Биоэнергетика использование энергии биомассы реферат

Обновлено: 30.06.2024

Энергетика – это область общественного производства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии.
В настоящее время 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.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………. 3
Биоэнергетика. Историческая справка. Сущность понятия …………. 4
Общая характеристика методов переработки биомассы…………..…..6
Термохимический метод переработки биомассы……………………6
Биохимический метод переработки биомассы………………………8
Агрохимический метод переработки биомассы…………………….9
Экологическая характеристика использования биоэнергетических установок………………………………………………………………….10
Перспективы развития биоэнергетики в РБ……………………………11
Заключение………………………………………………………………………15
Список использованных источников…………………………………

Работа состоит из 1 файл

РЕФЕРАТ ПО ЭНЕРГО СБЕРЕЖЕНИЮ.docx

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.

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:

Ввод в эксплуатацию 10 биогазовых установок мощностью 125 кВт позволит экономить в год не менее 9 млн. кВт•ч электроэнергии.

Экономический эффект в целом от реализации программы составит не менее 122 млн. долларов США в год (без учета экономического эффекта от создания крупнотоннажных производств биобутанола и биоэтанола). Реализация подпрограммы позволит к 2015 году обеспечить потребление дизельного биотоплива не менее 8 процентов и биотоплива для бензиновых двигателей не менее 12 процентов от общего объема топлива, используемого на транспортные нужды, экономить за счет производства топливных гранул из соломы и отходов древесины не менее 0,5 млн. тонн условного топлива, или около 6 процентов от общего объема энергопотребления в стране.

Развитие биоэнергетики в РБ также предопределено следующими обстоятельствами:

З а и н т е р е с о в а н н о с т ь л е с н о г о х о з я й с т в а в п о т е н ц и а л ь н о м к р у п н о м и н а д е ж н о м п о т р е б и т е л е б о л ь ш о г о о б ъ е м а о т х о д о в , т о п л и в н о й и н е л и к в и д н о й д р е в е с и н ы , к о т о р ы е в н а с т о я щ е е в р е м я н е н а х о д я т с б ы т а ;
С о ц и а л ь н о й в ы г о д о й , к о г д а в р а м к а х с о з д а н и я н о в о й о т р а с л и б у д у т с о з д а н ы н о в ы е р а б о ч и е м е с т а ;
Э к о л о г и ч е с к и м э ф ф е к т о м, т . к . б у д у т с н и ж е н ы в ы б р о с ы д и о к с и д а у г л е р о д а в а т м о с ф е р у , о к с и д о в с е р ы и д р у г и х з а г р я з н я ю щ и х в е щ е с т в з а с ч е т з а м е щ е н и я т о п л и в н о г о м а з у т а.

Ученые считают, что если сохранятся нынешние темпы в биоэнергетике, то со временем нефть, уголь и газ не выдержат конкуренции. В бюджете Европейского союза на 2007-2013 гг. на развитие биоэнергетики будет потрачено до двух миллиардов евро. Отходы деревопереработки, химических производств, переработки сельскохозяйственной продукции, торфоразработок, полиграфической, пищевой и текстильной промышленностей могут быть превращены в высококачественное топливное сырье.

Среди европейских стран по производству биотоплива лидируют Швеция, Дания и Австрия, затем идут Германия, Норвегия, Финляндия и Англия. Они же являются и странами потребителями. В Дании уже приняты четыре государственные энергетические программы, которые дают эффективные результаты, где биомасса считается важным возобновляемым источником энергии. Во Франции с помощью построенных заводов по производству биологического горючего рассчитывают производить из свеклы и других сельскохозяйственных культур экологически чистое горючее. Часть стран использует рапсовое, кукурузное или подсолнечное масло после их переработки. Из каждой тонны рапса можно получить приблизительно 270 кг биотоплива для дизельных двигателей. В Бельгии уже есть заправки с топливом, которое состоит из 15% бензина и продукта, произведенного из свеклы и злаков. В некоторых странах кроме пищевых отходов собирают и отходы растительных масел, устанавливая специальные контейнеры, чаще всего около ресторанов, кафе, столовых…

За последние несколько лет биотопливо стало неотъемлемой частью мировой энергетической системы. Однако и с биотопливом не все так однозначно. Индустрия биотоплива становится все более обширной, и не получится ли так, что использование новых земель только для производства сырья для биотоплива приведет к массовой вырубке лесов для высвобождения сельскохозяйственных территорий. Да и в погоне за древесным биотопливом не лишится ли человечество лесов, оголяя окончательно планету?

Вывод напрашивается один: переход на биотопливо должен не ухудшать, а улучшать состояние окружающей среды, поэтому надо смотреть далеко вперед, чтобы не оборачиваться назад, как это часто бывает.

Человечество может получить достаточное количество электроэнергии, не вырабатывая ее на ГЭС, АЭС или ТЭС, работающих на угле, нефти, природном газе и горючих сланцах. Можно необходимую энергию получать, используя альтернативные источники энергии, например ветровые, приливные, геотермальные, солнечные и волновые электростанции или ТЭС, работающие на биомассе.

Под альтернативной энергией понимаются биогаз, биодизель и другие углеводороды, полученные в результате переработки биомассы. Ресурсы данных источников колоссальны, но ограниченны. Альтернативная энергетика удовлетворить потребность человечества может только при экономии энергии. Например, в Индии правительство на федеральном и региональном уровнях выделяет значительные субсидии для реализации программ по установке усовершенствованных печей. К концу 2000 года в стране работало 32,6 миллиона таких печей. Использование улучшенных печей спасло от уничтожения более 13 миллионов тонн древесины в год. А если усовершенствовать печи по всему миру? Использование биомассы в энергетических целях дает большие перспективы: можно использовать отходы сельского хозяйства (получение биогаза в животноводстве, использование на ТЭС отходов растениеводства), а также получать топливо (выращивание энергетических лесов).

Что можно сделать из биомассы?

Биогаз. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около шестидесяти разновидностей технологий получения биогаза. Наиболее распространенный метод - анаэробное сбраживание в метатанках, или анаэробных колоннах. Биомасса (экскременты сельскохозяйственных животных; солома и прочие отходы растениеводства) сбраживаются в результате жизнедеятельности метанобактерий, в результате чего образуются биогаз и побочные продукты (витамин В, удобрение).

Потенциал: Россия ежегодно накапливает до 300 миллионов тонн в сухом эквиваленте органических отходов.250 млн. т. в сельскохозяйственном производстве и 50 млн. т в виде бытового мусора. Эти отходы являются сырьем для производства биогаза. Потенциальный объем ежегодно получаемого биогаза может составить 90 млрд. м3.

Биодизельное топливо

Биодизель - это экологически чистое топливо для дизельных двигателей, получаемое путем химической обработки растительного масла или животных жиров, которое может служить добавкой к дизельному топливу или полностью заменять его. Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 процентов биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер. Производство биодизеля позволяет ввести в оборот не используемые сельскохозяйственные земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, машиностроении, строительстве и т.д. Например, в России с 1995 по 2005 год посевные площади сократились на 25,06 миллиона гектаров.

Выращивание биомассы для синтеза топлива

Для создания плантаций энергетических лесов в умеренной климатической зоне наиболее перспективны разновидности быстрорастущих сортов тополя (волосистоплодного и канадского) и ивы (корзиночной и козьей), а в южной части страны - акации и эвкалипта. Посадка энергетических плантаций ведется черенками или саженцами квадратно-гнездовым способом или в шахматном порядке с различной шириной междурядий (от 0,8 до 2 метров). Для тополя плотность посадок обычно составляет 3 5 тысяч экземпляров на 1 гектар, однако общих рекомендаций пока не выработано. Период ротации составляет 6 7 лет. Уход за плантацией заключается в бороновании междурядий, внесении удобрений и орошении в засушливые периоды. Плантации могут быть монокультурными и комбинированными. Последние заслуживают особого внимания, поскольку способствуют диверсификации посевов и посадок различных культур, что должно повысить устойчивость к заболеваниям и вредителям, тем самым снижая потребность в ядохимикатах. Кроме того, подобные плантации рациональнее используют поступающую солнечную энергию для формирования биомассы.

Принцип комбинированных посевов и посадок различных культур на одном участке хорошо известен в тропиках, где так называемые "огороды" дают урожаи различных культур на протяжении нескольких лет подряд без применения удобрений и ядохимикатов. Различные варианты комбинированных посевов и посадок разнообразных культур, включая энергетические, уже испытаны в одном из графств Великобритании. В посадках используют тополь и ячмень в междурядьях, либо тополь, ясень, ольху с подсолнечником и люпином в междурядьях, или с горохом полевым, ячменем, клевером, зелеными культурами и т.д. Пример комбинированного использования энергетических лесов известен в Греции, где на плантациях шелковицы выкармливают шелковичного червя. Зимой годовой прирост ветвей обрезают и используют как биомассу. На европейской территории России, где до 80 процентов электроэнергии вырабатывается на ТЭЦ, многие из которых расположены в лесных районах, безусловно, имеются возможности для создания плантаций энергетических лесов либо частичного использования местных лесных ресурсов (отходы заготовки и переработки древесины).

