План

1. Екологічні проблеми з відходами тваринництва.

2. Техніко-економічні показники розвитку сільськогосподарського виробництва та емісія парникових газів в Україні та галузі тваринництва.

3. Економічні переваги використання газових установок.

Література:

Таблиця 3.3 - Динаміка чисельності поголів'я продуктивної худоби в Україні за 2000-2010 pp., тис. голів*

* по господарствах усіх категорій (сільськогосподарські підприємства, фермерські господарства та господарства населення).

При цьому необхідно відзначити, що скорочення поголів'я продуктивної худоби за вказаний період спостерігалося в основному на суспільних підприємствах і в господарствах з колективною формою власності та в особистих підсобних господарствах населення, а в фермерських господарствах відбувалось зростання поголів'я худоби. Так, якщо поголів'я великої рогатої худоби на підприємствах з суспільною формою власності за 2001-2010 p. p. зменшилося на 3511 тис. голів, або на 69,7%, в тому числі корів — на 1262тис. голів, чи на 68,2%, в особи­стих господарствах поголів'я великої рогатої худоби зменшилося на 1419 тис. голів, або на 32,3%, в тому числі корів — на 1065 тис. голів, або на 34,3%. Поголів'я свиней збільшилось в суспільному секторі на 1211 тис. голів, або на 50,2%, а овець і кіз — зменшилося на 114 тис. голів, або на 27,6%. В особистих господарствах поголів'я свиней зменшилося на 903 тис. голів, або на 17,2%. Овець  і кіз — відповідно на 29 тис. голів, або на 2%. Поголів'я птиці в суспільному секторі збільшилося в 4,4 рази, а в особистих підсобних господарствах — зменшилось на 5,1 тис. голів, або на 5,2%.

Самою актуальною проблемою в тваринництві України, що вимагає негайного вирішення, є створення і використання нових порід худоби та птиці, які адаптувалися б до суворих умов утримання і відзначалися високою продуктивністю. Необхідним являється також впровадження нових енергозберігаючих технологічних процесів виробництва тваринницької продукції, яка б характеризувалася низьким забрудненням повітря та водоймищ.

У зв'язку із зменшенням виробництва сільськогосподарської продукції зменшилося і споживання палива та енергії. Так, використання палива зменшилось з 81792 ТДж у 2000 р. до 54900 ТДж у 2010 p., тобто на 26892 ТДж, або на 32,9% (табл.3. 4).

Як видно з приведених даних, основним у сільському господарстві залишається рідке паливо. Хоча його абсолютне споживання і зменшилось за вказані роки на 28015 ТДж, або на 35,3%, питома вага його в загальному споживанні палива залишається високою (93,5%). Споживання газоподібного палива в галузі за цей період збільшилось на 71%, а його питома вага в загальному споживанні зросла відповідно з 2,49 до 6,3%. Це і зумовило значне зменшення використання твердого палива (в 4,2 рази ) та частки його в загальному споживанні палива (з 0,51 до 0,2%). Споживання електричної енергії в сільському господарстві також зменшилось — якщо у 2000 р. воно становило 22,9 ПДж. то в 2010 р. - всього 11,8 ПДж, тобто скоротилося майже на половину. Споживання теплової енергії при цьому збільшилось — відповідно з 10,5 до 13,8 ПДж, або на 31.5%. Сумарне ж споживання паливно-енергетичних ресурсів у сільськогосподарському виробництві України за вказаний період зменшилось з 115,2 до 80,5 ПДж, тобто на 34,7 ПДж, або 30,1 %.

Таблиця 3.4 - Динаміка споживання паливно-енергетичних ресурсів в сільському господарстві України за 2000—2010 pp.

Рамкова конвенція ООН про зміну клімат)' (РКЗК ООН) 1992 p. - один з основних міжнародних договорів з контролю забруднення повітряного середовища парниковими газами. Кінцевою метою цієї Конвенції і усіх пов'язаних з нею правових документів є стабілізація концентрацій парникових газів в атмосфері на такому рівні, який унеможливлює небезпечний антропо­генний вплив на кліматичну систему. Цей рівень має бути досягнутий у строки, необхідні для природної адаптації екосистем до зміни клімату, що дасть можливість не ставити під загрозу виробництво продовольства і сприятиме забезпеченню подальшого економічного розвитку на стійкій основі.

