1598005430-90a810778df6699e55e16004fa136399 (811214), страница 17
Текст из файла (страница 17)
т. Разработаны биореакторы для средних ферм и индивидуальных хозяйств. В Китае во всех крестьянских хозяйствах используются биореакторы, которые вырабатыва- кн ют газ из отходов и дополнительно получают компост для удобрения. Крупный биореактор об ьемом 6000 м' работает в г. Пярну (Эстония) при свинокомплексе в 54 тыс. голов. Производство биогаза 112 тыс. мз/ сут) осуществляется в метантеках. В Великобритании в г. Тетфорд действует крупнейшая в своем роде электростанция мощностью 40 МВт, где в качестве топлива используются отходы птицеферм — 400 тыс.
т в год. Другая электростанция *'С1апс))опГ мощностью 13,5 МВт сжигает в сутки 260 тонн отходов птицеферм и снабжает энергией 26 тысяч индивидуальных домов 1Энергия, 2000, № 9). В Австралии (Энергия, 1997, № 2) сточные воды подвергаются биологической очистке: в небольших бассейнах их разлагают специально подобранными микроорганизмами с выделением метана и сероводорода.
Бассейны накрывают ~~е~кой, что поз~о~~е~ собрать и использовать газы 5 —. 12 тыс. мз в энергоустановке мощностью 200 кВт. В лаборатории возобновляемых источников энергии МГУ им. М.В. Ломоносова биомасса используется для интенсивного выращивания микроводорослей с переработкой их в жидкие углеводороды и глицерол. В институте фундаментальных проблем РАН )Пущино, Московская область) используют синезеленую водоросль анабенудля синтезирования водородного топлива.
Этой водоросли для фотосинтеза необходим солнечный свет, и она может служить для преобразования солнечной энергии в энерппо водорода. Определенное значение имеет термохимическая конверсия органических веществ 1тор- фа, древесины и др.) с получением искусственного бензина и "синтез-газа". Таким образом, производство биоэнергии путем сжигания бытовых отходов, биоконверсии органических веществ, использование растительных масел в качестве топлива имеет большие перспективы, Га Голицын М В Энергия силикатов 1191 Широкая гамма высокомодульных силикатов может быть использована для получения энергии на установках мощностью от 100 кВт до 100 МВт (рис. 20).
Тепловая энергия выделяется за счет протекания высокотемпературных физико-хи- Рис. 20. Одно из месторождений кварцитов на Урале мических реакций в гетерогенных средах силикатных расплавов. Теплота их сгорания 40 МДж/кг, при стоимости меньшей, чем стоимость традиционных углеводородов. Работа физико-химических реакторов протекает по замкнутому циклу и экологически чиста. Определенные перспективы имеет так называемая силиконовая энергетика — сжигание высококалорийного экологически чистого кремния. В результате этого процесса выделяет- ся больше количество тепла, а конечный продукт — обыкновенный кварц. Трудность заключается в получении из кремнезема 1кварца) металлического кремния, что можно осуществить пока только с помощью термоядерных реакций. Предполагается производство металлического кремния организовать на Луне и доставлять его на землю для получения энергии.
Топпнннын энем!нить! Топливные элементы (ТЗ) — электрохимические устройства, вырабатывающие электроэнергию без процесса горения — химическим путем, почти как в батарейках (Энергия, 2000, № 6). В них используются другие химические вещества — водород и кислород, а продуктом химической реакции является вода. ТЭ работают с высоким КПД и без вредных выбросов. В ТЗ идет процесс обратный электролизу (разделению воды на водород и кислород) — соединение химическим путем Н и О с выделением энергии.
Топливные элементы изобрел в 1839 г. сэр Вильям Гроуз. В процессе участвует электролит и катализатор. Электролит окружен двумя электродами, на катод поступает кислород, а на анод — водород. В результате вырабатывается электроэнергия (Энергетика и безопасность, 1999, № 1). В качестве электролита используется фосфорная кислота (КПД до 85%), твердые оксиды (КПД 60%), щелочные элементы, метанол (КПД 40;4) и др. Обычно для увеличения мощности ТЗ производят наборы каскадных ТЭ, соединенных параллельно (рис, 21). В Европе проходят испытания на автомоби- ",;,: лях ТЗ на твердом оксиде мощностью 100 кВт, в Японии — 25 кВт.
ТЭ на фосфорной кислоте широко используются в больницах, гостиницах, школах, офисах, на терминалах в аэропортах. Их можно использовать на автобусах и локомотивах, К 2005 г появятся первые коммерческие .::, автомобили на ТЭ (фирмы Даймлер, Фолксва-,';. ген, Крейслер, Хонда, Форд, Ниссан, Дженераль Моторс). В Германии планируется открыть !46 Тепловые насосы Тепло к потребителю (отоплеиие„гв) Оконх Электро эиергил ил привод компрессоре Тепло отиизкопотеицивльного источника аруит,сбросное тепло, воздух и т.п.) первую в стране заправочную станцию для автобусов, работающих на топливных элементах.
В них будет использоваться водород, который будут получать путем электролиза воды. Электролизная установка будет снабжаться энергией от ветрогенераторов на морском побережье и других источников. Космонавты пьют воду, полученную на топливных элементах. Негативной стороной использования ТЭ является потребность большого количества дорогостоящего водорода.
Топливом будет служить водород, получаемый в основном из метанола. По некоторым данным, к 2020 г. машины на топливных элементах могут составить до четверти:."::,';.'В всего автомобильного транспорта мира (Энер-::,'ф гия, 2001, № 6). :-''У Тепловые насосы осуществляют трансформацию тепловой энергии с низкотемпературного уровня на более высокий (рис.
22). В испарителе тепло. невысокого температурного потенциала отбирается от некоего источника и передается к низкокипящему рабочему Рис. 22. Принципиальная схима работы компрессионного теплового насоса телу теплового насоса. Полученный пар сжимается компрессором.
При этом температура пара повышается и тепло на наружном температурном уровне из конденсатора передается в систему отопления и горячего водоснабжения. Цикл замыкается охлаждением рабочего тела до температуры ниже температуры источника низко- температурного тепла. На привод компрессора затрачивается энергия в несколько раз меныпе получаемой в тепловом насосе, Вторичные энергоресурсы Огромное количество тепла заключено в продуктах различных производств — раскаленном коксе, металле, шлаке, горячей воде, отработанном паре, горючих газах (коксовом, доменном, конверторном, нефтезаводском). Общий объем такого тепла в пересчете на условное топливо достигает нескольких сотен миллионов тонн.
Утилизация горючих газов в качестве топлива производится В значитель" ных масштабах. Некоторые предприятия за счет вторичных источников покрывают до 40% потребности в тепле, используя их для отопления рабочих помещений, жилых зданий, теплиц и др. Общее количество тепла, полученного от вторичных энергоносителей в России в 2000 г. составило 58 млн кал (Энергия, 2001, № 9). Вторая "жизнь" автопокрышек.
Большое количество энергии можно получить, сжигая обыкновенные автомобильные покрышки. В год их образуется огромное количество 1тыс. штук): США — 17 000, Россия — 17 000, Япония — 700, Германия — 500, Франция — 400, Канада и Италия — по 200. Перед использованием покрышки измельчают тремя способами: — с применением каскада дробилок; — путем непрерывного сжатия и сдвига в замкнутом объеме в экструдерах — измельчителях; — криогенное измельчение с использованием жидкого азота, воздуха и других газов.
Получаемые продукты состоят на 65% из резиновой крошки, 17% текстиля и 18% металла 1Энергия, 2002, № 2). Теплота сгорания резины 30 МДж/кг. Покрышки целесообразно сжигать вместе с углем в котельных или на ТЭС. В США на ТЭС "Мопза1о" (штат Иллинойс) сжигают 20% по-:ф: крышек и 80% угля, получая экономию 500 тыс.
долл. в год. В Великобритании действует завод для пиролиза 50 тысяч автопокрышек в год при температуре 350 — 500 С, с получением 3 — 4 тыс. т легкого дистиллята, 17 тыс. т твердого то- 'ф плива, 5 — 7 тыс. т метанола. В странах СНГ име- ф ется 200 тысяч котельных со слоевым способом сжигания, где можно использовать автопокрышки. Предприятия по переработке автопокрышек работают в Москве, Троицке, Королеве, Нижнекамске, Перми.
В Новокузнецке в котельной сжигают куски резины размером 30 см в смеси с углем (42 и 58%). Расход топлива снижен на 18%. Тульским университетом и Ярославским НИИ "Техуглерод" создана установка по переработке 2 т шин в сутки. В течение двух '",'.'$ часов при температуре 470 С получают 44% пи- ' Ф ролизной смолы, 32% дисперсного остаточного углерода, 17% газа и металл. Кроме энергетики, резиновая крошка ис-::::!~,": пользуется для производства новых шин, ком-,'-,'-:;!'.,'. позиционных материалов, активированного угля, резинотехнических изделий, плит, спортивных покрытий, мастики, шлангов, как наполни- тель термопластов, для строительства дорог.
В Австралии из 15 тысяч покрышек построен искусственный риф для разведения рыб и устриц. В Германии создано 200 нерестилищ из шин. В Японии утилизируется 87% шин, Германии 50%, США и других странах Западной Европы 20 — 30%. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ приведенных в работе материалов позволяет сделать следующие выводы: 1, В обозримой перспективе основными источниками энергии останутся уголь, нефть и газ, причем значения угля в топливно-энергетическом балансе мира (России) несколько возрастет, нефти снизится, а газа стабилизируется (табл. 37). Доля гидроэнергии, несмотря на абсолютный рост, не увеличится, что связано с необходимостью затопления больших площадей и ограниченными возможностями строительства ГЭС в горных обычно сейсмически опасных районах.
Доля атомной энергетики, даже с учетом известных негативных моментов, все же будет расти. 2. В последние годы во многих странах мира, в том числе и в России, все больше внимания уделяется проблеме более широкого использования альтернативных энергоносителей. Большую группу альтернативных энергоносителей представляют нетрадиционные источники углеводородов. Из них наиболее перспективными и, частично уже используемыми, являются торф, горючие сланцы, тяжелые и высоко- вязкие нефти, битумы, в том числе битуминозные пески, а также газы угленосных отложе- мз ! ! а Й Я> ( а й и ний, газы подземных вод. В более отдаленной перспективе найдут применение газы и нефти плотных фор~ац~й и низкопроницаемых пород, а также газовые гидраты.
Маспггабы реализации проектов освоения месторождений нетрадиционных источников углеводородов во многом зависят от уровня развития техники и технологии их добычи, переработки и использования. Значительные перспективы имеет широкое применение водорода в качестве моторного ~оплива, хотя это и потребует разработки методов безопасного его использования. В России, в первую очередь, следует осваивать месторождения битумов Татарии, Мордовии, республики Коми, водорастворенных газов Предкавказья, угольных газов Донецкого, Кузнецкого и Печорского бассейнов, месторождений Урала и Дальнего Востока. Определенные перспективы связаны с использованием энергии внутреннего тепла земли, солнца, ветра, океана, биоэнергии и вторичных источников энергии, энергии кремния.
В России строительство электростанций с использованием энергии альтернативных энергоносителей целесообразно вести, в первую очередь, в районах Севера и Дальнего Востока, т.е. в районах с дорогим дальнепривозным органическим топливом, а также в труднодоступных горных и малоосвоенных степных районах.
3. Экономические показатели использования альтернативных энергонос~т~лей пока ниже,чемтрадиционныхисточников — угля,нефти и газа, Например, стоимость 1 тыс. мз водо- растворенных газов колеблется от 5О до 360 долл. (природного газа 2Π— 9О долл.), уголь- 155 ного газа — 40 — 75 долл., синтетической нефти из битуминозных песков Атабаски 111 долл./т. 4. Перспективы освоения нетрадиционных источников углеводородного сырья, в первую очередь, зависят от развития технологии и техники добычи битумов, газов и других энергоносителей. 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
