Биоэнергетика: возрождение
Дата публикации: 26 февраля 2020
Биоэнергетикой называют получение энергии из биологического топлива. Такое топливо может быть различным: производные древесины (щепа, опилки и так далее), брикеты из соломы, лузги, торфа, бумаги, а также биогаз и жидкое биологическое топливо.
Биоэнергетика вовсе не является новаторским изобретением сегодняшнего дня. Подобные виды топлива использовались человечеством с древнейших времен. Но со временем биотопливо было вытеснено ископаемыми видами топлива: газом, каменным углем, нефтью. Однако, ископаемые запасы подходят к концу, и история энергетики делает очередной виток, возвращаясь к биологическим вариантам, которые имеют существенный плюс: являются возобновляемыми источниками энергии.
Виды биотоплива
Биоэнергетика использует три основных видов биотоплива: жидкое, твердое и газообразное. Жидкое биотопливо используется в двигателях внутреннего сгорания так же, как и традиционные для ДВС виды топлива (солярка и так далее), разница лишь в происхождении.
Твердое биотопливо применяется в различных обогревательных котлах, в том числе и таких, которые вырабатывают наряду с тепловой энергией электрическую. Еще недавно мы знали немного вариантов твердого биотоплива – дрова, торф, брикеты из навоза (подобные брикеты издревле использовались там, где ощущался явственный недостаток лесов, к примеру, в засушливых районах, пустынях, а также районах Крайнего Севера).
Газообразное биотопливо используется как для получения тепловой, так и электрической энергии. Особенно актуально оно там, где требуются горючие газы (например, для газовых плит, газовых отопительных котлов и так далее). В последнее время получение газообразного биотоплива приобрело значение в индивидуальных загородных хозяйствах – для обеспечения домов теплом и газом для плит, в редких случаях – для получения электроэнергии.
Перспективы биоэнергетики
Развитие лесной биоэнергетики в Республике Беларусь (увеличьте)
В настоящее время биоэнергетика активно развивается, так как в этой отрасли используются возобновляемые ресурсы для получения энергии различных видов (тепловой и электрической). Особое внимание уделяется получению различных видов биотоплива из отходов биологического происхождения: опилок, соломы, шелухи, коры, лузги, навоза и так далее. Кроме того, в мире активно производятся жидкие виды биотоплива (например, биоэтанол и другие), которые призваны заменить традиционный бензин и солярку в двигателях внутреннего сгорания.
Для владельцев загородных домов особенно интересно производство биогаза из различных бытовых отходов путем анаэробного сбраживания в специальных емкостях с бактериями. Обычное хозяйство, использующее для производства биогаза только собственные отходы, может получить достаточно продукта для обеспечения газом кухни. Если же в загородном хозяйстве имеется животноводческое или растениеводческое производство, то полученного биогаза хватает и для отопления в отопительный сезон. При этом обеспечивается определенная автономия от внешних поставщиков энергии, а также существенно удешевляется содержание загородного дома и хозяйства.
В Интернете предлагаются различные варианты и схемы для сооружения установки по производству биогаза собственными руками, ко многим прилагается пошаговое видео, используя которое можно построить нужное устройство желаемой мощности.
В целом отношение к биоэнергетике в мире на данный момент неоднозначно. Все дело в том, что для промышленного производства биотоплива требуются либо продукты питания (к примеру, биоэтанол производится из кукурузы), либо занятие посевных площадей специальными культурами, что тоже снижает долю производства продуктов питания, либо приводит к вырубке лесов (например, в ряде мест были вырублены тропические леса для посадки пальм, пригодных для производства биотоплива).
С другой стороны, при производстве биотоплива в оборот вовлекаются «бросовые» или неиспользуемые земли, создаются новые рабочие места, повышается безопасность продуктов питания. Поэтому различные научные учреждения (например, московский институт биоэнергетики) заняты оптимизацией имеющихся вариантов биотоплива и разработок новых методов его получения. Основной упор делается на производство биогаза из биологических отходов, а также на производство биотоплива из водорослей. Кроме того, в МГУ им. М.В.Ломоносова в Москве был разработан стандарт, касающийся энергетики биоотходов.
