БИОМАССА Как источник энергии
Упрощенные уравнения энергетического баланса
Расчеты энергетического баланса, основанные на первом законе термодинамики, можно существенно упростить при условии, что:
1. Тепло не добавляется к системе и не отводится из нее: АЯ = Q. Изменение энтальпии поступающих или выходящих потоков должно быть равно теплообмену между системой и окружающей средой.
2. Никакая работа и адиабатическое действие не производятся (Q = = 0): АН = 0. Общая энтальпия поступающих потоков должна быть равна общей энтальпии действующих потоков. Это наиболее типичная ситуация для энергетических балансов систем, в которых происходят химические реакции.
3. Никакой работы не производится, и температура постоянная: АН = Q. Этот вариант отличается от первого тем, что изменения энтальпии связаны с фазовыми изменениями (например, сушка) или с химической реакцией (Тр= Тг).
Если в энергетическом балансе учитывается работа, то она должна быть оценена в точке обмена на границе системы. Так, например, если сжать газовый поток (система сжата), то величина работы добавляется к работе, затраченной на компримирование газа. Для расчета работы должен быть использован к. п. д. компрессора (или другого механического устройства).
Комплекс по производству этанола, где полностью используется сырье (например, пшеничные зерна (рис. 4)), может дать положительный энергетический эффект. Такой комплекс включает установку для пронзвод- Ства этанола и промышленного типа хозяйство для откормки рогатого скота. В энергетическом балансе учитывается энергия, расходуемая на выращивание пшеницы, и энергия для производства пара.
Микроорганизмы, ответственные за производство этанола ферментацией, являются факультативными, так как они могут развиваться как при наличии кислорода, так и без него. В присутствии кислорода из начального субстрата образуется больше клеточной массы (в 5-10 раз больше, чем в анаэробных условиях), и скорость роста ее увеличивается. Другими словами, аэрацией можно увеличить выход клеточной массы и интенсивность процесса.
Для составления энергетического баланса необходимо точно определить границы рассматриваемой системы. Энергетический к. п.д. может быть использован для оценки к. п.д. различных систем по переработке биомассы. Однако в тех случаях, когда процесс переработки биомассы включает стадии производства энергии (например, водяного пара или электроэнергии), более полезным будет сравнение термодинамических к. п. д., поскольку последний дает возможность установить, какая из систем для производства работы (энергии) лучше по сравнению с идеальной.
