Топливо из биомассы в Европе

Цели новых  программ  ЕС по сокращению выбросов углерода указывает на то, что многие страны начинают амбициозные проекты  по увеличению производства электроэнергии из биомассы. Группа ученых из Европы проводят исследование европейского рынка по неиспользованным «альтернативным» ресурсам биомассы.Использование топлива из биомассы  для производства энергии широко распространено во всем мире. В последние годы спрос значительно увеличился, поскольку биомасса используется в новых направлениях (большие масштабы производства электроэнергии, жидкого биотоплива и т.д.).  Для того чтобы добиться поставленных целей по сокращению антропогенных выбросов  и для снижения зависимости от ископаемого топлива,  многие страны запускают проекты по увеличению производства энергии из биомассы. Следовательно, давление на «традиционные» ресурсы биомассы увеличивается.  Поэтому,  внимание ученых  при исследовании было направлено на виды биомассы, неиспользуемые в данный момент, тем более, если они не используются как корма или продукты питания.  С этой целью, проводится проект под названием EUBIONET 3, полное название: « EUBIONET III. Solutions for biomass fuel market barriers and raw material availability».  Основной целью проекта является увеличение использования топлива из биомассы в ЕС и поиск путей преодоления рыночных барьеров, содействие международной торговле этим топливом  и наличие промышленного сырья по разумным ценам.

 

Использование биомассы в странах Европы с небольшим количеством ресурса биомассы и высоким показателем поставленной задачи по производству возобновляемой энергии, а со временем и битотоплива второго поколения, может привести к зависимости от импортируемой твердой биомассы.

Самые богатые страны ЕС, с точки зрения ресурсов биомассы, являются:

Германия – 36,86 млн. т у.т.;

Швеция – 28,7 млн. т у.т.;

Испания – 20,1 млн. т у.т.;

Франция – 19,6 млн. т у.т.;

Италия – 16,5 млн.  т у.т.;

Финляндия – 14,6 млн.  т у.т..

Дрова являются наиболее используемой биомассой в Европе (30 % от общего количества).

Побочные продукты и отходы промышленности распределены следующим образом:

  • твердые побочные продукты — 20% от общего объема потребления, в то время как  доля отработанных щелоков (в основном черный щелок) составляет 15%;
  • лесные отходы – 11% от общего количества потребления;
  • Травянистые  и фруктовые ресурсы  –  7%;
  • изысканные виды древесного топлива – 5%.

Использование пеллет  увеличилось во многих странах мира, спрос на них превысил производство. Общегодовой показатель ресурсов биомассы, исключая биоразлагаемые отходы,  в 24 странах Европы и Норвегии составляет около 223,8 млн. т у.т..   Только 48% от  обще годового показателя  в настоящее время используется,  из этого количества  67% приходится на древесную биомассу. Наибольший потенциал для увеличения объема использования биомассы для производства энергии  лежит в лесных травянистых и фруктовых отходах (почти половина потенциала).

Консервативная оценка предполагает, что в Европе имеется потенциал по использованию биомассы из агропромышленных отходов, которые не используются в настоящее время, по крайней мере,  этот потенциал  составляет 10,2 млн. т у.т..  Эта цифра может быть выше в 2,5 раза, так предоставляемая информация неофициальна.

В странах южной Европы, таких как Греция, Италия, Испания и Португалия, отходы оливкового производства являются на сегодняшний день крупнейшим ресурсом. По оценке партнеров EUBIONET, при общем урожае чуть более 10 млн. тонн, годовое количество остатка превышает 7 млн. тонн, что эквивалентно 5,1 млн. тонн у.т. . В настоящее время использование оливковых отходов стремительно растет. Например, в Испании этот рост оказывает значительное влияние на рынок пеллет, что в первую очередь связано с низкой ценой на оливковые косточки, которые к тому же не требуют производственных процессов.  Кроме этого более широкое применение находит скорлупа орехов, таких как миндаль и лесной орех, которые произрастают в большом количестве.  В южной Европе для замены пеллет, как топливо для малых котельных,  уже используется скорлупа орехов.

Еще один крупный ресурс  это отсев зерна. В Европе он оценивается теоретически, около 1,4 млн. тонн у.т..  Другими видами топлива из биомассы могут быть отходы и остатки пивоваренной, табачной промышленности и производство растительного масла (исключая производство оливкового масла), например, шелуха подсолнечника.

Использование агропромышленных остатков и других альтернативных продуктов биомассы не лишены проблем. Вопрос о качестве биомассового топлива был поднят в ряде стран, участников рынка. Нередко это высокое содержание влаги, содержание золы или неудовлетворительный химический состав, который вызывает плохое горение.

Существуют различные подходы к решению этих задач, в том числе:

  • Выбор надлежащей технологии переработки:
  • Улучшение физических характеристик биомассы, то есть снижение содержание влаги в пеллетах и т.д.;
  • Улучшение химических характеристик биотоплива, то есть использование добавок , которые устраняют негативное воздействие, например образования хлористых соединений при горении.

Хотя предварительная обработка продуктов агропромышленной биомассы может сделать их использование более реальным, она зачастую значительно повышает расходы. Поэтому важно выбрать технологию переработки биомассы (т.е. сжигание, брожение, газификация и т.д.), которая не требует значительных расходов для предварительной подготовки. Так, например, для биомассы с высоким уровнем содержания влаги (навоз, водоросли) наиболее приемлемая технология преобразования является процесс брожения с получением биогаза, который сразу же используется на месте производства, так как затраты на сушку этого материала до степени, пригодной для сжигания, могут быть весьма высокими.

Кроме этого, при рассмотрении вопроса об использования биотоплива должен быть рассмотрен энергетический баланс между потреблением и выработкой.  Так брожение навоза энергетически выгодно при влажности меньше 85%, а при влажности 70%, избыток по энергии составляет 600 кВтч/тонну.

Еще один способ оптимизации расходов при использовании  «трудных» видов биомассы, например, это совместное сжигание их с другими видами топлива.

 

Выбор правильного метода использования биомассы может решить многие проблемы при использовании агропромышленной биомассы и других видов биомассы с более сложными физическими и химическими свойствами. Тем не менее, во многих случаях могут возникнуть другие причины для применения конкретной технологии использования биомассы. В таких ситуациях могут быть применяться  различные физические и/или химические предварительные методы  подготовки биомассы, а в некоторых случаях они даже необходимы.

Биомасса часто рассматривается как «трудный» вид топлива для сжигания. Это особенно актуально для биомассы, помимо древесины. Классическим примером является солома, которая содержит высокую концентрацию калия и хлора. Когда происходит сжигание соломы в больших объемах, зола инициирует конденсацию калия на поверхности и высокотемпературную коррозию. Солома также имеет высокую зольность в сравнении с древесными пеллетами, что порождает проблему в больших  котельных по ее утилизации. И наконец, зола, образующаяся при горении соломы, имеет низкую температуру плавления, что зачастую приводит к образованию шлаков. Некоторые другие агропромышленные отходы также имеют высокую зольность, что затрудняет их использование в качестве топлива в небольших масштабах.

Для улучшения характеристик горения существует ряд предварительных методов подготовки биомассы. Так предварительная промывка биомассы может удалить часть «трудных» веществ (т.е. калия и хлора из соломы).  При этом используются добавки:

а.) катализатора горения, с целью улучшения горения:

б.) покрытие ингибиторами, рассчитанные на предотвращение отложения серы на покрытии;

в.) ингибиторы коррозии, предназначенные для предотвращения коррозии от хлора и его аэрозолей, что также может благоприятно повлиять  на уменьшения образования шлака, уменьшения или предотвращения образования отложений. Предварительная обработка может оптимизировать производство энергии.

Также могут быть использованы  другие методы подготовки биомассы для повышения выхода энергии. Энзимная предварительная обработка, как правило, используется для ускорения биологических и биохимических процессов, таких как деградация низко растворимых химических структур биомассы. Термохимическая предварительная обработка, сочетание нагрева и химической обработки (например, с кислотой). Сочетание воздействия давлением и теплотой (паровой взрыв) приводит также как при термохимической обработке к созданию открытых структур биомассы. Измельчение или размол биомассы может улучшить процесс разложения за счет увеличения поверхности биомассы для доступа к нему активных микробов.

Важным фактором в уменьшении расходов при использовании биомассы является транспортировка. В целях оптимизации логистики и снабжения рекомендуется предварительная оценка. В этом контексте могут применяться простые операции такие как, например, прессование соломы. Также приемлема сушка, что улучшает стабильность хранения, гранулирование или брикетирование, понижает транспортные расходы.

Сокращение антропогенных выбросов при использовании биомассы рассмотрено в различных тематических исследованиях. Приводятся данные, что сокращение выбросов СО2-эквивалента составляет 1020 кг на 1МВтч,  при условии замены электрического нагревателя на котел, работающий на древесном топливе. Средний показатель сокращения антропогенных выбросов для топлива из биомассы находится в диапазоне от 330 до  410 кг в эквиваленте СО2 на 1 МВтч. В зависимости от типа котла и вида топлива потенциал сокращения составляет 90-98%.

По оценкам, потенциал биомассы эксплуатируемой в Европе в настоящее время составляет 48%. Если будет добавлено только 50% европейских бытовых отходов (типичные биоразлагаемые фракции) к существующему потенциалу выработки энергии, то общий годовой потенциал составит 52,6 млн. тонн условного топлива. Средняя низшая теплота сгорания этих биоразлагаемых отходов в  индустриально развитых старых стран-членов ЕС составляет 10 МДж/кг. Если же к этому потенциалу добавить потенциал биомассы, указанной выше, то общий потенциал составит 250,7 млн. тонн у.т., что так необходимо Европе для достижения поставленной цели по использованию биомассы в 2020 году.

Источник: http://nvkkia.ua

Запись опубликована в рубрике Биотопливо. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Комментарии запрещены.