Сайт о доме, строительстве, саде и огороде!

Электричество как альтернативный вид топлива

jelektrichestvo kak alternativnyj vid topliva 3

Содержание

Что не так с АЛЬТЕРНАТИВНОЙ энергией? | Дмитрий Побединский

Альтернативные источники топлива

Использование биотоплива для получения электроэнергии

Характеристика биотоплива как топлива, образованного продуктами биологического происхождения, которые не подвергались химической обработке. Изучение особенностей энергетического леса, топливных гранул, биоэтанола, биодизеля, топлива третьего поколения.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 27 Февраля 2023
Размер файла 22,2 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Использование биотоплива для получения электроэнергии»

1. Использование биотоплива

2. Энергетический лес

3. Топливные гранулы

6. Биотоплива второго поколения

8. Биотоплива третьего поколения

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.

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.

Идеальное топливо

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.

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.

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.

Скрываемые технологии из серии «Сделай сам»

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

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.

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

Подобные документы

Местные виды топлива и возможности их использования

Проблемы современной российской энергетики, перспективы использование возобновляемых источников энергии и местных видов топлива. Развитие в России рынка биотоплива. Главные преимущества использования биоресурсов на территории Свердловской области.

Альтернативные топлива из биомассы

Использование энергии биомассы для получения альтернативных видов моторных топлив для двигателей внутреннего сгорания, их преимущество; технология производства биогазов, биоэтанола и биодизеля из сельскохозяйственных и бытовых отходов; зарубежный опыт.

Биотопливо

Биогаз, сырье для получения биотоплива. Достоинства получения топлива из органических отходов. Комплексное использование биогазовой установки. Способ сбраживания биомассы в промышленных реакторах. Схема бокса для ферментации.

Торговая марка Zorg Biogas.

Жидкое альтернативное топливо

Использование на производстве синтетического и дизельного топлива, эталона и бутилового спирта. Особенности применения на автотранспорте биодизеля, диметилового эфира. Альтернативные виды топлива. Изучение положительных и отрицательных свойств метанола.

Альтернативные виды топлива

История создания автомобильных двигателей, работающих на этиловом спирте. Особенности производства биогаза из листьев, навоза и пищевых отходов. Выращивание водорослей в США для получения биотоплива. Изготовление этанола из древесных опилок в России.

Магнитно-импульсная обработка топлива

Направления и перспективы повышения экономической эффективности и экологических показателей топлива судновых энергетических установок при его магнитно-импульсной обработке. Учет особенностей свойств топлива как жидкого диэлектрика в реализации процесса.

Определение эксплуатационных параметров котельной установки Е-500

Расход топлива по нормативным и измененным значениям топлива. Определение типоразмера мельницы-вентилятора. Расход сушильного агента при нормативных и измененных значениях топлива. Удельный расход электроэнергии на размол топлива и пневмотранспорт.

ТОП 7 Источников энергии будущего

  • главная
  • рубрики
  • по алфавиту
  • вернуться в начало страницы
  • вернуться к началу текста
  • вернуться к подобным работам

Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива

Электричество как альтернативный вид топлива

Биомасса является основным видом топлива для «зеленой» энергетики: на нее приходится две трети выработанной из возобновляемых источников энергии. Развитие отрасли зависит от новых технологий и благоприятного климата

По данным центра REN21, работающего под эгидой Программы ООН по окружающей среде, в 2023 году около 18,1% всей потребляемой в мире энергии пришлось на энергию из возобновляемых источников. В общественном сознании «зеленая» энергетика —это в первую очередь ветровые и солнечные установки, но в действительности они занимают незначительную долю даже внутри возобновляемого сектора.

Электричество как альтернативный вид топлива

  • традиционный: сжигание древесины, древесного угля, навоза и прочих остатков сельскохозяйственной деятельности (на это приходится 7,4% потребляемой в мире энергии);
  • современный: использование специально подготовленной биомассы в твердом, жидком и газообразном виде (5% мирового потребления энергии).

Сжигание древесины приводит к выбросам углекислоты, но энергетики отмечают, что высаженные специально для этого деревья впоследствии поглощают вредные газы. Поэтому, несмотря на недовольство некоторых экологов, власти Евросоюза официально приравняли биомассу к возобновляемым источникам энергии. В ежегодном докладе по «зеленой» энергетике за 2023 год специалисты REN21 изучили, что происходит на биоэнергетическом рынке и куда он движется.

В отличие от тех же солнечных батарей биоэнергетика подразумевает более сложную производственную цепочку. В современной энергетике биомассу не просто собирают и сжигают, нужно придумать эффективный способ ее переработать (чему помогают научные исследования) и превратить в биотопливо (с помощью химической промышленности).

Электричество как альтернативный вид топлива

1. Твердое топливо

Это наиболее распространенный вид топлива для биоэнергетики. В первую очередь это гранулированная древесина или пеллеты. В 2023 году объем их производства в мире достиг 35 млн т, пятая часть которого пришлась на США. Россия также является крупным производителем пеллетов — ежегодный объем продукции достиг в 2023 году 3,6 млн т, что лишь вдвое меньше объема производства в США.

