МЕХАНІЧНА ТА ЕЛЕКТРИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ П ЕР С П ЕК ТИ В И ВИ КО РИ СТАН Н Я П А Л И В А З ТВ Е Р Д И Х П О Б УТО В И Х В ІД Х О Д ІВ НА Т Е Ц ЦУКРО ВИ Х ЗАВО ДІВ О. Буляндра Національний університет харчових технологій Л. Гапонич, І. Голенко, О. Топал Інститут вугільних енерготехнологій НАН України У статті вивчено сучасний стан поводження з твердими побутовими від­ ходами (ТПВ) та оцінено перспективи енергетичного використання в Україні, оскільки проблема раціонального поводження з ТПВ є актуальною в усьому світі. В Україні обсяги збирання ТПВ в останні роки сягають 11—12 млн тонн. У 2019 р. було перероблено й утшізовано всього 5,6% ТПВ, з них тільки 1,7% спалено з генерацією енергії (WtoE). Для порівняння: в країнах ЄС 98% ТПВ обробляється, 28% спалюється за технологією WtoE. Визначено морфологічний склад, розраховано елементний склад і теплоту згорання ТПВ. Теплота згоряння ТПВ для міст Україні становить 5,0— 7,0МДж/кг. Найнижче граничне значення теплоти згоряння ТПВ для спа­ лювання з генерацією електроенергії— бМДж/кг. Середнє значення теплоти згоряння ТПВ, що утшізуються на заводах WtoE, — 10МДж/кг. Проаналізовано різні технології термічної переробки відходів. Основна тен­ денція в країнах ЄС полягає у комплексній переробці ТПВ: роздільному збиранні, сортуванні, механіко-біологічній обробці та виробництві палива з фракцій ТПВ, що залишилися. Узагальнено інформацію щодо досвіду виробництва і вико­ ристання палив з ТПВ — RDF та SRF. Розрахунки показують, що в Україні є потенціал для виробництва 2—3 млн тонн RDF/SRF з теплотою згоряння 10—15 МДж/кг щорічно. При залученні цих палив в енергетику можна отри­ мати щорічно близько 1500 ГВтгод електрики та 3000 ГВтгод теплоти. По­ тенціал заміщення природного газу при цьому понад 0, б млрд м3. Використання на ТЕЦ цукрових заводів як палива RDF/SRF здатне частково замінити дефіцитні в Україні природний газ і вугілля при виробництві елек­ троенергії й теплоти з дотриманням вимог ЄС щодо поводження з відходами. Крім того, використання RDF/SRF на ТЕЦ цукрових заводів може забезпечити їхню безперервну роботу протягом всього року. Ключові слова: тверді побутові відходи, тверде відновлюване паливо, мор­ фологічний склад, теплота згоряння, відходи в енергію, цукровий завод. Постановка проблеми. Верховна Рада України 07.02.2018 ухвалила зміни до Конституції України щодо стратегічного курсу на набуття повноправного членства в Європейському Союзі (ЄС) та в Організації Північноатлантичного договору [1], якими було підтверджено незворотність європейського курсу кра­ їни. Асоціація між Україною і ЄС неможлива без імплементації європейського законодавства у сфері охорони навколишнього середовища, зокрема поводже­ ння з відходами. Важливим етапом імплементації вимог директив ЄС у сфері поводження з відходами є розробка та схвалення розпорядженням Кабінету Міністрів України № 820-р від 8 листопада 2017 р. Національної стратегії управління відходами в Україні до 2030 р. (далі Стратегія), що визначає урядову 138 Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № З MECHANICAL AND ELECTRICAL ENGINEERING політику у сфері поводження з відходами. Завданням Стратегії є очищення нав­ колишнього середовища та зменшення відходів, в тому числі твердих побуто­ вих відходів (ТІШ), що надходять до полігонів. Пріоритетний напрямок дія­ льності — це перетворення відходів на ресурси і зниження обсягів їх утворення. Стратегією передбачено зменшення обсягу захоронення ТІШ до 80% у 2018 р., до 50% — у 2023 р. та 30% — у 2030 р. Відповідно до Директиви № 1999/31/ЄС до 2030 р. передбачається зменшення кількості місць для видалення побутових відходів з 6000 до 1000 та будівництво 19 стаціонарних установок із термічної утилізації відходів. Метою дослідження є вивчення сучасного стану поводження з твердими побутовими відходами та оцінка перспектив їх енергетичного використання в Україні. Викладення основних результатів дослідження. Основним документом, який встановлює класифікацію відходів в Україні, є Державний класифікатор відходів ДК 005-96, де відходи визначаються як будь-які речовини, матеріали і предмети, що утворюються в процесі людської діяльності і не мають подаль­ шого використання за місцем утворення чи виявлення, власник яких позбуває­ ться, має намір або повинен позбутися їх шляхом утилізації чи видалення. ТІШ — це відходи, які утворюються в процесі життєдіяльності людини, нако­ пичуються в житлових будинках і закладах соціальної сфери та є непридатними до подальшого використання за місцем їх утворення. Кількісні та якісні харак­ теристики ТІШ не є постійними та залежать від країни, регіону, області, міста чи селища їх утворення. Однак перелік основних компонентів ТПВ в є цілому незмінним і включає [2; 3]: матеріали біологічного походження — харчові від­ ходи, рештки рослинності, папір; потенційну вторинну сировину — папір, ме­ тали, скляну та пластикову тару тощо; інертні матеріали — каміння, кераміку, пісок, цеглу, бруд тощо; композиційні матеріали — синтетичний текстиль, пластмаси, електроприлади; небезпечні матеріали — аерозолі, фарби, добрива, інші хімікати. Усереднений морфологічний склад ТІШ згідно із Шостим національним повідомленням України з питань зміни клімату такий: харчові відходи — від 35 до 50%, папір та картон — від 10 до 15%, вторинні полімери (пластмаса, ПЕТФ пляшки, полімерна плівка, ТетраПак упаковка) — від 9 до 13%, скло — від 8 до 10%, чорні та кольорові метали — 2%, текстильні матеріали — від 4 до 6%, деревина — 1%, будівельне сміття — 5%, інші відходи (вуличний зміт, листя, гігієнічні засоби, кістки, шкіра, гума, комбіновані відходи, небезпечні відходи тощо) — 10%. Частка відходів з органічною складовою — від 60 до 85%. Для великих міст України середній морфологічний склад ТІШ такий: харчо­ ві відходи — від 30 до 45%, картон та папір — від 5 до 15%, вторинні полі­ мери — від 8 до 17%, скло — від 9 до 14%, чорні та кольорові метали від 0,5 до 2,5%, текстильні матеріали від 2 до 5%, деревина від 0,1 до 2%, кістки, шкіра, гума від 0,5 до 1,5%; дрібні будівельні відходи — від 0,3 до 3,5%; вуличний зміт, листя — від 0 до 6%; гігієнічні засоби — від 2,3 до 3,5%; комбіновані відходи — від 0,4 до 1%; небезпечні відходи — від 0,1 до 0,5%, інше від 2 до 22%. Морфологічний склад ТІШ суттєво змінюється протягом року, влітку та восени збільшується частка органічних відходів, взимку — неорганічної речо­ вини. Scientific Works o f NUFT 2020. Volume 26, Issue 3 139 МЕХАНІЧНА ТА ЕЛЕКТРИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ У табл. 1 наведено елементний склад, вихід летких, густину і теплоту зго­ рання змішаних ТІШ для різних міст та України в цілому. Елементний