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

18 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

21577. Развитие личности: психосексуальные стадии по З. Фрейду 21.44 KB
  Ключевые слова: Стадии: оральной анальной фаллической и генитальной. В акте сосания эротический компонент получавший удовлетворение при кормлении грудью становится самостоятельным отказываясь от постороннего объекта и замещая его какимнибудь органом собственного тела [7;163] В течение второй половины первого года жизни начинается вторая фаза оральной стадии оральноагрессивная или оральносадистическая фаза. Фрейд утверждал что все будущие формы самоконтроля и саморегуляции берут начало в анальной стадии.
21578. КАРСТ И КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА 42 KB
  КАРСТ И КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА 6. Поверхностные карстовые формы 6. Подземные карстовые формы 6. КАРСТ И КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА Карст совокупность специфических форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии свойственной областям сложенным растворимыми горными породами каменная соль гипс известняк доломит и др.
21579. АБРАЗИЯ И АБРАЗИОННЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА 174.5 KB
  Абразионный тип берегов 7. Аккумулятивные формы береговой зоны 7. Полезные ископаемые морских берегов 7. Различают три вида абразии: а механическая разрушение пород под действием ударов волн и бомбардировки обломочным материалом; б химическая разрушение коренных пород берегов и берегового склона в результате растворения их морской водой; в термическая разрушение берегов сложенных мёрзлыми породами или льдом в результате отщепляющего действия морской воды на лёд.
21580. ЛЕДНИКОВЫЙ РЕЛЬЕФ И ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ 94.5 KB
  Обломочный материал переносимый и откладываемый льдом образует морены. Различают: подвижные морены переносимые льдом; отложенные морены различные типы ледниковых отложений; морены как формы аккумулятивного ледникового рельефа. Основные морены состоят из самых разнообразных по размеру частиц от глинистых до валунных. С удалением от области ледниковой денудации в составе морены увеличивается количество пылеватого материала и заметно уменьшается величина валунов.
21581. РЕЛЬЕФ И ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ 104.5 KB
  Планетарные и тектонические формы рельефа 9. Вулканические формы рельефа 9. Псевдовулканические формы рельефа 9. Планетарные и тектонические формы рельефа Наболее крупными величайшими формами рельефа планеты являются материковые выступы и океанические впадины.
21582. НЕОТЕКТОНИКА И РЕЛЬЕФ 52.5 KB
  Геоморфологические методы исследования новейших структур и движений 10. Геофизичекие аэрокосмические и другие методы изучения неотектоники 10. Геоморфологические методы исследования новейших структур и движений Выражение структур в облике земной поверхности обуславливается следующими факторами: спецификой геометрии структур размерности морфологии плановых очертаний; спецификой проявления экзогенных процессов изменениями морфологии и строения экзогенных форм рельефа под влиянием растущей структуры; составом свойствами и...
21583. МЕТОДЫ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 44.5 KB
  Морфографические методы основаны на непосредственном наблюдении внешнего облика форм и элементов рельефа выявлении их особенностей и типических черт с целью морфологической классификации и описания а также изучения их пространственных взаимосвязей. Морфометрические методы основаны на применении количественных критериев к анализу форм рельефа и соответствующего генетического истолкования получаемого результата. Стратиграфический метод предназначен для установления геологического возраста отложений и форм рельефа....
21584. ОСНОВЫ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ 44 KB
  Особенности антропогеновых отложений 12. Практическое и теоретическое значение изучения антропогеновых отложений 12. ОСНОВЫ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ Последний период геологического развития Земли именуется по разному: четвертичный период по бытовавшему в 18 веке делению всех отложений на четыре формации ледниковый период новейший период плейстоцен антропоген. Ляйелем для отложений содержащих в составе морской фауны до 90 современных видов.
21585. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ 33 KB
  МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ 13. Геологические методы 13. Геоморфологические методы 13. Геофизические методы 13.