alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2024.04.054-067alternative-2412Research ArticleI. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 5. Энергия биомассы. 5-3-0-0 Энергия биомассы и экологияI. RENEWABLE ENERGY. 5. Energy of biomass. 5-3-0-0 Energy of biomass and ecologyОценка энергетического и экологического потенциала использования щепы тополя и ольхи серойAssessment of the energy and ecological potential of populus and alnus incana chipshttps://orcid.org/0000-0001-7050-1212ЛюбовВ. К.LyubovV. K.

Виктор Константинович Любов, зав. кафедрой, д. т. н., профессор

кафедра теплоэнергетики и теплотехники

163002; Набережная Северной Двины, д. 17, Архангельск

Образование: высшее техническое

Область научных интересов: комплексное повышение эффективности работы теплогенерирующих установок

Публикации: автор 401 научных и методических работ

тел.: +7 (81-82) 21-61-75

Viktor Konstantinovich Lyubov, Head of the Department, Doctor of technical sciences, Professor

Department of Heat Power Engineering and Heat Engineering

163002; Northern Dvina embankment, 17; Arkhangelsk

Education: higher technical education.

Research area: сomprehensive improvement of the efficiency of heat generating plants.

Publications: аuthor of 401 scientific and methodological works

tel.: +7 (81-82) 21-61-75

v.lubov@narfu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0144-1513ПоповА. Н.PopovA. N.

Анатолий Николаевич Попов, кандидат технических наук, доцент

высшая школа энергетики, нефти и газа; кафедра теплоэнергетики и теплотехники

163002; Набережная Северной Двины, д. 17, Архангельск

Образование: АГТУ, 2009.

Область научных интересов: биоэнергетика, возобновляемые и альтернативные источники энергии, технологические процессы гранулирования и брикетирования, теплотехнические свойства топлива, промышленные выбросы вредных веществ, энергоэффективность,энергосбережение.

Публикации: 74

Researcher ID N-5104-2019

Anatoly Nikolaevich Popov, сandidate of technical sciences, Assistant professor

department of Power and Heat Engineering

163002; Northern Dvina embankment, 17; Arkhangelsk

Education: ASTU, 2009

Research area: bioenergetics, renewable and alternative energy sources, technological processes of granulation and briquetting, thermal properties of fuel, industrial emissions of harmful substances, energy efficiency, energy saving

Publications: 74

Researcher ID N-5104-2019

https://orcid.org/0000-0003-0468-2101АлексеевП. Д.AlekseevP. D.

Павел Денисович Алексеев, ассистент

кафедра теплоэнергетики и теплотехники

163002; Набережная Северной Двины, д. 17, Архангельск

Образование: высшее техническое.

Область научных интересов: Повышение эффективности работы энергетического оборудования

Публикации: автор и соавтор 20 научных публикаций

Pavel Denisovich Alekseev, assistant

Department of Heat Power Engineering and Heat Engineering

163002; Northern Dvina embankment, 17; Arkhangelsk

Education: Higher technical education.

Research interests: Increase of efficiency of power equipment operation.

Publications: Author and co-author of 20 scientific publications

https://orcid.org/0000-0002-2934-0303КарабанА. А.KarabanA. A.

Алексей Александрович Карабан, инженер-исследователь

163062; ул. Никитова, 13; Архангельск

Образование: высшее медицинское

Область научных интересов: биологическая продуктивность лесных экосистем

Публикации: автор 30 научных работ

Научные достижения: Диплом 1 степени во Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ по природоохранной тематике, категория «Аспиранты», Вологодский государственный университет, 2022 г.

Researcher ID: HWP-3629-2023

Alexey Alexandrovich Karaban, engineer-researcher

163062; st. Nikitova, 13; Arkhangelsk

Education: higher medical education.

Research area: biological productivity of forest ecosystems.

Publications: author of 30 scientific works.

Scientific achievements: The diploma of 1 degree in the All-Russia competition of research works on nature protection subjects, a category «Post-graduate students», the Vologda state university, 2022

Researcher ID: HWP-3629-2023

https://orcid.org/0000-0002-0961-221XПарамоновА. А.ParamonovA. A.

Андрей Алексеевич Парамонов, научный сотрудник, кандидат сельскохозяйственных наук

163062; ул. Никитова, 13; Архангельск

Образование: высшее лесохозяйственное.

