Автомобильный газогенератор — технология будущего
… Топить печь
Д. И. Менделеев
Поиск альтернативных источников моторного топлива обращает взгляды водителей транспортных средств то к солнечной энергии, то к водороду. Но оглянитесь вокруг: горы древесных отходов и стога соломы — это наши неисчерпаемые «нефтяные и газовые скважины».
В статье подробно рассмотрены причины и перспективы развития технологий силового использования биомассы и методика их эффективного применения в России, особенно в аграрном и лесохозяйственном секторе. Проведен исторический анализ развития технологий использования биомассы в качестве топлива для транспортных средств и выделены основные тенденции развития отечественных технологий использования отходов биомассы в качестве моторного топлива для транспортных средств и выделены основные тенденции развития отечественных газогенераторов.
Краткое описание проблемы.
Сегодня энергетические потребности человечества оцениваются в 11 — 12 млрд т. условного топлива (у. т.). Это составляет 12% энергии ежегодного прироста биомассы на земле. Удовлетворяются наши энергопотребности за счёт нефти и газа на 58 — 60%, угля — на 30%, гидро- и атомной энергии — на 10 — 12% и биомассы (!) на 1 — 2%.
Из них 4 — 4,5 млрд тонн у. т. в год необходимо для обеспечения топливом всех видов транспортных средств.
На фоне интенсивного роста спроса на горючее нефтяного происхождения совершенствуются и методы использования растительной биомассы в качестве моторного топлива. Это становится всё более и более экономически рентабельным по мере удорожания нефти, так как её ресурсы исчерпаемы.
По даным XIII Нефтяного конгресса (1991 г.), разведанные запасы нефти в мире оцениваются в 140 — 145 млрд т. (160 млрд м³.), которых при современном уровне её потребления в мире может хватить лет на 30 — 35.
По отдельным регионам проблемы с запасами нефти стоят более остро. 70% её запасов находится на Ближнем и Дальнем Востоке, в Латинской Америке. На остальные регионы приходится 30%, из которых 18 — 20% перепадает на СНГ. Учитывая современный уровень добычи нефти, этих запасов может в СНГ хватить на 15 — 20 лет. Ресурсы ежегодно возобновимой растительной биомассы в 25 раз превышают добычу нефти. Площадь лесов земного шара равна 3067 млн гектаров. А ежегодный прирост биомассы растений на Земле составляет от 170 до 200 млрд. т. (в пересчёте на сухое вещество), что энергетически эквивалентно 80 млрд тонн нефти, поэтому в будущем предвидится существенное увеличение использования биомассы в силовых целях.
При численности населения 2,4% от мирового, Россия обладает 12% мировых запасов нефти, 35% газа — 16% угля, 4% урана и 29% мирового лесного фонда, что создает иллюзию невозможности у нас энергетического кризиса. Однако острейшие энергетические кризисы возникают в ряде регионов России. По данным Минтопэнерго, в России более 60% территории страны лишены централизованного электроснабжения. На этих удаленных территориях проживает 10% населения. Энергоснабжение таких населенных пунктов осуществляется в основном за счет привозного жидкого топлива, что крайне экономически не целесообразно, тем более, что в подавляющем большинстве это лесоизбыточные регионы, где идет интенсивная заготовка и переработка древесины. Ежегодно только на территории России продуцируется до 14 — 15 млрд. т. биомассы, энергия которой эквивалентна примерно 6 млрд т. у. т. По оценкам экспертов в энергетических целях в Российской Федерации технически возможно уже сейчас ежегодно использовать до 800 млн. т. древесной биомассы (неиспользуемая древесина на лесозаготовках) и до 400 млн т. (по сухому веществу) органических отходов, из которых 250 млн т. сельскохозяйственного происхождения, 70 млн. т. лесной и деревообрабатывающей промышленности, 10 млн. т. древесных и лиственных отходов (собираемых ежегодно в городах), 60 млн. т. твердых бытовых отходов (преимущественно
Получение энергии из биомассы сегодня является одним из наиболее динамично развивающихся направлений во многих странах мира. Этому способствуют её большой энергетический потенциал, возобновляемый характер и экобезопасность. Биомасса является СО2 — нейтральным топливом,
Как было отмечено выше, лесозаготовительные и лесоперерабатывающие предприятия являются основными производителями невостребованной биомассы в виде древесных остатков. Изучение лесорубочных остатков по Сибирскому региону показало, что при сплошной вырубке леса количество древесных отходов (ветви, сучья, хвоя, листья, кора, опилки, щепки, пни и вершины) на 1 гектар леса составляют в среднем 2000 м³ или около 100 т. По отдельным видам они распределяются следующим образом:
- крупные (диаметром 4,5 см и выше) — 33 %;
- средние (диаметром 2,5 — 4,4 см) — 31 %;
- мелкие (диаметром менее 2,5 см) — 36 %.
Все эти остатки должны удаляться вывозкой,
- уменьшения пожарной опасности;
- борьбы с насекомыми — вредителями леса, усиленно размножающимися в лесорубочных остатках;
- создания нормальных условий для естественного возобновления леса;
- обеспечения эффективной работы в лесу спецтранспорта и рабочих.
Очень часто для очистки леса отходы сжигаются на месте, на что тратятся весьма крупные средства и рабочее время без получения
Использование отходов лесозаготовки, а также отходов лесоперерабатывающих заводов (щепа, стружка
Кроме того, из отпада (хвои и листьев) возможно приготовление топливных брикетов. При ежегодном сборе отпада количество его составляет около 3 т. с 1 гектара. На приготовление 1т. брикетов расходуется в среднем 1150 кг отпада. Брикеты имеют следующую характеристику:
- Размер — 180×60×22 — 25 мм;
- Вес — 200 — 240 гр;
- Влажность — 12 — 18 %;
- Зольность — 3 — 4 %;
- Удельный вес — 0,6;
- Теплотворность — 4 — 4,5;
- Себестоимость изготовлени $8/т.
Развитие технологий термохимической конверсии биомассы предполагает, что древесину будут собирать на топливо не только в существующих лесах, но и с так называемых «плантаций», которые должны быть специально созданы для выращивания быстрорастущих деревьев или кустарников. Эти мероприятия не только позволят повысить рентабельность фермерских хозяйств, но и создать новые рабочие места.
