Применение биогаза вместо ископаемого топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение биогаза вместо ископаемого топлива

Ступина София Михайловна, студент специалитета 3 курс,

факультет «Энергетический»

Ключевые слова: экология, загрязнение окружающей среды, альтернативная энергетика, биогаз, углеводороды.

Abstract

In the modern world, fossil hydrocarbons are widely used as a source of energy. Their use is convenient, established and profitable, however, it is accompanied by large emissions. Therefore, the question of finding a replacement for fossil fuels is relevant.

Key words: ecology, environmental pollution, alternative energy, biogas, hydrocarbons.

Углеводороды являются основополагающей частью современной энергетики. Большая часть мировой энергии вырабатывается именно за счёт их сжигания. Такой подход удобен, принципы работы с таким топливом отточены десятилетиями, налажено их производство, логистика доставки, созданы эффективные механизмы, позволяющие использовать заключённую в топливе энергию для самых разных задач.

Однако, современные тенденции требуют снижения потребления углеводородов и перехода на новые источники энергии, так как традиционное топливо оказывает большое влияние на глобальную климатическую систему. Из-за сжигания углеводородов в атмосфере значительно увеличивается концентрация CO2 - газа, создающего так называемый «парниковый эффект», выражающийся в повышении температуры атмосферы планеты. Помимо С02 к парниковым газам относятся также метан, оксиды азота, озон, фреон. Парниковый эффект происходит в результате повышения концентрации этих газов, что приводит к снижению излучающей способности планеты, из-за чего она не может достаточно охлаждаться. Ежегодно происходит выброс более 57 Гт парниковых газов в С02-эквиваленте [1], причём первое место по выбросам занимает именно углекислый газ. В период с 1945 по 2017 год средняя температура у поверхности земли в России повысилась в 5 раз по сравнению с периодом с 1880 по 1945 год [2]. Это говорит о том, что проблема действительно существует, а значит, высокую актуальность имеет поиск возможностей снижения использования углеводородов, а также способов отказа от них.

Наибольшая часть выбросов парниковых газов происходит в секторе энергетической промышленности в сфере выработки электроэнергии [3].

Рис.1. Глобальные выбросы парниковых газов по секторам

биогаз источник энергии

Подавляющее количество электрической энергии в мире вырабатывается на тепловых электростанциях [4]. Поэтому в развитых странах, заботящихся об экологии, разрабатываются планы перехода на альтернативную энергетику, которая на единицу производимой электроэнергии выделяет парниковых газов кратно меньше, чем при использовании углеводородов. Такими направлениями являются солнечные, ветровые, атомные электростанции, гидроэлектростанции. Государствами и крупными мировыми компаниями делается ставка на полный отказ от использования неэкологичных способов выработки электроэнергии, однако в современном мире это практически невозможно реализовать. Нынешняя энергетическая система построена на непрерывном процессе выработки и потребления электроэнергии, её аккумуляция незначительна по сравнению с объёмами производства.

На данный момент не существует эффективных способов хранения электроэнергии, поэтому приходится соблюдать равновесие производства и потребления. Недостатком электростанций альтернативной энергетики является то, что в зависимости от типа конструкции они обладают или непостоянством выдаваемых параметров, или большой инертностью. Так, солнечные, приливные и ветровые электростанции зависят от природных условий, а атомные не могут резко изменить выдаваемую мощность. Поэтому существует потребность в малоинертных источниках электрической энергии, способных быстро удовлетворить возросшие потребности сети, или наоборот, снизить выработку, в зависимости от конкретной ситуации. В связи с этим актуален поиск новых способов генерации, способных быстро наращивать или уменьшать объёмы выработки.

Невозможность резкого перехода на новые методы производства электроэнергии обуславливает потребность в оптимизации существующих. Важную роль в снижении выбросов играет тип используемого топлива.

Актуальным способом снижения выбросов является модернизация тепловых электростанций для использования более экологичной, но также ископаемой альтернативы - природного газа. При его сжигании образуется почти в 2 раза меньше выбросов, чем при использовании каменного угля [5]. В результате перевода тепловой электростанции на газовое топливо удаётся снизить выбросы в атмосферу газообразных вредных веществ в 2,5 -4 раза [6]. Также такое мероприятие позволяет увеличить интервал обслуживания станции и продлить срок службы оборудования.

