Биотопливо: технологии получения, плюсы и минусы использования

Использование имеющегося потенциала при государственной поддержке и наличии соответствующей нормативно-правовой базы позволит добиться снижения энергозависимости сельского хозяйства и национальной экономики от роста цен на невозобновляемые источники энергии; расширить и изменить структуру экспорта, повысив доходность аграрного сек тора; улучшить экологическую обстановку и получить дополнительный источник «углеродных кредитов» в рамках Киотского протокола. Время, необходимое для претворения таких сценариев в реальность массового использования биотоплива, определяется не только размерами инвестиций. В Бразилии потребовались десятилетия, пока сочетание высоких цен на бензин и появление комбинированных моторов не привели к повседневному потреблению этанола. Но чем раньше российские власти начнут двигаться в этом направлении, тем больше будет у страны возможностей сформировать свое будущее вне зависимости от причудливой мировой конъюнктуры рынков нефти и газа». - Так считает вице-президент Российской Национальной Биотопливной Ассоциации Алексей Аблаев. А вот, по мнению ученого, главного научного консультанта правительства Великобритании профессора Джона Беддингтона: жизни нескольких миллиардов человек угрожает необдуманная спешка при переходе на биотопливо.

Данное заявление вызвало огромный резонанс на Британских островах. Это было первое публичное выступление научного консультанта после назначения на этот пост. Как отмечает лондонская «Таймс», Д. Беддингтон оказался несогласным с мнением некоторых членов кабинета, чьими стараниями Англия взяла на себя обязательства увеличить использование биотоплива в предстоящие десятилетия. Научный консультант считает, что данная проблема сравнима по важности с проблемой изменения климата, а нехватка продовольствия может вызвать эффект, который условно можно назвать «слон в посудной лавке». По мнению консультанта, трудно себе представить, как человечество может производить такое количество зерна, чтобы его хватило и на продовольствие, и на получение биотоплива.

Население Земли растет, и к 2030 г. человечеству потребуется продовольствия на 50% больше, чем сегодня. К 2080 г. продовольствия потребуется уже в 2 раза больше. Вместе с тем переход на биотоплива означает, что больше пахотных земель придется выделить на нужды «зеленой энергетики», а не на производство продовольствия. В настоящее время численность населения Земли составляет 6 млрд. человек. К 2050 г. оно увеличится до 9 млрд. Уже сейчас биотопливо вызывает резкий рост цен на продовольствие, и совсем скоро, по словам Д. Беддингтона, население Англии ощутит на собственном опыте, что значит рост цен, к примеру, на животные корма. Месяц назад английское правительство приветствовало решение Брюсселя относительно обязательного использования биотоплива. Так, устанавливается, что в течение 12 лет доля «растительного топлива» в объемах всего реализованного автомобильного топлива в Англии должна быть доведена на 10%. Между прочим, использование биотоплива власти поощряют. Сейчас за каждый литр скидка на налоги составляет 20 пенсов. Недавно в Англии было объявлено о выделении дополнительных средств на научные работы в области получения биотоплива. Кроме того, фермеры, выращивающие культуры «энергетического» назначения, могут претендовать на субсидии от государства.

Как уже говорилось, инициатором использования этанола в США стала администрация Дж. Буша. Были приняты соответствующие законодательные акты. В результате определенная часть зерновых, в частности кукуруза, стала использоваться для получения топлива. Сейчас площади кукурузы в Америке самые большие с 1944 г. За один только прошлый, 2007 г., они выросли на 15% и достигли около 40 млн. га. Если установка Белого дома на то, чтобы производство этанола в США в 2008 г. удвоилась, а в перспективе до 40% выращиваемой кукурузы превратилось в топливо, то мир столкнется с серьезными продовольственными трудностями.

