ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

ВЕДЕНИЕ

Энергетика является одним из главных показателей мирового устойчивого развития. В рамках устойчивого развития от энергетики требуется надежность энергоснабжения, безопасность добычи и использования традиционных видов топлива и обеспечение энергоэффективности при производстве, распределении и потреблении электрической и тепловой энергии из нетрадиционных видов топливных ресурсов. Мировой опыт показывает, что использование возобновляемой энергетики одно из важнейших направлений повышения энергетической эффективности экономики. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих процессов в природе, а также жизненном цикле растительного и животного мира и жизнедеятельности человеческого общества. Постоянно существующие или периодически возникающие процессы в природе – это энергия солнца, энергия ветра, энергия рек и водоемов (потенциальная и кинетическая), энергия приливов и волн, геотермальная высокопотенциальная энергия. Особым многообразным видом энергии является биомасса, включающая в себя отходы животноводства, птицеводства, растениеводства, отходы перерабатывающей пищевой промышленности, твердые бытовые отходы, сточные воды городов и населенных пунктов, природные и специально выращенные растения и леса (дрова). Несмотря на то, что Россия, обеспечена запасами традиционных топливно-энергетических ресурсов, развитие возобновляемых источников энергии является крайне важным стратегическим направлением энергетики. Необходимость развития ВИЭ в России обусловлена как потребностями в обеспечении энергетической безопасности регионов страны находящихся вне систем централизованного энергоснабжения (более 70% территории России, где проживает 10% населения, находится в зонах децентрализованного энергоснабжения), так и потребностями создания надежного задела в инновационном развитии энергетики страны для будущих поколений. Это делает целесообразным применение возобновляемых источников энергии [1, 2].

В настоящее время в мировой практике широко применяется переработка органических отходов метановым брожением с получение биогаза и биоудобрений. Биогаз – это возобновляемый источник энергии, который может использоваться для получения тепловой и электрической энергии, в качестве бытового газа, а также как альтернативный вид моторного топлива. Для России использование биогаза, получаемого путем переработки органических отходов, является одним из наиболее перспективных направлений на рынке возобновляемых источников энергии.

Внедрение биогазовых технологий также решает проблему хранения отходов животноводства. Животноводческие комплексы и образующиеся на них отходы животноводства являются существенным фактором негативного воздействия на окружающую среду. В процессе долгосрочного хранения животноводческих отходов выделяются парниковые газы CH₄ и N₂O. Также, по данным Всемирной организации здравоохранения навоз, помёт и навозопомётные стоки являются источниками передачи более 100 видов возбудителей болезней животных, в том числе и человека. В то же время биологическая специфика органических отходов животноводства заключается в том, что при соблюдении ветеринарно-санитарных и технологических требований в процессе их подготовки, хранения и переработки в навозе и помёте происходит гибель патогенных микроорганизмов, уменьшаются уровень их микробной контаминации и токсичности.

Кроме того, сегодня в стране более 2 млн. га земли занято под хранение остатков сельскохозяйственной деятельности. Вовлечение этих земель в нормальный сельскохозяйственный оборот принесло бы огромный положительный эффект российской экономике [3].

Одним из наиболее эффективных вариантов переработки отходов животноводства и растениеводства является строительство биогазовых станций, которые включают в себя: биогазовую установку – оборудование и устройства, предназначенные для подготовки и переработки биоотходов в биогаз и эффлюент; когенерационную установку – оборудование, предназначенное для преобразования энергии биогаза в тепловую и электрическую энергию.

ГЛАВА 1

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

Несмотря на доминировании традиционной энергетики, в России имеются обширные районы, где развитие энергоснабжения по экономическим, экологическим и социальным условиям, а также условиям ресурсообеспечения целесообразно рассматривать с учетом масштабного использования возобновляемых источников энергии.

В первую очередьк ним могут быть отнесенызоны автономного электро- и теплоснабжения, площадь которых составляет около 70 % территории всей страны, где по разным подсчетам проживает от 10 до 20 млн. человек. Также потенциальными пользователями возобновляемой энергии могут выступать: зоны централизованного энергоснабжения с большим дефицитом электроэнергии и значительными материальными потерями и социальными проблемами из-за частых отключений потребителей энергии, населенные пункты со сложной экологической обстановкой, объекты с морально и физически изношенным традиционным энергетическим оборудованием, рекреационно- оздоровительные зоны.

В качестве важнейших преимуществ ВИЭ, по сравнению с традиционными топливными ресурсами, могут быть названы:

- отказ от использования ископаемых углеводородов;

- уменьшение загрязнения окружающей среды; уменьшение выбросов парниковых газов в атмосферу, что позволяет организовать продажу «неиспользованных» квот;

- сокращение инвестиционных затрат на строительство линий электропередач и теплотрасс;

- сокращение затрат на транспортировку ископаемых видов топлива в удаленные районы;

- уменьшение тарифов на энергию для потребителей;

- устранение рисков, связанных с функционированием атомных электростанций (возможность аварий, проблема захоронения радиоактивных отходов).

Использование энергии биоотходов животного и растительного происхождения является важнейшим направлением возобновляемой энергетики.

Российская Федерация обладает уникальными биоэнергетическими ресурсами – 775 млн. тонн/год отходов агропромышленного комплекса, что может обеспечить при современном уровне технологии до 70 млрд. м³/год биогаза и более 100 млн. тонн/год высококачественного удобрения. Что касается отходов животноводства, сейчас в России функционирует более 1800 крупных животноводческих предприятий, свинокомплексов и птицефабрик. Ежегодно на них образуется около 450 млн. тонн отходов животноводства (58 млн. тонн по сухому веществу), утилизация которых метановым брожением позволит генерировать около 33,5 млрд. м³ биогаза в год. На рис. 1.1 приведено распределение ресурсов биомассы животноводства на территории Российской Федерации. Также существуют отходы боен, мясоперерабатывающих комбинатов, рыбозаводов, различные отходы растениеводства и переработки (силос, жом свеклы и подсолнечника), стоки водоканалов, которые тоже могут перерабатываться [3, 4].

Необходимость переработки отходов животноводства и растениеводства подтверждается также ужесточением требований природоохранного законодательства. Федеральный закон РФ № 458-ФЗ «О внесении изменений в ФЗ "Об отходах производства и потребления" идругие законодательные акты Российской Федерации вчасти экономического стимулирования деятельности в области обращения с отходами» предусматривает введение требований поэтапного перехода к обязательной переработке отходов пищевой промышленности, сельского хозяйства и лесопереработки путем введения ограничений на захоронение отходов или их вывоза на поля в непереработанном виде. По данным Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации: «Предполагается, что количество направленных на захоронение на полигоны ТБО и свалки органических отходов животноводства, лесоводства и лесозаготовок, органических отходов производства пищевых продуктов, напитков, табачных изделий: с 2022 г. должно составлять – не более 80% от общего объема образования отходов; с 2025 г. – не более 50%, с 2028 г. – не более 30% от общего количества образования таких отходов» [5, 6].

Рисунок 1.1 – Распределение ресурсов биомассы животноводства на территории Российской Федерации с детализацией
по субъектам и выделением зон объединенной энергосистемы (ОЭС), изолированных энергосистем (ИЭС) и децентрализованного энергоснабжения

Таблица 1.1 – Номера субъектов Российской Федерации согласно общероссийскому

классификатору

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: