1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Преимущество производства биогаза из сельскохозяйственных отходов заключается в том, что они являются средством получения энергии, доступным даже иа семейном уровне. Отходы процесса служат высококачественным удобрением, а сам процесс способствует поддержанию чистоты в окружающей среде. Однако количество биомассы данного вида ограничено земельной площадью„на которой осуществляет- ся сельскохозяйственная деятельность.
Существенное увеличение пригодных для культивирования площадей вряд ли реально. Вместе с тем имеется возможность использовать для получения биомассы водную среду, а именно - осуществлять культивирование водорослей, в частности микроводорослей, Итак, достоинством биогаза можно считать следующее: возможность получения его из бросового сырья (сельскохозяйственных, промышленных и городских углеродосодержащих отходов), попутное получение при этом высокоэффективных удобрений и кормовых добавок, очистка сточных вод. Недостатками получения н потребления биогаза являются расход кислорода и выброс углекислого газа при сжигании бногаза, неуправляемость и длительность процесса брожения, необходимость иметь емкости значительного обьема для осуществления процесса брожения. Микроводо росли Первые сообщения о возможности использования микроводорослей для производства пищевых продуктов относятся к ХУ1 в. В 1521 г.
Бернол Диас упомянул о галетах, которые продавались на базаре в Мехико и состояли из высушенных слоев микроводоросли спирулнны. Дальнейший тщательный анализ образцов спирулины показал, что она содержит до 70% белка, 19;4 углеводов, 6% пигментов, 4% липидов, 4% нуклеиновых кислот. Возник интерес к массовому культивированию микроводорослей. Сначала основное внимание было сконцентрировано на получении продуктов питания, но затем выявилн другие области применения микроводорослей, включая биоконверсию солнечной энергии.
Эксперименты по массовому культивированию микроводорослей проводятся все более интенсивно с начала 50-х годов. За период с 1950 по 1970 г. был достигнут значительный прогресс в технологии массового культивирования микроводорослей в таких странах, как Япония, ФРГ, Израиль, Франция, США и Мексика. Культивирование производилось как в специально построенных для этой цели установках, так и в естественных водоемах. В этих странах была получена следующая средняя продуктивность: в США 30 г/мз в день, Японии - 12 г/мз в день, Израиле - от 10 до 40 г/мз для зимних и летних условий соответственно. В зависимости от целей использования культивируются различные микроводоросли.
Некоторые из низ в процессе метаболизма продуцируют углеводы, которые можно использовать для получения газообразного, жидкого или твердого топлива, Идея использования углеводородов, вырабатываемых растениями, не нова. В США из молочая чиновидного, распространенного в Кали- форнии, получают 3000 л масла с 1 га. Такое же количество дает молочай„культивируемый в Японии. Из нефтяного ореха„растущего на Филиппинах, получают 300 л масла, содержащего 75-80 долей октана.
Появились сообщения о способности некоторых водорослей вырабатывать углеводороды„ об успешном их использовании для производства нефти. Так, в Израиле в 1976 г. была получена высокосортная нефть из водорослей, обильно разрастающихся в соленых водоемах при ярком солнечном свете. Обнаружили быстро растущую зеленую водоросль'дуналнеллу, которая в естественных условиях при минимальных затратах дает значительный "урожай". Было показано, что из биомассы дуналнеллы, получаемой с 1мз, в день можно выделить 11 г протеина, 8 г глицерина, 0,4 бета-каротина.
Исследование возможности применения различных видов водорослей в промышленных целях проводились в Институте исследований солнечной энергии (США). Изучив несколько тысяч видов водорослей выделили 10-12 наиболее перспективных. Однако исследования показали, что в большинстве случаев количество углеводородов составляет лишь примерно 0,1% сухого веса биомассы. Единственным исключением является ботриококкус браунин, которая имеет две разновидности: зеленая - до 36% углеводородов и коричневая - до 86% сухой массы клеток водоросли. Углеводороды, вырабатываемые ботриококкусом браунии, в основном локализованы на наружной поверхности клетки и могут быть удалены простыми механическими методамн.
Остающуюся биомассу можно либо возвратить в культиватор, либо подвергнуть гидрокрекингу, в процессе которого нз нее получают 65% газолина, 15% авиационного топлива, 3% остаточных масел. Таким образом, задача культивирования мнкроводорослей для производства энергии принципиально решена: созданы соответствующие установки, найдены подходящие виды водорослей. Вместе при получении таким способом энергии, сравнимой по стоимости с энергией от традиционных источников, возникает ряд проблем.
Одна из них - повышение эффективности и производительности установок. Для интенсификации процесса образования биомассы надо одновременно добиться необходимой освещенности клеток, обеспечить их нужным количеством СОг и максимально увеличить количество клеток, подвергающихся действию света и способных поглотить его. Рассмотрим устройство для культивирования мнкроводорослей, содержащих фотоблок с профилированным дном и барботажные трубки, расположенные на дне фотоблока (рис. 30). Дно фотоблока выполнено в виде волнистой поверхности, вдоль которой расположены барботажные трубки, снабженные патрубкамн, направленньпии вниз по касательной к поверхности дн». Устройство работает следующим образом.
В фотоблок наливают сус- .Ъ пензию, содержащую питательный раствор и рассаду мнкроводорослей, и пропускают по барботажным трубкам газовоздушную смесь, содержащую 0,5-1% СОь Необходимыйй для фотосинтеза свет Рие. 30. Скина уотвоаотвв ллв культнвиуованав ннкво поступает к водорослям водороолоа о бауботивованиои культувальноа инакости в автобанка. через верхнюю открытую часть фотоблока от внешнего источника освещения (Солнца или искусственного источника). Струя газовоздушной смеси, обогощающая суспензию СОг, одновременно используется для вертикального перемешивания жидкости: расположение барботажных трубок и форма дна позволяют создать потоки жидкости во всем рабочем объеме среды культивации.
Низкая эффективность установок пока не дает возможности приступить к промышленному культивированию микроводорослей для производства энергии. Существенным препятствием на этом пути является необходимость отторжения под размещение установок больших площадей земли, что практически нереально. 55.
ГИБРИДНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ СТАНЦИИ Рассмотрение основных методов преобразования солнечной энергии показывает, что каждый из них имеет определенные достоинства, однако ни один не может обеспечить надежное производство энергии, Фотоэлектрические системы дают возможность производить электричество в светлое время суток, при этом радиация может быть прямой нли рассеянной. Для их работы не требуется высокая степень концентрации.
Однако в темное время суток производство энергии с помощью таких станций невозможно. Солнечные станции, использующие термодинамический цикл, могут преобразовывать только прямую солнечную радиацию„поскольку для их работы требуется высокая степень концентрации солнечного излучения.
Преимущество солнечно-термальных станций в том, что они приспособлены к высокотемпературному аккумулированию тепла в пределах суток, что позволяет производить электричество в темное время суток нлн в ус- 123 вечного снабжения". Однако гибридные системы такого типа уже не являются солнечными станциями в полном смысле слова. со .ьме' ем Зр и Е асею Рвс. ЗЗ. Схема включения системы биоков версии водного бюнровании в тибрициую стаицюо. Вместе с тем задачу надежного производства энергии с использованием только солнечной радиации можно решить, если построить гибридную станцию, совмещающую в себе все трн метода преобразования солнечной энергии: фотоэлектрический, солнечно-термяльный и биоконверсню, Действительно, в такой станции фотоэлектрическая система прямо преобразует солнечную радиацию и электричество, которое может потребляться сразу в момент его производства.
Термодинамическая система аккумулирует солнечную энергию для работы станции в часы пик н в темное время суток. Система биоконверснн обеспечивает работу станции в периоды длительного отсутствия солнечной радиации за счет аккумулирования биотоплива. Требуемое количество аккумулированной энергии зависит от расположения станций и может быть небольшим. Обычно потребность в электроэнергии имеет суточные пики и середине дня и сезонные в начале лета, т.е.
тогда, когда возможна максимальная выработка энергии от солнечных установок. Поэтому для удовлетворения нужд довольно широкого круга потребителей вполне достаточно умеренного количества аккумулированной энергии. Схема возможного варианта гибридной солнечной станции показана на рис. 31-33. Поскольку зто нс просто механическое соединение трех систем преобразования солнечной энергии, а единая взаимосвязанная система, стоимость станции значительно снижается. Система имеет общий силовой блок для производства электроэнергии с помощью теплоносителя и биотоплива. В свою очередь, тепло н углекислый газ, получающиеся при сжигании биотоплива„используются прн выращивании биомассы.
В результате система оказывается замкнутой по СОэ, а использование тепла позволяет существенно продлить сезон выращивания биомассы. В каком же состоянии находятся разработки различных компонентов гибридных солнечных станций, когда можно ждать осуществления этих проектов, какие трудности препятствуют созданию солнечных станций и каковы возможные пути их преодоления7 Наиболее распространены в настоящее время солнечно-термальные станции, что в значительной мере связано с успехами, достигнутыми компанией "Луз", Стоимость энергии, вырабатываемой ее станциями последнего образца, сопоставима со стоимостью энергии тепловых станций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
