БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ В ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ БАЛАНСЕ

БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ В ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ БАЛАНСЕ
КАРЕЛИИ КАК ФАКТОР СНИЖЕНИЯ ЭМИССИИ АНТРОПОГЕННОГО УГЛЕРОДА
Сидоренко Г.И., д.т.н., проф. каф. ВИЭГ СПбГПУ; Гутаев А.Г., аспирант каф. ВИЭГ
СПбГПУ
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет,
кафедра возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики
195251, Россия, Санкт-Петербург
Рассмотрены перспективы использования биоэнергетических ресурсов в Карелии и
их влияние на углеродный баланс. Показана связь потоков углерода с различными
источниками образования энергетической биомассы. Даны оценки прямых и
косвенных потоков углерода от топливно-энергетического комплекса Карелии в 1990 и
2000 годах. Представлены потоки углерода в лесном комплексе и в сельском хозяйстве.
Работа поддержана проектом РФФИ 08-08-98803-P_север_А.
Карелия, углеродный баланс, биоэнергетические ресурсы, топливно-энергетический
комплекс, топливно-энергетический баланс.
1 ВВЕДЕНИЕ
Согласно решению международной конференции ООН в Киото (Япония) по
изменению климата для России установлена квота на выбросы “тепличных газов” на
уровне 1990 года. Предполагается, что это же положение будет распространяться при
определении предельно-допустимых объемов выбросов “тепличных газов” на субъекты
РФ. Поэтому оценки базового баланса, приведенные в статье, получены для 1990 года.
Потенциал использования биоресурсов и его влияние на углеродный баланс получены
на основе данных 2000-2004 г.
Для Карелии на основе данных 1985 и 1988 гг. первая оценка углеродного баланса
была проведена Макаревским М.Ф. в 1991 году [3], а позднее при разработке
1
“Стратегии развития энергетики Карелии” [2]. Очень важно отметить, что оценки
ресурсов биомассы Карелии непосредственно связаны с оценками углеродного баланса.
На основе ресурсных оценок определены перспективы развития биоэнергетики в
Республике Карелия (РК) и влияние использования биоэнергетических ресурсов на
углеродный баланс. Получены оценки прямых и косвенных потоков углерода в ТЭК
(топливно-энергетическом комплексе) и лесном комплексе Республики Карелия,
представлен баланс углерода в лесных и болотных биогеоценозах Карелии, подведен
суммарный углеродный баланс на территории Республики.
2. ПОТЕНЦИАЛ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ И ИХ
ВЛИЯНИЕ НА УГЛЕРОДНЫЙ БАЛАНС КАРЕЛИИ
Карелия
располагает
значительными
ресурсами
постоянно
возобновляемой
биомассы в виде древесных растений, торфа, отходов коммунального и сельского
хозяйства, которая может быть использована в энергетических целях.
Методические основы расчетов различных категорий потенциала биомассы на
примере Карелии изложены в работах [1, 4]. Ниже даны оценки потенциала
биоэнергетических ресурсов по данным 2004 г. и их роль в углеродном балансе.
2.1 Ресурсы лесной биомассы.
Запас карельской древесины на корню на сегодняшний день оценивается в 900
млн.м3. Энергия заключенная в нем составляет [6] 436 млн.т у.т. При заготовках леса
вывозится не более (100-6)*0.48/0.692=65%. При расчетной лесосеке в 8792 тыс. м3,
валовый потенциал лесной биомассы оценивается в 5 млн. т.у.т. Реальный
практический потенциал использования биомассы в Карелии состоит из отходов
лесозаготовок и отходов деревопереработки и оценивается в 759 тыс. т у.т.
2
2.2 Отходы лесозаготовок.
Для производства энергии применяется, как правило, та часть биомассы, которая не
используется для производства конструкционных, волокнистых и лесохимических
древесных материалов. Эта часть биомассы биомассы рассматривается как отходы
лесного хозяйства, лесозаготовок и деревопереработки. Технический потенциал
использования отходов лесозаготовок определяется на основании нормативов
образования древесных отходов при лесозаготовках (таблица 1) и он равен
теплотворной способности сухой биомассы отходов [4].
Таблица 1. Нормативы образования древесных отходов при лесозаготовках.