Аналитики REN21 отмечают, что экспорт пеллетов из России в прошлом году вырос на 30%, до 1,5 млн т, при этом в самой стране биоэлектростанции на гранулированной древесине работают лишь на 50% загрузки.

Основными импортерами пеллетов являются страны Евросоюза, Канада и Япония, в которых сейчас активно строятся новые ТЭЦ, производящие как электричество, так и тепло. Помимо дерева твердым биотопливом становятся остатки тростника, торф и даже обработанные коммунальные отходы.

2. Жидкое топливо

Применительно к биоэнергетике жидким топливом чаще всего является биоэтанол. По сути же это просто спирт, получаемый из растительного сырья. В зависимости от климата и условий, в разных странах сырьем могут являться сахарный тростник, кукуруза, зерновые культуры и так далее. Основная сфера его применения — замена бензина, дизеля и авиакеросина для транспортных средств.

В 2023 году мировое производство жидкого биотоплива всех видов выросло на 7%, до 153 млн л. По энергоемкости это чуть более 8% от всего рынка биоэнергетики.

Электричество как альтернативный вид топлива

Благодаря миллиардным инвестициям в производство биоэтанол постепенно наращивает присутствие на рынке. Например, в 2023 году в мире было совершено 150 тыс. авиаперелетов на биотопливе, пять аэропортов в мире уже имеют нужную инфраструктуру для заправки им самолетов. Цифры могут показаться внушительными, но вообще ежегодно в мире совершается более 40 млн авиарейсов, так что применение биотоплива тут находится на самом раннем этапе.

Две проблемы, которые предстоит решить химикам: в каких долях эффективнее всего смешивать биоэтанол с обычным топливом и какое еще сырье здесь можно использовать. В последние годы американская промышленность пытается наладить производство биоэтанола из целлюлозы, но пока эти проекты балансируют на грани окупаемости.

3. Газообразное топливо

Разложение биомассы приводит к образованию смеси метана и углекислоты, который используется в энергетике как биогаз. ТЭЦ на биогазе работают преимущественно в западных странах: в ЕС к концу 2023 года находилось более 10 тыс. процессинговых центров, еще около 2,2 тыс. в США, причем в каждом из 50 штатов.

Перспективной технологией аналитики REN21 называют получение биометана путем удаления из биогаза углекислоты. С одной стороны, очищение биогаза от подобных примесей до уровня качества природного газа позволит использовать инфраструктуру газовой отрасли, с другой — это сделает энергетическую отрасль более экологичной.

Сейчас основным способом использования биомассы в энергетике является отопление. Четверть тепловой энергии жилые и коммерческие здания во всем мире получают от биотоплива. В подавляющем большинстве случаев это использование традиционной биоэнергии — банальный обогрев горящими поленьями используют в беднейших регионах земли, и точную статистику тут собрать трудно. Современную биоэнергетику используют городские власти для центрального отопления кварталов, где на нее приходится 95% всех используемых возобновляемых источников энергии.

В промышленности традиционное биотопливо не используется, а современные технологии обеспечивают 6,1% нужд в тепловой энергии. Перспективы применения, отмечают авторы обзора, зависят от конкретной отрасли. Сталелитейной промышленности низкотемпературное биотопливо не подходит, тогда как на цементном производстве оно может успешно заменить используемый сейчас для выработки тепла каменный уголь.

В меньшей степени биотопливо применяется на транспорте (3% потребляемой энергии) и для выработки электричества (2,1%). Основной объем энергии из биологических источников на транспорте получают автомобили, хотя замещение биотопливом керосина для самолетов входит в планы многих авиакомпаний.

Электричество как альтернативный вид топлива

Использование биотоплива для получения электроэнергии растет стабильными темпами около 7–9% в год, и за десять лет с 2008 года объем выработанного таким способом электричества удвоился почти до 600 ТВт·ч. Основная тенденция, которую отмечают аналитики REN21, — этот сегмент биоэнергетики опережающими темпами растет в Азии (на 14–16% в год), тогда как в Северной Америке и Европе он развивается заметно более умеренными темпами.

В конечном же итоге авторы обзора подчеркивают, что развитие биоэнергетики пока что сильно зависит от внешних условий в определенное время в конкретных регионах. Например, хороший урожай сои в США и Бразилии в 2023 году позволил этим странам резко нарастить производство биодизеля. Одновременно снижающиеся цены на сахар вынудили бразильцев вводить больше мощностей по переработке тростника в биоэтанол. Будут ли в дальнейшем условия благоприятствовать развитию биоэнергетики, неизвестно.

Похожие статьи

  • Электричество от батареи отопления

    �� БЕСПЛАТНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО НА БРОСОВОМ ТЕПЛЕ ЭЛЕМЕНТ ПЕЛЬТЬЕ В ПОМОЩЬ ИГОРЬ БЕЛЕЦКИЙ Классический случай в моей практике. Батарея отопления заземлена по…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *