Навоз как источник энергии

Электричество и тепло из навоза: биогаз становится важным источником энергии

• Электричество и тепло из навоза: биогаз становится важным источником энергии
• Как пульсоксиметры выявляют поражение легких и насколько они точны
• Гости столицы избили мужчину за замечание
• Эксклюзивное видео с дня рождения дочери Киркорова
• Представлена форма сборной России для Олимпиады-2022 в Пекине
• Рекордсмен по мутациям или «живая вакцина»: что известно о штамме «омикрон»

В Европе навоз, из которого вырабатывают биогаз, стал важным источником альтернативной энергии. Красивым словом биогаз назвали вещь не очень привлекательную — продукт гниения навоза или другого органического сырья метан, также известный как «болотный газ».

Биогаз производят в специальных емкостях природные бактерии, которым человек только помогает, поддерживая высокую температуру. Собранный газ хранится в специальных емкостях, а потом по мере надобности сжигается в , давая тепло для отопления и электричество.

Германия — абсолютный мировой лидер по производству биогаза. Вырабатываемое из него электричество производители могут продавать в общую сеть по очень высокому тарифу, гарантированному на годы вперед. А еще им дают кредит по невероятно низкой ставке. Программу поддержки альтернативной энергетики пробили «зеленые», страстно ненавидящие атомную энергетику.

А в соседней Франции общественное мнение не боится атомной энергетики, ничего страшного не происходит, и электричество там дешевле немецкого. Но в том, что биогазовые станции помогают избавиться от излишков навоза и решить таким образом хотя бы одну экологическую проблему, сомнений нет.

В России над этим только начинают задумываться. Программе «Чудо техники» удалось найти лишь один пример региона, где смогли узаконить сдачу электричества государству частниками и даже установили повышенный «зеленый» тариф. Это Белгородская область, где производится 30% всей российской свинины, и недостатка в сырье для биогаза не наблюдается. Прибыли пока нет, но энергоотдача уже солидная.

Потенциальных применений у биогаза масса. Например, его можно перерабатывать и в водород, чем активно занимаются японцы. А в Британии уже курсируют скоростные автобусы, которые заправляют сжатым биометаном, тоже сделанным из коровьего навоза.

Источник

Газ из навоза

Многие руководителя или держатели фермерских хозяйств сталкиваются с проблемой использования или утилизации навоза. Иной раз приходится затрачивать много денежных средств и заключать договора с организациями, которые могут принять на захоронение этот продукт жизнедеятельности скота.

Однако имеется способ, который на практике отработан – газ из навоза, получаемый в целях обогрева помещений. Полученное биотопливо из навоза одновременно обеспечивает экономию денежных средств на утилизацию отходов и затрат на энергоресурсы.

О преимуществах новой технологии

Из исторических данных проведением таких исследований уже занимались в конце позапрошлого столетия, а в XX веке это применялось на практике. Во времена существования СССР было произведено первое биоэнергетическое устройство. Это нашло успешное применение и в странах зарубежья. Тем более в настоящее время стоимость энергоносителей достаточно высока, а такое новшество позволяет обеспечивать экономичность данного вида ресурсов.

Можно выделить два неоспоримых преимущества:

• снижение выброса метана в атмосферные слои;
• получение дополнительного источника тепла.

Навоз – это ценное удобрение, и когда в хозяйстве имеется не более двух голов скота, то все уходит на удобрение почвы. Но если это целое фермерское хозяйство, то, как правило, навоз скапливается в больших количествах. Чтобы из него получилось ценное удобрение, требуется хранение при определенном температурно-влажностном режиме, при несоблюдении которого около 50% азота и фосфора испаряется. Помимо всего прочего, атмосфера загрязняется. В зависимости от объема получаемого сырья, необходимо приобрести оборудование, которое и обеспечит его сохранность, на что уйдут определенное денежные средства.

Получение биогаза обеспечит:

• предупреждение выброса в атмосферу вредных веществ;
• получение биоэнергетического топлива, которое даст немалое количество энергии.

О биогазе

Определение биогаза заключается в следующем: это вещество, не обладающее ни цветом, ни запахом, легко испаряющееся и содержащее в своем составе более 70% газа – метана. По своим характерным признакам такой вид альтернативного топлива приближается к природному газу, который пользуется спросом среди населения и предприятий. Получается биопродукт в результате функционирования анаэробных бактерий. Получаемый газ – отличный проводник тепла. Сколько тепла можно получить из навоза, и какое количество биоматериала дает корова? Для сравнения можно привести пример: с 1 м 3 биогаза получается такое же количество тепла, как и при сгорании 1,5 кг угля.

Производство биогаза в домашних условиях может быть тоже организовано. Для этого используется птичий помет, коровий навоз и другие продукты результата жизнедеятельности, которые дает крупный и средний скот. Полученное сырье используется:

• в чистом виде;
• совместно с травой, листьями или со старой бумагой.

Чтобы активизировать процесс работы бактерий, необходимо создать определенные условия. Они не должны отличаться от естественных, а именно – должно обеспечиваться происхождение того, что делается в желудке животного при полном отсутствии кислорода и наличии теплового эффекта.

