Сферы применения и технологии

Содержание

 

1 Введение
2 Потенциал
2.1  В мире и СНГ
2.2  Потенциал использования биомассы в Казахстане
3 Сферы применения и технологии
4 Основные направления в использовании энергии биомассы
5 Основные барьеры, препятствующие росту рынков биоэнергетики
6 Заключение
7 Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

Биомасса— возобновляемый источник энергии. Понятие «биомасса» относится ко всем материалам растительного происхождения, которые могут быть использоваться для получения энергии, включая:

• древесину,

• травы,

• растительные и древесные отходы,

• навоз крупного рогатого скота и многое другое.

 

Энергия биомассы, имеет существенные преимущества по сравнению с ископаемыми видами топлива и рядом других возобновляемых источников энергии, обеспечивая энергоснабжение, повышение уровня жизни, повышение благосостояния и снижение уровня бедности. Энергетические системы на основе биомассы представляют собой потенциальный механизм устранения бедности в сельской местности, одновременно способствуя устойчивому развитию и охране окружающей среды, и получают всё большее внимание во всем мире. Среди основных причин подобного внимания стоит отметить:

 

• Повсеместную доступность, даже в отдаленных областях: топливо из биомассы доступно везде, где растут деревья и сельскохозяйственные культуры, а также перерабатываются продовольственные продукты и волокна

• Ресурс, используемый при необходимости: биомасса представляет собой подлежащий хранению источник топливной энергии, который в любой момент можно использовать в целях энергоснабжения, в отличие от других возобновляемых источников энергии, характеризующихся нерегулярностью и / или сезонностью;

• Универсальность: биомасса является потенциальным источником всех основных энергоносителей — жидкости, газа, тепла и электроэнергии;

• Отсутствие влияния на климат: при условии экологически рационального получения и сгорания, энергия биомассы не вызывает климатических изменений и парниковых газов, а также

• Дополнительная совокупная выгода для жителей сельской местности: совокупная выгода энергетических систем на основе биомассы сохраняется на местном уровне и может значительно способствовать развитию сельских районов посредством создания местных источников дохода.

Энергия биомассы содействует получению дохода в цепочке поставок и при использовании тепловой и электрической энергии, что является существенным преимуществом её использования в качестве инструмента борьбы с низким уровнем жизни.

 

Вышеуказанные неотъемлемые преимущества, тем не менее, создают определённые трудности: энергия биомассы — наиболее сложный из возобновляемых альтернативных источников энергии: организация надежных, стабильных и доступных поставок топлива в достаточном количестве и надлежащего качества может быть сложной задачей; топливо, получаемое из биомассы, нередко требует значительных земельных и трудовых ресурсов, существенно зависит от стабильности цен, также разработчики проекта нередко сталкиваются с огромным количеством альтернативных технологий.

Ограничения к более широкому использованию энергии биомассы включают в себя: преимущества для конкурентов, неоднозначное отношение к надежности и экономической целесообразности, а также отсутствие достаточной информации. Тем не менее, вышеуказанные ограничения и / или препятствия (для более широкого использования постоянно производимых и потребляемых ресурсов биомассы для производства энергии / электроэнергии) привязаны к определённой территории, что обуславливает необходимость разработки и реализации специфических для соответствующей территории (страны) препятствий и программы их устранения.

Источником всей биомассы, которая может быть использована для выработки энергии, является сельское хозяйство (промышленность, земледелие и лесное хозяйство), или природная растительность. Благодаря своей низкой стоимости (иногда нулевой или даже отрицательной, при наличии расходов по утилизации), биомасса, полученная из отходов, всегда предпочтительна для использования в качестве биотоплива. Организованный сбор растительности почти всегда будет дороже, чем отходы ферм и лесных хозяйств, а неорганизованный сбор, скорее всего, не обеспечит достаточно надежных поставок топлива для официального производства электроэнергии и тепла. «Влажная» биоконверсия, пищеварение и ферментация значительно отличаются от «сухой» тепловой переработки, в том числе пиролиза, газификации и сгорания.

