БИОЭНЕРГЕТИКА. Фгбу рэа минэнерго рф биоэнергетика россии в xxi веке
 Скачать 0.63 Mb.
|
|
© РОССИЙСКОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО 2012 г. ФГБУ РЭА МИНЭНЕРГО РФ БИОЭНЕРГЕТИКА РОССИИ В XXI ВЕКЕ МОСКВА, 2012 Оглавление БИОЭНЕРГЕТИКА РОССИИ В XXI ВЕКЕ 1 Оглавление 1 1.ВВЕДЕНИЕ 4 2.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 4 2.1.Цель и факторы развития биоэнергетики в России 4 2.2.Потенциал биоэнергетики и биоэнергетические источники России 5 2.2.1.Отходы агропромышленного комплекса России 11 ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТА БИОГАЗА ПО РЕГИОНАМ РОССИИ (ГУ ИЭС) 12 2.2.2.Отходы лесопромышленного комплекса России 12 2.2.3.Быстрорастущие деревья 13 2.2.4.Древесные и торфяные пеллеты 14 2.2.5.Жидкое биотопливо. Биодизель. Биоэтанол 15 2.2.6.Газообразное биотопливо 17 2.2.7.Электростанции на биомассе 18 2.2.8.Торф - долгосрочный источник сырья для биотоплива в России 20 2.2.9.Остаточная нефть 20 2.2.10.Побочные продукты при развитии биоэнергетики 20 (любое углеводное сырье) 21 -►этанол, БУТАНОЛ 21 барда 21 ^еар' 21 МЕТАНОВОЕ БРОЖЕНИЕ 21 Витамин В-12 1.5-2.9 тонны/год 21 БИОГАЗ 21 Энергия 21 удобрения 21 2.3.Опыт развития биоэнергетики России 22 3.Направления развития биоэнергетики в России 25 3.1.Создание сети региональных научно-исследовательских, проектных и производственных Центров БИОЭНЕРГЕТИКИ 26 3.2.Развитие сотрудничества с предприятиями жилищнокоммунального комплекса по применению биоэнергетики для переработки коммунальных органических отходов 27 3.3.Создание технологий производства водородного топлива 27 3.4.Разработка регламентов и стандартов для биоэнергетики 28 3.5.Подготовка специалистов в области БИОЭНЕРГЕТИКИ 28 4.МЕРЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОЛИТИКИ ПО РАЗВИТИЮ ВИЭ И БИОЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ КАК СОСТАВНОЙ ЧАСТИ ПОЛИТИКИ В СФЕРЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ И РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ. 30 5.Приложение. Технологии биоэнергетики, перспективные для развития в России 33 5.1.ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ БИОМАССЫ В ТОПЛИВО 33 5.1.1.Прямое сжигание 33 5.1.2.Пиролиз 34 5.1.3.Газификация 34 5.1.4.Сжижение 34 5.1.5.Быстрый пиролиз 34 5.1.6.Синтез 34 5.2.Биоэнергетические технологии 35 5.2.1.Биогазовые технологии. 35 5.2.2.Производство этанола. 35 5.2.3.Биодизельное топливо 36 5.2.4.Экзотермическое окисление. 36 6.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 36 ВВЕДЕНИЕ Современные проблемы энергетики могут быть решены только при рациональном использовании всех существующих на Земле и околоземном пространстве источников топлива и энергии. Среди них биомасса, как постоянно возобновляемый источник топлива, занимает существенное место [ 1 ]. Биоэнергетика - фундаментальное и прикладное направление, возникшее на границе современных биотехнологий, химической технологии и энергетики, изучающее и разрабатывающее пути биологической конверсии солнечной энергии в топливо и биомассу и биологическую и термохимическую трансформацию последней в топливо и энергию. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БИОЭНЕРГЕТИКИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Цель и факторы развития биоэнергетики в России Все причины, по которым развитые страны активно работают в области использования БИОЭНЕРГЕТИКИ, распространяются и на Россию. Однако существует специфика, вызванная существующим состоянием экономики и общества. Главная особенность состоит в том, что работы по БИОЭНЕРГЕТИКЕ в России могут быть направлены на решение социальных проблем, снижение уровня безработицы, развитие малого бизнеса, повышение качества жизни населения, уровня образования и культуры. Важное значение имеет снижение экологической напряженности, существующей в ряде городов, в том числе в зонах отдыха за счет снижения вредных выбросов от энергетических установок. Решение проблемы состоит в использовании биомассы для производства доступного топлива и энергии: электрической и тепловой. Другой проблемой является обеспечение энергоснабжения удаленных районов, не подключенных к сетям энергосистем. В районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Сибири ежегодно завозится 6—8 млн т жидкого топлива (дизельное топливо, мазут) и 20—25 млн т твердого (уголь). В связи с увеличением транспортных расходов стоимость топлива удваивается и составляет, например, в Республике Тыва, Республике Алтай и на Камчатке >350 долл./т у. т. Централизованные системы энергоснабжения охватывают лишь 1/3 территории страны. Надежное энергообеспечение отдаленных районов сложная и дорогая для государства задача. Цель развития биоэнергетики в России - развитие производства и рынка энергетического оборудования и технологий использования БИОЭНЕРГЕТИКИ для надежного автономного экологически чистого энергообеспечения потребителей за счет экологически чистых местных возобновляемых источников энергии в районах, не подключенных к сетям централизованного энергоснабжения, освоение эффективных технологий сетевого электро- и теплоснабжения на базе ВИЭ, расширение производства и использования новых видов топлив, получаемых из различных видов биомассы. БИОЭНЕРГЕТИКА для России - это создание современных условий труда и быта для 30 млн. жителей сельской местности. Развитие БИОЭНЕРГЕТИКИ означает: обеспечение диверсификации топливно-энергетического баланса субъектов РФ за счет увеличения производства электрической и тепловой энергии на базе БИОЭНЕРГЕТИКИ и в конечном счете, повышение ее доли в федеральном балансе производства и потребления электрической и тепловой и первичной энергии страны. повышение экологической безопасности в локальных территориях, т.е. снижение вредных выбросов от электрических и котельных установок в городах со сложной экологической обстановкой. Потенциал биоэнергетики и биоэнергетические источники России Ежегодный прирост биомассы на земле составляет 220 млрд. тонн, что позволяет запасать в виде энергии химических связей до 4 х 10 Дж энергии. Ежегодное мировое коммерческое использование всей энергии составляет 3.9 х 10 Дж, что в 10 раз меньше запасаемой энергии. Рисунок 1 - Распределение биомассы в мире (земная биомасса - зеленая окраска) [2]  Энергетическое содержание производимых в мире сельскохозяйственных отходов составляет 93 х 10 Дж./год. Допуская, что только 25% их реально использовать, отходы могут обеспечить около 7% мировой энергии. Городские твердые отходы (твердые бытовые отходы, ТБО) также могут быть важным источником энергии. Если считать, что, в среднем, ТБО содержат 60-65% органических веществ растительного и животного происхождения, то по аналогии с фотосинтетической биомассой ежегодное содержание энергии в ТБО может составлять 4-6 * 10 Дж. Практически, все федеральные округа России располагают основными, возобновляемыми источниками энергии (энергия солнца, энергия ветра, малая гидроэнергетика, энергия биомассы, за исключением термальных вод), и имеют потенциально необходимые возможности для создания интегрированных энергетических комплексов для производства тепловой и электрической энергии и моторного топлива для полного обеспечения населения (быт и производство) любым видом топлива и энергии и решения всех социальных проблем сельского населения любого региона России. Эти источники по объему составляют примерно 30% от объема потребления топливно-энергетических ресурсов в России, составляющего 916 млн т.у.т. в год , что создает благоприятные перспективы решения энергетических, социальных и экологических проблем в будущем. Оценка потенциала различных возобновляемых источников энергии в России представлена в табл. 1. Таблица 1 - Общие данные по валовым ресурсам возобновляемых источников энергии по Федеральным округам РФ
Комментарии к таблице: ж) ЛПК- лесопромышленный комплекс и деревообработка АПК - агропромышленный комплекс ЖКХ - жилищно-коммунальное хозяйство (ТБО - твердые бытовые отходы и ОСВ - осадки сточных вод) жж) Технический ресурс Неравномерность распределения возобновляемых источников энергии по регионам позволяет создавать энергетические кластеры с различной комбинацией возобновляемых источников. Потенциальные объемы производства биотоплив из биомассы в России в ближайшие десятилетия могут составить в год около 1500 млн. т.у.т./год, и не будут уступать объемам ежегодной добычи нефти, угля или природного газа, годовой энергобаланс России - более 1600 млн. т.у.т.) [1]. Потенциальные энергетические возможности России в области БИОЭНЕРГЕТИКИ как и в случае ископаемых углеводородов превосходят таковые любой страны мира. При интенсивном развитии этой отрасли российской энергетики страна может стать крупнейшим экспортером отдельных видов БИОЭНЕРГЕТИКИ. Таблица 2 - Оценка потенциала БИОЭНЕРГЕТИКИ в России [6].
Основными источниками российской энергетической биомассы являются: Органические отходы агропромышленного комплекса с эненргосодержанием до 80 млн. т.у.т./год; Органические отходы лесопромышленного комплекса (при условии использования современных технологий лесопроизводства и деревообработки) с энергосодержанием до 1 млрд. т.у.т./год; (весь лесной запас - 20 млрд. т.у.т.); Отходы городов (сточные воды и твердые бытовые отходы); Торф (всего -60 млрд. т.у.т. 10.7 млрд. т.у.т. промышленный фонд, 100 млн. т.у.т./год); Энергетические плантации (минимум 270.9 млн. т.у.т./год, 19.5 млн. га - 20%, биогаз - 228.5 млн. т.у.т., этанол - 41.9 млн. т.у.т.); Биогазификация остаточной нефти [6]. Оценка объемов органических отходов в АПК и ЛПК, проведенная Институтом энергетической стратегии, позволила установить, что универсальными для всех регионов России видами биотоплив являются пеллеты (гранулы, брикеты) и биогаз. В табл. 3 приведены данные по качественному составу биоэнергетического сырья, количественно выраженного в тоннах условного топлива, что позволяет определить не только типы биоэнергетических технологий для производства того или иного вида биотоплива, но и возможное их ежегодное производство по каждому региону России. В последующих разделах данные возможности проанализированы подробнее. Таблица 3- Распределение видов биосырья по регионам России.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||