Деревина як джерело енергії у Карпатському регіоні

Карпатський регіон, який включає Закарпатську, Івано-Франківську, Львівську та Чернівецьку області, є одним з найбільш багатих на ліси регіонів України. Залісненість його становить 39,3%.

Тут заготовляють близько 25% об’єму всіх деревних заготівель в Україні, що становить 4872,6 тис м кубічних. В процесі вирощування лісу і перероблення заготовленої деревини утворюється 52...65% деревних відходів. Крім того, значна кількість деревини є за межами лісу – це так звані лісопаркові дерева та вживана деревина.

Сьогодні, в час енергетичної кризи, гостро стоїть питання використання деревини (в першу чергу деревних відходів) для енергетичних потреб. На основі аналізу кількості деревини, що заготовлюється, визначено кількість деревних відходів в Карпатському регіоні, які можна використати для енергетичних потреб. Одним із способів використання деревної біомаси є її спалювання з метою отримання енергії. Історично деревина постійно використовувалась як джерело енергії в багатьох країнах світу як така, що цілком відповідає традиційному паливу. Існує багато систем застосування деревини як джерела теплової енергії.

Серед найбільш поширених способів отримання енергії в Карпатському регіоні з деревини назвемо:
• спалювання в побуті;
• безпосереднє спалювання м’яких відходів у різного типу котельних установках;
• спалювання брикетів, пелет;
• газогенератори;
• піроліз.

Безпосереднє спалювання кускової деревини в побуті потребує значних затрат на заготівлю та підготовку до спалювання і на саме спалювання. Крім заготовленої в лісі, для спалювання частково використовують садово-паркову деревину, ціна якої є меншою, однак затрати на підготовку до спалювання значно більші. Таким способом сьогодні опалюється велика кількість індивідуальних будинків Карпат, де немає газопостачання.

Спалювання м’яких відходів (тирси та верстатної стружки) доцільно організовувати там, де накопичуються такі відходи, – на деревообробних підприємствах. Інколи доцільно збирати їх з декількох таких підприємств, розташованих на невеликих відстанях одне від одного, і переробляти централізовано там, де є споживачі теплової енергії.

Кращі результати отримують, коли м’які відходи утилізуються у брикети або пелети, які сьогодні набувають поширення. Такі відходи легше транспортувати і зберігати, їх теплотворна здатність більша, ніж у дров і м’яких відходів. Однак для їх виготовлення необхідні певні додаткові затрати. Крім м’яких відходів, для виготовлення брикетів і пелет слід рекомендувати переробку низькоякісної кускової деревини в паливну тріску в стаціонарних або мобільних установках.

Крім безпосереднього спалювання дров’яної деревини, м’яких відходів (тирси, стружки, паливної тріски), пресованих відходів (брикетів, пелет) різної форми та розмірів, сьогодні набувають розвитку технології енергохімічної, або термохімічної генерації горючого газу з відходів деревини – газогенератори. Газ, який отримують в газогенераторах, не потребує додаткового очищення і може використовуватись в існуючих топках парових або водогрійних котлів.

В газогенераторах, крім лісохімічних продуктів, отримують генераторний газ, що використовується як паливо в стаціонарних дизельних установках. Такі установки – найбільш економічні джерела електроенергії на лісозаготівельних підприємствах із незначним споживанням електроенергії, що віддалені від електросистем. Використання газогенераторів в котельнях деревообробних підприємств суттєво економить енергію (газ, вугілля, електроенергію тощо). Наприклад, такої установки потужністю 100 кВт достатньо для обігріву виробничих приміщень (площею 700 м квадратних при їх висоті 3,5 м кубічних) або трьох вакуумних сушильних камер (об’ємом 30 м кубічних). В дизельних установках можна одночасно спалювати тирсу, стружку і кускові відходи довжиною 0,5...0,6 м. Залежно від об’єму відходів, що переробляються, і величини теплового навантаження, використовують установки потужністю від 500 до 5000 кВт.

Ще одним способом використання кускової дров’яної деревини, яка відома з давніх-давен і використовується у багатьох країнах для різних цілей, сьогодні є піроліз, в результаті якого отримують деревне вугілля. Це вугілля в подальшому можна використовувати і як джерело
енергії, і для інших цілей.

