Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Биогаз

2. Сырьё для получения биотоплва

3. Применение биогаза

4. Биогазовые установки

5. Способы сбраживания биомассы в промышленных реакторах - «мокрый» и «сухой»

6. Комплексное использование

Вывод

Литература

Введение

Остростоящая в настоящее время проблема энергосбережения при снижении загрязнения окружающей среды заставляет не только искать пути более рационального использования традиционных энергоресурсов, но и находить другие, желательно возобновляемые и недорогие источники энергии.

Успешное развитие экономики любой страны напрямую связано с ростом потребления энергии. Однако запасы ископаемого топлива, во-первых, не безграничны, а во-вторых, их сжигание приводит к загрязнению окружающей среды и к парниковому эффекту на нашей планете. Последний приводит к глобальному изменению климата на Земле, и результат этого влияния мы ощущаем уже сегодня. Аномальные и достаточно мощные землетрясения, необычайно теплые зимы, грандиозные наводнения и ураганы стали частыми гостями во многих странах мира, которые раньше о таких бедах знали лишь понаслышке.

Российский агрокомплекс ежегодно производит 773 млн т отходов, из которых можно было бы получить 66 млрд кубометров биогаза, или около 110 млрд киловатт-часов электроэнергии [1]. Вместо этого ежегодный ущерб от отходов агропромышленного комплекса оценивается в 450 млрд руб., в частности, значительная доля ущерба приходится на загрязнение водных ресурсов

В настоящее время в странах СНГ возрос интерес к получению биогаза и удобрений путем переработки сельскохозяйственных отходов. Этому способствуют высокая стоимость энергоресурсов и удобрений, а также ухудшающееся состояние окружающей среды.

Актуальность

Рост выбросов парниковых газов, увеличение потребления воды, ее загрязнение, истощение земель и запасов природных энергоресурсов вынуждают искать новые источники энергии. Одним из них являются биогазовые технологии. По прогнозам, вклад биомассы как дополнительного источника энергии к 2040 г. достигнет 23,5% от общего энергопотребления.

Цель работы

Предложить производство биогаза, показать все его преимущества

1. Биогаз

Биогаз получают путем анаэробного (без кислорода) брожения биомассы. В результате брожения биомасса разлагается под воздействием гидролизных, кислотообразующих и метанобразующих бактерий. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид -- бактерии гидролизные, второй -- кислотообразующие, третий -- метанобразующие

Экологический эффект биоэнергетики в значительной мере позволяет разрешить проблему отходов производства и потребления, нарушающих природный баланс. Для производства биогаза в качестве субстрата используются органические отходы. Это является большим преимуществом, поскольку биогазовый комплекс решает проблему их утилизации. Отходы не должны вывозиться на свалку, просто сжигаться либо храниться на открытом воздухе (как это происходит сейчас). Использование биогазовых технологий исключает загрязнение сточных вод, уменьшает выброс в атмосферу вредных веществ, снижает эпидемиологическую опасность от хранения.

Суточное выделение экскрементов от одного животного выбрано в соответствии с ОНТП 17-81 «Общесоюзные нормы технологического проектирования систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения, подготовки и использования навоза и помета» и приведено в табл.

Химический состав биогаза

2. Сырьё для получения биотоплва

В отличие от традиционных нефти или газа, биотопливо производится из возобновляемого биологического материала, например растений, навоза или отходов.

Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, птичий помёт, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов - соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизе- ля - технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков - жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки - мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов - очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа.

Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей. Выход газа может достигать до 300 мі из 1 т. Выход биогаза для различных источников приведен в табл.

Выход биогаза для различных источников

3. Применение биогаза

Из 1 куб. м биогаза можно получить около 2 кВт электроэнергии. Тепло от сжигания газа можно тратить на обогрев помещений, содержание теплиц и скота в сельской местности, для работы рефрижераторов на предприятии. В переброженной массе минерализация составляет 60%, в обычном навозе -- 40%. Такие сбалансированные удобрения повышают урожайность на 30-50%. Их, также как и избытки газа либо электричества, можно продавать. биогаз экологический анаэробный

Для заправки автомобилей устанавливается дополнительная система очистки биогаза, после чего его можно использовать как топливо. Очищенным биогазом можно заправлять технику, что очень актуально в настоящее время, в условиях постоянного роста цен на солярку. Побочный продукт очистки -- углекислый газ, от которого тоже можно получить некоторую прибыль -- использовать как сухой лед, для газировки или в технических целях.

К достоинствам получения топлива из органических отходов можно отнести следующие факторы:

· Биотопливо - возобновляемый ресурс, поэтому оно является долгосрочным и надежным источником энергии.

· Получение биогаза - для выработки электро и теплоэнергии, а также в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Биогазовые установки могут частично или полностью заменить устаревшие региональные котельные и обеспечить электроэнергией и теплом близлежащие деревни, поселки, небольшие города. Сжигание 1 м3 биогаза на современной когенерационной установке дает возможность получить 2,4 квт*ч. электроэнергии и 2,8 квт·ч (при 60% метана в биогазе) тепловой энергии в виде горячей воды. Биоэнергетика может оказать существенную помощь в решении проблем энергосбережения.

· Производство высококачественных биоудобрений с высоким содержанием азотной и фосфорной составляющей. Переброженная масса - это готовые экологически чистые жидкие и твердые биоудобрения, лишенные нитритов, семян сорняков, патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, специфических запахов. При использовании таких сбалансированных биоудобрений урожайность повышается на 10-20%. Биоудобрения можно продавать. Эти удобрения по качеству выше минеральных, а их себестоимость равна практически нулю

· Экономия затрат на очистных сооружениях.

· Выделение запаха сокращается до 80%.

· Снижение уровня вредных выбросов в атмосферу.

· Производство биогаза позволяет сократить выбросы парниковых газов.

· Средний срок окупаемости проекта 1,5-2 года, так как не надо платить за газ, электроэнергию, теплую воду, удобрения. Высокая рентабельность отечественных биогазовых технологий обеспечивается одновременным производством высокоэффективных органических удобрений. По расчетам специалистов в российских условиях наиболее рентабельными являются установки средней и большой мощности.

4. Биогазовые установки

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.

5. Способы сбраживания биомассы в промышленных реакторах - «мокрый» и «сухой»

Мокрый способ сбраживания заключается в предварительном увлажнении биомассы до жидкого состояния. Жидкая фракция специальными насосами перекачивается в реактор. Непрерывность технологического процесса образования биогаза осуществляется за счет постепенной подачи свежей биомассы в нижнюю часть биореактора и одновременном откачивании старой из верхних слоев. В процессе брожения образуется биогаз и высококачественные органические удобрения обогащенные продуктами жизнедеятельности анаэробных бактерий. Для подогрева реактора в зимних условиях используется небольшая часть образовавшегося газа - обычно не более 10% от производимого объема биогаза.

Сухой способ заключается в использовании ферментатора специальной конструкции. В герметичный ферментатор загружается сухая биомасса с влажностью не более 50%. В ферментаторе происходит сбраживание сырья без доступа кислорода за счет постоянного орошения биомассы жидким фильтратом из реактора. Стекая в дренажную систему фильтрат с помощью насосов, опять возвращается в систему орошения. Такая система рециркуляции позволяет избежать необходимости постоянно перемешивать субстрат, за счет чего существенно снижаются затраты на электроэнергию. Благоприятный температурный режим обеспечивается за счет подогрева боковых стен и пола реактора. Весь процесс сбраживания происходит за одну стадию - биомасса бродит до полного разложения без внесения нового сырья и отбора старого. Непрерывность процесса газообразования достигается за счет использования нескольких реакторов со смещением во времени цикла сбраживания.

6. Комплексное использование

Наибольшая эффективность биогазовой установки достигается путём комплексного использования всех видов продукции получаемых в результате работы станции. На диаграмме представлены статьи выручки при комплексном использования биогазовой установки.

Комплексное использование подразумевает продажу или использование электрической и тепловой энергии, реализацию удобрений, экономию расходов за счёт снижения налоговых выплат в результате утилизации отходов. Часть производимой биогазовой установкой тепловой энергии расходуется на собственные нужны (отопление биогазового реактора), а остальная часть может отпускаться в сеть.

Не стоит забывать про органические удобрение, которое получается в результате работы биогазовой станции. Это экологически чистый и крайне дешевый источник комплексных органических удобрений для сельского хозяйства лишенный нитритов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Расход таких удобрений составляет 3-5 тонн вместо 60 тонн необработанного навоза для обработки 1 га земли и испытания показывают увеличение урожайности в 2-4 раза. Не нужно рассчитывать, что получившееся в результате переработки удобрение можно будет реализовать на территории Евросоюза. Для этого необходимо пройти сложную процедуру сертификации.

Самым большим драйвером в развитии использования биогазовых комплексов должно стать государство. Ему необходимо ужесточить контроль над соблюдением правил утилизации отходов, а в случае выявления нарушений облагать нарушителя большими штрафами. Разработать программу по комплексному управлению отходами и следить за ее выполнением. Так же полностью пересмотреть систему выставления экологического налога.

Вывод

Особенным видом альтернативной энергии является получение и использование биогаза. Выработка электроэнергии с использованием энергии солнца и ветра не предсказуема и не постоянна в течение суток и сезонов. Кроме этого в отличие от солнца и ветра - биогаз решает существующую экологическую проблему с накоплением, хранением и утилизацией навоза.

Положительный опыт применения биогазовых установок по всему миру показывает, что необязательно строить крупные энергетические объекты на невозобновляемых ресурсах, достаточно более эффективно и правильно оценить потенциал и строить небольшие децентрализованные источники с использованием возобновляемых источников энергии.

Использование технологии анаэробного сбраживания решает сразу две проблемы. Утилизацию органических отходов, которые оказывают вредное влияние на окружающую среду. И экономию использования невозобновляемых источников энергии (природный газ, нефть).

Литература

1. http://www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=9999172

2. http://www.eneca.by/ru_biogaz0/

3. http://geektimes.ru/post/258678/

4. http://zorgbiogas.ru/biogas-plants/benefits?lang=ru

5. http://elektrogenerator.net/Biogeneratory/biogas_plants.html

Размещено на Allbest.ru