CC BY
30УДК 504.062: 339.8
ПРИМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ВЫРАБАТЫВАЕМОЙ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ НУЖД ТЕПЛИЦ В НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ НА ПРИМЕРЕ ПОЛУОСТРОВА КАМЧАТКА
APPLICATION OF ENERGY GENERATED BY SOLID WASTE DISPOSAL FOR GREENHOUSE NEEDS IN ADVERSE CLIMATIC CONDITIONS ON THE EXAMPLE OF THE KAMCHATKA PENINSULA
Клочков Анатолий Викторович, студент магистратуры, ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству», Москва, Россия , azzterix@mail. ru
Klochkov Anatoly Viktorovich, master student, State university of land use planning, Moscow, Russia, [email protected]
Аннотация: В статье рассматривается применение электро- и теплоэнергии вырабатываемых технологическим комплексом по утилизации твёрдых отходов, используя технологию плазменной газификации и плавления, для выращивания в сельском хозяйстве Камчатского края тепличных растений в закрытом грунте.
По мнению автора, такой подход позволяет положительно повлиять сразу на три важных показателя экономики региона:
• повысить эффективность локального производства сельхозпродукции, преимущественно тепличных культур (томатов, огурцов, зелени), основная часть которой поступает с материковой части России и из южных стран, за счет снижения себестоимости ее производства и/или транспортировки и хранения;
• способствовать развитию энергетической системы региона за счет строительства технологического комплекса по утилизации
твердых отходов производящего электричество и тепло для прямого обогрева тепличных хозяйств;
• снизить общий вклад региона в загрязнение окружающей среды как за счет снижения вредных выбросов различных видов транспорта при транспортировке замещаемой локальным производством сельхозпродукции, так и за счет сокращения мусорных полигонов и свалок.
Summary: The article considers the use of electricity and heat generated by the technological complex for solid waste utilization using plasma gasification and melting technology for growing greenhouse plants in the closed ground in the Kamchatka territory agriculture.
According to the author, this approach allows for a positive impact on three important indicators of the region's economy at once:
• increase the efficiency of local production of agricultural products, mainly greenhouse crops (tomatoes, cucumbers, greens), the main part of which comes from the Russian mainland and southern countries, by reducing the cost of its production and / or transportation and storage;
• contribute to the development of the energy system of the region by building a technological complex for solid waste disposal that produces electricity and heat for direct heating of greenhouses;
• reduce the overall contribution of the region to environmental pollution both by reducing harmful emissions from various types of transport when transporting agricultural products replaced by local production, and by reducing landfills and landfills.
Ключевые слова: утилизация и переработка твёрдых отходов, альтернативные источники энергии, тепличное хозяйство, закрытый грунт, продовольственная безопасность, социально-экономическое развитие.
Keywords: solid waste utilization and processing, alternative energy sources, greenhouses, closed ground, food security, socio-economic development.
В настоящее время перед Камчатским краем стоят задачи развития региона путем увеличения производства сельскохозяйственной продукции, обеспечения региона дополнительной энергией, решения ряда экологических проблем, создания новых рабочих мест и повышения доли продукции собственного производства в общей структуре потребления (продовольственная безопасность). В качестве одного из инструментов комплексного решения вышеуказанных задач предлагается организация в промышленных масштабах производства сельскохозяйственной продукции в закрытом грунте, обеспечиваемом тепловой и электрической энергией из альтернативных источников.
Идея выращивать овощи в закрытом грунте, используя разные источники энергии, не является новой: еще в советское время на Камчатке работали крупные государственные тепличные хозяйства. Подобный опыт есть в других странах с северным климатом, например, таких как Исландия и США.
В 90-е годы тепличные хозяйства советского времени прекратили свое существование. Однако, жители поселка Термального, на территории которого располагалось крупнейшее местное предприятие по выращиванию овощей в закрытом грунте — совхоз «Термальный», продолжили свое дело и построили частные теплицы.
Рынок овощей и фруктов Камчатки на 90% заполнен привозными продуктами. Дефицит местного товара объясняется просто: на открытом грунте Камчатки многие культуры просто не растут — холодно. Поэтому на рынки полуострова продукты попадают морскими судами, в основном из Китая.
Промышленного производства овощей на закрытом грунте в камчатском крае сейчас нет. Оставшиеся 10 % внутреннего потребления СТОЛЫПИНСКИЙ ВЕСТНИК 1.2020 Страница 208
овощей в крае обеспечивают мелкие фермерские хозяйства. В них овощи выращиваются в теплицах, отапливаемых кустарным способом (проточной геотермальной водой из подземных скважин) и использованием дорогостоящей электроэнергии.
