Биоэнергетика, ее перспективы в Беларуси

Немаловажное значение имеет  ценовой фактор. Среди проблем, препятствующих развитию рынка пеллет, выделяют две: отсутствие универсальных стандартов для качества пеллет (влажность, зольность и т. д.) и стандартных соглашений для торговли биомассой – глобальной информации о потребителях, производителях и динамике цен. Сейчас рассматривается мнение, что удобным индексом цен на биомассу может быть индекс, основанный на цене в порту Роттердама. Смысл заключается в том, чтобы публиковать цены на различные виды биотоплива (пеллеты, брикеты, щепу и т. д.), складывающиеся в порту Роттердама. Это увеличит прозрачность рынка и будет стимулировать его дальнейшее развитие.  [5]

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.

Под биомассой ученые и  специалисты нашей страны понимают, в первую очередь, древесную кору, стружку, опилки, мусор, деревья на зараженных радиацией территориях. Специалисты  БелТЭИ указывают, что при нынешнем использовании древесных отходов  как топлива экономически оправдано  увеличение объема использования древесных  отходов в качестве топлива до 2 млн т условного топлива.

Примером перспективного развития РБ в области биоэнергетики  является проект по использованию энергии сточных вод. Его предложила столичным властям шведская инжиниринговая компания, у которой есть опыт в данном направлении. Подобные теплонасосные станции, которые используют температуру канализационных сливов, действуют в Стокгольме, Пекине (олимпийская деревня) и других городах.

Председатель Мингорисполкома  Н Ладутько поручил детально обсудить этот вопрос с участием заинтересованных ведомств и принять решение, под экологический проект привлекать инвесторов, гранты международных структур.

Шведские специалисты  провели предварительные расчеты  и пришли к выводу, что в Минске перспективно использование сточных  вод для получения тепловой энергии. В качестве возможной площадки рассматривается  район котельной «Минскэнерго»  в Шабанах.

В настоящее время подобные проекты реализуются только на отдельных  предприятиях. В частности, тепловые насосы установлены на очистных сооружениях  «Минскводоканала», но получаемая энергия  идет только на обогрев собственных  помещений. Предлагаемый проект более  масштабный и позволит частично обеспечить потребности города. Его окупаемость  – 5-8 лет. Кроме того, в процессе переработки  сточных вод вырабатывается холод, который может использоваться в  системе охлаждения складских помещений. [5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биоэнергетика – актуальная задача современной индустрии.

В последние годы в США, Европе, странах Азии и Африки данное направление энергетики развивается  достаточно быстрыми темпами.

В Москве и области 16 млн  жителей производят 4 млн т твердых  бытовых отходов в год. Голландская  компания “Гронтман” и российская компания “Геополис” строят в г. Мытищи демонстрационный полигон по переработке  городских отходов. Таким образом, предполагается обеспечить электроэнергией  и теплом 100 тысяч домовладений. На двух действующих полигонах в  г. Мытищи и Серпухове смонтированы модули по получению биогаза и  преобразованию его в электрическую  и тепловую энергию. Для большей  эффективности используются только чугунные трубы, а для нагрева воды в водогрейных котлах блочные экономайзеры, что в комплексе приводит к уменьшению потерь и удешевлению тепловой энергии.

В странах СНГ ежегодное  производство органических биоотходов оценивается в 500 млн т (по сухому веществу), в том числе отходы городского хозяйства и промышленности – 60 млн т, осадки сточных вод  – 7 млн т, отходы животноводства и  птицеводства 230 млн т. Их переработка  позволит получать 150 млн т у.т. пар  на технические нужды и удобрение.

По заказу РАО ЕЭС в  г. Переяславле-Залесском изготовлена  установка для экологически чистого  уничтожения твердых отходов  ТЭЦ – замасленной ветоши, резинотехнических, упаковочных, древесных отходов, пленки, пластиковых бутылок и др.

Около половины населения  мира в своем хозяйстве использует дрова хозяйства. Во многих крупных  городах работают мусоросжигающие  заводы. В Париже около 80% потребляемой энергии вырабатывается за счет сжигания отходов города. В Голландии правительство  борется с захоронением отходов  на полигонах путем повышенной оплаты сжигания отходов (75—105 евро/т) на специальных  заводах.

