Развития альтернативной энергетики

Ресурсы полезных ископаемых планеты по различным оценкам ограничены, их запасов на нужды теплоэнергетики хватит максимум на 100 лет, поэтому развитие альтернативной или возобновляемой энергетики является актуальным, прибыльным и своевременным направлением работ. К альтернативным источникам возобновляемой энергии относятся:

  • Солнечная энергия; 
  • Энергия ветра; 
  • Энергия приливов; 
  • Геотермальная энергия; 
  • Энергия из биомассы (растительные лесные ресурсы, торф, отходы растениеводства и сельского хозяйства); 
  • Энергия, получаемая из бытовых и промышленных отходов.

В Западной Европе и США в национальных масштабах находят применение все вышеперечисленные виды источников энергии. В зависимости от особенностей региона в структуре использования альтернативной энергии преобладает тот или иной источник. В частности, в Исландии, Дании и нескольких штатах США широко используется практика получения тепла от геотермальных источников. В Норвегии повсеместно используются гидроэнергетические установки малой мощности. В равнинных районах устанавливаются ветряные электростанции, в южных регионах — солнечные батареи. В последней четверти 20 века по Европе прошел «бум» строительства установок по получению энергии из бытовых и промышленных отходов. В странах с достаточным количеством лесов активно внедряются технологии сжигания биомассы, как в виде сырья (опилок, щепы), так и в виде облагороженного биотоплива которое может быть разделено на три категории:

  • Пеллеты (гранулы, мини брикеты) – спрессованные цилиндры с максимальным диаметром до 25 мм; 
  • Топливные брикеты – спрессованные изделия цилиндрической, прямоугольной или любой другой формы, их длина обычно 100 – 300 мм не должна превышать в пять раз их диаметр, который является большим, чем 25 мм, а обычно 60 – 75 мм;
  • Мелкий древесный порошок, который должен быть очень однородным по своим техническим показателям, и может сжигаться таким же способом как газ или нефть (распыление через специальные форсунки). 

Топливная технология гранулирования является прямым продолжением индустриального производства кормовых продуктов для животноводства и ведет свое начало из Северной Америки. Первый патент был выдан в 1947 году (Forest Products Laboratory Report No. 1666-13 entitled “Briquets from Wood Waste,” written in 1947 and revised in 1955 and 1960.) История производства брикетированного топлива, начиналась с прессования материалов типа угольной пыли и торфа. 

Так называемое биотопливо является частью биомассы планеты, и в отличие от полезных ископаемых, восполняется в течение периода жизни (роста) каждого конкретного организма. Естественно, что период роста различных видов и пород растений неодинаков, есть быстрорастущие растения – созревающие за один сезон, а есть долгожители, для которых и несколько сот лет жизни является нормальным явлением. Возможности России в переработке биомассы практически не ограничены, так как общий лесной прирост намного опережает лесозаготовки, да и заготовленная древесина используется не эффективно.

С точки зрения глобальных масштабов происходит изменение климата Земли, наблюдаемое в настоящее время, происходит значительно быстрее, чем если бы это происходило без участия человека. Жителям планеты это грозит, в первую очередь, стремительным ростом количества природных катастроф и катаклизмов. Как самая настоящая экологическая катастрофа оцениваются последствия громадных лесных пожаров 2002 года. Даже по самым скромным подсчетам, весной 2002 года выгорело более 1,5 млн. га леса — что в 3 раза больше, чем в 2001 году, наглядным примером являются июньские пожары в Иркутской области нынешнего 2003 года.

Для предотвращения выбросов в атмосферу углекислого газа, метана и четырех других парниковых газов, уменьшения антропогенного вклада в изменение климата, смягчения резких колебаний в климатической системе планеты был составлен Киотский протокол Международной рамочной конвенции ООН по изменению климата.

Некоторые европейские страны и Япония уже используют механизмы Киотского протокола для снижения эмиссий углерода, причем до вступления этого международного документа в силу. Они предоставляют инвестиции в развивающиеся страны и государства с переходной экономикой. 

К сожалению Киотский протокол может вступить в силу только после того, как его ратифицируют минимум 55 стран, ответственных за выброс не менее чем 55% всех парниковых газов (по данным 1990 года). В настоящий момент, благодаря Канаде и Новой Зеландии, количество государств, ратифицировавших протокол, равно 99, а их суммарные выбросы составляют 40,9%. В случае, если Россия (на долю которой в 1990 г. приходилось 17,4 % выбросов парниковых газов) также ратифицирует Киотский протокол, он, наконец, начнет действовать. По оценке депутата Европарламента Александра Де Роо, если Россия ратифицирует Киотский протокол в ближайшее время, то сможет получить около 27 млрд. евро инвестиций в различные сектора экономики уже в ближайшем будущем. При этом — по данным государственной «Программы энергоэффективной экономики» — на внедрение систем энергосбережения в народное хозяйство, в том числе и жилищно-коммунальный сектор необходимо 6,5 млрд. долларов, т.е. около 20% от суммы возможных инвестиций. 

Отрасль биоэнергетики с фокусом на древесные виды топлива находится на стыке лесной промышленности и теплоэнергетики. Поэтому в создании рынка биоэнергетики должны принимать участие предприятия лесного комплекса и теплоэнергетические компании. 

Рассмотрим биоэнергетику в перспективе развития отношений между Россией и Западной Европой, производством гранул в Европе занимается более 200 предприятий. По данным Шведской Ассоциации Производителей Пеллет в 2002 году Европейский рынок потребил более 2,5 миллионов тонн, а на ближайшие 5 лет, оценивается в 4 — 5 миллионов тонн пеллет в год. 

Биоэнергетика

Осознание того, что основные прибыли приходятся на переработку древесины, а не на рубку леса, уже произошло. И тогда значительная часть высококачественных пиломатериалов будет производиться в России, что будет означать уменьшение объемов пиловочника идущего на экспорт, сокращение объемов производства пиломатериалов и отходов лесопиления в Западной Европе. Для России же, напротив, это будет означать резкое увеличение древесных отходов. Уже имеющиеся отходы лесопиления и потенциальный рост отходов позволяет говорить о наличии в России условий, при которых может развиться достаточной большой рынок прессованного биотоплива, в создании которого участие западноевропейских экспертов, фирм и инвесторов крайне ценно. 

В мировом сообществе появился целый ряд специализированных организаций (институты, технические общества, клубы) поддерживающих и продвигающих передовую технологию производства и использования биотоплива и топливных брикетов и пеллет в частности. Ими за последнее время проведено несколько международных конференций и симпозиумов посвященных топливным брикетам и пеллетам. Создается общеевропейская рыночная сеть, которая будет содержать базу данных производителей биотоплива для долгосрочного планирования и своевременного обслуживания и потребителей. Существует и успешно продвигается общеевропейский проект биотоплива – INDEBIF (Integrated European Densified Biomass Fuels). В настоящее время в Европе на базе Высших школ, научно-исследовательских институтов и производственных предприятий активно ведутся поиски и разработки в области получения новых видов биотоплива. В сентябре 2002 года в Стокгольме состоялась Первая Всемирная Конференция по проблемам использования топливных гранул. На конференции прозвучало несколько десятков научных докладов, большинство из которых было посвящено проблеме производства прессованного биотоплива из новых видов сырья. В частности, упоминались такие альтернативные продукты как лингноцеллюлозные гранулы, обсуждались перспективы биокарбонизированного биотоплива, сравнивались «традиционные» древесные гранулы и гранулы, наполовину состоящие из древесного угля. Очевидно, что такие исследования будут продолжаться дальше, причем нарастающими темпами. Подобные конференции стали проводится ежегодно.

Россия же пока как страна очень богатая полезными ископаемыми и лесными ресурсами, хронически отстает от Европы по потреблению и производству биотоплива. Использование древесного топлива в целом для теплоснабжения вместо угля и мазута становится все более актуальным и в России. Так, в качестве одного из приоритетных направлений в области нетрадиционной энергетики Государственной научно-технической программой России «Экологически чистая энергетика» рассматривается значительное использование энергетического потенциала древесной биомассы.

Процесс получения и модернизированного древесного топлива особенно его сушка и прессование влечет за собой значительные энергетические затраты, что приводит к удорожанию продукции. Однако, преимущества полученные в результате улучшения, в конечном счете, оправдывают произведенные затраты. 

Биотопливо будущего должно перерабатываться тем или иным способом для достижения приемлемой экономической отдачи посредством автоматизации тепловых установок. Автоматика может быть выполнена только в том случае, если топливо достаточно гомогенно, чтобы могла быть произведена система подачи топлива с приемлемыми расходами и надежностью. Одна важная сторона в этом отношении заключается в том, чтобы снизить использование человеческого фактора насколько это возможно. Экономическими конкурентами биотоплива является в основном жидкое топливо и природный газ. Жидкое топливо и газ можно легко адаптировать к автоматике, поскольку транспортировка в трубах происходит легко. Для достижения такой же простоты в транспортировке, биотопливо должно перерабатываться в гранулы.

Пеллеты

Другая важная причина переработки биомассы — это, конечно, повышение теплотворности (теплоты сгорания) и легкости управления процессом сгорания. Гранулы и топливные брикеты — это глубоко переработанный и экологически совершенный вид топлива. Часто их называют «сухим топливом», так как влажность уменьшается до 10%. Гранулы и топливные брикеты используются в более или менее одинаковых типах тепловых установок. Преимуществом использования прессованного биотоплива является стоимость оборудования для котельных установок мощностью до 2 МВт, которые требуют меньше инвестиций для гранул и топливных брикетов по сравнению с установками для древесной щепы. Объем склада для древесной щепы намного больше и поэтому строительство склада обойдется дороже, и поскольку гранулы/брикеты прессуются до меньшего объема при той же энергоемкости, то объем склада для них может быть уменьшен до 50%. Гранулы могут храниться ближе к жилым районам, так как этот материал «мертвый» после прохождения термической обработки. Он имеет преимущество по сравнению со свежей древесной щепой, которая содержит споры, склонные к самовоспламенению при возрастании внутренней температуры, и вызывающие при этом аллергическую реакцию у людей, соприкасающихся с ней. Древесная щепа может содержать паразитов, что естественно негигиенично по отношению к людям, проживающим рядом.

Частные потребители гранул предпочитают самое лучшее качество, и цена таких гранул самая высокая и наиболее привлекательная для производителей. Этот тип гранул также называется «гранулами первого класса».

Гранулы более низкого качества часто называются «промышленными гранулами». Они могут содержать небольшое количество коры (иногда до 10% коры, хотя кора в гранулах вообще нежелательна). Стоимость «промышленных гранул» намного ниже, и производители гранул предпочитают стремиться к «гранулам первого класса». Промышленные гранулы способствуют в какой-то степени выработке шлаков после сгорания. Шлаки не приемлемы для гранул класса I, поскольку они неизбежно создают помехи при процессе сгорания. Все типы топлива оставляют «золу», которая представляет собой небольшое количество различных металлов и других веществ. Шлаки появляются тогда, когда некоторые типы металла расплавились и сформировали камни. В настоящее время в разных частях мира проводятся исследования и эксперименты о том, каким образом сырье более низкого качества (производящие шлак) может быть использовано в промышленных целях. 

Некоторые очевидные преимущества использования прессованного биотоплива:

  • горение в топке котла происходит более эффективно; 
  • при горении гранулы/брикеты не оказывают негативного влияния на окружающую среду; 
  • отработанные газы имеют высокий pH-уровень; поэтому, имеет место «лечебное» воздействие, направленное против вредных последствий сжигания ископаемых видов топлива; 
  • при хранении гранулы и топливные брикеты не вызывают аллергической реакции; 
  • при производстве гранул и топливных брикетов объем опилок значительно уменьшается; 
  • производство пеллет и топливных брикетов должно увеличиваться, так как Европейский Союз решил, что к 2010 год 12% энергии должно получаться за счет возобновляемого топлива. 

Особенности и дополнительные возможности при использовании гранул, кроме всех вышеперечисленных достоинств использования прессованного биотоплива, можно выделить следующее:

  • подача топлива в горелку котла может быть легко сделана автоматической 
  • гранулы могут использоваться как в установках небольшой мощности, для отопления частных домов, так и в котельных средней мощности для отопления учреждений, школ и т.п., а также в более мощных котельных 
  • гранулы используются в Европе в котельных комбинированного производства тепло- и электроэнергии КПТЭ для получения тепла и электричества в установках средней и большой мощности 
  • сжигатели для гранул легко устанавливаются на котлы взамен отработанных горелок для жидкого топлива с сохранением высокого уровня автоматизации 
  • снижаются затраты на транспортировку для многих регионов (свое, местное топливо) в отличие от угля или нефтепродуктов 
  • снижение влаги до 10 – 12 % уменьшает вес готовой продукции, что сказывается на стоимости транспортировки 
  • однородность и сыпучесть топлива позволяет применять для транспортировки цистерны бензовозов 
  • возможность использовать более простых и экономичных систем топок сгорания 
  • возможность хранения топлива в течение длительных сроков без риска его разложения 
  • мощность вырабатываемой энергии в пять, раз превышает показатели необработанной древесины 

На основании существующей тенденции к повышенному интересу в области новых энергетических технологий, наличию сложившегося спроса пеллет на Западе, реальному отсутствию конкуренции производителей модернизированной топливной продукции на Российском рынке, наличие неисчерпаемых ресурсов сырья, позволяет сделать вывод, что организация в России производства топливных брикетов и пеллет является своевременной и актуальной.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>