Однако, обогревать землю и воздух в суровые зимы Камчатского Края, когда ночные температуры воздуха могут достигать -35°С, довольно затратно.
Поэтому должен развиваться процесс развития альтернативных технологий выработки энергоресурсов, одной из таких технологий является технология плазменной газификации и плавления. Применительно к потребностям Камчатского края это может быть выражено через технологическое развитие энергосистем, как для нужд тепличных хозяйств так и других потребителей.
Автором предлагается использование электро- и теплоэнергии вырабатываемой при помощи технологии плазменной газификации и плавления твердых отходов для использования в тепличных хозяйствах и другими потребителями. Предлагаемый проект подразумевает под собой строительство технологического комплекса по утилизации и переработке твердых отходов методом применения технологии плазменной газификации и плавления. Технологический комплекс состоит из 2-х плазматронов производительностью каждого по 30 тыс. тонн, 2-х газопоршневых электрогенераторов производительностью 18 МВт/час, линии отсортировки вторичного сырья, линиями производства товаров из вторичного сырья, установкой для производства биотоплива и вспомогательных производств.
Принцип работы технологического комплекса следующий:
- вывоз и доставка твердых отходов от населения и предприятий в технологический комплекс, минуя мусорные полигоны и свалки (порядка 110-140 тыс. тонн отходов в год);
- полная сортировка отходов с максимальным выделением материалов
вторичной переработки (более 60% от общего объема отходов); СТОЛЫПИНСКИЙ ВЕСТНИК 1.2020 Страница 209
- утилизация фракций, использование которых не возможно как вторичное сырье (60 тыс. тонн в год), сжигание при температуре выше 5 000 °С, с выделением большого количества пиролизного газа (1 200-1 500 м3 на 1 тонну отходов);
- выработка электричества газопоршневыми электрогенераторами работающими на пиролизном газе (360 ГВт в год);
- использование тепловой энергии, которая образуется при охлаждении электрогенераторов (92 880 Гкал в год), для нужд отопления и кондиционирования воздуха (горячая вода температурой 320-380 °С);
- производство товаров и изделий из вторичного сырья, полученного при сортировке (выручка составит порядка 3 млрд руб. в год);
- производство биотоплива из пиролизного газа вырабатываемого при утилизации отходов (12 000 тонн в год);
- производство сельхозпродукции тепличным хозяйством, потребителем по низким ценам электричества и теплоэнергии технологического комплекса (выручка от реализации составит свыше 1,6 млрд руб. с учетом большого производства и низкими затратами).
Рассматриваемый проект технологического комплекса по 100%-ой экологически чистой утилизации всех видов твердых отходов производимых человеком (бытовые, промышленные, медицинские, химические, радиационные до второй степени заражения, канализационные шлаки, донные отложения и т. д.) сможет решить ряд экологических, социальных, экономических проблем региона:
1) Решение экологической проблемы региона путем ликвидации мусорных полигонов и свалок, очистка территорий и речных акваторий, повышая уровень чистоты окружающей среды.
2) Обеспечение региона дешевыми электричеством, теплоэнергией, биотопливом, продукцией вторичного производства, продукцией тепличных хозяйств регионального производства с низкой себестоимость, новыми рабочими местами.
СТОЛЫПИНСКИЙ ВЕСТНИК 1.2020 Страница 210
3) Технологический комплекс решает вопросы энергетической безопасности региона (стабильные поставки и цены), продуктовой безопасности в части обеспечения широкого ассортимента производства сельхозпродукции и обеспечения 100%-ой потребности региона, способствует экономическому подъему, развитию предпринимательства, увеличению количества налоговых поступлений в бюджет.
Технология плазменной газификации и плавления представляемая автором отличается от действующих в настоящее время методов пиролизной утилизации отходов при температуре 2 000°С, тем, что процесс плавления проходит при температуре 5-12 тыс. °С при которой происходит полное разложение ядовитых диоксинов и фуранов. Отходом процесса утилизации (в количестве 1,5-2% от утилизируемого объема) является остеклованный шлак (похожий на материал обсидиан), применение которого возможно в строительной области.