Состав отходов
Место
образования
Вид отходов
Лесосека
% от объема стволовой
древесины
Сосняки
Ельники
Березняки
Кусковые
3,7
6,8
5,2
Лесосека
Сортименты
10,8
4
…
Лесосека
Кусковые
4,4/3,4
12,3/9,2
8,1/5,3
Лесосека
Кусковые
11,8/3
16,8/3
13,0/3,0
5. Листва, хвоя
Лесосека
Мягкие
1,8
12,9
3,7
6. Откомлевки и
козырьки
Нижний
склад
Нижний
склад
Кусковые
1,4
1,4
1,4
Мягкие
0,5
0,5
0,5
1. Обломки стволов,
поврежденный
тонкомер
2. Сухостой,
валежник
3. Сучья, ветви / из
них вершинки,
мелкие ветви
4. Пни и корни /из
них пни
7. Опилки
С учетом указанных данных, технический потенциал оценен в 484 тыс. т.у.т/год [6].
Экономический потенциал использования отходов лесозаготовок при замещении
угля составляет 240 тыс. т у.т/год. Снижение выбросов углерода составит 240*0,5/0,871
= 137,8 тыс. т.С/год.
2.3 Отходы деревопереработки.
3
Основу оценки технического и экономического потенциала деревопереработки
составляют данные по объему продукции в различных производствах и доле
образующихся отходов. При производстве пиломатериалов доля отходов составляет
15..25 %, фанеры - 40..60 %, целлюлозы - 40..60 %. В большинстве случаев отходы
деревопереработки
выгодно
использовать
для
энергетических
целей
на
деревоперерабатывающих предприятиях или вблизи них. Экономический потенциал
отходов деревопереработки оценивается в 519 тыс. т.у.т/год. Снижение выбросов
углерода составляет 226 тыс.т.С/год.
2.4 Отходы АПК и отходы населенных пунктов.
Потенциал использования отходов агропромышленного комплекса был оценен по
данным 2000г.
2.4.1. Отходы животноводства
Количество крупного рогатого скота, кур несушек и кур на откорме (бройлеры) и
образуемых ими физиологических отходов принимается согласно региональной
статистике и зоотехническим нормам.
Выход физиологических отходов на одну голову:
- КРС – 30 кг/сутки при влажности 85%
- свиней - 4 кг/сутки
- курица – несушка – 0,2 кг/сут, влажность 75 %.
- бройлер – 0,115 кг/сут
Теплотворная способность сухого навоза и помета составляет 2000 ккал/кг. Валовый
потенциал рассчитывается на все поголовье животноводческих и птицеводческих
хозяйств. Он составляет 861,9 тыс. т/год или, в энергетическом эквиваленте - 37,9 тыс.
4
т.у.т/год. Экономический потенциал оценивается в 21,88 тыс. т.у.т/год. Сокращение
выбросов – 21,88∙0,8/1,5 = 11,67 тыс.т. С/год.
Для учета эффекта сокращения выбросов углерода в составе метана, необходимо
оценить анаэробную составляющую процесса естественного разложения отходов.
Рассмотрим
крайний случай, в котором отходы животноводства разлагаются с
образованием биогаза состоящего из 50 % диоксида углерода и 50 % метана. При
установленном объеме отходов в 861,9 тыс.т/ год, эмиссия биогаза составит 125 млн.
м3, из них 62,5 млн. м3 (44,6 тыс.т.) CH4 и 62,5 млн. м3 (122,5 тыс.т.) СО2.
Эквивалентный выход углерода MC(э) = 12/44(122,5 + 44,6∙21) = 288,8 тыс. т. С(э).
При освоении экономического потенциала отходов животноводства, снижение
эмиссии углерода составит 166,7 тыс. т. С. Суммарное снижение выбросов составляет
178,4 тыс. т. С/год.
2.4.2 Отходы растениеводства и перерабатывающей промышленности.
Количество отходов различных сельскохозяйственных культур определялись
согласно региональным статистическим данным. Теплотворная способность сухих
отходов неодинакова для разных культур, но в среднем составляет около 2000 ккал /кг.
Годовой объем отходов растениеводства и перерабатывающей промышленности
составляет 82,52 тыс.т.
Валовый потенциал оценен в 14,88 тыс т у.т/год. Экономический
потенциал
составит 14,66 тыс. т у. т/год. Сокращение выбросов углерода 14,66∙0,8/1,5 = 7,81 тыс.
т. С/год.
2.4.3 Осадки городских сточных вод (ОСВ).
5
Количество ОСВ и их энергетический потенциал рассчитываются по нормам их
образования на одного человека в сутки. Согласно [6], на одного человека приходится
0,26 кг/сут ОСВ при влажности 75%. Валовый потенциал ОСВ составляет 68 тыс. т/год
или 4,9 тыс. т.у.т/год, а приходящиеся на него выбросы углерода составляют 8,5 тыс.
т.С/год. Экономический потенциал использования ОСВ – 3,7 тыс. т.у.т/год.
Сокращение выбросов углерода составляет 2 тыс. т С/год.
2.4.4 Твердые бытовые отходы (ТБО).
Объемы ТБО рассчитываются на основании норм их образования на одного человека
в сутки для городских и сельских жителей. Для городских жителей 1,2 кг/чел∙сут, для
сельских жителей 0,52 кг/чел∙сут.
Теплотворная способность ТБО в расчете на сухое органическое вещество
составляет 0,2 т.у.т на одну тонну сухого вещества ТБО. Влажность ТБО – 50% [8].
Валовый потенциал ТБО на 2000 год составил 279,3 тыс. т. Без учета депонирования
и анаэробного разложения, при средней доле углерода 50% от сухой массы отходов, это
соответствует выбросу 279,3·0,5·0,5 = 69,8 тыс.т. углерода в год. Известно, что отходы
на полигонах ТБО в значительной мере подвержены анаэробному разложению, которое
сопровождается выделением «свалочного» газа. Массу содержащегося в выбросах
метана и приходящегося на него углерода, необходимо приводить к эквивалентной
массе углекислого газа. При 50 % объемном содержании метана и 50 % диоксида
углерода в свалочном газе масса углерода приходящегося на метан будет равна массе
углерода в составе углекислого газа: mм = mу = 69,8/2 = 34,9 тыс. т. С. Это соответствует
выделению 128 тыс. т. CO2 и 46,5 тыс. т. CH4 или эквивалентной массе углекислого газа
Mco2(э) = 128 + 46,5·21 = 1104,5 тыс. т. СО2. Эквивалентная масса углерода MC(э) =
1104,5 ·12/44 = 301,2 тыс. т. С.
6
Валовый потенциал энергии ТБО составляет 55,9 тыс. т.у.т/год. Реальный потенциал
пригодный к освоению (доля ТБО приходящихся на город) составляет 41,9 тыс.
т.у.т/год, при этом снижение выбросов углерода за счет замены жидкого топлива
составляет 41,9∙0,8/1,5 = 22,3 тыс. т С/год, снижение эмиссии углерода (эквивалентной
массы) в свалочном газе составит 226 тыс. т. С(э). Данные об энергетическом
потенциале различных отраслей хозяйства (ресурсов биомассы) сведены в таблицу 2.
Таблица 2. Ресурсы биомассы отходов.
Потенциал
Отходы
Отходы
населенных
пунктов
Всего
ТБО
Животноводство
ОСВ
68
4,9
3,7
3,7
Птицеводство
крупный РС
Свиноводство
347,3
44
780,5
37,4
861,9
60,8
3,1
33,2
1,6
37,9
52,4
3,1
33,2
1,6
37,9
45,6
3,1
17,98
0,8
21,88
0,9
0,45
0,45
0,23
37,9
9,8
48,6
10,9
2,8
14,15
10,9
2,8
14,15
10,9
2,8
13,93
0,02
0,06
0,06
0,06
33,8
0,1
33,92
1291,7
0,58
0,09
0,73
113,6
0,58
0,09
0,73
105,2
0,58
0,09
0,73
82,1
Всего
Растениеводство
Зерновые
(солома,стебли)
Картофель
Овощи
Всего
Перерабатывающа
я промышленность
мукомольнокрупяная
Спиртовая
Мясопереработка
Всего
Всего
Валовый
Технич. Эконом.
потенциал
тыс.
тыс.
тыс
тыс
т/год т.у.т/год т.у.т/год т.у.т/год
279,3
55,9
48,7
41,9
2.5 Торф.
Торф – частично возобновляемая биомасса, образование, накопление и разложение
которой происходит и в настоящее время. Его неистощимое использование возможно в
пределах величин его прироста. В связи с этим необходимо соизмерять имеющиеся
ресурсы торфа, их прирост с возможным объемом их использования [4].
