Евгений Панцхава - Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография

• Название: Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография
• Автор: Евгений Панцхава
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-4365-0155-0

Предлагаемая читателю монография, прежде всего, посвящается выдающимся отечественным ученым и специалистам, стоявшим у истоков создания отечественной биоэнергетики задолго до ее активного развития за рубежом. В книге представлены зарубежные и отечественные достижения по всем современным направлениям бурно развивающейся биоэнергетики как самостоятельного сектора общей мировой энергетики, ее теоретическим основам, технологиям, оборудованию и практическому применению.

Большое внимание уделяется теории и практики природного метаногенеза как сложнейшего биологического процесса, активно участвующего в кругообороте углерода в биосфере, роли этого процесса в эволюции живого на земле, его глобальному участию в образовании ископаемых углеводородов.

Книга рекомендуется для специалистов России, работающих в указанной области, для студентов, аспирантов и преподавателей кафедр, факультетов, вузов, изучающих и развивающих отечественную биоэнергетику.

---

PS. Финская компания St1 Oy объявила о покупке норвежской и шведской сетей АЗС, принадлежащих норвежскому концерну StatoilHydro. Как заявил директор-распорядитель компании St1, данная сделка поможет продвижению в этом регионе проекта по биоэтанолу. Компания ппроизводит этанол из отходов пищевой промышленности и намерена продавать его на своих станциях в Норвегии и Швеции. В самой Финляндии у St1 имеется 400 АЗС и три завода по производству топлива Refuel RE85, состоящего на 80…85 % из биоэтанола. Аналогичные заводы St1 намерена построить и в Швеции.

7.2.12.Прогноз развития рынка биоэтанола в Китае [7-19]

Первые партии биоэтанола в Китае были выпущены в конце 2003 г. За три года Китай сумел войти в четверку крупнейших производителей топливного этанола в мире.

В 2007 г. объем производства биоэтанола в Китае достиг максимального показателя. Совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) объемов производства биоэтанола в Китае с 2003 г. по 2007 г. составил 124,2 %. Доля Китая в мировом объеме производства биоэтанола в 2007 г. составила 3,7 %.

В 2007 г. в Китае насчитывалось шесть производителей биоэтанола. Компания Jilin Fuel Ethanol Co. является крупнейшим производителем биоэтанола в Китае. В Китае биоэтанол производят из пшеницы, риса, маниоки и сахарного сорго.

Китай планирует приложить еще большие усилия в развитие возобновляемой энергетики и сократить эмиссию парниковых газов, чтобы поддержать жизнеспособный экономический рост в ближайшие годы.

Согласно Национальной Комиссии Развития и Реформ (НКРР), необходимо инвестировать более 2 триллионов юаней, или 10 процентов валового национального продукта, чтобы достичь поставленной цели по возобновляемой энергии к 2020 году. Среднесрочной и долгосрочной целью страны является развитие индустрии возобновляемой энергии, которая станет играть важную роль в обеспечении развития экономического будущего страны.

НКРР планирует поднять долю возобновляемой энергии в общем потреблении энергии до 10 % к 2010 году и 15 % к 2020 году, по сравнению с 8 % в настоящее время. В настоящее время, уголь составляет ежегодно 70 % общего энергопотребления Китая, оставляя большой потенциал для развития гидроэлектроэнергии, метана, гелио-, ветроэнергетики и других чистых и возобновляемых источников энергии.

Тем временем Китай продолжит развивать ликвидное биологическое топливо согласно предварительному условию по обеспечению безопасности продовольствия. Китай не будет поощрять использование зерна как сырья для биотоплива, но обратится к непродовольственным зерновым культурам, типа батата и

сорго обыкновенного, для производства ликвидного биологического топлива, включая этанол и биодизель. Большинство таких непродовольственных зерновых культур растет на солончаке и бесплодных землях, которые являются неподходящими для того, чтобы выращивать зерно.

В 2006 г. Национальная Комиссия Развития и Реформ Китая опубликовала 5-летний план, в котором была установлена цель – увеличить ежегодное производство этанола до 6 млрд. литров к 2010 г.

Правительство Китая, опасаясь увеличения цен на зерновые, не утвердило план.

Аналитики прогнозируют увеличение до 2016 г. производства этанола в Китае, в основном из кукурузы, до 3,5 млрд. литров. Это в 2,5 раз превышает показатель 2008 г. За аналогичный период потребление кукурузы этаноловой отраслью возрастет в 2,6 раза. Кроме того Китай может еще увеличить производство этанола на 1,5–2,0 млрд. литров, используя маниоку, сорго, рис и другое сырьё.

Согласно оптимистическому прогнозу, совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) объема рынка биоэтанола в Китае с 2008 г. по 2020 г. составит 10,6 %.

Согласно пессимистическому прогнозу, совокупный среднегодовой темп роста (CAGR) объема рынка биоэтанола в Китае с 2008 г. по 2020 г. составит 8,5 %.

В обоих сценариях внутренне потребление биоэтанола будет полностью обеспечиваться собственным производством.

7.3. Биометанол [7-20]

Рис. 7-18. Объемные формулы метанола

Метанол – CH3OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. Метанол – это первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов. С воздухом в объёмных концентрациях 6,72–36,5 % образует взрывоопасные смеси. [7-20].

Формула: CH4O Плотность:791,80 кг/м3

Температура кипения: 65 °C

Молярная масса: 32,04 г/моль

Температура плавления: -98 °C

Классификация: Спирты

Метанол является другим видом спиртового топлива, которое получается из биомассы или угля. Однако в настоящее время метанол производится преимущественно из природного газа и ограниченно используется в качестве топлива для демонстрационных и спортивных целей. Считается, что метанол не обладает всеми экологическими преимуществами, свойственными этанолу? [7-13]

Лауреат Нобелевской премии, датский профессор Ола предлагает получать метанол через газификацию отходов сельского хозяйства и получаемый синтез-газ конвертировать в биометанол.

Тезисы программы Датской ассоциации метанола по переориентации энергетической базы экономики страны на метанол как энергоноситель:

Метанол представляется как идеальный энергоноситель по совокупности свойств, начиная с легкости его производства из любого энергосырья (ископаемого, био и/или их сочетаний), легкости и безопасности хранения и транспортировки, и кончая простотой и дешевизной конвертации непосредственно в топливо;

• Важным преимуществом метанола называется его экологическая чистота во всей цепи от производства до использования;

• Отмечается, что природный газ является самым экономичным и широко применяемым сырьем для производства метанола, однако подчеркивается что технологии газификации биомасс в генераторный газ также являются в настоящее время промышленно зрелыми, а разработка технологий производства метанола из улавливаемого из труб ТЭЦ и др. предприятий CO2 и электроэнергии приближается к промышленной реализации, в частности, в Исландии;

• Упоминается, что на рынке уже предлагаются технологии производства ДМЭ как из метанола, так и непосредственно из генераторного газа, и что ДМЭ является идеальным топливом для дизельных двигателей;

• Приводятся результаты расчетов о том, что запасов биомассы в Дании теоретически достаточно для замены всего потребляемого в стране бензина и солярки метанолом и ДМЭ;

• Приводится пример Исландско-Американской компании, которая, используя дешевую исландскую геотермальную и гидроэнергию для производства метанола и ДМЭ из утилизируемой CO2, является прибыльной уже при продаже своего топлива по 50 долл./баррель;

• Приводятся данные о том, что предприятие по переработке лесных отходов в метанол в объеме 100000 т метанола в год, работающее в Швеции, начинает приносить доход при рыночной цене метанола (в солярочном эквиваленте) меньшей, чем цена солярки на шведских заправках;

• Отмечается, что переориентация энергетической базы экономики на метанол позволяет эффективно сглаживать естественные пики и падения в предложении/ спросе на энергию;

• Подчеркивается, что, несмотря на то что прямое сжигание биомассы и нейтрально в отношении СО2, это чрезвычайно вредно с точки зрения выбросов токсичных продуктов, тогда как использование биомассы как топлива через метанол практически безвредно. [7-21].

Компания ОК, являющаяся одним из ведущих топливных дистрибьюторов Дании и оператором 670 из 2000 автозаправочных станций страны, собирается построить в стране ряд станций заправки метанолом, чтобы поддержать демонстрацию метанолэлектрических автомобилей QBEAK.

Рис. 7-19. Заправка авто метанолом. Дания 2013 г.[7-21].

Датское правительство заявило, что оно хотело бы поэтапно отказаться от ископаемого топлива к 2050 году. Являясь одним из крупнейших дистрибьюторов ископаемого топлива, компания ОК намерена поддержать решение более чистой заправки, которое позволяет использовать существующую сеть станций. Распределение метанола позволяет модифицировать существующие системы заправки жидким топливом, не заменяя их полностью и не вводя каких-либо дополнений, в которых нуждается газообразный водород.

ОК рассматривает биометанол как неископаемое жидкое топливо, и компания была членом проекта метанол-электрических автомобилей EcoMotion, в результате которого был создан новый грузовик на топливных элементах для садоводства. ОК построит станцию заправки метанолом на базе традиционной станции в сотрудничестве с HAMAG, производителем станций, и Serenergy, производителем топливных элементов, устанавливаемых внутри транспортных средств Ecomove QBEAK. [7-22].

7.3.1. Получение метанола из водорослей

В основе этой технологии лежит производство биомассы водорослей, их сбраживание до метана и каталитическая конверсия последнего в метанол.

Основными доводами в пользу использования микроскопических водорослей являются следующие: