деревне вугілля

Дж. Кейта є регіональним керівником лісового господарства ФАО в Регіональному бюро для Африки, Аккра, Гана.

У цій статті автор подає покрокове порівняння виробництва та споживання енергії дров та деревного вугілля, що використовуються як внутрішнє паливо, досліджує наслідки своїх висновків для лісової політики та пропонує шляхи, якими це задоволення енергетичних потреб може сприяти для кращого управління лісами та виробництва в регіоні.

В судано-сахельських країнах Африки задоволення внутрішніх енергетичних потреб є основною проблемою для лісового сектору.

· Дрова є основним джерелом побутової енергії в усьому Судано-Сахельському районі Африки. В одних випадках його спалюють безпосередньо, а в інших спочатку перетворюють на деревне вугілля.

У міру зростання населення та продовження зростання урбанізації зростає потреба у дровах у міських районах. Це матиме важливі наслідки для управління лісовими ресурсами. З одного боку, це ще більше оподатковуватиме ці ресурси. З іншого боку, це може також відкрити нові можливості для кращого управління лісами, пропонуючи економічні стимули, які досі не були доступними.

Ця стаття досліджує можливий спосіб скористатися цими можливостями, спочатку порівнюючи відносні переваги деревного вугілля та дров з енергетичної точки зору, а потім вказуючи на наслідки збільшення використання деревного вугілля в міських районах для лісової політики.

Майте на увазі, що на ваш вибір палива впливає безліч факторів, включаючи доступність, ціну, традиції та особисті уподобання. Зрештою, ці фактори також слід враховувати при оцінці вибору палива, хоча простір цієї статті не дозволяє їх детально вивчити.

Слід також зазначити, що порівняння між енергетичними варіантами обов'язково зводиться до відносно вузького діапазону змінних для полегшення впливу. На практиці умови можуть бути дуже різними з точки зору таких елементів, як вологість деревини, доступна технологія, ефективність печей тощо. Отже, результати, представлені нижче, мають на меті проілюструвати основні принципи, але не відображають весь можливий діапазон.

Тоді питання полягає в тому, що з енергетичної точки зору краще: дрова або деревне вугілля. В обох є свої захисники. Прихильники прямого спалювання деревини стверджують, що виробництво деревного вугілля витрачає багато енергії. Прихильники вугілля відповідають, що це твердження не враховує того факту, що енергетичний вихід деревного вугілля набагато більший, ніж той же вага дров. Тому спочатку потрібно встановити справжній енергетичний баланс процесу, щоб визначити, чи перетворення дров на деревне вугілля, а не його безпосереднє використання, як правило, є марною витратою енергії.

Незалежно від того, використовуються дрова або деревне вугілля, вони потребують також інших видів енергії, і в країнах, що не виробляють нафти, що розвиваються країни вартість імпорту повинна враховуватися в усіх аспектах економічного життя. Таким чином, перед тим, як робити будь-які висновки щодо можливих наслідків для лісової політики, також необхідно порівняти дрова та деревне вугілля з точки зору споживання імпортованого викопного палива, необхідного для надання цих джерел енергії доступним для споживачів.

У подальших розрахунках передбачається, що теплотворна здатність дров як правило становить близько 3500 ккал/кг, коли вони зелені. Сухі дрова можуть давати від 4500 до 4770 ккал/кг. У випадку з деревним вугіллям теплотворна здатність становить близько 7500 ккал/кг, з невеликими варіаціями. Нафтопродуктам присвоюється середнє значення 10 000 ккал/л.

Таблиця 1. Енергетична цінність деревини та деревного вугілля

Калорійність

Вуд Ренд. термін 8%

Вугільне Ренд. термін 28%

Таблиця 2. Кипіння води в різних типах печей

Тип печі

Використовуване тепло (%)

Теоретична економія деревини

З трьох каменів

З Нігерії-Мадагаскару

Покращений металік

Покращена кераміка

Коли використовуються такі види палива, як дрова, деревне вугілля та олія, фактично використовується лише частина загальної енергії в паливі. Ця корисна частина енергії називається теплоенергетичною, і вона виражається у відсотках від загальної кількості енергії, доступної в кілограмі сировини. Наприклад, якщо для приготування їжі використовується неефективна піч, утворена трьома каменями, використовується лише 8 відсотків енергії, що міститься в кг дров, а вихід теплової енергії при цьому конкретному використанні дров становить 8 відсотків. Застосування більш ефективної печі збільшило б тепловіддачу тих самих кг дров, оскільки вона б застосовувала більший відсоток загальної енергії до процесу.

Вага стереосистеми (кубічного метра) дров значно варіюється; 200 кг у випадку скручених гілок сахеліанських чагарників, до 600 кг у випадку добре оформлених стовбурів, отриманих під час очищення. Нарешті, середній вихід карбонізації (виробництва деревного вугілля) коливається від 16 до 30 відсотків маси сировини, тобто один кг дров дає 0,16 - 0,30 кг деревного вугілля. Чим сухіша використана деревина, тим вищий урожай.

Незважаючи на те, що енергія втрачається при карбонізації, вироблене деревне вугілля має вищий урожай, ніж дрова. Таким чином, теплоенергетичний вихід дров становить у середньому 8 відсотків і навіть може знизитися до 5 відсотків завдяки популярній пічці з трьох каменів, що використовується в Африці. Типова вугільна піч має вихід теплової енергії від 23 до 28 відсотків.

Взагалі можна сказати, що з вугіллям втрачається менше енергії, ніж з дровами, якщо корисна енергія, отримана від одного кг дров, що використовуються безпосередньо, менше корисної енергії, отриманої від тих самих кг дров, перетворених на деревне вугілля. Насправді один кг дров дає 3500 ккал/кг х 0,08 (термоенергетичний вихід) = 280 ккал; один кг дров, перетворених на деревне вугілля (з виходом вуглецю 20 відсотків), дає 1 x 0,20 x 0,28 (термоенергетичний вихід) x 7500 ккал/кг = 420 ккал. Чисті втрати енергії становлять 140 ккал, якщо замість переробки дров на деревне вугілля (навіть з низьким рівнем вуглецювання 20 відсотків) вони використовуються безпосередньо в печі з коефіцієнтом використання 8 і менше відсотків. Звичайно, це лише один приклад для ілюстрації однієї з проблем використання дров або деревного вугілля.

Серія моделювання може бути проведена шляхом модифікації теплотворної здатності дров, теплової ефективності утилізації та виходу карбонізації (таблиця 1). Згідно з припущеннями, на яких ґрунтуються дані в цій таблиці, для того, щоб дрова з енергетичної точки зору мали ті самі переваги при безпосередньому спалюванні, що й при перетворенні на вугілля, необхідно досягти теплоенергетичного виходу 12,9, 3 та 8,8 відсотка відповідно для калорійності дров 3500, 4500 та 4770 ккал, що свідчить про те, що готувати на сухих дровах ефективніше та комфортніше, ніж готувати на мокрих дровах.

Якщо, з одного боку, можливо отримати вихід карбонізації 30 відсотків і теплоенергетичний вихід деревного вугілля 40 відсотків, потрібно було б використовувати дрова з виходом 25,7 відсотка, щоб це використання мало Ті ж переваги, що і деревне вугілля, якщо припустити, що дрова мають теплотворну здатність 3500 ккал. Для дров 4500 та 4700 ккал теплотворної здатності ці межі продуктивності становитимуть відповідно 20 та 18,8 відсотка. При спалюванні деревини для побутових потреб дуже рідко можна отримати таку високу ефективність, якщо взагалі коли-небудь.

За останні роки в Африці було здійснено кілька проектів щодо зменшення споживання дров. Кампанія по вдосконаленню печей виникла в програмах боротьби з опустелюванням, оскільки економія дров, безсумнівно, сприяє цій боротьбі. Тому програми з розповсюдження вдосконалених печей є важливим аспектом лісової політики, особливо в посушливих районах.

Покращені печі викликали багато надій, але вони також викликали багато суперечок. Це логічно, оскільки існує багато різних елементів використання печей домогосподарками, окрім того, що «домогосподарка» не є однорідною одиницею виміру.

Тут цікавлять два основні питання: по-перше, яка справжня ефективність традиційного каміння з трьох каменів і які переваги насправді пропонують вдосконалені печі?

Сильвен Страсфогель (1984), посилаючись на результати роботи гуманітарних організацій, що діють в Уагадугу, Буркіна-Фасо, підкреслив такі три моменти:

· Моделі великої кам’яної печі з димоходом мають погані експлуатаційні характеристики, головним чином через те, що домогосподарки не можуть ефективно використовувати їх через відсутність гнучкості;

· Лише вдосконалені пересувні металеві або керамічні печі забезпечують певну ефективність;

Для цих мобільних печей у таблиці 2 наведені результати лабораторних досліджень на киплячу воду.