Биоэнергетика в России
В настоящее время Россия является одним из мировых лидеров по производству биотоплива различных видов. Пока в основном производится и экспортируется твердое биотопливо, но уже строятся биогазовые электростанции различной мощности (в том числе и до 10 МВт), которые способны производить как электрическую, так и тепловую энергию. Расширяется промышленное производство бытовых биогазовых установок, предназначенных для обслуживания одного хозяйства. Подобные установки активно внедряются, и уже существуют хозяйства, которые не только обеспечивают себя электрической и тепловой энергией, но даже продают государству избыток выработанной электроэнергии. Биоэнергетика стремительно набирает обороты, наряду с другими альтернативными методами получения энергии.
Перспективы развития биоэнергетики в России:
Топливо из рапса:
Источник
Биоэнергетика (электроэнергетика)
- Биоэнергетика — производство энергии из биотоплива различных видов. Название данной отрасли произошло от английского слова bioenergy, которое давно используется как энергетический термин. Биоэнергетикой считается производство энергии как из твердых видов биотоплива (щепа, гранулы (пеллеты) из древесины, лузги, соломы и т. п., брикеты), так и биогаза, и жидкого биотоплива различного происхождения.
Понятие «биоэнергетика» применяется как в электроэнергетике, так и в теплоэнергетике и совместном производстве тепла и электричества.
В России понятие «биоэнергетика» в энергетическом смысле стали использовать с появлением первых биотопливных предприятий, ориентированных на экспорт биотоплива в Европейский Союз. Именно там биотопливо используется на тепло-электростанциях для получения тепла и электричества. В России существует несколько проектов производства тепла и электричества из биотоплива (ТЭС), однако мощности этих энергоустановок невелики и не сравнимы с мощностями атомной индустрии.
Ряд областей наращивают объемы производства биотоплива и переводят котельные на биотопливо. Например, Вологодская область намерена полностью использовать биотопливо в котельных региона в ближайшее время. Здесь также есть проекты по биоэнергетике для получения тепла и электричества.
В настоящее время технологии переработки биологического сырья нашли широкое применение для решения проблемы экологически безопасной утилизации органических отходов,
уменьшения загрязнения окружающей среды, а также получения альтернативной энергии. Одна из основных тенденций развития агропромышленных регионов заключается в поиске наилучших доступных технологий переработки органических отходов с использованием комплексных технологий утилизации биомассы за счет метанового сбраживания с получением биогаза.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Венгрия как страна-член Европейского Союза участвует в стратегии по наращиванию своей доли возобновляемой энергетики. В 2009 году была принята Директиева ЕС о Возобновляемой энергетике, которая включала достижение доли в 20% к 2020 году в Евросоюзе. К 2030 году ветряные электростанции должны вырабатывать от 26 до 35% всей электроэнергии в ЕС и сэкономить 56 млрд. евро . К 2020 году ожидается, что Венгрия достигнет отметки в 14,7% электроэнергии, вырабатываемой альтернативными источниками (что выше.
Источник
Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива
По данным центра REN21, работающего под эгидой Программы ООН по окружающей среде, в 2017 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.
Две трети рынка «зеленой» энергетики занимает биоэнергетика. На нее в 2017 году пришлось 12,4% всей потребленной в мире энергии, или 12,8 тыс. ТВт·ч. Использование биомассы для получения тепла и энергии можно разделить на два способа:
- 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 2019 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).
1. Твердое топливо
Это наиболее распространенный вид топлива для биоэнергетики. В первую очередь это гранулированная древесина или пеллеты. В 2018 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 2018 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 2018 году мировое производство жидкого биотоплива всех видов выросло на 7%, до 153 млн л. По энергоемкости это чуть более 8% от всего рынка биоэнергетики.
Благодаря миллиардным инвестициям в производство биоэтанол постепенно наращивает присутствие на рынке. Например, в 2018 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 2018 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.
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 2018 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.
Источник
