Плюсы и минусы биотоплива как источника энергии

В последнее десятилетие вопросы, которые связаны с перспективным использованием нетрадиционных источников энергии вызывают все больше внимания. Этому способствует целый ряд факторов: климатические изменения, экологическая безопасность, уменьшение традиционных запасов и сложность разработки мест оставшихся, цены на «черное золото» плохо поддаются каким-либо прогнозам, многие страны стремятся к обеспечению собственной энергетической безопасности и независимости и некоторые другие.

К альтернативным или нетрадиционным возобновляемым источникам энергии относят энергию солнца, ветра, приливов, геотермальную энергию, энергию из биомассы, энергию, которую получают посредством переработки различного рода бытовых и промышленных отходов. В странах Западной Европы и США активно применяются все из вышеперечисленных видов.

Их распространение зависит от особенностей того или иного региона.

Например, Исландия, Дания и некоторые штаты США для получения электроэнергии широко используют геотермальные источники, в Норвегии распространена гидроэнергетика малых мощностей, равнинные районы ориентируются на энергию ветра, тогда как в южных в приоритете солнечные электростанции.

Одним из новых направлений в получении энергии, «бум» которого сейчас переживает Европа, стало строительство установок для ее выработки из бытовых и промышленных отходов, также активно используется технология сжигания биомассы.

Эхо этих новшеств уже докатилось и до России. Но пока еще немногие разобрались в том, что такое биотопливо, как оно работает и в чем его преимущество. Пресса, интерпретируя эту тему, иногда выдает рассказы о веществах, которые совершенно не загрязняют окружающую среду и при этом действуют более эффективно, чем нефтяные топливные продукты. Но на самом деле чего-то совершенно нового в биотопливе мы не найдем. Оно уже используется много тысячелетий и даже сейчас для некоторых регионов остается едва ли не единственным источником тепла. Самым известным видом такого топлива являются дрова. Но на современном этапе развития отрасли к биотопливу относятся более высокотехнологичные продукты, которые являются итогом переработки различных сельскохозяйственных культур, отходов растительного или животного сырья.

Итак, биотопливом можно назвать топливо, которое производится из биологического сырья. Таким сырьем может выступать сахарный тростник, кукурузные, рапсовые, соевые семена и другие сельскохозяйственные культуры. Существует множество проектов, которые направлены на изготовление данного вида топлива путем переработки целлюлозы или различных органических отходов.

Биотопливо можно разделить на несколько видов: жидкое (его используют двигатели внутреннего сгорания) метанол, этанол, биодизель, твердое топливо – дрова и их производные или солома, газообразное – биогаз, водород. Этот вид топлива, в отличие от других полезных ископаемых – часть планетарной биомассы и может восполняться во время периода жизни конкретных организмов.

Активно биотопливо начали использовать Бразилия и США в 70-е годы. В то время эта мера была вынужденной после введения странами ОПЕК эмбарго на экспорт «черного золота», что стало причиной повышения цен на традиционное топливо. Для снижения зависимости от импортируемой нефти, страны были вынуждены вкладывать инвестиции в развитие биотопливной отрасли. Но в то время значительно повысить долю биотоплива как энергетического ресурса смогла только Бразилия. Сегодня активным развитием производства биологической энергии занимаются 48 стран. Это Япония, Китай, Индия, Канада, США, страны ЕС.

Россия в данной сфере пока находится в аутсайдерах, несмотря на свое богатство и разнообразие полезных ископаемых и лесных ресурсов.

Эксперты подсчитали, что наш потенциал ВИЭ, в том числе и биотоплива – 4,6 млрд. тонн в год. А это в 5 раз больше объемов всего потребляемого топливно-энергетического ресурса.

Экономический потенциал при таком раскладе насчитывает 270 млн. тонн условного топлива в год.

Наиболее актуальным в этой области для России стоит вопрос о замене угля и мазута на древесное топливо в сфере теплоснабжения.

Государственная научно-техническая программа «Экологически чистая энергетика» рассматривает большое использование энергии древесных биомасс в развитии нетрадиционной энергетики.

Биомассы растительного происхождения непродовольственного назначения, сельскохозяйственные отходы и отходы лесного хозяйства выступают в качестве сырья для изготовления биотоплива.

Быстрыми темпами в России развивается животноводство, соответственно потребность в кормах возрастает, объем навоза увеличивается. В данном случае при производстве биодизельного топлива из рапсовых культур вырабатывается шрот, который служит высокобелковым кормом для животных, в свою очередь из отходов животноводства можно получить экологически чистый энергоресурс – биогаз. Эксперты подсчитали, что ежегодные объемы производимого рапсового масла в нашей стране могут составить 5,5 млн. тонн, из них 0,5 млн. тонн можно направлять на полное удовлетворение продовольственных нужд, 2 млн. тонн использовать для поставок метилэфира на экспорт, оставшуюся часть перерабатывать в биотопливо на нужды страны.

Определенные подсчеты были произведены и в использовании биомассы. Из нее в стране могут добываться 3 млн. тонн биоэтанола; переработка навоза даст 730 метров кубических биогаза, 1 млрд.

метров кубических этого топлива можно произвести из отходов переработки биоэтанола, опилки дадут 300 тысяч тонн условного топлива, а отходы лесопромышленного производства — 800 тыс. тонн топливных гранул.

В Минсельхозе по этому поводу отметили: «Расчеты экономической эффективности расходов на развитие биоэнергетики в России показывают, что ВВП России возрастет более чем на 1500 миллиардов рублей, будет создано около 60 тысяч дополнительных рабочих мест».

  Главным итогом использования такого объема биоэнергетических ресурсов станет сокращение потребления  традиционного углеводородного топлива в эквивалентном количестве.

Сейчас мы очертили экономические преимущества в использовании биотоплива. Но так ли радужно обстоит дело с другими его характеристиками? Выше мы уже указали, что основное достоинство биотоплива – его возобновляемость. У нас есть возможность пополнять его запасы до тех пор, пока мы выращиваем его производные.

Только в ситуации с углем или нефтью процесс этот миллионами лет производила природа, в случае с биотопливом этот процесс мы способны воспроизводить самостоятельно в короткий срок.

Возобновляемость биоэнергетических ресурсов сомнения не вызывает, а вот дело с  аспектом количества вредных выбросов обстоит сложнее. У этого вопроса есть и сторонники и противники. Первые утверждают, что главное преимущество биотоплива в сокращении выбросов парниковых газов. Но это совсем не говорит о том, что сгорая, данный вид топлива выделяет меньшее количество диоксида углерода. В процессе сгорания в атмосферу попадает углерод, поглощенный ранее растениями, по причине этого углеродный баланс планеты не меняется. С ископаемыми видами топлива дело обстоит по-другому: много миллионов лет углерод в них был «законсервирован» в недрах земли, а когда попал в атмосферу, концентрация углекислого газа неизбежно повысилась.

К преимуществам биотоплива относят и тот факт, что в его составе не содержится сера. Но при его сгорании увеличиваются выбросы оксидов азота, а во время неполного сгорания определенных видов этого топлива атмосфера загрязняется альдегидами.

Но сторонники биотоплива утверждают, что в целом уровень вредных выхлопов у него намного меньше, чем у нефтяного. Противники же говорят о том, что при использовании биологического топлива нет никакого выигрыша в данном вопросе.

Некоторые источники свидетельствуют, что биодизель, который получен из кукурузы или рапса дает больший выброс парниковых газов на 50-70%, чем обычное дизельное топливо.

Кроме того, в разы увеличивается закись азота в газах, а это вещество во много сотен раз сильнее действует на развитие парникового эффекта по сравнению с углекислым газом.

Второй минус противники биотоплива находят в задействовании больших земельных территорий при выращивании биосырья. Помимо этого требуется их постоянная обработка, удобрение и орошение. В этом аспекте биоэнергетика сильно проигрывает, например солнечным батареям, которые размещаются в пустынных регионах или ветрогенераторам, практически не занимающим места. Ни один из этих возобновляемых источников энергии не делает выбросов парниковых газов. Еще один минус биотоплива находят в том, что эффективность его намного ниже, чем у ископаемых видов. Температура возгорания биотоплива – 150 градусов Цельсия, а обычное дизельное топливо реагирует уже при температуре в 50 градусов. Низкие температуры делают биодизель очень густым, в этой ситуации его можно использовать только в виде смеси с обычным дизелем.

Сравнивая все плюсы и минусы данного вида топлива нельзя забывать о том, что эта отрасль энергетики возникла совсем недавно и стоит на самой начальной стадии своего развития. Ситуация с невозобновляемыми ресурсами становится дефицитной, поэтому человечество должно рассматривать и развивать любые альтернативные источники энергии.

Исходя из этого, интерес многих стран к развитию анализируемой нами области биотехнологий постоянно растет. Эксперты подсчитали, что мировой биотехнологический рынок к 2025 году достигнет уровня в 2 триллиона долларов, отдельные его сегменты дают прирост от 5% до 30% в год.

Доля России на этом рынке сегодня – 0,1%, а развитие определенного ряда сегментов в процентном эквиваленте вообще равняется нулю.

Правительство уже распорядилось внести изменения в сложившуюся ситуацию. Так, в прошлом году премьер Дмитрий Медведев заявил о необходимости создания условий для развития в России мощного сектора биоиндустрии.

На заседании правительства по обсуждению дорожной карты развития биотехнологий и генной инженерии он отметил, что «эту ситуацию необходимо изменить, увеличив производство отечественной биотехнологической продукции минимум в 10 раз».

  А в утвержденной правительством РФ  «Комплексной программе развития биотехнологий в РФ до 2020 года» изложены основополагающие параметры для развития биотехнологий в медицине, агросфере, энергетике и других отраслях.

Источник: https://novostienergetiki.ru/biotoplivo-novaya-staraya-otrasl-v-energetike/

Биотопливо для автомобилей: преимущества и недостатки

В продолжение нашей недавней статьи о грузовике на водородном топливе, рассмотрим другой вид альтернативного горючего — биотопливо. Первое в мире биотопливо для автомобилей представляло собой смесь дизельного топлива и рапсового масла (его доля колебалась от 5 до 30 процентов).

Впрочем, большого распространения такое горючее не получило, – такая топливная смесь вела себя нестабильно, быстро расслаивалась. К тому же она негативно влияла на работу двигателя, который начинал часто глохнуть.

В дальнейшем совершенствование технологии позволило значительно улучшить характеристики биотоплива для автомобиля, чьи физико-технические данные стали практически идентичны минеральному топливу, произведенному из нефти.

Кроме того, такое топливо имеет ряд преимуществ, которые будут рассмотрены ниже.

Биотопливо для автомобиля: преимущества

Оценивая преимущества биотоплива для автомобилей, чаще всего во главу угла ставят два фактора. Первый – биотопливо относится к возобновляемым источникам энергии.

Если запасы нефти – ископаемый конечный ресурс, то сырье для получения биотоплива (в основном — сельскохозяйственные энергоемкие культуры и отходы их переработки, в перспективе – водоросли и т.д.

) – ресурс возобновляемый, который может постоянно воспроизводиться в необходимых для потребления количествах.

Второй фактор – экологическая нейтральность (безопасность) использования биотоплива. Широкое внедрение биотоплива рассматривается как один из наиболее эффективных способов противостоять глобальному потеплению.

Сжигание биотоплива не приводит к образованию большого объема углекислого газа, а значит – снижает влияние парникового эффекта. Современные исследования показали, что использование автомобильного биотоплива на 65% снижает выброс парниковых газов.

Кроме того, выращивание растений и сельхозкультур, идущих на переработку для получения биотоплива, приводит к частичному поглощению оксида углерода, находящегося в атмосфере.

Стоит отметить еще ряд факторов, которые говорят в пользу биотоплива для автомобилей:

• низкая стоимость – именно топливный кризис стал причиной резко возросшего интереса к биотопливу и массовому его внедрению. В целом, стоимость биотоплива для автомобилей почти на порядок ниже, чем стоимость обычного топлива (бензина или дизельного топлива). Важно, что оно меньше подвержено колебанию цены, ведь цена бензина напрямую связана с текущей стоимостью нефти на международных спекулятивных рынках. Поэтому стабильная цена биотоплива позволяет делать более точные экономические прогнозы и планировать развитие бизнеса;
• использование биотоплива позволяет экономить на обслуживании автомобиля, особенно когда речь идет о моделях двигателей, специально адаптированных под биотопливо. Как известно, со временем бензиновый двигатель увеличивает выбросы СО2, что требует дополнительных затрат для контроля за уровнем выбросов. Еще один плюс – использование биотоплива снижает загрязнение двигателя (при сгорании не образуется сажа и гарь), не засоряется топливная система – все это в комплексе приведет к снижению затрат на проведение техобслуживания;
• мобильность – использование, например, электромобилей напрямую связано с развитием сети электрозаправок, что требует дополнительных капиталовложений. Кроме того, зарядка аккумулятора не может быть выполнена в течение малого времени – это достаточно длительный процесс. Для автомобильного биотоплива может быть задействована уже существующая инфраструктура автозаправок. Отдельно стоит отметить тот факт, что биотопливо для автомобилей очень легко доставить к пункту заправки, оно стабильно и не теряет своих свойств во время доставки;
• энергетическая независимость – импорт энергоносителей (нефти и продуктов её переработки, природного газа) не только негативно сказывается на бюджете любой страны (ведь деньги фактически вымываются из экономики), но ставит страну в зависимость от внешних поставок. В случае кризиса и ограничения или прекращения поставок энергоносителей, экономика страны может быть практически полностью парализована. Поиск новых поставщиков, смена логистики и маршрутов перевозки – все это потребует значительных временных и финансовых вложений. Производство биотоплива для автомобилей, которое может быть налажено с использованием местного сырья, позволит любой стране повысить собственную энергетическую независимость, сократив внешние поставки. При этом значительные средства останутся внутри страны, что положительно скажется на потенциале экономического развития. Кроме того, организация производства биотоплива – это дополнительные рабочие места, а это еще один положительный фактор для экономики;
• безопасность использования – биотопливо для автомобилей нетоксично, не имеет резкого запаха, не может вызвать отравление. При его использовании существенно снижается опасность загрязнения почвы, ведь разлитое топливо, попав в землю, быстро разлагается под воздействием микроорганизмов.

Биотопливо для автомобилей: недостатки

Анализируя недостатки биотоплива для автомобилей, в качестве основного минуса указывают снижение мощности двигателя при его использовании. Разные источники приводят разные значения, но в среднем падение мощности оценивают в  пределах от 30 до 40 процентов.

Снижение мощности компенсируется ростом потребления топлива, что приводит к снижению экономической составляющей от внедрения биотоплива. На самом деле, такое утверждение правдиво только частично, прежде всего – для старых двигателей, которые проектировались для работы на бензине или дизельном топливе. В этом случае действительно происходит ощутимое падение мощности.

В более современных моделях, адаптированных к работе на биодизеле, падение мощности менее ощутимо.

Из технических факторов к недостаткам биотоплива можно отнести следующие:

• склонность к парафинированию при низких температурах, что снижает возможность использования биотоплива зимой и в условиях Севера. Впрочем, для объективности следует отметить, что для дизельного топлива характерна аналогичная проблема, поэтому при наступлении морозов необходимо переходить на особые, зимние (еще их называют арктическими) марки дизельного топлива.
• зимой при использовании биотоплива машине требуется больше времени чтобы прогреться;
• биотопливо агрессивно воздействует на лакокрасочную поверхность автомобиля и резиновые детали в двигатели. Впрочем, негативное воздействие во многих случаях преувеличивают. Кроме того, если использовать качественное проверенное моторное масло и своевременно проводить его замену – это минимизирует негативное воздействие биодизеля на мотор. А при попадании биодизеля на лакокрасочное покрытие необходимо немедленно и качественно помыть кузов.

Источник: Экологический блог (ruslo.info)

Источник: https://ruslo.info/tehnologii/biotoplivo-dlya-avtomobilej-preimushhestva-nedostatki/

Биотопливо как способ получения энергии

Сегодня часто встает проблема необходимости замены угля и нефти на биотопливо. Люди и раньше использовали биотопливо для того, чтобы согреться либо приготовить еду.

Не разумно полагать, что под словом «биотопливо» подразумевают исключительно древесину. Стоит напомнить, что отапливание дровами предполагает вырубку лесов, что является огромной проблемой в современном мире. В основном слово «биотопливо» означает более высокотехнологичные продукты, которые получают из сельхоз культур либо путем переработки отходов.

Биотопливо как способ получения энергии

Биоэнергетика- это производство энергии из разного вида биотоплива. Например, из гранулы, соломы или биогаза. Выбор биоэнергетики- это шаг к решению проблемы загрязнения окружающей среды, а также шаг на пути к развитию благополучной цивилизации.

технологический процесс производства биотоплива

К энергетическим растениям можно отнести пшеницу и сахарный тростник. Также можно отнести сою, лён, рапс и подсолнечник. Наилучшими энергокультурами для получения твердого биотоплива являются такие деревья, как ива и тополь. В основном это распространено в европейских странах.

Например, в Дании и Швеции плантации, засаженные ивами, занимают от 20 тыс га. Отметим, что помимо растительного материала, энергию также можно получить с твердых и жидких отходов. Утилизация таких отходов происходит путем сжигания на специальных мусоросжигательных заводах.

Плюсы и минусы биоэнергетики

Из преимуществ биоэнергетики можно выделить то, что производить биотопливо можно в любом регионе с самым разнообразным климатом. Также использование биотоплива частично решает проблему утилизации мусора.

Однако у биоэнергетики есть и недостаток.

Массовое выращивание культур, предназначенных для биотоплива, может спровоцировать истощение плодородных земель, в результате чего может начаться голод среди жителей стран третьего мира.

В целом остается лишь надеяться на то, что люди смогут научиться правильно использовать достоинства биотоплива и бороться с его недостатками.

Источник: https://mentamore.com/eko-frendli/biotoplivo-kak-sposob-polucheniya-energii.html

Виды биотоплива и его экологические характеристики

4 марта 2019

Технологии по производству биологического топлива решают проблему с поиском возобновляемых источников энергии с минимальным использованием ценных ресурсов, а также позволяют экологично утилизировать отходы различных производств в промышленных масштабах.

Биотопливо: сырье и технологии

Биотопливо производят из любого органического сырья. Это могут быть отходы жизнедеятельности животных, оболочка и стебли растений, некондиционная древесина, а также отходы пищевой промышленности.

Биомасса дробится, подвергается биологической либо термохимической обработке (нагревание, воздействие различных видов микроорганизмов). После чего образовавшиеся вещества сортируются, очищаются, затем отправляются в коллектор.

Существует классификация биотоплива по типу исходного сырья:

• Первое поколение топлива производится из растений с высоким содержанием сахаров, жиров, крахмала. Например, соя, рапс, кукуруза, а также сахарная свекла. Выращивание этих культур наносит вред климату.
• Второе поколение биотопливного сырья: трава, древесина, отходы сельского хозяйства. Подобная биомасса требует более технологичных методов обработки, но решает также проблему утилизации промышленных отходов.
• Сырьевой базой третьего поколения служат водоросли. Их специально выращивают, но для этого не требуется ни пресной воды, ни земельных площадей. Неприхотливые водоросли позволяют получать топливо без расхода ценных ресурсов.

Разные поколения биотоплива отличаются своими экологическими характеристиками. Наиболее предпочтительным вариантом для топливного производства является биомасса второго-третьего поколений.

Виды биотоплива

Как и другие вещества, биотопливо имеет три разновидности по своему агрегатному состоянию:

• Твердый тип производится на основе отходов сельского хозяйства либо деревообработки.
• Жидкий тип представлен биобутанолом, биоэтанолом, диметиловым эфиром, биодизелем.
• Газообразный тип: биоводород, биометан, биогаз.

Все три разновидности имеют свои специфические особенности, которые рассмотрены ниже.

Твердое биологическое топливо

Самый традиционный пример твердого биотоплива — дрова. С их помощью обогревают жилища уже несколько тысяч лет. Но это далеко не самый экологичный вид топлива, поскольку древесному фонду для возобновления требуются десятки лет.

Альтернативой дровам становятся пеллеты, которые производятся из некондиционной древесины — коры, веток, опилок, обрезков, а также щепы.

Сырье перемалывается, затем из него под воздействием высокого давления и высокой температуры формируются мелкие цилиндрики или брикеты. Из-за правильной формы их удобно хранить.

Кроме того, это прекрасный способ утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности.

Помимо древесной массы для изготовления твердого топлива используют солому, ореховую шелуху, внешние оболочки растений. Такое сырье прессуется и гранулируется.

Не менее часто пеллеты изготавливают из навоза. Современные технологии позволяют устранить неприятный запах из такого вида топлива. Это хороший способ использования отходов жизнедеятельности животных. Кроме того, это дешевое сырье очень быстро возобновляется.

Жидкое биологическое топливо

Жидкое топливо служит альтернативой бензину, либо дополнением к традиционному автомобильному топливу. Различают пять основных видов жидкого биотоплива:

• Биометанол. В качестве сырья для его производства служат одноклеточные водоросли. Разведение таких водорослей не требует ни пресной воды, ни земельных площадей, а потому это одно из наиболее перспективных направлений развития биотехнологий.
• Биодизель — основан на смешивании эфиров жирных кислот. Он абсолютно безопасен, хранится три месяца, разлагается за четыре недели. Применяется как альтернативное автомобильное горючее либо как добавка к традиционному топливу.

• Биобутанол, является аналогом бутанола, но производится из растений: кукурузы, пшеницы, маниока и свеклы. Это вещество способно заменить традиционное автомобильное горючее.
• Биоэтанол получают из сырья, содержащего сахара и крахмал, путем спиртового брожения. Применяется для топки каминов, поскольку обладает высокой теплоотдачей и не образует побочных продуктов горения. Может использоваться в качестве добавки к автомобильному топливу, поскольку защищает мотор и снижает количество выбросов.
• Диметиловый эфир производится из отходов бумажного производства. Может применяться для изготовления автомобильного топлива для машин с LPG-двигателями.

Газообразное биологическое топливо

Основными типами газообразного биотоплива являются:

• Биоводород — аналог водорода. Получают его из органического сырья двумя способами — термохимическим (нагрев до 800 градусов без доступа кислорода) и биохимическим (легкий подогрев и микроорганизмы). Преимущество этого вида топлива — его возобновляемость. Для сырьевой массы используются органические отходы; бактерии, участвующие в переработке сырья, можно использовать неоднократно.
• Биогаз является аналогом природного газа. В его состав входит метан, углекислый газ, а также малое количество примесей (водород и сероводород). Если этот газ очистить от углекислоты, то получится биологический метан. Биогаз получается в результате метанового либо водородного брожения. Метановое брожение включает три этапа биологической обработки сырьевой массы: при помощи гидролизных бактерий, а также кислотообразующих и метанообразующих микроорганизмов. В качестве сырья служат отходы жизнедеятельности животных, водоросли, бытовые отходы. Сфера применения такая же, как у природного газа.

Плюсы и минусы биотоплива

Развитие биотехнологий решает проблему утилизации органических отходов, а также замены нефти и газа на альтернативные виды топлива. Но неразумное их использование может вызвать дополнительные проблемы с климатом, а также экосистемами. Рассмотрим несколько ключевых пунктов в развитии этой отрасли:

• Биотопливо — это возобновляемый источник энергии с дешевым сырьем.
• Технологии, основанные на переработке органических отходов, применимы везде, где есть люди и производственные комплексы.
• Производство биологического топлива снижает уровень углекислого газа в атмосфере, а его применение вместо традиционного горючего уменьшает выработку углекислого газа.
• Выращивание монокультур в больших масштабах (в качестве сырья для биотоплива) приводит к обеднению почвенного состава и снижению биоразнообразия, что оказывает влияние на климат.

Разумный подход к производству биологического топлива способен решить самые острые экологические проблемы окружающей среды.

Источник: https://altenergiya.ru/bio/vidy-biotopliva-i-ego-ekologicheskie-xarakteristiki.html

Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива :: РБК Тренды

Биомасса является основным видом топлива для «зеленой» энергетики: на нее приходится две трети выработанной из возобновляемых источников энергии. Развитие отрасли зависит от новых технологий и благоприятного климата

Bloomberg

По данным центра REN21, работающего под эгидой Программы ООН по окружающей среде, в 2017 году около 18,1% всей потребляемой в мире энергии пришлось на энергию из возобновляемых источников. В общественном сознании «зеленая» энергетика —это в первую очередь ветровые и солнечные установки, но в действительности они занимают незначительную долю даже внутри возобновляемого сектора.

Две трети рынка «зеленой» энергетики занимает биоэнергетика. На нее в 2017 году пришлось 12,4% всей потребленной в мире энергии, или 12,8 тыс. ТВт·ч. Использование биомассы для получения тепла и энергии можно разделить на два способа:

• традиционный: сжигание древесины, древесного угля, навоза и прочих остатков сельскохозяйственной деятельности (на это приходится 7,4% потребляемой в мире энергии);
• современный: использование специально подготовленной биомассы в твердом, жидком и газообразном виде (5% мирового потребления энергии).

Сжигание древесины приводит к выбросам углекислоты, но энергетики отмечают, что высаженные специально для этого деревья впоследствии поглощают вредные газы.

Поэтому, несмотря на недовольство некоторых экологов, власти Евросоюза официально приравняли биомассу к возобновляемым источникам энергии.

В ежегодном докладе по «зеленой» энергетике за 2019 год специалисты REN21 изучили, что происходит на биоэнергетическом рынке и куда он движется.

В отличие от тех же солнечных батарей биоэнергетика подразумевает более сложную производственную цепочку. В современной энергетике биомассу не просто собирают и сжигают, нужно придумать эффективный способ ее переработать (чему помогают научные исследования) и превратить в биотопливо (с помощью химической промышленности).

1. Твердое топливо

Россия также является крупным производителем пеллетов — ежегодный объем продукции достиг в 2018 году 3,6 млн т, что лишь вдвое меньше объема производства в США.

Аналитики REN21 отмечают, что экспорт пеллетов из России в прошлом году вырос на 30%, до 1,5 млн т, при этом в самой стране биоэлектростанции на гранулированной древесине работают лишь на 50% загрузки.

Основными импортерами пеллетов являются страны Евросоюза, Канада и Япония, в которых сейчас активно строятся новые ТЭЦ, производящие как электричество, так и тепло. Помимо дерева твердым биотопливом становятся остатки тростника, торф и даже обработанные коммунальные отходы.

2. Жидкое топливо

Применительно к биоэнергетике жидким топливом чаще всего является биоэтанол. По сути же это просто спирт, получаемый из растительного сырья.

В зависимости от климата и условий, в разных странах сырьем могут являться сахарный тростник, кукуруза, зерновые культуры и так далее. Основная сфера его применения — замена бензина, дизеля и авиакеросина для транспортных средств.

В 2018 году мировое производство жидкого биотоплива всех видов выросло на 7%, до 153 млн л. По энергоемкости это чуть более 8% от всего рынка биоэнергетики.

Благодаря миллиардным инвестициям в производство биоэтанол постепенно наращивает присутствие на рынке. Например, в 2018 году в мире было совершено 150 тыс.

Цифры могут показаться внушительными, но вообще ежегодно в мире совершается более 40 млн авиарейсов, так что применение биотоплива тут находится на самом раннем этапе.

Две проблемы, которые предстоит решить химикам: в каких долях эффективнее всего смешивать биоэтанол с обычным топливом и какое еще сырье здесь можно использовать. В последние годы американская промышленность пытается наладить производство биоэтанола из целлюлозы, но пока эти проекты балансируют на грани окупаемости.

3. Газообразное топливо

Разложение биомассы приводит к образованию смеси метана и углекислоты, который используется в энергетике как биогаз. ТЭЦ на биогазе работают преимущественно в западных странах: в ЕС к концу 2018 года находилось более 10 тыс. процессинговых центров, еще около 2,2 тыс. в США, причем в каждом из 50 штатов.

Перспективной технологией аналитики REN21 называют получение биометана путем удаления из биогаза углекислоты. С одной стороны, очищение биогаза от подобных примесей до уровня качества природного газа позволит использовать инфраструктуру газовой отрасли, с другой — это сделает энергетическую отрасль более экологичной.

Сейчас основным способом использования биомассы в энергетике является отопление. Четверть тепловой энергии жилые и коммерческие здания во всем мире получают от биотоплива.

В подавляющем большинстве случаев это использование традиционной биоэнергии — банальный обогрев горящими поленьями используют в беднейших регионах земли, и точную статистику тут собрать трудно.

Современную биоэнергетику используют городские власти для центрального отопления кварталов, где на нее приходится 95% всех используемых возобновляемых источников энергии.

В промышленности традиционное биотопливо не используется, а современные технологии обеспечивают 6,1% нужд в тепловой энергии.

Перспективы применения, отмечают авторы обзора, зависят от конкретной отрасли.

В меньшей степени биотопливо применяется на транспорте (3% потребляемой энергии) и для выработки электричества (2,1%). Основной объем энергии из биологических источников на транспорте получают автомобили, хотя замещение биотопливом керосина для самолетов входит в планы многих авиакомпаний.

Использование биотоплива для получения электроэнергии растет стабильными темпами около 7–9% в год, и за десять лет с 2008 года объем выработанного таким способом электричества удвоился почти до 600 ТВт·ч.

Основная тенденция, которую отмечают аналитики REN21, — этот сегмент биоэнергетики опережающими темпами растет в Азии (на 14–16% в год), тогда как в Северной Америке и Европе он развивается заметно более умеренными темпами.

В конечном же итоге авторы обзора подчеркивают, что развитие биоэнергетики пока что сильно зависит от внешних условий в определенное время в конкретных регионах.

Например, хороший урожай сои в США и Бразилии в 2018 году позволил этим странам резко нарастить производство биодизеля. Одновременно снижающиеся цены на сахар вынудили бразильцев вводить больше мощностей по переработке тростника в биоэтанол.

Будут ли в дальнейшем условия благоприятствовать развитию биоэнергетики, неизвестно.

Источник: https://www.rbc.ru/trends/green/rentrends_biofuel

Плюсы и минусы использования биотоплива

Биотопливо — это топливо, которое производится из растительного либо животного сырья, органических отходов. Виды биотоплива подразделяются на твердое, жидкое и газообразное.

Твердое биотопливо

Благодаря развитию технологий, сегодня уже существует много различных типов твердого биологического топлива. Среди них можно отметить продукты на деревянной основе, отходы лесной промышленности:

• прессованные опилки;
• щепки;
• кора деревьев;
• солома.

А также отходы аграрного производства:

• подсолнечная лузга;
• ореховая скорлупа;
• навоз.

Эти материалы и отходы проходят стадии обработки и прессования, после чего принимают гранулированную форму длинной до 30 мм, диаметром до 10 мм. Гранулы называются пеллетами.

Также из стружки и опилок изготавливают брикеты. Переработка опилок в производстве позволяет сохранить гектары леса. Также такой источник энергии более экологически чистый, в отличие от угля.

При сгорании дерева и его отходов не выделяется вредных веществ.

Пеллеты на протяжении последних лет занимают верхние позиции среди видов альтернативного топлива для котлов отопления. Ими хорошо заменять солярку, дрова, уголь, либо использовать для работы специальных генераторов. При их сгорании отсутствует дым, выделяется больше тепла, чем от прочих горючих материалов.

Жидкое биотопливо

Чаще применяется в автомобильной промышленности. К нему относят спирты, полученные путем переработки растительного сырья (крахмало и сахаросодержащих культур):

• биоэтанол;
• биометанол;
• биобутанол;
• демитиловый эфир;
• биодизель.

Остановимся более подробно на биодизеле. Основным источником для его получения является рапс и соя.

До недавнего времени в значительных объемах использовалось и пальмовое масло, однако результаты последнего изучения вопроса Европейской комиссией показали, что выбросы парниковых газов из биодизеля, произведенного на пальмовом масле, могут превышать более чем в три раза выбросы в атмосферу, по сравнению с обычным дизтопливом, поэтому с 2021 года его производство в ЕС будет запрещено. Однако это не касается остальных видов сырья.

Также применяют подсолнечное, арахисовоее, кокосовое и льняное масло. Самой эффективной культурой для производства биодизеля считается рапс. Одним из преимуществ биодизеля является возможность смешивания его с обычным дизелем в разных пропорциях. Также он обладает высоким уровнем воспламеняемости.

Этапы производства биодизеля

Заметим, что его применение значительно продлевает срок службы дизельного двигателя, так как биодизель является одновременно и первоклассной смазкой.

Газообразное биотопливо

Газообразное топливо получают путем брожения органических отходов, либо с помощью термохимических и биохимических реакций. Брожение происходит под воздействием бактерий.

Основным видом газообразного биологического топлива является биогаз. К его разновидностям относится биоводород (получается в процессе бутилового либо ацетонобутилового брожения различных растений).

Большой плюс, что в быту биогаз, может применяться в тех же отраслях, где используется обычный природный газ.

Из чего делают биотопливо

Растительное сырьё, из которого производится биотопливо, подразделяется на три поколения. К первому относятся такие культуры как кукуруза, сою и рапс.

Кукуруза

Большая часть биотоплива производится путем переработки кукурузы. Этанол, который получают из кукурузы, имеет хорошие устойчивые показатели. В конце производственной цепочки, остается продукт распада – зерновой дистиллят. Им разрешается кормить рогатый скот.

Соя и рапс

Это две аграрные культуры богатые маслами. В частности, их используют для производства биодизеля и топлива для реактивных двигателей. Их переработка не требует тяжелого технологического процесса, поэтому не является дорогостоящим процессом, и в скором времени, может получить статус производства в промышленных масштабах. Получаемое масло часто используют и в пищевой промышленности.

Сахарный тростник

Ко второму поколению сырья относится древесина и трава, а также непищевые остатки сельскохозяйственных культур. К третьему – водоросли.

Биотопливо из водорослей

Водоросли — это простые организмы, способные к быстрому росту в загрязненной либо соленой воде.

Большим преимуществом водорослей является то, что они содержат в сотни раз больше масла в сравнении с сырьем 1-го поколения.

Поэтому исследования в направлении производства топлива из водорослей считаются очень перспективными. В США ведутся разработки по генетической модификации этих растений с целью получения наилучших результатов.

К недостаткам можно отнести чувствительность водорослей к температурным скачкам. Поэтому выращивание водорослей довольно сложный процесс, требующий особого контроля.

Плюсы и минусы биотоплива

Биотопливо уже успело закрепить за собой статус конкурентоспособного источника энергии. Этому способствует привлекательная стоимость, экологичность биотоплива, и что самое главное для производителей – источник сырья – возобновляемые ресурсы.

Среди минусов можно отметить ограничения по региональной пригодности, растительное масло часто может выращиваться лишь в некоторых регионах из-за собственных особенностей роста в зависимости от климата. Также для производства необходимы большие площади земли.

Тенденции мирового рынка биотоплива

Популярность биотоплива во-первых обусловлена энергетической безопасностью, во-вторых это одно из направлений борьбы против глобального потепления, за счет снижения выбросов в атмосферу.

Биотопливо – альтернатива всем обыденным видам энергетических источников. Все виды транспорта стараются использовать биотопливо, так как это дешевле и чище в процессе сгорания. Высокая потребность на это топливо, способна значительно поменять состояние дел на рынке энергоносителей.

Согласно прогнозам независимого общества энергетики, к 2025 году дефицит нефтепродуктов составит 14%.

По состоянию на 2012 год, выработка биотоплива составила 110 млрд литров. Такие темпы производства, в лучшем случае смогут покрыть только 7% на 2021 год, что является не совсем хорошим показателем.

Источник: https://altenex.ru/article/18-plyusy-i-minusy-ispolzovanija-biotopliva.html

Биотопливо: виды, польза и преимущества

 Биотопливо начали производить как альтернативу традиционным источникам энергии. Детальней о получении биотоплива можно прочитать здесь. В статье же рассмотрим общие понятия.

 Сигналом к использованию биологического топлива послужили расчёты учёных о сверхбыстром сокращении природных ресурсов и приближающемся всемирном энергетическом кризисе.

Давайте рассмотрим, что оно собой представляет, каким оно бывает, а также о пользе и преимуществах этой «энергетической панацеи».

Виды биотоплива

В самом названии «биотопливо» заложено органическое происхождение. Этот источник энергии получают в процессе переработки отходов промышленности, продуктов жизнедеятельности, а также из растительного или животного сырья. Условно альтернативное топливо принято разделять на три категории:

1. Жидкое топливо используют в двигателях внутреннего сгорания. К этому виду относятся: этанол, метанол, биодизель, биоэтанол. Последний является самым популярным топливом в странах Южной Америки, где нет доступа к нефти и продукту её переработки – бензину.
2. Газообразное топливо: водород, синтез-газ, биогаз. Эта категория производится из биомассы – продукта сбраживания органических отходов.
3. Твёрдое биотопливо получают из отходов животного или растительного происхождения. К этому виду относятся: брикеты, пеллеты (топливные гранулы), щепа, солома, лузга, и… дрова. Последние обычно не считаются альтернативным источником из-за низкого КПД и недостаточно быстрого восстановления древесных ресурсов.

Польза и преимущества биотоплива

Главное отличие традиционных – газ, уголь, нефть – энергетических источников от альтернативных – это как раз очень медленное восстановление.

Природа подарила человечеству большие запасы различных полезных ископаемых, которые формировались на протяжении тысячелетий в недрах планеты. Но богатства, накопленные за такой огромный отрезок времени, человечество использовало за неполные 200 лет.

Современные темпы использования традиционного топлива, по расчётам учёных, приведут к исчерпанию газа и нефти уже в несколько следующих десятилетий.

Именно этот фактор стал решающим в стремительном развитии альтернативных технологий добычи энергии с помощью ветра, воды, солнечных лучей, градиента морской воды, подводных течений. Главная задача сегодня – сокращение потребления газа и нефти, о полном переходе речь пока не идёт.

Преимущества биологического топлива очевидны:

• Является быстро возобновляемым ресурсом, в котором не возникнет недостатка;
• Обладает высоким КПД и вырабатывает энергию без отходов;
• Может производиться из большинства органических отходов – животного помёта, отходов птицефабрик и агропромышленных комплексов;
• Обходится намного дешевле газа/бензина;
• Использование и производство энергии с помощью биотоплива безопасно для окружающей среды – не наносит вреда человеку и экологии.

Твёрдое биотопливо – один из самых востребованных источников энергии. Оно обладает очень высоким КПД, а переработка органических отходов заодно решает проблему утилизации.

Польза альтернативного топлива очевидна как для людей и государства, так и для экологии в планетарном масштабе.

Биологическое топливо в Украине

Биотопливо в Украине ещё в новинку, но его производство развивается достаточно быстрыми темпами. В основном источники альтернативной энергии – это  твёрдые отходы птицефабрик, экскременты животных, лузга, сено, подсолнух и прочие растительные отходы. Большая доля предприятий использует этот вариант как утилизацию побочных элементов производства.

Рост производства даёт возможность создавать новые рабочие места, развивать смежные отрасли.

В Украине открываются предприятия, которые не только производят отличное топливо и утилизируют отходы фабрик, но и создают технику, работающую на экологически чистом топливе.

Например, ООО «Биоресурс-Украина» поставляет оборудование для фабрик – теплогенераторы, сушильные комплексы для древесины и зерна, которые выгодны в экономическом плане.

При заинтересованности государства в развитии данной отрасли в ближайшее время можно получить быстрый рост индустрии и существенное снижение цен на топливо для населения.

Источник: http://ecoenergy.org.ua/biotoplivo/biotoplivo-vidy-polza-i-preimushhestva.html

Биотопливо и последствия его использования

Развитие агропромышленного комплекса формирует предпосылки экономического роста, интенсификацию конкурентоспособности национальной экономики и степень социальной обеспеченности населения.

Важнейшим элементом инфраструктуры и неотъемлемым компонентом АПК является машинно-тракторный парк, обеспечивающий развитие ключевых отраслей экономики.

Прогрессивность формирования аграрного сектора, активизация процессов интеграции к международным стандартам развития инженерно-транспортной инфраструктуры влечет неизбежный рост численности машин.

Принимая превентивные меры, международное сообщество планомерно ужесточает требования к токсичности отработавших газов. Регламент выбросов предусмотрен европейским экологическим стандартом (Евро) и Киотским протоколом.

Вместе с тем, агропромышленный комплекс является одним из основных потребителей моторных топлив нефтяного происхождения, запасы которого ограничены. По данным экспертов ресурс нефти в промышленно развитых странах иссякнет в ближайшем будущем, что приведет к неминуемому повышению цен на минеральное топливо. Рост цен предусматривается и увеличением ставок акциза на дизельное топливо.

Биодизель (БД) – топливо дизельных двигателей, допускающее альтернативу минеральному нефтепродукту. Являясь конечным продуктом процесса этерификации (эфиризации) растительных масел и жиров спиртами, он представляет метиловые или этиловые эфиры, свойства которых близки к топливу нефтяного происхождения.

Большинство государств Евросоюза, США, Канада, Бразилия, Австралия активно развивают программу получения и использования БД из растительного сырья.

Согласно директиве Европейского союза (ЕС) содержание БД в общем объеме содержимого нефтепродуктов должно составлять не менее 5%.

До 2030 года ЕС планирует обеспечить 25% своих потребностей в горючем за счет чистых и эффективных видов биологического сырья.

Для производства топлива растительного происхождения в большинстве случаев применяют рапсовое и подсолнечное масло (Испания, Италия, Греция). Обладателем пальмой первенства в производстве БД является Германия, в которой насчитывается свыше тысячи АЗС по реализации данного вида топлива, потребление которого в данной стране составляет более чем 1 млн. тон в год.

При его среднем показателе расходы ранжируются по степени приоритетности в следующем виде – метиловые эфиры рапсового масла (МЭРМ), метиловые эфиры подсолнечного масла (МЭПМ) и метиловые эфиры соевого масла (МЭСМ).

На сегодняшний день при средней урожайности, себестоимость самого выгодного МЭРМ равняется стоимости ДТ.

Обращение к последним публикациям показывает неоднозначность в приоритете использования того или иного типа растительного масла как сырья для альтернативного вида топлива и, следовательно, многосторонность получаемых результатов.

В качестве топлива используют рапсовое, подсолнечное и соевое масло, как в чистом виде, так и в смеси с ДТ.

При работе двигателя на маслах наблюдается уменьшение выбросов оксида углерода (CO) на 30…40%, несгоревших углеводородов (CHx) на 70…80% и повышение концентрации оксида азота (NOx) до 10…20%. Отмечено снижение дымности.

Более низкая теплота сгорания масла приводит к повышению удельного эффективного расхода топлива на 10…25%.

Однако из-за повышенного нагарообразования в камере сгорания и на распылителе форсунки, применение масел в качестве топлива ограничено.

Источник: https://www.sb.by/articles/biotoplivo-i-posledstviya-ego-ispolzovaniya.html