76246

Биоэнергетика

Реферат

Энергетика

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...

Русский

2015-01-30

26.97 KB

70 чел.

Министерство образования РС(Я)

Северо-Восточный Федеральный Университет им. М.К. Аммосова

Физико-Технический Институт

Кафедра “ Теплофизики и теплоэнергетики”

Реферат по дисциплине: «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»

на тему:

«Биоэнергетика»

Выполнил: ст.гр. ЭО-11

Степанов М.И

Проверил: Константинов А.Ф

г.Якутск 2014год

Содержание:

1.Введение

2.Биотопливо

3.Потребление

4.Энергия и экология

5.Заключение

6.Список литературы

1.Введение

Биоэнергетика – это энергетика, основанная на использовании биотоплива. Она включает использование растительных отходов, искусственное выращивание биомассы и получение биогазов.

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:

а)быстрорастущая древесина и продукты из нее - щепа, пеллеты и т.д.; б)растительные отходы пищевой промышленности;

в)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.

2.Биотопливо

1. Виды биотоплива

  1.   Кородревесные отходы (кора, опилок, другие отходы лесозаготовки и лесопиления, санитарных рубок и рубок ухода)
  2.   Древесное топливо (дровяная и низкосортная древесина, древесная щепа, древесные брикеты, гранулы, т.д.)
  3.   Щелок (образуется при производстве целлюлозы)
  4.   Шлам (ил) очистных сооружений

Торф является ископаемым топливом

Основные особенности

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

3. Потребление

Энергия, запасенная в первичной и вторичной биомассе, может конвертироваться в технически удобные виды топлива или энергии несколькими путями

От биомассы к биоэнергии

Зная природу фотосинтеза, можно уже сделать выводы о преимуществах использования биомассы как источника энергии, при сжигании которого содержание углекислого газа в атмосфере не увеличивается. Растения потребляют углекислый газ и перерабатывают его для своего роста. При горении биомассы не может образоваться этого газа больше, чем было поглощено растением при жизни. Использование биомассы для производства энергии не увеличивает концентрации углекислого газа в атмосфере!

Преобразование биомассы и использование их энергии :

Сжигание

Самый старый способ преобразования биомассы в биоэнергию - сжигание древесины. 70% населения развивающихся стран используют древесину как источник энергии. Средний расход древесины для производства энергии в этих странах составляет примерно 700 кг в год на одного человека.

Более половины вырубаемой древесины сжигается для получения тета. Часто для этого используются старые печи, которые выбрасывают загрязняющие вещества в окружающую среду. Если использовать новые конструкции печей с катализаторами, нейтрализующими вредные вещества, загрязнение окружающей среды можно намного уменьшить.

Пиролиз

Пиролиз - это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре. Пиролиз древесины происходит при 450 - 500 °С. Нагревается биомасса до такой температуры обычно с помощью газа, однако расходы последнего с лихвой окупаются. Продуктами пиролиза являются древесный уголь и горючие газы (метан, оксид углерода), при сгорании которых уже в присутствии кислорода выделяется огромное (по сравнению с затраченным на нагрев) количество тепла. Именно эти продукты используют как топливо для обогрева и как сырье в некоторых отраслях промышленности.

Ферментация навоза

Даже навоз может служить источником энергии! Как топливо используют не только навоз, но и продукты его переработки. Перерабатывают навоз чаще совместно с отходами коммунального хозяйства. Дело в том. что оба вида биомассы содержат микроорганизмы, которые в определенных условиях (в частности, при температуре 50 - 6о °С, без доступа воздуха) разлагают органические вещества до биогаза*. Этот процесс обязательно происходит с участием особых веществ - ферментов - и поэтому называется ферментацией. Основной составляющей биогаза является метан, при сгорании которого выделяется тепло. Установки для ферментации навоза очень удобно использовать на фермах, полностью обеспечивая их потребности в энергии.

Ферментация навоза - очень экономичная технология. Недостатками получения и использования биогаза являются его повышенная взрывоопасность и возможность заражения человека паразитами, обитающими в разлагающейся биомассе.

Типы проектов с биомассой

  1.   Строительство биоэнергетических мощностей для выработки энергии на собственные нужды
  2.   Строительство биоэнергетических мощностей для выработки энергии на продажу
  3.   Увеличение паропроизводительности биокотлов за счет их реконструкции и модернизации
  4.   Повышение качества биотоплива (снижение влажности/повышение концентрации)
  5.   Организация производства биогранул (брикетов) - основной эффект достигается у потребителей

Биогазовые установки

Если у Вас есть отходы сельского хозяйства и пищевой промышленности, то Вы можете делать деньги просто из ничего. Такими отходами могут быть навоз скота, свиней, птичий помет, отходы растений, силос, отходы боен (кровь, кишки, жир), технический глицерин (от производства рапса), спиртовая барда, свекольный жом, канализационные стоки

Переработка таких отходов на биогазовой установке дает

- биогаз

в процессе брожения из биоотходов вырабатывается биогаз. Этот газ может использоваться как и обычный природный газ для обогрева, выработки электроэнергии.

  1.   электроэнергию

из одного м3 биогаза можно выработать 2-3 кВт*ч электроэнергии (биогаз, который при сжигании в когенераторе дает электроэнергию).

  1.   тепло

оиогаз можно использовать в котлах для получения теша для ооогрева или наооорот для испарителей систем охлаждения, для получения кипяченой воды для содержания скота, а также для получения пара.

-удобрение

переброженная масса - это экологически чистые жидкие и твердые удобрения (биогумус), лишенные нитритов, семян сорняков, патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, специфических запахов. Урожаи растут на 40-50%.

4. Энергия и экология

Применение и преобразование энергии является сегодня основным фактором, влияющим на окружающую среду. В первую очередь, сжигание ископаемого энергетического сырья особенно актуально в связи с уже доказанным существованием проблемы климата. Что касается углекислого газа, представляющего сегодня основную проблему углекислого газа, то общие выбросы установок по преобразованию энергии остаются вот уже несколько лет относительно постоянными. Однако они не снижались, а именно это требуется Киотским протоколом. (Киотский протокол — международный документ, принятый в Киото (Япония) в декабре 1997 года. Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов). Самую большую проблему будет представлять в будущем, скорее всего, транспорт, который постоянно растёт, а с ним растут и выбросы вредных веществ в атмосферу.

 Баланс выбросов, связанный с применением энергии

Во всех сферах применения энергии (преобразование энергии, сетевые и распределительные потери, а также в сфере преобразования конечной и полезной энергии) происходят выбросы. Они определяются количеством использованной энергии, видом энергии, в также установками и приборами, которые используются в зависимости от цели применения и потребителя

 Сегодня основная глобальная экологическая проблема состоит в увеличении выбросов СO2 в результате растущего потребления ископаемых энергоносителей, которые в количественном отношении рассматриваются как основные виновники так называемого парникового эффекта. Как уже говорилось самую большую проблему при этом будет представлять в будущем скорее всего транспорт, который постоянно растёт, а с ним растут и выбросы вредных веществ в атмосферу.

5.Заключение

Преимущества биоэнергии

  1.   Биоэнергия - возобновляемая энергия.
  2.   Биоэнергия не увеличивает концентрацию углекислого газа в атмосфере.
  3.   Биоэнергия решает проблему использования отходов.
  4.   Технология получения биоэнергии конкурентоспособна.

Недостатки биоэнергии

• Для производства биомассы нужны обширные территории

  1.   Если вырубка лесов будет производится быстрее, чем естественный прирост, будет нанесен серьезный ущерб окружающей среде. Поэтом}' необходимо увеличивать высадку лесов и заботиться о них.
  2.   Увеличение населения Земли и необходимость увеличения производства продуктов питания означает, что земля становится больше необходима для производства пшеницы, чем для производства биотоплива.
  3.   Безответственное использование биотоплива может привести к значительным выбросам окислов азота и сажи, но использование современных технологий исключает этот недостаток.

Сжигание биомассы выгодно, однако биомасса - не бесплатное топливо и цена его будет расти. Поэтому для сжигания биомассы необходимо применять соответствующее оборудование, обеспечивающее более полное сжигание топлива с более высоким коэффициентом полезного действия. При сжигании биомассы необходимо наладить управление процессом горения и оптимизировать режимы работы котлов с учетом влияния на выбросы слишком низкой температуры горения, слишком коротком времени пребывания топлива в топке, недостатке/ избытке кислорода.

При сжигании биомассы необходимо применять первичные меры по снижению уровня выбросов загрязняющих веществ, главным из которых является уменьшение уровня влажности топлива. В настоящее время древесное топливо, сжигаемое в котлах, имеет влажность более 50% с коэффициентом избытка воздуха более 3, что больше похоже на утилизацию топлива как отходов, чем на эффективное использование топлива для получения тепловой/электрической энергии.

Эффективное использование биомассы возможно при соответствующей его подготовке и предварительном удалении влаги. При этом хранение топлива перед сжиганием должно осуществляться на складах, оснащенных соответствующим оборудованием для сохранения/ поддержания качества топлива.

Энергетическая и экологическая составляющие сжигания биомассы являются взаимовыгодными, взаимосвязанными и находятся в прямой пропорциональной зависимости от уровня качества топлива.

6.Список литературы

Сайт проекта "Применение биомассы для отопления и горячего водоснабжения в Республике Беларусь" разработан при активном участии Комитета по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь, Программы развития ООН (ПРООН) и Европейской Экономической Комиссии ООН,

www.bioenergy.by/cel.html

ЭСКО Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы»

http://esco-ecosys.narod.ru/subjects/biofuel.htm

Основы энергосбережения

М.В. Самойлов. В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32448. Молекулярно–кинетическая теория. Гипотеза о равнораспределении энергии по степеням свободы. Распределение Максвелла 730 KB
  Тема: Молекулярнокинетическая теория. Рассмотрим модель идеального газа в которой: 1 молекулы газа не взаимодействуют друг с другом; 2 в равновесном состоянии движение молекул хаотично т. они движутся в направлениях Х У и Z и при этом если в единице объема имеется n молекул то в каждом из этих направлений движется по n 3 молекул или n 6 в одну сторону. Пусть газ находится в цилиндре площадью S и длиной где средняя скорость движения молекул.
32449. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Второе начало термодинамики. Энтропия. Теорема Нернста. Основное уравнение термодинамики 322.5 KB
  Для характеристики состояния системы при тепловых процессах Клаузиус ввел понятие энтропии S. Следует отметить что приращение энтропии не зависит от процесса а определяется только начальным конечным состояниями системы т. Свойства энтропии: энтропия функция состояния. В реальных процессах тепло переходит от более к менее нагретым телам поэтому изменение энтропии каждого тела равно: где .
32450. Состояния макросистемы. Квазистатические процессы. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия и работа газа. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Теплоёмкость. Изопроцессы 446.5 KB
  Внутренняя энергия и работа газа. Уравнение состояния идеального газа. Вычислим элементарную работу газа при бесконечно малом квазистатическом расширении в котором его объем увеличивается на dV. Сила давления газа на поршень равна где S площадь поршня.
32451. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. Политропические процессы. Работа газа при политропических процессах. Газ Ван–дер–Ваальса 311 KB
  Работа газа при политропических процессах. адиабатное расширение газа сопровождается его охлаждением. Политропическим называется процесс перехода газа из одного состояния в другое при котором теплоёмкость остаётся постоянной Сn = const. Покажем что при политропическом процессе теплоёмкость газа остаётся постоянной.
32452. Форм-факторы системных плат 80.5 KB
  Современные: АТХ; NLX; WTX используются в высокопроизводительных рабочих станциях и серверах среднего уровня. Размеры LPX: 9х13 дюймов АТХ В ней сочетаются наилучшие черты стандартов BbyT и LPX и заложены многие дополнительные усовершенствования. По существу АТХ это лежащая на боку плата BbyT с измененным разъемом и местоположением источника питания справа. АТХ физически несовместима ни с BbyT ни с LPX т.
32453. Характеристики монитора 43 KB
  Чем больше размер экрана тем дороже монитор. Самыми распространенными являются мониторы с экранами у которых длина диагонали равна 14 15 17 или 21 дюйм. При сравнении например 15дюймовых мониторов изготовленных разными фирмами необходимо измерить активные области их экранов.
32454. Шины ввода-вывода: ISA, MCA EISA, VESA 33 KB
  Для улучшения каждого из этих параметров нужна шина вводавывода с максимальным быстродействием. Новая более быстродействующая шина должна быть совместимой с прежним стандартом иначе все старые платы придется просто выбросить. Шины вводавывода различаются архитектурой: IS Industry Stndrd rchitecture; MC Micro Chnnel rchitecture; EIS Extended Industry Stndrd rchitecture; VES также называемая VLBus или VLB; локальная шина PCI; GP; FireWire IEEE1394; USB Universl Seril Bus.
32455. Компоненты системной платы 138 KB
  Самые современные системные платы содержат следующие компоненты: гнездо для процессора; набор микросхем системной логики; микросхема Super I O; базовая система вводавывода ROM BIOS; гнезда модулей памяти SIMM DIMM; разъемы шины; преобразователь напряжения для центрального процессора; батарея. Наборы микросхем системной логики Чтобы заставить компьютер работать на первые системные платы IBM PC пришлось установить много микросхем дискретной логики. В 1986 году компания Chips nd Technologies...
32456. Архитектура локальных шин. Шина PCI 106.5 KB
  Шина PCI Локальные шины ЛШ Шины IS MC и EIS имеют один общий недостаток сравнительно низкое быстродействие. Быстродействие шины процессора возрастало а характеристики шин вводавывода улучшались в основном за счет увеличения их разрядности.1 в общем виде показано как шины в обычном компьютере используются для подключения устройств. Однако быстродействие шины вводавывода в большинстве случаев не играет роли.