Оценка энергетического потенциала свалочного газа
Ключевые слова:
биогаз, свалочный газ, потенциал образования, энергетический потенциал, полигон ТКОАннотация
Целью работы являлось сравнение потенциала образования биогаза на полигонах ТКО, определенного по наиболее часто используемым методикам, и определение энергетического потенциала свалочного газа в энергосистеме страны при условии его полного использования для выработки электроэнергии. На основе уравнения химической реакции образования биогаза предложены уравнения для расчета удельного выхода компонентов биогаза из 1 кг отходов и их долей в объемных процентах. Расчеты по предложенным формулам показали, что выход биогаза из тонны отходов для российских ТКО, состав которых принят по разным источникам, значительно изменяется, от 312 до 433 м3. Состав биогаза изменяется мало, и теоретическое содержание метана в нем составляет от 53% до 57%. Выход и состав биогаза был оценен по уравнению Табасарана-Реттенбергера, моделям LandGEM, DOD (IPCC), CLEEN и по российским нормативным методикам. Средний общий выход биогаза составил 195 м3/т отходов при коэффициенте вариации 38%, средний выход метана – 95 м3/т отходов при коэффициенте вариации 46%, а средняя теплота сгорания биогаза, отнесенная к 1 тонне отходов, из которых он образовался, составила 3 400 МДж/т отходов при коэффициенте вариации 44%. При КПД преобразования в электроэнергию 39% свалочный газ из 1 т отходов позволяет выработать 368 кВт·ч электроэнергии. Общий объем твердых коммунальных отходов в России при условии полного сбора и использования биогаза позволяет выработать 22,1 млрд кВт·ч электроэнергии, что составляет около 2% от общего энергопотребления в стране. Для ряда стран энергетический потенциал свалочного газа составил от 0,05% (Китай) до 4,5% (Испания). Таким образом свалочный газ является существенным источником электроэнергии в общем энергобалансе.
Метрики
Библиографические ссылки
[APA]
1. Forster, P., Ramaswamy, V., Artaxo, P., Berntsen, T., Betts, R., Fahey, D.W., Haywood, J., Lean, J., Lowe, D.C., Myhre, G., Nganga, J., Prinn, R., Raga, G., Schulz M., & Van Dorland, R. (2007). Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing. In S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor, & H.L. Miller (Eds.), Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 129-234). Cambridge University Press. https://www.ipcc.ch/report/ar4/wg1/
2. Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, J., Koch, D., Lamarque, J.-F., Lee, D., Mendoza, B., Nakajima, T., Robock, A., Stephens, G., Takemura, T., & Zhang H. (2013). Anthropogenic and Natural Radiative Forcing. In Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., & Bex, V. (Eds.), Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 659-740). Cambridge University Press. https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/
3. Santos, I.F.S., Barros, R.M., & Filho, G.L.T. (2020). Biogas Production From Solid Waste Landfill. Encyclopedia of Renewable and Sustainable Materials, 2, 11–19. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.10585-5
4. Andreottola, G., Cossu, R., & Ritzkowski, M. (2019). Landfill gas generation modeling. In Cossu, R. & Stegmann, R. (Eds.) Solid waste landfilling. Concepts, Processes, Technologies (pp. 419-437). Elsevier. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-407721-8.00020-6
5. Kamalan, H., Sabour, M., & Shariatmadari, N. (2011). A review on available landfill gas models. J. Environ. Sci. Technol., 4 (2) , 79-92. http://dx.doi.org/10.3923/jest.2011.79.92
6. Tabasaran, O. (1981). Gas production from landfill. In Bridgewater, A.V. & Lidgren, K. (Eds.) Household Haste Management in Europe. Economics and Techniques (pp. 159-175). Van Nostrand Reinhold Co.
7. Alexander, A., Burklin, C., & Singleton, A. (2005). Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) Version 3.02. User’s Guide. U.S. EPA. https://www3.epa.gov/ttncatc1/dir1/landgem-v302-guide.pdf
8. Eggleston, S., Buendia, L., Miwa, K., Ngara, T., & Tanabe, K. (Eds.). (2006). IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5 – Waste. IGES. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol5.html
9. Amini, H.R., Reinhart, D.R., & Mackie, R. (2012). Determination of first-order landfill gas modeling parameters and uncertainties. Waste Manage, 32, 305-316. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2011.09.021
10. Andreottola, G., & Cossu, R. (1996). Modello matematico di produzione del biogas in uno scarico controllato. In Christensen, Th., Cossu, R., & Stegmann, R. (Eds.), Landfilling of Waste: Biogas (pp. 237-265). E&FN Spon.
11. Karanjekar, R.V., Bhatt, A., Altouqui, S., Jangikhatoonabad, N., Durai, V., Sattler, M.L., Hossain, M.D.S., & Chen, V. (2015). Estimating methane emissions from landfills based on rainfall, ambient temperature, and waste composition: The CLEEN model. Waste Management, 46, 389-398. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.07.030
12. Abramov, N.F., Sannikov, E.S., Rusakov, N.V., Milyaev, M.B., Khalevin, R.G., Lifanov, A.V., Burenin, I.S., & Turbin I.S. (2004). Metodika rascheta kolichestvennykh kharakteristik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu ot poligonov tverdykh bytovykh i promyshlennykh otkhodov [Methodology for calculating the quantitative characteristics of emissions of pollutants into the atmosphere from solid household and industrial waste landfills]. NPP "Ekoprom"; AKH im. KD. Pamfilova; NII EC and GOS them. A.N. Sysina; Research Institute Atmosphere; CJSC NPP Lotus.
13. Abramov, N.F., Vaysman, YA.I., Maksimova, S.V., Glushankova, I.S., Batrakova, G.M., Vaysman, O.YA., Korotayev, V.N., & Rudakova, L.V. (2003). Rekomendatsii po raschetu obrazovaniya biogaza i vyboru sistem degazatsii poligonov zakhoroneniya tverdykh bytovykh otkhodov razrabotany v sootvetstvii s normativnymi materialami po okhrane okruzhayushchey sredy [Recommendations for the calculation of biogas generation and the selection of degassing systems for municipal solid waste disposal sites have been developed in accordance with regulatory materials for environmental protection]. AKKH im. KD. Pamfilova, Permskiy tekhnicheskiy universitet.
[ГОСТ Р 7.0.5–2008]
1. Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing / P. Forster, V. Ramaswamy, P. Artaxo, T. Berntsen et all. // Climate Change 2007: The Physical Science Basis. s. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change; Eds. S. Solomon, D. Qin, M. Manning et al. Cambridge, New York: Cambridge University Press, 2007. P. 129-234.
URL: https://www.ipcc.ch/report/ar4/wg1/
2. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing / G. Myhre, D. Shindell, F.-M. Bréon et all // Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change; Eds T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner et al. New York: Cambridge University Press, , 2013. P. 659-740.
URL: https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/
3. Santos I.F.S., Barros R.M., Filho G.L.T. Biogas Production From Solid Waste Landfill // Encyclopedia of Renewable and Sustainable Materials. 2020. Vol. 2. P. 11–19.
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.10585-5
4. Andreottola G., Cossu R., Ritzkowski M. Landfill gas generation modeling // Solid waste landfilling. Concepts, Processes, Technologies; Eds R. Cossu, R. Stegmann. Amsterdam: Elsevier, 2019. P. 419-437.
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-407721-8.00020-6
5. Kamalan H., Sabour M.R., Shariatmadari N. A Review on Available Landfill Gas Models // Journal of Environmental Science and Technology. 2011. Vol 4(2). P. 79-92.
DOI: http://dx.doi.org/10.3923/jest.2011.79.92
6. Tabasaran O. Gas production from landfill // Household Haste Management in Europe. Economics and Techniques; Eds. A.V. Bridgewater, K. Lidgren. New York: Van Nostrand Reinhold Co., 1981. P. 159-175.
7. Alexander A., Burklin C., Singleton A. Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) Version 3.02. User’s Guide. Washington, D.C.: U.S. EPA, 2005. 48 p.
URL: https://www3.epa.gov/ttncatc1/dir1/landgem-v302-guide.pdf
8. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 5 – Waste / Eds. S. Eggleston, L. Buendia, K. Miwa et al. Hayama, Japan: IGES, 2006. 155 p.
URL: https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol5.html
9. Amini H.R., Reinhart D.R., Mackie R. Determination of first-order landfill gas modeling parameters and uncertainties // Waste Manage. 2012. Vol. 32. P. 305-316.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2011.09.021
10. Andreottola G., Cossu R. Modello matematico di produzione del biogas in uno scarico controllato // Landfilling of Waste: Biogas; Eds. Th. Christensen, R. Cossu, R. Stegmann. London: E&FN Spon, 1996. P. 237-265.
11. Estimating methane emissions from landfills based on rainfall, ambient temperature, and waste composition: The CLEEN model / R.V. Karanjekar, A. Bhatt, S. Altouqui // Waste Management. 2015. Vol. 46. P. 389-398.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.07.030
12. Методика расчета количественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от полигонов твердых бытовых и промышленных отходов / Н.Ф. Абрамов, Э.С. Санников, Н.В. Русаков и др. М.: НПП «Экопром»; АКХ им. КД. Памфилова; НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н.Сысина; НИИ Атмосфера; ЗАО НПП «Лотус», 2004. 20 с.
13. Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации полигонов захоронения твердых бытовых отходов разработаны в соответствии с нормативными материалами по охране окружающей среды / Н.Ф. Абрамов, Я.И. Вайсман, С.В. Максимова и др. М.: АКХ им. КД. Памфилова; Пермский технический университет, 2003. 27 с.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2021 Павел Трубаев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
