Джерело енергії - біогаз

 ТЕМА. ДЖЕРЕЛО ЕНЕРГІЇ -  БІОГАЗ

Великі можливості у власному енергозабезпеченні сільськогосподарських підприємств і економії енергетичних ресурсів закладені у використовуванні енергії відходів сільгоспвиробництва і рослинної біомаси. У сільськогосподарському виробництві джерелом тепла можна прийняти як будь-які рослинні відходи, що непридатні для використовування по прямому призначенню або не знайшли іншого господарського застосування (http://geoknigi.com/book_view.php?id=373  ).

За останній час використовування біомаси в різних її формах (дерево, деревне вугілля, відходи сільськогосподарського виробництва і тварин) в світі в цілому знизилося. Проте, в країнах, що розвиваються, цей вид енергоресурсів складає в середньому 20%. При цьому у ряді країн Африки використовування біомаси для енергетичних цілей рівно зразкова 60% загального енергоспоживання, в азіатських держав - 40%, в країнах Латинської Америки 0 до 30% і у ряді країн Європи, Близького Сходу і Південної Африки до 10%.

У ряді країн використовування деревного палива, деревного вугілля і сільськогосподарських відходів поставлене на комерційну основу. Слід зазначити, що в сільських районах колишнього радянського союзу частка використовування деревного палива вельми значна і при переході на нові енергоносії можна чекати певного зростання самозаготовок.

Вказане особливо важливе в країнах з тропічним кліматом і в великих містах, де проблема ліквідації і одночасно енергетичного використовування відходів виконує особливо важливу роль. З тих, що пройшли 10 відсотковий бар’єр тільки три країни - США, Данія і Швеція довели виробництво електроенергії на установках, що використовують біомасу відходів до 400 МВт.

Значний розвиток одержала переробка біомаси, заснована на процесах газифікації і отримання рідких палив. Починаючи з 1980 р. щорічне виробництво етанолу досягло, наприклад в Бразилії, 10 млн.л.

При переробці біомаси в етанол утворюються побічні продукти, перш за все - промивальні води і залишки перегонки. Останні є серйозним джерелом екологічного забруднення навколишнього середовища. Представляють інтерес технології, які дозволяють в процесі очищення цих відходів одержувати мінеральні речовини, що використовуються в хімічній промисловості, а також застосовувати їх для виробництва мінеральних добрив.

Отримання промислового біогазу рослинного і тваринного походження можливе за рахунок їх зброджування (метанового бродіння) з отриманням метану і знезаражених органічних добрив  (  http://www.marazm.org.ua/enegy/13_136.html). Теплотворна здатність 1 м3 біогазу, що складається з 50-80% метану і 20-50% вуглекислого газу, рівна 10-24 МДж і еквівалентна 0,7-0,8 кг умовного палива.

Проблеми утилізації твердих побутових відходів гостро стоять перед всіма країнами. Вихід сміття складає 250-700 кг на душу населення в рік, збільшуючись на 4-6% в рік, випереджаючи приріст населення

Рішення проблеми переробки сміття знайдене у використовуванні технології твердофазного зброджування на облаштованих полігонах з отриманням біогазу. Ця технологія найдешевша, не оперує з токсичними викидами і стоками.

В даний час в світі діють десятки установок для отримання біогазу із сміття з використанням його в основному для виробництва електроенергії і тепло сумарно потужністю сотні МВт. Розв'язується питання повернення для використовування під забудову земель після витягання газу.

Біогаз частково спалюється в топках казанів, що підігрівають технічну воду, частково подається в дизель-генератор. Перегнійна маса, що перебродила, використовується як повноцінне органомінерального добриво. Вихід біогазу складає 500 м куб/сут.

Останніми роками активно розвивається технологія спалювання зношених автомобільних шин у зв'язку з лавиноподібним накопиченням.

Біогаз з високою ефективністю може трансформуватися в інші види енергії, при цьому коефіцієнт його корисного використовування як паливо на газогенераторах може складати до 83%. Виробництво біогазу в деяких зарубіжних країнах вже зайняло провідне положення в енергетичному балансі сільськогосподарського виробництва.