7
Запасы торфа в границах промышленной залежи оценены в 13.7 (56.8) млрд.м 3 или 2
(8.34) млрд.т 40% влажности при средней глубине залежи 2 м. В скобках указаны
прогнозные запасы торфа [2]. Технический потенциал использования торфа при 100летнем периоде эксплуатации месторождений и коэффициенте извлечения запасов 0,20,3 можно принять 3 млн.т. в год, или 590 – 970 тыс. т у.т [4].
2.6 Суммарный потенциал использования биоресурсов.
Суммарный потенциал использования ресурсов биомассы составляет 1431 тыс. т.у.т.
Снижение эмиссии углерода при разработке биоресурсов составляет 800 тыс.т С/год,
или 2933 тыс. т СО2 (таблица 3).
Таблица 3. Экономический потенциал и снижение эмиссии углерода при
использовании биоресурсов.
Отрасль
Лесозаготовка
Деревопереработка
Животноводство
Растениеводство
Перерабатывающая
промышленность
Твердые бытовые
отходы
Осадки сточных вод
Торф
Всего
Экономический
потенциал, т. у.
т/год
240
519
21,88
Снижение выбросов,
тыс.т С/год
137,8
226
178,4
14,66
7,81
41,9
248
3,7
590
1431,14
2
0
800
3 ОЦЕНКА УГЛЕРОДНОГО БАЛАНСА КАРЕЛИИ
3.1 Вклад в углеродный баланс топливно-энергетического комплекса
Структура потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в Республике
8
Карелия в 19881, 1990 и 2000 годах и выбросы углерода от сжигания этих видов
топлива представлены на рисунке 1. На уровне 1990 г. выбросы углерода в атмосферу
от сжигания топлива в ТЭК Карелии составили – 4,36 млн.т в год; а от сжигания только
ископаемого топлива – 3,5 млн.т в год. На уровне 2000 г. выбросы углерода в
атмосферу от сжигания топлива в ТЭК Карелии составили – 2,0 млн.т в год и 1,47 млн.т
– от сжигания ископаемого топлива.
Помимо углерода, получаемого при сжигании топлива непосредственно на
территории республики, в баланс топливно-энергетического комплекса необходимо
включить компенсацию за поступающую в Карелию из энергосистем других областей
электроэнергию, выработанную на тепловых электростанциях. В 1990 г. в Карелию
поступило из соседних энергосистем 4928 ГВтч электроэнергии, в том числе из
Кольской – 2900, Ленинградской – 2009 и Вологодской – 19,2. В работе Макаревского
[3] оценки выполнены на основе данных за 1988 год (всего поступило 4411 ГВтч, в том
числе из Кольской – 3770 и Ленинградской - 641). Разница в объеме поступившей
электроэнергии составляет 517 ГВтч.
В оценках косвенных выбросов существует несколько подходов. Рассмотрим два
крайних подхода. В первом оптимистическом подходе для оценки косвенных выбросов
сделаны следующие предположения [3]:
1). Доля общей выработки электроэнергии в Кольской и Ленинградской
энергосистемах тепловыми электростанциями равна 4,2% и 41,5% соответственно.
Таким образом, общее поступление в Карелию электроэнергии с тепловых
электростанций составляет по Макаревскому [3] 158,3 + 266 = 424,3 тыс. кВт.ч.
1
- Макаревским объем потребления топлива в 1988 году оценен по приближенному балансу,
составленному по данным 1985 и 1989 годов
9
2). Нормативный расход топлива на производство 1 кВт.ч электроэнергии на
тепловых станциях СССР составляет 304 г условного топлива. Принимая его
элементный состав аналогичным таковому донецкого угля, в [3] получен объем
выбросов углерода в атмосферу при производстве на тепловых электростанциях
поставляемой в Карелию электроэнергии 66,0 тыс. т.
Следуя этим предположениям, но используя данные за 1990 г, получим поступление
в Карелию электроэнергии произведенной на тепловых электростанциях в объеме
121,8+833,7=955,5 ГВтч в год. Косвенные выбросы углерода составят примерно 150,2
тыс.т.
Второй подход (пессимистический) изложен в работе [8]. Оценка косвенных
выбросов получена из предположения, что вся эта электроэнергия выработана на
«замыкающей» угольной электростанции с расходом 1.24 т СО2/МВтч [7]. В этом
случае выброс углекислого газа составит 1.24*4.928 млн.т СО2=6.11 млн.т СО2 или
1667 тыс.т углерода.