склад і вихід летких ТІШ розраховано за їхнім морфологічним складом для різних міст України та елементним складом компонентів ТІШ (табл. 2) [2; 4— 7]. Еле­ ментний склад палива або його компонентів (на робочий стан) — це волога W, зола Аг, сірка S' , вуглець Сг, водень Нг, кисень О' та азот Nr. Нижча теплота згоряння на робочий склад палива Q\ , МДж/кг, розрахована за формулою Менделєєва: Q; = 4,18 (81СГ + 300НГ - 26 ( 0 r - Sr) - 6 (9НГ + ЇГ )) • 10 3. Для порівняння в табл. 1 також наведено інформацію про буре вугілля Кансько-Ачинського та Дніпровського басейнів. Теплота згоряння необроб- лених ТІШ для міст Україні становить 5,0—7,0 МДж/кг, а утворених у країнах ЄС, Канаді, США — 7— 15 МДж/кг [2; 4], тобто ТІ Ш — це паливо, яке можна порівняти за теплотою згоряння з бурим вугіллям. Таблиця 1. Елементний склад і теплота згоряння ТІ ІВ різних міст України та України в цілому, бурого вугілля Кансько-Ачинського та Дніпровського басейнів Країна або вугільний басейн Елементний склад, % Вихід летких, % Qf. МДж/кгСг | W | СГ | Nr | Sr | A r | W Змішані ТПВ Україна 20,3 2,8 17,5 0,6 0,1 20,2 38,5 57,0 6,9 Вінниця 18,6 2,6 15,8 0,4 0,1 21,8 40,2 57,8 6,3 Київ 17,1 2,4 14,4 0,5 0,1 24,4 40,9 58,8 5,7 Львів 19,6 2,7 15,3 0,6 0,2 17,3 43,8 58,2 6,7 Миколаїв 19,6 2,7 15,3 0,6 0,2 17,3 43,8 56,7 6,7 Мелітополь 20,2 2,9 18,1 0,4 0,1 21,0 40,0 56,8 7,0 Полтава 16,5 2,3 13,6 0,6 0,1 25,4 41,3 51,5 5,5 Харків 18,3 2,6 16,5 0,5 0,1 22,7 38,8 58,9 6,1 Хмільник 18,8 2,7 18,4 0,3 0,1 24,8 34,4 58,6 6,3 Черкаси 20,3 2,8 15,5 0,6 0,2 18,7 41,3 63,5 7,0 Буре вугілля Кансько-Ачинський басейн 34,3 2,4 11,8 0,4 0,5 6,7 44,0 48,0 11,8 Дніпровський басейн 30,2 2,6 8,7 0,5 1,5 6,5 50,0 60,0 10,1 Таблиця 2. Елементний склад, вихід летких і теплота згоряння складових ТПВ Складова ТПВ Елементний склад, % Вихід летких, % <2Л МДж/кгСг Нг СУ кг S'- А г W Папір, картон 39,0 5,2 14,1 0,2 0,2 5,4 11,0 79,0 14,07 Пластмаса 55,1 7,6 24,4 0,9 0,3 10,6 8,0 79,0 24,40 Чорні та кольорові метали 0,8 0,04 0,2 0 0 96,0 3,0 — 0,21 Скло 0,7 0,03 0,2 0 0 97,2 2,0 — 0,19 Текстиль 49,3 5,9 19,5 4,2 0,1 2,2 10,0 74,3 19,48 Шкіра, гума 72,9 10,3 35,3 0 2,0 9,9 5,0 49,0 35,31 Дерево 35,5 4,8 13,0 0,1 0,04 0,8 30,0 67,9 13,04 Харчові відходи 12,6 1,8 3,5 1,0 0,2 4,5 72,0 65,2 3,45 Несортований залишок 15,9 2,4 4,9 0,05 0,05 24,0 40,0 44,0 4,90 140 Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № З MECHANICAL AND ELECTRICAL ENGINEERING За офіційною статистикою обсяги збирання ТПВ в Україні за останні роки сягають 11— 12 млн т (50—60 млн м3) (табл. 3), хоча тільки 77—78% насе­ лення України охоплено послугами зі збирання та вивезення ТПВ. Треба зау­ важити, що офіційні статистичні дані є оціночними, тому що в Україні прак­ тично відсутня практика зважування ТПВ, облік ведеться в одиницях об’єму, а перерахунок в одиниці маси здійснюється через густину ТПВ 0,2—0,3 т/м3. Таблиця 3. Поводження з ТПВ в Україні в 2014— 2019 рр. Рік Обсяги збирання Пункти вторинної сировини Сміттєпере­ робні підпри­ ємства ДІЛЯНКИ компос­ тування Сміттєспа­ лювальні установки Полігони ТИС. т тис. т % ТИС. т % тис. т тис. т % ТИС. т % 2014 10748 142,3 1,3 73 0,7 0 149,5 1,4 10383,2 96,6 2015 11491,8 132,5 1,2 128,3 1,1 2,8 254,3 2,2 10973,9 95,5 2016 11562,6 126,6 1,1 143,8 1,2 1,6 256,7 2,2 11033,9 95,5 2017 11271,2 146,2 1,3 259,9 2,3 