XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

В сегодняшних условиях истощения традиционных энергетических ресурсов и напряженной экологической обстановки крайне важно использовать возобновляемые источники энергии. Крайне эффективным примером этого может служить использование газопоршневых когенераторов, работающих на альтернативных газах.

Когенерация с использованием биомассы

В Европе набирает популярность когенерация с использованием биомассы в качестве топлива- наиболее эффективная форма использования древесных отходов и сохранения лесных массивов. Использование биомассы (щепа и прочие отходы производства) происходит таким образом, чтобы часть наиболее качественной древесины (толстые ветки, дровяная древесина) можно использовать для производства пеллет, в то время как остальная часть (кора, тонкие ветки и др.) идёт на совместное производство тепла и электричества (когенерацию). Полученное тепло и электроэнергию можно использовать как для внутренних нужд производства, так и для их подачи в частный жилой сектор.

Ежегодно на Земле при помощи фотосинтеза образуется около 120 млрд. тонн сухого органического вещества, что энергетически эквивалентно более 40 млрд. тонн нефти.

Использование биомассы может проводиться в следующих направлениях:

Прямое сжигание

В основном, для получения тепловой энергии

Производство биогаза из сельскохозяйственных и бытовых отходов

В основном, для получения газа для мини-электростанций

Обычно электроэнергию из древесины получают путем использования паровых турбин конденсационного типа. При этом биомасса сжигается в котле для производства пара, который, попадая в турбину, приводит в движение генератор. Технология хорошо известна, и позволяет использовать широкий диапазон топлив. Однако оборудование сравнительно дорогое, а эффективность сравнительно низкая. Поэтому подобные установки не получили широкого применения.

Отличный способ получить электроэнергию из биомассы - газификация. Вместо обычного сжигания твердого топлива (щепа и прочие отходы деревообработки), часть его переводится в газообразную форму, содержащую примерно 2/3 энергии исходного топлива. Получаемые от горения газы используются аналогично природному газу для производства электроэнергии (аналогично когенерационным установкам, работающим на газе, получившим гораздо большее применение на практике).

Когенерационные установки гораздо более требовательны к качеству исходного топлива (влажность и содержание летущих веществ). В развитых странах существует тенденция увеличения числа установок для совместного производства тепла и электроэнергии, использующих биомассу в качестве топлива. Газификация биомассы является одним из наиболее дешевых и экологически безопасных способов получения электрической и тепловой энергии.

Когенерационные установки на биомассе являются хорошей альтернативой дизельным, газотурбинным и газопоршневым установкам. Хоть КПД установки на биомассе ниже остальных, её основное преимущество состоит в использовании более дешёвого вида топлива, особенно если мы говорим о предприятии деревообработки.

Малая энергетика и когенерация в сельском хозяйстве

Основной причиной привлекательности использования когенерации в тепличном хозяйстве является использование: электрической и тепловой энергии одновременно с таким продуктом сгорания природного газа как диоксид углерода (углекислый газ). В сельском хозяйстве CO₂ используется для подкормки тепличных культур.

Система вырабатывает электрическую энергию, необходимую для покрытия собственных нужд КГУ, теплицы и для искусственного освещения теплицы. Одновременно посредством утилизации тепла КГУ происходит выработка тепловой энергии в виде горячей воды (или пара), которая направляется в систему отопления и ГВС. Параллельно с этим происходит выброс продуктов горения. Эти продукты проходят специальный процесс очистки, затем охлаждаются в обычном теплообменнике до допустимой температуры (примерно 50°С). С помощью специальных лопастных турбовентиляторов они смешиваются с воздухом в теплице, а также доставляются непосредственно к основаниям растений

В настоящее время подобный способ применяется во многих странах мира, таких как Бельгия, Дания, Франция, Испания, Великобритания, Португалия. Наиболее типичным примером является тепличное хозяйство Голландии, где долголетний опыт культивирования цветов и овощей сделал эту систему уникальной, не имеющей аналогов на данный момент. Постройка теплиц особой конструкции решила все проблемы, связанные с климатом страны. Конструкция теплиц и сопутствующего оборудования обеспечивает необходимый запас энергии за счёт применения когенерационных установок. В свою очередь, двуокись углерода, использующаяся в замкнутых пространствах теплиц, стимулирует рост растений посредством фотосинтеза.

Список литературы:

1. Газопоршневые установки и электростанции, МАН Дизель и Турбо: «Передовые технологии, стабильные преимущества», М.: ООО «МАН Дизель и Турбо Рус».

2. Соколов, Е.А. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов - 7-е изд., стереот, -М.: Издательство МЭИ, 2001- 472 с.

3. Когенерация.Ру [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.cogeneration.ru.

4. Линде. И. В.  Паровые турбины, вентиляторы и центробежные насосы высокого давления системы инженера А. Рато. // Записки Московскаго отделения Императорского русского технического общества, 1904. С. 563—641.

Код для цитирования: Скопировать