CC BY
5
Использованные источники:
1. Гафуров Н.М., Хакимуллин Б.Р., Багаутдинов И.З. Основные направления альтернативной энергетики. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 7476.
2. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol05.htm.
3. Гафуров А.М. Перспективные области применения энергетических установок на низкокипящих рабочих телах. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2015. - №1 (25). - С. 9398.
4. Гафуров А.М. Потенциал для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в работу теплового двигателя. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2014. №3 (23). - С. 19-24.
5. Гафуров А.М., Гатина Р.З., Гафуров Н.М. Использование сжиженного углекислого газа в качестве рабочего тела в тепловом двигателе для утилизации тепловых отходов промышленности. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 91-94.
6. Гелиоэнергетика - мировой тренд в области экологичной энергетики. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.eprussia.ru/epr/289/7481625.htm.
7. 20 самых больших проектов солнечной энергетики. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://altenergiya.ru/sun/20-samyx-bolshix-solnechnoj-energetiki.html.
УДК 620.91
Хакимуллин Б.Р. студент кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БИОКОНВЕРСИИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В статье рассматриваются эколого-экономические характеристики биоконверсии солнечной энергии. Основные методы газификации биомассы и
производства биотоплива.
Ключевые слова: биомасса, производство биотоплива, растительные культуры, микроводоросли.
Hakimullin B.R.
Gumerov I.R.
Zainullin R.R. EKOLOGO-ECONOMIC CHARACTERISTICS OF BIOCONVERSION OF SOLAR ENERGY
In article ekologo-economic characteristics of bioconversion of solar energy are considered. Main methods of gasification of biomass and bio fuel production.
Keywords: biomass, bio fuel production, vegetable cultures, microseaweed.
Биомасса, как источник энергии, используется с древнейших времен. В процессе фотосинтеза солнечная энергия запасается в виде химической энергии в зеленой массе растений. Запасенная в биомассе энергия может быть использована в виде пищи человеком или животными, или для получения энергии в быту и производстве. В настоящее время до 15% энергии в мире производится из биомассы.
Самый древний, и еще широко применяемый, способ получения энергии из биомассы заключается в ее сжигании. В сельской местности до 85% энергии получают этим способом. Как топливо, биомасса имеет ряд преимуществ перед ископаемым топливом. Прежде всего - это возобновляемый источник энергии. При сжигании биомассы выделяется в 10-20 раз меньше серы и в 3-5 раз меньше золы, чем при сжигании угля. Количество углекислого газа, выделившегося при сжигании биомассы, равно количеству углекислого газа, затраченного в процессе фотосинтеза.
Энергию биомассы можно получать из специальных сельскохозяйственных культур. Например, в субтропическом поясе России предлагается выращивать карликовые породы быстрорастущего вида папайи. С одного гектара за 6 месяцев на опытных участках получают более 5 тонн биомассы по сухому весу, которую можно использовать для получения биогаза. К перспективным видам относятся быстрорастущие деревья, растения, богатые углеводами, которые применяются для получения жидкого биотоплива - этилового спирта (например, сахарный тростник). В США разработан способ производства спирта из кукурузы, в Италии ведутся работы над разработкой способа рентабельного производства спирта из сорго. Использование спирта в качестве моторного топлива уже используют в Стокгольме, где несколько сотен автобусов переоборудованы для работы на спирте [1].
Поскольку биотопливо имеет сравнительно низкую плотность, его выгоднее использовать на месте получения. Стоимость биотоплива существенно ниже стоимости горючих ископаемых. Тем не менее,
применение биотоплива не всегда оправдано с экономической точки зрения. Для автономных источников электроэнергии целесообразнее использовать биотопливо в теплофикационном цикле (когенерации) с генерацией электроэнергии и получением тепловой энергии, или в цикле тригенерации. Мощность установок по утилизации биомассы обычно не превышает 6-10 МВт, из которых на долю электричества приходится около 1-2 МВт. Для таких мощностей применение традиционного паротурбинного цикла Ренкина нецелесообразно [2].
В последние несколько лет на мировом рынке биотоплива активно ведутся разговоры о преимуществах торрефицированной биомассы в форме пеллет или брикетов. Так называемых пеллет второго поколения. Торрефикация представляет собой «мягкий» пиролиз, который позволяет придать биомассе потребительские характеристики, максимально приближенные к характеристикам каменного угля, при сохранении большей части энергии, содержавшейся в исходной биомассе, а также параметров экологической чистоты и возобновляемости.
Брикетирование биомассы происходит при термохимической обработке. Требуемая температура для этого процесса составляет от двухсот до трёхсот градусов по Цельсию. В процессе реакции кислород, влага и летучие вещества удаляются из биомассы. Лишние летучие вещества могут содержать полимеры, которые выделяют множество вредных веществ. Результатом этого процесса является сухая темная и твердая биомасса, известная как биологически чистый уголь. Биоуголь, как правило, производятся в виде гранул или брикетов и сжигают для отопления в домах и используют как топливо для промышленности. От такого вида угля меньше дыма, чем от других горючих веществ [3].
Широко распространенный способ получения энергии из биомассы заключается в получении биогаза путем анаэробного сбраживания. Такой газ содержит около 70% метана. Биометаногенез был открыт еще в 1776 году Вольтой, который обнаружил содержание метана в болотном газе. Биогаз позволяет использовать газовые турбины, являющиеся самыми современными средствами теплоэнергетики. Для производства биогаза используются органические отходы сельского хозяйства и промышленности. Это направление является одним из перспективных и многообещающих способов решения проблемы энергообеспечения сельских районов. Например, из 300 тонн сухого вещества навоза, превращенного в биогаз, выход энергии составляет около 30 тонн нефтяного эквивалента [4].
Биомассу для последующего получения биогаза, можно выращивать в водной среде, культивируя водоросли и микроводоросли. Микроводоросли являются воспроизводимым биологическим ресурсом, удобным для моделирования и использования в технологии за счет фотосинтетического самообеспечения всеми необходимыми питательными веществами. Годовой выход биодизеля из масла микроводорослей превышает выход биодизеля из кукурузного масла в 100 раз, сои в 40 раз, подсолнечника в 20 раз, рапса в 15
раз. При этом культивирование микроводорослей занимает в 45-50 раз меньше площади по сравнению с масличными культурами. Сроки увеличения биомассы микроводорослей по сравнению со сроками вегетации сельскохозяйственных растений гораздо меньше (10 дней вместо 60 дней)
[5].
Создание производства биотоплива на основе маловостребованных, неэффективно используемых видов сельскохозяйственной продукции является актуальным.
Использованные источники:
1. Экологические проблемы энергетического обеспечения человечества. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol05.htm.
2. Гафуров А.М. Перспективные области применения энергетических установок на низкокипящих рабочих телах. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2015. - №1 (25). - С. 9398.
3. Древесные пеллеты и кукуруза как биомасса. [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://mirothodov.ru/articles/stati-o-produkcii-iz-othodov/drevesnye-pellety-i-kukuruza-kak-biomassa.
4. БИОГАЗ: основы производства. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=444.
5. Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф. Особенности производства биодизельного топлива из биомассы. // Инновационная наука. - 2016. - № 52 (17). - С. 68-69.
УДК 620.91
Хакимуллин Б.Р. студент кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Гумеров И.Р. магистрант кафедра ПТЭ институт теплоэнергетики Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛНОВОЙ
ЭНЕРГЕТИКИ
В статье рассматриваются эколого-экономические характеристики волновой энергетики. Основные методы по извлечению волновой энергии,
