CC BY
11нлйлктулльшшЕ
УДК 631.526.32:382.24:620.92 В. В. Баликша, асп1рант*
1нститут бiоенергетичних культур i цукрових бурякiв НААН [email protected]
Визначення господарсько-цшних показник1в сорт1в рослин енергетичного напряму використання п1д час проведення державноУ експертизи
Проведено аналiз господарсько-цнних показни^в сортiв рослин енергетичного напряму використання та обфунтовано необх'днкть визначення показни^в енергетичност'1 тд час проведення державноI науково-технчноI експертизи. Для роз'яснення вимог до реестраци нових сорт'iв енергетичних рослин у частин визначення показни^в придатност'i до поширення використано колекцю вид'iв та г'iбридних форм верби. Зазначено чинники, я^ в'iдображають економ'iчн'i та еколог'iчн'i переваги вирощування енергетичноХ верби для отримання бопалива.
Ключовi слова:
вщновлюваы джерела енергп, енергетичн рослини, державна реестра^я, сорт рослин, зольысть,
вихщ енергп.
Вступ. Важливим стратепчним моментом ефективного розвитку держави е забезпечення власними енергоресурсами. Шляхом виходу з енергетичноТ та економiчноT кризи, що склалася в УкраТ'ы, е використання вщновлюваних джерел енергп (ВДЕ). Одним Í3 найперспективнiших видiв ВДЕ е бюмаса - твepдi або рщю речовини рос-линного чи тваринного походження, як зазнають бюдеградаци, що складаються з пpодуктiв, вщхо-дiв сiльськогосподаpського, лiсового або пере-робного виробництва, а також нших видiв вщхо-дiв. Сировиною для отримання палива рослин-ного походження е енергетичы рослини, до яких вщносять насамперед вербу прутовидну (Salix viminalis L.), мiскантус (Miscanthus), просо пру-топодiбнe (Panicum virgatum L.), сiду багатоpiчну (Sida hermaphrodita Rusby), сильфм пронизанолис-тий (Silphium perfoliatum L.). Передбачаеться, що саме енергетичы рослини в найближчому май-бутньому можуть стати альтернативою газу або дизелю [1].
В УкраТ'ы е умови для розвитку бюенерге-тики, впровадження нов^ых технолопй, вирощування та перероблення бюмаси. Водночас, розвиток бюенергетики стримуеться через брак нформацп про тeхнологiT' вирощування й перероблення енергетичних рослин, виробництва й використання бюпалива та нeдосконалiсть чинно''' законодавчоТ' бази.
* Науковий кepiвник - доктор сiльськогосподаpських наук Ро'к М. В.
Селекцiю верби для потреб бiоенергетики здiйснюють у багатьох краТнах свiту. Селекцiйнi програми загалом спрямован на створення нових та вдосконалення наявних форм верби.
Юнцевою метою селекцмного процесу е державна реестращя сорту. Вщпов^но до Закону УкраТни «Про охорону прав на сорти рослин» права на сорт набувають шляхом подання до Установи заявки, експертизи заявки та держав-ноТ реестраци прав [2]. Квалiфiкацiйну експерти-зу сор^в верби здiйснюють за даними заявника. Завданням державноТ квалiфiкацiйноТ експертизи сор^в рослин е визначення вщмнносн однорiдностi й стабiльностi сор^в, заявлених на експертизу, за спещальними методиками та все-бiчне порiвняльне вивчення Тх конкурентоспро-можностi, а також визначення кращих iз них за господарськими показниками для рекомендацп до поширення в рiзних зонах УкраТни.
Метою досл^жень було проведення системного аналiзу вимог до реестраци нових сор-тiв видiв енергетичного напряму використання в частин визначення показникiв придатностi до поширення.
Важливими показниками сорту бюенергетич-ного напряму використання е: врожайысть сироТ бюмаси, т/га; вихщ сухоТ речовини, т/га; термЫ використання плантаци, роки; перюдичысть зби-рання сировини; вихiд енерги, ГДж/га; енергетич-нi витрати на виробництво, ГДж/га; тепломiсткiсть палива, МДж/кг; зольнiсть палива, % [3].
