Использование биотоплива для получения электроэнергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

на тему

«Использование биотоплива для получения электроэнергии»

Содержание

1. Использование биотоплива

2. Энергетический лес

3. Топливные гранулы

4. Биоэтанол

5. Биодизель

6. Биотоплива второго поколения

7. Биогаз

8. Биотоплива третьего поколения

Заключение

биотопливо биодизель биоэтанол

1. Использование биотоплива

Биотопливо - это топливо, образованное продуктами биологического происхождения, которые не подвергались химической обработке. Данное топливо получается в результате переработки биомасс. Различают жидкое, газообразное и твердое биотопливо. Также биотопливо делят на подгруппы:

1.Аграрное топливо. Оно получено из сельскохозяйственных культур, таких как солома, зерно, кукурузы, сои, сахарного тростника и т.д.

2.Торфяное топливо. Запасы этого топлива расположены на болотах.

3.Топливо из органического мусора.

4.Топливо на основе щелока. Данный вид топлива получается из отходов целлюлозно-бумажной промышленности.

5.Древесное топливо.

В зависимости от вида топлива и от того, каким способом оно было получено, различают сферы его применения.

Производство твердого биотоплива (торф, дрова, солома) требует наименьших финансовых вложений и поэтому приобрело широкое распространение. Твердое биотопливо служит отличным заменителем традиционных видов топлива (газ, мазут, уголь). Основное направление использования твердого биотоплива - получение тепловой энергии. Сегодня налаживается производство специальных обогревательных котлов, рассчитанных на топливные брикеты и гранулы. Твердое биотопливо применяют в частных и коммунальных котельных. Также его можно использовать в котлах, предназначенных для других видов топлива. Эффективное применение биотоплива - это его совместное использование с электроэнергией на ТЭЦ.

Самым распространенными видами жидкого биотоплива являются биодизель и биоэтанол. Биодизель получают из растительных масел и животных жиров. В основном данное топливо применяют в дизельных двигателях. Биодизель нетоксичен и снижает выброс вредных веществ в атмосферу. Биоэтанол - спиртовое жидкое биотопливо. Его можно производить из сырья, которое содержит крахмал или сахар. Биоэтанол используют не только в качестве топлива, но и в медицине, химической промышленности, в производстве продуктов, косметики и парфюмерии.

Наиболее используемое газообразное биотопливо - биогаз. Это смесь метана с углекислым газом. Сырьем для его получения служит трава, навоз и другие органические отходы. Человек использует биогаз для получения тепла, электроэнергии, а также в виде автомобильного топлива.

Использование биотоплива - это не только экономия средств, но, прежде всего, предотвращение наступления экологической катастрофы.

2. Энергетический лес

Энергетический лес -- деревья и кустарники, выращиваемые для энергетических нужд.

Выращиваются быстрорастущие культуры -- эвкалипт, тополь, ива, и другие. Испытано около 20 различных видов растений -- древесных, кустарниковых и травянистых, в том числе кукуруза и сахарный тростник. Каждые 4--7 лет деревья срезают и годовой урожай может составлять около 7 тонн/гектар. Собранная биомасса используется для производства тепловой и электрической энергии, может служить в качестве сырья для производства жидких биотоплив.

В умеренной климатической зоне для энергетических лесов наиболее подходят разновидности быстрорастущих сортов тополя (волосистоплодного и канадского) и ивы (корзиночной и козьей), а в южной части Российской Федерации -- акация и эвкалипта. Период ротации растений 6--7 лет.

Энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз и т. п.) брикетируются, сушатся и сжигаются в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешёвое электричество, используемое в бытовых и производственных нуждах. В последнее время разработаны методы непосредственного получения электроэнергии с помощью специальных бактерий при сбраживании биологических отходов.

Древесные отходы прессуют в пеллеты, которые имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8 -- 23 мм и длиной 10 -- 30 мм. Также кроме пеллет отходы прессуют в топливные брикеты.

3. Топливные гранулы

Топливные гранулы (пемллеты) (англ. pellets) -- биотопливо, получаемое из торфа, древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Представляет собой цилиндрические гранулы стандартного размера.

Спрос на древесные брикеты и гранулы, оборудование для их сжигания и производства растёт пропорционально ценам на такие традиционные виды топлива как нефть и газ. В некоторых странах Европы, где рынок альтернативных источников энергии наиболее развит, гранулами отапливается до 2/3 жилых помещений. Такое широкое распространение объясняется и экологичностью этого вида топлива -- при сгорании выбросы CO2 равны поглощению этого газа во время роста дерева, а выбросы NOx и летучих органических компонентов значительно снижены благодаря использованию современных технологий сжигания.

Тёмные гранулы с большим содержанием коры сжигают в котлах большей мощности с целью получения тепла и электричества для населённых пунктов и промышленных предприятий. Тёмные гранулы могут быть большего диаметра. Их продают навалом политическими партиями от двух-трёх тысяч тонн и более.

В США в начале 2008 года производством топливных гранул заняты более 80 компаний. Они производят около 1,1 млн тонн гранул в год. В 2008 году в США было продано около 2 млн тонн гранул. Более 600 тыс. зданий обогреваются гранулами. Более 20 компаний производят котлы, печи, горелки и др. оборудование для сжигания гранул.

4. Биоэтанол

Биоэтанол -- обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % -- на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США -- из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый займ (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

Существуют различные способы оценки топливного баланса этанола. В некоторых оценках этанол имеет отрицательный энергетический баланс, но топливный баланс бензина, всё равно хуже, чем у этанола. Для производства бензина требуется большое количество энергии: для разведки черного золота, её добычи, транспортировки (нужно строить танкеры и трубопроводы), переработки, доставки бензина и т. д.

В Бразилии багасса сахарного тростника используется в качестве топлива на электростанциях. Это позволяет увеличить топливный баланс этанола, производимого из сахарного тростника, до 8.

Топливный баланс этанола, производимого из целлюлозы может достигать 2.

5. Биодизель

Биодизель -- топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации.

Для получения биодизельного топлива используются растительные или животные жиры. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.

Департамент Энергетики США с 1978 года по 1996 год исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе «Aquatic Species Program». Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико пригодны для индекса пром производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 мІ. Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 граммов водорослей с 1 мІ в день. 200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США. 200 тыс. гектаров -- это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии ещё остаётся множество проблем. Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В конце 90-х годов технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости черного золота.

Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата.

В 2006 году несколько компаний объявили о строительстве заводов по производству биодизеля из водорослей:

Global Green Solutions (Канада) по технологии фирмы Valcent Products (США) -- мощность производства 4 млн. Баррелей бионефти в год;

Bio Fuel Systems (Испания);

De Beers Fuel Limited (ЮАР) по технологии Greenfuel Technologies corporation (США) -- мощность производства 900 млн. Галлонов биодизеля в год (водоросли + подсолнечное масло)

Aquaflow Bionomic corporation (Новая Зеландия) -- мощность производства 1 млн. литров биодизеля в год.

6. Биотоплива второго поколения

Биотоплива второго поколения -- различные топлива, полученные различными методами пиролиза биомассы, или другие топлива, отличные от метанола, этанола, биодизеля.

Быстрый пиролиз позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать. Из жидкости можно произвести автомобильное топливо, или топливо для электростанций.

Из биотоплив второго поколения, продающихся на рынке, наиболее известны BioOil производства канадской организации Dynamotive и SunDiesel германской фирмы CHOREN Industries GmbH

7. Биогаз

Биогаз -- товар сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.

Биогаз используют в качестве топлива для производства: электричества, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.

Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясо-костной муки.

Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании -- биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Федеративная Республика Германия -- 8000 тыс. шт. В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом.

8. Биотоплива третьего поколения

Биотоплива третьего поколения - топлива, полученные из водорослей.

Департамент Энергетики США с 1978 года по 1996 года исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе «Aquatic Species Program». Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико пригодны для индекса промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 мІ. Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 гр. водорослей с 1 мІ в день. 200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США. 200 тысяч гектаров -- это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии ещё остаётся множество проблем. Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В конце 1990-х годов технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости черного золота.

Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата.

Заключение

Биотопливо, по сравнению с другими видами топлива, является экологически чистым видом топлива. Твердое биотопливо, также, является дешевле электроэнергии, дизеля, или угля. За счет этого в Европе растет спрос на биотопливо, тем более, что в некоторых государствах существуют специальные государственные программы, рассчитанные на увеличение производства и использования биотоплива, а также на модификацию существующих ТЭЦ.

Сжигать биотопливо для получения электричества или тепла - выгоднее, чем сжигать уголь, мазут или другое ископаемое сырье. Кроме того, энергетические компании обладают значительными финансовыми ресурсами, позволяющими осуществлять капиталовложения в инфраструктурные проекты с большими сроками окупаемости - такие как создание электростанций или котельных на биотопливе, строительство новых биотопливных производств.

Размещено на Allbest.ru