Одним з джерел парникових газів згідно Конвенції визнано сільське господарство, яке за викидами СН4 у 2012 р. становило 16,0% від загальної емісії метану в Україні.

На рисунку 3.5 показано динаміку емісії парникових газів (ПГ) у сільському господарстві країн ЕС та України впродовж 2001-2012 pp. У цілому по 27 країнах EC спостерігається зниження викидів ПГ за досліджуваний період - з 495,38 до 461,57 млн. т С02-екв./рік, що, вочевидь, пов'язане з модернізацією технології виробництва сільськогосподарської продукції та утилізації відходів виробництва. Серед країн ЄС за викидами ПГ лідерами є Франція (93,87 млн. т СО2-екв./рік), Німеччина (67,48) і Великобританія з Ірландією (63,82). Україна в 2010 р. умовно займала б місце порівняно з блоками країн ЄС (34,51 млн. т СО2 - екв./рік).

Рис. 3.5 – Емісія парникових газів у сільському господарстві України та країнах ЕС (2001 – 2012 р.р.) млн. т СО2 – екв./рік

В Україні впродовж 1990-2012 pp. (рис. 3.6) викиди ПГ у сільському господарстві скоротилися на 65,2% (з 103,55 до 36,03 млн. т СО2 екв./рік) через зменшення поголів'я худоби та кількості внесених у ґрунт добрив.

Рис. 3.6. Викиди метану і закису азоту в с.-г. господарстві України (1990-2012 р.р) тис. т СО2 – екв./рік.

Основним джерелом викидів ПГ (мета­ну і закису азоту) в тваринництві є шлунково-кишкова ферментація тварин, відходи тваринного походження і сільськогосподарські землі дня забезпечення кормової бази тваринництва.

Впродовж 1990-2012 pp. викиди метану від шлунково-кишкової ферментації в рази переважали викиди з відходів тваринного походження (рис. 3.5). Наприклад, в 1990 р. співвідношення викидів метану від шлунково-кишкової ферментації тварин до викидів з відходів тваринного походження було 1,97:1, а в 2012 р.-5,67:1, незважаючи на скорочення поголів'я жуйних тварин (табл. 3.5). Загалом, викиди метану в тваринництві за 1990-2012 pp. скоротилися на 80.1% - до 496,3 тис. т/рік.

Рис. 3.7 – Джерело та об’єм викидів метану в тваринництві України за роками (1990-1912 рр.) тис. т/рік

Таблиця 3.5 - Викиди парникових газів за видами сільськогосподарських тварин в Україні (2012 р.)

За приблизною оцінкою, враховуючи відсутність обліку емісії N20 від сільсько­господарських земель під кормові культу­ри, співвідношення викидів закису азоту від сільськогосподарських земель до вики­дів з відходів тваринного походження в 1990 р. становило 4,68:1, в 2012 р. - 6,94:1 (рис. 3.8). Загалом, викиди закису азоту в тваринництві за 1990-2012 pp. скороти­лися на 49,1 % - до 80,2 тис. т/рік.

Рис. 3.8 - Джерело та об’єм викидів закису азоту в тваринництві України за роками (1990-1912 рр.) тис. т/рік

У таблиці  3.5 показано рівень емісії ПГ за видами сільськогосподарських тварин в 2012 р Вказані коефіцієнти е середніми по Україні і залежать від багатьох техно­логічних факторів того чи іншого госпо­дарства - поголів'я, породи, утримання, годівлі, поводження з відходами тварин тощо. Загалом, найбільше ІІГ утворюєть­ся від великої рогатої худоби (ВРХ).

Наведена у таблиці 3.6 інформація з бази даних РКЗК ООН  щодо емісії метану ВР'Х в Україні узгоджується з даними Національного кадастру, Зокрема, серед країн Європи Україна має середні коефіцієнти емісії (110.19 і 45,S9 кг/гол/рік).

Таблиця 3.6. - Коефіцієнти емісії метану від кишкової ферментації RPX у різних країнах, кг/rол. /рік

Отже, викиди парникових газів у аграрному секторі України останніми роками не досягають небезпечного рівня антропогенного впливу на глобальну кліматичну систему, але показують загрозу виробництву сільськогосподарської продукції тваринництва, у т. ч. пов'язану із втратами азоту та забрудненням навколишнього природного середовища.

Необхідною умовою для розвитку галузі тваринництва згідно з вимогами ЄС є дотримання балансу між нарощуванням виробництва екологічно безпечної продукції та утилізацією відходів.

Для обслуговування основного виробництва необхідно розвивати альтернативну енергетику на основі біогазу, основою якого є метан від зброджування відходів життєдіяльності сільськогосподарських тварин

Єдиний можливий вихід із скрутного економічного становища, а якому опинилося сільське господарство України — це впровадження принципово нових напрямків розвитку, зорієнтованих на енерго- та ресурсозберігаючі технології, та сучасні технічні засоби для їх реалізації, на використання нетрадиційних та поновлювальних джерел енергії з одночасним підвищенням врожайності культур га продуктивності худоби та птиці. Обсяги викидів парникових газів у сільському господарстві України наведені в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 - Обсяги викидів парникових газів у сільському господарстві України за 2000-2010 pp., Гг

Основними парниковими газами, що становлять інтерес, є вуглекислий газ (СО,), метан (СН4) та оксид азоту (N20). Потоки С02 між атмосферою га екосистемами регулюються за допомогою поглинання через фотосинтез рос­лин і вивільнення при диханні, розкладанні й горінні органічної речовини. Оксид азоту в основному виділяється з екосистем як побічний продукт при нітрифікації та денітрифікації, тоді як метан виділяється в процесі метаногенезу в анаеробних умовах у ґрунтах і гноєсховищах, у процесі ентеральної ферментації та при неповному горінні органічної речовини. Як видно з приведених даних, викиди вуглекислого газу є найбільшими серед парникових газів. Але й вони зменшуються внаслідок зменшення виробництва продукції в рослинництві. Так, якщо в 2000 р. викиди С02 дорівнювали 5970,8  Гг, то в 2010 р. - 41J 7,5 Гг, тобто зменшились на 1853,3 Гг, або на 31%.

Викиди метану за цей період зменшились відповідно з 847 до 443 Гг, тобто на 404 Гг, чи на 47,7%. Найбільшим джерелом викидів метану є кишкова ферментація великої рогатої худоби з причини значної кількості її та наявності багатокамерного шлунку, у першому відділі якого — рубці — відбуваються бродильні процеси, які й приводять до утворення метану. В зв'язку зі зменшенням поголів'я великої рогатої худоби викиди метану внаслідок кишкової ферментації також зменшились: якщо у 2000 р. вони становили 636,1 Гг, або 75% від усіх викидів метану, то у 2010 р. - лише 308,3 Гг, тобто зменшились більш ніжу 2 рази, а питома вага їх також зменшилась до 69,6%. Інші види жуйних тварин (вівці, кози) викидають менше метану, в основному з причини їх невеликої кількості та менших розмірів порівняно з великою рогатою худобою. Тварини з однокамерним шлунком — коні, віслюки, свині та домашня птиця викидають набагато менше метану.

Викиди метану з гною за період 2000—2010 рр. теж зменшились: з 198 до 120,4 Гг, тобто на 77,6 Гг, чи на 39,2%, а частка їх у загальних викидах метану зросла відповідно з 23,4 до 27,2% в зв'язку зі зменшенням поголів'я худоби та гною. А от викиди метану при виро­щуванні рису весь час зростають, бо збільшуються площі  його посівів. Так., за вказаний період викиди метану зросли з 13,32 до 14,35 Гг, тобто на 7,7%,

На сьогодні частка України в європейському просторі за викидами парникових газів від сільського господарства, зокрема галузі тваринництва є низькою – 7,8 %.

3.    ЕКОНОМІЧНІ ПЕРЕВАГИ ВИКОРИСТАННЯ БІОГАЗОВИХ УСТАНОВОК

Однією з причин використання біогазових установок на основі відходів тваринництва в інших країнах є також економічні вигоди від технології. Істотними перевагами виробництва біогазу є використання власної відновлюваної сировинної бази і відмова від викопних енергоносіїв або імпорту, децентралізація  і енергопостачання.

Гній та послід ідеально підходять як субстрат, легко змішуються з іншою сировиною. Наприклад, часто використовуються відходи сільгоспвиробництва, біогенні відходи харчової промисловості. Таким чином, можна створювати програми для конкретного місця розташування, що дають змогу раціонально використовувати наявні ресурси (рис. 3.9).

