Біоенергетичні ресурси

ЗМІСТ

ВСТУП……………………………………………………………………….....3

1. Характеристика біоенергетичних  ресурсів, їх плюси і мінуси……….......5

2. Енергетична ситуація  та потенціал біоенергетичних  ресурсів в Україні..9

3. Політична і законодавча  база в сфері біоенергетичних  ресурсів……….15

3.1. Політичні аспекти  у сфері біоенергетичних ресурсів  на державному рівні…………………………………………………………………………………15

3.2. Політичні аспекти  у сфері біоенергетичних ресурсів  на регіональному і місцевому  рівні……………………………………………………………………23

3.3. Законодавчі аспекти  у сфері біоенергетичних ресурсів……………..27

ВИСНОВКИ……………………….…………………………………………30

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ..…………………………….32

ВСТУП

У нашому індустріальному суспільстві від енергії залежить все. З її допомогою рухаються автомобілі, відлітають в космос ракети. З її допомогою можна підсмажити хліб, обігріти житло і привести в дію кондиціонери, освітити вулиці, вивести в море кораблі.

Виробництво енергії, що є необхідним засобом для існування і розвитку людства, впливає на природу і оточуюче середовище людини. З одного боку в побут і виробничу діяльність людини настільки твердо увійшло тепло- і електроенергія, що людина навіть і не мислить свого існування без неї і споживає само собою зрозумілі невичерпні ресурси. З іншого боку, людина все більше і більше загострює свою увагу на економічному аспекті енергетики і вимагає екологічно чистих енергетичних виробництв. Це говорить про необхідність вирішення комплексу питань, серед яких перерозподіл засобів на покриття потреб людства, практичне використання в народному господарстві досягнень, пошук і розробка нових альтернативних технологій для вироблення тепла і електроенергії.

Також всім відомо, що запаси нафти, вугілля, газу не безконечні. І термін їх використання, по оцінках різних фахівців, вагається в різних місцях від тисячі до десятка років! Не така вже блискуча перспектива залишити нащадків без енергетичного забезпечення. Особливо враховуючи стійку тенденцію дорожчання нафти і газу. І дедалі швидшими темпами. А вже про глобальну зміну клімату доводиться останні декілька років не лише чути з різних трибун, але і відчувати на собі, спостерігаючи скачки температури на градуснику. Все це привело до глибшого вивчення і використання нетрадиційних відновлюваних джерел енергії. Основна перевага відновлюваних джерел енергії їх невичерпність і екологічна чистота. Це джерела на основі постійно існуючих або періодично виникаючих в довкіллі потоків енергії. Їх використання не змінює енергетичний баланс планети. Відновлювана енергія не є наслідком цілеспрямованої діяльності людини, і це є її відмінною ознакою.

Невідновлювані джерела енергії – це природні запаси речовин і матеріалів,  які можуть бути використані людиною для виробництва енергії. Прикладом можуть служити ядерне паливо, вугілля, нафта, газ. Енергія невідпоновлюваних джерел на відмінно від відновлюваних знаходиться в природі в зв'язаному стані і виділяється в результаті цілеспрямованих дій людини.

Відповідно до резолюції № 33/148 Генеральної Асамблеї ООН (1978 р.) до нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії відносяться: сонячна, вітрова, геотермальна, енергія морських хвиль, приливів і океану, енергія біомаси, деревини, деревного вугілля, торфу, тяглової худоби, сланців, бітумінозних піщаників і гідроенергія великих і малих водотоков.

Починаючи з 90-х років за ініціативою ЮНЕСКО за підтримки ООН держав-членів і зацікавлених організацій, проводяться заходи щодо просування ідеї широкого використання відновлюваних джерел.

1. Характеристика біоенергетичних  ресурсів, їх плюси і мінуси

Біоенергетика є однією з найперспективніших складових відновлюваної енергетики України. Вона заснована на використанні енергії біомаси – вуглецевомістких органічних речовин рослинного та тваринного походження (деревина, солома, рослинні залишки сільськогосподарського виробництва, гній тощо). Також до поняття біомаса відносять органічну частину твердих побутових відходів та іноді торф. Для виробництва енергії переважно застосовують тверду біомасу, а також отримані з неї рідкі та газоподібні палива — біогаз, біодизель, біоетанол. Біомаса є відновлюваним, екологічно чистим паливом, використання якого не призводить до підсилення глобального парникового ефекту.