Визначення господарсько-цнних показникiв сор^в рослин енергетичного напряму використання ыд час проведення державно!' експертизи
Матерiали та методика дослщжень. Ана-лiз гocпoдаpcькo-цiнних пoказникiв copтiв рослин енергетичного напряму використання (на пpикладi верби) здмснювали, фунтуючись на результатах дослщжень, проведених в 1нститу-Ti бюенергетичних культур i цукрових буpякiв НААН протягом 2011-2014 рр., згiднo з ПНО 22 «Бюенергетичы ресурси» Пдпрограма 5 «Твер-дi види палива». Дocлiднi дiлянки були видiленi в межах стацюнарного польового дocлiду вщ-дiлу технoлoгiй вирощування бioенеpгетичних культур. Колекця верби налiчувала 21 вид та пб-ридну форму. Визначали вмicт макро- й мкро-елементв, золи в зразках верби вщповщно до загальноприйнятих методик [4], вихщ умовного твердого бioпалива та вих^ енергп з oдиницi плoщi - розрахунковим методом.
Результати дослщжень. Вербу вiднocять до легких пopiд деревини зi щiльнicтю 460 кг/м3 за вологост 12% (для пopiвняння, сосна, за piзни-ми даними, мае щшьысть 510-520 кг/м3) [5]. Кн-цевий результат вирощування верби як бюмаси - отримання пелет, як мають бiльшу теплотвор-ну здатысть пopiвнянo з тpicкoю чи деревиною. В свою чергу, теплотворна здатысть безпосе-редньо залежить вiд якост палива. На жаль, в Украты немае cтандаpтiв на пелети, тому бшь-шicть виpoбникiв opiентуютьcя на захщы стан-дарти, якi, проте, вiдpiзняютьcя в piзних краТ'нах. ^м того, чиннi захiднi стандарти часом вклю-чають у себе не лише стандарт на cамi пелети, а й стандарти на тх виробництво, збеpiгання та транспортування. Вс стандарти регламентують такий параметр, як зольысть, на який в основному впливае наявнicть у вихщый cиpoвинi кори, гiлoк та нших включень. Единого Европей-ського стандарту на пелети поки немае, тому ми в своТ'й робот opiентувалиcя на вимоги ымець-кого стандарту DIN 51731. Зпдно iз ним золь-нicть мае становити менше нiж 1,5% [6].
Зола - це мнеральний продукт, який отри-мують внаcлiдoк спалювання деревини. Зпдно з науковими джерелами вона, як правило, ста-новить не бшьше ыж 1% загальнот маси спалю-ванот стовбуровот деревини й не перевищуе 3% маси деревно! кори. Пiдвищений вмicт дoмiшoк у ropi, пopiвнянo зi стовбуровою деревиною, зумовлений тим, що протягом життя дерева Тт поверхня, яку обдувае в^ер, вбирае мiнеpальнi аеpoзoлi [1].
Таким чином, ппотетично в pазi виготовлен-ня пелет iз сумш тирси, що складаеться на 50% зi стовбуровот деревини i на 50% з кори, тхня за-
гальна зoльнicть не перевищила б 2%. Зауважи-мо, що в дмсност пелети з такот сумш не ви-ходять, i найчастше частка кори не перевищуе 10-15% загальнот маси палива.
У лабораторних досшдженнях пд поняттям «зoльнicть» узагальнюють показники золи та шлаку в едине цше. Шлак - це мнеральы вклю-чення, наприклад, псок, земля, якi потрапляють на кору внасшдок обдування тт вiтpами або пд час неправильнот загoтiвлi деревини. Вважають, що ва цi речовини, вмкт яких перевищуе 2%, -це шлак. У виробничих умовах мае бути регла-ментовано використання спецальних уловлю-вачiв мiнеpальних домшок, що пiдвищуе якicть готових пелет пopiвнянo з сирою тpicкoю [7].
Як бачимо (див. рис.), нормам мiжнаpoднo-го стандарту щодо вмкту золи вiдпoвiдають лише чотири зразки - верба тритичинкова (мкце-ва форма), в. тритичинкова, в. бша, форма cpi-бляста, та в. канпнська, вмicт золи в яких досягае 1,5%.
^м того, вказаний стандарт DIN 51731 об-межуе в пелетах вмicт азоту (менш нiж 0,3%). Цей показник, як i вмicт фосфору й кал^, виз-начають за методикою визначення вмicту азоту в рослинах фотометричним методом з реактивом Неслера [4].
