Новая энергетика

Биогаз - энергия биомассы

Новая энергия - Биогаз

Эффективным возобновляемым источником энергии является биомасса. Ресурсы биомассы в различных видах есть почти во всех регионах мира, и почти в каждом из них может быть налажена ее переработка в энергию и топливо. На современном уровне за счет биомассы можно перекрыть 6-10% от общего количества энергетических потребностей промышленно развитых стран.
Ежегодно на Земле при помощи фотосинтеза образуется около 120 млрд. тонн сухого органического вещества, что энергетически эквивалентно более 40 млрд. тонн нефти. Использование биомассы может проводиться в следующих направлениях:

Наиболее эффективным способом переработки органических возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является получение биогаза. Биомасса дает седьмую часть мирового объема топлива, а по количеству полученной энергии занимает наряду с природным газом третье место. Из биомассы получают в 4 раза больше энергии, чем дает ядерная энергетика. Биогаз полученный из разного органического материала будет отличаться своей теплотворностью: газ бытовых отходов, с/х отходов и газ сточных вод (рис. 1); и он имеет наибольшую теплотворность среди газов предшествующих природному газу. Биогаз из органической биомассы, будь то отходы бытовые, сельскохозяйственного происхождения или отходы пищевых производств, составляет значительную конкуренцию за счет низкой стоимости биомассы.

По данным статистики ежегодно в странах ЕЭС производится бытовых и сельскохозяйственных отходов в объеме 100-120 млн. тонн нефтяного эквивалента (н.э.). Из них 50-60 млн. т н.э. могут быть утилизированы в отдаленной перспективе, а 15-20 млн. т н.э. в настоящий момент. Аналогичные показатели для альтернативных источников энергии составляют (млн. т н.э.): геотермальная энергия — 3-7,5, солнечная энергия — 10-20, ветровая — 6-10.

В нетрадиционной энергетике особое место занимает переработка биомассы (органических сельскохозяйственных и бытовых отходов) метановым брожением с получением биогаза, содержащего около 70% метана, и обеззараженных органических удобрений. Чрезвычайно важна утилизация биомассы в сельском хозяйстве, где на различные технологические нужды расходуется большое количество топлива и непрерывно растет потребность в высококачественных удобрениях. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60-ти разновидностей биогазовых технологий.
Биогаз — это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания специальных реакторах — метантэнках (рис. 2)., устроенных и управляемых таким образом, чтобы обеспечить максимальное выделение метана. Энергия, получаемая при сжигании биогаза, может достигать от 60 до 90% той, которой обладает исходный материал. Другое, — и очень важное, — достоинство процесса переработки биомассы состоит в том, что в его отходах содержится значительно меньше болезнетворных микроорганизмов, чем в исходном материале. Исходным материалом для получения биогаза могут служить практически любые вещества органического происхождения. (рис 1).
Получение биогаза экономически оправдано и является предпочтительным при переработке постоянного потока отходов (стоки животноводческих ферм, скотобоен, растительных отходов и т.д.).

Следует отметить, что для разных органических материалов процесс получения биогаза будет отличаться техническими решениями. Например, для мусорных свалок не обязательно перемещение биомассы в отдельную емкость или резервуар. Биомасса свалки уже выделяет газ и для ускорения этого процесса достаточно ограничить доступ кислорода и сделать скважины непосредственно по месту свалки.

Полученный таким образом биогаз можно утилизировать различными способами (рис .3). Сфера применения в первую очередь зависит от потребностей в мощности (тепловой, электрической). Первоначальной возможностью утилизировать биогаз было его сжигание в тепловых установках. На данный момент такой вариант оправдан в случае не больших мощностей и необходимости только в тепловой энергии. К тому же, из-за технических проблем малых газовых горелок (из-за, к примеру, непостоянного состава биогаза) эта возможность в настоящее время реализуется мало. Если биогаз подводится для теплового использования, то для этого нужны специальные газовые горелки (газовые горелки без поддува, газовые горелки с поддувом.).