Юрий Почанин - Технологии энергетического использования биомассы

Поиск и эффективное использование альтернативных источников энергии в последние десятилетия становятся одними из важнейших научно-технических задач, решаемых мировым сообществом. В этой связи многие страны проводят интенсивные исследования по развитию энергетики, основанной на использовании возобновляемых природных ресурсов, в том числе и биомассы. Скорость формирования биомассы на планете равна 250 х10 9т/год, объемы же образуемых при этом органических соединений составляют 100 х10 9т. Перспективы развития биоэнергетики огромны, учитывая, что лишь 0,5 % доступной на планете биомассы потребляется человеком в пищу.

Биомасса— шестой по запасам из доступных на настоящий момент источников энергии после горючих сланцев, урана, угля, нефтии природного газа.

Биомасса— пятый по производительности возобновляемый источник энергии после прямой солнечной, ветровой, гидро-и геотермальнойэнергии. Биомасса— крупнейший по использованию в мировом хозяйстве возобновляемый ресурс (более 500 млн тонн у. т.в год). Биомасса применяется для производства тепла, электроэнергии, биотоплива, биогаза( метана, водорода).

Основу биомассы нашей планеты составляют органические соединения углерода, которым свойственно выделение тепла в процессе соединения с кислородом при сгорании. Первоначальная энергия биомассы – кислород, образуется в процессе фотосинтеза под влиянием солнечных лучей. В результате ряда химических или биохимических процессов биомасса может трансформироваться в газообразный метан, твердый древесный уголь или жидкий метанол.

В качестве биотоплива могут быть использованы: биомасса древесины, отходы древесины, образующиеся при ее рубке и обработке, биомасса быстрорастущих кустарниковых и травянистых растений, лигнин, горючая часть коммунальных отходов, отходы, получаемые при мелиоративных работах, расчистке территорий под новое строительство, отходы растениеводства, горючие отходы перерабатывающей и пищевой промышленности, животноводства.

В 2003 г. путем переработки биомассы во всем мире было получено 24ГВт/ч электроэнергии. Ожидается, что к 2025 г. мировое потребление энергии биомассы может составить до 85ГВт/ч электроэнергии и 250ГВт/ч тепловой энергии. До 40 % продукции биоэнергетики в развитых странах будет составлять этанол, 20 % – дизельное топливо, 15 % – биогаз, 25 % – различные виды моторного топлива.

Ресурсы биомассы имеются в большинстве стран и регионов мира. Использование биомассы в энергетических целях до недавнего времени сводилось к прямому сжиганию либо в открытых очагах, либо в печах и топках, но с весьма низким КПД. За последнее время использование биомассы в различных ее формах (дерево, древесный уголь, отходы сельскохозяйственного производства и животных) в мире в целом снизилось. Однако в развивающихся странах этот вид энергоресурсов по-прежнему составляет в среднем 20 %. По оценкам Международного энергетического агентства, около 2,4 млрд. человек в развивающихся странах зависят от традиционной биомассы при отоплении помещений для жилья и приготовлении пищи. При этом в ряде стран Африки использование биомассы для энергетических целей равно примерно 60 % от общего энергопотребления, в странах Азии – до 40 %, в странах Латинской Америки – порядка 30 %. Даже в таких развитых государствах, как Финляндия и Швеция, лесная биомасса обеспечивает 16–18 % производимой энергии, причем практически весь этот объем покрывается новыми посадками. В странах Европейского Союза доля энергии биомассы в 2002 году составила около 45 % от общего производства ВИЭ (возобновляемые источники энергии). Общие ресурсы биомассы в Европе (в млн. т сухой массы в год) составляют: древесного топлива -75, древесных отходов -70, сельскохозяйственных отходов -250, городского мусора -75. Кроме того, биомасса, выращиваемая на энергетических плантациях, дает 250 млн. т в год.

Сегодня использование энергии биомассы осуществляется по следующим основным направлениям: производство биогаза и удобрений: на малых установках по переработке сельскохозяйственных и бытовых отходов мелких крестьянских хозяйств. Число таких предприятий в мире достигло 6 млн., причем 90 % из них находятся в Китае и Индии; на крупных установках по переработке городских отходов и сточных вод (более 1400 установок во многих странах Европы, Азии и Америки); на мощных комбинированных установках (фабриках) по переработке отходов сельского хозяйства,