УДК
АКТУАЛЬНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ МІСКАНТУСУ ЯК БІОМАСИ ДЛЯ СПАЛЮВАННЯ В ТВЕРДОПАЛИВНИХ КОТЛАХ
Халін С., канд. екон. наук, https://orcid.org/0000-0002-7510-5056
Смоляр В., канд. с.-г. наук, https://orcid.org/0000-0002-9648-119X, E-mail: smolyarvi@ukr.net
Ковтун О., канд. с.-г. наук, https://orcid.org/0000-0001-5715-2863
УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Анотація
Мета досліджень – оцінити актуальність використання енергетичної культури міскантусу як біомаси для спалювання в твердопаливних котлах.
Методи досліджень.
Для аналітичних досліджень актуальності використання енергетичної культури міскантусу як біомаси для спалювання в твердопаливних котлах застосували метод опрацювання доступних наукових та інформаційних повідомлень.
Результати досліджень.
Для виробництва біомаси використовують спеціальні енергетичні культури, які характеризуються швидким приростом технологічної маси – верба, тополя, платан або певні сорти трав’янистих рослин (міскантус, просо, сорго тощо). Енергетичні культури – це рослини, які спеціально вирощують як паливо або для виробництва біопалива. Після одноразової посадки культуру (міскантус) можна збирати щорічно протягом 15 і більше років із середньою врожайністю 10 т/га. Міскантус має добре розвинену кореневу систему (глибиною 2,5 м), характеризується швидким ростом і стійкістю до низької температури повітря. Технологічні варіанти спалювання біомаси розділяють на три основні типи: спалювання в шарі, пилове спалювання, спалювання у псевдозрідженому стані, а також комбінований тип – сумісне спалювання біомаси з іншим паливом. Міскантус характеризується досить високим рівнем виробництва енергії до 143-560 ГДж/га, енергетичний вихід становить 360 ГДж/га/рік. Нарощування використання багаторічних енергетичних культур, таких як міскантус, сприяє зниженню споживання викопного палива. Крім високої урожайності, посухостійкості, підтримання структури ґрунту, зменшення ризиків його ерозії, покращення органічного вмісту ґрунту, інших важливих агрономічних показників, міскантус відрізняється високою ресурсною енергетичною ефективністю, яка може становити 90 %, високим рівнем конверсії. За урожайності 8-17 т/га/рік, ціну реалізації урожаю міскантусу під час його переробки на теплову енергію і біологічну олію швидкого піролізу отримали практично на одному рівні – 100 €/т. Теплотворна здатність енергетичної культури становить 17,7 МДж/кг, за іншими науковими даними – 16,0-17,2 МДж/кг, за нормативними вимогами CEN/TC 14961:2005 – 18,4 МДж/кг, незважаючи на певне відхилення від нормативів, міскантус можна охарактеризувати як цінну енергетичну сировину, придатну для спалювання в котлах.
Висновки.
За результатами аналітичних досліджень вперше оцінили актуальність використання енергетичної культури міскантусу як біомаси для спалювання в твердопаливних котлах. Енергетичну культуру (міскантус) після одноразової посадки можна збирати щорічно протягом 15 і більше років. Міскантус характеризується високим рівнем виробництва енергії, а саме 143-560 ГДж/га, енергетичний вихід становить 360 ГДж/га/рік. Збільшення використання багаторічних енергетичних культур, таких як міскантус сприяє зниженню споживання викопного палива. Міскантус відрізняється високою ресурсною енергетичною ефективністю, яка може становити 75-90 %, високим рівнем конверсії. За даними наукових повідомлень, теплотворна здатність енергетичної культури (міскантусу) становить 17,7 МДж/кг, за нормативними вимогами CEN/TC 14961:2005 – 18,4 МДж/кг, незважаючи на певне відхилення від нормативів, міскантус характеризується як цінна енергетична сировина, ефективна під час спалювання в твердопаливних котлах.
Ключові слова: біомаса, відновлювані джерела енергії, енергетична ефективність, енергетичні культури, міскантус, твердопаливні котли.
UDC
RELEVANCE OF USING MISCANTUS AS BIOMASS FOR BURNING IN SOLID FUEL BOILERS
Khalin S., Cand. Econ. of Scs, https://orcid.org/0000-0002-7510-5056
Smolyar V., Cand. Agr. Scs, https://orcid.org/0000-0002-9648-119X, smolyarvi@ukr.net, +38 0679216157
Kovtun O., https://orcid.org/0000-0001-5715-2863
L. Pogorilyy UkrNDIPVT
Abstract
The purpose of the research is to evaluate the relevance of using miscanthus energy culture as biomass for burning in solid fuel boilers.
Research methods.
Analytical studies on the relevance of the use of energy culture of miscanthus as biomass for burning in solid fuel boilers were carried out by processing the available scientific and informational reports.
Research results.
For the production of biomass, special energy crops are used, which are characterized by rapid growth of technological mass - willow, poplar, sycamore, or certain varieties of herbaceous plants (miscanthus, millet, sorghum, etc.). Energy crops are plants that are specially grown for use directly as fuel or for biofuel production. After a single planting, the crop (miscanthus) can be harvested annually for 15 years or more with an average yield of 10 t/ha. Miscanthus has a well-developed root system (2,5 m deep), is characterized by rapid growth and resistance to low temperatures. Technological options for biomass combustion are divided into three main types: combustion in a layer, dust combustion, combustion in a pseudo-liquefied state, as well as a combined type - combined combustion of biomass with other fuels. Miscanthus is characterized by a fairly high level of energy production, and actually 143-560 GJ/ha, energy yield is 360 GJ/ha/year. Increasing the use of perennial energy crops such as miscanthus helps reduce fossil fuel consumption. In addition to high yields, drought resistance, maintaining soil structure, reducing the risk of soil erosion, improving soil organic matter and other important agronomic indicators, miscanthus has a high resource energy efficiency, which can be 90 %, a high level of conversion. With a yield of 8-17 t/ha/year, the selling price of miscanthus during its processing into thermal energy and biological oil of rapid pyrolysis was received at almost the same level - 100 €/t. The calorific value of energy culture is 17,7 MJ/kg, according to other scientific data is in the range of 16,0-17,2 MJ/kg, according to regulatory requirements CEN / TC 14961: 2005 – 18,4 MJ/kg, despite some deviations from the standards, miscanthus can be described as a valuable energy raw material suitable for combustion in boilers.