В Великобритании строится электростанция мощностью 36 МВт, на которой  топливом служит солома – 200 тыс. т в  год. На станции в 10 МВт в качестве топлива будет использоваться подстилка  для домашней птицы. В США на 1050 энергетических объектах, где в качестве топлива используется древесина, производится электроэнергия для снабжения заводов  и поселков. Разводятся плантации  “супердеревьев” – гибридных  тополей и ив, растущих по 5 м в  год. Доля дров в энергетическом балансе  США намечено к 2015 г. увеличить с 1 до 15%.

В Индии созданы так  называемые “биобактерии”, в которых  для выработки электроэнергии используются биотходы овощей и фруктов. Из них  готовится паста (без добавления воды), в которую погружается медный и цинковый электроды размером 40 х 25 х 0,5 мм. “Капустная” батарея  дает ток напряжением 0,2-0,7 В, “морковная”  – 0,2-0,6 В, “банановая” 0,7-1,3 В.

Разработана основа технологии быстрого пиролиза биомассы. Из тонны  древесных опилок можно получить 700 кг жидкого топлива. При выращивании  быстро растущих плантаций биомассы с урожайностью 40 т сухой массы с гектара, можно обеспечить жидким топливом каждый район. 
В странах Африки и Южной Америки с теплым климатом, но с недостатком энергоресурсов, в качестве топлива широко используются растительные масла. В этих странах масляничные культуры можно выращивать круглый год. Двигатели внутреннего сгорания могут работать на любом растительном масле – подсолнечном, рапсовом, кунжутовом и др. Автомобиль “фольксваген”, работающий на рапсовом масле, расходует 4-5 л/100 км топлива. Двигатель экономичнее бензинового. Литр бензина стоит 1 долл., а масла 0,5 долл. В масле нет серы, двигатель не дает вредных выбросов. Производство масла не требует дорогостоящей переработки, как нефть. В Германии действует 15 масляных автозаправок. Стоимость литра масла – 1 марка, бензина – 2 марки.

Перспективно использование  определенных растений, содержащих повышенное количество углеводородов (до 30%). Это  нефтяное дерево в Азии, сирийский  ватник, южноамериканское копайбу, эвкалипты  в Японии, клещевина, арахис, сахарный тростник, кукуруза. В Бразилии, Индии  и США из сахарного тростника  и кукурузы получают этиловый спирт, используемый в смеси с бензином (газохол). Из 1 млн т соломы можно  получить 100 тыс. т этилового спирта, 140 млн м3 метана и десятки тысяч  тонн удобрений. На биотопливе работают автомашины в Дании. Один шофер ездил на перегоревшем масле, оставшемся после обжаривания картофеля в Макдональдсе.

В Бразилии и ряде других стран в качестве топлива используют этиловый спирт, полученный из сахарного  тростника. В США на нескольких заводах  из биомассы производится 6 млн т  топливного спирта в год. Все большее  значение во многих странах приобретает  биоконверсия – разложение бытовых  отходов без доступа воздуха  с получением биогаза и других продуктов.

В России отходы животноводства составляют 20 млн т в год, при  переработке которых можно получить 35 млрд. куб. м метана или 50 млн т  у. т. Разработаны биореакторы для  средних ферм и индивидуальных хозяйств. В Китае во всех крестьянских хозяйствах используются биореакторы, которые  вырабатывают газ из отходов и  дополнительно получают компост  для удобрения.

Крупный биореактор объемом 6000 м3 работает в г. Пярну (Эстония) при  свинокомплексе в 54 тыс. голов. Производство биогаза (12 тыс. м3/сут) осуществляется в метантеках. В Великобритании в  г. Тетфорд действует крупнейшая в своем роде электростанция мощностью 40 МВт, где в качестве топлива  используются отходы птицеферм – 400 тыс. т в год. Другая электростанция “Glandford” мощностью 13,5 МВт сжигает  в сутки 260 тонн отходов птицеферм  и снабжает энергией 26 тысяч индивидуальных домов.

В Австралии сточные воды подвергаются биологической очистке: в небольших бассейнах их разлагают  специально подобранными микроорганизмами с выделением метана и сероводорода. Бассейны накрывают пленкой, что  позволяет собрать и использовать газы 5-12 тыс. м3 в энергоустановке  мощностью 200 кВт. В лаборатории возобновляемых источников энергии МГУ им. М.В. Ломоносова биомасса используется для интенсивного выращивания микроводорослей с переработкой их в жидкие углеводороды и глицерол.

В институте фундаментальных  проблем РАН (Пущино, Московская область) используют синезеленую водоросль  анабену для синтезирования водородного  топлива. Этой водоросли для фотосинтеза  необходим солнечный свет, и она  может служить для преобразования солнечной энергии в энергию  водорода. 
Определенное значение имеет термохимическая конверсия органических веществ (торфа, древесины и др.) с получением искусственного бензина и “синтез-газа”.[8]

Таким образом, производство биоэнергии путем сжигания бытовых отходов, биоконверсии органических веществ, использование растительных масел в качестве топлива имеет большие перспективы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биомассы – дешевый  источник энергии.

Как отмечалось ранее, для  получения биотоплива подойдет всякий материал органического происхождения.

В ходе так называемого  низкотемпературного обугливания, которое нередко называют гидротермальной  карбонизацией, происходит смешивание биомассы с водой, а после этого  ее нагрев при высоком давлении до температуры 180-230 ⁰С. Процесс был описан учеными-химиками Фридрихом Бергиусом и Хуго Шпехтом еще в 1912 году. Однако, длительность превращения органического исходного материала в уголь составляла у них тогда несколько дней.

Итальянский ученый Маркус Антониетти сумел ускорить процесс  более чем в 100 раз, сократив его  до 5-13 часов. Получилось это вопреки  прогнозам скептиков весьма эффективно, за счет использования катализаторов, к примеру лимонной кислоты или  активных металлических солей, которые  содействуют выделению воды из углеводов  биомассы.

По окончании процесса в реакционной камере образовывается насыщенная суспензия из угля в порошкообразном  состоянии и воды. Угольный порошок  остается исключительно процедить  и вывести. Содержащиеся в растениях  минеральные препараты на подобии  солей фосфора и аммония остаются растопленными в воде и легко  могут быть удалены, а после этого  реализованы в качестве удобрения.

Подобным образом уголь  возможно получать почти что из любого вида биомассы. Например, в Африке в  качестве источников энергии используют отходы производства кофе и банановой  кожуры.

Единственным и, наверное, основным дефектом метода считается  то, что, в последствии того как  биомасса, вода и катализатор в  течение 6-12 часов разогревались  в замкнутой камере, емкость, для  того чтобы ее опорожнить, нужно  освежать. Непосредственно это делает саму технологию малопригодной для  промышленного применения, для которого нужно, чтобы весь процесс был  беcпрерывный.

Угольный порошок, который  образовывается в камере через 16 часов, имеет уже кристаллическую текстуру. Кроме того его биологический вариант в том числе и чище, а это означает, что при сгорании выделяет менее вредоносных препаратов, хотя более тепла.

По мнению Антониетти, свежее биосырье способно с успехом заменить самый старый из классических энергоносителей. Ученый подсчитал, что в случае если взять имеющуюся, к примеру, в  Германии биомассу от отходов переработки  сахарной свеклы до биомусора, то ее хватит для производства приблизительно 120 млн т каменного и бурого угля в год.

Эксперты гарвардского университета придумали образец установки, которая  способна производить из угольной эмульсии элекстричество. Кпд данного топливного составляющего — 60%, что гораздо выше, чем у угольных электростанций.

Однако, до конца неясна связь  между составом биомассы и качеством  получаемого угля. Опыты показывают, что подключение в нее, к примеру, морских водорослей, содержащих грандиозное  число кристаллической клетчатки, которая при 200 градусах еще не сгорает, ведет к смещению в худшую сторону  свойства биоугля. По той же первопричине нежелательно применять и листья дуба, а вот банановая кожура, листья кофе и конский навоз, наоборот, предполагают собой замечательный  исходный материал для получения биоугля. [8]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Таким образом, активность в  разработке технологий получения энергоносителей  на основе биомассы в последнее время  возросла во многих странах мира. Это  связано с удорожанием традиционных химических источников энергии и  необходимостью уменьшения антропогенной  нагрузки на окружающую среду. Не меньшее  значение при этом имеет и стремление государств обеспечить достаточную  энергонезависимость, а также создать  новые рабочие места. Активность в разработке технологий получения  топлива из биомассы значительно  возросла даже в тех государствах, которые обладают значительными  запасами традиционных видов топлива  – угля, нефти и природного газа, - России и США.

Среди основных задач, как  в Европе, так и в Беларуси –  оптимизация расхода энергетических ресурсов. Один из способов решения  данной задачи – комбинированная  выработка электроэнергии и теплоты  на ТЭЦ.