Відповідно до закону України «Про альтернативні види палива» від 21.05.2009 року: біомаса – біологічно відновлювальна речовина органічного походження,  що зазнає біологічного розкладу  (відходи  сільського господарства (рослинництва і тваринництва),  лісового господарства та технологічно пов'язаних з ним галузей  промисловості,  а  також органічна  частина  промислових  та побутових відходів;

біоетанол -   спирт   етиловий  зневоджений,  виготовлений  з біомаси  або спирту етилового-сирцю для використання як біопалива;

біодизельне паливо  (біодизель)  -  метилові  та/або  етилові етери вищих органічних кислот,  отриманих  з  рослинних  олій  або тваринних    жирів,   що   використовуються   як   біопаливо   або біокомпонент;

біогаз - газ,  отриманий з біомаси,  що  використовується  як паливо.

Біомаса є відновлюваним, екологічно чистим паливом за умови екологічно раціонального виробництва  та  використання.  Оскільки  біомаса  є  СО2-нейтральним  паливом,  то  її використання  не  призводить  до  підсилення  глобального  парникового  ефекту.

Проте несприятливі дії на об'єкти природного середовища при енергетичному використанні біомаси мають місце. При ферментативних процесах по переробці біомаси в етанол утворюється велика кількість побічних продуктів (промивальні води і залишки перегонки), що є серйозним джерелом забруднення середовища, оскільки їх вага у декілька разів (до 10) перевищує вагу етилового спирту.

Біогаз - газоподібний продукт, що отримується в результаті анаеробної, тобто що відбувається без доступу повітря, ферментації органічних речовин самого різного походження. У будь-якому селянському господарстві протягом року збирається значна кількість гною, бадилля рослин, різних відходів. Зазвичай після розкладання їх використовують як органічне добриво. Проте мало хто знає, яка кількість біогазу і тепла виділяється при ферментації. Адже ця енергія теж може послужити хорошу службу сільським жителям.

Біогаз – суміш газів. Його основні компоненты: метан (СН4) - 55-70% і вуглекислий газ (СО2) – 28-43%, а також в дуже малих кількостях інші гази, наприклад – сірководень (Н2S).

Свіжий гній тваринницьких ферм і рідкі складові гною разом із стічними водами є забрудниками довкілля. Підвищена сприйнятливість сільськогосподарських культур до свіжого гною наводить до забруднення грунтових вод і повітряного басейну, створює сприятливе середовище для зараження грунту шкідливими мікроорганізмами. У гної тварин життєдіяльність хвороботворних бактерій і яєць гельмінтів не припиняється, насіння бур'янів, що міститься в нім, зберігає свої властивості. Для усунення цих негативних явищ необхідна спеціальна технологія обробки гною, що дозволяє підвищити концентрацію живильних речовин і одночасно усунути неприємні запахи, подавити патогенні мікроорганізми, понизити вміст канцерогенних речовин. Перспективним, екологічно безпечним і економічно вигідним напрямом вирішення цієї проблеми є анаеробна переробка гною і відходів в біогазових установках із здобуттям біогазу. Завдяки високому вмісту метану (до 70%) біогаз може горіти. Органічна маса, що залишилася після такої природної переробки, є якісним знезараженим добривом.

Для переробки використовуються дешеві відходи сільського господарства - гній тварин, послід птиці, солома, відходи деревини, засмічена рослинність, побутові відходи і органічне сміття, відходи життєдіяльності людини і тому подібне

Після утилізації вміст живильних речовин в отриманому добриві збільшується на 15% в порівнянні із звичайним гноєм. При цьому в новому добриві знищені гельмінти і хвороботворні бактерії, насіння бур'янів. Такий гній застосовується без традиційних витримок і зберігання. При утилізації виходить також рідкий екстракт, який призначається для поливу кормових трав, овочів і тому подібне

При вживанні біогазу економляться також мазут, вугілля, електроенергія і інші енергоносії. Впровадження біогазових установок покращує екологічну обстановку на тваринницьких фермах, птахофабриках і на прилеглих територіях, запобігають шкідливі дії на довкілля.

