МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ 

УНИВЕРСИТЕТ» 

Кафедра  
 
 
 
 

                                       

РЕФЕРАТ

на тему: Биоэнергетика, ее перспективы в Беларуси 
 
 

Студент

ФМк, 1 курс

 

Проверила                                                                     

                                                                                                     М.В. Михадюк 
 
 
 

МИНСК 2010

Оглавление

Введение 3

1. Общая характеристика методов переработки биомассы 4

1.1. Термохимический метод переработки биомассы 4

1.2. Биохимический метод переработки биомассы 6

1.3. Агрохимический метод переработки биомассы 7

2. Экологическая характеристика использования биоэнергетических установок 8

3. Развитие биоэнергетики в Республике Беларусь 9

Заключение 13

Список  использованной литературы 14 

 

Введение

В настоящее  время во многих странах мира наблюдается  повышение интереса к возобновляемым источникам энергии. Это связано  с непрерывно уменьшающимися запасами ископаемых энергоносителей, ухудшением экологии, связанным с газовыми выбросами, приводящими к парниковому эффекту, а также желанием многих стран освободить энергетические источники от политической ситуации.

Возобновляемый  энергетический ресурс - постоянно  действующие или периодически возникающие потоки энергии в результате естественных природных процессов.

Первоначально в качестве возобновляемого источника  энергии человек использовал мускульную силу, как свою, так и животных. В настоящее время используются солнечное излучение, энергия планетарного движения в виде приливов и отливов, энергия химических реакций и радиоактивного распада в недрах Земли, проявляющаяся в виде геотермальных источников. К возобновляемым источникам также относится преобразованная энергия Солнца в виде гидроэнергии, энергии ветра и биомассы.

Согласно прогнозам Мировой энергетической комиссии о перспективах использования возобновляемых источников энергии главенствующая роль принадлежит биомассе.  К перспективным возобновляемым источникам энергии следует отнести также гидроэнергию, энергию ветра и Солнца.

Таблица 1. Оценка возможной доли  возобновляемых источников энергии в мире

В этом реферате пойдет речь о технологиях переработки биомассы, экологических аспектах и перспективах развития биоэнергетики в Республике Беларусь.

 

1. Общая характеристика методов переработки биомассы

Сложный комплекс веществ, из которых состоят растения и животные, принято называть биомассой.

Основа биомассы - органические соединения углерода, которые  в процессе взаимодействия с кислородом при сгорании или в результате естественного метаболизма выделяют теплоту.

Первоначальная  энергия биомассы возникает в процессе фотосинтеза под действием солнечного излучения. В обобщенном виде эту реакцию можно представить следующим образом:

Среди основных энерготехнологических методов переработки биомассы можно выделить (рис. 1):

• термохимический метод;

• биохимический метод;

• агрохимический метод.

1. Термохимический метод переработки  биомассы

Пиролиз - процесс  нагревания биомассы либо в отсутствие воздуха, либо за счет сгорания некоторой ее части при ограниченном доступе воздуха или кислорода. КПД процесса пиролиза достигает 80-90 %.

В качестве исходного энергетического продукта в процессе пиролиза могут использоваться:

• органическое топливо (уголь, сланцы, торф и т. д.);

• древесные отходы;

• сельскохозяйственные отходы (солома, ботва растений и т. п.);

• биобрикеты и т. д.

Состав получаемых при этом вторичных энергетических продуктов чрезвычайно разнообразен. Изменение состава продуктов пиролиза зависит от температурных условий, типа вводимого в процесс сырья, способов ведения процесса. Разновидности топлива, получаемого в результате пиролиза, имеют несколько меньшую по сравнению с исходной биомассой суммарную энергию сгорания, но отличаются большей универсальностью применения:

• лучшей управляемостью процесса горения и соответственно повышением его энергоэффективности;
• большей технологичностью, более широким диапазоном возможных потребителей и соответственно более высокими экономическими и качественными показателями.

 

Рисунок 1. Классификация основных типов энергетических процессов, связанных с переработкой биомассы

Газификация - способ ведения процесса пиролиза, при котором основным энергетическим продуктом является горючий газ.

Газогенератор - устройство, в котором реализуется процесс газификации

В состав образующегося  в газогенераторе генераторного газа входят следующие горючие компоненты: окись углерода, водород, газообразные углеводороды, метан.

Процесс газификации  включает такие последовательные фазы, как сушка, пиролиз (коксование) и собственно газификация топлива.

В зоне сушки  происходит выпаривание начальной  влаги из поступающего в газогенератор топлива за счет остаточной теплоты уходящего генераторного газа.

В зоне пиролиза при температуре до 800 °С от топлива отделяются легкие газообразные фракции, самой важной из которых является метан (СН₄). Закоксовавшееся в зоне пиролиза топливо сначала реагирует с кислородом, находящимся в свежем воздухе, образуя двуокись углерода и водяной пар:

С + O₂ => СO₂ (горение);

2Н₂ + O₂ => 2Н₂O.

В зоне газификации при температуре  свыше 900 °С СЮ₂ и Н₂0 продолжают реагировать с углеродом, образуя окись углерода и водород, которые являются активно горящими газами:

CO₂ + С => 2СО;

Н₂O + С => Н₂ + СО.

Следует указать, что верхняя граница  температуры прохождения реакции  газогенерации ограничена значениями 1100-1200 °С (температура плавления золы).

2. Биохимический метод переработки биомассы

Анаэробное разложение - процесс получения энергии из биомассы микроорганизмами (анаэробными бактериями) в отсутствие или при недостатке кислорода и света. Полезный энергетический продукт этого процесса - биогаз.

Биогаз - смесь углекислого газа (СO₂) и метана (СН₄). Энергетическая эффективность процесса сжигания биогаза может достигать 60-90 % эффективности сжигания сухого исходного материала.

Основное уравнение, описывающее процесс анаэробного разложения биомассы (на примере целлюлозы) имеет следующий вид:

С₆Н₁₀О₅ + Н₂O => 3CO₂ + 3CH₄.

Биогазогенератор — устройство, в котором реализуется процесс преимущественного получения СН4 посредством анаэробного разложения исходной биомассы. Конструкции биогазогенераторов отличаются чрезвычайным разнообразием как по организации собственно технологического процесса анаэробной переработки биомассы, так и по составу исходного продукта (рис. 3.4).

Спиртовая ферментация - процесс получения этилового спирта в качестве энергетического продукта. Этиловый спирт (этанол) С5Н5ОН - летучее жидкое топливо, которое можно использовать вместо бензина.

В естественных условиях этанол образуется из сахаров соответствующими микроорганизмами в кислой среде (рН от 4 до 5).

Основная  реакция превращения сахарозы в  этанол имеет следующий вид:

Дрожжи

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O 4С₂Н₅OН + 4СO₂.

Жидкие топлива, и в частности этанол, отличаются чрезвычайной технологической эффективностью из-за удобства использования и хорошего управления процессом горения в двигателях внутреннего сгорания.

В качестве заменителя бензина этанол можно использовать в виде:

• 95 % -го этанола в модернизированных двигателях;
• смеси 100 %-го (обезвоженного) этанола с бензином в соотношении один к десяти в традиционных двигателях.

В настоящее  время стоимость топливного этанола  сравнима со стоимостью бензина, причем наблюдается тенденция ее снижения. Вместе с тем этанол характеризуется более высоким октановым числом.

Фотолиз - процесс разложения воды на водород и кислород под действием света. Если водород сгорает или взрывается в качестве топлива при смешении с воздухом, то происходит рекомбинация О2 и Н2.

Некоторые биологические  организмы продуцируют или могут  при определенных условиях продуцировать водород путем биофотолиза.

Подобный результат  можно получить химическим путем без участия живых организмов в лабораторных условиях. Промышленного внедрения эти технологии еще не получили.

3. Агрохимический  метод переработки  биомассы