CC BY
1
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Березюк О.В.
РЕГРЕССИЯ ЗЕЛЕНОГО ТАРИФА НА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ ИЗ БИОМАССЫ
Винницкий национальный технический университет, Украина
Аннотация: Выявлены параметры, от которых зависит зеленый тариф на электроэнергию из биомассы. Получена регрессионная зависимость зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы от основных факторов влияния.
Abstract: the parameters on which the green tariff for electricity from biomass depends are revealed. The regression dependence of the green tariff for electricity from biomass on the main factors of influence is obtained.
Ключевые слова: зеленый тариф, электроэнергия из биомассы, твердые бытовые отходы, регрессионная модель, планирование эксперимента.
Key words: green tariff, electricity from biomass, municipal solid wastes, regression model, experiment planning.
Подавляющее большинство твердых бытовых отходов (ТБО) захораниваются на полигонах и свалках [1], в отличии от промышленных отходов [2-5], которые в следствие однородности более легко поддаются переработке. По данным статистики общий потенциал свалочного газа (СГ), образующегося на свалках и полигонах захоронения ТБО в результате разложения их органической фракции (биомассы), в США достигает 13 млрд. м3/год, а в странах Европейского Союза почти 9 млрд. м3/год [6]. Основным компонентом СГ является метан, эмиссия которого с территорий захоронения ТБО составляет от 1,5 до 70 млн. т/год [7, 8]. Экологическая опасность метана обусловлена возможностью его горизонтального распространения на близлежащие к местам захоронения ТБО территории, накопление в подвалах помещений и, как следствие, созданием взрывоопасных газовоздушных смесей при достижении объемной концентрации от 5 до 15 %. Потребность в учете валовой эмиссии метана на данный момент определяется и тем, что этот газ является составной частью национальной квоты веществ, влияющих на смену озонового слоя планеты и парниковый эффект. В то же время СГ, полученный в результате разложения биомассы, может быть альтернативным источником для производства тепловой и
электрической энергии, а также источником финансирования хозяйствующих субъектов. Постановление Кабинета Министров Украины № 265 [9] сформировало базис для разработки Национальной стратегии обращения с ТБО в Украине. Поэтому определение регрессионной зависимости зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы от основных факторов влияния является актуальной задачей как одной из составляющих для решения проблемы создания научно -технических основ проектирования высокоэффективных рабочих органов машин для сбора и первичной переработки твердых бытовых отходов.
В статье [10] приводятся статистические данные относительно потенциала СГ в разных странах мира. В работе [11] приведена математическая модель прогнозирования удельного объема добычи СГ. В статье [12] проведено моделирование распространенности способов утилизации СГ. Однако конкретные зависимости, которые бы описывали прогнозирование зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы, в результате анализа известных публикаций, нами не выявлены.
Таблица 1 - Зеленый тариф на электроэнергию из биомассы в разных _странах_
Страна Зеленый тариф на электроэнергию, евроцентов/кВт- час [13] Факторы влияния
Плотность населения, чел./км2 ВВП на душу населения, тыс. $/чел. Индекс развития человеческого потенциала Средняя широта, ° с. ш.
Франция 11,9 114 45,858 0,955 46,7
Италия 28 196 39,565 0,945 41,28
Испания 17,16 79,7 35,557 0,949 39,5
Германия 22,67 230 40,415 0,94 51,17
Чехия 19 134 18,579 0,891 49,81
Австрия 14,98 97 36 0,951 47,69
Болгария 13,04 64 7,924 0,813 42,72
Украина 14,54 76 7,532 0,786 48,38
Целью исследования является определение регрессионной зависимости зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы от основных факторов влияния для решения проблемы создания научно -технических основ проектирования высокоэффективных рабочих органов машин для сбора и первичной переработки твердых бытовых отходов.
Среди параметров, влияющих на зеленый тариф на электроэнергию из биомассы в разных странах, рассматривались такие: плотность населения страны, величина валового внутреннего продукта (ВВП) на душу населения, индекс развития человеческого потенциала и средняя географическая широта страны, значение которых приведены в табл. 1. В отличие от абсолютных параметров, относительные позволяют сравнивать страны с разными уровнями развития экономики и человеческого потенциала, количеством населения, площадями территории и климатическими условиями.
По данным табл. 1, используя планирование эксперимента с помощью ротатабельного центрального композиционного планирования второго порядка применяя разработанное программное обеспечение, защищенное свидетельством на произведение и детально описанное в работе [14], получено уравнение регрессии, описывающее зеленый тариф на электроэнергию из биомассы в разных странах от основных параметров влияния и после отбрасывания незначимых факторов, их квадратичных эффектов и эффектов взаимодействия выглядит следующим образом
DD/7 RR7T
Т3 = 0,1391—— 8,911°°^+0,4592Ш+10,65 °^ИРЧП- ...
Scmp Пн Пн (1)
- 0,02996°ВПШ - 0,00772(6°°^ 1 - 2,86,
где пн/8<тр - густота населения страны, чел./км2; ВВП/пн - ВВП на душу населения, тыс. $/чел.; пн - количество населения страны, чел; $стр - площадь территории страны, км2; ИРЧП - индекс развития человеческого потенциала (ИРЧП = 0...1); Ш - средняя географическая широта, ° с. ш.
Установлено, что по критерию Фишера гипотезу об адекватности регрессионной модели (1) можно считать правильной с 95%-й достоверностью. Коэффициент корреляции составил 0,99997, что свидетельствует о достаточной достоверности полученных результатов. Сравнение фактического и теоретического зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы, ранжированных в порядке убывания, приведено на рис. 1.
Пн
Пн
Рисунок 1 - Сравнение фактического и теоретического зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы
Из рис. 1 видно, что теоретический зеленый тариф на электроэнергию из биомассы, рассчитанный с помощью регрессионной модели (1), несущественно отличается от фактических данных, что подтверждает достаточную достоверность полученной зависимости, которая может быть использована при создании научно -технических основ проектирования высокоэффективных рабочих органов машин для сбора и первичной переработки ТБО.
На рис. 2 показаны поверхности откликов целевой функции -зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы и их двухмерные сечения в плоскостях параметров влияния, позволяющие наглядно отобразить зависимость (1) и характер одновременного влияния нескольких факторов на целевую функцию.
Итак, установлено, что зеленый тариф на электроэнергию из биомассы в разных странах зависит от таких факторов: плотность населения страны, величина валового внутреннего продукта на душу населения, индекс развития человеческого потенциала, средняя географическая широта страны.
д) е)
Рисунок 2 - Поверхности откликов целевой функции - зеленый тариф на электроэнергию из биомассы и их двухмерные сечения в плоскостях параметров влияния:
а) Т3 = /(Пн/8кр , ВВП/пн); б) Т3 = /(Пн/8кр , 1РЛИ);
в) Тз = /¡пн^р ,Ш); г) Тз = /(ВВП/Пн,/РЛП); д) Тз = /(ВВИ/пн, ш); е) Тз = /(/РЛП, ш)
Получена адекватная математическая модель зеленого тарифа на электроэнергию из биомассы в разных странах в виде квадратичной регрессии с эффектами взаимодействий 1 -го порядка, которая может быть использована при создании научно-технических основ проектирования высокоэффективных рабочих органов машин для сбора и первичной переработки твердых бытовых отходов.
Список литературы
1. Портал Украши з поводження з твердими побутовими ввдходами. - Режим доступу: http://www.ukrwaste.com.ua.
2. Сердюк В.Р., Лемешев М.С., Христич О.В. Комплексне в'яжуче з використанням мшеральних добавок та ввдход1в виробництва // Буд1вельш матер1али, вироби та санггарна техшка. 2009. № 33. С. 57-62.
