Биоэнергетика, ее перспективы развития в Беларуси

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

«УО» БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра технологий важнейших отраслей промышленности

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: Биоэнергетика, ее перспективы развития в Беларуси

 

 

 

Выполнила студентка

 

 

 

Проверил ассистент                                                        

                                   

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2011

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 3

1.Понятие о биоэнергетике 4

2.Биомасса как источник энергии 5

3.Развитие биоэнергетики в Беларуси 8

Заключение 12

Список использованной литературы 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Человек издавна  пользовался теплотой ,которая выделяется при сжигании растений ,для приготовления пищи и обогрева жилья. Позже он научился добывать уголь ,нефть ,газ ,т.е. ископаемые энергоресурсы органического происхождения ,сформировавшиеся в течение десятков миллионов лет. В настоящее время они постепенно расходуются без восстановления

Во многих странах мира наблюдается повышение интереса к возобновляемым источникам энергии. Это связано с непрерывно уменьшающимися запасами ископаемых энергоносителей, ухудшением экологии, связанным с газовыми выбросами, приводящими к парниковому эффекту, а также желанием многих стран освободить энергетические источники от политической ситуации.

Возобновляемый энергетический ресурс - постоянно действующие или периодически возникающие потоки энергии в  результате естественных природных  процессов.

Первоначально в качестве возобновляемого  источника энергии человек использовал  мускульную силу, как свою, так и  животных. В настоящее время используются солнечное излучение, энергия планетарного движения в виде приливов и отливов, энергия химических реакций и  радиоактивного распада в недрах Земли, проявляющаяся в виде геотермальных  источников. К возобновляемым источникам также относится преобразованная  энергия Солнца в виде гидроэнергии, энергии ветра и биомассы.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Понятие о  биоэнергетике

Биоэнергетика - это энергетика, основанная на использовании биотоплива.  Это технологии использования   возобновляемых органических ресурсов, так называемых биомассой  для производства  энергии , включая   электроэнергию,  энергию жидких, твердых и газообразных видов топлива,  теплоты, химических веществ и других материалов.

Биоэнергетика включает использование растительных отходов, искусственное выращивание  биомассы ( водорослей , быстрорастущих деревьев) и получение биогаза . Биогаз – смесь горючих газов (примерный состав: метан – 55 – 65 %, углекислый газ – 35- 45 %, примеси азота ,водорода, кислорода и сероводорода), образующаяся в процессе биологического разложения биомассы или органических бытовых отходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Биомасса  как источник энергии

Биомасса – это возобновляющиеся органические вещества растительного  и животного происхождения. Это  любые материалы биологического происхождения , продукты жизнедеятельности и отходы органического происхождения . Биомасса будет на Земле, пока на ней существует жизнь.

Различают первичную и вторичную  биомассу. К первичной относятся растения, животные, микроорганизмы и т.д. Вторичная включает в себя отходы при переработке первичной биомассы и продукты жизнедеятельности человека и животных. Таким же образом на первичные и вторичные подразделяются отходы. В состав первичных включаются отходы первичной биомассы ( отходы сахарного тростника, стебли кукурузы, солома, ботва, опилки, щепа, пни деревьев, спиртовая барда и т.д.). Вторичные состоят из продуктов физиологического обмена животных и человека.

На территории Республики Беларусь практически реализуемый энергетический потенциал биомассы, включая отходы при лесозаготовках, в животноводстве и растениеводстве, составляет 3.5 млн т у.т./год. Но ,отдельные европейские страны значительно превышают этот уровень. Например, Дания, обеспечивают 5 % энергобаланса за счёт биомассы, и в перспективе намечено довести её использование до 15%.

Основные направления использования биомассы  в энергетике:

1-я группа:

- дрова (хвойные, лиственные  породы и быстрорастущие деревья);-   

-производство пеллет (древесные или торфяные гранулы);

- производство горючих брикетов (древесные, травяные, торфяные));

- производство древесной щепы (для  прямого сжигания);

- соломенные или травяные тюки (в специальных топках);

2-я группа:

- газификация;

- пиролиз; 

3-я группа:

- производство этанола;

- производство биодизельного топлива;

4-я группа:

- производство биоводорода;

5-я группа:

- производство биогаза.

Основная часть биомассы  формируются  в лесах – до 68%, культивируемые  сельскохозяйственные  площади обеспечивают ещё 8 %.

