Спецможливості
Технології

Со­ло­ма як дже­ре­ло енергії для сільсько­го гос­по­дар­ст­ва

16.09.2017
332
Со­ло­ма як дже­ре­ло енергії для сільсько­го гос­по­дар­ст­ва фото, ілюстрація

Останнім часом питання енергозабезпечення, зокрема у с/г, набуває все більшої актуальності. Ціни на природний газ щороку підвищуються, і ця тенденція триватиме й надалі.

 

 

У су­час­них умо­вах за­галь­но­виз­на­ним фак­том є те, що спа­лю­ва­ти сухі відхо­ди сільсько­го­с­по­дарсь­ко­го ви­роб­ництва для от­ри­ман­ня теп­ла в 2,5–5,0 ра­зів вигідніше, ніж ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти газ. Втім, спа­лю­ва­ти мож­на різні сухі ор­ганічні відхо­ди: подрібнені рос­линні решт­ки, тир­су, відхо­ди від очи­щен­ня зер­на, со­няш­ни­ко­ву луз­гу, со­ло­му — го­ло­вне, щоб во­ни бу­ли су­хи­ми. У про­по­но­ваній статті ми роз­г­ля­не­мо мож­ли­вості ви­ко­ри­с­тан­ня со­ло­ми як па­ли­ва. Вар­то за­зна­чи­ти, що ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти со­ло­му для ви­роб­ництва теп­ла мож­на як у не­ве­ли­ких аг­рар­них підприємствах, так і на по­туж­них еле­ва­то­рах. Цей варіант енер­го­за­без­пе­чен­ня особ­ли­во ак­ту­аль­ний у разі, як­що в гос­по­дарстві є влас­не рос­лин­ництво, яке стабільно дає ве­ли­ку кількість со­ло­ми.

Со­ло­ма зер­но­вих куль­тур у ви­гляді со­лом’яних тюків, різки або гра­нул (пе­лет) є хо­ро­шим енер­го­носієм. За своєю теп­ло­твор­ною здатністю спа­лю­ван­ня 2,34 кг со­ло­ми рівноз­нач­не спа­лю­ван­ню 1 м3 при­род­но­го га­зу. Але її ви­ко­ри­с­тан­ня для за­до­во­лен­ня енер­ге­тич­них по­треб про­мис­ло­вих підприємств, ферм або еле­ва­торів обійдеть­ся їм ут­ричі де­шев­ше порівня­но з при­род­ним га­зом. 

Со­ло­ма є побічним про­дук­том ви­ро­щу­ван­ня різних сільгоспкуль­тур, на­сам­пе­ред — зер­но­вих. Пло­ща в Ук­раїні під зер­но­ви­ми ста­но­вить май­же 14 млн га, і в кінце­во­му ре­зуль­таті їхньо­го ви­ро­щу­ван­ня, окрім ос­нов­ної про­дукції, що­ро­ку от­ри­му­ють 78–95 млн т со­ло­ми (і ця кількість із підви­щен­ням уро­жай­ності різних зер­но­вих куль­тур із ро­ку в рік зро­с­тає).

Більшість со­ло­ми зер­но­вих куль­тур, які ви­роб­ля­ють в Ук­раїні, є побічним про­дук­том і ніяк не ви­ко­ри­с­то­вується. На фо­то — зби­ран­ня ози­мої пше­ниці за до­по­мо­гою ком­бай­на, об­лад­на­но­го навісним на­ко­пи­чу­ва­чем ста­ро­го зраз­ка. При­би­ра­ти такі со­лом’яні ку­пи з по­ля потім ду­же про­бле­ма­тич­но (фо­то Dr. Oleksii Orlov, 2016, Тер­нопільська об­ласть).

Тра­диційні на­пря­ми ви­ко­ри­с­тан­ня со­ло­ми зер­но­вих куль­тур:

— підстил­ка для тва­рин;

— корм для тва­рин;

— по­льо­ва муль­ча та ор­ганіка — подрібнен­ня з на­ступ­ним за­гор­тан­ням у ґрунт (на­при­клад, під час оран­ки) для збільшен­ня вмісту гу­му­су й підви­щен­ня ґрун­то­вої ро­дю­чості.

 

Але є й інше за­сто­су­ван­ня цьо­го побічно­го про­дук­ту сільгоспви­роб­ництва. У низці країн ЄС її вже впро­довж де­ся­тиліть ви­ко­ри­с­то­ву­ють як па­ли­во — дже­ре­ло для ви­роб­ництва як теп­ла, так і еле­к­т­ро­е­нергії. Як ЄС, так й Ук­раїна чітко за­яви­ли про своє ба­жан­ня спри­я­ти ак­тивнішо­му ви­ко­ри­с­тан­ню біома­си для ви­роб­ництва енергії. На­при­клад, в ЄС за­ко­но­дав­чо виз­на­че­но стра­тегічні цілі: об­ся­ги ви­роб­ництва енергії з по­нов­лю­ва­них дже­рел — 16% за­галь­но­го спо­жи­ван­ня до 2020 ро­ку. А та­кож ок­рес­ле­но кон­крет­ну ме­ту що­до ви­роб­ництва теп­ла — заміщен­ня 12%. Обид­ва ці по­каз­ни­ки на­ба­га­то пе­ре­ви­щу­ють ре­альні по­точні об­ся­ги ви­роб­ництва біома­си в ЄС. Та­ким чи­ном, в ук­раїнських фер­мерів є пер­спек­тив­ний ри­нок збу­ту ви­роб­ле­ної біома­си в ЄС (особ­ли­во це сто­сується ви­роб­ництва пе­лет/гра­нул із со­ло­ми, які до­б­ре транс­пор­ту­ють­ся). Зер­но­ва со­ло­ма — це си­ро­ви­на (біома­са), яка є в над­лиш­ку в Ук­раїні. Із за­галь­но­го об­ся­гу ви­роб­ництва со­ло­ми, за­зна­че­но­го ви­ще (78–95 млн т), мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти для ви­роб­ництва енергії 3,5–30,0 млн т. Тра­диційно ціни на со­ло­му ду­же нестійкі, але кон­трак­ти із фіксо­ва­ною ціною на­разі, ймовірно, бу­дуть знач­но при­ваб­ливіши­ми для ви­роб­ників со­ло­ми. Спа­лю­ван­ня цьо­го побічно­го ви­роб­ни­чо­го ма­теріалу мож­на ви­ко­ри­с­та­ти для нагріван­ня во­ди та опа­лю­ван­ня приміщень, обігріван­ня теп­лиць, су­шіння зер­на, от­ри­ман­ня еле­к­т­рич­ної енергії та інших цілей.

Зби­ран­ня й за­готівля со­ло­ми

Під час роз­роб­ки схе­ми ви­роб­ництва енергії із со­ло­ми потрібно вра­хо­ву­ва­ти се­зонність от­ри­ман­ня цьо­го па­лив­но­го дже­ре­ла. Озимі куль­ту­ри (ячмінь, пше­ни­цю, овес, олійний ріпак)  зби­ра­ють із лип­ня по ве­ре­сень, тож у цей період бу­де до­ступ­на й со­ло­ма. А за ви­ро­щу­ван­ня ярих куль­тур во­на мо­же слу­гу­ва­ти па­ли­вом із кінця серп­ня до по­чат­ку ли­с­то­па­да.

Со­ло­му тю­ку­ють за до­по­мо­гою ба­лерів (прес-підби­рачів). За­зви­чай тю­ки ви­го­тов­ля­ють двох форм — круг­ло­го й ква­д­рат­но­го пе­ре­ти­ну. Тю­ки ква­д­рат­но­го пе­ре­ти­ну більш придатні для транс­пор­ту­ван­ня на ве­ликі відстані, по­за­як їх мож­на щільніше вкла­с­ти. Тож ко­ли ви оби­раєте ба­лер для по­треб сво­го гос­по­дар­ст­ва, потрібно вра­хо­ву­ва­ти си­лу йо­го пре­су­ван­ня: що ви­ща щільність тюків, то кра­ще. Це змен­шить ви­т­ра­ти на транс­пор­ту­ван­ня тюків. Та­кож ве­ли­ке зна­чен­ня має до­вжи­на різки со­ло­ми: що во­на ко­рот­ша, то кра­ще. Ну й, звісно, со­ло­ма обов’яз­ко­во має бу­ти су­ха.

Най­по­ши­реніший спосіб зби­ран­ня со­ло­ми — в круглі тю­ки. Але для її транс­пор­ту­ван­ня — це не най­кра­щий варіант. Для її пе­ре­ве­зен­ня кра­ще використовувати ква­д­ратні тю­ки. 

Для зби­ран­ня со­ло­ми за­сто­со­ву­ють прес-підби­рачі різних видів. Для на­ван­та­жен­ня со­ло­ми ду­же зруч­но ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти те­ле­скопічні на­ван­та­жу­вачі. 

 

 

Логісти­ка со­ло­ми по­ля­гає в її транс­пор­ту­ванні на фер­му для по­даль­шо­го зберіган­ня й ви­роб­ництва пе­лет або транс­пор­ту­ван­ня off-farm, тоб­то без­по­се­ред­ньо ко­ри­с­ту­ва­чеві. Що ближ­че до місця ви­роб­ництва со­ло­ми розміще­ний теп­ло­ге­не­ра­тор, у яко­му спа­лю­ють цю со­ло­му, то де­шев­шою бу­де логісти­ка. За транс­пор­ту­ван­ня на ве­ликі відстані має сенс ви­го­тов­ля­ти со­лом’яні гра­ну­ли.

Та­ким чи­ном, у стан­дарт­ну ван­тажівку для транс­пор­ту­ван­ня со­ло­ми мо­же помісти­ти­ся від 25 до 40 т со­ло­ми в тю­ках, що ро­бить та­ку логісти­ку цілком рен­та­бель­ною навіть за транс­пор­ту­ван­ня на ве­ликі відстані.

Со­ло­ма для ви­роб­ництва енергії

Ви­ко­ри­с­тан­ня со­ло­ми як па­ли­ва в кот­лах/теп­ло­обмінни­ках (бой­ле­рах) мо­же спри­чи­ни­ти ко­розію ме­та­ле­вих по­вер­хонь теп­ло­обмінників. Але є певні ви­роб­ни­ки котлів (бой­лерів), які да­ють га­рантію на три­ва­ле ви­ко­ри­с­тан­ня своїх котлів, які при­зна­чені са­ме для спа­лю­ван­ня со­ло­ми.

Со­ло­ма — це ней­т­раль­не па­ли­во що­до ут­во­рен­ня СО2, і са­ме то­му во­на мо­же відігра­ва­ти важ­ли­ву роль у лан­цюж­ку ви­роб­лен­ня й по­ста­чан­ня «зе­ле­ної», тоб­то еко­логічно­без­печ­ної, енергії. До то­го ж со­ло­ма — це по­нов­лю­ва­ний ре­сурс, ад­же по­ки ви­ро­щу­ють зер­нові куль­ту­ри — бу­де й со­ло­ма. На­при­клад, у Данії таке рос­лин­не дже­ре­ло ви­ко­ри­с­то­ву­ють як енер­ге­тич­не па­ли­во по­чи­на­ю­чи з 70-х років, і слід за­зна­чи­ти — ду­же успішно. Со­ло­ма, за­сто­со­ву­ва­на як па­ли­во, за­зви­чай містить 14–20% во­ло­ги, яка ви­па­ро­вується під час горіння. 

