систем генерації енергії з біомаси, які б ефективно працювали з доволі широким переліком типів біомаси.
  • Аграрні та інші компанії, які володіють значним ресурсом біомаси не є енергокомпаніями, а отже зазвичай не мають кваліфікованого персоналу для управління та обслуговування систем генерації енергії з біомаси, а також відповідного досвіду роботи з ними.
  • Сучасні системи генерації енергії з біомаси можуть продукувати певні види викидів та забруднюючих речовин, таких як SOx, NOx, смоли, тощо, які вимагають додаткових коштів для знезараження та утилізації.

Хоча всі ці обмеження та фактори стримування на перший погляд є досить негативними, вони слугують чіткими критеріями для вибору певних технологій з загального переліку. І, абсолютно точно, не можуть перекрити переваги від використання біомаси в якості джерела енергії. Ці переваги наступні:

  • Економічні показники використання відходів біомаси є все більш позитивними з огляду на високу ціну в прямому та переносному сенсі традиційних джерел енергії, а також всебічну державну підтримку, зокрема через зелені тарифи, субсидії, тощо.
  • Відходи біомаси, зазвичай, мають низьку альтернативну вартість, а отже об’єкти генерації, що розміщені біля джерела відходів біомаси, мають можливість отримувати сировину за низькими цінами.
  • Об’єкти генерації енергії з біомаси мають позитивний соціально-економічний ефект, створюючи робочі місця та податки в місцеві бюджети.
  • Об’єкти генерації енергії з біомаси дозволяють диверсифікувати бізнес компаній, які володіють сировиною, знижуючи ризики негативних подій в основному бізнесі такої компанії.

Підходи до проектування об’єктів та систем генерації енергії на біомасі

Для того, щоб отримати максимальну вигоду від реалізації проекту з використання біомаси в якості енергетичної сировини, необхідно визначитись з філософією підходу до кожного конкретного проекту. А саме, визначити, в порядку зменшення важливості, які вимоги до системи конверсії біомаси висуваються, наприклад, (1) безпека та надійність, (2) низькі операційні витрати на технічне обслуговування (3) універсальність щодо типу сировини, (4) невисокі капітальні витрати.

Саме вищевказані фактори дозволяють окреслити ту технологію чи технології, які найкращим чином виконають поставлені задачі в ході довгострокової і прибуткової роботи. Відмічаємо той факт, що такий фактор як ефективність використання сировини (витрати сировини на одиницю виробленої енергії), не входить в цей перелік. Як доведено багатьма економічними дослідженнями, для відходів біомаси, вартість яких є невисокою або навіть нульовою, ефективність має значення лише у випадку значного її впливу на показники капітальних витрат та технічного обслуговування об’єкту.

 

ТЕЦ і ТЕС на біомасі — виробництво електроенергії з біомаси

ТЕС та ТЕЦ, які використовують рослинну біомасу для виробництва тільки електричної або електричної та теплової енергій (когенерація), є привабливими з точки зору інвестування. Ці об’єкти мають високу прибутковість завдяки використанню місцевої сировини, яка має невисоку альтернативну вартість, а також мінімізує витрати на транспортування. Не остання роль в забезпеченні прибутковості та сталості даного бізнесу в Україні належить державі, яка законодавчо гарантує покупку всієї електроенергії, виробленою установками на відновлюваних джерелах енергії до 2030 року. Цей фактор є одним з визначальних для позитивного вирішення питання про надання банківського фінансування українськими банками з коштів іноземних кредитних ліній.

Досвід нашої компанії з реалізації проектів по будівництву об’єктів відновлюваної енергетики в Україні, доводить можливість отримання банківського фінансування з іноземних кредитних ресурсів у сумі до 80% від загальної вартості будівництва об’єкту, з привабливою відсотковою ставкою у євро чи доларах США.

Спеціалістами нашої компанії були розроблені ряд типових рішень ТЕС на біомасі для використання складних, з точки зору термохімічної конверсії, видів рослинної біомаси (солома, відходи вирощування агрокультур, пожнивні рештки, енергетичні рослини) для виробництва електричної енергії та її продажу в мережу за «зеленим» тарифом, з можливістю переведення роботи системи в режим власного споживання під час відключення електропостачання в загальній мережі. При необхідності, дані об’єкти можуть працювати в режимі ТЕЦ, тобто окрім електроенергії виробляти ще і теплову енергію (у вигляді гарячої води чи пари) для промислових та/або побутових потреб.

