Коммерческое развитие
Действующий завод по производству лигноцеллюлозного этанола находится в Канаде и управляется Iogen Corporation . Этот демонстрационный завод производит около 700 000 литров биоэтанола в год. Строится коммерческий завод. Многие дополнительные установки по производству лигноцеллюлозного этанола были предложены в Северной Америке и во всем мире.
Swedish специальности целлюлозы мельница Domsjö Fabriker в Örnsköldsvik , Швеция развивает Biorefinery с использованием Chemrec в черный щелок газификация технологии. После ввода в эксплуатацию в 2015 году завод по биопереработке будет производить 140 000 тонн биометанола или 100 000 тонн BioDME в год, заменяя 2% импорта дизельного топлива Швецией для транспортных целей. В мае 2012 года выяснилось, что Домшё вышел из проекта, фактически убив усилия.
В Великобритании такие компании, как INEOS Bio и British Airways , разрабатывают современные заводы по переработке биотоплива, которые должны быть построены к 2013 и 2014 годам соответственно. Прогнозы NNFCC предполагают, что при благоприятных экономических условиях и значительном улучшении политической поддержки передовые виды биотоплива могут обеспечить до 4,3% транспортного топлива Великобритании к 2020 году и сэкономить 3,2 миллиона тонн CO.2 каждый год, что эквивалентно снятию с дороги почти миллиона автомобилей.
Хельсинки, Финляндия, 1 февраля 2012 г. – UPM инвестирует в завод по переработке биотоплива, производящий биотопливо из сырого таллового масла, в Лаппеенранте, Финляндия. Инвестиции в промышленном масштабе являются первыми в своем роде во всем мире. Завод по биопереработке будет производить около 100 000 тонн усовершенствованного биодизеля второго поколения для транспорта в год. Строительство завода по биопереработке начнется летом 2012 года на заводе UPM в Каукасе и будет завершено в 2014 году. Общий объем инвестиций UPM составит примерно 150 миллионов евро.
Калгари, Альберта, 30 апреля 2012 г. – Iogen Energy Corporation согласовала со своими совладельцами Royal Dutch Shell и Iogen Corporation новый план по переориентации своей стратегии и деятельности. Shell продолжает изучать множество способов найти коммерческое решение для производства передового биотоплива в промышленных масштабах, но компания НЕ будет реализовывать разрабатываемый ею проект по строительству крупномасштабного завода по производству целлюлозного этанола на юге Манитобы.
В Индии индийские нефтяные компании согласились построить семь нефтеперерабатывающих заводов второго поколения по всей стране. В строительстве биотопливных заводов 2G будут участвовать компании Indian Oil Corporation (IOCL), HPCL и BPCL. В мае 2018 года правительство Индии обнародовало политику в области биотоплива, в соответствии с которой сумма в 5000 крор индийских рупий была выделена на создание биоперерабатывающих заводов 2G. Индийские компании по сбыту нефти строили 12 нефтеперерабатывающих заводов с капитальными затратами в 10 000 крор индийских рупий.
Зеленые технологии, биотопливо
Биотопливо из навоза
Долгое время отходы сельскохозяйственной и пищевой промышленности использовались исключительно для производства удобрений, однако сегодня эти же отходы позволяют вырабатывать биологическое топливо. В качестве сырья для производства топлива можно использовать навоз скота и птиц, а также пивная дробина, отходы боен, послеспиртовая барда, канализационные стоки, свекольный жмых и так далее.
В результате переработки таких отходов получается газообразное биотопливо, которое получается в результате брожения. Полученный в итоге биогаз может быть использован для производства электроэнергии или в котельных, для отопления жилых домов. Кроме этого такое топливо используется в автомобилях.
Однако стоит отметить, что для получения газообразного биотоплива для автомобилей биогаз, полученный в результате брожения необходимо отчистить от СО2, после чего он преобразуется в метан.
