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

3 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

12191. Определение порядка реакции по мурексиду и ката¬лизатору (кислоте) 282.69 KB
  Цель работы: определение порядка реакции по мурексиду и катализатору кислоте; определение константы диссоциации слабой кислоты путем кинетических измерений. Схема установки Рис. 1. Общий вид прибора где 1 – узел светофильтров 2 – узел кюветодержателя 3 – и
12192. Ознакомиться с оптическим методом изучения кинетики реакции; определить порядок реакции по сахару к катализатору 151 KB
  Цель работы: ознакомиться с оптическим методом изучения кинетики реакции; определить порядок реакции по сахару к катализатору; определить среднюю константу скорости. Схема установки Рис. 1. Схема поляриметра где 1 – источник света 2 – светофильтр 34 – поляр
12193. Определить частные и общий кинетический порядок реакции 31.15 KB
  Цель работы: определить частные и общий кинетический порядок реакции Fe3I→Fe2I Рабочие формулы где: n1 – частный порядок реакции по ионам железа n2 – частный порядок реакции по йодидионам где: n – общий порядок реакции. Таблица 1 Экспериментальны
12194. Установить зависимость удельной и эквивалентной электропроводности электролита от концентрации и температуры 29 KB
  Цель работы: установить зависимость удельной и эквивалентной электропроводности электролита от концентрации и температуры. Рабочие формулы где: k постоянная сосуда RKCl сопротивление раствора KCl ‒ удельная электропроводность раствора KCl ...
12195. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКОЛ 89.5 KB
  PAGE 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКОЛ Определение показателя преломления стекол: методические указания по выполнению лабораторной работы № 63 по курсу Физика для студентов инженернотехнических специальностей / Курск гос. техн. унт; сост.: Л...
12196. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, КОНЦЕНТРАЦИИ И ДИСПЕРСИИ РАСТВОРОВ САХАРА С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРА АББЕ 304 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ И ДИСПЕРСИИ РАСТВОРОВ САХАРА С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРА АББЕ Методические указания по выполнению лабораторной работы № 64 по оптике для студентов инженернотехнических специальностей ...
12197. ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА 328.5 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ И ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА Методические указания по выполнению лабораторной работы № 66 по курсу Физика для студентов инженернотехнических специальностей Курск 2010 У...
12198. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА 137.5 KB
  ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА МАЛЮСА Методические указания по выполнению лабораторной работы № 67 по оптике для студентов инженернотехнических специальностей Курск 2010 УДК 681.787.2 Составители: В.Н. Бурмистров Л.П. Петрова А.А. Родион...
12199. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЁТКИ 153.5 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЁТКИ Методические указания к выполнению лабораторной работы №68 по разделу Оптика Курск 2010 УДК 53 Составители: П.А. Красных А.А. Родионов Рецензент Кандидат те