16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/102/7781.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 10 (102) май 2008 года

Энергетическая альтернатива пробивает себе дорогу

Человечество может получить достаточное количество электроэнергии, не вырабатывая ее на АЭС или ТЭС, работающих на угле, нефти, природном газе и горючих сланцах. Можно всю необходимую энергию получить на ГЭС, ветровых, приливных, геотермальных и солнечных электростанциях, на волновых электростанциях и на ТЭС, работающих на биомассе. Возможны и другие источники альтернативной энергии.

Под альтернативной энергией понимаются биогаз, биодизель и другие углеводороды, полученные в результате переработки биомассы. Ресурсы данных источников колоссальны, но ограниченны. Альтернативная энергетика удовлетворить потребность человечества может только при экономии энергии. Например, в Индии правительство на федеральном и региональном уровнях выделяет значительные субсидии для реализации программ по установке усовершенствованных печей. К концу 2000 года в стране работало 32,6 миллиона таких печей. Использование улучшенных печей спасло от уничтожения более 13 миллионов тонн древесины в год. А если усовершенствовать печи по всему миру? Использование биомассы в энергетических целях дает большие перспективы: можно использовать отходы сельского хозяйства (получение биогаза в животноводстве, использование на ТЭС отходов растениеводства), а также получать топливо (выращивание энергетических лесов).



Что можно сделать из биомассы?

Биогаз. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около шестидесяти разновидностей технологий получения биогаза. Наиболее распространенный метод – анаэробное сбраживание в метатанках, или анаэробных колоннах. Биомасса (экскременты сельскохозяйственных животных; солома и прочие отходы растениеводства) сбраживаются в результате жизнедеятельности метанобактерий. В результате чего образуются биогаз и побочные продукты (витамин В, удобрение). Потенциал: Россия ежегодно накапливает до 300 миллионов тонн в сухом эквиваленте органических отходов. 250 миллионов тонн в сельскохозяйственном производстве, 50 миллионов тонн в виде бытового мусора. Эти отходы являются сырьем для производства биогаза. Потенциальный объем ежегодно получаемого биогаза может составить 90 миллиардов кубических метров.

Биодизельное топливо. Биодизель – это экологически чистое топливо для дизельных двигателей, получаемое путем химической обработки растительного масла или животных жиров, которое может служить добавкой к дизельному топливу или полностью заменять его. Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 процентов биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер. Производство биодизеля позволяет ввести в оборот не используемые сельскохозяйственные земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, машиностроении, строительстве и т. д. Например, в России с 1995 по 2005 год посевные площади сократились на 25,06 миллиона гектаров.



Выращивание биомассы для синтеза топлива

Для создания плантаций энергетических лесов в умеренной климатической зоне наиболее перспективны разновидности быстрорастущих сортов тополя (волосистоплодного и канадского) и ивы (корзиночной и козьей), а в южной части страны – акации и эвкалипта. Посадка энергетических плантаций ведется черенками или саженцами квадратно-гнездовым способом или в шахматном порядке с различной шириной междурядий (от 0,8 до 2 метров). Для тополя плотность посадок обычно составляет 3‑5 тысяч экземпляров на 1 гектар, однако общих рекомендаций пока не выработано. Период ротации составляет 6‑7 лет. Уход за плантацией заключается в бороновании междурядий, внесении удобрений и орошении в засушливые периоды. Плантации могут быть монокультурными и комбинированными. Последние заслуживают особого внимания, поскольку способствуют диверсификации посевов и посадок различных культур, что должно повысить устойчивость к заболеваниям и вредителям, тем самым снижая потребность в ядохимикатах. Кроме того, подобные плантации рациональнее используют поступающую солнечную энергию для формирования биомассы.

Принцип комбинированных посевов и посадок различных культур на одном участке хорошо известен в тропиках, где так называемые «огороды» дают урожаи различных культур на протяжении нескольких лет подряд без применения удобрений и ядохимикатов. Различные варианты комбинированных посевов и посадок разнообразных культур, включая энергетические, уже испытаны в одном из графств Великобритании. В посадках используют тополь и ячмень в междурядьях, либо тополь, ясень, ольху с подсолнечником и люпином в междурядьях, или с горохом полевым, ячменем, клевером, зелеными культурами и т. д. Пример комбинированного использования энергетических лесов известен в Греции, где на плантациях шелковицы выкармливают шелковичного червя. Зимой годовой прирост ветвей обрезают и используют как биомассу. На европейской территории России, где до 80 процентов электроэнергии вырабатывается на ТЭЦ, многие из которых расположены в лесных районах, безусловно, имеются возможности для создания плантаций энергетических лесов либо частичного использования местных лесных ресурсов (отходы заготовки и переработки древесины).

Количество энергии, которое можно получить с энергетической плантации при урожайности 15 тонн сухой биомассы с гектара в год (теплотворная способность 15 МДж / кг), составляет 225 ГДж / га. При КПД газотурбинной электростанции 40 процентов один гектар энергетической плантации может обеспечить экологически чистым топливом производство 252 МВт-ч электроэнергии в год. В настоящее время рассматриваются различные схемы использования энергетических лесов с короткими севооборотами (как правило, предлагаются севообороты с шестилетним циклом). При этом энергоотдача (отношение количества энергии, которое получают от системы, к энергетическим затратам на ее создание и эксплуатацию, включая все косвенные расходы) таких энергетических плантаций колеблется между тремя и четырьмя, что оказывается вполне приемлемой величиной, если учесть, что энергоотдача для тепловых станций, работающих на угле, составляет четыре-пять единиц.

Растительное масло имеет большую теплотворную способность (38 МДж). Кроме того, растительное масло можно переработать на биодизель. А вот сколько масла можно получить с гектара пашни, засеянного масличными культурами.

Конечно, использование пищевых продуктов (в данном случае растительное масло) не является выходом из энергетической проблемы. Но данный ресурс вполне целесообразно рассматривать.



Выращивание и переработка водорослей

Специальное выращивание биомассы в виде микроскопических водорослей с последующим ее перебраживанием в спирт или метан позволяет создать искусственный аналог процесса образования органических топлив, превосходящий по скорости естественные процессы во многие миллионы раз. Соотношение между величиной первичной биологической продукции и веществом, захороненным и сохранившимся в морских осадках, составляет 1000:1.

Создание специальных условий может во много раз ускорить образование топлива. КПД фотосинтеза благодаря оптимизации питания биогенными элементами, температуре и перемешиванию может быть увеличен от 1,1 до 10 процентов. В процесс переработки биомассы в газ и нефть может быть включено все вещество, а не 0,001 его часть, как происходит в природе, то есть естественный процесс образования углеводородов может быть значительно интенсифицирован. С этой точки зрения большой интерес вызывает одноклеточная водоросль ботриококкус, содержание углеводородов в которой достигает 80 процентов от сухого веса.

Углеводороды локализуются в основном на наружной поверхности клеток, и, следовательно, их можно удалять простым механическим способом или, например, применяя центрифуги, причем клетки при этом не разрушаются и их можно возвращать обратно в культиватор. Состав углеводородов, продуцируемых ботриококкусом, позволяет использовать их в качестве источника энергии или как сырье в нефтехимической промышленности (непосредственно или после неполного крекинга). После гидрокрекинга на выходе получается 65 процентов газолина, 15 процентов авиационного топлива, 3 процента остаточных масел.



Как сделать так, чтобы все страны мира стали экономически развитыми?

Выход  – в распространении технологий. Именно тогда, когда высокоэффективная техника войдет в народное хозяйство всех стран, можно говорить о прогрессе в глобальном экономическом развитии. Внедрение передовых технологий развитых стран в страны с менее развитыми технологиями можно организовать следующим образом. Всю производительную и высокоэффективную технику назовем высокотехнологичный товар (ВТ). Для этого необходимо создать организацию, которая будет искать инвестиции на закупку ВТ у производителя. Производитель ВТ должен на выгодных условиях продавать ВТ (при массовом производстве ВТ должно быть дешевле). Государство–потребитель ВТ должно выдать инвестиции на покупку и внедрение ВТ в собственное производство. Таким образом, создаются условия для распространения технологий. В данной схеме очень много организационных вопросов. Опыт многих стран показывает, что реализовать данную схему возможно.

Теперь о перспективах распространения ВТ. Во‑первых, создаются предпосылки для решения глобальных проблем. Во‑вторых, улучшаются международные связи. В-третьих, развивается научно-технический прогресс.

В плане сбережения энергии и сырья большую роль сможет сыграть глобальная акселерация со строительством малых городов.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 10 (102) май 2008 года:

  • Ядерное соглашение

    В Москве 6 мая 2008 года Россия и США заключили межправительственное соглашение о сотрудничестве в области мирного использования атомной энергии. Соглашение носит рамочный характер и устанавливает основные принципы сотрудничества двух стран в области «мирного атома». Подписание данного документа создает юридическую базу для взаимовыгодного сотрудничества компаний двух стран и будет способствовать нормальному развитию атомной энергетик...

  • США: В продажу поступили машины по производству биотоплива

    Компания E-Fuel Corp. (США) начала продажи установок по производству биотоплива в домашних условиях. Их цена составляет 10 000 долларов США. Установка сильно похожа на автоматы по продаже газированных напитков, она представляет собой ящик, который необходимо подсоединить к водопроводу и электрической розетке, а также периодически подсыпать сахар. Мощность данного устройства составляет 132 литра биоэтанола в неделю, или 19 литров...

  • Гидроэнергетики – за спасение культурного наследия страны

    Федеральная гидрогенерирующая компания – ОАО «ГидроОГК» – стала лауреатом Национальной премии России в области охраны археологического наследия «Достояние поколений» за 2007 год в номинации «За большой вклад в организацию работ по охране объектов археологического наследия». Награда присуждена компании за ответственность в спасении памятников истории и культуры в ходе достройки Богучанской ГЭС, а также за конструктивное и п...

  • В Москве снова горела подстанция

    В Москве 17 мая в 17 часов 20 минут в пожарную охрану поступил сигнал о возгорании на электроподстанции, расположенной на 2-й Чагинской улице. Горел один из трансформаторов в цехе размером 200 на 70 метров. Площадь пожара составила 500 квадратных метров. Произошло частичное обрушение крыши. Пожару был присвоен второй уровень сложности при максимальном пятом. На место происшествия выезжали шестнадцать пожарных расчетов. Сведений о постр...

  • Латвия: План повышения энергоэффективности

    Правительство Латвии поддержало разработанный министерством экономики первый для страны план энергоэффективности, рассчитанный на 2008‑2010 годы. Сформулированные в плане задачи предусматривают повышение качества коммунальной инфраструктуры, предотвращение неэффективного использования энергоресурсов, разработку единой политики энергоэффективности в системах теплоснабжения. Как указывается в программе, конечное потребление энергии...