Таким образом величина косвенных выбросов может меняться от 0,15 до 1,67 млн.т.
Эти косвенные выбросы должны быть добавлены к прямым выбросам. Таким образом,
выбросы от ТЭК Карелии в 1990 г. составили 4359.9+(150,2 ÷ 1667) = 4510.1÷6026.9
тыс.т углерода.
10
тыс.т. (млн.м3)
3000
Бензины, 1000 т
2500
Газ природный, млн.м3
2000
Газ сжиженный, 1000 т
Мазут топочный, 1000 т
1500
Топливо дизельное, 1000 т
1000
Уголь, 1000 т
500
Древесное топливо, 1000 пл.м3
0
1988 [6]*
1990 г
2000 г
Использование топлива
1988 [6]*
1990 г
2000 г
Выбросы углерода, 1000 т
Щелок, 1000 т (1000 т у.т.)
Прочие, 1000 т
Рисунок 1. Выбросы углерода в атмосферу республики Карелия по оценкам 1988, 1990 и 2000 г.
1
3.2 Оценка баланса углерода в лесном комплексе
По данным Госкомстата России в 1990 г в Карелии было вывезено с лесосек 10.766
млн. плотных м3 (пл. м3) древесины. Удельная сухая биомасса при вывозке бревен с
корой составляет 0.436+0.044=0.48 т/пл.м3 [4], а в отходах остается 0.632-0.48=0.152
т/пл.м3 (разность между фитомассой древостоя и вывезенной биомассой) [4].
Количество углерода в вывезенной с лесосеки стволовой древесине составит
C СТ = 10.766 0.48 0.504 = 2.605 млн.т
CЛО = 10.766 0.152 0.504 = 0.825
углерода. Осталось в лесосечных отходах
млн.т углерода, которые приходятся на всю
продукцию лесного комплекса. Дальнейший процесс переноса углерода представлен на
рисунке 2.
1
Рисунок 2. Потоки углерода в лесном комплексе.
1
С – количество углерода, содержащегося в следующей продукции:
ССТ –вывезенной с лесосеки стволовой древесине
СЛО – лесосечные отходы
СЛП – потери при вывозке стволовой древесины
СЛПК - поступление в лесной комплекс для переработки
СЭД - вывоз древесины
СИД - ввоз древесины
СДР – топливные дрова
СП - продукция лесного комплекса
СЭП – вывоз продукции лесного комплекса
СРО - аэробное разложение отходов продукции лесного комплекса
СДО - депонирование отходов на полигонах ТБО
ССО – сжигание отходов
Величина объема лесосечных отходов (СЛО) состоит из отходов (С’) приходящихся на:
С’ЛП – потери при вывозке стволовой древесины
С’ЛПК - поступление в лесной комплекс для переработки
С’ЭД - вывоз древесины
С’П - продукцию лесного комплекса
С’ЭП - вывоз продукции лесного комплекса
С’ДР – топливные дрова
С’СО – сжигание отходов
Выбросы углерода лесным комплексом через потребляемую в республике
продукцию лесного комплекса и приходящиеся на ее долю отходы определяются по
формуле
CЛПК = CП + CЛП + C’ДР + C’ЛП + CРО + CДО + C’ЛПК
и составляют: 688,8+156,3+140,3+49,4+166,8+46,4+244=1492,0 тыс.т углерода в год.
1
3.3 Оценка потоков углерода в болотных биогеоценозах Карелии
Площадь болот – 36000 км2. Площадь заболоченных лесов – 18000 км2. Ежегодно
болота производят 170 млн. м3 биогаза [8]. Объемы выбросов метана и углекислого газа
составляют соответственно 110,5 и 51 млн. м3/год (содержание в биогазе – 65% и 30%).
При плотности метана ρм = 0,714 кг/м3 и углекислого газа ρу = 1,96 кг/м3 масса
выбросов составит 78,9 тыс.т. метана и 100 тыс. т. углекислого газа. Выбрасываемый в
атмосферу метан, по сравнению с двуокисью углерода, имеет больший эффект
теплового экранирования, поэтому его объемы приводятся к эквивалентному (по
парниковому эффекту) объему углекислого газа. Коэффициент приведения объема
выбросов метана к углекислому газу равен K(CH4)CO2=21.
Эквивалентный выход
углерода составляет Сэкв 12 (100 21 78,9) 479,2 тыс.т.
44
Годичный прирост торфа составляет 0.3-1.5 мм в год или 0.36-1.8 млн.т углерода в
год. При среднем приросте в 0.9 мм в год связывание углерода в болотных
биогеоценозах составит 1.08 млн.т в год. Баланс углерода в болотных биогеоценозах
оценивается: + 600,8 тыс.т = (1080 – 479,2) тыс.т углерода в год. Эта оценка
существенно отличается от данной ранее (без пересчета метана в количественный
эквивалент CO2), в сторону уменьшения общего объема стока углерода.
3.4 Обмен углерода в лесных биогеоценозах Карелии
Методика расчета баланса углерода в лесных и болотных экосистемах описана ранее
[3]. Настоящий расчет выполнен нами по материалам учета лесного фонда на 1.01.1988
г. и 01.01.1993 г.
Общее поглощение атмосферного углерода лесными экосистемами в 1990 г.
составило 15541.1 тыс.т. Из них в чистом приросте древостоев зафиксировано 4190
2
тыс.т углерода. 11351 тыс. т углерода поступило с опадом в лесную подстилку. Кроме
того, в подстилку попало 981 тыс.т углерода, содержащегося в лесосечных отходах и
потерях. Выбытие углерода из подстилки, примерно равное его среднегодовому
поступлению за предыдущие 15 лет, составило 12332 тыс.т.
В естественных лесах 10% выбывающего из подстилки углерода переходит в виде
органического вещества в гумус и торф почвы, а остальные 90% выделяются в виде
СO2 в атмосферу. Однако естественное состояние карельских лесов нарушено (помимо
рубок) гидролесомелиорацией. Из-за этого в 1985 г. переход углерода из подстилки в
почву сократился (а в атмосферу увеличился) на 78 тыс. т [3]. К 1988 г. площадь
осушенных лесных земель увеличилась по сравнению с 1985 г. на 7.1%. Вследствие
этого потери органического углерода на переходе подстилка - почва возросли до 85
тыс.т [3]. Таким образом, фактический переход углерода из лесной подстилки в почву
составил 1233-85=1148 тыс. т и выделение в атмосферу – 11099+85=11184 тыс.т.
18 000,00
Связывение и высвобождение углерода древостоем
Мелколиственные(жив.
напочв. покров)
16 000,00
14 000,00
Ельники(жив. напочв.
покров)
12 000,00
10 000,00
Сосняки(жив. напочв.
покров)
8 000,00
6 000,00
Мелколиственные
4 000,00
2 000,00
Ельники
0,00
Прирост
Опад
Молодняки
Прирост
Опад
Средневозрастные
и приспевающие
Прирост
Опад
Спелые и
перестойные
Прирост
Опад
ВСЕГО
Сосняки
Рисунок 3. Фиксация углерода в приросте древостоев и живого напочвенного
покрова и его высвобождение с опадом.
3
Выделение углерода в атмосферу лесными почвами в 1985 г. составляло 1140 тыс. т
[3]. Вследствие увеличения осушенных площадей к 1988 г. оно возросло до 1159 тыс. т.
Общее
выделение
углерода
в
атмосферу
лесными
экосистемами
составило
11184+1159=12343 тыс. т. Однако из этого количества нужно вычесть 981 тыс. т, уже
учтенные в балансе лесного комплекса как выделяющиеся при разложении лесосечных
отходов и потерь.
Итоговый баланс углерода в лесных экосистемах Карелии на 01.01.1991 г. равен
15541-12343 + 981=4179 тыс. т. (рисунок 3)
3.5 Вклад в баланс углерода продуктов разложения отходов животноводства и
бытовых сточных вод.
По статистическим данным за 1988 год суммарный годовой объем отходов
животноводства в Карелии составлял 876 тыс.т (в том числе по видам животных: от
крупного рогатого скота 648,2 тыс.т, от свиней 75,9 тыс.т, от птицы 131,0 тыс.т, от
зверей 20,5 тыс.т). Основные объемы отходов сконцентрированы в южных районах
Карелии - Олонецком, Прионежском, Сортавальском и Лахденпохском.
При оценке выбросов в углеродном массовом эквиваленте, предполагаем что имеет
место крайний случай, при котором происходит анаэробное разложение отходов с
выделением биогаза. Принимаем следующий процентный состав продуктов разложения
отходов (по объему): метан – 50 %, углекислый газ – 50 %. При таком процентном
соотношении продуктов разложения найдены объемы выбросов парниковых газов
животноводческими хозяйствами: углекислый газ – QCO2=66,1 млн. м3 (129,6 тыс.т.),
метан – QCH4=66,1 млн м3 (47,2 тыс т.).