Пиролиз — термическое преобразование биомассы в отсутствие дополнительного кислорода — в настоящее время не осуществляется на коммерческой основе, и поэтому не рассматривается в настоящей статье. Основные способы получения энергии из биомассы схематически изображены на рисунке 1.

Остаточные продукты сельского хозяйства редко можно получить в таком виде и месте, в котором необходимо для использования биомассы энергетических систем, следовательно, условия сбора, переработки (в том числе сушка, измельчение и брикетирование), транспортировки и хранения, имеют большое значение для эффективности биоэнергетической системы. Вышеуказанные аспекты «топливных поставок» увеличивают себестоимость топлива.

 

Рисунок1: Основные способы получения энергии из биомассы

Остаточные продукты сельского хозяйства редко можно получить в таком виде и месте, в котором необходимо для использования биомассы энергетических систем, следовательно, условия сбора, переработки (в том числе сушка, измельчение и брикетирование), транспортировки и хранения, имеют большое значение для эффективности биоэнергетической системы. Вышеуказанные аспекты «топливных поставок» увеличивают себестоимость топлива. Не менее важны, чем поставки топлива, вопросы конечного использования энергии, являющиеся источником дохода, и, таким образом, ключевым фактором, определяющим общую финансовую осуществимость проекта использования энергии на основе биомассы. Большое значение имеют также свойства энергии, поставляемой конечным пользователям (механические (полезная мощность)), тепловые (тепло, часто в виде пара), и / или электрические)), необходимое количество энергии, а также профиль спроса (при необходимости). Технология термической конверсии применяется между этапом поставки топлива и удовлетворением конечного спроса на поставляемую энергию, и выбор оптимальной технологии термической конверсии для определённой территории существенно зависит от особенностей спроса и предложения.

Существует множество видов биомассы, форма и наличие которых ограничивают или упрощают её получение, транспортировку и переработку в полезную энергию. Наиболее важные свойства биотоплива:

• Химический состав (также называемый элементный или полный анализ)

 

• Биохимический состав (также называемый экспресс-анализ)

 

• Физические свойства состава (влажность, летучесть, зольность)

 

• Физические свойства (плотность, прочность), а также

 

• Конверсионные свойства

 

2 Потенциал

 

2.1В мире и СНГ

 

В 2004 году возобновляемые источники энергии насчитывали 13,1% от 11 059 млн. т н.э. общемировых поставок первичной энергии. Горючие возобновляемые источники энергии и отходы (97% из которых составила коммерческая и некоммерческая биомасса), насчитывали 79,4% от общего числа возобновляемых источников энергии, и это означает, что в 2004 году биомасса составила около 10% мирового объёма первичной энергии или 1 100 млн. т н.э. (OECD / IEA 2007). Наибольшая её доля в объёме потребляемой энергии, в среднем от одной третей до одной пятой, отмечена в развивающихся странах – для сравнения, в промышленно развитых странах данный показатель составил три процента (Hall и др., 1993; ВЭС, 1994b; REWP МЭА, 1999). В не входящих в ОЭСР государствах Европы и СНГ возобновляемые источники энергии составляют, по статистике МЭА за 2004 год, 10,6% и 3% от общего объёма первичной энергии соответственно (OECD / IEA, 2007). Биомасса составляет лишь 6% и 1% соответственно от общего объёма первичной энергии в этом регионе (в 2004 году общий вес биомассы, используемой в обоих регионах, составил 14 млн. т н.э., и, возможно, гораздо больше, так как неофициальное использования биомассы, как правило, не включается в официальную статистику).