1 246,7 2,2 10617,4 94,2 2018 11857,2 146,5 1,2 260,1 2,2 1,6 208,1 1,8 11240,9 94,8 2019 11459,4 128,6 1,1 303,3 2,6 1,2 199,2 1,7 10827,1 94,6 Примітка: джерело — узагальнені дані Міністерства регіонального розвитку, будів­ ництва та житлово-комунального господарства України і Державної служби статистики України. У 2019 р. в Україні перероблено й утилізовано всього 5,6% ТПВ, з них тільки 1,7% спалено, 3,7% потрапило на заготівельні пункти вторинної сировини та сміттєпереробні установки. Майже 95% зібраних і необроблених ТПВ в Україні складається на полігонах. Нагадуємо, що згідно зі Стратегією цей показник має бути менше 80%. Таке поводження з ТПВ призводить до щорічної втрати знач­ ної кількості енергоресурсів і цінних матеріалів, які містяться у відходах. Роз­ дільне збирання та перероблення відходів — це вагома складова підвищення ефективності використання природних ресурсів, в тому числі робіт зі зменше­ ння споживання викопного палива на ТЕС і ТЕЦ. В Україні працює тільки один сміттєспалювальний завод «Енергія» (м. Київ). У 2019 р. на ньому було спалено 198,4 тис. т ТПВ. Завод може виробляти 227 тис. Гкал теплової та до 50,7 млн кВт-год електричної енергії в рік. Крім того, експлуатується сміттєспалювальна установка в м. Люботин Харківської області та дві мобільні сміттєспалювальні установки в м. Харкові. У Стратегії рівень термічної переробки ТПВ планувалося збільшити до 5% у 2018 р., 7% — у 2023 р. і до 10% — у 2030 р. Цих показників планувалося досягти завдяки будівництву 19 установок термічної утилізації ТПВ до 2030 р., включаючи 2 в 2018 році. Тобто сьогодні в Україні актуальним є завдання збільшення рівня переробки ТПВ, в тому числі термічної. При термічній переробці ТПВ утворюється енергія, яка може бути вико­ ристана для виробництва електроенергії й теплоти. Термін «відходи в енергію» («Waste-to-Energy» або WtoE) включає не тільки інсинерацію змішаного потоку ТПВ, а й отримання відновлюваного палива з побутових та/або промислових відходів — RDF (Refuse Derived Fuel), SRF (Solid Recovered Fuel) та біогазу з подальшою їх утилізацією на ТЕС, ТЕЦ або на цементних заводах. Викорис­ Scientific Works ofNUFT 2020. Volume 26, Issue 3 141 МЕХАНІЧНА ТА ЕЛЕКТРИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ тання технології WtoE є одним з найбільш надійних та ефективних шляхів еко­ номії органічного палива й зменшення викидів парникових газів. Інсинератор — це установка для утилізації різних типів відходів (в тому числі RDF/SRF) шляхом високотемпературного контрольованого спалювання з подальшим очищенням димових газів. Інсинерація дає змогу суттєво зменшити об’єм (на 90%) та масу (на 75%) ТІШ і вловлювати шкідливі речовин, які утво­ рюються, та/або зменшувати їх викид. Для інсинерації найбільш широко засто­ совують три основні види термічної обробки відходів: спалювання — повне окислювальне згоряння (найбільш поширений процес); піроліз — термічну де­ струкцію органічного матеріалу за відсутності кисню; газифікацію — часткове окислення [2]. Для спалювання ТІШ застосовують такі технології: спалювання на решітках, включаючи зворотно-поступальну, рухому, ланцюгову, решітку, що охолоджується водою, обертові печі та спалювання в різних модифікаціях киплячого шару. Граничним значенням теплоти згоряння ТПВ для комерційної інсинерації є величина 6 МДж/кг. У країнах