Биотопливо второго поколения
Биотопливо второго поколения – это такой вид топлива, который производится из непищевого возобновляемого сырья, в отличие от этанола, метанола, биодизеля и так далее. В качестве сырья для производства биотоплива второго поколения может использоваться солома, водоросли, опилки и любая другая биомасса.
Огромный плюс данного типа топлива заключается в том, что оно изготавливается из продуктов, которые всегда доступны, и которые постоянно возобновляются. По мнению многих ученых именно биотопливо второго поколения сможет решить энергетический кризис.
Биотопливо из водорослей
На сегодняшний день ученые разработали специальную технологию получения биотоплива второго поколения из водорослей.
Развитие этой технологии в дальнейшем произвести настоящую революцию в мире биотоплива, так как главное сырье (водоросли) не требуют особого ухода и не нуждаются в удобрениях (для роста требуется вода и солнечный свет). Более того, они растут в любой воде (грязной, чистой, соленой и пресной). Также водоросли способны помочь в чистке канализационных магистралей.
Еще один положительный момент производства биотоплива из водорослей заключается в том, что последние состоят из простых химических элементов, которые легко поддаются переработке и расщеплению. Таким образом, благодаря всем преимуществам технология производства биотоплива из водорослей имеет наибольший потенциал.
Преимущества биодизельного топлива
Главное преимущество биодизеля – это то, что его производят из ресурсов, которые быстро восстанавливаются (запасы нефти, например, практически невосстановимы). К примеру, данный вопрос является очень актуальным для коллективных хозяйств, которые занимаются переработкой масла, у всех встает больной вопрос, где взять солярку к началу сезона. Ответ прост, сделать биодизель из своего же сырья и быть полностью автономными в потреблении топлива.Растительное происхождение . Подчеркнем, что биодизель не обладает бензоловым запахом и изготавливается из масел, сырьем для которых служат растения, улучшающие структурный и химический состав почв в системах севооборота. Сырьем для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: подсолнечное, рапсовое, соевое, арахисовое, пальмовое, хлопковое, льняное, кокосовое, кукурузное, горчичное, касторовое, конопляное, кунжутное, отработанные масла (использованные, например, при приготовлении пищи), а также животные жиры.Экология . Сильной стороной биодизеля так же является то, что он при сгорании выбрасывает в атмосферу гораздо меньше вредных газов (биодизель в сравнении с минеральным аналогом почти не содержит серы (Биологическая безвредность. По сравнению с минеральным маслом, 1 литр которого способен загрязнить 1 млн литров питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, биодизель, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на альтернативное топливо.Меньше выбросов СО2 . При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Тем не менее, следует заметить, что назвать биодизель экологически чистым топливом было бы неверно. Он дает меньшее количество выбросов углекислого газа в атмосферу, чем обычное дизтопливо, но все таки это не нулевой выброс.Хорошие смазочные характеристики . Известно, что минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель же, несмотря на значительно меньшее содержание серы, характеризуется хорошими смазочными свойствами. Это обуславливается его химическим составом и содержанием в нем кислорода. Например, грузовик из Германии попал в Книгу рекордов Гиннеса, проехав более 1,25 миллиона километров на биодизельном топливе со своим оригинальным двигателем.Увеличение срока службы двигателя . При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%
Важно отметить, что нет необходимости модернизировать двигатель.Высокая температура воспламенения. Еще один технический показатель, интересный для организаций, хранящих и транспортирующих ГСМ: точка воспламенения
Для биодизеля, ее значение превышает 150°С, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом. Тем не менее, это не означает, что к нему можно относиться с халатностью.
Биодизель на кулинарных отходах
В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.
Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.
По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.
До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.
Современное биотопливо
В современном мире множество стран ведет активные разработки в этом направлении. Вектор исследований здесь сконцентрирован на получении достойной альтернативы природному газу и нефтепродуктам. Конечно, говорить о полной замене существующих энергоносителей еще рано, но некоторые фавориты уже наметились.