Низький вмicт азоту св^чив би про те, що паливы пелети були зроблеы з чистот тирси. Ви-сокий piвень азоту, що ми спостеркаемо в на-шому випадку, може призвести до корозп тепло-oбмiннoгo устаткування.
Стандарт DIN 51731 також регламентуе вмicт у пелетах мкроелементв та важких металiв. Вщ-пoвiднi дocлiдження було проведено за методикою визначення сирот золи [4], результати наведено в таблиц 1.
Серед зазначених елементв стандартом регламентовано лише вмicт свинцю (менш ыж 10 мг/кг), м^ (менш ыж 5 мг/кг), цинку (менш ыж 100 мг/кг) i кадмiю (менш ыж 0,5 мг/кг). Вмicт марганцю й залiза стандартом не регламентовано. Як бачимо, жоден зi зразкв не ви-ходить за показниками вмкту мiкpoелементiв за межi встановленот норми.
Вербу можна вирощувати екстенсивним шляхом, тобто один раз посадити i використо-вувати «енергогай» протягом 20-30 рокв з ми ымальними витратами на догляд. У перший рк пагони можна oбpiзати до висоти 5-8 см, якщо деревостй е рщким. Першу загoтiвлю здмсню-ють на 3-4-й piк iз часу cадiння, коли рослина досягае 5-6 м заввишки. Обpiзають вербу взим-
Визначення господарсько-цнних показниюв сортов рослин енергетичного напряму використання пд час проведення державно!' експертизи
[(В. прутовидна х В. nyi ^ i х (В. каспшська х В. козяча)] В. прутовидна
В. тритичинкова, мкцева форма
В. тритичинкова
В. Матсуда (звивиста)
В. попеляста
В. пурпурова х в. прутовидна
В. каспшська
В. прутовидна х В. гостролиста
В. гостролиста
В. бта
В. бта, мкцева форма В. уральська В. бма, форма ср1бляста В. каспшська х В. пурпурова В. б та цтолиста х В. гостролиста В. повзуча В. козяча х В. пур пурова В. канпнська В. розмаринолиста В. прутовидна х В. козяча
Bmîct золи, % i Bmîct азоту, %
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Рис. Bmîct золи та азоту в рослинах верби
Таблиця 1
Bmîct мшроелеменлв у рослинах верби
№ п/п Вид верби Вмкт мкроелеменлв, мг/кг
Mn Fe Zn Pb Cd Cu
1 [(В. прутовидна х В. пурпурова) х (В. каспшська х В. козяча)] 1,90 2,13 2,86 0,10 сшди слщи
2 В. прутовидна 2,90 3,10 3,57 0,32 « «
3 В. тритичинкова, мкцева форма 2,30 2,30 3,2 0,34 « «
4 В. тритичинкова, класична форма 2,10 2,47 2,1 0,15 « «
5 В. Матсуда 2,30 3,47 3,93 0,11 « «
6 В. попеляста 6,60 4,25 2,92 0,15 « «
7 В. пурпурова х В. прутовидна 2,10 3,45 2,35 0,14 « «
8 В. каспшська 5,00 4,16 2,15 0,14 « «
9 В. прутовидна х В. гостролиста 3,60 3,80 2,65 0,21 « «
10 В. гостролиста 3,90 4,11 2,98 0,23 « «
11 В. б1ла 3,10 4,20 1,74 0,12 « «
12 В. б1ла, мкцева форма 3,50 3,98 2,10 0,11 « «
13 В. уральська 4,70 2,36 2,65 0,12 « «
14 В. б1ла, форма cpiбляcта 2,30 4,95 1,25 0,08 « «
15 В. каспшська х В. пурпурова 4,10 3,60 3,14 0,08 « «
16 В. цтолиста х В. гостролиста 6,70 6,57 2,54 0,13 « «
17 В. повзуча 3,00 3,16 2,17 0,13 « «
18 В. козяча х В. пурпурова 6,70 2,14 3,39 0,11 « «
19 В. канпнська 3,60 3,94 1,63 0,10 « «
20 В. розмаринолиста 5,30 2,28 2,85 0,14 « «
21 В. прутовидна х В. козяча 3,20 4,69 3,12 0,15 « «
Визначення господарсько-цнних показникiв сор™ рослин енергетичного напряму використання тд час проведення державно!' експертизи
ку, а з весни вона знову починае в1дростати з пенькiв. Протягом усього перюду експлуатаци енергетичного гаю можна зробити 5-7 заготи вель без зменшення пpoдуктивнocтi насаджень.
