Н2O + С => Н2 + СО.
Следует указать, что верхняя граница температуры прохождения реакции газогенерации ограничена значениями 1100-1200 °С (температура плавления золы).
Анаэробное разложение - процесс получения энергии из биомассы микроорганизмами (анаэробными бактериями) в отсутствие или при недостатке кислорода и света. Полезный энергетический продукт этого процесса - биогаз.
Биогаз - смесь углекислого газа (СO2) и метана (СН4). Энергетическая эффективность процесса сжигания биогаза может достигать 60-90 % эффективности сжигания сухого исходного материала.
Основное уравнение, описывающее процесс анаэробного разложения биомассы (на примере целлюлозы) имеет следующий вид:
С6Н10О5 + Н2O => 3CO2 + 3Ch5.
Биогазогенератор — устройство, в котором реализуется процесс преимущественного получения СН4 посредством анаэробного разложения исходной биомассы. Конструкции биогазогенераторов отличаются чрезвычайным разнообразием как по организации собственно технологического процесса анаэробной переработки биомассы, так и по составу исходного продукта.
Спиртовая ферментация - процесс получения этилового спирта в качестве энергетического продукта. Этиловый спирт (этанол) С5Н5ОН - летучее жидкое топливо, которое можно использовать вместо бензина.
В естественных условиях этанол образуется из сахаров соответствующими микроорганизмами в кислой среде (рН от 4 до 5).
Основная реакция превращения сахарозы в этанол имеет следующий вид:
Дрожжи
C12h32O11 + h3O 4С2Н5OН + 4СO2.
Жидкие топлива, и в частности этанол, отличаются чрезвычайной технологической эффективностью из-за удобства использования и хорошего управления процессом горения в двигателях внутреннего сгорания.
В качестве заменителя бензина этанол можно использовать в виде:
В настоящее время стоимость топливного этанола сравнима со стоимостью бензина, причем наблюдается тенденция ее снижения. Вместе с тем этанол характеризуется более высоким октановым числом.
Фотолиз - процесс разложения воды на водород и кислород под действием света. Если водород сгорает или взрывается в качестве топлива при смешении с воздухом, то происходит рекомбинация О2 и Н2.
Некоторые биологические организмы продуцируют или могут при определенных условиях продуцировать водород путем биофотолиза.
Подобный результат можно получить химическим путем без участия живых организмов в лабораторных условиях. Промышленного внедрения эти технологии еще не получили.
Экстракция топлив - процесс получения жидких или твердых топлив прямо от растений или животных.
Продукцию растений можно разделить на следующие категории:
Возможна организация ферм по производству агрохимических топлив на основе перечисленных выше растений. Вместе с тем получаемые таким образом продукты по своим химическим свойствам могут быть гораздо ценнее, чем просто топливо.
В связи с этим более предпочтительным представляется способ получения агрохимических топлив, который основан на культивировании специализированных микроводорослей. Исследования возможности использования микроводорослей в процессе экстракции топлив показали, что содержание в них углеводородов - основного горючего компонента — может быть довольно значительным. Так, в сухих клетках зеленой расы микроводоросли «ботриококкус браунии» содержится от 1 до 36 % углеводородов, а в сухих клетках коричневой расы - до 86 %.
Предполагается, что залежи нефти обязаны своим происхождением предкам именно этих микроводорослей. Углеводороды, вырабатываемые «ботриококкус браунии», в основном локализованы на наружной поверхности клетки и могут быть удалены механическими методами. Оставшуюся биомассу можно подвергнуть гидрокрекингу, в результате которого получают 65 % газолина, 15 % авиационного топлива, 3 % остаточных масел.
Биоэнергетические станции по сравнению с традиционными электростанциями и другими невозобновляемыми источниками энергии являются наиболее экологически безопасными. Они способствуют избавлению окружающей среды от загрязнения всевозможными отходами. Так, например, анаэробная ферментация – эффективное средство не только реализации отходов животноводства, но и обеспечения экологической чистоты, так как твердые органические вещества теряют запах и становятся менее привлекательными для грызунов и насекомых (в процессе перегнивания разрушаются болезнетворные микроорганизмы). Кроме того, образуются дополнительный корм для скота (протеин) и удобрения.