Серед печей різних типів найбільш передовими за конструкцією, рівнем механізації та застосовуваною технологією визнають безперервно діючі вертикальні реторти. Теплоносієм для нагрівання деревини в ретортах служать гази, які не конденсуються, з продуктів піролізу із домішками продуктів згорання цих же газів. Технічний стан вугілля характеризується вмістом нелеткого вуглецю, летких речовин та золи. Залежно від кінцевої температури і способу піролізу деревини, вугілля містить 70...85% нелеткого вуглецю. При прокалюванні вугілля до 900°С вміст вуглецю збільшується до 97,7%. Елементарний хімічний склад утворюваного вугілля для всіх порід деревини на всіх етапах піролізу практично постійний і залежить тільки від кінцевої температури процесу. Вихід вугілля змінюється від кінцевої температури піролізу; для температур 350… 900°С становить 40…22% відповідно.

Тим не менш ще на початку 90-х років минулого століття в Україні на паливо йшло 2 млн. м кубічних деревини на рік, що становило 5% від загального використання деревини. Навряд чи сьогодні ця частка буде меншою через зростання цін на інші види енергії.

Використання деревних відходів як палива для виробництва теплової енергії має ряд переваг:
• мала зольність;
• у складі золи після спалювання деревних відходів немає сірки;
• низька корозійна агресивність димових газів;
• значно зменшуються викиди в атмосферу шкідливих речовин;
• можливість одночасного використання відходів в досить великому діапазоні вологості;
• порівняно низька ціна;
• фізична доступність сировини в умовах, коли інші види енергії є недоступними;
• екологічна чистота, що зменшує навантаження на довкілля, якщо їх вивозити як побутові відходи;
• соціальні переваги – покращуються умови проживання, з'являються додаткові робочі місця при зборі та переробці.

На сьогодні у світі накопичено достатній досвід успішних комерційних проектів з енергетичного використання деревної біомаси. Вони можуть бути потужністю від кількох кіловат (сімейного типу) до кількох десятків мегават електричного навантаження.

Найкращі з них за ціною виробленої енергії вже впритул конкурують зі станціями, які використовують вугілля як паливо. Карпатський регіон є ідеальною територією для того, аби зосередитись на утилізації деревних відходів, яких нагромадилося чимало. Роботи з їх переробки – від заготівлі до деревообробки – тут проводяться в недостатньому обсязі. Невикористання відходів – це не тільки економічні втрати для суспільства, але й екологічне навантаження, оскільки ці відходи часто складуються біля річок. Тому варто розробити стимули до заохочення їх переробки зі створенням доданої вартості. Деякі середні та великі деревообробні підприємства використовують відходи для виробництва енергії; певна кількість відходів продається населенню для обігріву. Окрім того, в Карпатському регіоні є виробники паливних брикетів, український ринок яких є невеликим. Зі збільшенням ціни на традиційні джерела енергії можна очікувати, що попит на брикети та пелети зросте як в Україні, так і за кордоном. Тому Карпатський регіон може зробити вагомий внесок у цей сегмент зростаючих енергетичних ринків.

Після виробництва продукції з масивних деревних відходів та переробки технологічної тріски для продукції целюлозно-паперової, плитової, гідролізної галузей всі залишки доцільно скеровувати на енергетичні потреби.

Подрібнену паливну тріску можна використовувати безпосередньо на місці або утилізувати у брикети та пелети і в такому вигляді транспортувати на великі відстані, в тому числі і на експорт, оскільки за кордоном попит на них сьогодні необмежений.

Ціна пелет в Європі сьогодні коливається в межах €80…240, а в Україні – €130…135.

Внутрішній ринок виробництва і споживання брикетів і пелет в Україні і Карпатському регіоні не сформовано.

Використання відходів деревини для енергетичних потреб замість викопних джерел енергії відповідає вимогам Кіотського протоколу (1997 р.), ратифікованого Верховною Радою від 04.02.2004 р. і може частково фінансуватись Європейським банком реконструкції і розвитку.