Су­ха ре­чо­ви­на, що за­ли­ши­лась, ста­но­вить менш ніж 50% вуг­ле­цю, 6% вод­ню, 42% кис­ню й не­ве­ли­ких кілько­с­тей азо­ту, сірки, кремнію та інших міне­ралів, у то­му числі луж­них (на ос­нові натрію й калію), та хло­ридів. Уже дав­но відо­мо, що со­ло­ма, зібра­на з по­ля, яке на­пе­ре­додні ком­бай­ну­ван­ня підда­ва­ло­ся впли­ву до­щу, має зни­же­ний вміст ре­чо­вин, що вик­ли­ка­ють ко­розію. Але ча­с­то по­каз­ник золь­ності ви­ко­ри­с­то­ву­ють як фак­тор зни­жен­ня ек­с­порт­ної ціни на гра­ну­ли з со­ло­ми, а на­справді зольність не дає особ­ли­во­го впли­ву на про­цес от­ри­ман­ня теп­ла. Єди­не, що потрібно пе­ред­ба­чи­ти за їхньо­го ви­ко­ри­с­тан­ня у кот­лах спа­лю­ван­ня, — ви­да­лен­ня зо­ли й шлаків.

Шла­ки, які ут­во­рю­ють­ся в ка­мері зго­рян­ня під час спа­лю­ван­ня ор­ганічних відходів (луз­ги со­няш­ни­ку, гра­нул із со­ло­ми), за своїм зовнішнім ви­гля­дом ча­с­то на­га­ду­ють шмат­ки ка­ме­ню або скла. Ка­ме­ра зго­рян­ня має лег­ко очи­щува­ти­ся від шлаків. На цьо­му фо­то — шла­ки, які ут­во­ри­ли­ся в теп­ло­ге­не­ра­торі зер­но­су­шар­ки на ве­ли­ко­му зер­но­во­му еле­ва­торі.

Кот­ли для спалювання

Роз­роб­ле­но низ­ку котлів, які не­чут­ливі до більш аг­ре­сив­но­го впли­ву на по­верх­ню теп­ло­обмінників унаслідок склад­но­го хімічно­го скла­ду со­ло­ми й відмінно її спа­лю­ють. Зо­к­ре­ма, є такі, що ос­на­щені вен­ти­ля­то­ра­ми, які за­без­пе­чу­ють уп­равління по­да­ван­ням повітря. Ко­тельні ус­та­нов­ки для со­ло­ми мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти для ви­роб­ництва теп­ла на фер­мах, а та­кож для цен­т­ралізо­ва­но­го теп­ло­по­с­та­чан­ня. Як па­ли­во для них мо­же слу­гу­ва­ти со­ло­ма у ви­гляді со­лом’яної різки, пе­лет (гра­нул) або ціло­го тю­ка — за­леж­но від тех­но­логії, до якої при­сто­со­ва­на кон­ст­рукція кот­ла. 

Со­ло­ма, от­ри­ма­на з ріпа­ку, ви­но­сить із по­ля мен­ше ко­рис­них ре­чо­вин, ніж зер­нові, а от­же, менш «цінна» для зем­ле­роб­ст­ва (з по­гля­ду по­вер­нен­ня її в ґрунт як ор­ганічної по­жи­ви для на­ступ­них куль­тур). Од­нак во­на має ви­со­ку теп­ло­твор­ну здатність і ду­же до­б­ре зго­рає. Є та­кож до­ступні за ціною бой­ле­ри з бу­фер­ним ре­зер­ву­а­ром для зберіган­ня га­ря­чої во­ди між піко­ви­ми по­став­ка­ми теп­ла.