Научный консультант английского правительства предлагает предпринять срочные меры для решения продовольственной проблемы, как это было сделано в отношении проблемы изменения климата. Здесь есть над чем подумать. Рост населения происходит внушительными темпами. Каждый месяц на свет появляется 6 млн. человек. Из-за изменения климата прокормить такое количество населения становится труднее. Вероятно, вскоре мы столкнемся с нехваткой воды. Кроме того, ученые предсказывают, что засухи в предстоящие десятилетия станут случаться чаще. Возникнут проблемы с водой. Ведь она нужна не только для питья, но и для выращивания продовольственных культур. Для получения 1 т пшеницы требуется, к примеру, 50 т воды. Контролировать рост населения в краткосрочной перспективе почти невозможно, поэтому, по словам профессора, надо искать новые пути. По его мнению, настало время подумать о продовольствии. До сих пор сельское хозяйство справлялось с проблемой растущего населения планеты, но наступают новые времена. Спрос на продовольствие растет невероятно, особенно в Индии и Китае. К 2030 году потребности в энергии возрастут на 50% но на 50% возрастет и спрос на продовольствие.

Спрос уже приводит к тому, что происходит рост цен продовольствие. Во всяком случае, это мы наблюдаем в течение последних 2 лет. Биотопливо представили общественности как средство снижения уровня парниковых газов и вредных выбросов в атмосферу. Но при ближайшем рассмотрении и при учете всех аспектов выясняется, что это не так. Эксперты ООН утверждают, что спрос на биотопливо может привести к неконтролируемой вырубке реликтовых лесов, обеднению экосистем и эрозии почв. Уничтожаются, к примеру, влажные тропические леса, так как нужны новые площади для выращивания «энергетических» культур. Уничтожение лесов дает 18% выбросов в атмосферу парниковых газов. По словам Д. Беддингтона, в отдельных случаях производство биотоплива можно назвать глупостью, в частности, если для этого надо предварительно вырубать леса.

Как замечает исполнительный директор Национального биоэнергетического союза (НБС) Ольга Ракитова: «Попробуйте, доберитесь до реликтовых лесов в Сибири. В России расчетная лесосека в среднем используется только на 25%. Это означает, что 75% лесов, которые должны вырубаться, не вырубаются. Этот факт, кстати, тоже из разряда экологических проблем, т.к. старый лес таит в себе угрозу пожаров, размножения различных грибков и т.п. К тому же перестойный лес уже не производит кислород, а наоборот, его поглощает».

Призрак продовольственных бунтов можно наблюдать в различных частях света отмечает «Таймс». В Европе среди покупателей заметна паника, президент Филиппин Глория Арройо обращается к Вьетнаму с просьбой гарантировать поставки риса. Уличные погромы и беспорядки в связи с ростом цен на продовольствие в конце 2007 г. отмечались в западной части Африки, в Мексике, Марокко, Узбекистане, Йемене, Гвинеи, Мавритании, Сенегале. Ограничила экспорт продовольствия Индия. В Азии ожидается дефицит риса, поскольку урожай может оказаться ниже, чем уровень потребления. Словом, ситуация с продовольствием осложняется. «Биоэнергетика начала активно развиваться в России несколько лет назад, и сегодня этот процесс идет ускоренными темпами, - говорит О. Ракитова. - Объяснений этому несколько: и экономические причины, по которым использование биотоплива выгоднее ископаемого угля или мазута, и борьба во всем мире за экологическую чистоту воздуха, которая способствует развитию СО2-нейтральных видов топлива, к которым относится биотопливо. За последние 3 года количество предприятий биоэнергетической отрасли выросло в несколько раз. Вместе с тем рынок биотоплива в России, несмотря на свое бурное развитие, еще молод и незащищен». Возможен ли быстрый поворот государства лицом к биоэнергетике, и какова может быть ответная реакция со стороны нефтяного лобби?

По словам О. Ракитовой: «Нефтяное лобби, как бы это ни показалось странным, само заинтересовано в развитии биоэнергетики внутри страны, т.к. благодаря большему использованию биотоплива в России могут вырасти объемы экспорта нефти, а за границей, как известно, «черное золото» и «голубое топливо» стоят намного дороже». «Именно поэтому нефтяные компании сами интересуются биоэнергетическими проектами, и многие из них уже или вкладывают деньги в биотопливо, или изучают данный рынок, - считает исполнительный директор НБС. - По этой же самой причине различные структуры Газпрома также активизируются на рынке биотоплива.

