Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Виды топлива

1.1 Основные виды твердого биотоплива

1.2 Жидкое биотопливо

1.3 Газообразное биотопливо

2. Биотопливо разных поколений

2.1 Биотоплива первого поколения

2.2 Биотопливо второго поколения

2.3 Биотопливо третьего поколения

3. Преимущества биотоплива

4. Недостатки биотоплива

5. Примеры применения битоплива

6. Пример расчета срока окупаемости котельной на древесных отходах

7. Производство пеллет в Российской Федерации

Заключение



Введение

Энергетический баланс в настоящее время в мире формируется преимущественно на основе трех невозобновляемых углеводородных источников энергии - природного газа, нефти и угля.

Необходимость решения глобальных проблем, связанных с ограниченностью ископаемых запасов топлива и обеспечением экологической безопасностью, обусловила интенсивный рост использования возобновляемой энергетики, и в частности биоэнергетики.

В настоящее время известно множество видов возобновляемых источников энергии. Термин возобновляемые источники энергии (ВИЭ) применяется по отношению к тем источникам энергии, запасы которых восполняются естественным образом, прежде всего, за счет поступающего на поверхность Земли потока энергии солнечного излучения, и в обозримой перспективе являются практически неисчерпаемыми. Это, в первую очередь, сама солнечная энергия, а также ее производные: энергия ветра, энергия расти- тельной биомассы, энергия водных потоков и т.п. К возобновляемым источникам энергии относят также геотермальное тепло, поступающее на поверхность Земли из ее недр, низкопотенциальное тепло окружающей среды, которое можно использовать, например, с помощью тепловых насосов, а также некоторые источники энергии, связанные с жизнедеятельностью человека (тепловые «отходы» жилища, органические отходы промышленных и сельскохозяйственных производств, бытовые отходы и т.п.).

Цель: рассмотреть понятия биотопливо и его разновидности, привести примеры применения его в производстве, показать преимущества по сравнения с альтернативными источниками энергии .



1. Виды топлива

Биотопливо - топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.

В зависимости от агрегатного состояния выделяют следующие виды биотоплива:

- Твердое (древесина, древесная щепа, топливные брикеты, топливные гранулы, топливный торф);

- Жидкое (биоэтанол, биобутанол, биометанол, биодизель);

- Газообразное (биогаз, биоводород).

1.1 Основные виды твердого биотоплива

Топливные гранулы - это спрессованные частицы растительного происхождения, имеющие форму цилиндров диаметром до 25 мм. В английском языке есть слово "гранулированный", но отсутствует слово "гранулы", поэтому в Америке и Европе их называют "pellets", что переводится на русский язык как "шарики". Топливные гранулы могут быть изготовлены из древесины, тростника, торфа, куриного помета, энергетической травы, лузги, соломы, лигнина, костры льна и многих других видов растительного сырья, а также из мусора. Наибольшее распространение получили древесные гранулы (wood pellets) и торфяные гранулы (peat pellets), а также гранулы из соломы и лузги подсолнечника. Топливные гранулы являются возобновляемым топливом, поэтому наряду с брикетами, дровами, щепой ("wood chips"), соломой, лузгой и т.п. их часто называют "биотопливом" ("biofuel") или твёрдым биотопливом ("solid biofuel").

Использование пеллет в качестве топлива занимает лидирующее положение благодаря большому количеству их неоспоримых достоинств. Главным из этих достоинств является возможность полной автоматизации процесса горения. Данное качество стало главной движущей силой в процессе бурного развития систем автономного отопления загородных домов и дачных домиков.

Брикеты - спрессованные частицы растительного происхождения, имеющие форму цилиндров диаметром более 25 мм. (либо имеющие в сечении многоугольник, иногда - с отверстием в центре). Брикеты могут быть изготовлены из древесины, тростника, торфа, куриного помета, лузги, соломы, угольной пыли и многих других видов растительного сырья, а также твёрдых бытовых отходов, макулатуры, использованных автопокрышек.

Применение брикетов.