3. Очеретний В.П., Ковальський В.П., Машницький М.П. Активащя компонента цементнозольних композицш лужними ввдходами глиноземного виробництва // Вюник Вшницького полггехшчного шституту. 2006. № 4. С. 5-19.
4. Очеретний В.П., Ковальський В.П. Др1бноштучш стшов1 матер1али з використанням в1дход1в промисловосп // Вюник Вшницького полггехшчного шституту. 2005. № 1. С. 16-21.
5. Христич О.В., Лемешев М.С. Формування мжроструктури бетошв для захисту ввд iонiзувального випромiнювання // Вiсник Вшницького полггехшчного iнституту. 1998. № 2. С. 18.
6. Техшко-економ1чне обгрунтування "Програми утил1зацп звалищного метану в Луганськш област1 за допомогою мехашзм1в Ютського протоколу". Луганськ, 2008. 124 с.
7. Исидоров В.А. Органическая химия атмосферы. СПб.: Химия, 1992. 288 с.
8. Минько О.И., Лифшиц А.Б. Экологические и геохимические характеристики свалок твердых бытовых отходов // Экологическая химия, 1992. № 2. С. 37-47.
9. Постанова Кабшету Мш1стр1в Укра1ни в1д 4 березня 2004 року № 265 "Про затвердження Програми поводження з твердими побутовими выходами".
10. Гелетуха Г.Г., Марценюк З.А. Обзор технологий добычи и использования биогаза на свалках и полигонах твердых бытовых отходов и перспективы их развития в Украине // Экотехнологии и ресурсосбережение, 1999. № 4. С. 6-14.
11. Березюк О.В. Виявлення rnpaMeipiB впливу на питомий об'ем видобування звалищного газу // Вiсник Вiнницького полггехтчного iнституту. 2012. № 3. С. 20-23.
12. Березюк О.В. Моделювання поширеносп cпособiв утилiзaцu звалищного газу для розробки обладнання та стратеги поводження з твердими побутовими ввдходами // Вiсник Вiнницького полiтехнiчного iнститугу. 2014. № 5. С. 65-68.
13. Технiко-економiчне обгрунтування до Закону Украни «Про внесення змiн до деяких зaконiв Укра!ни щодо стимулювання виробництва електроенерги з альтернативних джерел енерги» // Ввдомосп Верховно! Ради. 2017. № 4. С. 47.
14. Березюк О.В. Моделювання компресшно! характеристики твердих побутових вiдходiв у смiттeвозi на основi комп'ютерно! програми "PlanExp" // Вiсник Вiнницького полггехшчного iнституту. 2016. № 6. С. 23-28.
Усманов И.А., Машрапов Б.О., Махмудова Д.И.
ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ БЫТОВЫМИ СТОКАМИ В УЗБЕКИСТАНЕ
Научно-исследовательский институт ирригации и водных проблем
Аннотация: Статья посвящена изучению современного состояния функционирования систем канализации в Узбекистане и разработке рекомендаций по охране окружающей среды от загрязнения бытовыми сточными водами. Установлено, что обеспеченность системами канализации в целом по республике в городах составляет 66,4%, в посёлках городского типа 4,9% и в сельских населенных пунктах 0,5%. Санитарно -техническая эффективность функционирования систем канализации в целом по республике и в разрезе областей не удовлетворительная. Процессу очистки подвергается всего лишь 40,2% хозяйственно-бытовых сточных вод от общего их количества, поступающих в канализационную сеть. Отмечается низкий уровень охвата населения системами канализации, неудовлетворительная эффективность работы канализационных очистных сооружений, диспропорция между потреблением воды и отводом сточных вод.
Abstract: The following scientific article is devoted to the study of the current functioning state of sewage system in Uzbekistan; also, it presents the recommendations for developing the protection of the environment from pollution by domestic wastewater. It was established that the provision of sewage system in the republic as a whole consists of 66.4%, in the