В пользу поворота государства лицом к биоэнергетике - действуют много факторов. Европейские страны активно поддерживают развитие биотопливного рынка, т.к. там существует реальный дефицит угля и нефти. Плюс к этому - Киотский протокол. Конечно, экологические вопросы подталкивают наше государство к тому, чтобы намного серьезней задуматься над темой производства биотоплива», - отмечает О. Ракитова.

В России, практически во всех регионах, существуют крупные инвестиционные проекты, связанные с биоэнергетикой. По словам О. Ракитовой деньги в эти проекты вкладываются и зарубежными инвесторами и отечественными, «хотя россияне, конечно, вкладывают больше». «Для иностранцев Россия - это все еще рискованный рынок», - отмечает исполнительный директор НБС.

В данной практико-аналитической статье глубоко рассмотрены преимущества развития биоэкономики России, как в социальной сфере и экономике, так и в экологии. Автор статьи - Алексей Аблаев - Вице-президент Российской Биотопливной Ассоциации, указывает на возможные перспективы нашей страны в энергетике биотоплива.

Статья опубликована в журнале “Российское экспертное обозрение” в 2007 году. Автор не использует непонятных для читателя терминов, статью легко и интересно читать. Не смотря на ее научное содержание, приведение аргументов, фактов состояния сельского хозяйства России, наличие статистических данных, год выпуска достаточно давний, что говорит о неактуальности содержания статьи.

3.4 Как получить биотопливо своими руками?

Какие виды биотоплива наиболее востребованы.

Биотопливо из растенийФактически самостоятельно можно получить любой вариант биотоплива, начиная от древесного угля и заканчивая биодизелем. Однако, производство жидкого биотоплива связано с определенными проблемами. Во-первых, для его получения требуется растительное масло (рапсовое, льняное и так далее). Большинство хозяйств не располагают собственными источниками такого сырья. Кроме того, производство биодизеля связано с работой с отравляющими веществами (к примеру, с метанолом), что делает его опасным для окружающих. Да и небольшая ошибка в технологическом процессе может привести к фатальной потере качества получаемого биотоплива. В настоящее время наибольший интерес для тех, кто заинтересован в энергетической автономии и желает производить биотопливо самостоятельно, представляет биогаз. Устройство для получения биогаза достаточно несложно соорудить собственными руками, а получаемого продукта с лихвой хватает для обеспечения собственных нужд и потребностей в тепле и электроэнергии, особенно, если речь идет о животноводческом или растениеводческом хозяйстве. Следующим по востребованности за биогазом идет твердое топливо - брикеты из органического сырья, пеллеты и так далее. При этом на данный момент брикеты более популярны, так как применение пеллет требует специфического оборудования для сжигания топлива, которое еще не вошло в обиход повсеместно, как, к примеру, стандартные твердотопливные котлы или печи.

Из чего изготавливают биотопливо собственными руками.

Для изготовления жидкого биотоплива используются различные масла органического происхождения в сочетании со спиртовыми добавками. Также для получения качественного биодизеля применяют щелочи. Учитывая специфичность используемых веществ, при изготовлении биодизеля приходится применять особые меры предосторожности. Также определенные меры предосторожности требуются при хранении этих веществ.