В качестве топлива можно использовать брикеты практически из любого вида органического сырья, но наиболее востребованными являются брикеты из древесных опилок и щепы. Быстрый рост популярности топливных брикетов происходит благодаря большому количеству их неоспоримых достоинств. Главным из этих достоинств является высокая теплотворная способность и продолжительность горения. Выпускаемые на ударномеханических прессах (например, фирмы Di-Piu или C.F.Nielsen) брикеты малого размера не уступают гранулам по возможности полной автоматизации процесса сжигания.

Топливные шайбы - спрессованные частицы растительного происхождения, имеющие форму цилиндров диаметром более 25 мм. и длиной около 12 мм. (в зависимости от оборудования). По сути дела - это "пошинкованные" топливные брикеты. Если при производстве шайб на выходе брикетного пресса установить крестовину, то шайбы разделятся на 4 равные части и превратятся в четвертаки. И топливные шайбы и четвертаки могут быть изготовлены из древесины, тростника, торфа, куриного помета, лузги, соломы и многих других видов растительного сырья, а также твёрдых бытовых отходов, макулатуры, использованных автопокрышек. Применение топливных шайб и четвертаков. Методом прессования изготавливаются топливные шайбы и четвертаки не только из древесных опилок, но также из тростника, торфа, соломы, костры льна, лузги, лигнина, угольной пыли, мусора, макулатуры и других материалов. Но наиболее востребованными являются топливные шайбы и четвертаки из древесных опилок и щепы. Быстрый рост популярности топливных шайб и четвертаков происходит благодаря большому количеству их неоспоримых достоинств.

Древесная щепа - продукт измельчения цельной древесины или древесных отходов. Щепа имеет множество применений. Наиболее массовое применение щепы - в качестве сырья для целлюлозно-бумажной промышленности и в качестве топлива. Также щепа используется для производства ДСП, ДВП, строительного материала арболита, топливных гранул и брикетов, как мульча в садоводстве. Некоторые виды щепы имеют специфическое применение, например, ольховая щепа используется для копчения, дубовая щепа используется в производстве коньяка и как сырье для экстракции дубильных веществ. Однако, в рамках данной статьи древесная щепа рассматривается только в качестве биотоплива.

Технология производства щепы как биотоплива заключается в измельчении древесины в специальных рубительных машинах. Если поперечный размер цельной древесины больше входного отверстия рубительной машины, тогда древесину подвергают предварительной распиловке. Топливную щепу обычно делают на роторно-ножевых дробилках.

В отличие от технологической щепы, топливная щепа не имеет жестких требований по качеству и размерам частиц. Основное требование - возможность прохождения через систему автоматической подачи топлива в теплогенератор (котел): шнековую или гидравлическую.

При использовании древесной щепы в качестве топлива имеет значение ее теплотворная способность. Поскольку теплотворная способность напрямую зависит от влажности древесины, то ценность щепы как топлива тем выше, чем ниже ее влажность.

Древесная щепа является не самой лучшей формой древесного топлива, поэтому ее целесообразно использовать в этих целях только в лесных районах, т.е. с незначительным транспортным плечом доставки к котельным. При значительном расстоянии от сырья для применения в качестве биотоплива щепу лучше перерабатывать в топливные гранулы, брикеты или торрефицированную щепу. В этом случае щепа из продукта становится сырьем.

Торрефикация - мягкий пиролиз растительной биомассы, т.е. процесс термохимического преобразования растительных материалов при температуре до 300 гр. С и медленном нагреве.

Торрефикат - биотопливо, полученное путем торрефикации. Это могут быть торрефицированные гранулы, брикеты или древесная щепа.

Главным преимуществом торрефицированного продукта является более высокая калорийность по сравнению с «не пережженными» аналогами. Так, теплотворная способность древесины составляет 18-19 МДж/кг, древесного угля - 30-33 МДж/кг, а торрефиката - 22-23 МДж/кг. При этом выход древесного угля всего 28-35% от абсолютно сухой древесины, а торрефиката - 60-70%. Таким образом, данное биотопливо привлекательно, прежде всего, для покупателей, ведь для получения необходимого количества энергии необходимо купить, доставить и сжечь меньшее количество торрефицированного топлива.

Это преимущество и подогревает интерес к данной теме в последние годы - в условиях топливного кризиса в развитых странах. Тем не менее, технология производства «черных гранул», как часто называют наиболее известный вид торрефицированного топлива, известна давно. Еще в середине прошлого века процессы пирогенетической переработки древесины были описаны в трудах российских ученых. Однако, как это нередко бывает, в настоящее время идея торрефикации преподносится как «новинка с Запада». Среди инициаторов проработки данной темы называют Канаду, которая входит в число лидеров по экспорту биотоплива в Европу, поэтому интерес канадских производителей к оптимизации логистики вполне понятен.

Сегодня в мире около 10 предприятий, выпускающих торрефицированные гранулы. Больше всего - в США и Канаде. В Европе действуют всего несколько заводов, самый крупный из которых - в Нидерландах, и выпускает он 60 000 т. гранул в год. В России планируется запустить к 2020 году несколько заводов - в Карелии, Архангельской области и центральной России. Заявляемый объем производства - десятки миллионов тонн «черных гранул».

Древесный уголь, твёрдый пористый высокоуглеродистый продукт, получаемый при нагревании (пиролизе) древесины без доступа воздуха. Теплота сгорания древесного угля - 30 … 35 МДж/кг (7000--8100 ккал/кг). Это его качество в сочетании с практически полным отсутствием пламени и дыма при горении обусловило повсеместное использование древесного угля в быту - в каминах, мангалах и барбекю. Благодаря большой пористости древесный уголь имеет очень высокие адсорбционные свойства. В сравнении с каменным углем он имеет минимальную зольность, содержит минимальное количество вредных примесей (особенно серы и фосфора). По этим причинам древесный уголь широко применяется: в металлургии, в химической промышленности, для производства стекла, красок, пластмасс, изоляционных материалов и т.д. Также древесный уголь применяется в приборостроении и полиграфическом производстве для шлифовки и полировки деталей, в производстве дымного пороха. Кроме того, он служит сырьём для активированного угля и его используют в качестве кормовой добавки в животноводстве.

1.2 Жидкое биотопливо

Биоэтанол, 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.

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин; пробег машин, работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» от английского Ethanol), на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные машины не могут работать на Е85, хотя двигатели внутреннего сгорания прекрасно работают на Е10 (некоторые источники утверждают, что можно использовать даже Е15). На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. «Flex-Fuel» машины («гибкотопливные» машины). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор Е20 (или Е25) под видом обычного бензина, или «acool», азеотроп этанола (96 % С2Н5ОН и 4 % воды; выше концентрацию этанола невозможно получить путём обычной дистилляции). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %. Переделать обычную машину в «flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Критики применения этанола в качестве автомобильного топлива зачастую заявляют, что под плантации тростника часто вырубаются тропические леса Амазонки. Но сахарный тростник не растёт в бассейне Амазонки.

Более серьёзным является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), наносящие живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды.

Биометанол - Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива.

В начале 80-х рядом европейских стран совместно разрабатывался проект, ориентированный на создание промышленных систем с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.

Первичное производство биомассы осуществляется путём культивирования фитопланктона в искусственных водоемах, создаваемых на морском побережье.

Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.

С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

Бутанол - C4H10O - бутиловый спирт. Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. В США ежегодно производится 1,39 млрд литров бутанола приблизительно на $1,4 млрд.

Бутанол начал производиться в начале XX века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum. В 50-х годах из-за падения цен на нефть начал производиться из нефтепродуктов.

Бутанол не обладает коррозионными свойствами, может передаваться по существующей инфраструктуре. Может, но не обязательно должен, смешиваться с традиционными топливами. Энергия бутанола близка к энергии бензина. Бутанол может использоваться в топливных элементах, и как сырьё для производства водорода.

Сырьём для производства биобутанола могут быть сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, маниока, а в будущем и целлюлоза. Технология производства биобутанола разработана компанией DuPont Biofuels.

Диметиловый эфир (ДМЭ) -- C2H6O. Может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы. Большое количество диметилового эфира производится из отходов целлюлозо-бумажного производства. Сжижается при небольшом давлении.

Диметиловый эфир -- экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя.