Городские стоки и твердые отходы, отходы при рубках леса и деревообрабатывающей промышленности, представляя собой возможные источники сильного загрязнения природной среды, являются в то же время сырьем для получения энергии, удобрений, ценных химических веществ. Поэтому широкое развитие биоэнергетики эффективно в экологическом отношении.
Однако неблагоприятные воздействия на объекты природной среды при энергетическом использовании биомассы имеют место. Прямое сжигание древесины дает большое количество твердых частиц, органических компонентов, окиси углерода и других газов. По концентрации некоторых загрязнителей они превосходят продукты сгорания нефти и ее производных. Другим экологическим последствием сжигания древесины являются значительные тепловые потери.
По сравнению с древесиной биогаз – более чистое топливо, непроизводящее вредных газов и частиц. Вместе с тем необходимы меры предосторожности при производстве и потреблении биогаза, так как метан взрывоопасен. Поэтому при его хранении, транспортировке и использовании следует осуществлять регулярный контроль для обнаружения и ликвидации утечек. При ферментационных процессах по переработке биомассы в этанол образуется большое количество побочных продуктов (промывочные воды и остатки перегонки), являющихся серьезным источником загрязнения среды, поскольку их вес в несколько раз (до 10) превышает вес этилового спирта.
Неблагоприятные воздействия биоэнергетики на экологию:
− выбросы твердых частиц, канцерогенных и токсичных веществ, окиси
углерода, биогаза, биоспирта;
− выброс тепла, изменение теплового баланса;
− обеднение почвенной органики, истощение и эрозия почв;
− взрывоопасность;
− большое количество отходов в виде побочных продуктов (промывоч-
ные воды, остатки перегонки).
Одним из альтернативных источников топлива на основе возобновляемых биологических источников является дизельное биотопливо из растительных масел, в том числе из масла рапса. За последние двадцать лет в мире площади посевов рапса расширились более чем в четыре раза, а в Европе – в десять раз. В странах Европейского союза общая площадь посевов рапса составляет около 7 млн. гектаров при средней урожайности культуры более 30 центнеров с одного гектара. Планируется, что к 2015 году площадь посевов достигнет 12 млн. гектаров. Другим перспективным топливом являются смесевые бензины, которые в качестве добавки содержат оксигенаты – кислородсодержащие соединения (этанол, метанол и метилтретил-бутиловый эфир). В ряде ведущих стран мира работы в этом направлении ведутся в течение последних 25 лет. Установлено, что оксигенаты повышают октановое число топлива и улучшают характеристики горения, что позволяет сократить вредные выбросы. Мировое потребление оксигенатов составляет 25 млн. тонн в год, что сопоставимо с производством автомобильного бензина в Российской Федерации. [8]
Биоэтанол производится в основном из сельскохозяйственной продукции, содержащей углеводы. Топливный этанол не содержит воду, но содержит метанол и сивушные масла, что делает его непригодным для питья. Наиболее широко этанол используется в Бразилии, где более 90 процентов автомобилей с бензиновыми двигателями работают на топливе, содержащем этанол.
Республика Беларусь располагает около 5 млн. гектаров пахотных земель, в том числе 25 процентов из них пригодны для выращивания рапса. Эффективное использование этого ресурса может обеспечить в перспективе производство 600–800 тыс. тонн дизельного биотоплива в год, то есть в значительной мере обеспечить внутренних потребителей биотопливом. За счет создания и внедрения в производство высокопродуктивных и зимостойких отечественных сортов рапса появилась возможность возделывания этой культуры также и в северо-восточных регионах республики – Витебской и Могилевской областях и расширения посевных площадей почти в два раза. За последние 10 лет валовый сбор маслосемян рапса в республике увеличился почти в 5 раз и в 2008 году составил 585,3 тыс. тонн. В 2010 году планируется довести валовый сбор маслосемян рапса до 1 млн. тонн.
