Технико-экономические характеристики автономных электро­станций, использующих биотопливо, зависят от многих факторов, важ­нейшими из которых являются топливная составляющая в стоимости электроэнергии, затраты на энергетическое оборудование и его эксплуа­тацию и другие.

Для значительной территории России к наиболее перспективным энергоресурсам растительного происхождения следует отнести биомас­су лесов. В частности, территория Томской области обладает значи­тельными запасами леса. Объем эксплуатационного запаса древесины, с распределением по породам, приведен в таблице 15 [19].

Таблица 15 Состав Запасы древесины спелых и перестойных лесов тыс. м3 % Хвойные 485480 36 Лиственные 864070 64 Всего по области 1349550 100

Расчеты показывают, что при полном рациональном использова­нии лесосырьевых ресурсов доля дровяной древесины может составлять 10 млн. м3 плюс до 2 млн. м3 отходов от переработки древесины на ле­соперерабатывающих предприятиях. По теплотворной способности это эквивалентно 3,5 млн. тонн угля Кузнецкого бассейна.

При этом общий объем ввозимого в Томскую область угля за по­следние 5 лет не превышает 2...2,5 млн. тонн.

Следует отметить существенно меньшее количество вредных примесей в продуктах сгорания древесины по сравнению с углем. Таким образом, речь идет о значительном энергетическом потенциале биомас­сы лесных отходов. Исследования потенциала биомассы лесов Томской области дают основания считать, что вся ее территория обладает доста­точным потенциалом для использования биомассы в энергетических целях. Энергетическая плотность ресурса территории области находит­ся в диапазоне 274.1046 Вт/м.

Как было показано в предыдущем разделе, наиболее перспектив­ным способом энергетического использования древесных отходов явля­ется газификация древесины.

Объем капиталовложений в вариант системы электроснабжения от газогенераторной станции, работающей на биомассе, зависит от сле­дующих показателей: варианта исполнения газогенераторной установ­ки, расходов на транспортировку оборудования, расходы на строитель­но-монтажные, пуско-наладочные, проектно-конструкторские работы.

Зависимость, позволяющая оценивать объем капиталовложений в исследуемые объекты, представляется в виде выражения:

К = Ыуд ■ Куд. уст + ктр(m, s) + П [тыс. руб],

где Ыуд - установленная мощность газогенератора, кВт; Kуд уст- удель­ная стоимость 1 кВт установленной мощности, руб./кВт; Ктр (m, s) -

расходы по транспортировке газогенератора, зависящие от массы обо­рудования (m) и дальности транспортировки (s); П - прочие расходы (расходы на строительно-монтажные, пуско-наладочные, проектно­конструкторские работы).

Зависимость величины капиталовложений от мощности энергоус­тановки в графическом виде показана на рис. 67.

Мощность потреб ителя, кВт

— Газопоршневый вариант исполнения

] Газодизельный вариант исполнения

Рис. 67. Изменение капиталовложений в установку газогенераторной
электростанции в зависимости от варианта исполнения
и мощности потребителя

Удельная стоимость 1 кВт установленной мощности электриче­ской станции [10]:

- с газопоршневым двигателем (работающем на 100 % генератор­ном газе) составляет:

K уд уст = 20000, руб./кВт;

- электростанции с газодизельным двигателем (работает 70 % на генераторном газе, 30% на дизельном топливе):

K уд уст = 11000, руб./кВт.

Эксплуатационные затраты З (УГГ)10 [руб./год] при эксплуата­ции одного агрегата газогенератора можно определить из выражения:

З(Игг ) = а-K + F (Nгг ) + Зтоп,

где а - коэффициент амортизационных отчислений (на капитальный ремонт и реновацию, расходы на эксплуатацию) от капиталовложений, принятый по [79] 4 % в год; F(Nrr) - среднегодовой фонд заработной платы, в зависимости от мощности газогенератора и соответственно численности обслуживающего персонала в течение срока эксплуатации оборудования [79]; Зтоп - затраты на топливо.

Для газодизельного варианта исполнения электростанции

где Цт б би - прейскурантная цена биомассы, руб./кг; Цгсм - стоимость ГСМ (дизельного топлива и масла) для конкретных децентрализован­ных потребителей; Вдиз, Вбиом - расход топлива на выработку элек­троэнергии.

Объемы расходуемого топлива равны:

В = W • ьдиз • Вб = W • ьбиом

^диз "год иэ? ^биом "год иэ ’

где Wгод - годовая выработка электроэнергии на газодизельной стан­ции, кВтч; Ьэдиз - удельный расход дизельного топлива, л/кВтч; ^биом

- удельный расход биомассы, кг/кВтч.

Для газогенераторной электростанции:

Зд. топ = Вбиом • Цт. биом,

где Цт биом - прейскурантная цена биомассы, руб./кг; Вбиом - расход топлива на выработку электроэнергии:

где Wгод - годовая выработка электроэнергии на газопоршневой стан­ции, кВт ч; Ьэбиом - удельный расход биомассы, кг/кВт ч.

Расчет стоимости заготовки и транспортировки топливных дров и щепы основан на определении суммы стоимости лесосечных, транс­портных и вспомогательных работ. По данным исследований технико­экономических показателей [80] удельная стоимость лесосечных работ составляет 47.. .56 руб./м при сплошной рубке и 36.. .38 руб./м при вы­борочной рубке. Удельная стоимость транспортировки щепы зависит от расстояния транспортировки и в общем виде представлена зависимо­стью, приведенной на рис. 68.

Расстояние транспортировки топливных дров и щепы, в условиях разброса децентрализованных потребителей Томской области, не пре­вышает 500 км. При условии, что одному м древесного топлива, в зависимости от его влажности и породного состава, соответствует 500.750 кг, а удаленность потребителей электроэнергии от места лесо­заготовки не превышает 500 км, стоимость биотоплива в области нахо­дится в пределах 0,1.. .0,7 руб./кг.

Рис. 68. Удельная стоимость транспортировки щепы в зависимости от расстояния транспортировки

Эффективность работы газогенераторной электростанции можно оценивать по величине общего (годового) экономического эффекта (ОЭЭ), обусловленного экономией дизельного топлива, [тыс. р..]:

ОЭЭ = Вдиз • Цгсм - З(Агг),

где Цгсм - стоимость ГСМ (дизельного топлива и масла) для конкретных децентрализованных потребителей, тыс. руб./тонну; З(ЫГГ) - годовые затраты на эксплуатацию газогенераторной электростанции, р..; Вдиз - объем сэкономленного топлива, обусловленного применением газогене­ратора, тонны.

Изменения ОЭЭ в зависимости от стоимости биомассы Цт. биом и степени неравномерности графика нагрузки ^п представлен на рис.69 для станции мощностью 30 кВт.

Себестоимость электроэнергии от газогенераторной электростан­ции определяется как

С _ З (NГГ)

^год,

где Жгод - годовая выработка электроэнергии.

Расчеты показывают, что для мощностей до 400 кВт и цены на биомассу 0,1...0,7 руб./кг себестоимость производимой электроэнергии находится в пределах 1.4 руб./кВтч, что определяет экономическую целесообразность использования биомассы лесов для производства электроэнергии в локальных системах электроснабжения.

ч

о

ю

ъ

а

6

3

н

О

О

О

Вопросы для самопроверки

1. Что такое биомасса? Назовите ее разновидности.

2. Каковы основные способы использования биомассы в энерге­тических целях?

3. В чем заключаются преимущества переработки первичной биомассы в биотопливо?

4. Назовите преимущества биотоплива по сравнению с углем и другими ископаемыми энергосистемы.