От­же, ви­хо­дя­чи з цих да­них, вип­ли­ває, що спа­лю­ван­ня 1 м3 га­зу еквіва­лент­не спа­лю­ван­ню 2,34 кг гра­нул (пе­лет) із со­ло­ми. Але со­лом’яні гра­ну­ли за ціною на­ба­га­то до­ступніші. Та­ким чи­ном, для на­се­лен­ня ви­ко­ри­с­тан­ня гра­нул із со­ло­ми вдвічі вигідніше, порівня­но з га­зом, а для аг­рофірм — навіть ут­ричі! У табл. 5 на­ве­де­но кон­крет­ну су­му, яку мож­на за­оща­ди­ти за ви­ко­ри­с­тан­ня пе­лет із со­ло­ми.Шлаки, які утворюються в камері згоряння під час спалювання органічних відходів (лузги соняшнику, гранул із соломи)

До то­го ж за ви­ко­ри­с­тан­ня га­зу для сушіння зер­на слід зва­жа­ти на певні ри­зи­ки: пе­ре­бої з по­ста­чан­ням цьо­го ви­ду па­ли­ва; підви­щен­ня цін на газ (на­при­клад, порівня­но з 2013 ро­ком ціна на ньо­го в до­ла­ро­во­му еквіва­ленті ви­рос­ла втричі); по­ста­чан­ня роз­ве­де­но­го і не­якісно­го га­зу; ве­ли­чезні ви­т­ра­ти на от­ри­ман­ня дозвільної до­ку­мен­тації й ро­бо­ти з ус­та­нов­лен­ня си­с­те­ми га­зо­по­с­та­чан­ня. На­томість за ви­ко­ри­с­тан­ня со­ло­ми для сушіння зер­на та­ких ри­зиків не­має. Так, з ура­ху­ван­ням сьо­годнішньої кон’юнк­ту­ри рин­ку капітальні ви­т­ра­ти на підве­ден­ня й ус­та­нов­ку га­зо­во­го об­лад­нан­ня для сушіння зер­на в аг­рофірмі знач­но пе­ре­ви­щу­ють ви­т­ра­ти на ана­логічне об­лад­нан­ня, при­зна­че­не для спа­лю­ван­ня со­ломи.

Висновки

Знач­на кількість со­ло­ми по­тенційно до­ступ­на для ви­ко­ри­с­тан­ня її в енер­го­вироб­ництві.

Для спа­лю­ван­ня со­ло­ми ри­нок про­по­нує низ­ку котлів/теп­ло­об­мінни­ків/паль­ників, спеціаль­но при­зна­че­них для ви­ко­ри­с­тан­ня біома­си.

Є технічна мож­ливість спа­лю­ва­ти со­ло­му в кількох фор­мах (нарізка, пе­ле­ти/гра­ну­ли, ру­ло­ни/тю­ки) за­леж­но від тех­но­логії спа­лю­ван­ня та кон­ст­рукційних особ­ли­во­с­тей котлів.

О. Ор­лов, канд. с.-г. на­ук, керівник аг­рарно­го бізне­су

Інформація для цитування
Основи підживлення інтенсивних насаджень яблуні та інших зерняткових культур / О. Ор­лов// Пропозиція/ — 2017. — № 6. — С. 148-151

 

Автоматический кран подачи соломенных тюков в измельчитель для дальнейшего сжигания биомассы
Автоматический кран подачи соломенных тюков в измельчитель для дальнейшего сжигания биомассы

Інтерв'ю
Ма­рек Руж­няк— влас­ник гру­пи ком­паній Agro-Land Group
Аг­рар­на Поль­ща та­кож міцно «при­кипіла» до Ук­раїни, ад­же польські тех­но­логії, техніка, посівний та насіннєвий ма­теріал уже дав­но от­ри­ма­ли схва­лен­ня ук­раїнських сільгоспви­роб­ників і
Змінити своє життя та переїхати за кордон, до Європи, мріє зараз чи не кожен українець. Про те, чи настільки позитивним є цей досвід та яким чином будувати свою аграрну стратегію, аби завоювати

1
0