Одним из перспективных направлений развития топливной биоэнергетики является создание производств биобутанола – бутилового спирта, получаемого из растительного сырья и гидролизатов древесины с использованием штаммов-продуцентов типа C. acetobutylicum. В отличие от этанола бутанол является более качественной добавкой к бензину. Использование современных технологий непрерывного культивирования и иммобилизованных клеток позволяет получать бутанол с высоким выходом, достигающим предела биологических возможностей используемых культур микроорганизмов, что обеспечивает экономическую эффективность процесса. Поэтому в последние годы производители биоэтанола в Европе переходят на производство биобутанола. Республика Беларусь располагает сырьевой, материально-технической базой и кадровым потенциалом, необходимым для создания производства топливного биобутанола. В связи с этим представляется перспективной разработка отечественной технологии получения биобутанола.
В последнее время в ряде стран получило широкое развитие производство твердых видов топлива из растительной биомассы. Так, в Финляндии и Швеции на долю топлива из биомассы приходится до 20 процентов в общем энергетическом балансе этих стран. Существенный прогресс достигнут в Австрии, Дании, Германии и других странах. В Республике Беларусь из отходов переработки древесины производят топливные гранулы (пеллеты) открытые акционерные общества «Пинскдрев» и «Экогран» (г. Бобруйск). Вместе с тем ресурсы растительного сырья в республике позволяют радикально увеличить мощности по выпуску топлива из этого сырья. Помимо древесины для этого можно использовать солому зерновых культур и рапс. Расчеты показывают, что суммарный топливный ресурс биомассы неиспользуемой соломы зерновых культур в республике равен примерно 1,74 млн. тонн условного топлива, что составляет 6,2 процента от общего энергопотребления в стране в 2006 году.
Еще одним важным источником энергии является биогаз. В большинстве развитых стран переработка органических отходов в биогазовых установках используется в основном для производства тепловой энергии и электричества и составляет в среднем около 3–4 процента всей потребляемой энергии, достигая в отдельных странах до 15–20 процентов. В Германии насчитывается около 2000 больших установок анаэробного сбраживания. В Австрии более 120 биогазовых установок с объемами реакторов более 2000 куб. метров каждая, около 25 установок находятся в стадии планирования и постройки.
Располагая значительным сырьевым потенциалом для производства биогаза, прежде всего отходами крупных животноводческих комплексов и птицефабрик, Республика Беларусь пока существенно отстает от других стран в освоении биогазовых технологий. По оценкам Национальной академии наук Беларуси, энергетический потенциал биомассы отходов животноводческих комплексов и птицефабрик республики составляет около 450 тыс. тонн условного топлива в год. В настоящее время введены в эксплуатацию две установки на республиканском унитарном предприятии «Племптицезавод «Белорусский» (г.п. Заславль Минского района) и республиканском унитарном сельскохозяйственном предприятии «СГЦ «Западный» (Брестский район) с производительностью по выработке биогаза соответственно 1,2 и 1,7 млн. куб. метров в год. Фирмой «BIOGAS NORD» (Германия) произведены установка в г. Заславле и два биореактора объемом по 1500 куб. метров. В качестве сырья используется куриный помет (38,4 тонн/сутки) и жидкий навоз крупного рогатого скота (6,6 тонн/сутки). Завершена, но не введена в эксплуатацию установка в открытом акционерном обществе «Гомельская птицефабрика».
student.zoomru.ru
3.РАЗВИТИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ
В условиях Беларуси развитие биоэнергетики наиболее экономически целесообразно и технически осуществимо, так как биомасса – вид топлива, которого у нас с избытком и не использовать который было бы непростительной ошибкой.
Одним из альтернативных источников топлива на основе возобновляемых биологических источников является дизельное биотопливо из растительных масел, в том числе из масла рапса. Республика Беларусь располагает около 5 млн. гектаров пахотных земель, в том числе 25 процентов из них пригодны для выращивания рапса. Эффективное использование этого ресурса может обеспечить в перспективе производство 600–800 тыс. тонн дизельного биотоплива в год, то есть в значительной мере обеспечить внутренних потребителей биотопливом.
В последнее время в ряде стран получило широкое развитие производство твердых видов топлива из растительной биомассы. В Республике Беларусь из отходов переработки древесины производят топливные гранулы (пеллеты) открытые акционерные общества «Пинскдрев» и «Экогран. Вместе с тем ресурсы растительного сырья в республике позволяют радикально увеличить мощности по выпуску топлива из этого сырья. Помимо древесины для этого можно использовать солому зерновых культур и рапс.
Еще одним важным источником энергии является биогаз. Располагая значительным сырьевым потенциалом для производства биогаза, прежде всего отходами крупных животноводческих комплексов и птицефабрик, Республика Беларусь пока существенно отстает от других стран в освоении биогазовых технологий. По оценкам Национальной академии наук Беларуси, энергетический потенциал биомассы отходов животноводческих комплексов и птицефабрик республики составляет около 450 тыс. тонн условного топлива в год. В настоящее время введены в эксплуатацию две установки на республиканском унитарном предприятии «Племптицезавод «Белорусский» (г.п. Заславль Минского района) и республиканском унитарном сельскохозяйственном предприятии «СГЦ «Западный» (Брестский район) с производительностью по выработке биогаза соответственно 1,2 и 1,7 млн. куб. метров в год. Фирмой «BIOGAS NORD» (Германия) произведены установка в г. Заславле и два биореактора объемом по 1500 куб. метров. В качестве сырья используется куриный помет (38,4 тонн/сутки) и жидкий навоз крупного рогатого скота (6,6 тонн/сутки). Завершена, но не введена в эксплуатацию установка в открытом акционерном обществе «Гомельская птицефабрика».
Начиная с 2008 года Национальная академия наук Беларуси осуществляет проект по созданию отечественных биогазовых установок. Реализация предлагаемой технологии позволит получать из органосодержащих стоков ферм крупнорогатого скота биогаз повышенной калорийности (24–26 МДж/куб. метров при содержании метана 70–75 процентов), который может быть использован для выработки электрической и тепловой энергии в когенерационном блоке, и высококачественные обеззараженные органоминеральные удобрения.
В Беларуси создана программа мероприятий по развитию. Их цель – разработка микробиологических и химических технологий получения различных видов биотоплива и создание их производства в Республике Беларусь. Финансироваться они будут за счет средств республиканского бюджета, выделяемых на научную, научно-техническую и инновационную деятельность в установленном порядке, а также иных источников.
Задачи программы:
В результате выполнения программы ожидается:
Реализация подпрограммы позволит к 2015 году обеспечить потребление дизельного биотоплива не менее 8 % и биотоплива для бензиновых двигателей не менее 12 % от общего объема топлива, используемого на транспортные нужды, экономить за счет производства топливных гранул из соломы и отходов древесины не менее 0,5 млн. тонн условного топлива, или около 6 процентов от общего объема энергопотребления в стране.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ученые считают, что если сохранятся нынешние темпы в биоэнергетике, то со временем нефть, уголь и газ не выдержат конкуренции. Отходы деревопереработки, химических производств, переработки сельскохозяйственной продукции, торфоразработок, полиграфической, пищевой и текстильной промышленностей могут быть превращены в высококачественное топливное сырье.
За последние несколько лет биотопливо стало неотъемлемой частью мировой энергетической системы. Однако и с биотопливом не все так однозначно. Индустрия биотоплива становится все более обширной, и не получится ли так, что использование новых земель только для производства сырья для биотоплива приведет к массовой вырубке лесов для высвобождения сельскохозяйственных территорий. Да и в погоне за древесным биотопливом не лишится ли человечество лесов, оголяя окончательно планету?
Вывод напрашивается один: переход на биотопливо должен не ухудшать, а улучшать состояние окружающей среды, поэтому надо смотреть далеко вперед, чтобы не оборачиваться назад, как это часто бывает.
ЛИТЕРАТУРА
1. Самойлов М.В., ПаневчикА.Н. «Основы энергосбережения: учебное пособие.» - Издательство БГЭУ. 2002.198с.
2. Андрижиевский А.А., Володин В.И. « Энергосбережение и энергетический менеджмент: Учебное пособие.» – Издательство Вышэйшая школа. 2005. 294 с.
3. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. «Экология использования возобновляющихся энергоисточников.» – Издательство Ленинградского университета. 1991. 343 с.
myunivercity.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности
РЕФЕРАТ
по дисциплине: Основы энергосбережения
на тему: Биоэнергетика, ее перспективы в Беларуси
Студент
Проверил
МИНСК 2011
Содержание
Введение……………………………………………………………………………………..3
Историческая справка………………………………………………………………………4
Схема преобразования энергии биомассы………………………………………………..6
Биомасса, ее источники. Получение энергии……………………………………………..7
Беларусь в области биоэнергетики. Перспективы развития……………………………..8
Биоэнергетика – актуальная задача современной индустрии…………………………..11
Биомассы – дешевый источник энергии………………………………………………....14
Заключение………………………………………………………………………………...16
Литература…………………………………………………………………………………18
Введение
Актуальность энергосбережения обусловлена не только ограниченностью
мировых ресурсов ископаемых топлив и постоянно увеличивающимися
затратами на их добычу, но и негативным воздействием технологий
современной традиционной энергетики на окружающую среду. В настоящее
время энергетическая составляющая современных промышленных
технологий по своей величине становится сравнимой с природными
процессами.
Одним из направлений энергетики возобновляемых источников является
биоэнергетика, основанная на использовании энергии из биомассы, получаемой в результате процессов естественного фотосинтеза. По определению
биомасса – это масса растений, микроорганизмов и животных на единице
поверхности или объёма местообитания. Биомасса растений называется
фитомассой, биомасса животных – зоомассой.
Основными преимуществами использования биомасс являются:
В процессе производства биоэнергии решаются две задачи: производство дешевого возобновляемого энергоносителя и снижение уровня загрязнения окружающей среды.
Таким образом, экономия энергии, производимой традиционными способами, и выработка энергии с применением альтернативных технологий,
базирующихся на возобновляемых источниках, на современном этапе
развития человечества становятся всё более актуальными.
Историческая справка
Актуальность поиска альтернативных видов топлива стала определяющим фактором в разработке новой технологии превращения разного рода биомассы в источники энергии. Начиная с 50-х годов XX века ведется интенсивное изучение возможностей производства топлива из биомассы. Уже сейчас некоторые виды промышленности используют биомассу в небольших масштабах в качестве источника энергии. [8]
Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биотоплива. Она включает использование растительных отходов, искусственное выращивание биомассы (водорослей, быстрорастущих деревьев) и получение биогаза. Биогаз – смесь горючих газов (примерный состав: метан – 55-65%, углекислый газ – 35-45%, примеси азота, водорода, кислорода и сероводорода), образующаяся в процессе биологического разложения биомассы или органических бытовых расходов. [4]
Биогаз известен человечеству давно. До наших дней дошли отрывочные
сведения, о том, что в Персии в XVI, а в Ассирии в X веке до нашей эры его
уже использовали для подогрева воды. Документально подтверждено, что в
1895 в г. Экстер (Англия) уличные фонари питались газом, который получали
в результате брожения сточных вод.
В природе биогаз спонтанно формируется на дне водоёмов в результате
анаэробного разложения первичной и вторичной биомассы: останков рыб
и животных, погибших водорослей и фекалий. Помимо этого образованием метана на «диких» свалках является проблемой, поскольку регулярно вызывает возгорания. Основные этапы развития науки о биогазе и современное состояние во-
проса:
- в 1630 г. Ван Хелмон упоминает среди прочих 15 газов горючий газ,
выделяющийся при гнилостном брожении;
- в 1664 году Ширли официально открывает метан;
- в 1764 году Франклин сообщает о том, как он поджигал болотный газ на
грязевом озере в Нью Джерси;
- в 1776 году А. Вольта был первым учёным, который научно описал
образование газа в илистых отложениях озёр;
- в 1804 году Дальтон вывел формулу метана;
- в 1859 году первые биогазовые реакторы (дижесторы (фр.)) были пост-
роены в колонии прокажённых в Бомбее;
- в 1883-1884 Гайон, ученик великого Пастера, успешно экспериментировал с получением биогаза из различных отходов. Количество полученного
газа было столь велико, что Луи Пастер сделал вывод о возможности его
производства для освещения и отопления, что газета Фигаро приняла как
шутку. Однако уже в пятидесятые годы ХХ века во Франции функционировало
более 800 биогазовых установок;
- в наши дни в Германии более 50 крупных установок задействовано на
переработке сточных вод; в Китае численность реакторов по различным
оценкам колеблется между 4 и 6 миллионами, а в Индии – более миллиона.
На рубеже столетий годовое потребление человечеством
электрической энергии оценивалось в 140·1012 кВт·ч. По структуре
первичных источников энергии мировая электро-энергетика на 70%
является топливной. Производство каждого киловатт-часа электроэнергии
на тепловых электростанциях сопровождается выбросом в атмосферу некоторого количества (табл. 1) двуокиси углерода, который, как и метан, образующийся на мусорных полигонах, является парниковым газом,
и способствует потеплению климата на планете. В свою очередь потепление проводит к интенсивному таянию полярных
льдов, снижению уровня солёности воды в океанах, и далее к нарушению
циркуляции глобального конвейера морских течений, последствия которого
могут быть весьма ощутимыми для человечества. [6;7]
Таблица 1
Удельные выбросы СО2 при сжигании основных видов топлива
на крупных топливосжигающих предприятиях
Топливо | Удельные выбросы СО2;кг/кВт∙ч |
Природный газ | 0,198 |
Тяжёлое нефтяное топливо | 0,288 |
Лёгкое нефтяное топливо | 0,377 |
Каменный уголь | 0,342 |
Бурый уголь | 0,396 |
По оценкам специалистов количество энергии солнечного излучения,
ежегодно аккумулируемое растениями и водорослями, составляет около
1015 кВт·ч, однако их использование в естественном виде для производства
энергии либо практически невозможно, либо нерационально. Современные
распространённые технологии преобразования биомассы в удобные для
повседневного использования виды топлива представлены в виде схемы на рис.1
Рис. 1 Схема преобразования энергии биомассы
Биомасса, ее источники. Получение энергии
Биомасса – наиболее дешевая и крупномасштабная форма аккумулирования возобновляемой энергии. Под термином «биомасса» подразумеваются любые материалы биологического происхождения, продукты жизнедеятельности и отходы органического происхождения. Биомасса будет на Земле, пока на ней существует жизнь. Ежегодный прирост органического вещества на Земле эквивалентен производству такого количества энергии, которое в десять раз больше годового потребления энергии всем человечеством на современном этапе.
Источники биомассы, характерные для нашей республики, могут быть разделены на несколько основных групп.
Однако наличие биомассы даже в большом количестве еще не означает решения проблемы получения из нее различных продуктов и веществ, в том числе топлива. Непереработанная же биомасса приносит непоправимый вред окружающей среде. [4]
Основа биомассы – органические соединения углерода. Уникальная роль углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один другой химический элемент. Первоначально энергия системы биомасса – кислород возникает в процессе фотосинтеза под действием солнечного излучения, являющегося естественным вариантом преобразования солнечной энергии, а биомасса является основным исходным веществом для образования ископаемых топлив (торфа, угля, нефти, газа). [3]
Содержание биомассы в биосфере огромно – 800 млрд т. Ежегодно возобновляется 200 млрд т. Методы получения энергии:
- сжигание сырья растительного происхождения – дров, соломы и др. - сжигание твердых бытовых отходов городов; - использование растительных масел в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания; - биоконверсия или разложение органических веществ растительного или животного происхождения в анаэробных (без доступа воздуха) условиях с образованием биогаза, этанола, бутанола и др. - термохимическая конверсия (пиролиз, газификация, синтез) твердых органических веществ (торфа, дерева и др.) с получением “синтез-газа”, искусственного бензина. [8]
Беларусь в области биоэнергетики. Перспективы развития.