Згiднo iз нашими дocлiдженнями теоретично розраховано вихщ умовного твердого 6i-опалива та вихщ енергп' з одиниц плoщi. Для poзpахункiв прийнято коефщент теплотворно!' здатнocтi - 16 МДж/кг (для пopiвняння, тепло-вщдача дуба та сосни становить 14,1 та 13,8 МДж/кг, соломи - 14,3 МДж/кг) та волопсть готового палива на piвнi 10%. Щшьысть насадження верби -15 тис. рослин/га.
Широкий дiапазoн значень виходу енергп (табл. 2) пояснюеться бюлопчними особливос-тями видiв та максимально наближеними до природних умовами вирощування (м^мальне застосування агротехнки). Зpoзумiлo, що висо-кий i cтабiльний урожай бюмаси може бути за-безпечений шляхом виpiвнювання насаджень, забезпечення рослин поживними елементами та запровадженням ефективно!' технологи вирощування.
Рентабельысть та екoнoмiчна ефективнicть вирощування верби для виробництва бюпалива залежать вщ багатьох екoнoмiчних складових. Екoнoмiчними перевагами вирощування енер-гетично!' деревини е: низька вар^сть земельних pеcуpciв через невибагливкть виду до фунто-вих умов; м^мальы агpoтехнoлoгiчнi витрати
(агpoхiмiя й мехаызащя); висока енеpгoмicткicть твердо! бюмаси; позитивний загальний вплив вирощування верби на економ^ району; на-явысть податкових пiльг та iнших екoнoмiчних cтимулiв (вiдпoвiднo до Кioтcькoгo протоколу). Заслуговують на увагу й еколопчы переваги вирощування верби, що в майбутньому дасть можливкть додатково oптимiзувати виробни-чi та технoлoгiчнi процеси аграрного виробництва. Проте саме така багатocкладoвicть цього показника ускладнюе використання його для ци лей державно!' експертизи сор^в рослин.
^м того, до названих пoказникiв доречно додати визначення середнього приросту маси за 1 рк як одного зi складових продуктивность Адже це слугуватиме показником виpiвнянocтi досшдного зразка, що е одыею з основних вимог державно!' реестраци' сорту.
Висновки. На пpикладi колекци видiв та пб-ридних форм верби прошюстровано ефектив-нicть визначення показниюв пpидатнocтi до поширення сор^в рослин пiд час проведення державно!' науково-техычно!' експертизи.
За результатами вивчення колекци видiв та пбридних форм верби за господарськими показниками видшено види з високим вмicтoм як окремих, так i юлькох бioхiмiчних сполук. Застосування видшених зpазкiв пiд час створення нових сор^в забезпечить ефективний розвиток ринку бюпалива в Украшк
Енергетичний потенцiал деревини представникiв роду Salix L.
Таблиця 2
№ п/п Вид верби Воло- псть, % Вихщ умовного бюпалива з 1 га, т/га Вихщ енергп' з 1 га, ГДж/га/рк
1 [(В. прутовидна х В. пурпурова) х (В. каспшська х В. козяча)] 50,33 8,81 140,98
2 В. прутовидна 49,46 18,64 298,23
3 В. тритичинкова, мюцева форма 49,25 3,99 63,84
4 В. тритичинкова 50,61 12,93 206,83
5 В. Матсуда 50,98 9,82 157,06
6 В. попеляста 49,60 7,03 112,48
7 В. пурпурова х В. прутовидна 44,55 25,70 411,17
8 В. каспшська 42,08 8,62 137,86
9 В. прутовидна х В. гостролиста 41,65 20,42 326,79
10 В. гостролиста 43,20 5,69 91,12
11 В. бта 43,61 23,31 372,91
№ п /п Вид верби Волопсть, % Вихщ умовного бюпалива з 1 га, т/га Вихщ енергп' з 1 га, ГДж/га/рк
12 В. бта, мюцева форма 44,83 13,57 217,17
13 В. уральська 42,88 2,27 36,34
14 В. бта, форма cpiбляcта 40,73 9,72 155,48
15 В. каспшська х В . пурпурова 38,21 2,05 32,78
16 В. цтолиста х В. гостролиста 36,15 1,04 16,61
17 В. повзуча 49,64 3,35 53,60
18 В. козяча х В . пурпорова 46,61 2,48 39,75
19 В. канпнська 42,35 2,28 36,56
20 В. розмаринолиста 43,75 1,87 29,91
21 В. прутовидна х В. козяча 47,56 6,15 98,44
Визначення господарсько-цнних показникiв сортв рослин енергетичного напряму використання тд час проведення державно!' експертизи
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Вщновлюваы джерела енерги. Вирощування бю-маси / упоряд. : Б. М. Берташ, Т. М. Микитин, С. I. Веремеенко, Р. В. Шевчук / Громадська орга-ыза^я «Рiвненський центр маркетингових дост-джень». - Рiвне, 2011. - 28 с.
2. Закон УкраТни «Про охорону прав на сорти рослин» вщ 17.01.2002 р. № 2986-III [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://zakon4. rada.gov.ua/ laws/show/3116-12
3. Методика квалiфiкацiйноТ (техычнот) експертизи сортiв рослин на придатнiсть до поширення в УкраТн (ПСП). Загальна частина [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://sops.gov.ua/uploads/ files/documents/ Metodiki/PSP/1.pdf
4. Сборник методов исследования почв и растений / В. П. Ковальчук, В. Г. Васильев, Л. В. Бойко, В. Д. Зосимов. - К. : Труд-ГриПол, 2010. - С. 19-42.
УДК 631.526.32:382.24:620.92
В. В. Балыкина. Определение хозяйственно-ценных показателей сортов растений энергетического направления использования при проведении государственной экспертизы // Сорто-вивчення та охорона прав на сорти рослин : наук.-практ. журн. - 2014. - № 4 (25). - С. 4-8.
Проведен анализ хозяйственно-ценных показателей сортов растений энергетического направления использования и обоснована необходимость определения показателей энергетич-ности при проведении государственной научно-технической экспертизы. С целью разъяснения требований к регистрации новых сортов энергетических растений в части определения показателей пригодности к распространению использована коллекция видов и гибридных форм ивы. Указаны факторы, которые отображают экономические и экологические преимущества выращивания энергетической ивы для получения биотоплива.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, энергетические растения, государственная регистрация, сорт растений, зольность, выход энергии.
5. Iвахiв В. Енергетична верба як рвения для малих мнст Укратни [Електронний ресурс] / В. Iвахiв // Укратнська енергетика. - 7 грудня 2012 р. - Режим доступу : http://ua-energy.org/post/27476.
6. Zertifizierungsprogramm Kamineinsätze (Kamineinsätze und Kachelofenheizeinsätze) einschließlich offene Kamine für feste Brennstoffe nach DIN EN 13229 [Електронний ресурс]. - Berlin, 2007. - 11 s. - Режим доступу : http://www.ofenseite.com/bilder/DIN_plus/ Kamineinsaetze_DIN-Geprueft_Zertifizierungs-programm.PDF
7. Калетык Г. М. Оцнка енергетичних культур як си-ровини у бюпаливый промисловост Укратни / Г. М. Калетык // В^ник аграр. науки. - 2008. - № 6. -С. 70-75.
UDC 631.526.32:382.24:620.92 V. V. Balykina. Determination of commercially valuable characteristics of plant varieties for energetic use during the state examination // Sortovyvchennia ta okhorona prav na sorty roslyn : naukovo-praktychnyi zhurnal (Plant Varieties Studying and Protection : journal of applied research). - 2014. - № 4 (25). - P. 4-8.
The analysis of commercially valuable indices of plant varieties for energetic use was carried out and the necessity to determine energetic indices during the state scientific-and-technical examination is substantiated. In order to explain the requirements for registration of new varieties of energy crops concerning the definition of indices of ability for distribution, the collection of species and hybrid forms of willow was used. Factors that prove the economic and environmental advantages of energy willow cultivation for biofuel are specified.
Keywords: renewable energy sources, energy plants, state registration, plant varieties, ash content, energy output.
Hagmw^a 29.10.14
