25.06.2013 | Александр Макаров

БИОЭНЕРГЕТИКА: Нужная и полезная

Фото: SHUTTERSTOCK
Можно ли эффективно перерабатывать отходы и получать при этом электроэнергию?

Процесс жизнедеятельности человека приводит к тому, что в результате его активности получается достаточно большое количество отходов, которые в естественных природных процессах или не образуются, или в значительной степени более мягко воздействуют на другие окружающие природные процессы. Например, отмершие растительные организмы присутствуют в меньшей концентрации, в большем разнообразии и так далее. А вот продукция сельского хозяйства вносит изменения в естественные циклы, как впрочем, вносят эти изменения и крупные погодные аномалии, природные циклы на более длительных промежутках. Так, большая концентрация отходов жизнедеятельности животных на крупных животноводческих фермах представляет достаточно большую угрозу плодородию почвы, чистоте водных ресурсов, чистоте воздуха и другим ресурсам.

Для того, чтобы решить проблемы органических отходов, а заодно и выработать энергию, которую можно применять для полезной работы в хозяйстве, уже давно используют биоэнергетические установки. Так, только в Великобритании три компании получат дополнительно £1.34 млн., чтобы протестировать свои инновационные разработки по выращиванию растений на болотистых почвах и по производству из них экологически чистой «зеленой» энергии. Три британские компании AB Systems, AMW IBERS и Natural Synergies, выбранные из семи в ходе конкурса на получение инвестиций в размере £2 млн. для переработки биомассы в «зеленую» энергию, организованного Министерством энергетики и изменения климата (DECC). Средства, выделенные Министерством, позволят компаниям продолжить свои инновационные разработки в данной области.

Министр энергетики и изменения климата Великобритании Грег Бэйкер (Greg Barker) отмечает, что коалиционное правительство поддерживает проекты, направленные на инновации, устойчивое развитие и получение энергии из биомассы. Предложенная правительством Великобритании в 2012 году стратегия по производству энергии из биотоплива будет играть важную роль в рамках использования различных источников энергии, как предполагается уже в недалёком будущем. Ожидается, что «биоэнергия» будет удовлетворять 11% от всеобщего потребляемого количества энергии во всей Британии к 2020 году.

В России также имеется достаточно большой интерес к биоэнергетическим технологиям. Так, губернатор Белгородской области поддерживает реализацию проектов в области биоэнергетики. Основным поставщиком технологий для этого региона служит проект питерской компании AEnergy. Однако, на самом деле, эта компания является всего лишь дистрибьютором европейского производителя биогазовых комплексов.

Однако имеются у нас и отечественные разработки, и не только лабораторного уровня, но уже готовые к серийному внедрению. Специалисты ВНИИ электрификации сельского хозяйства разработали установку, которая позволяет выгодно утилизировать любые органические отходы, получая при этом на выходе тепло, электроэнергию и воду с углекислым газом. Описываемая технология газификации биологических отходов для последующего получения электрической и тепловой энергии по сравнению с широко известными технологиями (газификация, быстрый пиролиз, прямое сжигание, биогазовая и др.) не требует сушки сырья, не требует больших площадей под оборудование, может исполняться в мобильном варианте с контролем и управлением по системам дистанционной связи, оборудование может располагаться непосредственно на месторождении торфа.

В России имеется достаточно большое количество населенных пунктов и производств, куда экономически невыгодно проводить магистральный газ и где использование дизельного топлива оказывается слишком затратным. С другой стороны, как правило, вблизи этих мест есть природные возобновляемые источники биомассы, которые с успехом могут использоваться для получения дешевой тепловой и электрической энергии. Биомассой являются, например, жидкие отходы животноводческих и птицеводческих хозяйств, древесные отходы, бытовые отходы и т.п. Но особенно интересным для отдаленных пунктов является торф, запасы которого постоянно пополняются, практически не ограничены и сравнительно легко доступны.

Сложность практического использования такого сырья заключается, в частности, в его большой обводненности, что приводит в традиционных технологиях к большим энергетическим и трудовым затратам на сушку и транспортировку.

Во ВНИИЭСХе создан сравнительно новый инновационный подход получения газообразных энергоносителей из торфа, который не требует сушки, печей пиролиза с горячими стенками. Оборудование может располагаться на передвижных платформах на месте складирования биоотходов или добычи торфа, работает в автоматическом режиме, не требует подвода тепловой и электрической энергии от внешних источников, если есть электрогенератор.

Примерами крупнотоннажных отходов, которые могут быть переработаны по такой технологии, могут служить жидкие навозные стоки. В России ежегодно образуется около 90 млн. тонн отходов птицеводства и животноводства влажностью более 90%. Также это могут быть растительные отходы, отходы пищевой промышленности. И помимо этого скотомогильники – рассадники заразных болезней, в т.ч. таких как сибирская язва. В России имеются десятки тысяч скотомогильников, большинство из которых практически бесхозные.

Данная технология эффективна при переработке остатков нефтепродуктов, бытового мусора, просроченных ядохимикатов. Этот класс отходов может содержать многообразные соединения хлора, серы, фосфора, мышьяка и других элементов, что не позволяет их использовать для биологической переработки в органоминеральные удобрения.

Ну и, наконец, вывозимые в сельскую местность осадки сточных вод муниципальных предприятий. Они также содержат трудно утилизируемые соединения. В России ежегодно образуется 7-8 млн. тонн осадка (ила) хозбытовой канализации.

Широкому внедрению традиционных биогазовых технологий, например таких, которые реализуются в Европе, мешают их дороговизна, избирательность к виду органических отходов, неполнота переработки биомассы, большие занимаемые площади под оборудование, российский климат, и, главное, отсутствие в отличие от европейских стран государственной поддержки альтернативной энергетики («зеленые» тарифы на получаемую энергию у нас отсутствуют).

Известные термохимические методы, в частности быстрый и медленные пиролиз, в применении к обводненному торфу и жидким отходам сельскохозяйственных производств, требуют предварительной сушки биомассы и тщательной очистки выхлопных газов, особенно, при наличии в газах опасных элементов (сера, хлор и т.п.). Полный цикл получения кондиционных горючих газов под их использование в электрогенераторах часто оказывается сравнительно сложным и не всегда экономически эффективным.

Для преодоления этих проблем была разработана флюидная технология газификации биомассы. Идеологически предлагаемая технология соответствует XIXвеку, но нашла она воплощение в «железе» только в наше время, в частности из-за проблем с конструкционными материалами. Суть технологии заключается в термохимической газификации органики при высоких температурах и давлениях в среде водяного сверхкритического флюида.

Для разработанных и испытанных флюидных технологических комплексов оптимальной является влажность исходного сырья 80-98 %. Также как и для установок быстрого пиролиза состав продуктов переработки биомассы и торфа зависит от максимальной температуры проведения процесса. При температурах около 350С выход газа около 50% по весу, при температурах свыше 800С выход газа приближается к 95-100% (в парах воды идет водяная конверсия твердого углерода). За счет высокого давления получаемых газов удается повысить их удельную теплотворную способность (негорючий углекислый газ растворяется в воде и уходит вместе с водой, а горючие газы нерастворимы в воде и поступают в газобаллонную рампу).

Этот комплекс может управляться по каналам сотовой связи, и ему не требуется капитальное строительство. Подвод внешнего тепла и электроэнергии для него не нужен, если есть дизельгенератор на получаемом газе. По цене же, технологический комплекс примерно равен стоимости соответствующего электрогенератора на газе.

Как говорят специалисты, биогазовая энергетика – надежная и экономически выгодная альтернатива магистральному природному газу и централизованному электроснабжению. Фактически, использование отходов животноводства, растениеводства, пищевой промышленности и канализационных стоков для производства биогаза может превратить владельца большой отхожей ямы в собственника небольшого газового месторождения с годовой добычей от 1 до 20 млн. куб. м и электростанции мощностью от 300кВт до 10мВт. Как видим, биоэнергетика, в дополнение к животноводству, может стать делом весьма выгодным.

Новости net.finam.ru

24СМИ

новости