Область научных интересов: леса северо-востока Европейского Севера,лесная таксация, разработка лесотаксационных нормативов, исследования надземной фитомассы быстрорастущих древесных пород, ива древовидная, ольха серая.

Публикации: автор и соавтор 46 научных работ

Researcher ID: ABH-7242-2020

Andrey Alexeevich Paramonov, researcher, Сandidate of аgricultural sciences

163062; st. Nikitova, 13; Arkhangelsk

Education: higher forestry education.

Research area: forests of the northeast of the European North, forest evaluation, working out forest inventory specifications, research of on-ground phytomass of fast-growing tree species, a willow treelike, and grey alder.

Publications: author and co-author of 46 scientific works

ТретьяковС. В.TretyakovS. V.

Сергей Васильевич Третьяков, профессор, д. с.-х. н., профессор кафедры

кафедра лесоводства и лесоустройства

163002; Набережная Северной Двины, д. 17, 163062; ул. Никитова, 13; Архангельск

Образование: Высшее лесохозяйственное.

Область научных интересов: рост, продуктивность и структура таежных лесов.

Публикации: автор 220 научных и методических работ.

Научные достижения: Диплом победителя конкурса имени М. В. Ломоносова научно-исследовательских и внедренческих работ по проблемам охраны окружающей среды Архангельской области за 2001-2002 гг. Почетная Грамота Министерства образования и науки РФ, 2006

Researcher ID: AAE-3861-2021

Sergey Vasilievich Tretyakov, рrofeessore, Doctor of agricultural sciences, Professore of the Department

Silviculture and Forest Management Department

163002; Northern Dvina embankment, 17; 163062; st. Nikitova, 13; Arkhangelsk

Education: higher education

Research area: growth, productivity and structure of taiga forests

Publications: author of 220 scientific and methodological works

Scientific achievements: The winner diploma of the M. V. Lomonosov competition of research and practical-oriented works on problems of environment preservation of the Arkhangelsk region for 2001-2002. The honour certificate of the Ministry of Education and Science of the RussianFederation, 2006

Researcher ID: AAE-3861-2021

КоптевС. В.KoptevS. V.

Сергей Викторович Коптев, зав. кафедрой, д. с.-х. н., доцент

кафедра лесоводства и лесоустройства

163002; Набережная Северной Двины, д. 17, 163062; ул. Никитова, 13; Архангельск

Образование: высшее лесохозяйственное

Область научных интересов: формирование, структура и товарность лесных насаждений.

Публикации: автор 190 научных и методических работ

Научные достижения: Диплом победителя конкурса имени М. В. Ломоносова научно-исследовательских и внедренческих работ по проблемам охраны окружающей среды Архангельской области за 2001-2002 гг. Почетная Грамота Министерства образования и науки РФ, 2012.

Researcher ID: ABD-5497-2021

Sergey Victorovich Koptev, head of the Department, Doctor of agriculturalsciences, Docent

Silviculture and Forest Management Department

163002; Northern Dvina embankment, 17; 163062; st. Nikitova, 13; Arkhangelsk

Education: higher forestry education.

Research area: formation, structure and marketability of forest stands.

Publications: author of 190 scientific and methodological works.

Scientific achievements: The winner diploma of the M. V. Lomonosov competition of research and practical-oriented works on problems of environment preservation of the Arkhangelsk region for 2001-2002. The honour certificate of the Ministry of Education and Science of the RussianFederation, 2012

Researcher ID: ABD-5497-2021

https://orcid.org/0000-0002-1559-3254ЦветковИ. В.TsvetkovI. V.

Илья Васильевич Цветков, доцент, к. с.-х. н.

кафедра лесоводства и лесоустройства

163002; Набережная Северной Двины, д. 17, 163062; ул. Никитова, 13; Архангельск

Образование: высшее лесохозяйственное

Область научных интересов: лесное законодательство, лестная таксация,лесоустройство

Публикации: автор 40 научных и методических работ

Researcher ID: AAY-6441-2021

Ilya Vasilievich Tsvetkov, associate Professor, Candidate of Agricultural Sciences

Silviculture and Forest Management Department

163002; Northern Dvina embankment, 17; 163062; st. Nikitova, 13; Arkhangelsk

Education: higher forestry education.

Research area: forest legislation, forest evaluation, forest management.

