ТЕМА. ОТРИМАННЯ БІОГАЗУ
МЕТА ЗАНЯТТЯ: вивчення основ про біогаз та шляхи його отримання.
ЗАВДАННЯ: оволодіти методиками отримання біогазу.
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 ( http://agribusiness.kiev.ua/uk/news/ucab/09-06-2009/1244552390/ ).
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.
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 ( http://vesoftua.te.ua/uk/ecology-technology/334-alterenergy.html).
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.
РИС. 31 . Фотографія біогазової установки в Павловку.
Біогаз з високим вмістом метану (більше 40%) придатний для використання на енергетичних об'єктах або в інших технологічних процесах.
Приклали використання біогазу:
- виробництво електроенергії за допомогою генераторів з приводом від двигуна внутрішнього згоряння або газотурбінних генераторів:
- виробництво теплової енергії в пристосованих газових котлах;
виробництво електро- і теплоенергії в когенераційних установках;
- постачання газу до газової мережі;
- використання газу як палива для тракторних та автомобільних двигунів:
- використання газу в технологічних процесах, наприклад, у виробництві метанолу.
Енергетичний потенціал України з використання біогазу досить великий (табл. 7). Важливо, що виробництво біогазу з твердих побутових відходів та відходів сільського господарства, проходить у процесі їх утилізації. Це виграє важливу екологічну роль, зменшуючи техногенне навантаження на навколишнє середовище. Попутнім продуктом виробництва біогазу з відходів сільського господарства є органічні добрива.
Інститутом технічної теплофізики НАН України запропоновано концепцію впровадження біоенергетичного обладнання для виробництва теплової та електричної енергії з біомаси в Україні. Згідно з цією концепцією з урахуванням впливу «зеленого тарифу» на період до 2020 року можна рекомендувати впровадження такого обладнання для виробництва електроенергії з біомаси: міні-ТЕЦ на деревині та соломі, когенераційні установки на біогазі з гною та інших відходів сільського господарства, міні електростанції на біогазі з відходів полігонів ТПВ.
Важливо зауважити, що для когенераційних БГУ (біогазових установок) навіть зеленого тарифу може бути недостатньо для досягнення терміну окуп-ності меншого за три роки. ( http://www.ecospectr.com.ua/?NID=70 )
Це пов'язано з високою вартістю відповідного об-ладнання, тому важливим фактором є можливість продажу збродженого гною та іншого субстрату як органічного добрива. Зараз в Україні працюють три крупні біогазові установки та понад десяти знаходяться у стадії спорудження або проектування. Жодна з працюючих когенераційних установок ще не отримала «зелений тариф» на електроенергію.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
1. Що таке біомаса;
2. Біогаз та його використання;
3. Енергетичний потенціал біогазу в Україні
|
