Стратегические культуры для биоэнергетики
Конечно, ВИЭ не смогут полностью обеспечить крупные промышленные объекты энергией, но на местном уровне (школа, больница, ферма) это вполне возможно. К примеру, в ННЦ «ИНСТИТУТ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НААН» уже длительное время работают над научными разработками и исследованиями по внедрению возобновляемых источников энергии в промышленных масштабах.
Сегодня Украина обеспечивает собственные потребности в энергетических ресурсах лишь на 60,9%, а энергоемкость ВВП страны в 2,6 раза превышает показатели развитых стран. Предложенные в проекте обновленной Энергетической стратегии до 2030 года направления развития различных секторов энергетики Украины в определенной степени не соответствуют тенденциям развития возобновляемой энергетики стран ЕС и мира в целом. Планируется, что в 2030 году объем производства электроэнергии из ВИЭ составит лишь 4,61% от всей генерации электроэнергии в стране.
На начало 2013 года в нашей стране общая установленная электрическая мощность объектов электрогенерации, подключенных к объединенных энергетических систем, составила 53,78 ГВт, в том числе из ВИЭ — около 715 МВт: ВЭС — 301,8 МВт, СЭС — 317,8 МВт, МГЭС — 85 МВт, ТЭС / ТЭЦ на биомассе — 9,98 МВт. При этом общая установленная электрическая мощность объектов электрогенерации на биомассе достигала 6,2 МВт, на биогазе -3,78 МВт. Ориентировочная стоимость строительства 1 МВт ТЭЦ на биомассе составляет 1,5-2 млн евро.
Только три объекта используют биомассу в качестве топлива и только одна когенерационная установка — на биогазе. Это ООО «Смелаэнергопромтранс», ООО «Комбинат Каргилл», ОАО «Кировоградолия» и ООО «ЛНК».
Перспектива использования осушенных торфяников
Украина имеет около 1200000 га осушенных торфяников, почти половина этих площадей вообще эффективно не используется. Но осушенные торфяники — это потенциально самые угодьях, имеющих достаточное увлажнение, значительные запасы органического вещества и соответственно азота, является основным экономически лимитирующим элементом питания для получения стабильно высоких урожаев биомассы. При умелом использовании они обеспечивают высокие урожаи многих сельскохозяйственных культур (кукуруза на силос — 45-50 т / га, многолетние травы — до 12 т / га, морковь — 25 т / га). В ННЦ «Институт земледелия НААН» убеждены: наибольшие перспективы внедрения технологий выращивания энергетических культур могут быть именно на осушенных торфяниках. Эти почвы имеют практически идеальные условия для получения максимальных урожаев энергетической биомассы. При учете того, что большие площади сейчас изъяты из обработки, а это уменьшает конкуренцию с посевами продовольственных культур, можно с уверенностью прогнозировать стремительное развитие этого нового направления земледелия на осушенных угодьях.
Панфильская исследовательская станция ННЦ «Институт земледелия НААН» проводит исследования по изучению возможностей использования осушенных торфяников для выращивания энергетических культур с 2005 года. Инициатором упомянутых исследований был директор исследовательской станции, кандидат сельскохозяйственных наук А.И. Ткачев. Благодаря этой научной работе удалось определить самые и приспособлены к условиям однолетние и многолетние сельхозкультуры, дикорастущие виды трав, различные породы деревьев и кустов. Всего в исследованиях за эти годы задействовано более 120 видов, разновидностей, гибридов и форм трав и деревьев. (Травяной и древесной растительности). Как оказалось, по сравнению с минеральными почвами, на осушаемых торфяниках кормовые культуры, которые могут быть использованы как энергетические, в среднем дают на 15-20% выше урожай.
Результаты проведенных исследований также показали, торфяные почвы в силу своих агрохимических и гидротермических свойств дают возможность получать максимальную производительность энергетических культур, гораздо больше, чем в богарных условиях. Кроме того, экономическая эффективность выращивания большинства энергетических культур на осушенных торфяниках существенно выше, чем в богарных условиях, поскольку нет необходимости в дополнительном азотном питании и увлажнении. Следствием этого является высокая производительность культур.
Лидеры по выходу биомассы
На землях ПАНФИЛЬСКОЙ исследовательской станции ННЦ «Институт земледелия НААН» собраны культуры травяной годовалого и многолетней растительности, которая способна давать большую биомассу; выращиваются как традиционные, так и малораспространенные культуры и даже растения, которые считаются сорняками. Есть три фактора «энергетичности», по которым проходит подбор культур — максимальный выход сухого вещества, минимальные потери сухого вещества при сборе и устойчивость к полеганию.
Чтобы рекомендовать для производства ту или иную культуру, нужно разработать агротехнологию — изучить способы подготовки почвы, использование удобрений, исследовать схемы посадки и посева, определить время оптимального периода сбора для каждой культуры. Сейчас на ПАНФИЛЬСКОЙ опытной станции заложено несколько участков для исследования стратегической культуры для биоэнергетики — мискантуса. Растение неприхотливое к условиям выращивания, питательности почв и воды, может больше двадцати лет расти на одном месте, практически не полегает и устойчива к болезням и вредителям. Урожайность сухого вещества достигает за 25 т с 1 га. Собирается легко обычным силосным комбайном, то есть не требует специальной техники. Перспективными для получения энергетического сырья среди многолетних культур следует считать топинамбур и сильфия, которые формируют 22,7-24,0 т / га сухого вещества ежегодно.
Исследования по изучению энергетической производительности однолетних культур показали, что наибольшую производительность обеспечили кукуруза — 19,1 т / га, сорго -9,4 т / га, мальва — 9,8 т / га, клещевина — 10,1 т / га.
Кроме того, учеными ПАНФИЛЬСКОЙ ДС исследованы 45 различных видов, гибридов и форм ивы. По результатам исследований, ива прутовидная можно назвать классикой биоэнергетических плантаций, она наиболее экологически пластичная, устойчива к болезням и вредителям и обеспечивает максимальные приросты биомассы. Для выращивания на осушенных торфяниках хорошо адаптирован ива трёхтычинковая. Есть интересные гибриды Ботанического сада им. Н.Н. Гришко НАН Украины, тоже показали неплохие результаты.
В целом по иве продолжаются основательные исследования по изучению технологических аспектов, и сейчас исследуется три схемы по густоте насаждений с использованием калийного удобрения и несколько вариантов режимов скашивания. По результатам исследований установлено, что быстрорастущими породами деревьев, которые можно использовать в энергетике, есть и тополя. Они в чем преобладают даже иву. Наиболее производительные Евроамериканские гибриды, полученные в результате скрещивания тополя черного и тополя канадской.
Сегодня Панфильская исследовательская станция ННЦ «Институт земледелия НААН» является плацдармом научной наработки и исследований в изучении биоэнергетических культур. К тому же Панфильская ДС имеет собственный зарегистрированный в Реестре сортов растений гибрид ивы, обеспечивает максимальный выход сухого вещества. Опытная станция может стать базовым хозяйством по производству черенков и обеспечить производственные плантации посадочным материалом и технологией выращивания. Ведь подобных маточных плантаций, а тем больше исследований, в Украине пока нет.