Рис. 3.9 - Один з найновіших біогазових заводів в Угорщині, побудований німецькою компанією. Завод потужністю 4 МВте здатний перероблювати до 90 000 т органічних відходів, включно з гноєм. Кількість енергії, яка виробляється на заводі, достатня для забезпечення електроенергією невеликого міста на 18000 мешканців

Біогаз пропонує дуже цікаві можливості для децентралізованого енергозабезпечення. Одразу після утворення біогаз може бути спалений для виробництва електроенергії та тепла або поданий напряму до бойлера для виробництва тепла. Біогаз може також очищуватися та збагачуватися до біометану та подаватися до робочої газотранспортної мережі. Крім того, збагачений біогаз (біометан) може використовуватися як пальне в автомобілях на природному газі, на великих центральних когенераційних установках або для виробництва тепла у високоефективних газових конденсаційних котлах. Рисунок 3.10 ілюструє можливості використання біогазу.

Застосування біогазу у децентралізованому енергопостачанні також сприяє скороченню імпорту енергоносіїв та підвищенню надійності енергопостачання, зокрема у сільській місцевості. Фермерські господарства у Європі будують біогазові установки для власних потреб та забезпечення навколишніх сіл електроенергією і теплом. Часто проблемою децентралізованого виробництва електроенергії і тепла стає відсутність відведення утворюваного тепла, . Тому до початку будівництва біогазової установки потрібно визначити потенційних споживачів тепла, аби підвищити загальну ефективність системи. Попри недостатнє тепловідведення в Німеччині за останні роки (цьому сприяв Закон про поновлювані джерела енергії - EEG) було побудовано багато установок, які використовуються переважно для децентралізованого виробництва електроенергії і випускають невикористане тепло в навколишнє середовище.

Рис. 3.10 – Можливості використання біогазу та біометану

Виробництво і використання біогазу може стати істотним внеском до зменшення енергоімпорту, а також підвищення безпеки постачання. На місцевому рівні, за рахунок виробництва біогазу з місцевих ресурсів ство­рюються нові робочі місця у сільських місцевостях (логістика, інженерні послуги та будівництво споруд). На прикладі Німеччини, біоенергетика, займає першу позицію за кількістю робочих місць - 122000 місць, і лише слідом за нею - сонячна енергетика (120900 місць).

Рис. 3.11 - Біогазова установка у Сан Патерніано (Італія). Використовує кукурудзянийй силос 40 тонн та 40 тонн посліду на добу, 3 реактора х 2400 м3, ТЕЦ Jenbacher 999 кВт эл. Джерело: Zorg Biogas Group. 2014

Для підприємства перевагами впровадження біогазового заводу є економія на витратах через виробництво електро- та теплової енергії з власної сировини, зменшення залежності від зовнішніх енергоносіїв, можливість за­безпечувати енергією інших споживачів. Проте, економічні вигоди від ви­користання біогазу в кожному конкретному випадку залежатимуть від типу відходів, доступних для переробки, інвестиційних можливостей, наявності локального енергетичного ринку та державних ініціатив. Наприклад, в єв­ропейській практиці поширені фермерські біогазові установки, які зазвичай належать одному власнику - фермеру, та централізовані біогазові установки, які мають більші потужності та, як правило, є об'єктами кооперативного права власності (належать декільком фермерам) та вважаються більш економічно ефективними (ефект масштабу). При плануванні спочатку визначаються всі наявні ресурси та розраховуються можливості їх використання за різних сценаріїв, після чого приймається рішення щодо розташування, типу уста­новки, потужності та навантаження. В країнах Європейського Союзу період окупності біогазових установок для переробки відходів агропромислового комплексу в середньому становить 6-14 років, або з врахуванням зеленого тарифу при продажу електроенергії в мережу - 4-8 років

Рис. 3.12 -  Біогазова станція на фермі великої рогатої худоби на 6300 голів в с. В.Крупіль Київської області. Працює на гнойових стоках ферми - 300 тон на добу (вологість 95 %). Ферментатори 2400 м3 х 3 шт., когенераційна теплоелектростанція Jenbacher 635 кВт ел та 662 кВт тепла. Джерело: Zorg Biogas Group. 2014

Заполните таблицу по материалу лекции (пишите тезисно) 

Найдите ответы на возникшие вопросы и разберитесь с причинами непонятных мест в лекции