Оценка потенциала энергии биомассы для стран, в которых она ранее не являлась значимой частью энергетического баланса, непростая задача. За исключением богатых ресурсами биомассы стран Центральной и Восточной Европы и СНГ, использование древесины для производства энергии преобладает в странах с обширным лесным покровом, как, например, Швеция, Финляндия и Австрия, где виды деятельности, связанные с переработкой биомассы, занимают особое место (мебель и здания из древесины). В крупных густонаселённых европейских странах, как, например, Франция, Германия и Испания, использование древесины для производства энергии сосредоточено, в основном, в сфере лесного хозяйства.

Исходя из вышеизложенного, к государствам Европы и СНГ с высоким потенциалом получения биомассы (более 30% лесного покрова) относятся Словения, Эстония, Босния и Герцеговина, Латвия, Россия, Беларусь, Кипр, Словакия, Таджикистан, Хорватия, Албания, Литва, Сербия и Черногория, Чехия, Грузия, Болгария и Польша (см. таблицу ниже).Другие показатели энергетического потенциала биомассы включают продуктивные леса, где, исходя из годового объёма производства круглого леса, наибольшим потенциалом обладают Россия, Польша, Беларусь, Чехия, Румыния, Украина, Латвия, Словакия, Литва, Эстония, Венгрия, Хорватия и Словения.Оценка ЕБРР (2003г.) технического потенциала биомассы показала, что основной потенциал принадлежит России, Польше, Болгарии, Румынии, Украине, Казахстану, Беларуси, Венгрии, Чехии, Албании, Хорватии и Узбекистану. Вышеуказанная оценка технического потенциала включает энергию, получаемую из отходов растений, и биогазовых установок отдельных фермерских хозяйств, приблизительно оцениваемых по размеру, поголовью животных, а также производительности сельскохозяйственного труда.

Развитие промышленного применения энергии, получаемой из древесины, в государствах-участниках ЕС происходит далеко не однородно. Многие страны только начинают использовать свой потенциал, в то время как другие, такие как Финляндия и Швеция, уже создали высокотехнологичный промышленный сектор (в частности, системы производства комбинированной тепло- и электроэнергии — ТЭЦ), и уже в значительной степени задействовали свой потенциал. Недавно вступившие в ЕС государства-участники, как, например, Польша, Чешская Республика, Словацкая Республика, Словения и страны Балтии, обладают значительными сырьевыми запасами, равно как и Болгария, Румыния и страны, расположенные к востоку от них, в том числе Беларусь, Украина и Россия. Однако, этот потенциал остается в значительной степени неиспользованным или используется неэффективно ввиду отсутствия инвестиций в современные, эффективные технологии. В этих странах бытовые камины и печи в сельских населенных пунктах нередко являются основными потребителями древесины в целях отопления. Аналогичная ситуация наблюдается в самых густонаселенных странах ЕС, как, например, Франция, Испания и Италия, политика которых направлена на модернизацию или замену существующих внутренних систем отопления и разработку новых инфраструктур в промышленном, коммунальном и сельскохозяйственном секторе.

В некоторых странах Европейского союза широко используется теплоснабжение на основе биомассы, наиболее распространённое в Швеции, Дании, Финляндии и Австрии. В качестве топлива в установках центрального отопления используются, как правило, щепы, являющиеся побочным продуктом лесного хозяйства и деревообрабатывающей промышленности; помимо этого, в Дании широко используется солома, а в Швеции ивы, выращенной в качестве энергетических культур, также используется. Центральное отопления дает возможность для использования энергии биомассы, поскольку тепловые сети уже существуют, есть потенциал для экономии за счет масштаба, и упрощенная логистика поставок топлива (по сравнению с системами бытового масштаба), теплоснабжение региона с использованием биомассы может быть экономически конкурентоспособным. Таким образом, высокая степень централизованного теплоснабжения является показателем потенциала биомассы.

 

 

 

 

 

2.1 Потенциал использования биомассы  в Казахстане

 

Принятый в 2009 году Закон Республики Казахстан «О поддержке использования возобновляемых источников энергии» установил правовые, экономические и организационные основы стимулирования использования ВИЭ для производства электрической и тепловой энергии и определяет меры их поддержки.