Энергетический бюджет мира углеродный: за счет нефти, угля и газа получается более 70% производимой энергии. Это вдвойне опасно, поскольку не только ведет к повышению концен-трации диоксида углерода в атмосфере, но и чревато истощением источников энергии. Мировое сообщество предпринимает активные попытки снизить зависимость энергетики от ископаемого топлива. Одно из новых направлений развития современной энергетики — использование био-топлива.

Биото́пливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород). Несмотря на, казалось бы, полную экологичность биотоплива, использование его не лишено серьезных недостатков.

• Твердое биотопливо

1. Энергоносители биологического происхождения
2. Топливные гранулы

• Жидкое биотопливо

1. Биоэтанол
2. Биометанол
3. Биобутанол
4. Диметиловый эфир
5. Биодизель
6. Биотоплива второго поколения

• Газообразное топливо

1. Биогаз
2. Биоводород

Углеводороды Ряд микроорганизмов, например Botryococcus braunii, способны накапливать углеводородов до 40 % общего сухого веса. В основном они представлены изопреноидными углеводородами.

Критика Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. Например, при производстве этанола из кормовой кукурузы барда используется для производства комбикорма для скота и птицы. При производстве биодизеля из сои или рапса жмых используется для производства комбикорма для скота. То есть производство биотоплива создаёт ещё одну стадию переработки сельскохозяйственного сырья. По расчётам экономистов из Университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд человек. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) в своем отчете за 2005 г. говорит о том, что рост потребления биотоплив может помочь диверсифицировать сельскохозяйственную и лесную деятельность, и улучшить безопасность пищевых продуктов, способствуя экономическому развитию. Производство биотоплив позволит создать в развивающихся странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран от импорта нефти. Кроме этого производство биотоплив позволит вовлечь в оборот ныне не используемые земли. Например, в Мозамбике сельское хозяйство ведётся на 4,3 млн га из 63,5 млн га потенциально пригодных земель.

Распространение По оценкам Worldwatch Institute в 2007 году во всём мире было произведено 54 миллиарда литров биотоплив, что составляет 1,5% от мирового потребления жидких топлив. Производство этанола составило 46 миллиардов литров. США и Бразилия производят 95% мирового объёма этанола.

Экономический эффект По оценкам Merrill Lynch прекращение производства биотоплив приведёт к росту цен на нефть и бензин на 15%. По оценкам Стэндфордского университета во всём мире из сельскохозяйственного оборота выведено 385 — 472 миллиона гектаров земли. Выращивание на этих землях сырья для производства биотоплив позволит увеличить долю биотоплив до 8 % в мировом энергетическом балансе. На транспорте доля биотоплив может составить от 10 % до 25 %. Производство биотоплива из продовольственного сырья недопустимо, получать его нужно из любых органических отходов и древесины быстрорастущих пород. См. также Возобновляемые ресурсы Биотехнология Агфляция Топливные брикеты.

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 миллиардов кВтч/год.

Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВтч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Одна из самых больших ветроэлектростанций России (5,1 мВт.) расположена в районе поселка Куликово Зеленоградского района Калининградской области.

Также крупные ветроэлектростанции расположены у деревни Тюпкильды Туймазинского района респ. Башкортостан (2,2 мВт).

*Источник: www.smenergo.ru/wind/
 

Согласно современным оценкам, опубликованным специалистами НИИ энергетических сооружений, технически достижимый потенциал МГЭС России позволяет производить 357 млрд. кВт • ч в год. 
 

По своему потенциалу гидроресурсы России сопоставимы с существующими объемами выработки электроэнергии всеми электростанциями страны, однако этот потенциал используется всего на 15%.

При оптимистическом и благоприятном вариантах развития выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях может возрасти до 180 млрд. кВт • ч в 2010 г. и до 215 млрд. кВт • • ч в 2020 г. с дальнейшим увеличением до 350 млрд. кВт • ч за счет сооружения новых гидроэлектростанций.

Предполагается, что гидроэнергетика преимущественно будет развиваться в Сибири и на Дальнем Востоке. 

*Источник: Малая гидроэнергетика России
 

 Россия расположена между 41 и 82 градусами северной широты, и уровни солнечной радиации на ее территории существенно варьируются. По российским оценкам, солнечная радиация в отдаленных северных районах составляет 810 кВт-час/м2 в год, тогда как в южных районах она превышает 1400 кВт-час/м2 в год.  

Уровни солнечной радиации демонстрируют также большие сезонные колебания.

Например, на широте 55 градусов солнечная радиация составляет в январе 1,69 кВт-час/м2 в день, а в Июле - 11,41 кВт-час/м2 в день.

Совокупный потенциал солнечной энергии оценивается в 2300000 млн. т.у.т., технический потенциал в 2300 млн. т.у.т. и экономический – в 12,5 млн. т.у.т. Потенциал солнечной энергии наиболее велик на юго-западе (Северный Кавказ, район Черного и Каспийского морей) и в Южной Сибири и на Дальнем Востоке.

Значительными ресурсами обладают Калмыкия, Ставропольский край, Ростовская область, Краснодарский край, Волгоградская область, Астраханская область и другие регионы на юго-западе, а так же Алтай, Приморье, Читинская область, Бурятия и другие регионы на юго-востоке.

В некоторых районах Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока годовая солнечная радиация составляет 1300 кВт-час/м2 , превосходя значения для южных регионов России.

Например, в Иркутске (52 градуса северной широты) поступление солнечной энергии достигает 1340 кВт-час/м2 , а в Республике Якутия-Саха (62 градуса северной широты) – 1290 кВт-час/м

*Источник: Институт Энергетической стратегии
 

 Доклад ФАТЕЕВА Владимира Николаевича, Директора института водородной энергетики и плазменных технологий, РНЦ «Курчатовский институт», Россия, на Форуме «АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА – 2008», Семинар: «Альтернативные моторные топлива»,25 апреля 2008г., ВВЦ, Москва

Во второй половине XX века газ, нефть и уголь практически полностью вытеснили сланец, торф, а также растительные, древесные и дру-гие горючие отходы из отечественной энергетики. За рубежом же эти виды топлива широко применялись и применяются до сих пор, особенно в коммунальной и малой теплоэйергетике. Их использование часто дотируется государством, например, поставками дешевой щепы, остающейся от рубок ухода в лесничествах и при организации других природоохранных мероприятий.

Впрочем, с переходом России к рынку, в том числе и в сфере энергетики, появились серьезные предпосылки для развития коммунальной и малой энергетики на базе дешевого и доступного низкосортного местного топлива и горючих отходов. Подводя итоги очередного отопительного сезона, который в России по-прежнему не обходится без форс-мажора, имеет смысл уделить этой «маргинальной» энергетике хоть немного внимания.

Мотивы и стимулы

Обычно доля топлива в стоимости отпускаемого тепла составляет 40—60%. Неудивительно поэтому, что переход от использования дорогих высококачественных углей, газа и мазута к практически бесплатным горючим отходам и дешевому местному топливу дает ощутимые выгоды. К тому же переход на местное топливо, разработка торфяников и месторождений низкосортных углей, хотя и требует определенных затрат, в целом положительно сказывается на экономике даже дотационных регионов благодаря созданию новых рабочих мест.
Кроме того, сжигание отходов для нас — пока наиболее простой и эффективный способ избавиться от загрязнений. Этот подход позволяет также заметно укрепить экономическую устойчивость и повысить рентабельность предприятия еще и за счет исключения затрат на экологические штрафы, вывоз отходов, мусора и содержание предприятием пожароопасных свалок отходов.

Как это сжигать

Самое трудное в переходе к сжиганию местных низкосортных углей, торфа, растительных и древесных отходов — реконструировать существующие печи в котельных. Наиболее простым по технологии представляется способ сжигания на колосниковых решетках в обычных печах. Однако отходы и низкосортные угли в таких топках, как правило, не гор Многолетний опыт показывает, что практически в имеющиеся типовые топки и котлы не приспосо лены для сжигания древесных отходов, торфа влажных бурых и других низкосортных углей: д перевода котельных на сжигание нового топли требуются новые топки и технологии сжигания.
За рубежом после энергетического кризи 1970— 1980-х годов экономические и экологические соображения стали определяющими при проектировании и эксплуатации котельных для ЖКХ. Главным направлением совершенствования технико-экономических и экологических показателей котельнь стало применение топок кипящего слоя с низкой температурой сжигания. Их тепловая инерция оказывается намного выше за счет введения час (например, золы) в газовые потоки. Это стабилизирует процесс горения, обеспечивает его изотермичность (постоянство температуры) и позволяет сжегать даже низкосортное топливо при относительно низких температурах (800—1000 °С).

Экологичность и эффективность

Выяснилось, что сжигание такого топлива со cpaвнительно невысокой теплотворной способность в печах новой конструкции при относительно низких температурах оказывается гораздо эффективна в частности, из-за того, что появляется возможность снизить вредные выбросы в дымовых газах по сравнению с широко применяемыми высокотемпературными процессами горения. Не менее важно и то, что при этом жесткие санитарные нормы по оксидам серы и азота удается соблюсти и без применения дорогостоящих схем газоочистки.

Отечественный опыт и зарубежная практика показывают, что топки кипящего слоя соответствуют постоянно ужесточающимся и расширяющимся пноменклатуре ограничениям на выбросы широкого круга вредных веществ. Количество вредных выбросов таких опасных соединений, как угарный газ бензопирены, диоксины и некоторые другие, уменьшается благодаря равномерному и эффективному перемешиванию и выжиганию во всем объеме топки. Помимо этого, при пониженной температуре сжигания возгонка минеральной части топлива (золы) минимальна и, следовательно, резко уменьшаются отложения на поверхностях нагрева, а оксиды серы и «кислые соединения» других элементов типа хлора и фтора гораздо легче подавляются.

Изотермичность и хорошее перемешивание в гопке обеспечивают низкую (всего несколько процентов) концентрацию горючих соединений в золе. Иными словами, такие установки, во-первых, обеспечивают высокую степень выгорания горючих соединений и соответственно гарантируют малые потери топлива, а во-вторых, позволяют сжигать практически любые горючие отходы и самые низкосортные топлива. При обычном сжигании углей, даже Высококачественных, котельный шлак содержит до 70-80% горючих соединений, так что его можно с успехом дожигать в топках кипящего слоя.

«Всеядные» котлы

В настоящее время в производственном объединении «Бийскэнергомаш» для котлов производильностью выше 20 Гкал/ч используется более совершенная технология, в которой упомянутый кипящий слой вовлечен в особую циркуляцию.

Такая технология, уже примененная при реконструкции Читинской ТЭЦ-2, позволила, в частности:
повысить КПД котла (при номинальной нагрузке он составил 86%);
повысить эффективность использования топлива (механический недожог не превышает 2,5%) без применения дорогостоящих механических систем возврата;
вдвое снизить выбросы оксидов азота (не более 200 мг/м3);
снизить потери тепла из-за недожога топлива.

Сжигание в вихре

Не менее перспективной выглядит технология сжигания в низкотемпературном вихре. По стабильности горения, глубине выгорания топлива и экологическим показателям котлы с низкотемпературным вихревым сжиганием почти не отличаются от котлов с топками кипящего слоя.

На вихревой способ сжигания переведены три котла производительностью 60 Гкал/ч в котельной г. Междуреченска (Кемеровская область). Реконструкция позволила полностью отказаться от использования мазута (прежде около 30% тепла здесь получали от сжигания мазута). Эта же технология использована в котлах для сжигания подсолнечной лузги в г. Барнауле.

В Абазинском лесокомбинате (Хакасия) работа всего одного котла с вихревой топкой на древесных отходах полностью оправдала отказ от централизованного теплоснабжения (от ТЭЦ) — затраты на строительство собственной котельной окупились за один отопительный сезон.

Экономия и экономика

Приведенный перечень примеров далеко не полон и касается лишь так называемых особых (нетиповых) котлов. С экономической точки зрения проекты, основанные на использовании таких котлов, чрезвычайно выгодны. Срок окупаемости вложенных средств составляет от 3 месяцев до 1,5 лет в зависимости от конкретных условий.

Но и типовое котельное оборудование можно использовать с неменьшей выгодой. Не секрет, что из-за высоких тарифов на энергоносители многие руководители предприятий желают «отделиться» от ТЭЦ, заменив централизованное теплоснабжение автономным. Экономия подчас получается весьма значительной. К примеру, собственная котельная с тремя котлами, построенная в одном из опустевших производственных цехов завода «Трансмаш» в Барнауле, окупилась за полгода.

По материалам сайта «Энергетика и промышленность России»