Ці результати не ставлять під сумнів більшу ефективність вугілля. Насправді, ефективність роботи 3-каменних печей у лабораторних випробуваннях, яка становить 12,76 відсотка, може бути розумно знижена до 8 відсотків при практичному використанні; тобто приблизно 40 відсотків втрат порівняно з ідеальними лабораторними умовами. Здається очевидним, що більш ефективні дров'яні печі (наприклад, вдосконалена керамічна) рідко досягають 20-відсоткового виходу.

Витрати енергії на транспорті

Постачання дров або деревного вугілля сільським споживачам не вимагає транспорту на великі відстані. Це не завжди трапляється, коли постачання здійснюється в міські райони. Транспортування палива від виробника до споживача передбачає значні витрати енергії, часто отриманої з нафти. В енергетичних бюджетах також необхідно враховувати ці витрати. Загальний вираз рівняння простий: енергія, яка використовується для транспортування дров або деревного вугілля, повинна бути менше енергії, що транспортується.

Транспортування дров або деревного вугілля до африканських міст часто здійснюється старими вантажними автомобілями, хоча певна кількість також перевозиться на голові, на велосипеді або на візках. Важко визначити середні умови використання таких транспортних засобів. Як приклад можна взяти організований транспорт обох видів палива з парком вантажівок. Вантажівки лісового господарства та виробничої служби лісової та водної служби Бамако, Малі, споживають в середньому 37 літрів пального на 100 км і перевозять в середньому 16 деревних стереосистем за кожну поїздку. За цих умов енергія, що транспортується, становить 3500 ккал/кг x 325 (кг на стерео) x 16 стереосистем = 18,6 x 10 6 кілокалорій. Застосовуючи коефіцієнт 8; відсотків теплової ефективності, загальна сума становить 1,48 х 10 6 ккал корисної енергії для приготування їжі.

Енергія, яка використовується для транспортування, становить 37 л/100 км х 10000 ккал = 3700 ккал/км. Дві кількості енергії рівні для подорожі 400 км. Але оскільки транспортні засоби завжди повертаються порожніми, максимальна транспортна відстань зменшується наполовину, тобто на 200 км. Отже, коли ця відстань перевищена, витрачається більше енергії, ніж виробляється транспортованими дровами. Більше того, така відстань є дуже оптимістичною, оскільки вантажівки іноді фіксують середню витрату 75 літрів пального на 100 км. що зменшує відстань поставок до 100 км. Таким чином, покращуючи теплову ефективність використання, відстань подачі можна збільшити. У випадку з деревним вугіллям, якщо воно використовується з 28-відсотковим виходом, енергія, що споживається на транспорт, і енергія, що транспортується, однакові на відстані близько 2000 км. тобто відстань подачі 1000 км. Підвищивши продуктивність цього вугілля до 40 відсотків, маршрут буде складати 3000 км. тобто можлива відстань подачі 1500 км. Результати не потребують коментарів: деревне вугілля дозволяє транспортувати енергію, необхідну африканським містам, на значно більші відстані.

Вартість нафти

У не нафтовидобувних країнах з великими населеними пунктами, таких як Сенегал та Судан, використання деревного вугілля замість дров може значно зменшити витрати на нафту для транспортування. Візьмемо, наприклад, випадок із Дакаром, Сенегал, місто з понад 1 мільйоном жителів, де щорічне споживання деревного вугілля в 1979-80 роках становило близько 100 000 тонн, 95 відсотків з яких транспортувалося вантажівками.

Оцінюючи загальний середній урожай карбонізації в Сенегалі в 16 відсотків (Otchun, 1983), 95 000 тонн деревного вугілля, що перевозяться вантажівками, можна вважати 593750 тонн дров, тобто 1826 926 стереосистем (одна стереосистема = 325 кг). Якби цей обсяг дров перевозився у вантажівках Служби водних та лісових господарств Малі, це було б еквівалентно 114182 вантажам у цих вантажних автомобілях із середньою відстанню 400 км. Це, в свою чергу, означало б споживання 16 899 036 літрів пального, або майже 6 відсотків загального споживання бензину та дизельного палива в Сенегалі в 1978 році.

