МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 

     Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ 

     по  дисциплине: Основы энергосбережения

 на  тему: Биоэнергетика: сущность, проблемы использования, перспективы развития в РБ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Студент

     ФЭУТ, 2 курс, ДГТ-1                                       Е.И. Мельгуй 
 

     Проверил    

     ассистент                                                  М.В. Михадюк

                                                                                                                               
 
 
 
 
 
 
 
 

     МИНСК 2011

 

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Биоэнергетика. Историческая справка. Сущность понятия ………….....4
2. Общая характеристика методов переработки биомассы…………..…..6
1. Термохимический метод переработки биомассы……………………6
2. Биохимический метод переработки биомассы………………………8
3. Агрохимический метод переработки биомассы…………………….9
3. Экологическая характеристика использования биоэнергетических установок………………………………………………………………….10
4. Перспективы развития биоэнергетики в РБ……………………………11

Заключение………………………………………………………………………15

Список  использованных источников…………………………………………..16

 

Введение 

             Энергетика – это область общественного производства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии.

             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

             Основной целью реферата является изучить сущность, проблемы использования, а также перспективы развития биоэнергетики в Республике Беларусь.

             Основным методом исследования является анализ специальной литературы и интернет-ресурсов по данному вопросу.

1. Биоэнергетика. Историческая справка. Сущность понятия

             Проблемы отыскания и использования соответствующих видов энергии всегда интересовали людей, однако столь волнующими, как сегодня они никогда не были. Повышенный интерес к ним понятен. Мировое потребление энергии стало соизмеримым с запасами горючих ископаемых – базой современной энергетики. То, что создавалось природой на протяжении многих эпох, расходуется в течение нескольких десятилетий. На сегодняшний день это большая проблема, решить которую можно с помощью нетрадиционных способов получения энергии. Одним из таких является биоэнергетика.

             Когда же впервые появилась биоэнергетика? Ученые связывают появление биоэнергетики с началом использования биомассы как источника энергии. Человек стал применять биомассу как источник энергии с тех пор, как он обнаружил огонь. Но тогда еще не существовало как такого понятия биоэнергетики. В 1885 году ученым стали известны промышленные способы  получения биогаза, который, как указывалось выше, образуется в процессе биологического разложения биомассы. Можно судить, что именно с этого момента произошло официальное зарождение биоэнергетики.

             Биоэнергетика — это наука, изучающая механизмы и закономерности преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов, энергетические процессы в биосфере.

             Биомасса — общая масса растений, микроорганизмов и животных, приходящаяся на единицу площади или объема их обитания. Численно она выражается в массе сырого или сухого вещества (кг/м²; кг/га; кг/м³ и т. д.). Биомассу растений называют фитомассой, животных организмов — зоомассой. В Государственной программе вопросам использования фитомассы, коммунальных отходов, отходов растениеводства, получения биогаза, топливного эталона и биодизельного топлива в качестве возобновляемых ТЭР уделяется серьезное внимание. Общий годовой объем использования в Республике Беларусь этих энергоресурсов к 2010 г. оценивается примерно в 113 тыс. т у. т., а потенциальный запас составляет более 3,7 млн. т у. т. Эти цифры не учитывают использование древесного топлива, отходов деревообработки и лигнина в качестве топлива, потенциальный запас которых оценивается примерно в 7,58 млн. т у. т. Годовое использование к 2010 г. этих видов энергоресурсов планируется в объеме около 3,1 млн. т у. т. [4]

     Рис.2. Система биоэнергетики

             Считается, что биомасса, которая является источником получения биотоплива, станет ключевым возобновляемым источником в будущем, ведь уже сегодня она дает 14% всей потребляемой энергии в мире.

             Стоит отметить, что для трех четвертей мирового населения, которое живет в развивающихся странах, биомасса также является самым важным источником энергии. Ожидается, что в связи с увеличением численности населения и истощением ископаемых ресурсов спрос на биомассу в развивающихся странах значительно увеличится. В среднем, в развивающихся странах биомасса составляет 38% от всех источников первичной энергии. Эти цифры свидетельствуют о том, что биоэнергетика уже сейчас имеет большое значение, а в будущем будет развиваться еще более интенсивно.[5]

 

2. 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: 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;