 

Біоенергетичні проекти для фермерських господарств

Перелік необхідних технологічних процесів залежить від характеристик вибраної сировини та інших вихідних умов, а отже, підбирається під кожен проект індивідуально. Загальні параметри ТЕС на біомасі наступні: 

  • електрична потужність ТЕС — до 1 МВт; 
  • площа угідь для збору сировини — до 5 тис. га; 
  • площа земельної ділянки під ТЕС — 0,5 га; 
  • площа земельної ділянки під склад сировини — 2 га; 
  • сума інвестицій до 1 млн євро; 
  • термін окупності 2-3 роки (за умови підключення по «зеленому» тарифу).

Переваги для фермерських господарств від інвестування в ТЕС на біомасі:

  • наявність власної сировинної бази (солома, пожнивні рештки); 
  • законодавчо гарантований розмір «зеленого» тарифу до 2030 року для продажу електроенергії в загальну мережу; 
  • забезпечення господарства електроенергією на власні потреби на періоди відключень постачання від загальної мережі; 
  • можливість використання теплової енергії для промислових та побутових потреб.

Біоенергетичні проекти для аграрних компаній

Загальні параметри ТЕС на біомасі наступні:

  • електрична потужність ТЕС — до 3 МВт; 
  • площа угідь для збору сировини — до 20 тис. га; 
  • площа земельної ділянки під ТЕС — 0,5 га; 
  • площа земельної ділянки під склад сировини — 5 га; 
  • сума інвестицій — до 3 млн євро; 
  • термін окупності 2-3 роки (за умови підключення по «зеленому» тарифу).

Переваги для агрокомпаній від інвестування в даний проект:

  • наявність власної сировинної бази (солома, пожнивні рештки); 
  • законодавчо гарантований розмір «зеленого» тарифу до 2030 року для продажу електроенергії в загальну мережу; 
  • можливість використання теплової енергії для промислових та побутових потреб; 
  • диверсифікація напрямків діяльності компанії; вертикальна інтеграція бізнесу; 
  • імідж компанії, яка запроваджує новітні технології відновлюваної енергетики.

 

Газифікація біомаси – газифікатори на біопаливі для виробництва тепла та електроенергії

Енергія біомаси може конвертуватися в зручні для практичного застосування види енергії кількома шляхами (спалювання, газифікація та піроліз). Одним з перспективних шляхів використання біомаси є її газифікація з метою подальшого виробництва електроенергії та тепла на теплоелектростанціях. Не секрет, що пряме спалювання місцевих твердих палив нераціонально через низький коефіцієнта корисної дії цієї технології (30-50%). За рахунок газифікації твердих видів біопалива у чистому вигляді або в суміші з іншими видами органічного палива відбувається підвищення ККД. Одним з найбільш раціональних способів є газифікація біомаси з виробництвом горючих (генераторних) газів у газогенераторах. При цьому підвищується надійність, економічність, екологічність і безпека тепломеханічного обладнання. Сучасні газогенератори дозволяють забезпечити високоефективне спалювання всіх видів твердого біопалива в режимі газогенерації.

Газифікація — це процес спалювання біопалива при температурі 800-1500 °С в присутності повітря або кисню і води з отриманням в результаті синтез-газу або генераторного газу з теплотою згоряння від 10000 до 16700 кДж/м3. Застосування технологій газифікації твердого палива, як складової біомаси, дозволяє використовувати його для роботи будь-яких типів двигунів внутрішнього згоряння. При цьому при переході на газогенераторний газ потужність двигунів практично не змінюється, значно поліпшуються екологічні показники, на 40-50% збільшується їх моторесурс. Заміна продуктів нафтопереробки та природного газу дешевим твердим біопаливом (відходи деревообробної промисловості, спеціально підготовлені відходи сільгоспвиробництва і т.п.) дозволяє в підсумку отримувати значний економічний ефект.

Газогенератори для роботи на біомасі

В Україні розроблені й успішно застосовуються газогенератори, які дозволяють переробляти місцеве паливо (обрізки гілок, дрова, торф, брикети тирси і інші відходи) в паливо для двигунів внутрішнього згоряння, в тому числі — для двигунів електрогенераторних установок. Через меншу теплотворної здатності генераторного газу, порівняно з нафтопродуктами, спостерігається втрата потужності в межах від 5% до 15%, але включенням вентилятора досягається підвищення потужності двигуна. Використання газу в ДВС з подальшим виробництвом електроенергії висуває жорсткі вимоги до газифікаторів і якості одержуваних газів. Необхідність очищення, охолодження та перемішування газу робить технологію щодо складної, а досвід експлуатації подібних пристроїв показав, що такі електростанції чутливі до зміни параметрів палива, зміни навантаження устаткування, якості обслуговування та умов навколишнього середовища. На базі сучасних газогенераторів можуть бути побудовані тепло- і електростанції на відходах деревообробки (тирса, тріска, кора тощо) та рослинництва (солома, стебла і лузга соняшника, стебла кукурудзи тощо).