В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизельному топливу.

Автомобили с двигателями, работающими на диметиловом эфире разрабатывают KAMAZ, Volvo, Nissan и китайская компания SAIC Motor.

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.

1.3 Газообразное биотопливо

Газообразное биотопливо (биогаз, биоводород) - продукт, получаемый в результате брожения биомассы или использования иных термо- и биохимических процессов, направленных на ее переработку. Наиболее распространенные вид газообразного биотоплива - биогаз, одной из разновидностей которого является биоводород.

Биогаз - газ, получаемый в ходе брожения биомассы (органических отходов) посредством воздействия различных видов бактерий. Современная технология производства биогаза последовательно используются три вида бактерий, каждый из которых питается продуктами жизнедеятельности предыдущего:

- гидролизные бактерии;

- кислотообразующие бактерии;

- метанобразующие бактерии.

- Перечень сырья, пригодного для получения биогаза, весьма широк. В основном, это органические отходы, такие как фекальные осадки, навоз, птичий помёт, пивная дробина, свекольный жом, трава, бытовые отходы, а также отходы рыбных и забойных производств (кровь, жир, кишки) и т.д. Кроме того, биогаз можно производить из энергетических культур - силосной, а также водорослей. Выход газа может достигать до 350 мі из 1 тонны отходов и зависит от, собственно, вида сырья и применяемых технологий (из тонны навоза крупного рогатого скота получают до 70 мі биогаза, до 400 мі биогаза можно получить из различных видов растений, до 1400 мі метана получают из жира - это своеобразный «биогазовый рекорд»).

Экологический эффект от использования биогаза - неоспорим. Его производство предотвращает выбросы в атмосферу метана, провоцирующего развитие парникового эффекта. Кроме того, переработанный навоз, барда и другие растительные и органические отходы находят применение в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Это снижает потребность в химических удобрениях, что уменьшает загрязнение грунтовых вод. Практическое применение биогаза возможно во всех сферах, где используется обычный природный газ. После обогащения (очистки) биогаза до состояния биометана (полный аналог природного газа с концентрацией метана до 99%) газ может использоваться как моторное топливо, подаваться в общую систему газоснабжения в трубопроводы среднего или низкого давления, использоваться на технологические нужды в качестве полной замены природного газа.



2. Биотопливо разных поколений

2.1 Биотоплива первого поколения

Биотопливо первого поколения производится из любого сельскохозяйственного сырья посредством применения традиционных технологий (близкие к естественным, биологические и термохимические процессы, такие как брожение). К этому виду топлива относятся биоэтанол(производится из сахарного тростника, кукурузы, пшеницы и т.д.) и биодизель (получаемый из масляничных культур - сои, рапса, пальмы, подсолнечника).

Очевидно, что для их производства требуется использование качественных пахотных земель, разнообразная тяжелая сельскохозяйственная техника, а также удобрения и пестициды.

2.2 Биотопливо второго поколения

Биотопливо второго поколения -- различное топливо, полученное различными методами пиролиза биомассы, или другие виды 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.

По оценкам Германского Энергетического Агентства (Deutsche Energie-Agentur GmbH) (при ныне существующих технологиях) производство топлив пиролизом биомассы может покрыть 20 % потребностей Германии в автомобильном топливе. К 2030 году, с развитием технологий, пиролиз биомассы может обеспечить 35 % германского потребления автомобильного топлива. Себестоимость производства составит менее €0,80 за литр топлива.

Создана «Пиролизная сеть» (Pyrolysis Network (PyNe) -- исследовательская организация, объединяющая исследователей из 15 стран Европы, США и Канады.

2.3 Биотопливо третьего поколения

Биотопливо 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 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 нефти.

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



3. Преимущества биотоплива

1) 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.

2) 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.

3) 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. биотопливо древесный отход пеллеты

4) 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.

5) 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.



4. Недостатки биотоплива

1) Ограничения региональной пригодности.

Растительное сырье для биотоплива, вероятнее всего, будет выращиваться в определенных регионах. Это связано с рядом причин, главная из которых - это то, что некоторые культуры просто лучше растут в одних местах и хуже в других.