составил С Ж
Полный эквивалентный выход углерода
12
(129,6 21 47,2) 305,7 тыс.т.
44
4
Объемы выбросов углерода в результате жизнедеятельности населения республики
определяются
исходя
из
величины
объема
потребления
продуктов
питания
(производимых на территории республики и ввозимых извне). Объем углерода в этом
случае составит CНЖ1=36,4 тыс.т. углерода в 1990 г. (в 1999 г. CНЖ2=28,8 тыс.т.
углерода).
Суммарный поток углерода от разложения отходов животноводства (на основе
данных 1988 года) и сточных вод в 1990 г. составил СЖС=305,7+36,4=342,1 тыс.т.
3.6 Суммарный баланс углерода на территории Карелии
Объем выбросов углерода в атмосферу топливно-энергетическим комплексом в 1990
г. составил 4510.1÷6026.9
тыс. т. Лесной комплекс добавил к этому 1492 тыс. т (без
учета углерода в древесине и отходах, использованных на топливо). Эквивалентные
объемы выбросов углерода животноводческим хозяйством и в сточных водах - +342,1
тыс.т. Общая величина выбросов в атмосферу техногенного углерода 6380,6÷7897,4
тыс. т. Связывание атмосферного углерода лесными и болотными биогеоценозами
Карелии составило 4179+600,9 = 4778 тыс. т. Итоговая оценка баланса углерода для
Республики Карелия в 1990 г. составляет 4778 – (6380,6÷7897,4) = (-1602,6) ÷ (-3119,4)
тыс. т. С.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании данных за 2000-2004 г. реальный потенциал использования
биоэнергетических ресурсов в Карелии составляет
1431 тыс. т у.т/год. Его
использование позволит сократить выбросы углерода на 800 тыс. т С/год (2933 тыс. т
СО2). Продажа квот на выбросы углерода является стимулом более ускоренной
модернизации
теплового
хозяйства
Карелии
[5].
Развитие
возобновляемых
5
источников энергии и, в частности, биоэнергетики будет содействовать улучшению
экологической, социальной и экономической ситуации в регионе.
6
Литература
1. Безруких П.П., Сидоренко Г.И., Борисов Г.А., Использование и оценка ресурсов
древесного топлива в России // Известия РАН, Энергетика, N6, 2002, с.24-35
2. Борисов Г.А., Сидоренко Г.И. Энергетика Карелии. Современное состояние, ресурсы
и перспективы развития. С.-Петербург: Наука, 1999. 303 с.
3. Макаревский М.Ф. Запасы и баланс органического углерода в лесных и болотных
биогеоценозах Карелии // Экология. - 1991, № 3, с. 3-10.
4. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в
России
/П.П.Безруких,
В.М.Евдокимов,
Ю.Д.Арбузов,
Н.К.Малинин,
Г.А.Борисов,
Н.В.Огородов,
В.Н.Пузаков,
В.И.Виссарионов,
Г.И.Сидоренко,
А.А.Шпак. – СПб.: Наука, 2002. 314 с.
5. Сидоренко Г.И. Возможности использования энергетических ресурсов Карелии для
снижения выбросов СО2 в атмосферу. // Сборник трудов Международной научнопрактической конференции (октябрь 2000 г.) "Научные проблемы энергетики
возобновляемых источников", Самара, 2000, c.102-105.
6. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным
видам топлива. / П.П. Безруких, В.В. Дектярев, В.В. Елистратов, Е.С. Панцхава, Э.С.
Петров, В.Н. Пузаков, Г.И. Сидоренко, Б.В. Тарнижевский, А.А. Шпак, А.А.
Ямпольский. – М.: «ИАЦ Энергия», 2007 – 272 с.
7. E.Oud. Global warming: a changing climate for hydro // Water Power & Dam
Construction, May, 1993, pp.20-23
8. Sidorenko G.I., Ivashkina L. Influence of Karelia’s fuel-energy complex on carbon balance
and prospect of use of biofuels. The Workshop “Bioenergy 2005”: Sustainable Biomass
Management Chains to meet Kyoto Requirements. Veliky Novgorod, Russia, Department
of Bioenergy, SLU, Uppsala, Sweden, 2005.
7