Для получения биогаза используются разнообразные органические отходы. На первом месте стоят жидкие органические отходы, являющиеся побочным продуктом животноводства (навоз и так далее). При наличии животноводческого хозяйства сырья для полной загрузки биогазовой установки достаточно. Если же собственного животноводческого или растениеводческого хозяйства нет, то следует рассмотреть варианты приобретения сырья для установки. Актуально, если поставщики сырья располагаются неподалеку, если же сырье приходится возить издалека, биогазовая установка становится нерентабельной. Для получения брикетов или пеллет чаще всего используются различные древесные отходы (опилки, кора, щепа и так далее), а также торф, бумагу и так далее. Брикеты обычно получают с помощью специальных прессов. Бытовой пресс можно приобрести в специализированных магазинах или через Интернет. Есть варианты изготовить пресс своими руками. Инструкции можно взять из Интернета. Еще одним вариантом биотоплива является древесный уголь. Его применяют для мангалов, печей для барбекю, а также для фильтрования воды и так далее. Древесный уголь получают путем обжига древесины в ямах или бочках.

Биогаз - полноценное топливо из отходов.

Всем известно, что новое - это хорошо забытое старое. Так вот, биогаз - не открытие нашего времени, а газообразное биотопливо, которое умели добывать еще в Древнем Китае. Так что это такое - биогаз и как его можно получить своими усилиями?

Биогаз - это смесь газов, получаемая за счет перепревания органики без доступа воздуха. В качестве исходного материала можно использовать навоз, ботву культурных растений, траву или какие-либо отходы. Как правило, навоз используют как удобрение, и мало кто знает, что он может пригодиться для получения биотоплива, с помощью которого вполне можно отапливать жилые помещения, теплицы, а также готовить пищу. Примерный состав биогаза: метан CH4, углекислый газ СО2, примеси других газов, например, сероводород H2S , причем удельный вес метана может достигать до 70%. С 1 кг органического вещества можно получить около 0,5 кг биогаза.

Какие факторы влияют на производство?

Во-первых, это окружающая среда. Чем теплее, тем активнее происходит реакция разложения органических веществ и выделение газа. Недаром первые установки по производству такого биотоплива, как биогаз, были задействованы в регионах с теплым климатом. Несмотря на это, при достаточном утеплении биогазовых установок и использовании подогретой воды, вполне возможно возводить их в более суровых климатических условиях, что и успешно осуществляется в настоящее время. Во-вторых, сырье. Оно должно легко разлагаться и содержать в своем составе большое количество воды, без включений моющих средств, антибиотиков и других веществ, способных замедлить процесс ферментации.

Биоустановка от Юрия Давыдова.

Изобретатель из Липецкой области соорудил своими умелыми руками устройство, позволяющее добывать «голубое биотопливо» в домашних владениях. Недостатка в сырье не было, так как у него самого и у соседей было вдоволь скота, и, естественно, навоза. Что он придумал? Своими собственными руками вырыл огромную яму, уложил в нее бетонные кольца и накрыл ее конструкцией из железа в виде купола и массой около одной тонны. Из этой емкости вывел трубы, а затем наполнил яму органикой. Через несколько дней он смог на полученном биогазе готовить еду скотине и отапливать баню. Позднее провели газ в дом для домашних нужд.

Рекомендуемый состав сырья для переработки.

Для этой цели 1,5-2 тонны навоза и 3-4 тонны растительных отходов заливают водой до достижения 60-70%-ной влажности смеси. Полученную смесь закладывают в резервуар и нагревают с помощью змеевика до 35 градусов Цельсия. В таких условиях смесь начинает бродить без доступа воздуха и нагреваться до более высокой температуры, что и способствует протеканию реакции выделения газов. Газ по специальным трубкам отводится из ямы и используется по назначению.

Жжение древесного угля - это трудно?

Когда говорим - древесный уголь, то сразу представляем себе отдых на природе, шашлыки, барбекю. Приятный дымок, мерцающие огоньки в шашлычнице! Однако применение древесного угля не ограничивается только приготовлением мяса, он необходим в кузнечном деле, литейных работах, медицине, для фильтрации питьевой воды и даже для изготовления пороха и для домашних нужд. Кому приходилось иметь дело с древесным углем, знают, что его покупка стоит немалых денег, и они частенько задумываются о том, как можно его получить самостоятельно в домашних или полевых условиях, собственноручно - своими, очень умелыми руками. Действительно, это возможно! Причем есть два наиболее распространенных способа - производство данного биотоплива в яме или в металлической бочке.