На практиці споживання палива було б вищим, оскільки, як зазначалося раніше, вантажівки часто роблять зворотну дорогу порожньою.

За тих самих умов транспортування 95 000 тонн деревного вугілля вимагає 3 515 000 літрів пального (вантажівки перевозять в середньому 4 тонни вугілля). Таким чином, споживання нафтопродуктів було б у п’ять разів менше.

Поточні ціни на дрова та деревне вугілля сприяють їх споживанню в містах. Насправді, якщо врахувати корисну енергію, калорія, вироблена деревним вугіллям, дешевша за калорію, яку виробляють дрова.

Наприклад, в Уагадугу в 1979 р. Ціна 1 кг дров була FCFA 14, а ціна 1 кг деревного вугілля - FCFA 60. Якщо споживач деревного вугілля Уагадугу використовує цей продукт із тепловою віддачею 28 відсотків, калорійність коштуватиме (60/7500 х 28 відсотків) = 0,028 FCFA. Натомість калорія, отримана з дров, коштуватиме (14/3500 x 8 відсотків) = 0,05 FCFA або майже вдвічі.

Ось ще один приклад:

У Сенегалі уряд встановлює ціни на деревне вугілля. Департамент лісу цієї країни повідомив, що в 1978 році ціни в Дакарі становили 70 CFAF за кг деревини та CFAF 25 за кг деревного вугілля. У цьому випадку калорія, вироблена вугіллям, ще дешевша. Однак ця ситуація справді ненормальна, оскільки лише дрова, що використовуються для виробництва деревного вугілля, коштують 125 CFAF, припускаючи вихід вуглецю 16 відсотків і ціну 25 CFAF за кг дров. Тому споживання деревного вугілля представляє величезну субсидію з боку лісового сектору на споживання енергії в Дакарі.

Це ще одна важлива проблема, яку тут неможливо детально розробити, але слід виділити два міркування:

Якби ціна деревного вугілля була наближена до реальних витрат на виробництво (принаймні до ціни дров, необхідних для їх виробництва), імпортне деревне вугілля з віддалених районів було б конкурентоспроможним, що дозволило б організувати торгівлю між районами високогірних лісів і райони Саванни та Сахеля. Згідно з дослідженням ФАО 1983 року (Отчун), кілограм деревного вугілля, виробленого в Кот-д'Івуарі та транспортованого до Дакара, коштуватиме в цьому місті FCFA 114;

· Навіть у країнах, де уряд не встановлює ціни на деревне вугілля, все ще існує монополістичний контроль перевізників та власників вантажівок. Ця ситуація не йде на користь виробнику деревного вугілля, який насправді є фермером, який виконує це завдання в посушливий сезон. Можливо, було б доцільним для виробників деревного вугілля об'єднатися в кооперативи, щоб отримати більші вигоди, по-перше, від роботи, яку вони виконують у виробництві деревного вугілля, і, по-друге, від використання своїх деревних ресурсів для постачання енергії міському населенню ... Необхідно, так чи інакше, запропонувати фермерам участь, щоб зацікавити їх в управлінні лісами.

Підсумовуючи, можна зазначити наступне:

Вплив на лісову політику

Будь-яке енергозбереження має наслідки для лісів та навколишнього середовища, особливо для великих міст, де дуже висока концентрація населення обов’язково спричиняє надмірну експлуатацію лісів. Подібним чином можливість отримання деревного вугілля з територій, розташованих на більшій відстані, також може зменшити тиск на лісові ресурси поблизу міських територій.

Рішення про сприяння використанню деревного вугілля замість дров не призведе до рівномірних змін у лісовій політиці в різних африканських країнах на південь від Сахари, оскільки не всі з них мають однакові кліматичні умови та однакові лісові ресурси. Але зміни в лісовій політиці мають кілька спільних елементів:

Виконання цієї політики потребуватиме активізації або започаткування наступних заходів:

Основною проблемою в лісовому секторі в Африці, що знаходиться на південь від Сахари, в даний час є забезпечення внутрішньої енергії більшістю населення, і це буде продовжуватись протягом тривалого часу.

З обговорюваних причин, якби більше деревного вугілля споживали в міських районах замість дров, можна було б організувати торгівлю цим продуктом на великі відстані, що мало б важливі наслідки для управління та управління лісами на всьому континенті. Потрібні будуть ретельні дослідження та планування, особливо в районах, де деревне вугілля зараз не є основним паливом.