Для енергетичних цілей первинна біомаса використовується в основному як паливо, що заміщає традиційне викопне паливо. Причому, як правило, йдеться про відходи лісової і деревопереробної промисловості, а також про відходи рільництва (солома, сіно).

В той же час велике значення має питомий об'єм палива, який визначає розміри відповідного устаткування і технологію спалювання. В цьому відношенні деревина значно поступається, наприклад, вуглю. Для вугілля питомий об'єм складає близько 30 дм3 /ГДж, тоді як для тріски, залежно від породи дерева, цей показник лежить в межах 250 – 350 дм3 /ГДж; для соломи питомий об'єм ще більший, досягаючи 1м3 /ГДж. Тому спалювання біомаси вимагає або її попередньої підготовки, або спеціальних топкових пристроїв.

Спалювання біомаси є нейтральним процесом з точки зору виділення вуглекислого газу. Рослини споживають вуглекислий газ в циклі фотосинтезу. Потім він виділяється при горінні речовини. Отже, вирощений ліс і енергетичні культури є енергетичним ресурсом, який не наводить до концентрації вуглекислого газу в атмосфері.

Біогаз – чистіше паливо, що не виробляє шкідливих газів і часток. В той же час необхідні запобіжні засоби при виробництві і вжитку біогазу, оскільки метан вибухонебезпечний. Тому при його зберіганні, транспортуванні і використанні слід здійснювати регулярний контроль для виявлення і ліквідації витоків.

Переваги біоенергії

• Біоенергія – відновлювана енергія.

• Біоенергія не збільшує концентрацію вуглекислого газу в атмосфері.

• Біоенергія вирішує проблему використання відходів, їх утилізацію.

• Технологія здобуття біоенергії конкурентоздатна.

Недоліки біоенергії

•  Для виробництва біомаси потрібні обширні території.

•  Якщо  вирубка лісів буде здійснюватися  швидше, ніж природний приріст, то буде завданий серйозний збиток довкіллю. Тому необхідно збільшувати посадку лісів і піклуватися про них.

• Збільшення  населення Землі і необхідність збільшення виробництва продуктів харчування означає, що земля стає більше необхідна для виробництва пшениці, чим для виробництва біопалива. Заміщення харчових сільськогосподарських посадок посадками біомаси може ще посилити недолік продовольства в країнах, що розвиваються.

•  Безвідповідальне використання біопалива може призвести до значних викидів оксидів азоту і сажі, але використання сучасних технологій виключає цей недолік.

2. Енергетична ситуація  та потенціал біоенергетичних  ресурсів в Україні 

Україна належить до країн частково забезпечених традиційними видами первинної енергії, а отже змушена вдаватися до їх імпорту. Енергетична залежність України від поставок органічного палива, з урахуванням умовно - первинної ядерної енергії, у 2000 та 2005 роках становила 60,7%, країн ЄС – 51%. Подібною або близькою до української є енергозалежність таких розвинутих країн Європи, як Німеччина – 61,4%, Франція – 50%, Австрія – 64,7%. Багато країн світу мають значно нижчі показники забезпечення власними первинними ПЕР, зокрема Японія використовує їх близько 7%, Італія – близько 18%.

Рівень енергозалежності України є середньоєвропейським і має тенденцію до зменшення (з 60,7% у 2004 році до 54,8% у 2005 році), але він характеризується відсутністю диверсифікації джерел постачання енергоносіїв, насамперед нафти, природного газу та ядерного палива.

У структурі споживання первинної енергії в Україні за минулі роки найбільший обсяг припадає на природний газ – 41% (39% у 2005 році), тоді як в країнах світу питома вага споживання газу становить 21%; обсяг споживання нафти в Україні становить 19%, вугілля – 19%, урану – 17%, гідроресурсів та інших відновлювальних джерел – 4%.

