CC BY
133References:
1. Krasovsky N.N. Motion control theory. M.: Nauka, 1968. 476 p.
2. Krutko P.D. Inverse problems of dynamics of controlled systems: Linear models. M.: Nauka, 1987. 304
p.
3. Karnovsky I.A. Methods for optimal control of the deformable systems oscillations. K: Vyssh. shk, 1982. 116 p.
4. Troitsky V.A. Optimal processes of mechanical systems vibrations. - L .: Mashinostroenie, 1976. 236 p.
5. Chernousko F.L. Oscillation control. M.: Nauka, 1980. 384 p.
6. Butkovsky A.G. Control methods for systems with distributed parameters. M.: Nauka, 1975. 568 p.
7. Bokhonsky A.I. Energy intensity of object displacement control // Fundamental'nye osnovy mekhaniki. 2017. No. 2. рр. 38 - 41.
8. Bokhonsky A.I., Ryzhkov A.I. Designing the controlled movement of an object // Mekhanika, avtomatika i robototekhnika: mater. intl. scient.-practical conf. 2017, pp. 64-69.
9. Bokhonsky A.I., Varminskaya N.I., Ryzhkov A.I. Designing the optimal control of the movement of objects as absolutely rigid and deformable bodies // Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii. 2016. No. 3 (317). pp. 70 - 76.
10. Bokhonsky A.I., Maistrishin M.M. Optimality of constructed object displacement controls // Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii. 2017. No. 3 (323). pp. 31 - 38.
11. Bokhonsky A.I. Reversal principle of optimality. M.: Vuzovsky uchebnik: INFRA-M, 2016. 174 p.
12.Bokhonsky A., Varminskaya N. Evaluation of energy consumption for the object motion optimal control // ICMTMTE IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2020. (https://doi.org/10.1088/ 1757-899X/709/4/044093).
БИОЭНЕРГЕТИКА - АЛЬТЕРНАТИВА ТРАДИЦИОННЫМ ИСТОЧНИКАМ ЭНЕРГИИ
Ермоленко Дмитрий Владимирович
Магистрант Воронежского государственного технического университета
Россия, г. Воронеж
BIOENERGY IS AN ALTERNATIVE TO TRADITIONAL ENERGY SOURCES
Ermolenko Dmitrii Vladimirovich
master's student Voronezh State Technical University
Russia, Voronezh
Аннотация. Биоэнергетика - экологически чистый и возобновляемый источник получения энергии. Такой способ актуален на сегодняшний день, в условиях народонаселения Земли, экономика требует все больше энергии, а запасы ископаемого топлива, на котором основана традиционная энергетика не безграничны. Страны потребители энергии, хоть и имеют в своем запасе большой объем невозобновляемых источников энергии, стремятся конвертировать тепло, пар и электричество из возобновляемых и экологически чистых материалов.
Abstract. Bioenergy is an environmentally friendly and renewable source of energy. This method is relevant today, in the conditions of the Earth's population, the economy requires more and more energy, and the reserves of fossil fuels on which traditional energy is based are not unlimited. Energy-consuming countries, although they have a large amount of non-renewable energy sources in their reserves, are striving to convert heat, steam and electricity from renewable and environmentally friendly materials.
Ключевые слова: Биогаз, мусор, пеллеты, этанол, углеводород, биобутанол.
Keywords: Biogas, garbage, pellets, ethanol, hydrocarbon, biobutanol.
Введение
В настоящее время происходит иссякаемость углеводородного сырья и попытки стран экспортеров увеличить зависимость стран покупателей, диктуя свои условия на рынке и поднимая цены на продукцию. В такой среде непостоянности и изменчивости на рынке сырья, энергозависимые страны приходят к решению получать топливо путем переработки своих собственных продуктов биомассы. Решением является преобразование энергетической системы, внедряя традиционные и возобновляемые источники энергии. По сравнению с добываемыми видами топлива эти источники не исчерпать, поэтому их называют возобновляемыми. Получение энергетических ресурсов (пара, тепла, электричества) из жидкой, твердой и газообразной биомассы средствами биоэнергетики выполняется физическим, химическим или микробиологическим методом на разложении компонентов отходов сельского хозяйства (растительного и животного происхождения).
Активно применяются жидкие виды биотоплива, которые по своим свойствам замещают этанол и солярку, используемые в двигателях внутреннего сгорания.
Биогаз. Газ, получаемый посредством водородного или метанового разложения оргнанических субстанций. В основе разложения стоят три вида бактерий, преобразовывается в больших резервуарах, путем ферментации органических материалов, состоящих из комплекса технических сооружений и аппаратов. По своим физико-химическим показателям биогаз, как и природный газ - углеводород метанового ряда, так как основу его состава формирует метан. В свою очередь биогаз представляет от 60 до 70 % энергетической ценности природного газа, поскольку только на 2/3 состоит из метана.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
ПОЛУЧЕНИЯ ЬИОГАЗА И УДОБРЕНИЙ ]
ИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ АПК
1
Рисунок 1. Технологическая схема получения биогаза и удобрений из органических отходов.
Получать продукт биогаза особенно удобно предприятиям сельского хозяйства. Возможно извлекать сырье и сразу сжигать его в котлах, получая тепловую энергию для собственных нужд, непосредственно на территориях предприятий. К подходящему топливу относятся: навоз, птичий помет, свекольный жом, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, кишки, жир), переработка картофеля, различных культур (кукурузы, рапса, подсолнечника, овса, сахарной и кормовой свеклы). Чем ниже влажность сырья - тем больше энергетическая ценность. Твердые бытовые отходы (ТБО) еще один источник получения биогаза. В нашей стране мусор в основном вывозят на специально отведенные полигоны и свалки. Практично предусмотреть строительство перерабатывающих мусор заводов в этих местах.
Твердое биологическое топливо. К твёрдому биотопливу относят дрова, топливные гранулы, пеллеты и брикеты. Перечисленные материалы получают путем деревопереработки с потерями древесины. Не задействованные в готовое изделие материалы (опилки, обрезки, щепа) утилизируются сжигаясь и вырабатывают энергию. В то же время у подобного сырья имеются недостатки. При сжигании часть вещества оседает в виде сажи, из-за чего перерабатывающие устройства необходимо постоянно очищать. Для повышения эффективности сгорания опилки и щепа должны быть сухими, что требует дополнительных технологических процессов. Нужны большие площади, чтобы складировать эти отходы. При чем, обращаться с ними надо предельно осторожно, ведь свежие опилки и щепа способны к самовоспламенению. Наиболее подходящим сырьем для производства пеллет являются мерные опилки, стружка, щепа и другие отходы деревообработки, влажностью не более 12, 14%. Гранулы производятся без химических закрепителей под высоким давлением. Пеллеты заменяют уголь, дрова и солярку. При сгорании они не выделяют вредных веществ и практически не дымят (в отличие от угля и дизеля). Кроме того, они более энергоэффективны, чем обычные дрова. Плюс пеллетов также в минимальном содержании золы, что снижает потребность в обслуживании печей и котлов. Кроме того, они имеют самую низкую цену, по сравнению с другими видами биотоплива.
Жидкое биологическое топливо. Используя в производстве биоэтанол, количество выделяемого углекислого газа сводится к минимуму, при горении не формируется дым или сажа. Получают путем спиртового брожения из сырья, имеющего в составе сахар и крахмал, можно переработать и в домашних условиях, путем кустарной перегонки, отделяя от перебродившей массы. Используется и как альтернатива автомобильному топливу. Заливать чистый биоэтанол в бак нельзя из-за сильных растворителей и окислителей в составе. Чаще всего применяется специальный состав, имеющий 85% биоэтанола и 15% бензина.
Биобутанол. Полученный биологическим путем аналог бутанола. Бесцветная жидкость, обладающая характерным запахом, широко применяется в качестве химического сырья в промышленности, а также может использоваться, как транспортное горючее. Такое биотопливо имеет высокую энергетическую ценность, на 95-98% выше, чем у бензина и может служить обособленным источником энергии (применяться как с бензином, так и без него), в этом и есть его главное отличие от биоэтанола. Свекла, пшеница, кукуруза - сырье для производста биобутанола.
Биодизель. Из названия понятно, что подобное топливо может быть заменой традиционного дизельного топлива, подходит для всех транспортных средств с дизельным двигателем. Сырьем для топлива является любое растительное масло или животный жир, можно использовать отходы сельского хозяйства, в ряде стран применяется отработанное растительное масло из ресторанов, где оно применялось для приготовления разных блюд. Является биологически безопасным продуктом: имеет относительно высокую температуру возгорания, почти полностью разлагается в земле за 28 дней. Из этого вытекает первый недостаток этого вида топлива - небольшой срок хранения. Второй недостаток связан с температурной переносимостью топлива. Оно замерзает при температуре -5 °С. Рекомендуется комбинировать 20% биодизельного и 80% дизельного топлива в холодное время года. Во время службы увеличивает срок эксплуатации мотора, из-за содержания смазочных компонентов в своем составе.
Рисунок 2. Потенциальные возможности получения биотоплива в России из отходов сельскохозяйственного производства и твердых бытовых отходов
Выводы. Таким образом, на основании вышеизложенного к преимуществам относятся: непрерывность технологического цикла, гибкость процессов преобразования (получение одновременно нескольких источников энергии), доступность сырья для работы установки. В статье рассмотрены основные направления и потенциал биоэнергетики. Проанализированы виды и способы получения экологически чистых источников энергии, на основе физических, химических и микробиологических преобразований веществ. Задачей современного общества является обеспечение всеобщего доступа к недорогим, надежным источникам энергии, устойчивым к современным колебаниям в экономике и позволяющие выполнять природоохранные мероприятия, являющиеся основой в минимизации негативного воздействия предприятий на окружающую среду.
Список литературы
1.Аржановский Е.В. Анализ загрязнения окружающей среды от заводов по изготовлению железобетонных изделий и конструкций // Молодой ученый. 2017. №22. С. 221-222
2. Пути решения экологических проблем в черной металлургии / А.Н. Пыриков, С.К. Вильданов, А.В. Лиходиевский, Н.Н. Мартынов // Сталь. 2008. № 5. С. 99-103.
3.Ховавко И.Ю. Институциональный анализ системы платежей за загрязнение в Российской Федерации // Экономическая наука современной России. 2012. № 3 (58). С. 117-126.
4.Галкин Ю.А., Жигаленко В.А. Разработка и внедрение экологически безопасной системы производственного водоснабжения ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» // Водоснабжение и канализация. 2014. № 1-2. С. 81-83.
5.Гольдберг, В. М. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия / В. М. Гольдберг, В. П. Зверев, А. И. Арбузов и др.; Институт геоэкологии РАН. - М. : Наука, 2001. - 125 с.