Биоэтанол
Биоэтанол рождается в результате переработки растений с высоким содержанием сахара и крахмала. По сути это одна из разновидностей технического спирта, только по характеристикам биоэтанол постарались максимально приблизить к бензину. Сейчас на нашей планете в промышленных масштабах он производится в Америке и Бразилии. В Европе Швеция пытается разрабатывать это направление, но пока очень слабо.
Приверженцы биоэтанола указывают на то, что вредных выбросов в результате его использования очень мало, плюс октановое число такого топлива выше, чем у бензина. Оппоненты же возражают, говоря, что технология не совершенна и при производстве выделяется большое количество углекислого газа, что полностью нивелирует его экологическую чистоту. Также, не смотря на октановое число, расход топлива выше, чем у бензина.
Американцы делают продукт из кукурузы, Бразильцы из сахарного тростника. Этим культурам нужны огромные площади и если их занять, места для выращивания пищевых сельскохозяйственных культур останется мало. Человечество пока не готово выбирать между экологичным топливом и едой.
Биодизель
Мало кто знает, но Рудольф Дизель создавая свой знаменитый двигатель, изначально планировал заправлять его арахисовым маслом. И уже позже он был модернизирован под солярку. Сейчас возобновляются попытки делать топливо из рапса, подсолнечники и других маслосодержащих культур.
Ситуация с биодизелем, чем-то напоминает ситуацию с биоэтанолом. При сгорании он практически не наносит вреда окружающей среде. Но вместе с этим, хранится такое топливо не более 3 месяцев, КПД у него оставляет желать лучшего.
И главное, маслосодержащие культуры сильно истощают почву и требуют применения агрессивных удобрений. Которые уничтожают плодородные поля и засоряют грунтовые воды. С чего начали, к тому и вернулись.
Биогаз
Биогаз известен уже давно, это побочный газ, выделяющийся в процессе гниения и переработки биологических отходов. Иногда его называют канализационным газом. По сути это смесь метана и углекислого газа. Для использования в качестве экотоплива продукт нужно еще очистить от углекислого газа, в противном случае он будет слишком вреден.
Второй вариант, который предлагают ученые, это использование чистого водорода, который находится везде вокруг нас. Но здесь выплывает другая проблема, чтобы выделить водород в чистом виде нужно затратить больше энергии, нежели впоследствии можно получить при сгорании газа.
Специфика получения биогаза
Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.
По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.
При желании каждый владелец дома может приобрести биогазовую установку промышленного изготовления, но это дорого, а окупаются вложения в течение 7-10 лет. Поэтому имеет смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками
Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.
Их помещают в биореактор, где происходит переработка:
- в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
- в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
- смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
- газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
- разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.
Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.
Биогазовые установки идеально подходят для фермерских хозяйств. Отходы жизнедеятельности животных способны дать достаточно газа для полноценного обогрева жилых помещений и хозяйственных построек
Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.
Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.
В идеале биореактор должен подогреваться. Каждые 10 градусов тепла увеличивают выработку газа вдвое. Хотя обустройство подогрева требует вложений, это окупается большей эффективностью конструкции
Самодельное биогазовое оборудование, собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.
Тип 1
Типичные представители этой сырьевой группы – торф, древесина, продукты жизнедеятельности животных и людей.
Древесина
Люди издревле использовали дрова для отопления жилищ и готовки еды. Эта практика и сегодня встречается в разных странах, где с помощью древесины получают тепловую и электроэнергию. К примеру, именно на дровяном топливе работает известная австрийская теплоэлектростанция мощностью 66 МВт.
К минусам этого сырья относят его небольшую энергетическую ценность. Также сжигание дров сопровождается оседанием сажи, которую необходимо периодически очищать
Важно понимать, что новые деревья растут не очень быстро: как правило, на это требуется не менее 15-20 лет
Хорошей альтернативой дровам выступают пеллеты, изготовляемые из некондиционных древесных отходов – коры, щепы, сучков, опилок и т.п. Чтобы получить удобные гранулы, сырье измельчается до состояния пыли. Далее готовую массу сушат и спрессовывают при высокой температуре. В составе древесины содержится лигнин, обладающий клейкими характеристиками. Это облегчает формирование небольших цилиндрических гранул длиной 5-70 мм и толщиной 6-10 мм. Изготовлять пеллеты можно самостоятельно, используя специальный пресс.
Нередко в качестве биотоплива используют щепу: именно этот материал является главным топливом на европейских ТЭЦ. Вырабатывают щепу на лесозаготовках или специальных предприятиях, где установлены станки-шредеры.
Торф
Этот популярный вид биотоплива бывает болотным и лесным. Его широко используют на различных производствах и в быту. Под торфом понимается частично разложившийся мох или трава. Как правило, торфяные залежи чаще всего расположены в болотах и лесах. Такими запасами могут похвалиться многие страны, включая Россию, Белоруссию, Канаду, Швецию, Украину и пр.
Экономически выгодно организовывать переработку сырья непосредственно на участках его добычи. Вначале торф очищают и просеивают, извлекая из его состава посторонние выключения. Далее материал сушат и формуют в брикеты или гранулы.
Сельскохозяйственные отходы
В ходе производства сельскохозяйственной продукции остается достаточно много отходов растительного происхождения – скорлупы орехов, оболочек растений, соломы и пр. Из этого сырья путем прессовки и гранулирования можно получить качественные пеллеты, которые по своим показателям ничем не отличаются от древесного материала.
Животное биотопливо
Кроме дров, древние люди широко использовали в качестве топлива отходы жизнедеятельности животных, в частности – кизяки (так называют сухой навоз). Путем высушивания и переработки из кизяка можно получить качественное твердое биотопливо без специфического запаха.
Учитывая тот факт, что в современном мире отходы животноводства накапливаются в больших объемах, использование их для производства топлива дает возможность одновременно решить задачу по их утилизации.
Общие положения
Основные понятия
Начнем с определения того, что такое биотопливо. Рассматриваемый вид энергоносителя является полностью органическим и при наличии соответствующего оборудования может использоваться для отопления жилых домов, заправки автомобилей, питания промышленных установок и так далее.
Газообразное, жидкое или твердое биотопливо может производиться из различных сельскохозяйственных растений (например, из рапса), а также продуктов жизнедеятельности животных и человека (биотопливо из навоза). То есть, сырьем для его изготовления служат, как правило, те продукты, которые ранее отправлялись на свалку.
Сырьем для производства биотоплива служит органика
Кроме того, к преимуществам рассматриваемого типа энергоносителей можно отнести их экологичность. При сгорании выделяется намного меньше вредных веществ, влияющих на состояние окружающей природной среды. Это выгодно отличает котлы на биотопливе от отопительного оборудования на солярке или газе, которые славятся своими канцерогенными выхлопами.
Но биологическое топливо имеет и существенные недостатки:
- низкая теплоемкость – жидкое биотопливо, сгорая в теплообменнике, выделяет меньшее количество тепла, чем аналогичный объем бензина или дизельного топлива;
- высокая себестоимость производства – современные технологии еще не позволяют производить биотопливо – жидкое, твердое или газообразное – в промышленных масштабах, потому его цена несколько выше, чем традиционных энергоносителей;
- сильные коррозийные свойства – растительные масла и животные жиры, входящие в состав органических энергоносителей, оказывают сильное разрушительное воздействие на механизмы, что затрудняет их использование в двигателях внутреннего сгорания и других подобных системах.
В настоящее время получение биотоплива с менее агрессивными свойствами и более дешевыми способами является одним из приоритетных направлений научных исследований ученых всего мира. Огромный прогресс в этой области позволяет с уверенностью говорить, что от большинства недостатков этого вида энергоносителей можно будет избавиться в ближайшее время.
Органическое топливо не лишено недостатков
Уже сейчас широко используется биотопливо для теплиц и других агротехнических сооружений. Газ, полученный в результате переработки навоза, или пеллеты применяются для создания комфортного микроклимата, в котором произрастают различные сельскохозяйственные культуры. (См. также статью Отопление теплицы зимой: особенности.)