Таблиця. 2.1. Структура споживання первинної енергії в Україні,

країнах ЄС-15, США та у світі в цілому:

Енергетична стратегія України на період до 2030 року  зазначає, що забезпечення зростаючих потреб в паливно - енергетичних ресурсах до 2030 року планується здійснити за умов:

• зменшення енергоємності ВВП та збільшення рівня енергозабезпеченості країни;
• збільшення власного видобутку вугілля, нафти, газу та урану;
• виробництва електричної енергії на атомних електростанціях на власному ядерному паливі;
• збільшення експорту нафтопродуктів за рахунок збільшення обсягів переробки нафти;
• реалізації програм енергозбереження в галузях економіки і в соціальній сфері;
• збільшення використання нетрадиційних і відновлювальних джерел енергії;
• зменшення рівня енергетичної залежності країни від зовнішніх поставок палива та збільшення обсягів споживання власних енергетичних продуктів.

Освоєння нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії (НВДЕ) слід розглядати як важливий фактор підвищення рівня енергетичної безпеки та зниження антропогенного впливу енергетики на довкілля. Масштабне використання потенціалу НВДЕ в Україні має не тільки внутрішнє, а й значне міжнародне значення як вагомий чинник протидії глобальним змінам клімату планети, покращання загального стану енергетичної безпеки Європи. Тому шляхи та напрями стратегічного розвитку НВДЕ в країні повинні сприяти солідарним зусиллям Європейської спільноти у галузі енергетики та відповідати основним принципам Зеленої книги «Європейська стратегія сталої, конкурентоздатної та безпечної енергетики» (Брюссель, 8.3.2006. COM(2006) 105).

В Україні частка відновлюваних джерел енергії у власному енергопостачанні є незначною, але Енергетична стратегія до 2030 р. прогнозує, що вона зростатиме. Найбільш поширене використання джерел відновлюваної енергії в гідроенергетиці та в опалювальних котельнях, що працюють на біомасі. В Україні розроблено технології відновлюваної енергії, але їхня якість та надійність потребують удосконалення. Основними проблемами, що перешкоджають збільшенню використання відновлюваних джерел енергії є цінова конкурентоспроможність і фінансування технологій та проектів. Існуючі субсидії для традиційних джерел енергії та інші викривлення ринкових механізмів збільшують ці проблеми. В Україні запроваджено низку стимулів для розширення виробництва та використання відновлюваних джерел енергії, але більша їх частина ще має бути впроваджена. Необхідна ефективніша політика та дієвіші законодавчі акти, які б заохочували використання відновлюваних джерел енергії та забезпечували отримання в повному обсязі екологічних, економічних і соціальних вигод.

Технічно досяжний річний енергетичний потенціал НВДЕ України в перерахунку на умовне паливо становить біля 79 млн. т у.п. Економічно досяжний потенціал цих джерел за базовим сценарієм складає 57,7 млн. т у.п., в тому числі відновлювальних природних джерел енергії - 35,5 млн. т у.п., позабалансових (нетрадиційних) – 22,2 млн. т у.п.

На даний час цей потенціал використовується недостатньо. Частка НВДЕ в енергетичному балансі країни становить 7,2% (6,4% − позабалансові джерела енергії; 0,8% − відновлювальні джерела енергії).

В Україні використовується в основному біомаса, що пропонує цікаві можливості для українського сільського та лісового господарства; інші технології відновлюваної енергії перебувають на стадії науково-дослідних і дослідницько-конструкторських робіт (НДДКР ), і їхня частка у структурі постачання енергії є незначною (табл. 2.2).

Таблиця 2.2. Технології відновлюваної енергії в Україні.

Біоенергія є, напевно, найбільш перспективним відновлюваним джерелом енергії в Україні. У 2001 р. використання деревини, відходів деревообробки та відходів сільського господарства (солома, стебла і початки кукурудзи, стебла та шкаралупа соняшника) для виробництва енергії становило еквівалент 8,1 TВт·год/рік (Гелетуха та ін., 2005). Більша частина існуючих установок для біомаси призначені для виробництва теплоенергії. Розглядаються додаткові проекти для біогазової енергогенерації, а також для спалювання соломи та деревини для комбінованого виробництва теплової та електричної енергії (когенерації). Виробництво теплоенергії, скоріше за все, залишиться ключовим для використання біомаси. Україна має різні джерела біомаси, в тому числі відходи сільського господарства, цільове виробництво енергетичних сільськогосподарських культур (табл. 2.3).

Наведені дані свідчать, що найбільшим потенціалом біоенергетичних ресурсів володіють Житомирська, Рівненська, Чернігівська, Львівська та Полтавська області. З них саме Полтавський регіон займає провідне місце серед інших регіонів України у можливостях використання біомас як альтернативного джерела палива та енергії.

Деякі промислові підприємства та компанії централізованого теплопостачання спалюють біомасу в своїх котлах для одержання тепла та пари. Деякі господарства у сільській місцевості також використовують деревину та відходи деревообробки для опалення. Агентство з відновлюваної енергетики та Науково-технічний центр «Біомаса» оцінюють, що існує потенційний ринок для різних типів котлів, що працюють на біомасі, загальним прогнозованим попитом 9 000 MВт. Використання цих котлів може заощадити 5 млрд м3 природного газу на рік. Загальні інвестиції, необхідні для їхнього виробництва – 2,4 млрд грн (0,48 млрд дол. США), що нижче, ніж ринкова вартість 5 млрд м3 газу.

Міністерство сільського господарства України підтримує культивацію рапсу та розвиток використання біопалива. Міністерство і кілька регіональних адміністрацій та приватних компаній нещодавно оголосили про плани побудувати заводи для виробництва біопалива з рапсу у Житомирській, Сумській, Вінницькій, Хмельницькій та інших областях. Кожний завод коштуватиме, за оцінками, близько 35 млн дол. США і вироблятиме 100 000 т біопалива на рік. Вирощування рапсу зросло з 100 000 т кілька років тому до близько 300 000 т у 2005 р. (Олеарчук, 2005). До цього часу більша частина вирощеного рапсу експортується до Європи. Міністерство сільського господарства планує надалі збільшувати площі полів рапсу, з 234 000 га у 2005 р. до 1,3–1,5 млн га до 2011 р., щоб забезпечити ним запроектовані заводи з виробництва біопалива.

Загальне використання біогазу становило еквівалент 0,02 TВт · год у 2000 р. (Гелетуха та ін., 2003a). Сучасний біогазовий завод було споруджено у Дніпропетровській області та введено в експлуатацію у грудні 2003 р.; демонстраційний проект з використання біогазу з органічних відходів працює у Луганську. За оцінками українських експертів, існує потенційний ринок для набагато більшого числа заводів. В українських містах існує 700 звалищ, які щороку отримують приблизно 9 млн т твердих муніципальних відходів. Близько 140 цих звалищ є великими і можуть використовуватися для збирання газу з органічних відходів. За інформацією Науково-технічного центру «Біомаса», можна теоретично збирати та використовувати для виробництва енергії до 400 млн м3 газу з органічних відходів (Матвєєв та ін., 2004).

Агентство з відновлюваної енергетики припускає, що технічний потенціал біогазу становить 2,3 млрд м3 від органічного добрива, 0,33 млрд м3 від осадків стічних вод, 2,3 млрд м3 від газу з органічних відходів – що відповідає загальній кількості 28,2 TВт·год/рік. Однак, оскільки немає детального аналізу витрат на використання цього потенціалу, неясно, яку кількість газу з органічних відходів можна отримувати економічно вигідно. Україна також планує розвивати власне виробництво синтезованого газу (сингазу) з біомаси, відходів, вугілля і торфу.

3. ПОЛІТИЧНА І ЗАКОНОДАВЧА  БАЗА У СФЕРІ БІОЕНЕРГЕТИЧНИХ  РЕСУРСІВ

3.1. Політичні аспекти  у сфері біоенергетичних ресурсів  на державному рівні

Органи виконавчої влади, які мають справу з різними аспектами паливно-енергетичного сектору, включають кілька міністерств та державних комітетів.

Міністерство палива та енергетики України  (Мінпаливенерго)– ключовий адміністративний орган українського паливно-енергетичного комплексу. Він займається створенням стратегії цього комплексу та регулятивної бази, а також бере участь у розробці державного бюджету, розвитку економіки та соціальних програм, а також розвитку місцевих джерел відновлюваної енергії. Мінпаливенерго – важливий економічний учасник паливно-енергетичного комплексу. Йому підпорядковується державне підприємство НАК «Нафтогаз України» і НАК «Енергетична компанія України», таким чином воно контролює основні енергетичні активи у нафтовому, газовому, електричному секторі та секторі централізованого теплопостачання. Міністерство було засновано згідно з Указом Президента України від 14 квітня 2000 р. Воно стало правонаступником Міністерства вугільної промисловості України, Міністерства енергетики України, Державного департаменту з питань електроенергетики України, Державного департаменту нафтової, газової та нафтопереробної промисловості України і Державного департаменту з питань ядерної енергетики України.

Основними завданнями Міністерство палива та енергетики України  є:

- сприяння нарощуванню  обсягів виробництва альтернативних  видів  палива та енергії з  альтернативних джерел;

- розробляє і здійснює  заходи щодо виконання державних  програм,  спрямованих на ефективне  використання запасів нафти, природного  газу, альтернативних видів палива, збільшення обсягів їх видобування  та забезпечення ефективної переробки;

- розробляє баланси електроенергії  об’єднаної енергосистеми України, природного газу, нафти, нетрадиційних  джерел і продуктів їх переробки, проводить моніторинг ринку цих  енергоресурсів;

- узагальнює результати  геологорозвідувальних робіт та  введення в дослідно-промислову  експлуатацію нафтових, газових, газоконденсатних  родовищ, нетрадиційних джерел енергетичної  сировини добувними підприємствами;

- координує роботи з  дослідно-промислової та промислової  розробки нафтових, газових і  газоконденсатних родовищ, нетрадиційних  джерел енергетичної сировини;

- забезпечує в межах  своїх повноважень реалізацію  основних принципів державної  політики у сфері альтернативних  видів палива, здійснення державного  управління, регулювання та нагляд  у сфері альтернативних джерел  енергії.

Указом Президента від 31 грудня 2005 р. було засновано  Національне агентство України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів  (НАЕР). Воно було створено замість Державного комітету України з енергозбереження, який працював з 1995 р. та офіційно припинив роботу в квітні 2005 р., з наміром передати частину своїх функцій Міністерству палива та енергетики України. Щодо цього рішення розгорілися дискусії, багато закладів та окремих експертів підтримали ідею створення незалежного органу з енергоефективності в Україні. Ця полеміка призвела до створення нової установи із ширшими повноваженнями, ніж у попереднього комітету.

Основними завданнями Національного агентства України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів  є:

   - проведення єдиної державної  політики  у  сфері  використання енергетичних ресурсів та енергозбереження;

- забезпечення збільшення      частки      нетрадиційних     та альтернативних видів  палива  у  балансі  попиту  та  пропонування енергоносіїв;

- створення державної    системи    моніторингу    виробництва, споживання,  експорту  та  імпорту   енергоносіїв,   удосконалення системи обліку  та контролю за споживанням  енергетичних ресурсів;

- забезпечення функціонування  єдиної системи нормування питомих  витрат енергетичних ресурсів  у суспільному виробництві.

НАЕР у сфері біоенергетики з метою скорочення використання природного газу, мазуту та вугілля, підвищення рівня енергетичної безпеки країни впроваджують біомасові технології шляхом:

- впровадження технологій та встановлення обладнання для виробництва біогазу;

- впровадження технологій та встановлення обладнання для виробництва рідких біопалив;

- комерціалізації ринку вітчизняного біоенергетичного обладнання, зокрема, в частині виготовлення вітчизняних парових деревноспалюючих котлів та вітчизняних біогазових установок;

- створення інфраструктури індустріальних технологічних потужностей із заготівлі і переробки деревного біопалива, транспортної доступності до цього ресурсу, будівництва мережі нових лісових доріг, освоєння вітчизняного виробництва обладнання для всіх стадій технологічного циклу його виробництва та використання;