Вырубанию лесов есть альтернатива -лесные энергетические хозяйства .Для таких хозяйств отводятся специальные участки .На них плотнее ,чем обычно ,высаживаются саженцы быстрорастущих пород деревьев :тополя осинообразного ,сосны ладанной ,ивы ,ореха ,эвкалипта .Выбор породы зависит от климатической зоны. В течение 5-6 лет осуществляется интенсивное выращивание деревьев с применением полива и внесением удобрений.

Важным источником биомассы является трава .Она произрастает на территории ,сопоставимой  с той ,которую занимает на планете леса .Здесь также возможно культивировать быстрорастущие сорта(слоновая трава ,камыш).

Злаковые растения включая хлебные  злаки ,кукурузу ,сладкое сорго и их отходы в виде соломы ,стеблей ,шелухи ,уже в настоящее время имеют огромное энергетическое значение.

Поиски достойной альтернативы ядерной энергии ,углю и нефти привели к тому ,что на рынке топлива всё большей популярностью пользуется биомасса(в основном древесина).Пристальный интерес к биоэнергетике объясняется прежде всего тем ,что это топливо является частью естественного круга оборота веществ в природе и ,следовательно не оказывает негативного влияния на климат ,другими словами ,использование биомассы в качестве топлива не усугубляет экологии ,проблемы которой в последнее время приобрели глобальный характер.

Опыт Австрии ,Дании ,Швеции ,Финляндии и ряда других стран красноречиво свидетельствует о правомерности рассмотрения древесины как важного энергетического ресурса .Так , например ,в настоящее время в Швеции в топливно-энергетическом балансе страны 20% принадлежат биомассе ,в том числе 50% тепловой энергии ,идущей на отопление ,производится из древесины.

Сегодня в мире на биотопливе успешно работают крупные ТЭЦ ,использующие самые современные термодинамические циклы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Развитие биоэнергетики в Беларуси

Беларусь  идеально подходит для развития биоэнергетики  благодаря наличию больших массивов промышленного леса ,равнинного ландшафта ,хорошо развитой инфраструктуры распределения энергии и тепла ,современных предприятий энергетического и общего машиностроения ,а также высокого уровня технического образования населения.

По оценке ИПЭ НАНБ совместно с Министерством лесного хозяйства технически доступен для биоэнергетики в настоящее время объем древесных обрезков и отходов древесины, эквивалентный приблизительно 1,5 млн. т у.т./год. Согласно официальным данным Белорусского энергетического института только 25% этой величины используется в настоящее время.

К 2015 году потенциальные  древесно-топливные ресурсы для  биоэнергетики оцениваются в 2,7-3,0 млн. т у.т./год, к 2020 году – 3,7 млн. т у.т./год.

Источники биомассы, характерные для нашей республики, можно разделить на пять основных групп:

1.продукты естественной вегетации (древесина, древесные отходы ,древесный мусор и торф);

2.биомасса растительного происхождения (рапс, солома, жмых, силос, костра и т.п.);

3.отходы жизнедеятельности человека (твердые бытовые отходы, отходы промышленного производства и осадки очистных сооружений);

4.отходы  сельскохозяйственного производства, включая отходы агропромышленного комплекса (навоз, куриный помет, ботва, меласса, барда после спиртовая, мезга картофельная, дробина пивная, глицерин технический, отходы мясо- и молоко переработки и т.п.);

5.специально выращиваемые быстрорастущие агрокультуры, растения и лесные насаждения.

Переработка биомассы в топливо осуществляется по 3 основным направлениям.

1.Биоконверсия,или разложение органических веществ растительного или животного происхождения в анаэробных(без доступа воздуха) условиях специальными видами бактерий с образованием газообразного топлива или жидкого топлива.

2.Термохимическая  конверсия(пиролиз ,газификация ,быстрый пиролиз ,синтез)твёрдых органических веществ(дерева ,торфа ,угля)в “синтез-газ”,метанол ,искусственный бензин ,древесный уголь.

3.Сжигание  отходов в котлах и печах  специальных конструкций .В мире сотни миллионов тонн таких отходов сжигаются с регенерацией энергии . Пресованные брикеты из бумаги ,картона ,древесины ,полимеров по теплотворной способности сравнимы сбором углём.

Например, в  нашей стране ,на Поставском льнозаводе освоена японская технология производства теплобрикетов из отходов переработки льна ,которые по теплоотдаче не уступают каменному углю .Кстати ,технология позволяет делать теплобрикеты из древесных опилок бытового мусора .А к настоящему времени на свалках в Беларуси скопилось столько отходов, что если их перевести в нефтяной эквивалент ,то получится около 600-700 тыс.тонн нефти в год .К этому направлению можно было бы отнести и сжигание дров в бытовых печах .Но дрова почему-то выведены из понятия биомассы ,хотя 1/6 часть годового потребления топлива в мире приходится на древесину и около трети всех срубленный деревьев используется для приготовления пищи и отопления .Реальное потребление древесного топлива в три раза превышает уровень ,который показывает статистика .Около половины населения мира использует для приготовления пищи(а это 4/5 расхода энергии в домашнем хозяйстве)и отопления главным образом дрова.

В условиях Беларуси развитие биоэнергетики  экономически целесообразно и технически осуществимо ,т.к. биомасса-вид топлива ,которого у нас с избытком и не использовать  которой было бы не простительной ошибкой.

Под биомассой учёные и специалисты  нашей страны понимают ,в первую очередь ,древесную кору ,стружку ,опилки ,мусор ,деревья на заражённых радиацией территориях .Специалисты БелТЭИ указывают ,что при нынешнем использовании древесных отходов как топлива экономически оправдано увеличение объёма использования древесных отходов в качестве топливо до 2 млн. тонн условного топлива .В институте проблем энергетики Национальной Академии наук РБ завершается серия исследований по возможности использования радиоактивной древесины в качестве топлива.

На перспективу (до 2015 года) прорабатывается вопрос об использовании торфяного топлива на Лунинецкой районной котельной и Барановичской ТЭЦ РУП «Брестэнерго», Зельвенской конденсационной электростанции РУП «Гродноэнерго».

Одним из перспективных направлений  развития топливной биоэнергетики  является создание производств биобутанола – бутилового спирта, получаемого из растительного сырья и гидролизатов древесины с использованием штаммов-продуцентов типа C. acetobutylicum. В отличие от этанола бутанол является более качественной добавкой к бензину. Использование современных технологий непрерывного культивирования и иммобилизованных клеток позволяет получать бутанол с высоким выходом, достигающим предела биологических возможностей используемых культур микроорганизмов, что обеспечивает экономическую эффективность процесса. Поэтому в последние годы производители биоэтанола в Европе переходят на производство биобутанола. Республика Беларусь располагает сырьевой, материально-технической базой и кадровым потенциалом, необходимым для создания производства топливного биобутанола. В связи с этим представляется перспективной разработка отечественной технологии получения биобутанола.

В Беларуси создана программа мероприятий  по развитию биоэнергетики . Их цель – разработка микробиологических и химических технологий получения различных видов биотоплива и создание их производства в Республике Беларусь.  Финансироваться они будут за счет средств республиканского бюджета, выделяемых на научную, научно-техническую и инновационную деятельность в установленном порядке, а также иных источников.

Задачи программы:

• создание системы производств дизельного биотоплива из рапсового масла;
• совершенствование технологии получения и организация производства биоэтанола;
• разработка технологии получения и организация производства топливного биобутанола;
• разработка технологии получения и организация производства топливных гранул из соломы злаковых культур и рапса;
• создание производства печных и котельных топлив, содержащих биодобавки;
• разработка технологии и оборудования для выработки биогаза.

В результате выполнения программы  ожидается:

• создание и внедрение в производство 5 новых технологий, 1 нового прибора, 2 технологических процессов;
• разработка технико-экономического обоснования производства топливного биоэтанола и биобутанола, топливных гранул из растительного сырья, отечественных установок для производства биогаза;
• выполнение поисковых проектов в целях исследования физико-химических, термодинамических и технических характеристик топлива из биомассы энергоинтенсивных культур, разработка технико-экономического обоснования целесообразности интродуцирования из мировой флоры и выращивания в республике биоэнергетических культур для получения различных видов топлива;
• создание и сертификация испытательного центра по контролю качества твердого и жидкого биотоплива, предлагаемого к использованию в Республике Беларусь для двигателей внутреннего сгорания;
• организация производства метиловых эфиров жирных кислот в открытых акционерных обществах «Гродно Азот» и «Могилевхимволокно», рапсового масла на унитарном конструкторско-производственном предприятии «Завод по переработке масличных культур».