Количество энергии, которое можно получить с энергетической плантации при урожайности 15 тонн сухой биомассы с гектара в год (теплотворная способность 15 МДж/кг), составляет 225 ГДж/га. При КПД газотурбинной электростанции 40 процентов, один гектар энергетической плантации может обеспечить экологически чистым топливом производство 252 МВт-ч электроэнергии в год. В настоящее время рассматриваются различные схемы использования энергетических лесов с короткими севооборотами (как правило, предлагаются севообороты с шестилетним циклом). При этом энергоотдача (отношение количества энергии, которое получают от системы, к энергетическим затратам на ее создание и эксплуатацию, включая все косвенные расходы) таких энергетических плантаций колеблется между тремя и четырьмя, что оказывается вполне приемлемой величиной, если учесть, что энергоотдача для тепловых станций, работающих на угле, составляет четыре-пять единиц.

Растительное масло имеет большую теплотворную способность (38 МДж). Кроме того, растительное масло можно переработать на биодизель. А вот сколько масла можно получить с гектара пашни, засеянного масличными культурами?

Конечно, использование пищевых продуктов (в данном случае растительное масло) не является выходом из энергетической проблемы. Но данный ресурс рассматривать вполне целесообразно.

Метод прямой конверсии биомассы в топливо

Недавно Джоржем Хубером и двумя его студентами из университета штата Массачусетс был разработан метод прямой конверсии биомассы в топливо. Они опубликовали в журнале ChemSusChem статью с описанием метода селективного каталитического пиролиза целлюлозы, результатом которого является образование ароматических соединений (нафталин, толуол, этилбензол и др.), среди побочных продуктов - твердый углеродный материал, СО, СО2 и вода.

Реакцию проводили при 600 C на цеолитном катализаторе ZSM5. Процесс завершался всего за две минуты. Исходным реагентом служил очищенный порошок целлюлозы.

Представления о механизме процесса включают несколько элементарных реакций - разложение целлюлозы с образованием органических соединений, содержащих кислород, затем реакции этих соединений внутри пор катализатора, где происходит дегидрирование, декарбонилирование, олигомеризация и другие химические превращения.

Эксперты высоко оценили новую работу, хотя сами авторы признают, что это лишь первый шаг к эффективному преобразованию биомассы в моторное топливо. Первым делом предстоит изучить возможность использования сырой биомассы, а не порошка целлюлозы. Далее, основными продуктами пиролиза являются ароматические соединения, а их, согласно требованиям правительственной организации США - Агентства по охране окружающей среды - не должно быть больше 25% в общей массе бензина. Значит, придется ограничиться добавкой полученной ароматики к алканам, либо проводить дополнительную реакцию гидрирования.

Тем не менее, несмотря на все эти ограничения, процесс д-ра Хубера привлечет большое внимание коллег и даст толчок к дальнейшим исследованиям в области экологически чистой энергетики, не приводящей к росту содержания углекислого газа в атмосфере.

Выращивание и переработка водорослей

Специальное выращивание биомассы в виде микроскопических водорослей с последующим ее перебраживанием в спирт или метан позволяет создать искусственный аналог процесса образования органических топлив, превосходящий по скорости естественные процессы в миллионы раз. Соотношение между величиной первичной биологической продукции и веществом, захороненным и сохранившимся в морских осадках, составляет 1000:1.

Создание специальных условий может многократно ускорить образование топлива. КПД фотосинтеза благодаря оптимизации питания биогенными элементами, температуре и перемешиванию может быть увеличен от 1,1 до 10 процентов. В процесс переработки биомассы в газ и нефть может быть включено все вещество, а не 0,001 его часть, как происходит в природе, то есть естественный процесс образования углеводородов может быть значительно интенсифицирован. С этой точки зрения, большой интерес вызывает одноклеточная водоросль ботриококкус, содержание углеводородов в которой достигает 80 процентов от сухого веса.

Углеводороды локализуются в основном на наружной поверхности клеток, и, следовательно, их можно удалять простым механическим способом или, например, применяя центрифуги, причем клетки при этом не разрушаются и их можно возвращать обратно в культиватор. Состав углеводородов, продуцируемых ботриококкусом, позволяет использовать их в качестве источника энергии или как сырье в нефтехимической промышленности (непосредственно или после неполного крекинга). После гидрокрекинга на выходе получается 65 процентов газолина, 15 процентов авиационного топлива, 3 процента остаточных масел.

Цианобактерии и биотопливо

Ученые из университета Техаса в Остине научили бактерии вырабатывать материал для топлива. Они изменили геном цианобактерии, благодаря чему последняя научилась вырабатывать большое количество целлюлозы, которое будет использовано для получения биотоплива.