Как происходит образование биогаза

Как получить биогаз из коровьего навоза? Для этого необходимо обеспечить следующие условия:

• создать герметичность;
• обеспечить подачу тепла.

В результате этого должно получиться следующее:

1. Метан – до 70 %.
2. Углекислый газ – около 30 %.
3. Иные газы – примерно 1%.

Газы достаточно легкие и поэтому поднимаются вверх, далее подлежат выкачиванию. Внизу же остаются тонны навоза, в которых сохраняются полезные вещества для удобрения грунта. Еще одно и важных преимуществ от получения такого вида топлива – уничтожение вредных бактерий.

Конструкция реактора для выработки топлива должна быть герметичной, во избежание попадания кислорода.

Метан получается в результате разложения т навоза при создании температурного режима, способствующего этому процессу. Для этого необходимо взять на заметку, что навоз как источник топлива содержит в своем составе следующие виды бактерий, которые существуют при разных условиях:

1. Мезофильные бактерии. Они приспособлены к существованию при температурном режиме от 30 до 40 градусов.
2. Термофильные бактерии. Их жизнедеятельность обеспечивается при создании температурных параметров не менее 50 градусов.

Всего существует 2 типа реакторов:

1. Временные показатели для переработки сырья с мезофильными бактериями в установках 1 типа составляют, в общем, до 30 суток. При этом учитывается, что метр полезной площади устройства выдает 2 литра биологического топлива.
2. При использовании 2 типа установки для переработки сырья с термофильными бактериями биогазовые продукты получаются по истечении 3 дней, при этом техническое устройство дает около 5 литров топлива.

Чтобы определить эффективность работы реакторов, необязательно обладать навыками, об этом можно получить информацию. Соответственно, чем данные по выработке энергии выше, тем выше и ценовые показатели.

Согласно исследованиям, проведенным специалистами, термофильные установки, несмотря на их эффективность, используются реже, потому что необходимо поддерживать их температурный режим. Мезофильные, напротив, чаще, в связи с простым и удобным обслуживанием.

Метан, вырабатываемый в определенном количестве, по показателям мало чем отличается от обычного газа, но в нем содержится некоторое количество серной кислоты. Этот фактор необходимо учитывать при выборе реактора.

Как произвести расчет эффективности работы установки

Выделяемый из навоза метан вырабатывается в определенном количестве. Для этого можно выполнить несложные расчеты.

Например, одна корова весом 1 т (это условная цифра) дает 80 кг расходуемого на удобрение биоматериала. При этом метан получается в количестве 3 м 3 , а если все перевести на выработку энергии, то – 6 кВт/час. При влажности навоза до 90% можно извлекать из него газ. Главное – исключить вредные примеси в биоматериале.

Изготовление установок

Чтобы получить метан, нужно приступить к изготовлению реактора. Своими руками выполнить это несложно. Система должна содержать следующее оборудование:

1. Биореактор, который будет давать разложение навоза.
2. Автоматическая система, которая дает сырье на переработку.
3. Сделать устройство для смешивания массы.
4. Устройство для обеспечения постоянной температуры.
5. Большая емкость для сохранения газовых испарений.
6. Приемник твердых отходов.
7. Очистка биогаза в домашних условиях от вредных примесей тоже должна быть обеспечена.

Делать биореактор рекомендуется из металла желательно цилиндрической формы, чтобы обеспечить герметичность. Его можно изготовить из ненужной емкости, где ранее хранился мазут. Расчет объема должен быть произведен по факту: насколько окупаем будет проект. А это зависит от того, сколько дадут навоза коровы или иной скот.

Источник

Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива

По данным центра REN21, работающего под эгидой Программы ООН по окружающей среде, в 2017 году около 18,1% всей потребляемой в мире энергии пришлось на энергию из возобновляемых источников. В общественном сознании «зеленая» энергетика —это в первую очередь ветровые и солнечные установки, но в действительности они занимают незначительную долю даже внутри возобновляемого сектора.

Две трети рынка «зеленой» энергетики занимает биоэнергетика. На нее в 2017 году пришлось 12,4% всей потребленной в мире энергии, или 12,8 тыс. ТВт·ч. Использование биомассы для получения тепла и энергии можно разделить на два способа:

• традиционный: сжигание древесины, древесного угля, навоза и прочих остатков сельскохозяйственной деятельности (на это приходится 7,4% потребляемой в мире энергии);
• современный: использование специально подготовленной биомассы в твердом, жидком и газообразном виде (5% мирового потребления энергии).

Сжигание древесины приводит к выбросам углекислоты, но энергетики отмечают, что высаженные специально для этого деревья впоследствии поглощают вредные газы. Поэтому, несмотря на недовольство некоторых экологов, власти Евросоюза официально приравняли биомассу к возобновляемым источникам энергии. В ежегодном докладе по «зеленой» энергетике за 2019 год специалисты REN21 изучили, что происходит на биоэнергетическом рынке и куда он движется.

В отличие от тех же солнечных батарей биоэнергетика подразумевает более сложную производственную цепочку. В современной энергетике биомассу не просто собирают и сжигают, нужно придумать эффективный способ ее переработать (чему помогают научные исследования) и превратить в биотопливо (с помощью химической промышленности).

1. Твердое топливо

Это наиболее распространенный вид топлива для биоэнергетики. В первую очередь это гранулированная древесина или пеллеты. В 2018 году объем их производства в мире достиг 35 млн т, пятая часть которого пришлась на США. Россия также является крупным производителем пеллетов — ежегодный объем продукции достиг в 2018 году 3,6 млн т, что лишь вдвое меньше объема производства в США. Аналитики REN21 отмечают, что экспорт пеллетов из России в прошлом году вырос на 30%, до 1,5 млн т, при этом в самой стране биоэлектростанции на гранулированной древесине работают лишь на 50% загрузки.

Основными импортерами пеллетов являются страны Евросоюза, Канада и Япония, в которых сейчас активно строятся новые ТЭЦ, производящие как электричество, так и тепло. Помимо дерева твердым биотопливом становятся остатки тростника, торф и даже обработанные коммунальные отходы.

2. Жидкое топливо

Применительно к биоэнергетике жидким топливом чаще всего является биоэтанол. По сути же это просто спирт, получаемый из растительного сырья. В зависимости от климата и условий, в разных странах сырьем могут являться сахарный тростник, кукуруза, зерновые культуры и так далее. Основная сфера его применения — замена бензина, дизеля и авиакеросина для транспортных средств. В 2018 году мировое производство жидкого биотоплива всех видов выросло на 7%, до 153 млн л. По энергоемкости это чуть более 8% от всего рынка биоэнергетики.

Благодаря миллиардным инвестициям в производство биоэтанол постепенно наращивает присутствие на рынке. Например, в 2018 году в мире было совершено 150 тыс. авиаперелетов на биотопливе, пять аэропортов в мире уже имеют нужную инфраструктуру для заправки им самолетов. Цифры могут показаться внушительными, но вообще ежегодно в мире совершается более 40 млн авиарейсов, так что применение биотоплива тут находится на самом раннем этапе.

Две проблемы, которые предстоит решить химикам: в каких долях эффективнее всего смешивать биоэтанол с обычным топливом и какое еще сырье здесь можно использовать. В последние годы американская промышленность пытается наладить производство биоэтанола из целлюлозы, но пока эти проекты балансируют на грани окупаемости.

3. Газообразное топливо

Разложение биомассы приводит к образованию смеси метана и углекислоты, который используется в энергетике как биогаз. ТЭЦ на биогазе работают преимущественно в западных странах: в ЕС к концу 2018 года находилось более 10 тыс. процессинговых центров, еще около 2,2 тыс. в США, причем в каждом из 50 штатов.

Перспективной технологией аналитики REN21 называют получение биометана путем удаления из биогаза углекислоты. С одной стороны, очищение биогаза от подобных примесей до уровня качества природного газа позволит использовать инфраструктуру газовой отрасли, с другой — это сделает энергетическую отрасль более экологичной.

Сейчас основным способом использования биомассы в энергетике является отопление. Четверть тепловой энергии жилые и коммерческие здания во всем мире получают от биотоплива. В подавляющем большинстве случаев это использование традиционной биоэнергии — банальный обогрев горящими поленьями используют в беднейших регионах земли, и точную статистику тут собрать трудно. Современную биоэнергетику используют городские власти для центрального отопления кварталов, где на нее приходится 95% всех используемых возобновляемых источников энергии.

В промышленности традиционное биотопливо не используется, а современные технологии обеспечивают 6,1% нужд в тепловой энергии. Перспективы применения, отмечают авторы обзора, зависят от конкретной отрасли. Сталелитейной промышленности низкотемпературное биотопливо не подходит, тогда как на цементном производстве оно может успешно заменить используемый сейчас для выработки тепла каменный уголь.

В меньшей степени биотопливо применяется на транспорте (3% потребляемой энергии) и для выработки электричества (2,1%). Основной объем энергии из биологических источников на транспорте получают автомобили, хотя замещение биотопливом керосина для самолетов входит в планы многих авиакомпаний.

Использование биотоплива для получения электроэнергии растет стабильными темпами около 7–9% в год, и за десять лет с 2008 года объем выработанного таким способом электричества удвоился почти до 600 ТВт·ч. Основная тенденция, которую отмечают аналитики REN21, — этот сегмент биоэнергетики опережающими темпами растет в Азии (на 14–16% в год), тогда как в Северной Америке и Европе он развивается заметно более умеренными темпами.

В конечном же итоге авторы обзора подчеркивают, что развитие биоэнергетики пока что сильно зависит от внешних условий в определенное время в конкретных регионах. Например, хороший урожай сои в США и Бразилии в 2018 году позволил этим странам резко нарастить производство биодизеля. Одновременно снижающиеся цены на сахар вынудили бразильцев вводить больше мощностей по переработке тростника в биоэтанол. Будут ли в дальнейшем условия благоприятствовать развитию биоэнергетики, неизвестно.

Источник