Обострение в глобальном масштабе ситуации вокруг добычи углеводородного сырья и доставки его потребителям обусловило повышение интереса к биоэнергетике. Сейчас во всем мире все более широкое распространение приобретают технологии производства биотоплива из растительных масел, топливное использование биоэтанола и иных спиртов, различные методы получения биогаза, а также печного и котельного топлива, содержащего биодобавки. Беларусь в этом отношении следует мировым тенденциям. В нашей стране реализуется Государственная программа по обеспечению производства дизельного биотоплива, вводятся в строй биогазовые установки по переработке отходов сельскохозяйственного производства и коммунально-бытовых стоков. Однако в Беларуси работа в этом направлении находится пока на начальной стадии. У нас имеется лишь несколько предприятий, выпускающих топливные гранулы (пеллеты) из древесины, в частности ОАО «Пинскдрев» и предприятие «Экогран» (Бобруйск), но Министерство лесного хозяйства страны запланировало создание новых производств – в Житковичах и Столбцах – с помощью установок до 15 тыс. т древесных пеллет в год. Вместе с тем, ресурсы растительного сырья позволяют радикальным образом увеличить мощности по выпуску топлива из растительного сырья в Республике Беларусь.
Наиболее доступными, к тому же возобновляемыми источниками для их производства являются, помимо древесины, солома зерновых культур, крахмалосодержащие сельскохозяйственные культуры – картофель, свекла, а также масличная культура рапс.
Известно, что элементный состав и теплота сгорания различных видов растительных культур достаточно близка:
антрацит | лигнин | древесина | солома | зерновые | трава | |
C | 72,5 | 65,9 | 47-51 | 42-47 | 43-60 | 37-47 |
H | 5,6 | 4,9 | 5,7-6,3 | 5,1-6,0 | 6,4-7,2 | 5,1-6,2 |
O | 11,1 | 23,0 | 39-44 | 39,1-43,8 | 24-46 | 33-42 |
N | 1,3 | 0,7 | 0,13-0,54 | 0,4-1,1 | 1,7-3,9 | 0,7-1,5 |
Зола, вес, % | 8,3 | 5,1 | 0,5-4,0 | 3,8-12,2 | 2,0-4,6 | 3,9-23 |
сH0(высшая), МДж/кг | 29,7 | 20,6 | 18,4-19,2 | 15,8-17,7 | 17,0-26,5 | 14,1-17,6 |
Поэтому при выборе источника сырья для производства твердого топлива необходимо исходить из следующего: доступности различных ресурсов; их стоимости и технологической возможности производства для прогрессивного технологического использования в котельных установках.
Из растительного сырья может быть выпущено три вида топлива, различающихся по фазовому состоянию: твердое, жидкое топливо из продуктов брожения углеводов и газообразное топливо, которое может быть получено при термической переработке твердого топлива или путем сбраживания биомассы. Существенной задачей при получении различных видов твердого топлива является обеспечение их высокой насыпной плотности – более 0,5 т/м3, что считается необходимым условием упрощения транспортировки и хранения.
Производство твердого топлива из биомассы растительных культур включает в себя ряд технологических операций: измельчение, сушку, сортировку, прессование. Эта схема достаточно универсальна, но при использовании различных видов растительного сырья должны быть модифицированы некоторые технические параметры установок. Конечный продукт производства – топливные гранулы, или пеллеты, диаметром 6-20 мм с физической плотностью 0,8 -1,0 и насыпной плотностью более чем 0,5 т/м3. Кроме того, могут выпускаться полученные путем шнекового прессования топливные брикеты («евродрова»).
Топливные гранулы из растительной биомассы обладают высокой энергией сгорания при незначительном занимаемом объеме. Скажем, при сжигании 1 т топливных гранул из соломы выделяется столько же энергии, как при сжигании 460 л дизельного топлива или 490 куб. м природного газа. [1]
yaneuch.ru
Начиная с 2008 года Национальная академия наук Беларуси осуществляет проект по созданию отечественных биогазовых установок. Реализация предлагаемой технологии позволит получать из органосодержащих стоков ферм крупнорогатого скота биогаз повышенной калорийности (24–26 МДж/куб. метров при содержании метана 70–75 процентов), который может быть использован для выработки электрической и тепловой энергии в когенерационном блоке, и высококачественные обеззараженные органоминеральные удобрения. Проектом предусматривается создание и введение в эксплуатацию в IV квартале 2010 г. биогазовой установки общей энергетической мощностью 125 кВт по переработке 25 куб. метров навозных стоков в сутки с последующим ее внедрением на фермах крупнорогатого скота на 200–500 голов, свинофермах на 2–4 тыс. голов и птицефабриках до 50 тыс. птицы. Потребность республики в установках такого типа составляет не менее 650 единиц.
В Беларуси создана программа мероприятий по развитию биоэнергетики. Их цель – разработка микробиологических и химических технологий получения различных видов биотоплива и создание их производства в Республике Беларусь. Финансироваться они будут за счет средств республиканского бюджета, выделяемых на научную, научно-техническую и инновационную деятельность в установленном порядке, а также иных источников.
Задачи программы:
В результате выполнения программы ожидается:
Ввод в эксплуатацию 10 биогазовых установок мощностью 125 кВт позволит экономить в год не менее 9 млн. кВт•ч электроэнергии.
Экономический эффект в целом от реализации программы составит не менее 122 млн. долларов США в год (без учета экономического эффекта от создания крупнотоннажных производств биобутанола и биоэтанола). Реализация подпрограммы позволит к 2015 году обеспечить потребление дизельного биотоплива не менее 8 процентов и биотоплива для бензиновых двигателей не менее 12 процентов от общего объема топлива, используемого на транспортные нужды, экономить за счет производства топливных гранул из соломы и отходов древесины не менее 0,5 млн. тонн условного топлива, или около 6 процентов от общего объема энергопотребления в стране.
Развитие биоэнергетики в РБ также предопределено следующими обстоятельствами:
Конечной целью развития биоэнергетики является создание собственного топливно-энергетического цикла на возобновляемых видах биотоплива с учетом экологических и экономических преимуществ данного направления.Технически доступный потенциал биотоплива в Беларуси может покрыть до 8-10% ожидаемого дефицита мощностей. Положительный опыт ряда стран, в первую очередь Скандинавских, в наращивании мощностей биоэнергетических станций, говорит о том, что биоэнергетика рано или поздно займет свое место и в Беларуси. [5]
Ученые считают, что если сохранятся нынешние темпы в биоэнергетике, то со временем нефть, уголь и газ не выдержат конкуренции. В бюджете Европейского союза на 2007-2013 гг. на развитие биоэнергетики будет потрачено до двух миллиардов евро. Отходы деревопереработки, химических производств, переработки сельскохозяйственной продукции, торфоразработок, полиграфической, пищевой и текстильной промышленностей могут быть превращены в высококачественное топливное сырье.
Среди европейских стран по производству биотоплива лидируют Швеция, Дания и Австрия, затем идут Германия, Норвегия, Финляндия и Англия. Они же являются и странами потребителями. В Дании уже приняты четыре государственные энергетические программы, которые дают эффективные результаты, где биомасса считается важным возобновляемым источником энергии. Во Франции с помощью построенных заводов по производству биологического горючего рассчитывают производить из свеклы и других сельскохозяйственных культур экологически чистое горючее. Часть стран использует рапсовое, кукурузное или подсолнечное масло после их переработки. Из каждой тонны рапса можно получить приблизительно 270 кг биотоплива для дизельных двигателей. В Бельгии уже есть заправки с топливом, которое состоит из 15% бензина и продукта, произведенного из свеклы и злаков. В некоторых странах кроме пищевых отходов собирают и отходы растительных масел, устанавливая специальные контейнеры, чаще всего около ресторанов, кафе, столовых…
За последние несколько лет биотопливо стало неотъемлемой частью мировой энергетической системы. Однако и с биотопливом не все так однозначно. Индустрия биотоплива становится все более обширной, и не получится ли так, что использование новых земель только для производства сырья для биотоплива приведет к массовой вырубке лесов для высвобождения сельскохозяйственных территорий. Да и в погоне за древесным биотопливом не лишится ли человечество лесов, оголяя окончательно планету?
Вывод напрашивается один: переход на биотопливо должен не ухудшать, а улучшать состояние окружающей среды, поэтому надо смотреть далеко вперед, чтобы не оборачиваться назад, как это часто бывает.
student.zoomru.ru