Ученые изменили геном цианобактерий, добавив туда гены, отвечающие за продукцию целлюлозы, взятые от уксусных бактерий Acetobacter xylinume. В результате модифицированные бактерии стали производить целлюлозу в виде геля, что очень удобно, так как ее легче в таком виде расщеплять на глюкозу и сахарозу - простые сахара, которые являются основным источником для получения этанола.

Специалисты высказали предположение, что с помощью модифицированных бактерий намного легче получать этанол, чем, к примеру, из кукурузы, свеклы или сахарного тростника. Так как целлюлоза, получаемая из этих растений, находится в кристаллической форме.

Что также немаловажно, по мнению ученых, так это то, что цианобактерии можно выращивать на непахотных землях и использовать для полива соленую воду, которую нельзя использовать для питья или полива растений.

Исходя из продуктивности цианобактерий в лаборатории, специалисты подсчитали, что при одинаковом количестве производимого этанола, площадь полей с цианобактериями будет в два раза меньше площади, засеянной растениями, используемыми как источник целлюлозы

Человечество переживает энергетические кризисы. В качестве источника энергии люди использовали сначала дрова, потом уголь, нефть, ядерное топливо, газ. Нефть начала заканчиваться давно. Сейчас на смену эпохи нефти и газа приходит эпоха возобновляемых источников энергии. Из возобновляемых самым большим потенциалом обладает биомасса.

Биомасса – образуется при фотосинтезе из диоксида углерода и воды с выделением кислорода. Это материалы растительного происхождения, которые могут быть использованы в качестве топлива для целей преобразования их энергетической компоненты. К биомассе относятся материалы, полученные в результате сельскохозяйственной или лесохозяйственной деятельности, которые соответствуют техническим требованиям (ТУ, ГОСТ, СТБ), предъявляемым к топливу, в их числе:

быстрорастущая древесина и продукты из нее – щепа, пеллеты и т.д.;
растительные отходы пищевой промышленности;
волоконные растительные отходы производства целлюлозы для изготовления бумаги;

- отходы древесины, за исключением отходов антисептированной, химически модифицированной и радиоактивной древесины, которые могут содержать галогены, тяжелые металлы или радионуклиды в количествах, превышающих уровни, установленные действующими нормативными документами для топливной древесины.

Энергия, получаемая при использовании биомассы, относительно дешева и имеются возможности ее накопления. В связи с малой мощностью электростанций, используемых в качестве топлива биомассу, к их преимуществам можно отнести также короткий срок проектирования и строительства, повышение надежности энергоснабжения, связанное с его децентрализацией, повышение эффективности использования топлива; снижение остроты проблемы избавления от отходов.

В соответствии со статьей 39 Закона Республики Беларусь "Об охране окружающей среды" и статьей 31 Закона "Об охране атмосферного воздуха" в Республике Беларусь возможно использование (в том числе для энергетических целей) материалов, соответствующих требованиям ТУ, ГОСТ, СТБ в предназначенных на то установках. При сжигании любого топлива образуются дымовые газы, которые содержат в своем составе загрязняющие вещества, поступающие в атмосферный воздух, расчет которых должен проводится по утвержденным в установленном порядке техническим нормативным правовым актам.

Биотопливо
1. Виды биотоплива
- Кородревесные отходы (кора, опилок, другие отходы лесозаготовки и лесопиления, санитарных рубок и рубок ухода)
- Древесное топливо (дровяная и низкосортная древесина, древесная щепа, древесные брикеты, гранулы, т.д.)
- Щелок (образуется при производстве целлюлозы)
- Шлам (ил) очистных сооружений
Торф является ископаемым топливом

Основные особенности
- Высокая влажность, 50-60% и выше
- Низкая теплота сгорания (особенно у ила)
- Возможность повышения качества топлива за счет его предварительной подготовки на месте
- Относительно низкая цена (отрицательная цена, если сжигаются собственные отходы, которые иначе вывозились бы на свалку)
- Ограниченное плечо перевозки (щелок и вовсе не возится, а используется исключительно на месте)

Биоэнергетика использование энергии биомассы реферат

Содержание

Работа состоит из 1 файл

РЕФЕРАТ ПО ЭНЕРГО СБЕРЕЖЕНИЮ.docx

Что можно сделать из биомассы?

Биодизельное топливо

Выращивание биомассы для синтеза топлива

Метод прямой конверсии биомассы в топливо

Выращивание и переработка водорослей

Цианобактерии и биотопливо

Содержание

Вложенные файлы: 1 файл

реферат.docx

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ БИОЭНЕРГЕТИКИ

2.1. Использование древесины и соломы злаковых культур для производства пеллет.

2.2. Производство газового топлива из твердой биомассы.

2.3. Производство этанола.

2.5. Производство биодизельного топлива.

2.6. Производство биогаза.

Использование биомассы для получения энергии ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )