Проблематика использования современных энергоносителей часто основывается на низкой эффективности топлива и большого объема выбросов в конце жизненного цикла. Человечество продолжает оставаться на массовых источниках потребления, принимая во внимание еще один критерий – экономичность. Вместе с этим существующие виды энергоносителей совершенствуются, снижается вредное воздействие на окружающую среду после их использования. Именно поэтому экологически чистое топливо — это прежде всего сырье, имеющее минимальное количество посторонних веществ и присадок. В процессе использования, например, при сгорании, должно использоваться не менее 95 процентов активного состава.
Биотопливо, достоинства и недостатки
Исходным сырьем для получения этого типа энергоносителя является животная или растительная среда, промышленные отходы, продукты жизнедеятельности человека. Активная переработка начинается до того, как биомасса попадет в природный ареал, что уже позволяет делать вывод о снижении негативного влияния на окружающую среду.
Из поступающего на заводы биотоплива сырья получают этанол. Как альтернативный вид этот вид энергоресурса известен достаточно давно. При этом в настоящее время биоэтанол забыт ввиду начала массовой добычи «черного золота» и последующей переработки и получения нефтепродуктов. С фиксацией роста выбросов углекислого газа в атмосферу снова стали возвращаться существующие виды биотоплива. Для перехода на массовое производство необходимо оценить в полном объеме все преимущества и недостатки биологического топлива.
Плюсы:
- Мобильность. Перерабатывающие мощности можно развернуть вне зависимости от региональной принадлежности;
- Снижение эксплуатационной стоимости двигателей;
- Жидкое биотопливо, в отличие от бензина, является возобновляемым источником энергии;
- При использовании сокращается выброс углекислого газа, снижается действие парникового эффекта;
- В регионах, занятых выращиванием культурной растительности для производства альтернативных энергоресурсов, будет происходить активное поглощение оксида углерода.
Кроме положительных свойств, жидкое биотопливо имеет некоторые минусы:
- Ограничивается региональная пригодность;
- Используется большое количество воды;
- Существует возможность повреждения экологической системы региона, где производится биотопливо для автомобилей;
- Климатические ограничения.
Твердое биотопливо
Самый распространённый вид альтернативной энергии. Основная технология, по которой производится твердое биотопливо, — термохимический катализ. Различают агрегатные состояния энергоресурсов. Первичное применяется в необработанном виде на генерацию электричества или отопление. Сюда относятся каменный уголь и древесина. Вторичное состояние биотоплива как альтернативного источника энергии – видоизмененное под влиянием технологических процессов. Результат производства используется в промышленности, для поддержания работоспособности агрегатов, машин.
Древесина
Применяется в качестве первичного источника энергии. В регионе, где задействована древесина как экологический вид топлива, создается возможность для развития экономики, повышение энергетической безопасности района. Особенно актуально стоит вопрос для регионов, не обладающих достаточными запасами газа и нефти. Основные преимущества биотоплива состоят в прямой экономической выгоде, расширению сферы применения, отсутствию неактивности.
В каком виде используется:
- Пеллеты;
- Шайбы;
- Брикеты;
- Щепа;
- Лесной массив, валежник.
Болотный и лесной торф
Представляет собой чистое топливо, которое может использоваться в первичном агрегатном состоянии. Свежий торф для топки не походит ввиду высокой влажности и наличия большого количества посторонних примесей. Чаще для нужд энергетики забирается верховой и переходный материал ввиду того, что эти виды дают минимальное количество отходов в процессе сгорания. Для загрузки промышленных и бытовых печей болотный и лесной топливный торф перерабатывают на специальных производствах. Получаются следующие виды экологически чистого топлива:
- Торфяная крошка. Добывается фрезерным способом, затем просушивается. Используется редко, закладка малыми объемами;
- Полубрикеты. Самый дешевый вид топлива. Требует установки дополнительных фильтрующих элементов в печи и бережного отношения при транспортировке;
- Брикеты. На производстве смешиваются с другими материалами для усиления практических свойств;
- Пеллеты. Гранулированные изделия.