Поколения биотоплива
Еще на заре исследований, связанных с разработкой энергоносителей из отходов сельского хозяйства, ученые высказывали опасение, что в будущем, когда биологическое топливо получит широкое распространение, могут возникнуть продовольственные проблемы. Это возможно, если сельскохозяйственные культуры (кукуруза, рапс, маис) будут использоваться не по прямому назначению, а для перегонки в топливо.
Чтобы избежать этого, ученые искали другие биотопливные источники энергии. В результате их исследований появилось биотопливо второго поколения и более новые его разновидности.
К ним относятся вещества, получаемые не из самих растений, а из их отходов: листьев, шелухи, корневищ и так далее. Ярким представителем этой разновидности теплоносителя является биотопливо из опилок и навоза – газ, состоящий из метана и углекислоты, который в обиходе носит название «канализационного».
По составу он абсолютно идентичен природному ископаемому метану. После того как из него будут удалены ненужные элементы, он может использоваться с целью получения этанола для печей, отапливающих те или иные сооружения.
На фото – водоросли, из которых производится органическое топливо
Наиболее инновационное биотопливо – презентация которого проходила не так давно – производится из водорослей. Эти подводные растения могут выращиваться в водоемах, которые не подходят для сельскохозяйственных нужд. Боле того, их можно культивировать в так называемых фитобиореакторах.
По мере развития эти организмы образуют молекулярные структуры, напоминающие по своему строению структуру нефти. Биотопливо из водорослей – наиболее перспективная разработка, однако, до ее практического применения еще очень далеко.
Установка для производства органического энергоносителя из водорослей
Ядерное топливо:
Из элементов, встречающихся в природе, для получения ядерной энергии пригодны два элемента: торий и уран. При делении изотопа урана 235 (не более 1/140 от всего урана, имеющегося на планете) высвобождается энергия в виде теплоты.
В качестве ядерного топлива так же используют изотопы урана 238 и тория 239. Если произойдет деление абсолютно всех ядер, содержащихся в 1 кг чистого урана, можно получить 2107 кВт/ч энергии. Если сравнивать с углем, для получения такого же результата придется сжечь не менее 2,5 тыс. тонн высококачественного антрацита.
Природное ядерное топливо – это изотопы урана 235 и 238. В последнем случае после захвата ядром нейрона материал превращается в изотоп плутония 239.
Вторичное ядерное топливо – это продукт переработки исходного сырья. Не встречается в природе в чистом виде. К данной категории относят изотоп плутония 239 и урана 233.
Ядерное топливо не предназначено для использования в стандартных ТЭЦ. Из него изготавливают капсулы размером в несколько сантиметров и помещают в герметичные тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) на атомных и ядерных станциях. Ядерное топливо еще может применение в двигателях субмарин, кораблей, в особо мощных производственных установках.
КОМАНДА «ГАЗЫ»
Из биомассы получают и газообразное топливо, также отлично подходящее автомобилям. Например, метан — один из основных компонентов природного и так называемых попутных газов, получающихся при перегонке нефти. Столь полезное ископаемое с легкостью заменит никому не нужная гора органического мусора — от банального навоза до отходов рыбного, мясного, молочного и овощного производств. Этой биомассой и питаются бактерии, вырабатывающие биогаз. Очистив его от газа углекислого, получают так называемый биометан. Его главное отличие от обычного метана, на котором работают многие серийные модели, — он не является полезным ископаемым. Уж что-что, а навоз и растения раньше конца жизни на планете не иссякнут.
Схема производства биометана (все схемы и таблицы открываются в полный размер по клику мышки):
Виды биотоплива:
С учетом агрегатного состояния – топливо биологического происхождения может быть в жидком, твердом или газообразном состоянии.
Наиболее распространенной формой биотоплива, безусловно, является твердая биомасса.
Твердая масса представлена в виде топливных брикетов и гранул, горючего торфа, биоугля, древесной щепы и дров.