Publications: author of 40 scientific and methodological works

https://orcid.org/0000-0003-4328-7040ДавыдовА. В.DavydovA. V.

Александр Владимирович Давыдов, лаборант-исследователь, аспирант

кафедра лесоводства и лесоустройства

163002; Набережная Северной Двины, д. 17, 163062; ул. Никитова, 13; Архангельск

Образование: высшее лесохозяйственное

Область научных интересов: лесная таксация, биологическое древесиноведение

Публикации: автор 19 научных работ

Researcher ID: ABE-1939-2021

Alexander Vladimirovich Davydov, laboratory assistant researcher, post-graduate student

163002; Northern Dvina embankment, 17; 163062; st. Nikitova, 13; Arkhangelsk

Education: higher forestry education

Research area: forest taxation, biological wood science

Publications: author of 19 scientific works

ФГАОУ ВО Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. ЛомоносоваРоссияFederal State Autonomous Educational Institution of Higher Education Northern (Arctic) Federal University named after M. V. LomonosovRussian FederationСеверный научно-исследовательский институт лесного хозяйстваРоссияNorthern Forestry Research InstituteRussian FederationФГАОУ ВО Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова; Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйстваРоссияFederal State Autonomous Educational Institution of Higher Education Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov; Northern Forestry Research InstituteRussian Federation202410062024045467Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20242024Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2412

   Древесина является наиболее широко используемым возобновляемым энергоресурсом, поэтому постоянно растет интерес к энергоисточникам, работающим на биотопливах. Наряду с энергетическим использованием отходов обработки и переработки древесины встает вопрос вовлечения в энергобаланс населенных пунктов лиственной древесины быстрорастущих пород древесины, к которым относятся тополь, ольха и др. Проведено комплексное исследование эффективности работы водогрейного котла «Firematic 60» при работе на щепе тополя и ольхи. Исследованы элементный состав сжигаемых топлив и образующейся золы с помощью спектрометра рентгенофлуоресцентного EDX-8000 и анализатора Euro EA-3000. Определены составляющие теплового баланса и эмиссии вредных веществ. Изучены выбросы твердых частиц и содержание в них сажи. Определены размер, форма и состав частиц сажи с помощью электронного растрового микроскопа Zeiss SIGMA VP. Энергетическое обследование показало, что данный водогрейный котел обеспечивает высокие энергоэкономические показатели и минимальные выбросы вредных веществ в окружающую среду при сжигании щепы древесного биотоплива достаточно однородного состава. Проведена оценка возможного снижения выбросов углекислого газа в регионе при замещении привозного каменного угля биотопливом на основе тополей и ольхи серой.

   Wood is the most widely used renewable energy resource, so there is a growing interest in biofuel energy sources. Along with the energy use of waste from wood processing, the question arises of involving fast-growing wood species, which include populus, alnus incana, etc., in the energy balance of deciduous wood settlements. A comprehensive study of the efficiency of the Firematic 60 hot-water boiler when working on populus and alnus incana chips was carried out. The elemental composition of burned fuels and resulting ash was studied using an EDX-8000 X-ray fluorescence spectrometer and a Euro EA-3000 analyzer. The components of the heat balance and the emission of harmful substances have been determined. Emissions of particulate matter and their soot content were studied. The size, shape and composition of soot particles were determined using a Zeiss SIGMA VP scanning electron microscope. An energy survey showed that this hot water boiler provides high energy-economic indicators and minimal emissions of harmful substances into the environment when burning wood biofuel chips of a homogeneous composition. An assessment was made of the possible reduction of carbon dioxide emissions by replacing imported coal with biofuels based on populus and alnus incana.

местные биотопливагенерация энергиитепловой балансэлементный составвыбросыlocal biofuelsenergy generationthermal balanceelemental compositionemissionsПубликация подготовлена по результатам НИР, выполненной в рамках государственного задания ФБУ «СевНИИЛХ» на проведение прикладных научных исследований в сфере деятельности Федерального агентства лесного хозяйства. Регистрационный номер темы: 123022800113-9The publication was prepared based on the results of research carried out within the framework of the state assignment of the Federal State Budgetary Institution SevNIILH for conducting applied scientific research in the field of activity of the Federal Forestry Agency. Topic Registration Number: 123022800113-9ReferencesЛесной план Архангельской области Российской Федерации на 2019-2028 годы: утв. указом Губернатора Архангельской области от 14 декабря 2018 г. – № 116-у. – Архангельск, 2018. – 239 с.Forest plan of the Arkhangelsk region of the Russian Federation for 2019-2028: approved. by decree of the Governor of the Arkhangelsk region dated December 14, 2018. – No. 116-u. – Arkhangelsk, 2018. – 239 p.Осипов А. Ф. Запасы и структура фитомассы древостоев северотаежных сосняков Республики Коми/ Осипов А. Ф. [и др.] // Изв. вузов. Лесн. журн. – 2022. – № 4. – С. 25-38.Osipov A. F. Reserves and structure of phytomass of northern taiga pine forest stands of the Komi Republic / Osipov A. F. [et al.] // Izv. universities Forest magazine – 2022. – No. 4. – P. 25-38.Усольцев В. А. Сравнительный мета-анализ аллометрических моделей биомассы быстрорастущих лиственных пород / Усольцев В. А. [и др.] // Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера». – 2023. – Т. 15. – № 1. – С. 7-20.Usoltsev V. A. Comparative meta-analysis of allometric models of biomass of fast-growing deciduous trees / Usoltsev V. A. [et al.] // Interdisciplinary scientific and applied journal «Biosphere». – 2023. – Vo9l. 15. – No. 1. – P. 7-20.Демидова Н. А. Перспективы использования тополя для создания лесных плантаций на Европейском Севере России / Н. А. Демидова // Демидова Н. А. Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в лесном хозяйстве» 27-28 мая 2014 г. / Н. А. Демидова, Т. М. Дуркина. – Санкт-Петербург, ФБУ «СПбНИИЛХ», 2014. – С. 42.Demidova N. A. Prospects for using poplar to create forest plantations in the European North of Russia / N. A. Demidova // Demidova N. A. Abstracts of the international scientific and practical conference «Innovative technologies in forestry» 27-28 May 2014 / N. A. Demidova, T. M. Durkina. – St. Petersburg, FBU «SPbNIILH», 2014. – P. 42.Демидова Н. А. Ход роста тополей невского (Populus Newesis Bogd) и волосистоплодного (P.Trichocarpa Torr. Et Gray) в условиях Европейского севера России / Демидова Н. А. [и др.] // Изв. вузов. Лесн. журн. – 2016. – № 3. – С. 77-86.Demidova N.A. Growth course of Neva poplars (Populus Newesis Bogd) and poplars (P. Trichocarpa Torr. Et Gray) in the conditions of the European north of Russia / Demidova N. A. [et al.] // Izv. universities Forest magazine – 2016. – No. 3. – P. 77-86.Штукин С. С. Комплекс лесохозяйственных мероприятий по выращиванию топливной древесины на энергетических плантациях / С. С. Штукин // Штукин С. С. Труды БГТУ. Сер. 1: Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов / Штукин С. С., Подошвелев Д. А. – 2011, С. 71-76.Shtukin S. S. Complex of forestry measures for growing fuel wood on energy plantations / S. S. Shtukin // Shtukin S. S. Proceedings of BSTU. Ser. 1: Forestry, environmental management and processing of renewable resources / Shtukin S. S., Podoshvelev D. A. – 2011, pp. 71-76.Родин А. Р. Создание лесных энергетических плантаций / Родин А. Р., Родин С. А. // Лесн. вестн. – 2008. – № 1. – С. 178-182.Rodin A. R. Creation of forest energy plantations / Rodin A. R., Rodin S. A. // Lesn. Vestn. – 2008. – No. 1. – S. 178-182.Губий Е. В. Оценка эффективности энергетических плантаций для теплоснабжения отдаленных населенных пунктов / Е. В. Губий // Губий Е. В. Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Иркутск, 24-28 апреля 2017 г. / Губий Е. В., Зоркальцев В. И. – Иркутск: ИрНИТУ, 2017. – С. 100-105.Gubiy E. V. Assessing the efficiency of energy plantations for heat supply to remote settlements / E. V. Gubiy // Gubiy E. V. Increasing the efficiency of energy production and use in Siberia : materials of the All-Russian scientific and practical conference with international participation, Irkutsk, April 24-28, 2017 / Gubiy E. V., Zorkaltsev V. I. – Irkutsk: IrNITU, 2017. – P. 100-105.