Conclusions.
According to the results of analytical studies, the relevance of using miscanthus energy culture as biomass for combustion in solid fuel boilers was assessed for the first time. Energy crops (miscanthus) after a single planting can be harvested annually for 15 years or more. Miscanthus is characterized by a high level of energy production, namely 143-560 GJ/ha, energy yield is 360 GJ/ha/year. Increasing the use of perennial energy crops such as miscanthus helps reduce fossil fuel consumption. Miscanthus has a high resource energy efficiency, which can be 75-90 %, a high level of conversion. According to scientific reports, the calorific value of energy crop (miscanthus) is 17,7 MJ/kg, according to regulatory requirements CEN / TC 14961: 2005 – 18,4 MJ/kg, despite some deviations from the standards, miscanthus is characterized as a valuable energy raw materials effective during combustion in solid fuel boilers.
Key words: biomass, renewable energy sources, energy efficiency, energy crops, miscanthus, solid fuel boilers.
УДК
АКТУАЛЬНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИСКАНТУСА В КАЧЕСТВЕ БИОМАСЫ ДЛЯ СЖИГАНИЯ В ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ КОТЛАХ
Халин С., канд. экон.. наук,
Смоляр В., канд. с.-х. наук, https://orcid.org/0000-0002-9648-119X smolyarvi@ukr.net, +38 0679216157
Ковтун Е., https://orcid.org/0000-0001-5715-2863
УкрНДИПВТ им. Л. Погорелого
Аннотация
Цель исследований – оценить актуальность использования энергетической культуры мискантуса в качестве биомассы для сжигания в твердотопливных котлах.
Методы исследований.
Аналитические исследования актуальности использования энергетической культуры мискантуса в качестве биомассы для сжигания в твердотопливных котлах осуществлены методом обработки доступных научных и информационных сообщений.
Результаты исследований.
Для производства биомассы используют специальные энергетические культуры, характеризующиеся быстрым приростом технологической массы – ива, тополь, платан, или определенные сорта травянистых растений (мискантус, просо, сорго и т.п.). Энергетические культуры – это растения, специально выращиваемые для использования непосредственно в качестве топлива или для производства биотоплива. После одноразовой посадки культуру (мискантус) можно собирать ежегодно в течение 15 и более лет со средней урожайностью 10 т/га. Мискантус обладает хорошо развитой корневой системой (глубиной 2,5 м), характеризуется быстрым ростом и устойчивостью к низкой температуре воздуха. Технологические варианты сжигания биомассы разделяют на три основных типа: сжигание в слое, пылевое сжигание, сжигание в псевдoсжиженном состоянии, а также комбинированный тип – совместное сжигание биомассы с другим топливом. Мискантус характеризуется достаточно высоким уровнем производства энергии, а по сути 143-560 ГДж/га, энергетический выход составляет 360 ГДж/га/год. Наращивание использования многолетних энергетических культур, таких как мискантус, способствует снижению потребления ископаемого топлива. Кроме высокой урожайности, засухоустойчивости, поддержания структуры почвы, уменьшения рисков ее эрозии, улучшения органического содержания почвы, других важных агрономических показателей мискантус отличается высокой ресурсной энергетической эффективностью, которая может составлять 90 %, высоким уровнем конверсии. При урожайности 8-17 т/га/год, цена реализации урожая мискантуса при его переработке на тепловую энергию и биологическое масло быстрого пиролиза получили практически на одном уровне – 100 €/т. Теплотворная способность энергетической культуры составляет 17,7 МДж/кг, по другим научным данным находится в пределах 16,0-17,2 МДж/кг, по нормативным требованиям CEN/TC 14961:2005 – 18,4 МДж/кг, несмотря на определенное отклонение от нормативов, мискантус можно охарактеризовать как ценное энергетическое сырье, пригодное для сжигания в котлах.
Выводы.
По результатам аналитических исследований впервые оценили актуальность использования энергетической культуры мискантуса в качестве биомассы для сжигания в твердотопливных котлах. Энергетическую культуру (мискантус) после одноразовой посадки можно собирать ежегодно в течение 15 и более лет. Мискантус характеризуется высоким уровнем производства энергии, а именно 143-560 ГДж/га, энергетический выход составляет 360 ГДж/га/год. Увеличение использования многолетних энергетических культур, таких как мискантус, способствует снижению потребления ископаемого топлива. Мискантус отличается высокой ресурсной энергетической эффективностью, которая может составлять 75-90 %, высоким уровнем конверсии. По данным научных сообщений, теплотворная способность энергетической культуры (мискантус) составляет 17,7 МДж/кг, по нормативным требованиям CEN/TC 14961:2005 – 18,4 МДж/кг, несмотря определенное отклонение от нормативов, мискантус характеризуется как ценное энергетическое сырье, эффективное при сжигании в твердотопливных котлах.
Ключевые слова: биомасса, возобновляемые источники энергии, энергетическая эффективность, энергетические культуры, мискантус, твердотопливные котлы.