Способ изготовления угля в яме.

Яма для отжига угля. Обычно жжение угля проводят в лесу, что удобнее, чем в домашних условиях, но в связи с повсеместными пожарами в лесах, о месте и времени проведения работ нужно хорошо подумать. Выбирается место рядом с большим запасом сушняка или поваленным деревом, причем такое, чтобы не повредить окружающую растительность. Для того чтобы получить два мешка угля достаточно выкопать яму глубиной 50 см и диаметром 75-80 см с немного скошенными стенками. Это также несложно выполнить своими руками. На уплотненном дне ямы руками разводится небольшой костер из сухой бересты и мелких веток, и когда огонь хорошо разгорится, на него укладываются заготовленные дрова небольшого размера, примерно до 30 см длиной. Если выбирать ветки диаметром около 7 см, то с распилом можно вполне справиться своими силами, без помощника. Дрова укладываются плотно и постепенно, по мере обжига каждого слоя. Хорошо обгоревшие дрова можно поправить длинной палкой.

Отжиг угля для полного выжига в таких условиях достаточно 3-х часов. Затем угли укрываются мхом, сухими листьями или травой и засыпаются землей, которую плотно утрамбовывают. Чтобы уголь достаточно остыл, потребуется еще двое суток, после чего твердое биотопливо будет готово. По истечении этого времени с ямы снимается слой земли, уголь выгребается, просеивается и упаковывается в мешки. Если новая закладка дров не делается, то яма засыпается таким образом, чтобы плодородный слой земли оказался на поверхности, все также укрывается листвой. Конечно такое производство угля требует некоторых материальных и физических затрат, однако это намного дешевле стоимости его покупки, да еще присутствует моральный аспект - все достигнуто своими стараниями и сделано собственными руками.

Способ изготовления угля в бочке на собственной территории.

Для того чтобы получить твердое биотопливо в домашних условиях, а именно древесный уголь, используется толстостенная металлическая бочка емкостью 200 литров. Внизу необходимо сделать штуцер для принудительного нагнетания воздуха бытовым пылесосом. Отжиг угля в бочке. Точно так же, как и в яме, на дне бочки разводится небольшой костер, а затем постепенно добавляются небольшие чурки. Для более плотной укладки дров бочку можно периодически потряхивать. После подачи воздуха дрова будут менее дымить и хорошо охватятся пламенем. Подачу воздуха снизу нужно начинать только после наполнения бочки дровами примерно наполовину. Также периодически нужно поправлять угли шестом и не забывать о технике безопасности, работая в «горячих» условиях.

Замазываем бочку. Для продолжения процесса жжения угля без доступа воздуха следует укрыть бочку крышкой и замазать все щели раствором земли с водой. Если нет «родной» крышки, то ее следует сделать из какого-либо куска железа. Нужно учесть, что при таком методе работы в домашних, зачастую неприспособленных условиях, образуется какое-то количество брака и золы, но в разумных пределах. После окончательного остывания бочки ее переворачивают, а готовый уголь просеивают и фасуют. Вот такое производство, которое можно осилить своими руками. С первого раза может и не получится качественный уголь, но терпение и труд - все перетрут! Главное, чтобы с соседями не поругаться из-за сильного задымления.

Как изготовить оборудование для производства биотоплива.

Чаще всего приспособления и оборудование для производства любого вида биотоплива своими руками изготавливается из подручных материалов. Для изготовления устройства выбранного типа рекомендуется обратиться к Интернету - в Интернете достаточно схем, чертежей и примеров пошагового изготовления подобных установок, начиная от простейших и заканчивая сложными устройствами, которые способны обеспечить тепловой и электрической энергией целое хозяйство. Оптимально не просто изучить предлагаемую техническую документацию, но и связаться с автором, уточнить - как работает устройство, долго ли оно работает, были ли проблемы в эксплуатации, поломки и так далее.

Лучше всего начать с изготовления самого простого - фактически пробного - устройства, чтобы определиться: действительно ли вам это нужно. Или, возможно, оптимальным вариантом именно для вас будет приобрести установку заводского производства.

3.5 Биотопливо

Биотопливо (biofuel) -- это топливо из биологического сырья, получаемое в результате переработки каких либо растений (кукуруза, рапс, соя и т.д.). Различается жидкое биотопливо (этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома, далее пеллеты) и газообразное (биогаз, водород). Растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных.

В последнее десятилетие за рубежом наибольший практический интерес проявляется к жидкому биологическому топливу, производимому из биомассы, семян и плодов пищевых и технических масличных культур, а также отходов пищевых масел. Широкое применение это горючее получило в странах Европейского союза (ЕС), на Украине, в Белоруссии, в Северной и Латинской Америке. Используется оно в основном в дизелях и котельных установках. В карбюраторных двигателях по ряду причин биотопливо пока не нашло широкого применения. Необходимо отметить, что некоторые специалисты относят к биологическому топливу и топливные смеси нефтяных углеводородов и горючих жидкостей, например спиртов и эфиров, произведенных из растительного и животного сырья, что вовсе недопустимо. Эти смеси составляют отдельный вид топлив, в которых биологические углеводороды являются всего лишь присадкой к традиционному нефтяному топливу или компонентом топливной смеси, условия хранения, технологический цикл подготовки, а также процесс горения (реакция окисления) которых имеют принципиальные отличия.

Незнание этого зачастую приводит к негативным последствиям с пожарами, поломкой техники и гибелью людей. К биологическому горючему следует относить только топливо растительного или животного происхождения и топливные смеси на их основе. Топливные же смеси на основе нефтепродуктов и биологических присадок, вводимых, например, с целью повышения экологической чистоты, никакого отношения к биогорючимне имеют, а являются нефтяными топливами с присадками. К таким топливным смесям в настоящее время следует относить биобензин, биодизель, биомазут и бионефть. Таким образом, необходимо различать традиционные нефтяные и биологические топлива, а также топливные смеси и биологические присадки.

Биологическое топливо, наряду с очевидными преимуществами, обладает и целым рядом недостатков, присущих всем углеводородным горючим. Эти недостатки необходимо не только знать, но и учитывать при хранении и использовании данного вида топлива. Так, биотопливо имеет в своем составе поверхностно-активные вещества, хорошо впитывающие воду, которая, как известно, наряду с другими негорючими химическими веществами и соединениями представляет собой негорючий балласт, снижающий теплотворную способность топлива. Кроме того, составляющие биотопливо углеводороды имеют разную молекулярную структуру и размеры, неодинаковое строение молекул, различные типы углеводородных соединений, что при применении для биотоплива традиционной технологии подготовки горючего к сжиганию не позволяет добиться получения однородной по структуре, гомогенной горючей смеси с оптимальным соотношением компонентов по всему объему горения. В связи с этим, несмотря на большее по сравнению с нефтяными углеводородами содержание в биотопливе кислорода, при его сжигании вынуждены завышать коэффициент избытка воздуха, однако и при этом процесс горения биотоплива может сопровождаться интенсивным образованием оксидов азота (NOX), выделением сажи (С) и появлением копоти.

Использование биологического топлива, как показывает опыт эксплуатации топливосжигающих энергоустановок, напрямую зависит от температуры наружного воздуха. Так, уже при температурах ниже +10°С по причине низкого давления насыщенных паров и высокой теплоты испарения запуск карбюраторных двигателей при использовании в них спиртов становится практически невозможным. Запуск и работа дизелей на биотопливе, произведенном из маслянистых сельскохозяйственных культур, при небольших температурах наружного воздуха также невозможны из?за значительного снижения текучести топлива. Наиболее приспособленными к обработке биологического горючего и подготовке его к сжиганию оказались топливные системы котлов с механическими и паро-механическими форсунками.

Наряду с теплотворной способностью немаловажными свойствами любого топлива являются стабильность и коррозионная активность. Стабильность топлива - это его способность заданное время сохранять свои физическое состояние и физико-химические свойства в различных условиях хранения и транспортировки. Для повышения стабильности топлива в его состав вынуждены вводить специальные дорогостоящие присадки, что, в конечном итоге, значительно увеличивает стоимость горючего. К сожалению, многие виды биологического топлива и топливные смеси на их основе обладают низкой стабильностью (несколько часов), что также ограничивает область их практического применения. Коррозионная активность топлива определяется наличием в его составе химически активных элементов, соединений и веществ, в частности органических кислот, воды и кислорода, способных к химическим реакциям с конструкционными материалами, применяемыми в элементах топливной системы и узлах топливосжигающей установки. Биотопливо, как правило, имеет кислотную основу и повышенное содержание кислорода, а следовательно, по сравнению с нефтяными углеводородами обладает более высокой коррозионной активностью. Сегодня известны случаи разрушения защитной оксидной пленки на поршнях и втулках цилиндров дизелей при использовании в них биотоплива.

В настоящее время бытует ошибочное мнение, что биологическое топливо более экологически безвредно для окружающей среды, чем нефтяные виды горючего. Но приставка «био» еще не означает, что биотопливо абсолютно экологически чистое горючее. Экологичностьбиотоплива, как и любого другого вида углеводородного топлива, проявляется в процессе его использования по прямому назначению, то есть непосредственно при сжигании, при этом уровень экологической чистоты горючего зависит в большей степени от качества организации процессов его подготовки и сжигания, нежели от вида топлива.

Одна из проблем работы с биотопливом заключается в отсутствии единых требований к качеству данного вида горючего, что затрудняет его широкое использование. Препятствием широкого внедрения биотоплива служит и низкая энергетическая ценность исходного сырья для его производства. Так, для получения 1 литра жидкого биотоплива требуется более 25 килограммов кукурузы, а из одной тонны рапсы можно произвести всего лишь около 60?70 литров рапсового масла. Это значит, что для производства больших (необходимых для потребления) объемов биотоплива требуется переработка огромного количества сырья, а, следовательно, и значительные посевные площади для его воспроизводства. Не секрет, что каждый завод-изготовитель рекомендует использовать в произведенных им топливосжигающих установках углеводородное топливо или диапазон топлив, соответствующих определенным техническим требованиям. Эти рекомендации являются обязательными, поскольку вызваны рядом объективных причин. Во-первых, для каждого типа топливосжигающей установки можно применять определенный вид углеводородного топлива, поскольку универсального топлива для всех установок не существует. Во-вторых, в основу теплового расчета любой топливосжигающей установки положено значение теплотворной способности планируемого к использованию топлива. В-третьих, конструкционные материалы для изготовления элементов той или иной топливосжигающей установки выбираются исходя из коррозионной активности предполагаемого к использованию топлива и продуктов его сгорания. И наконец, эксплуатация любой топливосжигающей установки становится невозможной без высокой стабильности топлива, то есть без сохранения в течение заданного времени его качественных и количественных показателей.

Практическое использование биологического топлива выдвинуло целый спектр ранее неизвестных эксплуатационных проблем, связанных, прежде всего, с его физико-химическими свойствами и недостаточным знанием о них. Таким образом, использование биотоплива в существующих топливосжигающих установках вызывает необходимость решения ряда сложных эксплуатационных проблем, без чего полноценная замена нефтяных горючих биологическим топливом становится невозможной.

Как сжигать биотопливо?

Эффективность использования биотоплива может быть достигнута созданием топливосжигающих установок, рассчитанных на использование конкретного вида биотоплива, например спиртов, эфиров, рапсового, пальмового масла и т. п., или, другими словами, созданием принципиально новых топливосжигающих установок. Однако это требует значительного времени и больших затрат.

Другой вариант - оборудование существующих топливосжигающих установок несколькими топливными системами (так называемыми политопливными системами), способными обрабатывать и подавать на совместное или раздельное сжигание каждый отдельный вид биотоплива, например системой рапсового масла, системой метилового спирта и т. д. Аналоги подобных систем уже существуют. Политопливные системы давно применяются на отдельных крупных ТЭЦ (например, в Великобритании для обработки и подачи на сжигание традиционных видов углеводородного топлива). Хотя этот метод тоже не дешев. Наконец, на топливосжигающих установках возможно внедрение одной многофункциональной топливной системы для обработки и подачи на сжигание всех видов биологического горючего. Аналог подобной системы уже разработан и проверен авторами в реальных условиях эксплуатации на котле.

Известно, что эффективность процесса сжигания любого вида углеводородного топлива, включая и биологическое, определяется, главным образом, качественными и количественными характеристиками приготавливаемой горючей смеси, отражающими однородность топливной структуры, дисперсность углеводородных молекул, равномерность смешения топлива и воздуха, гомогенность подаваемой на горение смеси, оптимальную концентрацию участвующих в реакции горения компонентов и др. Эти характеристики, в свою очередь, зависят от способа подготовки и схемы подачи горючего и окислителя в зону горения. Исходя из сказанного, одним из реальных направлений повышения эффективности сжигания биологического топлива является совершенствование процесса приготовления горючей смеси и внедрение новых схем ее подачи в зону горения.

Более эффективное сжигание углеводородов животного и растительного происхождения может быть достигнуто, например, при помощи струйного насоса-распылителя, использование которого позволяет не только устранить недостатки применяемой сегодня раздельной схемы подачи топлива и воздуха, но и отвести позитивную роль имеющейся в составе горючего воде. Насос-распылитель одновременно выполняет функции всасывания, смесителя, дозатора, диспергатора и распылителя, он реализует совместную схему подачи топлива и воздуха, при которой смешение горючего и окислителя происходит до зоны горения, а не в ней. В приемной камере насоса-распылителя молекулы биологического топлива подвергаются деструкции (расщеплению), образуя однородные молекулы меньшей массы и углеводородные радикалы, которые, активно соединяясь с водяными молекулами (при их наличии) и молекулярным кислородом, образуют мелкодисперсную, однородную насыщенную кислородом топливную смесь с заданным соотношением компонентов.

Струйный насос-распылитель прошел комплексные испытания и опытную эксплуатацию, в том числе и на сырой нефти, свойства и отдельные физико-химические показатели которой очень близки аналогичным свойствам и показателям большинства углеводородных смесей животного и растительного происхождения. Опыт практического применения насоса-распылителя в реальных условиях показал его работоспособность, многофункциональность и универсальность, что дает основание говорить о возможности его адаптации к работе с различными видами биологического топлива.

Заключение

Наличие множества литературы, научных работ, статей, связанных с темой биотоплива, говорит о возникновении в мире явной проблемы нехватки энергоресурсов. В России производство жидкого биотоплива пока развито достаточно слабо. Применение моторного жидкого топлива российским транспортом практически отсутствует. По причине данной глобальной проблемы возник всплеск интереса к развитию и использованию нетрадиционных, возобновляемых источников энергии.

Тема “биотопливо” может показаться совершенно неинтересной и ненужной для обычных людей, но проблема повышения цен на нефть, наряду с растущей обеспокоенностью по поводу выбросов углекислого газа, коснется каждого из нас. У кого закончатся запасы ископаемых топлив? Кто будет жить с угрозой необратимого загрязнения окружающей среды? По оценкам экспертов, это люди, которые будут жить через 50-100 лет. А это наше будущее поколение. Поэтому, как мне кажется, необходимо обратить внимание на экологическую и экономическую грамотность молодежи. Выделить в образовательной программе блоки актуальных проблем России в настоящее время, с более углубленным содержанием. И тогда, быть может, возможность экспорта биотоплива и биосырья в Европу будет являться не единственной перспективой для нашей страны.

Размещено на Allbest.ru