Дрова xxi века: топливные пеллеты
- Экологическая маркировка Бензин, содержащий определенную долю этилового либо метилового спирта, маркируется буквами «E» и «M», наряду с этим число по окончании буквы говорит о проценте содержания добавленного вещества. Так, E5 содержит 5% этанола, E50 — 50%, а E100 — это чистый спирт. Совершенно верно так же смесь простого ДТ с биодизелем маркируется буквой «B», а число показывает объемную долю последнего.
Мы не откроем Америки, в случае если скажем, что существование современного общества нереально без источников энергии, а распределение и добыча этих источников энергии сопряжены с множеством неприятностей. Имеется неприятности простые для понимания: уголь, газ и нефть неравномерно распространены в толще почвы, и в случае если стране повезло иметь хорошие месторождения и наряду с этим оно владеет важной военной мощью, оно может «сидеть на трубе» и диктовать собственные условия менее удачливым соседям.
В случае если месторождения имеется, а армии нет, то непременно все кончится не хорошо. Большая часть ближневосточных революций и войн последних десятилетий имеет отчетливый нефтяной запашок. Все это ясно, но вряд ли решаемо.
Имеется неприятности менее явные для неэкономиста, но также остающиеся проблемами. С 1970-х годов мировую экономику систематично трясут энергетические кризисы. Глобальный финансовый кризис 2008 года также имеет среди собственных обстоятельств энергетическую составляющую.
Помимо этого, запасы углеводородного горючего конечны. Различные исследователи дают разные прогнозы относительно того, как не так долго осталось ждать из почвы будет выкачан последний последний кубометр и баррель нефти газа, но все сходятся в том, что непременно это случится и что по мере исчерпания довольно легкодоступных залежей нужно будет разрабатывать более сложные (к примеру, шельфовые месторождения, нефтеносные пески, тяжелую нефть), а это скажется на стоимости приобретаемого горючего и всего, что с ним связано. Другими словами по большому счету всего.
Ну и последнее по счету, но не по важности — нельзя не отметить значительные экологические неприятности.
Все это заставляет думать об другой энергетике, основанной на недорогих, общедоступных, восполняемых и надёжных источниках. Всплеск интереса к ней случился по окончании аварии 2008 и кризиса года на Фукусимской АЭС. Известно много нетрадиционных направлений энергетики, от сугубо гипотетических (наподобие квантовых электростанций) до таких, каковые широко применяются десятилетиями.
Одно из них — это биоэнергетика, основанная на применении горючего биологического (растительного) происхождения.
— Ага, — сообщит догадливый читатель, — это дрова!
Не совсем дрова
Сложно представить себе машины, электростанции и фабрики, трудящиеся на дровах, не правда ли? В действительности из растительного сырья (не только из древесины, но и, к примеру, из масел) возможно взять много различных видов горючего, пригодного для разных потребностей.
Кроме того в случае если сказать о ярком сжигании древесины для получения тепла, сейчас существует более идеальная ее форма, нежели полено: гранулы и топливные брикеты — пеллеты. Древесину (к примеру, отходы производства) размалывают в муку, высушивают и прессуют в формах-матрицах при повышенной температуре, отчего содержащийся в растительных клетках лигнин «цементируется».
Оказавшиеся гранулы значительно плотнее исходного дерева (до таковой степени, что тонут в воде), имеют консистенцию и форму, удобную для переноски и хранения, и, что самое основное, при сжигании выделяют в полтора раза больше тепла, чем простые дрова. А вдруг древесные пеллеты обжигать без доступа кислорода (данный процесс именуется торрефикацией), они покупают последовательность дополнительных нужных качеств: не опасаются плесени и влаги, продолжительно сохраняются, а по теплотворности приближаются к углю. Такое горючее не только действенно, но и экологично.
Второй вид горючего, приобретаемого из растительного сырья, — это биодизель, что употребляется в дизельных автомобильных двигателях как в смеси с классическим горючим, так и в чистом виде. Биодизель в промышленных масштабах приобретают В первую очередь 1990-х годов, и из года в год его производство возрастает. в первых рядах планеты всей по изготовлению этого вида горючего Германия, Франция, Бразилия, Аргентина и США.
Помимо этого, биодизель может употребляться в отопительных печах.
В качестве горючего для машин годится и спирт, этиловый и метиловый, что также изготавливают из растительного сырья, а также из древесины. Действительно, простой двигатель способен «переварить» без последствий не более 10% спирта на 90% бензина, а для более крепких коктейлей необходимы особые flex-fuel-машины, талантливые трудиться как на чистом этаноле (либо метаноле), так и на его смеси с бензином в произвольных пропорциях.
В Российской Федерации такие автомобили в новинку, а в Бразилии, к примеру, к 2011 году их было уже около 15 млн, причем к 2015-му, согласно расчетам, их часть в автотранспорте страны составит 70%. На втором месте по этому показателю Соединенные Штаты, наибольший в мире потребитель автомобильного горючего всех категорий.
И вдобавок из растительной массы приобретают биометан, аналогичный газу, и биоводород, и Перечень в действительности громадной. Практически из «живой» биомассы возможно извлечь все то, что создают из биомассы «мертвой» (нефть, уголь, торф, газ), вопрос в рентабельности. Когда-то в отыскивании энергии дешевле было разрабатывать недра, на данный момент это делается все менее удачным.
К тому же, в отличие от нужных ископаемых, растительная масса неисчерпаема — если не рубить естественные леса, а выращивать новые.
Вырастить дерево
Не обращая внимания на то что в поговорках и пословицах «вырастить дерево» — это метафора чего-то продолжительного, сопоставимого с длительностью людской судьбе, в действительности энергетический лес поднимается достаточно скоро, уже на третий год по окончании закладки возможно снимать первый урожай. Да и, честно говоря, на обычный лес он мало похож: скорее, на заросли очень густого кустарника.
Для потребностей энергетического лесоводства применяют быстрорастущие, неприхотливые, живучие породы деревьев — иву, тополь, на юге — акацию, бамбук и эвкалипт. Вы видели, как обрезанный до обнажённого ствола тополь следующей весной обрастает «свечкой» молодых побегов? Как скоро затягиваются ивняком развалины и пустыри домов?
Тогда вам должна быть понятна мысль.
Приведенные потом цифры смогут варьироваться в зависимости от видовой принадлежности растений, климата, применяемой технологии, но неспециализированные правила таковы. Деревья сажают весьма хорошо, от 3 до 18 тысяч стволов на гектар. На третий-седьмой год срезают отросшие побеги, еще через три-семь лет повторяют эту операцию и т. д. Одну плантацию возможно применять 25−35 лет.
Кстати, не нужно думать, что обладатель таковой плантации имеет с нее доход только раз в пара лет: в большинстве случаев в один момент эксплуатируется пара участков с различной степенью «зрелости» деревьев. С гектара снимают от 9 до 60 т биомассы. Целый процесс, от посадки до порубки, механизирован; срезанные ветви сразу же перемалываются в опилки для удобства транспортировки.
Кроме деревьев для энергетических потребностей применяют и травянистые растения, дающие много биомассы: кукурузу, сахарный тростник (особенно для производства этанола), ятрофу, сою, рапс (для биодизеля), слоновую траву.
Самый показателен в плане применения как биоэнергетики, так и других источников в целом опыт Швеции. Еще в 1970-е годы шведское правительство забрало курс на постепенный отказ от применения ископаемых углеводородов. Сейчас часть «зеленых» источников энергии в общем энергетическом балансе страны сопоставима с долей нефти и газа, а к 2020 году шведы собираются всецело отказаться от последних.
И это при том, что Швеция занимает одно из ведущих мест в мире по энергопотреблению на одного человека. Все больше энергетических лесов закладывают в Германии. По большому счету в Европе, которая потребляет больше источников энергии, чем добывает, слезть с нефтегазовой иглы — это актуальная неприятность, и инвестиции в внедрение и исследование других энергетических разработок в том месте делаются большие.
Принятый в 2008 году Еврокомиссией стратегический замысел по энергетическим разработкам предполагает, что к 2020 году минимум 20% всего вырабатываемого в Европе электричества будет поступать из источников, сейчас именуемых другими, а в ряде стран, как полагают аналитики из Европейского совета по возобновляемой энергии, эта часть будет достигать 40% и треть из них придется на биологическое топливо.
В том же 2008 году Конгресс США принял Акт о продовольствии, охране природы и энергетике (ставший известным как «Фермерский билль»). Данный закон кроме другого предусматривает субсидии, покрывающие до 30% затрат на разработку и исследование новых видов биологического топлива, гарантирует значительные национальные кредиты на открытие фирм биотопливной индустрии, устанавливает новые налоговые льготы производителям целлюлозного сырья для этих фирм, и выделяет ежегодное финансирование на множество программ, направленных на популяризацию и внедрение возобновляемых источников энергии, в частности энергетических лесов.
В Китае — что характерно, также в 2008 году — была начата программа «Миллион му биоэнергетических лесов» (му — это классическая китайская единица площади, равная 1/15 га). Эту территорию планируют засадить кустарником ятрофой — несъедобной масличной культурой, самым лучшим образом пригодной для изготовления биодизеля. По большому счету в Китае достаточно широкая программа помощи биоэнергетики на национальном уровне.
Энергетические леса выращивают в Индии а также в ряде государств третьего мира.
В Российской Федерации, богатой как естественными лесами, так и ископаемыми углеводородами, предпосылок к формированию этого направления энергетики не отмечается. А жаль.
«Но», и не одно
Но, говоря об энергетических лесах, нельзя делать вид, что с ними все прекрасно и радужно и что данный чудесный чудо-метод обязательно спасет мировую экономику от всех вероятных кризисов. К сожалению, на данный момент выращивание биомассы обрисованным образом не хватает действенно, дабы удовлетворить энергетические потребности целой страны. И опыт Швеции (чье население всего 9,5 млн человек — меньше, чем в одной Москве) направляться принимать к сведению с некоторыми поправками.
Дабы таким методом всецело обеспечить энергией, например, Германию, по некоторым расчетам, потребуется занять под энергетический лес всю ее территорию (которая на 20% меньше шведской, при том что население — 82 млн).
Выход биомассы с единицы площади энергетических лесов со временем возможно расширить методом селекции новых пород деревьев и кустарников, более отвечающих данным конкретным потребностям. В итоге большая часть сортов современных культурных растений изрядно продуктивнее собственных дикорастущих предков. Такая работа ведется, но какие конкретно результаты она даст и в то время, когда — до тех пор пока угадать нереально.
Помимо этого, направляться иметь в виду, что биомасса, приобретаемая из измельченной древесины, не одинаково подходит для производства различных видов биологического топлива. К примеру, биодизель добывают из масличных культур, а спирт на данный момент значительно рентабельнее приобретать из кукурузы и сахарного тростника, чем из опилок. Наконец, не все экологи уверены в том, что сжигание биологического топлива нужнее для экологии планеты, чем сжигание горючего из ископаемых углеводородов.
Энергетические биотопливо и леса в целом направляться разглядывать не само по себе, а в комплексе с другими возобновляемыми источниками энергии. А это энергия и солнечной радиации, и ветра, и движущейся воды, и геотермальная энергия, и множество вторых направлений, впредь до самых экзотических. И возможно, что за таковой энергетикой — будущее.
Энергия от природы
- Пеллеты Вот они, дрова XXI века
Вопреки заблуждениям, водоросли и древесина — не нехорошие источники восполняемой энергии, нежели, к примеру, солнце. Все-таки человек жил «на дровах» пара тысяч лет собственной истории.
Подводные фермы
Существует перспективный источник биомассы, значительно превосходящий энергетические другие плантации и леса топливных культур. Это водоросли, так именуемое биологическое топливо третьего поколения (первым поколением считается горючее, произведенное из пищевых культур, вторым — из несъедобных частей пищевых растений, из растений и древесных отходов, намерено выращиваемых для энергетических потребностей).
Существуют виды водорослей, которые содержат в пересчете на сухое вещество до 75−85% жиров. Водоросли растут скоро, в 20−30 раз стремительнее любого наземного растения: с одной плантации возможно снимать «урожай» неоднократно в пара лет, как при с энергетическим лесом, а до 35 раз в год. Имеется одно «но»: для этого водорослям нужна высокая температура воды, причем довольно постоянная, без перепадов.
Существует и вероятное ответ данной неприятности: размещение емкостей для выращивания водорослей при теплоэлектроцентралях.
Пеллетные котлы
Топливные пеллеты выделяют при сжигании в полтора раза больше тепла, нежели простые дрова, и не опасаются жидкости. Для сжигания пеллет употребляется особый пеллетный котел — такие котлы сейчас активно используются в Европе для отопления коттеджей, потому, что имеют довольно высокий КПД (до 95%), не требуют особого обслуживания, не считая редкого извлечения золы, компактны и полностью пожаробезопасны.
В принципе, прессованные опилки в качестве источника горючего начали эпизодически применять еще в 1930-х годах, но тогда это было связано не с экологическими обстоятельствами, а с Великой депрессией, во времена которой просто не хватало простой угля и древесины для отопления. Компактные пеллетные котлы современного типа показались в 1980-х.
Статья «XXI век: пора по дрова» размещена в издании «Популярная механика» (№122, декабрь 2012).
<
h4>