При современном уровне развития средств производства в комплексе с дешевыми электричеством и теплоэнергией регионы с неблагоприятными климатическими условиями, используя для производства сельхозпродукции закрытый грунт - тепличные хозяйства для выращивания урожаев используют гидропонику, позволяющую увеличивать посадочные площади, снижающая затраты на регулярную замену грунта и обеспечивающая экологическую чистоту выращиваемой продукции.
Тепличное хозяйство обеспеченное необходимыми средствами механизации труда и полную автоматизацию технологических процессов производства, такие как, освещения (светодиодное освещение), капельного полива, поддержания необходимого температурного режима, кондиционирование и вентиляция. Для максимальной автоматизации производства в тепличном хозяйстве выделяются отдельные площади для выращивания цветов, овощей и ягод. Использование передовых технологических решений по оценкам экспертов позволяет повысить урожайность до 100 кг/м2 в год.
СТОЛЫПИНСКИЙ ВЕСТНИК 1.2020 Страница 211
Литература
1. Государственная программа Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики». URL: https://minenergo.gov.ru/node/323 (дата обращения 01.02.2020).
2. Клочков А.В. Синергетический эффект от применения геотермального тепла для подогрева теплиц в неблагоприятных климатических условиях на примере полуострова Камчатка / Международный форум Наука и инновации - современные концепции. 03 мая 2019 часть 3. С. 12-15.
3. Скопинцева Е. Минсельхоз пообещал построить 1500 га теплиц. // Экономика и жизнь. - 2016. - № 22. - С. 4-6.
4. Чемодин Ю.А. О возможности высвобождения земельных ресурсов страны при обеспечении комплексного подхода к утилизации отходов, производимых населением Российской Федерации [Текст] Ю.А. Чемодин / Экономические преобразования в земельно-имущественном комплексе России: анализ и пути решения // Сборник научных статей и тезисов Международной научно-практической конференции. - М.: ГУЗ, 2017. - С. 89-92.
5. Чемодин Ю.А. К вопросу освоения и преобразования Северных территорий Сибири и земель Дальнего Востока Российской Федерации // Московский экономический журнал. - 2018. - №1
6. Бернадинер И.М. Высокотемпературная переработка отходов. Плазменные источники энергии (часть 4). // Твердые бытовые отходы. Технологии. - 2011. № 5. www.zaobt.ru
7. Фомин А.А., Вилкова П. Современное развитие Дальнего Востока сквозь призму столыпинских реформ // Международный журнал прикладных наук и технологий Intedral.2019.№1
References
1. The State program of the Russian Federation «Energy Efficiency and energy development». URL: https://minenergo.gov.ru/node/323 (accessed 01.02.2020).
2. Klochkov A.V. (2019). Synergetic effect from the use of geothermal heat for heating greenhouses in adverse climatic conditions on the example of the Kamchatka Peninsula/ international forum Science and innovation-modern concepts, 03 may 2019 part 3, pp. 12-15.
3. Skopintseva E. (2016). Minsel'khoz poobeshchal postroit' 1500 ga teplits [The Ministry of agriculture promised to build 1500 hectares of greenhouses]. Ehkonomika i zhizn', No. 22, pp. 4-6.
4. Chemodin Y.A. (2017). On the possibility of releasing the country's land resources while ensuring an integrated approach to the utilization of waste produced by the population of the Russian Federation [Text] Yu.a. Chemodin / Economic transformations in the land and property complex of Russia: analysis and solutions. Collection of scientific articles and theses of the Russian Federation. science.- practice. conf. Moscow: GUZ, pp. 89-92.
5. Chemodin Y.A.(2018). K voprosu osvoeniya i preobrazovaniya Severnykh territorii Sibiri i zemel' Dal'nego Vostoka Rossiiskoi Federatsii [On the development and transformation of the Northern territories of Siberia and the lands of the Far East of the Russian Federation]. Moskovskii ehkonomicheskii zhurnal, No. 1.
6. Bernadiner I.M. (2017). Vysokotemperaturnaya pererabotka otkhodov. Plazmennye istochniki ehnergii (chast' 4).[High-Temperature waste processing. Plasma energy sources (part 4)]. Tverdye bytovye otkhody. Tekhnologii, No. 5. www.zaobt.ru
7. Fomin A.A., Vilkova P.(2019). Sovremennoe razvitie Dal'nego Vostoka skvoz' prizmu stolypinskikh reform [The modern development of the Far East through the prism of Stolypin reforms]. Mezhdunarodnyi zhurnalprikladnykh nauk i tekhnologii Intedral, No. 1
СТОЛЫПИНСКИЙ ВЕСТНИК 1.2020 Страница 213
