XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

С 2003 года во всём мире можно пронаблюдать растущую тенденцию не только к производству биотоплива, но рост его потребления. Этому способствовали рост цен на нефть, а также идеи энергобезопасности. В США из кукурузы получают топливный этанол, который в основном используется в место бензина. В Европе наибольшую популярность приобрёл биодизель, который получается из различных масел, и в дальнейшем используется, заменяя дизельное топливо. Нововведения пришли в Россию в 2007 году, когда было заявлено большое количество проектов по производству биодизеля и биоэтанола.

Повысилось внимание к биологическому топливу второго поколения. Этой такой вид топлива, который полается из соломы и древесных отходов. Преимуществом является низкая, а иногда даже отрицательная стоимость сырья. Но проблемным остаётся вопрос переработки биомассы. В России примерно 9 % земель всего мира, которые можно использовать для выращивания сельскохозяйственных культур. Ввиду того, что огромная часть земли не используется, то её можно было бы использовать для производства биологического топлива. Однако активность нашей страны в этой отрасли практически нулевая, так как имеются огромные запасы традиционных источников энергии. С целью снабжения глобальной экологической и энергетической безопасности эксперты предпринимают инициативные стремления уменьшить подчиненность энергетики от ископаемого топлива. Одним из течений формирования современной энергетики является применение биотоплива.

Электростанции на местном топливе. Миниэлектростанции на биотопливе:

В настоящее время растёт необходимость многих регионов России в энергонезависимости, а также в гарантированном энергоснабжении. Наибольшую актуальность этот вопрос приобрёл в регионах, наиболее отдалённых от центра, так как классические виды топлива недоступны в той местности. К классическим видам топлива относятся нефтепродукты, газ, уголь. Именно газ являются ограниченным ввиду значительных расстояний и в соответственно ведёт к большим затратам на транспортировку.

Таким образом к регионам наиболее отдалённых от центра актуальнее применение альтернативных источников энергии. Одним из которых является биологическое топливо, а именно древесное. Древесное биологическое топливо имеет свои преимущества, среди которых выделим наиболее важные. В частности, биологическое топливо везде находится в большом количестве, поэтому дорогая и сложная транспортировка не понадобится до теплоэлектростанции.

Для большинства городов и даже для посёлков в областях крайнего Севера электрические станции на биотопливе могут стать успешным решением. Возможно использование в Сибири и на Дальнем Востоке. Перечисленные части России имеют обширные резервы леса, а также богаты деревоперерабатывающими предприятиями.

Теплоэлектростанция на биотопливе имеет возможность увеличивать в разы безопасность энергетической области региона. Положительно скажется использование теплоэлектростанция на биотопливе и на сельском хозяйстве, и на лесопользовании, и на лесопереработке.

Экономическая выгода проектов теплоэлектростанций на биологическом топливе может быть модернизирована при достижимости определённого проекта. Это может быть получено благодаря уменьшению цены биотоплива, доведения до минимума транспортных затрат, применения высокоразвитых технологий, а также благодаря улучшенному циклу генерации электрической энергии и тепла.

Для получения тепла и даже электрической энергии более выгодным и рентабельным является использование биологического топлива, чем использование угля, мазута или другого сырья. Производство тепловой энергии и электрической энергии за счёт использования возобновляемых источников давно изучено, и является на данный момент наиболее перспективным направлением биоэнергетики

Основными видами генерации электрической энергии являются газогенераторная и энергия парового двигателя. Газогенераторная представляет собой установку по производству газа и генератора электрической энергии. А энергия парового двигателя — это паровой котёл с турбиной на пару для создания электрической энергии- тепловая энергетическая станция. Теплоэлектростанция применима для общего производства электроэнергии и отопления.

Биологическое топливо состоит из топливной щепы, отходов деревообрабатывающих предприятий это отходы кусковые, опил, стружка, топливные древесные гранулы –– это пеллеты, агрогранулы –– это отходы сельскохозяйственных культур, остатки после валки ухода и санитарных валок.

ТЭЦ на отходах деревообрабатывающих производства вполне может использоваться в лесных местностях или при наличии дешевого источника топлива. Преимуществами газогенераторных электростанций и минитеплоэлектростанций являются малый уставной капитал вложений, близость к потребителям, не имеется необходимость строительства дорогостоящих высоковольтных линий электропередач, дешёвая эксплуатация и постройка теплотрасс, сокращаются потери при передаче энергии, нет необходимости в финансовых затратах на включения в сетях централизованного электроснабжения, а также бесперебойное электроснабжение качественной электроэнергией. Имеется возможность даже получения прибыли.

На сегодняшний день различные компании предлагают мини ТЭЦ для дома на биотопливе различных модификаций. При выборе таких установок следует учитывать тот факт, что экономическая целесообразность применения данных устройств будет присутствовать только при ежегодном потреблении не менее 3000 кВт*ч электроэнергии и 20 тысяч кВт тепла. В настоящее время строительство и эксплуатация минитеплоэлектростанций становится актуальным.

Биогаз как вид биотоплива:

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы. Биогаз на 50–87 % состоит из метана, на 13–50 % из углекислого газа, также присутствуют H2 и H2S. После удаления углекислого газа из биогаза получается биометан, обнаруживаемый природным газом. Биологический газ можно получить из таких органических отходов, как птичий помёт, навоз, зерновая и мелассная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, отходы рыбного и забойного цеха — кровь, жир, каныга, кишки, трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — сладкая и соленая молочная сыворотка, отходы от производства соков — жом ягодный. Также можно получить биогаз из кукурузы и водорослей.

Основные технологии производства биотоплива От вида сырья, а также от содержания вещества зависит выход биологического газа. Например, из тонны навоза крупного рогатого скота мы получим 50–65 м3 биологического газа, с процентным содержанием метана равным 60, из растений получим 150–500 м3 биологического газа, с процентным содержанием метана равным 70, а из жира получим 1300 м3 биологического газа, с процентным содержанием метана равным 87. Можно сделать вывод, что биологический газ применим для производства электрической энергии, тепла, пара и для автомобильного топлива.

Основным и главным преимуществом биологического сырья является присутствие местных источников сырья. Также преимуществами являются уменьшение парникового эффекта. Экологический аспект также играет немаловажную роль при выборе топлива.

Вывод:

В настоящее время мы вступаем в эру биоэнергетики. Под биоэнергетикой принято понимать вид экономики, которая основывается на биотехнологиях. Биотехнологии используют сырьё. Производящие материалы и энергию. С экологической точки зрения биоэкономика имеет свои преимущества, среди которых уменьшение объёмов выбросов газов. Поэтому использование возобновляемых источников энергии из сельскохозяйственного сырья становится приемлемым для различных стран, в том числе и для России. Интерес к биологическому топливу взамен использования нефти постепенно растёт.

Список литературы:

1. Электростанции на местном топливе, отходах лесопереработки. Малые и средние ТЭЦ на биотопливе
2. Штерн Т. Топливо… с полей и ферм

3. Аблаев А.Р. Биотопливо в мире и в России