Преимущества и недостатки биотоплива:
- Плюсы: подходит для всех типов котлов, быстро разгорается, держит температуру до 10 часов, КПД выше, чем у дров и угля, компактно в хранении.
- Легко воспламеняется, большое количеств золы, неприятный запах, активно впитывает влагу.
Топливо из сельскохозяйственных отходов
Побочные продукты животноводства, культурных растений, багасса и другие материалы могут активно использоваться во вторичном производстве. Использование биотоплива, полученного из отходов сельского хозяйства, имеет ярко выраженную региональную принадлежность. На практике такие продукты могут сжигаться в первичном состоянии в локации предприятия или использоваться в качестве сырья для получения экологических энергоресурсов.
При применении различных способов получения биотоплива получаются следующие виды материалов:
- Жидкие – биодизель и биоэтанол (на основе растительных видов сырья);
- В твердом виде. При производстве биотоплива используют кукурузу, семена подсолнечника, навоз и помет;
- Газообразное.
Биотопливо животного происхождения
Получать энергоресурсы можно не только из растительного сырья. С использованием специальных реакторов можно получать экологически чистое топлива, примером которого можно считать биотопливо (дизель). Технология производства сводится к предварительной обработке жирового сырья, понижении кислотного числа. Конечными продуктами являются дистиллированный спирт, глицерин и керосин.
Жидкое биотопливо
Этот вид энергии приобретает популярность благодаря возможности использования в двигателях внутреннего сгорания. Это безопасный и экологически чистый источник питания для автомобилей и различной техники, в результате использования которого выделяется минимальное количество вредных остаточных продуктов. В такой концепции снижается вредное влияние на окружающую среду и внутренние детали мотора.
Классификация энергоресурсов выглядит следующим образом:
- Биобутанол;
- Биодизель;
- Биометанол;
- Биоэтанол.
Применение жидких материалов известно в домашних каминах, печах. Образует минимальное количество серы и сажи при сгорании.
Биоэтанол из растительных культур
Лидирует в списке альтернативных источников питания, применяемых для обеспечения потребностей подвижных машин и механизмов. Примером использования является смешанный с бензином биоэтанол. Для получения используется растительное сырье, — культурные растения. Технология производства основывается на спиртовом брожении на сахаре из таких видов сырья как кукуруза, тростник, свекла, некоторые зерновые, содержащие целлюлозу.
Биобутанол для заправки автомобилей
Положительная практика использования четырехуглеродного спирта, получаемого при ферментации растительного сырья, основывается на минимальном количестве выбросов. Существуют аналоги, вырабатываемые из нефти. Известно применение в крупной промышленности в замкнутом цикле производства. В настоящее время происходит улучшение технологии с целью формирования перспективы получения виду дороговизны бензина на рынке.
В сравнении с этанолом обладает следующими достоинствами:
- Обладает высоким энергоресурсом;
- Смешивается с бензином для получения обогащенной топливной смеси;
- Химически устойчив;
- Более экологическое топливо;
- Характеризуется подтвержденными значениями сниженных CO и NOx.
Диметиловый эфир c 2 h 6 o
Производится из биомассы (угля или природного газа), в том числе из отходов целлюлозно-бумажных предприятий. Сжижение вещества происходит уже на низких давлениях. Первой из стран, взявшей на вооружение диметиловый эфир как биотопливный материал, стал Китай. Применение на практике ввиду чистоты продукта не требует установки фильтрующих систем. Для повышения эффективности сжигания необходимо некоторое перестроение оборудования и системы зажигания моторов. Вслед за Китаем концепция внедрения альтернативного источника энергоресурсов принята Московским департаментом транспорта. Сегодня использование биотопливного сырья возможно на таких автомобилях как Volvo, KAMAZ и Nissan .
Биометанол из одноклеточных водорослей
По составу и свойствам является аналогом обычного метанола. Применение материала достаточно широко развито в промышленности. Используется в качестве сырья для изготовления веществ группы формальдегидов, кислоты уксусной, растворителей.
Производство биометанола актуально вдали от газовых месторождений. Для этих целей используются целые плантации зеленых водорослей (в том числе искусственно культивируемых), которые впоследствии сбраживаются до простейшего спирта. Фитопланктон на практике обладает достаточно высокой продуктивностью. В отличие от других технологий, не задействует вода и почва, не оказывается влияние на соседствующие отрасли, например, сельское хозяйство.
Биодизель как альтернатива транспортному горючему
Истощение ископаемых природных ресурсов ставит перед современным поколением серьезную проблематику. Преимущества биодизеля как биотоплива состоит прежде всего в том, что его начинают активно получать и использовать в домашних хозяйствах. Именно так происходит в Европе, где на этом типе энергоносителя работают системы обогрева помещений, садовая техника, машины и агрегаты. Европейцы несколько десятилетий используют такой продукт для езды на автомобиле.
Газообразное биотопливо
Этанол и биодизель относятся к группе жидких энергетических веществ. Не менее интересны с точки зрения вытеснения привычных и неэффективных видов топлива газообразные вещества, полученные из восполняемых ресурсов. В группу данного агрегатного состояния входят биогаз, биоводород и метан. Способ производства аналогичен остальным технологиям, — сырьевая масса сбраживается до активного выделения более легких газов под воздействием активных бактерий. Для изготовления в частных условиях подойдет навоз, отходы мясобойного производства и даже канализационные стоки. В результате получается газ, сходный по составу с природным, но более чистый (не влечет негативных последствий для природы при сгорании). Активно используется в котельных и автомобилях.
Биогаз как замена природного газа
Биотопливо второго поколения характеризуется массовым производством из наиболее доступного сырья. Ученые полагают, что известные способы получения биотоплива уже сегодня позволяют найти выход из энергетического кризиса. Замена природного газа вполне возможна на промышленном уровне. Проблематика вопроса состоит в том, что для перехода потребуется переоснащение промышленных мощностей в международном масштабе. В частных условиях закупка специальных реакторов вполне может себя оправдать в горизонте 15-25 месяцев.
Биоводород полученный химическим методом
Альтернативная технология получения вещества, сходного по химической формуле, позволяет получить лишь аналог продукта. Между тем водородная энергетика уже занимает 6 место в мире по источнику альтернативных ресурсов. Электролиз как химический метод сегодня активно отрабатывается с целью генерации вне стационарных условий. Есть концепты автомобилей, готовых передвигаться на водороде, полученным от расщепления воды.
Солнечная энергия
Источник жизни на всей планете, активно используется в качестве резервного, а иногда и основного источника ресурсов. Генерация мощности происходит в специальных устройствах с последующим преобразованием в электрическую (через фотоэлектрические элементы) или тепловую (через коллекторы) энергию. Считается одним из самых чистых носителей, не оказывающих существенного влияния на окружающую среду.
Электрическая энергия
Особый вид материи, который используется в превалирующих секторах промышленности. На электричестве работает бытовая техника, гаджеты, освещение офисов и улиц, оборудование и агрегаты. Все больше в обиход входят электромобили. В сравнении с биоэтанолом, который используют в качестве энергоносителя, начинает отставать по стоимости производства. Экологический чистый источник ресурсов, в процессе потребления происходит только разогревание проводников, — среды для доставки электричества.
Человечество стоит на пороге перехода к более дешевым, экологически безопасным и возобновляемым источникам энергии. Концепция уже принята в развитых странах, в том числе находится в обиходе домашних хозяйств ввиду относительной легкости получения и наличия сырьевой базы.
Загрузка...
