Условное топливо
Различные виды энергетических ресурсов обладают разным качеством, которое характеризуется энергоемкостью топлива. Удельной энергоемкостью называется количество энергии, приходящееся на единицу массы физического тела энергоресурса.
Для сопоставления различных видов топлива, суммарного учета его запасов, оценки эффективности, использования энергетических ресурсов, сравнения показателей теплоиспользующих устройств, принята единица измерения условное топливо. Условное топливо это такое топливо, при сгорании 1 кг которого выделяется 29309 кДж, или 7000 ккал энергий. Для сравнительного анализа используется 1 тонна условного топлива.
Этот показатель соответствует хорошему малозольному углю, который иногда называют угольным эквивалентом.
За рубежом для анализа используется условное топливо с теплотой сгорания 41900 кДж/кг (10000 ккал/кг). Этот показатель называется нефтяным эквивалентом. В табл. 9.4.1 приведены значения удельной энергоемкости для ряда энергетических ресурсов в сравнении с условным топливом.
Таблица 9.4.1. Удельная энергоемкость энергетических ресурсов
Видно, что высокой энергоемкостью обладают газ, нефть и водород.
Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь, перспективы его развития
Основной целью энергетической политики Республики Беларусь на период до 2015 г. является определение путей и формирование механизмов оптимального развития и функционирования отраслей топливно-энергетического комплекса, надежное и эффективное энергообеспечение всех отраслей экономики, создание условий для производства конкурентоспособной продукции, достижение стандартов уровня жизни населения аналогичного высокоразвитым европейским государствам.
Для реализации этой цели Государственная энергетическая программа Республики Беларусь предусматривает использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в нарастающих масштабах. С учетом природных, географических, метеорологических условий республики предпочтение отдается малым гидроэлектростанциям, ветроэнергетическим установкам, биоэнергетическим установкам, установкам для Сжигания отходов растениеводства И бытовых отходов, гелиоводоподогревателям.
Потенциал топливно-энергетических ресурсов в Республике Беларусь представлен в таблице 9.5.1.
Таблица 9.5.1. Потенциал местных топливно-энергетических ресурсов в Республике Беларусь (млн т у. т.)
| Вид источника энергии | Общий потенциал | Технически возможный потенциал |
|---|---|---|
| Нефть | 525,00 | 94,0 |
| Попутный газ |
| 9,3 2 |
| Торф | 1760,0 | 124,0 |
| Древесно-растительная масса | 4,0/год | 3,0/год |
| Отходы гидролизного производства (лигнин) | 1,0 | 0,6 |
| Твердые бытовые отходы | 0,52/год | 0,2/год |
| Бурый уголь | 1760,00 | 36,0 |
| Горючие сланцы | 2420,0 | 792,0 |
| Гидроэнергия | 1,8/год | 1,2/год |
| Энергия ветра | 0,03/год | 0,02/год |
| Энергия Солнца | 2,70-10 6/год | 0,6/год |
| Энергия сжатого природного газа | 0.1 | 0,085 |
| Растительная масса (солома, костра) | 1,52/год | 0,5/год |
Поскольку нами выше уже рассматривался вопрос о перспективах использования в республике местных видов топлива, то остановимся подробно на характеристике перспектив развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.
Биологическая энергия. Под действием солнечного излучения в растениях образуются органические вещества, и аккумулируется химическая энергия. Этот Процесс называется фотосинтезом. Животные существуют за счет прямого или косвенного получения энергии й вещества от растений! Этот процесс соответствует трофическому уровню фотосинтеза. В результате фотосинтеза происходит естеcтвенное преобразование солнечной энергии. Вещества, из которых состоят растения и животные, называют биомассой. Посредством химических или биохимических процессов биомасса может быть превращена в определенные виды топлива: газообразный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь. Продукты сгорания биотоплива путем, естественных экологических или сельскохозяйственных процессов вновь превращаются в биотопливо. Система круговорота биомассы показана на рис. 9.5.1.
Рис. 9.5.1. Система планетарного круговорота биомассы
Энергия биомассы может использоваться в промышленности, домашнем хозяйстве. Так, в странах, поставляющих сахар, за счет отходов его производства покрывается до 40% потребностей в топливе. Биотопливо в виде дров, навоза и ботвы растений применяется в домашнем хозяйстве примерно" 50% населения планеты для приготовления пищи, обогрева жилищ.
Существуют различные энергетические способы переработки биомассы:
- термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз);
- биохимические (спиртовая ферментация, анаэробная или аэробная переработка, биофотолиз);
- агрохимические (экстракция топлива). Получаемые в результате переработки виды биотоплива и ее КПД приведены в таблице 9.5.2.
Таблица 9.5.2. Виды топлива, получаемые в результате переработки биомассы
| Источник биомассы или топлива | Производимое биотопливо | Технология переработки | кпд переработки, % |
|---|---|---|---|
| Лесоразработки | теплота | сжигание | 70 |
| Отходы переработки древесины | теплота газ | сжигание пиролиз уголь | 70 85 |
| Зерновые | солома | сжигание | 70 |
| Сахарный тростник, сок | этанол | сбраживание | 80 |
| Сахарный тростник, отходы | жмых | сжигание | 65 |
| Навоз | метан | анаэробное (без доступа воздуха) разложение | 50 |
| Городские стоки | метан | анаэробное разложение | 50 |
| Мусор | теплота | сжигание | 50 |
В последнее время появились проекты создания искусственных энергетических плантаций для выращивания биомассы и последующего,преобразования биологической энергии. Для получения тепловой мощности, равной 100 МВт потребуется около 50 м2 площади энергетических плантаций. Более широкий смысл имеет понятие энергетических ферм, которое подразумевает производство биотоплива как основного или побочного продукта сельскохозяйственного производства, лесоводства, речного и морского хозяйства, промышленной и бытовой деятельности человека.
В. климатических условиях Беларуси с 1 га энергетических плантаций собирается масса растений в количестве до 10 т сухого вещества, что эквивалентно примерно 5 т у. т. При дополнительных агроприемах продуктивность 1 га может быть повышена в 2—3 раза: Наиболее целесообразно использовать для получения сырья выработанные торфяные месторождения, площадь которых в республике составляет около 180 тыс.га. Это может стать стабильным экологически чистым и биосферно-совместимым источником энергетического сырья.
Биомасса наиболее перспективный и значительный возобновляемый источник энергии в республике, который может обеспечивать до 15% ее потребностей в топливе.
Весьма многообещающе для Беларуси использование в качестве биомассы отходов животноводческих ферм и комплексов. Получение из них биогаза может составить около 890 млн.м3 в год, что эквивалентно 160 тыс. ту. т. Энергосодержание 1 м3 биогаза (60—75% метана, 30—40% углекислого газа, 1,5% сероводорода) составляет 22,3 МДж, что эквивалентно 0,5 м3 очищенного природного газа, 0,5 кг дизельного топлива, 0,76 кг условного топлива. Сдерживающим фактором развития биогазовых установок в республике являются продолжительные зимы, большая металлоемкость установок, неполная обеззараженность органических удобрений. Важным условием реализации потенциала биомассы является создание соответствующей инфраструктуры от заготовки, сбора сырья до доставки конечной продукции потребителю. Биоэнергоустановку рассматривают, в первую очередь, как установку для производства органических удобрений и, попутно, для получения биотоплива, позволяющего получить тепловую и электрическую энергию.