При выборе региона для производства растительного сырья надо учитывать:

Водопользование - чем меньше воды используется для выращивания сельскохозяйственной культуры, тем лучше, так как вода является ограниченным ресурсом. Особенно это критично в более засушливых местах.

Инвазивность - урожай, который убивает местные растения и который трудно контролировать, может поставить под угрозу биоразнообразие и серьезно повредить экосистему региона.

Удобрения - необходимые для растений питательные вещества. Некоторые растения требуют меньше органических ресурсов, чем другие.

Климат - в некоторых местностях просто невозможно выращивать биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым климатом.

2) Продовольственная безопасность.

Проблема с выращиванием сельскохозяйственных культур для топлива заключается в том, что они займут землю, которую можно было бы использовать для выращивания продуктов питания. В мире с постоянно растущим населением проблема наличия земли для сельскохозяйственных целей становится все более острой.

3) Ограничение на изменение землепользования.

При очистке земли от местной растительности для выращивания сырья удар по экологии наносится с трех сторон. Разрушается среда обитания животных и микроэкосистемы.

Для очистки территории от местной растительности требуется энергия. Так что производство получается очень энергоемким и связано с большим количеством выбросов загрязняющих веществ в процессе обработки.

Для производства культур потребуются удобрения, которые будут загрязнять почву, а через нее водные пути и всю окружающую среду.

Изменения в землепользовании для производства биотоплива имеет значительные недостатки. Поэтому для производства биотоплива лучшим решением является использование существующей земли, но это уменьшает количество земли для продовольственных целей.

4) Проблемы, связанные с выращивание монокультуры.

Конечно, для получения большого количества урожая легче вырастить один вид культуры. Такая практика выращивания одной культуры называется монокультурой. Примеры монокультур можно найти по всему миру, выращивание одного вида стало более распространенным в последние 20-30 лет. Выращивание одного вида урожая изменяет окружающую среду с точки зрения доступной для вредителей пищи. Например, если урожай картофеля поедается определенным вредителем, который может мигрировать только на несколько сотен метров, а картофельные поля разделены кукурузными полями, то появление вредителей на одном картофельном поле не станет проблемой, поскольку они не смогут переместиться за пределы одного поля. Однако без кукурузных полей вредитель может легко уничтожить весь урожай.

Использование же пестицидов при выращивании монокультуры для борьбы с вредителями неизбежно ведет к выработке у вредителя устойчивости к этим средствам. Как следствие, урожай будет страдать.

При обращении к генной инженерии, когда изменяется сама культура и делается устойчивой к вредителям, отпадает необходимость использования пестицидов. Отлично! Но проблема состоит в том, что скорее всего модификации культуры не спасут абсолютно от всех вредителей, и через несколько лет производители столкнуться все с той же проблемой истребления урожая.

Ключ к здоровью культур по всему миру заключается в биоразнообразии, которое означает просто наличие большого количества различных видов растений и животных. Таким образом, если один сорт картофеля приходит в упадок, то существует другой сорт картофеля, который его может заменить. Это особенно важно, когда речь идет о продовольственных культурах.



5. Примеры применения битоплива

1) Проект очистных сооружений в местечке Valls, Испания, выиграл первое место за утилизацию отходов и производство энергии за 2011 год в Фестивале Мировой Архитектуры. Этот комплекс расположен на склоне холма рядом с Барселоной, в месте, где находится контролируемая, но максимально загруженная свалка. Проект очистных сооружений в местечке Valls, Испания, выиграл первое место за утилизацию отходов и производство энергии за 2011 год в Фестивале Мировой Архитектуры. Этот комплекс расположен на склоне холма рядом с Барселоной, в месте, где находится контролируемая, но максимально загруженная свалка. Полупрозрачный стеклянный фасад скрывает очистные сооружения внутри здания. Площадь здания 25 000 квадратных метров. Так как вместимость свалки приблизилась к пику своей загруженности, власти решили объявить конкурс на создание проекта переработки отходов, поскольку необходимо было срочно уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Крыша здания превращена в своеобразный сад с круглыми клумбами, которые позволяют делать сбор дождевой воды, а само здание полностью использует энергию, получаемую от биогаза при переработке мусора и этот же газ поставляется в регион. Полупрозрачный стеклянный фасад скрывает очистные сооружения внутри здания. Площадь здания 25 000 квадратных метров. Бюджет строения составил 74 млн. евро. Новый проект полностью меняет негативное воздействие свалки, которое уже привело к топографическому изменению природной среды этого места. Несмотря на размер производственных помещений, все здание целиком напоминает гигантский корабль, плывущий через зеленую реку. На самом деле под одной изогнутой крышей находятся два строения, разделенные дорогой. Несмотря на размер производственных помещений, все здание целиком напоминает гигантский корабль, плывущий через зеленую реку. На самом деле под одной изогнутой крышей находятся два строения, разделенные дорогой. Со временем здание обрастет кустарниками, которые расположены в геометрическом узоре клумб и полностью сольется с окружающей средой.

2) Калифорнийская компания по производству биотоплива и биоэнергетики, Biodico, запустила первое в своем роде производство, которое использует перерабатываемое тепло и чистую электроэнергию, вырабатываемые прямо на месте. Завод будет использовать эту энергию, чтобы производить в общей сложности 20 миллионов галлонов биодизеля в год.

«Наш новый объект в долине Сан-Хоакин производит экономически и экологически жизнеспособное биотопливо, и энергию для местных фермеров и дачников, а также создает новые рабочие места», сказал президент и основатель Biodico, Расс Тиал (Russ Teall) в своем заявлении.

«Этот объект демонстрирует приверженность Biodico модели комплексной производственно-сбытовой цепочки, которая включает в себя ускоренное и недорогое строительство и развертывание, улучшенную производительность при пониженных эксплуатационных расходах и повышение монетизации возобновляемых источников топлива и энергии».

Завод расположен в Red Rock Ranch в округе Фресно, он получает энергию с помощью солнечных панелей и будет ежегодно производить порядка 20 миллионов галлонов биодизеля из растительного масла, кухонных и животных жиров. Этот завод является первым прототипом 9 таких объектов.

3) Производить топливо можно из разных возобновляемых источников. Навоз не является исключением: работающие на его основе транспортные средства не только обслуживают регулярные пассажирские линии, но и бьют рекорды скорости.

Развитие альтернативной энергетики позволяет сохранить ресурсы нашей планеты. В этом вопросе человечество добилось определенных успехов: самолеты, летающие на солнечных батареях или кокосовом топливе, стали привычной частью современного мира. А теперь транспортной отрасли предлагается новое решение -- коровий навоз.

Идея использовать навоз для производства топлива не нова, но до реализации ее на практике прошло много лет. Еще в XVII веке ученые обнаружили, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы, к началу XIX века в биогазе был найден метан, а спустя несколько десятилетий биогаз был впервые применен для уличного освещения в Великобритании.

И в этой же стране регулярные пассажирские перевозки выполняет 34 автобуса на коровьем навозе. Новатором стал город Рединг, расположенный в центральной части церемониального графства Беркшир. Автобусы, получившие название Bus Hound, работают здесь на внутренних и междугородних линиях, двигаясь со скоростью до 90 км/ч.

Первая же ассоциация с навозом -- запах -- совершенно не актуальна: необходимый для работы механизмов биометан получают в биореакторе путем анаэробного сбраживания навоза бактериями. Превратившись таким образом в сжиженный, биогаз практически не отличается от сжатого природного газа. Это не только экономит природные ресурсы, но и напрямую идет на пользу экологии планеты, не позволяя метану из навоза переходить в атмосферу в качестве парникового газа.

В поддержку развития альтернативной энергетики городская администрация хочет показать, что подобный вид транспорта ничем не уступает традиционному. В этих целях в середине мая Bus Hound принял участие в гонке на полигоне Милбрук (Millbrook Proving Ground Ltd), развив скорость до 123 км/ч.

Помимо того, с начала года в британском городе Бристоль работают автобусы PooBus, чье топливо производится из человеческих экскрементов. И это тоже -- перспективное направление альтернативной энергетики.

4) Человечество научилось производить топливо из самых разных возобновляемых источников -- это позволяет сохранить ресурсы нашей планеты. В наши дни к наземному транспорту все активнее присоединяются авиакомпании.

Первоначально для производства биотоплива использовались традиционные сельскохозяйственные культуры с высоким содержанием жиров, крахмала, сахаров. Растительные жиры хорошо перерабатываются в биодизель, а крахмалы и сахара -- в этанол. Однако такое сырье оказалось крайне неудобным: помимо затратного землепользования с истощением почв, его изъятие с рынка повлияло на цену пищевых продуктов.

Такое сырье относят к первому поколению, а вторым стали непищевые остатки культивируемых растений, травы и древесина. Его получение гораздо менее затратно, однако с единицы площади получается относительно невысокая отдача. Особенно эффективным признано производство сырья из водорослей: они не требуют земельных ресурсов, могут иметь большую концентрацию биомассы и высокую скорость воспроизводства. И еще одним перспективным направлением альтернативной энергетики является переработка в топливо навоза. Еще в XVII веке ученые обнаружили, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы; к началу XIX века в биогазе был найден метан, а спустя несколько десятилетий биогаз был впервые применен для уличного освещения в Великобритании.

Сейчас на навозе, а также других биологических отходах сельского хозяйства работает наземный транспорт многих стран мира. Например, фермерская компания Fair Oaks Farms в штате Индиана перерабатывает навоз 15 тысяч коров и 3 тысяч свиней. Полученный газ очищается, сжимается, ароматизируется и используется для заправки 42 грузовых автомобилей, которые развозят молоко по всей стране, от Мичигана до Теннесси.

Большинство авиакомпаний, используя биотопливо (в основном -- на основе растительных масел), смешивают его с керосином в пропорции 1:1. Первый демонстрационный полет, совершенный полностью на биологическом топливе, состоялся в 2007 году. Его выполнила небольшая авиакомпания Greenflight International на маршруте из Рино (штат Невада) в Лисбург (Флорида). В коммерческой авиации первый «зеленый» рейс был выполнен в 2011 году авиакомпанией KLM: из Амстердама в Париж был доставлен 171 пассажир.

Правда, в объемах, достаточных для поддержания всей авиационной сферы, биотопливо пока не производится. Так, авиакомпания Lufthansa в 2011--2012 годах на маршрут Гамбург -- Франкфурт ставила самолеты, наполовину заполненных топливом нового поколения. Но недостатки (в частности, дороговизна) перевесили преимущества, и компания вернулась к обычной практике.

Однако сама по себе идея использовать возобновляемые источники для производства авиатоплива не была забыта. Ученые продолжают работать над его созданием, и авиаперевозчики активно в этом участвуют. Так, United Airlines инвестировала 30 миллионов долларовв компанию Fulcrum BioEnergy, занимающуюся производством биотоплива из мусора и остатков пищи. Кроме того, на маршруте Лос-Анджелес -- Сан-Франциско будут летать самолеты, заправленные топливом из говяжьего жира: United Airlines уже приобрела более 50 миллионов литров.



6. Пример расчета срока окупаемости котельной на древесных отходах

На сегодняшний день основными видами топлива являются продукты нефтепеработки, газ, уголь, ядерное топливо. Однако все вышеперечисленные энергоресурсы являются невозобновляемыми, а разведанных запасов хватит всего на несколько десятилетий. Наиболее рациональным, в том числе и с экологической точки зрения является использование биологических видов топлива. Исходя из соображений экономической эффективности, внедрение биотопливных котельных целесообразно прежде всего на предприятиях деревоперерабатывающего комплекса, где имеются большие запасы собственного топлива: щепа, кора, опил - отходы деревопереработки. Либо на предприятиях, находящихся в непосредственной близости к поставщикам, поскольку доставка топлива на расстояние свыше 50 км делает его использование малоэффективным.

Для расчета экономической эффективности ввода в эксплуатацию котельной на биотопливе была взята котельная мощностью 4 МВт, состоящая из четырех котлов, два из которых работают круглогодично для отопления сушильных камер, а два котла используются только во время отопительного сезона (210 дней) для обогрева произведственных и бытовых помещений.