Європи в останні роки збільшується частка ТПВ, що підлягає об­ робці. Так, у 2017 р. там було оброблено майже 98% ТПВ. Інсинерації, в тому числі з отриманням енергії, піддається 25% загального обсягу ТПВ, у країнах- членах ЄС — 28% загального обсягу ТПВ, при цьому цей показник щороку збільшується. Середнє значення теплоти згоряння ТПВ, що утилізуються на європейських заводах WtoE, — 10 МДж/кг. У країнах ЄС у 2013 р. працювало 939 установок термічної переробки відходів, з них 562 за технологією WtoE [4]. На 688 установках застосовувалося сумісне спалювання з вугіллям або біома­ сою. За даними Конфедерації європейських заводів «Відходи в енергію» (CEWEP, Confederation of European Waste-to-Energy Plants) заводи з виробниц­ тва енергії з ТПВ в Європі можуть забезпечити електрикою 19 млн та тепло­ тою 16 млн мешканців. У 2016 р. на цих заводах було вироблено 40 млн кВт-год електроенергії та 93 млн кВт-год теплоти. Це дає змогу економити до 40— 45 млн т викопного органічного палива і, крім того, запобігти викиду до 50 млн т на рік парникових газів (у перерахунку на ССЕ), які могли б виділитися у вигляді СЕЦ та ССЕ в разі складування цих відходів на полігоні або звалищі [4]. Найбільше технологію WtoE застосовують у Німеччині, Франції, Великій Британії, Італії, Нідерландах, Іспанії та Австрії. Сьогодні в усьому світі зростає кількість установок WtoE, в тому числі в Китаї, Південній Кореї, Індії та інших країнах, де до цього метод термічної утилізації ТПВ широко не застосовувався. Так, наприклад, у Китаї, де до 2000 р. заводів для спалювання ТПВ практично не було, у 2010 р. перероблялося з генерацією енергії вже понад 24 млн т відходів на рік [8]. Крім того, планується щорічний приріст таких потужностей (близько 4 млн тонн). Концепція «Recovered» (відновлення) є ключовим елементом інтегрованого поводження з відходами. Перевагами цього підходу до переробки ТІШ є те, що відходи перетворюються на товарну продукцію, яка може накопичуватись, складуватись, транспортуватись. Refuse — в англомовних країнах це загальний термін для визначення твердих побутових і комерційних або промислових від­ ходів. Термін RDF, зазвичай, відноситься до відокремленої висококалорійної 142 Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № З MECHANICAL AND ELECTRICAL ENGINEERING фракції перероблених ТПВ. Розроблено дві технології для відокремлення ви­ сококалорійної фракції ТПВ. яку можна використовувати як RDF: механіко- біологічнс оброблення (МБО) ТПВ із отриманням RDF/SRF палив та/або біогазу і суха стабілізація [9]. МБО відходів об'єднує механічні (роздільне збирання, сортування за допомогою сит. барабанів, магнітів тощо, змішування, сушіння, подрібнення, пресування, гранулювання) і біологічні методи. Така сировина, як папір, скло, пластик і метал ідуть на переробку. Фракції ТПВ. що біологічно розкладаються, можуть бути відправлені на компостування й анаеробне зброд­ жування. Всі інші фракції, а цс близько третини ТПВ. є сировиною для твердого відновленого палива — RDF/SRF. При використанні технології сухої стабі­ лізації затишкові відходи (без інертів і металів) піддаються біологічної обробці: ефективно сушаться і стабілізуються за допомогою процесу компостування. При цьом}- утворюється паливо з високою теплотою згоряння. Цей процес, розроб­ леній у Німеччині, має торговельну назв}' «Trockenstabilat». Тобто RDF — цс органічне паливо, отримане при видаленні вторинної сировини та негорючих матеріалів із ТПВ. Якісні характеристики RDF можуть варіюватися. Залежно від морфологічного склад}' ТПВ і технології виробництва може бути отримано па­ ливо з різною теплотою згоряння (від 8 до 23 МДж/кг) у вигляді порошку або гранул різного розміру й щ етини. Тверде відновлюване паливо (Solid Recovered Fuel. SRF) — цс тверде пали­ во, отримане з безпечних відходів, в том}' числі твердих побутових, промисло­ вих і комерційних відходів, включаючи папір, картон, дерево, текстиль і пласт­ масу, які можуть будуть використані для виробництва енергії в установках спалювання або ешльного спалювання з вугіллям. SRF виробляється відповідно до класифікації та технічних характеристик, викладених у європейському стан­ дарті EN 15359:2011 Solid Recovered Fuels — Specifications and Classes. Схема класифікації SRF використовує три основні параметри: теплоту згоряння (еко­ номічну інформацію), концентрацію СІ (технічну інформацію) і Hg (екологічну інформація) (табл. 4). Стандарт EN 15359:2011 прийнятий в Україні методом підтвердження на мові оригіналу (англійській) — «ДСТУ EN 15359:2018 Тверде відновлювальне паливо. Технічні характеристики та класи (EN 15359:2011. IDT)». Таблиця 4. Класифікація SRF згідно з EN 15359:2011 Класифікаційний параметр Статистична міра ........... ці вимірювання Класи 1 2 3 4 5 Вища робоча теплота згорання Середнє значення МДж/кг >25,0 >20,0 >15,0 >10,0 >3,0 Хлор (СІ) Середнє значення % (на суху масу) <0,2 <0,6 <1,0 <1,5 <3,0 Ртуть (Hg) Середнє значення мг/МДж <0,02 <0,03 <0,08 <0.15 <0,50 Кількість RDF/SRF, що виробляється з ТПВ, може змінюватись від 25 до 55% (за масою) залежно від країни, типу збирання, методів обробки та вимог до якості [9]. Виробництво RDF/SRF палив у світі щорічно збільшується. Так. у країнах ЄС у 2003 р. було вироблено близько 3 мли т RDF/SRF, у 2005 р. — Scientific Works ofNUFT 2020. Volume 26, Issue 3 143 МЕХАНІЧНА ТА ЕЛЕКТРИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ більше 5 млн т, а у 2017 р. вже 17,5 млн тонн. У 2015 р. близько 13,5 млн т RDF/SRF утилізовано на заводах WtoE, при спільному спалюванні з вугіллям при виробництві цементу та на ТЕС і ТЕЦ (як комунальних, так і промис­ лових). Виробництво і споживання RDF/SRF найбільш розвинуто в Німеч­ чині, Італії, Австрії, Великій Британії. Щорічний попит на RDF/SRF в країнах ЄС складає 53—63 млн тонн. Наші розрахунки показують, що в Україні є потенціал для виробництва 2—3 млн т RDF/SRF з теплотою згоряння 10— 15 МДж/кг (3—4 класи згідно з EN 15359:201) щорічно. При залученні цих палив в енергетику можна отри­ мати щорічно близько 1500 ЕВт-год електрики та 3000 ЕВт-год теплоти. По­ тенціал заміщення природного газу при цьому понад 0,6 млрд м3. ТЕІД 25 цукрових заводів, які працювали у виробничий сезон 2015 р. в Україні, споживали природний газ у кількості 214,4 млн м3, а ТЕЦ одного цукрового заводу споживала мазут [101. ТЕЦ 11 цукрових заводів працювали з повною або частковою заміною природного газу. Було витрачено пелет — 15,6 тис. т, біогазу — 6,1 млн м3, торфу — 13,2 тис. т, кам’яного вугілля — 68,5 тис. тонн. Це дало змогу в цілому за сезон виробництва замістити аль­ тернативними видами палива близько 100 млн м3 природного газу. Складова палива та енергії у вартості цукру складає — 27%. Сьогодні актуальним є продовження робіт на цукрових заводах України із заміщення природного газу та вугілля альтернативними видами палива. Крім того, в Україні, почи­ наючи з 2014 р., спостерігається дефіцит вугілля всіх марок. Використання на ТЕЦ цукрових заводів як палива або добавки до основного палива RDF/SRF здатне частково замінити дефіцитні в Україні природний газ і вугілля при виробництві електроенергії та теплоти з дотриманням вимог ЄС щодо по­ водження з відходами. Крім того, використання RDF/SRF як палива на ТЕЦ цукрових заводів може забезпечити їхню безперервну роботу протягом всьо­ го року. Але треба зазначити, що для використання RDF/SRF на ТЕЦ потріб­ но здійснити реконструкцію. ТІШ та RDF/SRF є найбільш доступними і одними з найбільш економічно доцільних поновлюваних джерел енергії, що використовується в тепловій енергетиці. Так, вартість електроенергії на СЕС коливається від 230 до 550 євро/МВтгод, ВЕС — від 70 до 300 євро/МВтгод, ТЕС на біомасі — від 50 до 300 євро/МВтгод, геотермальні ТЕС — від 100 до 200 євро/МВтгод, а ТЕС на ТПВ — від 25 до 80 євро/МВт год [8]. Крім того, при споживанні ТЕ1В вирішується важливе соціальне завдання — утилізація відходів. Однак затрати на будівництво заводів WtoE на порядок вищі за будівництво ТЕС на вугіллі. Середні капітальні витрати на 1кВт встановленої потужності заводу WtoE складають 7— 11 тис. дол. СІЛА, а щорічні експлуатаційні витрати — до 400 дол. СІЛА на 1кВт встановленої потужності. Причому капітальні витрати залежать від встановленої потужності, технології переробки, теплоти згоряння ТПВ або RDF/SRF, виду виробленої енергії, глибини очищення ди­ мових газів. Враховуючи високу вартість будівництва та експлуатації заводів WtoE, перспективи енергетичної утилізації ТПВ в Україні можливі тільки тоді, коли 144 Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № З MECHANICAL AND ELECTRICAL ENGINEERING захоронення відходів буде дорожче за переробку. Треба зазначити, що на сьо­ годні в Україні захоронення ТПВ на полігонах залишається найдешевшим з усіх видів поводження з ТПВ. Ставка податку на захоронення ТПВ в Україні складає 7,5 грн/т (37,86 грн/м3), або 0,25 євро/т, тоді як у Німеччині — 100— 350 євро/т, Нідерландах — 90— 180 євро/т, Фінляндії — 50— 100 євро/т, Данії — 65 євро/т, Швеції — 38—67 євро/т, Франції — 50— 120 євро/т, Італії — 70— 120 євро/т [2]. Висновки 1. Проблема раціонального управління відходами є актуальною в усьому світі. Зобов'язання України у цій сфері вимагають змінення поводження з ТПВ. У 2019 р. в Україні перероблено й утилізовано всього 5,6% ТПВ, з них тільки 3,7% потрапило на заготівельні пункти вторинної сировини та сміттєпереробні установки, а 1,7% спалено з генерацією енергії. Згідно з Національною стра­ тегію управління відходами в Україні до 2030 р. рівень термічної переробки ТПВ у 2018 р. мав досягти 5%, у 2023 р. — 7%, а у 2030 р. — 10%. Цих показників планується досягти завдяки будівництву 19 установок термічної утилізації ТПВ до 2030 року. Тобто сьогодні в Україні актуальним є завдання збільшення рівня переробки ТПВ, в тому числі термічної з генерацією енергії. 2. Основна тенденція в управлінні ТПВ в країнах ЄС полягає у їхній ком­ плексній переробці — окремому збиранні, сортуванні, механіко-біологічній об­ робці та виробництві енергетичного палива з фракцій ТПВ, що залишилися. — RDF та SRF. Перевагою цього підходу є перетворення відходів на товарну продукцію, що може накопичуватись, складуватись, транспортуватись. Якісні характеристики продукції можуть варіюватися. 3. В Україні є потенціал для виробництва 2—3 мли т RDF/SRF палив з те­ плотою згоряння 10— 15 МДж/кг щорічно. При залученні цих палив в енерге­ тику можна отримати щорічно близько 1500 ГВттод електрики та 3000 ГВт-год теплоти. Потенціал заміщення природного газу при цьому понад 0,6 млрд м3. 4. Використання на ТЕЦ цукрових заводів як палива RDF/SRF здатне част­ ково замінити дефіцитний в Україні природний газ при виробництві електро­ енергії й теплоти з дотриманням вимог ЄС щодо поводження з відходами. Крім того, використання RDF/SRF на ТЕЦ цукрових заводів може забезпечити їхню безперервну роботу протягом усього року. Література 1. Закон України «Про внесення змін до Конституції України (щодо стратегічного курсу держави на набуття повноправного членства України в Європейському Союзі та в Організації Північноатлантичного договору)». Відомості Верховної Ради України. 2019. № 9. С. 50. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2680-19. 2. Frederik Neuwahl, Gianluca Cusano, Jorge Gomez Benavides, Simon Holbrook, Serge Roudier; Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Waste Incineration. 2019. 764 p.; EUR 29971 EN; doi: 10.2760/761437. 3. Haponych L. S., Golenko I. L., Topal A. I , Legislation, current situation and prospects of using municipal solid waste as energy resource in Ukraine. The problems of general energy, 2019, 3(58): 45—54. URL: doi: https://doi.org/10.15407/pge2019.03.045 Scientific Works ofNUFT 2020. Volume 26, Issue 3 145 https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2680-19 https://doi.org/10.15407/pge2019.03.045 МЕХАНІЧНА ТА ЕЛЕКТРИЧНА ІНЖЕНЕРІЯ 4. Saveyn Н.. Eder Р.. Ramsay М., Phonier G., Warren К., Hestin М. (2016). Towards а better exploitation of the technical potential of waste-to-energy. EUR 28230 EN. IJRL: ЕЮІ: 10.2791/870953. 5. Solomon I . Afanaseva V. Composition and properties of municipal solid waste consi­ dered when choosing technical methods of water treatment. Природообустройство. 2017. № 3. C. 82—90. 6. Komilis D.. Evangelou A.. Giannakis G., Lymperis C. Revisiting the elemental compo­ sition and the calorific value of the organic fraction of municipal solid wastes. Waste Management. 2012. Vol. 32. Issue 3. P. 372—381. URL: https://doi.Org/10.1016/j.wasman. 2011.10.034. 7. Nasrullah M.. Vainikka P.. Hannula J., Hurme M., Oinas P. Elemental balance of SRF production process: Solid recovered fuel produced from municipal solid waste. Waste Mana­ gement & Research. 2015. Vol. 34, Issue l.P. 38—46. URL: 1)01: 10.1177/0734242X15615697. 8. Tugov A. N. Prospects for the use of municipal solid wastes as secondary energy resources in Russia. Therm. Eng., 2013,60: 663—668. URL: https://doi.Org/10.l 134/S0040601513090139 9. Refuse derived fuel, current practice and perspectives (В4-3040/2000/306517/ MAR/E3). WRc, 2003. URL: http://ec.europa.eu/environment/waste/ studies/pdf/rdf.pdf. 10. Бутило P. Огляд ринку: аналіз, прогнози та перспективи. Цукор України. 2017. № 1(133). С. 8—23. 146 Наукові праці / /А XT 2020. Том 26, № З https://doi.Org/10.1016/j.wasman https://doi.Org/10.l http://ec.europa.eu/environment/waste/