Панцхава Е. С. Биоэнергетика в современном и будущем сельскохозяйственном производстве. Продовольственная безопасность. Гелиоэнергетика – новая научно-техническая революция XXI века. М.: РУСАЙНС, 2017. – 306 с.Pantskhava E. S. Bioenergy in modern and future agricultural production. Food security. Solar energy is a new scientific and technological revolution of the 21<sup>st</sup> century. M.: RUSAINS, 2017. – 306 p.Павличенко В. В. Генно-инженерный подход к созданию быстрорастущих форм древесных растений / В. В. Павличенко // Павличенко В. В. Экосистемы озера Байкал и Восточной Азии : Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием / Павличенко В. В., Протопопова М. В., Гамбург К. З. – 2014. – С. 72-75.Pavlichenko V. V. Genetic engineering approach to the creation of fast-growing forms of woody plants / V. V. Pavlichenko // Pavlichenko V. V. Ecosystems of Lake Baikal and East Asia : Proceedings of the All-Russian Scientific Conference with International Participation / Pavlichenko V. V., Protopopova M. V., Hamburg K. Z. – 2014. – P. 72-75.Григорьев И. В. Энергетические лесные плантации / Григорьев И. В. [и др.] // Лесная индустрия. – 2019. – № 9. – 137 c.Grigoriev I. V. Energy forest plantations / Grigoriev I. V. [et al.] // Forest industry. – 2019. – No. 9. – 137 p.Цивенкова Н. М. Быстрорастущие плантации тополя − новая энергетическая сырьевая база / Цивенкова Н. М., Самылин А. А. // ЛесПромИнформ. – 2005. – № 8 (30).Tsivenkova N. M. Fast-growing poplar plantations – a new energy raw material base / Tsivenkova N. M., Samylin A. A. // LesPromInform. – 2005. – No. 8 (30).Любов В. К. Определение потерь тепла в окружающую среду на основе комплексного исследования эффективности работы котлов / Любов В. К. [и др.] // Теплоэнергетика. – 2015. – № 8. – С. 36-41.Lyubov V. K. Determination of heat losses to the environment based on a comprehensive study of the efficiency of boilers / Lyubov V. K. [et al.] // Thermal power engineering. – 2015. – No. 8. – P. 36-41.Любов В. К. Энергоэкологические показатели водогрейного котла при сжигании биотоплив и торфа / Любов В. К., Попов А. Н., Попова Е. И. // Экология и промышленность России. – 2019. – Том 23. – № 3 – С. 20-25.Lyubov V. K. Energy and environmental performance of a hot water boiler when burning biofuels and peat / Lyubov V. K., Popov A. N., Popova E. I. // Ecology and industry of Russia. – 2019. – Volume 23. – No. 3 – P. 20-25.Любов В. К. Повышение эффективности энергетического использования биотоплив / В. К. Любов, С. В. Любова. – Архангельск: САФУ, 2017. – 533 с.Lyubov V.K. Increasing the efficiency of energy use of biofuels / V. K. Lyubov, S. V. Lyubova. – Arkhangelsk: NArFU, 2017. – 533 p.Lyubov V. K. Study of the energy efficiency of wood pellets and poplar chips / Lyubov V. K., Popov A. N., Popova E. I. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. 1683(4) 042045Lyubov V. K. Study of the energy efficiency of wood pellets and poplar chips / Lyubov V. K., Popov A. N., Popova E. I. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. 1683(4) 042045Тепловой расчет котлов. Нормативный метод. − СПб: НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.Thermal calculation of boilers. Normative method. − St. Petersburg: NPO TsKTI, 1998. – 256 p.Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 140 с.Collection of methods for determining the concentrations of pollutants in industrial emissions. L.: Gidrometeoizdat, 1987. – 140 p.Методика измерения массовой концентрации сажи в промышленных выбросах и в воздухе рабочей зоны. Ярославль: ОАО НИИ «ТЕХУГЛЕРОД», 2005. – 10 с.Methodology for measuring the mass concentration of soot in industrial emissions and in the air of the working area. Yaroslavl: JSC Scientific Research Institute «TEKHUGLEROD», 2005. – 10 p.Black carbon emissions from the district heating sector in the Barents region / Borchsenius H., Borgnes D. – NORSK ENERGI, 2013. – p. 56.Black carbon emissions from the district heating sector in the Barents region / Borchsenius H., Borgnes D. – NORSK ENERGI, 2013. – Р. 56.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.