Автономна Республіка Крим має в своєму розпорядженні достатні ресурси органічних відходів, володіє необхідним науковим і технічним потенціалом для розробки і створення сучасного устаткування для перетворення біомаси в газоподібне паливо.

Комплексною науково-технічною програмою розвитку нетрадиційних відновлюваних джерел енергії в Криму до 2010 р. було передбачено будівництво двох установок по отриманню і використовуванню біогазу на міських очисних спорудах і 9 установок по комплексному використовуванню сільськогосподарських відходів в господарствах Кримського регіону.

ПОНЯТТЯ БІОМАСИ
Біомаса є органічною речовиною рослинного або тваринного походження, яка може використовуватися в якості альтернативного джерела енергії. Звичайні форми біомаси - це деревина, солома, осад стічних вод, комунальні відходи. Значна кількість біомаси утворюється при виробництві і переробці продукції рослинництва (солома від зернових, лузга, качани кукурудзи, від-ходи лісової, деревообробної промисловості та виробництва паперу). До біо-маси відносять також рослинний матеріал, який спеціально вирощується в енергетичних цілях, наприклад, плантації тополі та верби. Серед відходів тваринного походження варто зазначити біогаз отримуваний шляхом ферме-нтації тваринного гною або посліду. Біогаз видобувається також з відстоїв органічних стоків, органічних відходів зі сміттєзвалищ. Біомасою є також так званий піролізний (деревний) газ, що виникає при окисленні деревини. Цей газ може використовуватись для двигунів внутрішнього згоряння або для спалювання у газових котлах. Ще однією з форм біомаси є рідка форма. Найчастіше використовуються ефіри жирних кислот ріпакової олії (так званий біодизель), метанол або етанол, які ще називають біоетанолом і використовують, між іншим, у якості складової бензину.   

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ПОТЕНЦІАЛ БІОМАСИ В УКРАЇНІ

 Згідно експертних оцінок офіційних статистичних даних за 2007 р. теоретичний потенціал біопалива в Україні становить 50 млн. т.у.п., технічний - 30,23 млн. т.у.п., а економічно доцільний - 27,27 млн. т.у.п. Тобто, виходячи з теперішнього рівня загального споживання первинних енергоносіїв в Україні (210 млн. т.у.п. у 2007 р.), економічний потенціал біомаси може задовольнити близько 13% загальної потреби України в енергії.

За еколого-біоенергетичним потенціалом біомаси Україна набагато випереджає усі країни ЄС.
В Україні існує багато джерел енергії з біомаси. Це переважно сільськогос-подарські відходи та відходи деревини лісової промисловості  (  http://delis.lviv.ua/blagod_fond/en_bio.html).

БІОГАЗ
Загальний обсяг виробленої у 2007 році в країнах ЄС електроенергії становив 19937,2 ГВттод. З них 8297.2 ГВттод було вироблено електростанціями, а 11639.5 ГВттод-теплоелектроцентралями.
- тваринних відходів і рослинного силосу в сільськогосподарських біогазових установках;
- осаду стічних вод в очисних спорудах;
- органічних відходів на комунальних звалищах сміття.
Безкиснева ферментація - це складний біохімічний процес, що відбува-ється в анаеробних умовах. При цьому бактерії розкладають органічні ре-човини на прості сполуки, основними з яких є метан і диоксид вуглецю. Під час процесу безкисневої ферментації до 60% органічної речовини перетворюється на біогаз. Біогаз складається, головним чином, з метану (СН4) - 55+70%, СО2 - 32+37%, NО2: - 0,2-0,4% та 6 г/100 м3 Н2 S перед процесом очищення від сірки і менше 0,01 г/100 м3 Н2 S після нього. Швидкість розкладу залежить від характеристик і маси сировини, температури та оптимально обраного часу тривалості процесу. Оптимальна температура ферментації становить близько 30-35° С для мезофільних бактерій і 50+60°С - для термофільних. Для підтримання таких температур в ферментаційних камерах використовується 20+50% від отриманого біогазу.