Экологически безопасные источники энергии

Реферат

     Отчет 32 стр., 1 ч., 1 рис., 2 табл., 11 источников.

     БИОТОПЛИВО, АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ, БИОГАЗ, БИОЭТАНОЛ, БИОДИЗЕЛЬ, ДИРЕКТИВА  ЕС, МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ.

     Объектом  исследования являются альтернативные источники энергии, а именно: биогаз, биоэтанол, биодизель.

     Целью данной работы является обоснование  необходимости использования биологического топлива в мире, и в частности  в России, а также анализ энергетической и экологической эффективности.

       

 

     СОДЕРЖАНИЕ 

Введение……………………………………………………………………………4

1 Биотопливо. Виды биотоплива………………………………………………....7

1. Зачем нужны биотоплива…………………………………………………….7
2. Биотэтанол……………………………………………………………………..8
3. Биогаз…………………………………………………………………………..10
4. Биодизель………………………………………………………………………13
2. Анализ энергетической и экологической эффективности

в мире……………………………………………………………………………….20

1. Международные подходы к вопросам энергетической и

экологической эффективности……………………………………………………20

2. Обзор ситуации в мире по энергосбережению……………………………...21
3. Мировые тенденции в энергосбережении…………………………………...23
4. Экология и охрана окружающей среды……………………………………..25
3. Возможные варианты использования альтернативных источников

энергии в РФ………………………………………………………………………..29

Заключение…………………………………………………………………………31

Список  используемых источников………………………………………………..32

 

ВВЕДЕНИЕ 

     Агропромышленный  комплекс России – один из крупнейших потребителей энергоресурсов. По данным Минпромэнерго России, отраслью ежегодно потребляется 18,5% дизельного топлива (0,5 млн т) и 6,0% бензина (1,5 млн т), поступивших на внутренний рынок, 6,2% электроэнергии (58,5 млрд кВт ч).

     В настоящее время в мире энергетический баланс формируется преимущественно на основе трех невозобновляемых углеводородных источников энергии – природного газа, нефти и угля.

     В последние годы мировое производство нефти и газа имеет незначительные темпы роста – 1,5-2% в год и  не соответствует быстрорастущим потребностям мировой экономики в энергоресурсах. Хотя Россия обладает крупнейшими запасами невозобновляемых источников энергии и вышла в 2006 г. на первое место в мире по добыче нефти, но хватит ее лишь на ближайшие 30-40 лет [1].

     Необходимость решения глобальных проблем, связанных  с ограниченностью ископаемых запасов  топлива и обеспечением экологической  безопасностью, обусловила интенсивный рост использования возобновляемой энергетики, и в частности биоэнергетики.

     В настоящее время в мире известно множество видов возобновляемых источников энергии, некоторые из них изложены ниже.

     Биоконверсия, в ходе которой растения и микроорганизмы, например морские водоросли или анаэробные бактерии, конвертируют солнечную энергию, образуя газ, который может использоваться как топливо с очень незначительным отрицательным воздействием на окружающую среду.

     Собственно  биомасса, полученная из органического  вещества: отходов деревообрабатывающих производств, вторичных ресурсов АПК и других органических материалов, в случае их соответствующей переработки также является существенным энергетическим источником. В качестве биомассы могут задействоваться сточные воды, морские водоросли, бытовые и промышленные отходы и т. п., энергия от которых может быть получена химической переработкой. Поэтому биомасса часто упоминается как возобновляемый источник энергии.

     Солнечная энергия, полученная непосредственно  как энергия с высокой температурой, не имеет отрицательного экологического воздействия. Применение солнечных батарей является технологией, в которой энергия солнца преобразуется в электричество. К этой же технологии относятся фотогальванические элементы. Солнечные батареи производят электричество, которое может использоваться для работы оборудования или перезарядки других батарей. Многие карманные калькуляторы имеют солнечную батарею, подобно топливному элементу, не обладающему отрицательным экологическим воздействием.

     Геотермальная энергия является естественно тепловой энергией глубоких слоев земной коры, происходящих от естественных паров, горячей лавы и естественной радиоактивности горных парод в коре Земли. Это тепло может быть использовано для производства электроэнергии или промышленного водяного пара.

     Океан представляет обширный источник возобновляемой энергии ветров, волн и потоков. Кроме  того, существует огромное количество энергии в форме теплового перепада температур. Энергия океана используется с ограниченным успехом.

     Энергия ветра используется при преобразовании скорости ветра в полезные формы энергии. Эта старая технология использовалась в ветряных мельницах, а также для приведения в движение машин, выполнения тяжелой физической работы. Энергия ветра относится к возобновляемым источникам, она экологически чиста, не загрязняет атмосферы, не создает парникового эффекта. Эта энергия может использоваться как альтернативный источник получения электричества.

     Газификация угля является процессом преобразования угля в синтетические газовые  или жидкие топлива, которые являются более экологически приемлемыми [6].

     Один  из возобновляемых источников энергии  – биологические топливо, важным видом которого являются растительные масла. Их используют как добавки к основному углеводородному топливу, чтобы увеличить его воспламеняемость, и таким образом конвертируют его в более экологически чистые топлива, которые образуют меньше оксида углерода и макрочастиц в процессе сгорания. Добавки включают  биоэтанол, биогаз и биодизель. Биологическое топливо считают нейтральным относительно эмиссии в атмосферу оксида углерода. Диоксид углерода, получаемый при сжигании биотоплива, абсорбируют сами растения, которые выращивают, чтобы произвести биотоплива.

     Биоэтанол – этанол, полученный при брожении сахара в материалах биомассы, таких как зерно кукурузы и другие сельскохозяйственные отходы. Его используют в чистом виде, но чаще как добавку к бензину в двигателях внутреннего сгорания.