Жидкое (моторное) топливо – продукт переработки растительного сырья, который обеспечивает работу двигателей внутреннего сгорания. Сюда относится: биоэтанол, биометанол, биодизель, биобутанол, диметиловый эфир.
В газообразном состоянии биотопливо представлено биогазом и биоводородом.
Биотопливо как альтернативный источник энергии:
Перед человечеством всегда остро стоял вопрос поиска дешевых источников энергии, получение которых не требовало чрезмерных затрат. Проблема использования энергоносителей, особенно обострилась в XX веке, когда стало ясно, что бездумное сжигание углеводородов приведет к дальнейшему снижению их земных запасов. Ученые пришли к выводу, что запасы нефти и газа со временем иссякнут, а затраты на разработку новых месторождений существенно возрастут, поскольку придется привлекать больше техники и производственных мощностей. В этот период значительно ухудшилась экология, болезненно реагирующая на исчезающий лесной покров и продолжающееся загрязнение атмосферы, недр и воды.
Возросла актуальность поиска альтернативных источников тепловой энергии, которые могли бы заменить природный газ и нефть. И таким эффективным направлением, наряду с солнечной энергетикой, ветроэнергетикой стало использование энергоносителей биологического происхождения (биотопливо).
Под топливом биологического происхождения (биотопливом) следует понимать продукт, синтезируемый из животного, либо растительного сырья, а также из биологических отходов, который при определенном воздействии, выделяет тепловую энергию.
Среди других формулировок определения биотоплива встречается также и следующее: «Биотопливо – это топливо, получаемое из биомассы в результате проведения термохимической или биологической реакции».
54-60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.
Плюсы и минусы биотоплива
Развитие биотехнологий решает проблему утилизации органических отходов, а также замены нефти и газа на альтернативные виды топлива. Но неразумное их использование может вызвать дополнительные проблемы с климатом, а также экосистемами. Рассмотрим несколько ключевых пунктов в развитии этой отрасли:
- Биотопливо — это возобновляемый источник энергии с дешевым сырьем.
- Технологии, основанные на переработке органических отходов, применимы везде, где есть люди и производственные комплексы.
- Производство биологического топлива снижает уровень углекислого газа в атмосфере, а его применение вместо традиционного горючего уменьшает выработку углекислого газа.
- Выращивание монокультур в больших масштабах (в качестве сырья для биотоплива) приводит к обеднению почвенного состава и снижению биоразнообразия, что оказывает влияние на климат.
Разумный подход к производству биологического топлива способен решить самые острые экологические проблемы окружающей среды.
Мобильность по сравнению с другими альтернативными источниками энергии
В настоящее время у более «радикальных» альтернативных энерготехнологий, таких как солнечная энергетика и ветроэнергетика, есть одна большая проблема — мобильность. Поскольку солнце и ветер не имеют постоянный характер, для обеспечения больших мощностей в таких энерготехнологиях приходится использовать относительно тяжелые аккумуляторные батареи (но с совершенствованием технологий эта проблема постепенно решается). С другой стороны — биотопливо, его довольно легко транспортировать, оно обладает стабильностью и довольно большой «энергоплотностью», его можно использовать с незначительными модификациями существующих технологий и инфраструктуры.
Снижение стоимости
В настоящее время на рынке биотопливо стоит столько же, сколько и бензин. Тем не менее, в использовании биотоплива больше преимуществ, поскольку это более чистый вид топлива, он производит меньше выбросов при сжигании. Биотопливо можно адаптировать к существующим конструкциям двигателей, которое будет хорошо использоваться в любых условиях. При этом такое топливо лучше для двигателей, оно снижает общие затраты на контроль за загрязнением двигателя и, следовательно, его использование требует меньше затрат на техническое обслуживание. С увеличением спроса на биотопливо есть вероятность, что в будущем оно станет дешевле. Таким образом, использование биотоплива будет менее тяжелым для кошелька.
Возобновляемые источники
Бензин получают из сырой нефти, которая не относится к возобновляемым ресурсам. Хотя современных запасов ископаемого топлива хватит еще на много лет, они в конечном счете когда-нибудь закончатся. Биотопливо изготавливается из различного сырья, такого как навоз, отходы сельскохозяйственных культур и растений, выращенных специально для топлива. Это возобновляемые ресурсы, которые, вероятно, не закончатся в ближайшее время.
Сокращение выбросов парниковых газов
При сжигании ископаемое топливо производит большое количество углекислого газа, который считается парниковым газом и причиной удержания солнечного тепла на планете. Сжигание угля и нефти повышает температуру и вызывает глобальное потепление. Чтобы уменьшить воздействие парниковых газов, можно использовать биотопливо. Исследования показывают, что биотопливо снижает выбросы парниковых газов до 65 процентов. Кроме того, при выращивании культур для биотоплива они частично поглощают оксид углерода, что делает систему использования биотоплива ещё более устойчивой.
Экономическая безопасность для стран, не обладающих большими запасами топлива
Не каждая страна обладает большими запасами нефти. Импорт нефти оставляет существенную брешь в экономике страны. Если люди начнут склоняться в сторону использования биотоплива, то зависимость от импорта будет снижаться. Благодаря росту производства биотоплива создастся больше рабочих мест, что должно положительно отразиться на экономике страны.
Преимущества биотехнологий
Технология получения биотоплива из различных природных источников не нова. Исследования в этой области начались еще в конце 18 века и успешно развивались в 19 столетии. В Советском Союзе первая биоэнергетическая установка была создана в сороковых годах прошлого века.
Биотехнологии давно применяются во многих странах, но именно сегодня они приобретают особое значение. Вследствие ухудшения экологической обстановки на планете и высокой стоимости энергоносителей, многие устремляют свои взоры в сторону альтернативных источников энергии и тепла.
Технология переработки навоза в биогаз позволяет уменьшить количество вредных выбросов метана в атмосферу и получить дополнительный источник тепловой энергии
Безусловно, навоз является очень ценным удобрением, и если в хозяйстве имеется две коровы, то и проблем с его применением не возникает. Другое дело, когда речь идет о фермерских хозяйствах с большим и средним поголовьем, где в год образуются тонны зловонного и гниющего биологического материала.
Чтобы навоз превратился в качественное удобрение, нужны площади с определенным температурным режимом, а это лишние расходы. Поэтому многие фермеры складируют его, где придется, а затем вывозят на поля.
В зависимости от объема сырья, образующегося в сутки, следует подбирать габариты установки и степень ее автоматизации
Современные биотехнологии позволяют не только нейтрализовать вредное воздействие метана на экологическую обстановку, но и заставить его служить на благо человека, извлекая при этом немалую экономическую выгоду. В результате переработки навоза образуется биогаз, из которого затем можно получить тысячи кВт энергии, а отходы производства представляют собой очень ценное анаэробное удобрение.
- Организация системы по получению биогаза экономически обоснована для фермерских хозяйств. Если сырье дают только две коровы, его лучше использовать в качестве удобрения.
- Полученный путем переработки навоза газ обеспечит теплом и энергией. После очистки он может поставляться в плиту и котел, закачанный в баллон использоваться электрогенератором.
- Конструктивно простейшую перерабатывающую установку несложно построить собственными руками. Главный орган ее – биореактор, который нужно хорошо гидро- и теплоизолировать.
- Для тех, кто желает сократить сроки сооружения системы, подойдет пластиковая емкость заводского изготовления. При ее использовании действуют аналогичные принципы сооружения и изоляции.
Выводы и полезное видео по теме
На представленном ниже ролике можно увидеть процесс изготовления популярного вида биотоплива – древесных брикетов:
Виды биологического топлива различаются не только агрегатным состоянием, но и характеристиками
При выборе подобных материал необходимо принимать во внимание их планируемое использование, эффективность, функциональные свойства и стоимость
Есть опыт использования альтернативного горючего? Или хотите задать вопросы по теме биотоплива? Пожалуйста, комментируйте публикацию и участвуйте в обсуждениях. Блок обратной связи расположен ниже.
