Технические науки

Здесь куют метан

18 апреля 2017 0

Minerva Studio / shutterstock.com

Minerva Studio / shutterstock.com 

Биомасса — это люди, животные, растения. Подсчитано, что в совокупности они весят 2,423 трлн т, из которых 2,4 трлн — это зеленые растения, еще один возобновляемый источник энергии. На его основе родилась биомассовая энергетика.


Биомассовая энергетика в простом смысле слова — это сжигание древесины для получения тепла. Таким образом, человек начал прибегать к использованию биотоплива более миллиона лет назад. С тех пор отношение к огню у человека особо не изменилось — мы и сейчас очень любим разводить костры. В то же время биомассовая энергетика обрела более сложные грани. В наши дни она является одним из видов альтернативной энергетики, цель которой — найти выгодные способы получения электроэнергии из возобновляемых источников с меньшим вредом для экологии. Это повлекло за собой появление электростанций, работающих на различных видах биотоплива.

Aerovista Luchtfotografie Аэрофотоснимок AMERCENTRALE, энергетической установки, работающей на угле и биомассе. Владелец -- Ессент, одна из ключевых компаний на рынке электроэнергии в Нидерландах. Расположен на реке Амер. Гетруденберг, Нидерланды, 2016.

Аэрофотоснимок AMERCENTRALE, энергетической установки, работающей на угле и биомассе. Владелец — Ессент, одна из ключевых компаний на рынке электроэнергии в Нидерландах. Расположен на реке Амер. Гетруденберг, Нидерланды, 2016. Aerovista Luchtfotografie / shutterstock.com

В конце ХХ в. на электростанциях в качестве топлива стали использовать древесные топливные гранулы, отходы деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности. Такие станции строятся рядом с предприятиями, которые могут быстро поставлять отходы своей деятельности для последующего преобразования в электроэнергию. Однако наиболее теплотворными, экологически чистыми и безопасными для систем станций являются топливные гранулы, но их производство требует больших затрат. Они же, кстати, используются как наполнитель для кошачьих лотков.

Новым словом в биомассовой энергетике стали электростанции, которые работают на навозе и других производственных отходах ферм.

Учитывая экологичность применения гранул, многие угольные электростанции подверглись реконструкции для работы на биомассе. Ярким примером такого подхода является одна из крупнейших ТЭС Дании — Avedøre, которая находится на побережье недалеко от Копенгагена. Один из его блоков был адаптирован для получения энергии из топливных гранул, и в скором времени планируется перевести и второй. В перспективе к 2027 г. станция хочет полностью отказаться от угля, нефти и газа. Важным шагом в достижении этой цели стало строительство крана, который способен перегружать 800 т гранул в час.

Также долю угля в производстве электроэнергии сокращают и на польской станции Połaniec. В 2012 г. благодаря инвестициям в размере 290 млн долл. удалось построить биомассовый блок, в котором происходит сгорание древесной щепы и сельскохозяйственных отходов, таких как шелуха злаков или солома, поставляемых из окрестностей. Для нужд таких станций в Европе тестируют культивирование энергетических лесов из быстрорастущих деревьев: тополя, ивы, эвкалипта, ясеня, ольхи.

Биоэнергетический Парк Гюстро

Биоэнергетический Парк Гюстро является крупнейшем в мире биогазовой установкой . Управляется компанией NAWARO BioEnergy AG и находится к северу от города Гюстр в Мекленбурге, Западной Померании. Marcel Rogge / wikimedia.org (CC BY-SA 4.0)

Новым словом в биомассовой энергетике стали электростанции, которые работают на навозе и других производственных отходах ферм. Получение электроэнергии основано на использовании биогаза — смеси метана и углекислого газа. Его получают в ферментаторах — специальных герметичных амбарах с бактериями, которые питаются отходами. В результате этого процесса образуется биогаз. После получения его подвергают очистке от примесей, в зависимости от качества которой доля углекислого газа может быть 13–50%. Чем больше метана в итоговом продукте, тем эффективнее будет работа биотоплива, так как метан имеет наибольшую удельную теплоту сгорания после водорода. Затем в когенераторе из него одновременно вырабатывается тепловая и электроэнергия.

Биотопливо внедряется и в транспортную сферу.

Сырьем для производства метана может быть почти все что угодно, начиная от навоза, заканчивая отходами от производства соков, молочных продуктов, чипсов. Кроме того, данный способ имеет положительное влияние на экологию — переработанный навоз можно использовать в качестве натуральных удобрений. Также заключение отходов в баки, а не вывоз их на свалки уменьшает количество выбросов метана в атмосферу и замедляет развитие парникового эффекта. Однако технология имеет и некоторые сложности. Сырье должно проходить тщательную очистку от посторонних предметов, которые могут сломать механизмы станции, а также химическую подготовку для лучшего синтеза биогаза. Многие страны постепенно развивают эту отрасль и находят новые решения проблем.

Автобус Scania ADL Enviro400CBG на биометане. Bus Expo 2016, Birmingham, UK.

Автобус Scania ADL Enviro400CBG на биометане. Bus Expo 2016, Birmingham, UK. Simon Smiler / flickr.com (CC0 1.0)

Кто активно применяет эту технологию? Дания, как и в случае с ветроэлектростанциями, занимает первое место по доле биогазовых установок во всей энергосистеме, а в Германии работает около 8000 станций, что является самым большим абсолютным показателем. Также значимую роль в продвижении этой технологии играют США и Великобритания — в этих странах нашли широкое применение электростанции, работающие на метане, собираемом с городских свалок. Около 10% свалок используют эту технологию.

В азиатских странах очень популярны придомовые станции, обеспечивающие нужды небольших хозяйств. В Китае таких уже более 40 млн. Неожиданно поддержку биогазовой энергетике оказывают в Непале — там было построено около 200 тыс. малых станций, а также в Пакистане, Индии и Бангладеш. Биотопливо внедряется и в транспортную сферу, в основном — в странах Европы. Во многих городах Швейцарии автобусы фирм Volvo и Scania ездят на биогазе, а в Осло 135 городских автобусов работают на биометане, который получают из бытовых отходов. Такому развитию биогазовой энергетики поспособствовало создание в 2009 г. Европейской биогазовой ассоциации (EBA). В нее входят 24 страны и более 50 различных компаний, исследовательских институтов, университетов.

В заключение хочется сказать: как и с другими альтернативными источниками энергии, насчет биомассовых ведутся споры. Во-первых, строительство станций, сбор и подготовка топливного материала — дело затратное. Однако цену оправдывает меньший выброс углекислого газа, что достигается в т.ч. совершенствующимися технологиями очистки. Во-вторых, многие считают, что стремление вырастить как можно больше топливного материала может привести к истощению земель и вырубке лесов.

С другой стороны, грамотный подход к использованию свободных земель позволит создать много новых лесов, которые будут забирать часть углекислого газа, тем самым выравнивая его баланс. К тому же многие быстрорастущие деревья могут соседствовать с сельскохозяйственными культурами. Более того, сбор древесины менее вреден для человека, чем работа в шахте. Одним словом, при осваивании этого метода человек сталкивается со многими факторами, которые надо учитывать. Несомненно, с каждым годом энергетики будут лучше разбираться в том, где строить биомассовую станцию, где оставить угольную, а где установить ветрогенераторы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рассказать друзьям

0 Комментариев

Подписаться на рассылку

Комментарии

Войти с помощью 

Присоединяйтесь к нам в социальных сетях

В наших группах вы можете узнать много нового и интересного, а так же - принять участие в опросах и конкурсах

Присоединиться
Присоединиться