Вывод: Исходя из соображений экономической эффективности, внедрение биотопливных котельных целесообразно прежде всего на предприятиях деревоперерабатывающего комплекса, где имеются большие запасы собственного топлива: щепа, кора, опил - отходы деревопереработки.

Исходя из выше переведенного расчет, мы видим что окупаемость котельной на биотопливе не будет превышать более одного года, нежели окупаемости при работе на покупном топливе.



7. Производство пеллет в Российской Федерации

Всего в стране насчитывается свыше 100 действующих предприятий по производству топливных гранул. Однако далеко не все из них находятся в работоспособном состоянии и занимаются экспортом продукции.

По некоторым данным, более половины пеллетного производства сосредоточено в Северо-Западном регионе. Основными причинами такой диспропорции можно назвать наличие мощной сырьевой базы (регион богат лесными массивами), а также выход к морским портам и, следовательно, рынкам сбыта готовой продукции, львиная доля которой идёт на экспорт. Развитию пеллетного производства в ряде субъектов СЗФО способствуют региональные программы по переводу котельных на биотопливо, а также развитие и внедрение технологий получения энергии из древесины.

Оценивая объёмы производства пеллет по субъектам РФ, можно выделить регионы-лидеры. Среди них: в Северо-Западном федеральном округе - Архангельская область, Республика Карелия, Вологодская и Ленинградская области; в Сибирском федеральном округе - Красноярский край; в Центральном федеральном округе - Тверская область.

По некоторым данным общий объём всех произведённых пеллет составил свыше 1 млн. т, около 70 % этого объёма составляют гранулы, произведённые из древесины.

Наиболее крупными производителями пеллет в России являются:

- «Лесозавод 25» в Архангельской области производительностью около 70 тыс.т гранул в год,

- ООО «ДОК «Енисей» в Красноярском крае (мощностью производства 80 тыс. т гранул в год),

- ООО «СТОД» в Тверской области (мощность производства около 60 тыс. т. гранул в год).

На данный момент наиболее крупные предприятия-производители пеллет загружены практически полностью. Сырьём здесь выступают отходы от основного производства - изготовления пиломатериалов. Этому способствует и продолжающийся рост спроса на топливные гранулы, как внутри страны, так и за рубежом (в основном европейские страны). Однако уровень загрузки производственных мощностей средних и мелких предприятий не так высок. Ко всему прочему, некоторые из них простаивают. Низкий уровень использования производственных мощностей объясняется, прежде всего, такими факторами, как нехватка сырья, допущенные ошибки при проектировании и комплектации производств, недостаток опыта эксплуатации оборудования, а также различными проблемами выхода на внутренний и внешний рынок. В ближайшее время прогнозируется череда слияний-поглощений предприятий по производству пеллет, что должно позволить производителям преодолеть временные трудности со сбытом.

Среди производителей пеллет также можно отметить такие предприятия, как:

- Завод «Талион Терра» (тверской филиал ООО «СТОД» в г.Торжок), - Биогран (Карелия),

- Грин-Пауэр (Ленинградская область), - Сетлес (Карелия), - Мейджер (Вологодская область),

- Мир гранул (Ленинградская область, Тихвин).

Данные предприятия поставляют на рынки Европы порядка 20 000 - 40 000 тонн гранул в год. Значительная часть производителей ориентирована на внутренний рынок. Примером, здесь могут послужить предприятия ООО «ЖСА» (Ленинградская область), ООО «Эко-Биотопливо» (Кировская область), которые производят пеллеты для экспорта в небольших количествах (от 20 до 15000 тонн), но основной объём продукции направлен на внутренний рынок.

Средняя цена пеллет в России составляет 6500рублей за 1тонну.



Заключение

На сегодняшний день основными видами топлива являются продукты нефтепеработки, газ, уголь, ядерное топливо.Однако все вышеперечисленные энергоресурсы являются невозобновляемыми, а разведанных запасов хватит всего на несколько десятилетий. Наиболее рациональным, в том числе и с экологической точки зрения является использование биологических видов топлива.

Размещено на Allbest.ru