Использование природного газа является лишь одной из ступеней на пути к экологичной энергетике. На данный момент широкое распространение как аналог ископаемому виду топлива приобретает биогаз. Он состоит преимущественно из метана и является продуктом биологического разложения органических веществ. В результате анаэробного гниения 1 тонны биомассы образуется от 175 до 300 м3 биогаза [7]. В неконтролируемых условиях этот газ попадает в атмосферу, вызывая негативный климатический эффект, однако, использование его в качестве топлива позволяет снизить общее неблагоприятное воздействие благодаря снижению количества общих выбросов.

Согласно данным из открытых источников [8], 38,8% отходов, попадающих на свалку, составляют органические отходы.

Рис. 2. Количество произведенных, захороненных, обезвреженных и утилизированных отходов в России

Данные единой межведомственной информационно-статистической системы [9] указывают, что в период 2020-2021 годов в России было произведено более 96 млн. тонн твёрдых бытовых отходов. Часть была обезврежена и утилизирована, оставшийся мусор был отправлен на свалки в несортированном виде, где в неконтролируемых условиях в атмосферу будут выброшены тонны биогаза, а также загрязнены кубометры почв. Такая статистика наглядно показывает необходимость переработки, а также описывает энергетический потенциал.

Рис. 3. Объёмы выработки электроэнергии из биогаза, подтверждённые сертификатами (тыс. кВт*ч) в период с 2014 по 2020 год

В период с 2014 по 2020 год в России было выработано более 170 млн. тонн биогаза, и с каждым годом объёмы продолжают расти, что говорит о интересе энергетической сферы к данному виду топлива [10], поэтому необходима качественная и количественная оценка потенциала выработки биогаза из отходов, а также государственная поддержка, направленная на развитие этой сферы промышленности.

Развитие биогазовых технологий позволяет расширять возможности применения экологически чистого вида топлива, что вызывает заинтересованность не только больших компаний, но и частных лиц. Такой подход к биологическому мусору позволяет одновременно снизить занимаемую полигонами захоронения отходов площадь, уменьшить экологически негативный эффект и получить доступное топливо для выработки электроэнергии.

Литература:

1. Hannah Ritchie and Max Roser (2020) - "CO2 and Greenhouse Gas Emissions"// Our World in Data [Электронный ресурс]. URL: https: / / ourworldindata. org/grapher/surface-temperature-anomaly- gistemp?tab=chart&time=earliest..1948 (дата обращения: 26.11.2022)

2. "GISTEMP surface temperature anomaly" // Our World in Data

[Электронный ресурс]. URL: https://ourworldindata.org/grapher/surface-

temperature-anomaly-gistemp?tab=chart&time=earliest..1948 (дата обращения: 26.11.2022)

3. "Emission Sources" // EarthCharts [Электронный ресурс]. URL: http://earthcharts.org/emissions-sources/ (дата обращения: 26.11.2022)

4. Электроэнергетический комплекс России // EES EAEC [Электронный ресурс]. URL: https://www.eeseaec.org/elektroenergeticeskij- kompleks-rossii (дата обращения: 11.12.2022).

5. Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-1998 // U.S. Environmental Protection Agency. - April 2000

6. Лесных А.В., Пазников Д.А. "Анализ экологического эффекта перевода Владивостокской ТЭЦ 2 на сжигание природного газа" // Вестник инженерной школы ДВФУ. - 2017

7. Бабаев В.Н., Горох Н.П., Коринько И.В. "Энергетический потенциал метанообразования при мезофильном анаэробном разложении органической составляющей отходов" // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2011

8. "Результаты оценки морфологического состава отходов,

оставшихся после прохождения сортировки" // GREENPEACE [Электронный ресурс]. URL: https://greenpeace.ru/wp-content/uploads/2021/10/Результаты-

оценки-морфологического-состава-отходов-оставшихся-после-прохождения- сортировки-Greenpeace-2021.pdf (дата обращения: 26.11.2022)

9. "Количество образованных твердых коммунальных отходов" // ЕМИСС Государственная статистика URL: https://fedstat.ru/indicator/61082 (дата обращения: 11.12.2022).

10. "Объем выработки электроэнергии на квалифицированных объектах ВИЭ на розничном и оптовых рынках, подтвержденных сертификатами" // НП Ассоциация «НП Совет рынка» [Электронный ресурс]. URL: https://www.np-sr.ru/ru/market/vie/index.htm (дата обращения: 26.11.2022).

Размещено на Allbest.ru