     Биогаз  производят бактерии при анаэробном разложении органического вещества в сточных водах и бытовых отхода. Биогаз состоит из комбинации метана и диоксида углерода. Его используют при получении горячей воды и электричества.

     Биодизель – это разлагаемое микроорганизмами топливо для транспортных средств, полученное путем переэтерификации  масел или жиров. Биодизель может  быть использован в чистом виде или  как компонент дизельного топлива  в дизельных двигателях [2].

     Целью данной работы является обоснование  необходимости использования биологического топлива в мире, и в частности в России, а также анализ энергетической и экологической эффективности.

     Задачи:

1. Проанализировать необходимость использования биотоплива, рассмотреть его виды;
2. Проанализировать энергетическую и экологическую эффективность в мире;
3. Рассмотреть возможные варианты использования альтернативных источников энергии в РФ.

 
 
 
 
 

     1 Биотопливо. Виды биотоплива 

     1.1 Зачем нужны биотоплива

     В мире все больше говорят о необходимости  замены нефти, угля и газа на биотоплива. Отголоски уже доходят и до России, где, впрочем, пока немногие понимают, что же это такое на самом деле. В прессе иногда можно встретить рассказы о чудесных веществах, совершенно не загрязняющих окружающую среду и более эффективных, чем бензин, керосин и дизельное топливо.

     В действительности ничего принципиально  нового в биотопливах нет. Биотоплива использовались тысячелетиями и для многих остаются единственным источником тепла и средством приготовления пищи. Главным биотопливом были и остаются дрова, причем их экологичность совсем не очевидна - достаточно лишь вспомнить о неконтролируемой вырубке лесов. Впрочем, теперь под словом "биотоплива" редко подразумевают дрова. Речь, как правило, идёт о более высокотехнологичных продуктах, получаемых из сельскохозяйственных культур или отходов переработки растительного и животного сырья. С возобновляемостью у них все в порядке, чуть сложнее обстоит дело с вредными выбросами. Сторонники говорят, что биотоплива меньше загрязняют атмосферу, а противники возражают, что при сгорании биотоплив выделяются те же продукты, что и при сжигании ископаемых топлив

     Истина  же, как водится, лежит посередине. Действительно, в процессе сгорания и тех, и других топлив образуются, главным образом, углекислый газ, вода и несколько примесей, многие из которых являются вредными: моноксид углерода, оксиды азота, углеводороды и т.п. Наибольшее внимание обычно уделяется вредным компонентам выхлопа и одному из виновников парникового эффекта - углекислому газу.

     Одним из главных преимуществ биотоплив  называют сокращение выбросов парниковых газов. Это, однако, не означает, что  при сгорании биотоплив образуется меньше диоксида углерода (хотя и такое  возможно). При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты остаётся неизменным. Ископаемые топлива - совсем другое дело: углерод в их составе миллионы лет оставался "законсервированным" в земных недрах. Когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается.

     Большинство исследований показывают, что биотоплива обеспечивают снижение выбросов моноксида углерода и углеводородов. Кроме того, биотоплива практически не содержат серы. Вместе с тем, несколько увеличивается выброс оксидов азота, вдобавок, при неполном сгорании многих биотоплив в атмосферу попадают альдегиды. Но, в целом, по уровню вредных выхлопов биотоплива выигрывают у нефтяных.

     Видов топлив из биомассы предлагается великое  множество. Это и биогаз - метан, получаемый за счет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые топлива, но больше всего разговоров идет о биотопливах для автомобилей: этаноле и биодизеле.

     Тем более, если брать нынешнюю цену за баррель нефти (около 100$), то открываются невостребованные возможности производства альтернативных видов топлива, которые доселе были попросту нерентабельны ввиду дороговизны. Повышение цены на нефть более чем в два раза за последние три года так или иначе должно было "вывести" в рентабельность ряд проектов, положенных ранее под сукно до лучших времён [3]. 

     1.2 Биоэтанол

     Использование спиртов в качестве топлива для  автомобильных двигателей - давно  не новость. Разработчики первых двигателей внутреннего сгорания уделяли спиртовым  моторам не меньше внимания, чем  бензиновым. Спирты имеют высокие  октановые числа - более 100 единиц, но меньшую по сравнению с нефтяными  топливами теплоту сгорания (при сгорании топлива выделяется меньше энергии, мощность падает, а расход топлива увеличивается).

     Начало  крупномасштабной добычи нефти сделало  применение спирта в качестве моторного топлива невыгодным. Спиртовые топлива стали дешевы продуктом: например, на метиловом спирте работают двигатели мотоциклов для спидвея и многих спортивных кортов. Спиртовое автомобильное горючее пользуется определённой популярностью в Бразилии, где нет больших запасов нефти, но зато есть идеальные условия для выращивания сахарного тростника и производства из него дешевого спирта.[7]

     Помимо  этанола и метанола, в качестве моторных топлив предлагается использовать и другие спирты. Компании BP и Du Pont делают ставку на бутанол.

     Наибольшее  внимание сейчас уделяется именно этиловому  спирту. В лентах научно-технических  и экономических новостей сообщения  о планах по строительству новых заводов появляются чуть ли не каждый день. В США сахарный тростник не растет, поэтому главным источником биоэтанола должна стать кукуруза. "Царицей полей" дело, впрочем, не ограничивается: в ход планируется пустить все - от картофеля и пшеницы до различных органических отходов. Ряд стран планируют наладить экспорт биоэтанола в США и другие государства, заинтересованные в переходе на спиртовое горючее. Бразилия планирует к 2025 г. заменить тростниковым спиртом до 10% потребляемого в мире бензина.