По принятой Евросоюзом в 2003 года «Стратегией для биотоплива» поставлена цель: к 2010 году биотопливо должно достигнуть 5,75% от общего объема реализуемого топлива.[1]

Факторами развития биоэнергетики являются, с одной стороны, стремительный рост мировых цен на органические энергоносители – бензин, керосин, дизельное топливо, с другой стороны, изменения климата и влияния на него промышленных выбросов, в частности, выбросов CO₂ в результате сжигания углеводородного топлива.

Биоэнергия – возобновляемая энергия, получаемая из различных видов биологической массы (биомассы). Популярность использования биомассы стремительно возрастает. Так, например, на сегодня она составляет 20% энергопотенциала Швеции, 25% — Финляндии и.т.д.[2]

Источник — жизнедеятельность живых организмов, приводящая к непрерывному образованию различного вида биомассы, аккумулирующей энергию.

Ресурсы: ежегодно на Земле появляется 400 000 млн. тонн биомассы.

Энергетический потенциал биомассы представляют материалы, полученные из

— растений: древесина, травы, отходы деревообработки и уборки зерновых и.т.д.

— биологических отходов сельском хозяйстве;

— органических бытовых и промышленных отходов.

Методы использования: прямое сжигание, обогащение и производство электроэнергии.

Экологические преимущества

Использование биоэнергетического топлива не увеличивает содержание парниковых газов (углекислого газа – СО₂ и метана – СН₂) в атмосфере. При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения в процессе роста. Поэтому использование биотоплива не ведет к нарушению углеродного баланса в атмосфере. Ископаемые топлива выделяют углерод, который оставался «законсервированным» миллионы лет в недрах земли. Поэтому, когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается.

Кроме того, биотоплива практически не содержат серы. При сжигании же ископаемых топлив в атмосферу выделяется сера, являющаяся одной из причин кислотных дождей.

Выращивание энергетической биомассы может уменьшить загрязнение воды и эрозию почвы. Растения стабилизируют почвенный состав и структуру. Они понижают вымывание питательных веществ, что защищает водную экосистему.

Недостатки (противостояние «еда против топлива»)

Широкомасштабное выращивание биомассы может негативно повлиять на сельское хозяйство, субъектам которого будет невыгодно заниматься производством продуктов питания, особенно в развивающихся странах. Конкуренция этих двух направлений в сфере инвестиций, инфраструктуре, воде, удобрениях, квалифицированном персонале может вызвать недопроизводство пищи и повышение цен.

Направления развития биоэнергических технологий:

-производство твердого биотоплива (пеллетированние и брикетированное) для генерации тепла и электричества;

-переработка биомассы в различные виды моторного топлива, такие как этанол, биодизель, биогаз для двигателей внутреннего сгорания.

Прессование древесных отходов в пеллеты (топливные гранулы), брикеты…

Сырьём для их производства являются древесные отходы как лесозаготовки, так и сельского хозяйства. В первом случае это кора, опилки, щепа и т.д.. Во- втором: солома, зерноотходы, отходы кукурузы, подсолнечника и т. д.

Гранулы выделяют больше теп­ла, чем опилки и щепа, увеличивая коэффициент полезного действия котельных, не требуют больших складских площадей и при хране­нии не самовоспламеняются.

По сравнению с обычными дровами топливные гранулы обладают несколькими значительными преимуществами. Прежде всего, их теплота сгорания составляет 5,3 кВт/кг, т.е. в 1,5 раза больше, чем у обычных дров. А так же, сжигая топливные гранулы в специальной печи, можно получить отопление, регулируемое в зависимости от необходимых калорий (так как подачей топлива управляет непосредственно печь).

<Сегодня древесные отходы используются всё более активно во многих странах, в основном, для отопления и горячего водоснабжения частных домов или небольших кооперативов. Мощность таких систем обычно составляет 1-2 МВт (до 15 МВт). Например, в Швеции на сегодняшний день 30 фабрик в разных частях станы производят около 1 миллиона тонн топливных гранул в год, из которых больше четверти потребляется частным сектором. Производство пеллет стабильно возрастает на 20-30% ежегодно.[3]

Три вида биотоплива для автомобилей

Биогаз (в составе 75% метана) – газ, получаемый в результате разложение биомассы (органических веществ самого разного происхождения) при ограниченном доступе кислорода. Для получения его чаще всего используются органические отходы, поэтому производство его экономически оправдано при переработке постоянного потока отходов, например на животноводческих фермах, на полигонах и организованных свалках, пунктах приема бытовых отходов. Ежегодно в российском животноводстве и птицеводстве образуется около 150 млн. т органических отходов.[4]

Энергия, заключённая в 1 м³ биогаза, эквивалентна энергии 0,6 м³ природного газа, 0,74 л. нефти, 0,65 л. дизельного топлива, 0,86 т. условного топлива.[5]

Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Использование биогаза как топлива по сравнению с использованием природного газа экологически более предпочтительно из-за меньшего содержания в продуктах сгорания соединений серы, азота, углекислого газа, золы. По данным эксплуатации автопарка Швеции автобус, работающий на биогазе, выбрасывает в атмосферу за год по сравнению с традиционными видами топлива на 1,2 т меньше оксидов азота и на 9 т меньше двуокиси углерода.

Экологический момент! Использование (утилизация) биогаза бытовых отходов приобретает важнейшее значение для снижения выделения в атмосферу метана. Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет. Кроме того, метан является причиной самовозгорания свалочных отложений. Использование биогазовых технологий приводит к сокращению площадей свалок!
Использование биогазовых технологий на основе отходов животноводства приводит к снижению загрязнения сточных вод, уменьшению вредных выбросов в атмосферу, уничтожению запаха, снижению эпидемиологической опасности. Захват метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

Биодизель производится на основе растительных масел (рапс, соя и.т.д.) или животных жиров и может использоваться практически во всех видах моторов. Применяется как в виде смеси с обычным топливом, так и в качестве его 100%-ной альтернативы. В разных странах действуют различные стандарты (разрешение процентного содержания биодизеля в бензине) применения биодизеля. Европейский стандарт EN 14214 используется Audi, BMW, Daimler-Chrysler, Seat, Skoda, Volvo and Volkswagen. Scania, MAN и Mercedes производят автобусы и грузовые автомобили, работающие на 100%-ном биодизеле.

Экологический момент! При попадании в воду биодизель не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр. Высокая же температура воспламенения делает его относительно безопасным веществом.

Среди недостатков биодизеля обычно приводится необходимость подогревания в холодное время года топлива, идущее из топливного бака в топливный насос или применение смеси «20 % биодизеля — 80 % соляры» марки В20. В отличие от бензина, биодизель растворяется в воде. Поэтому не может храниться долго.

Биоэтанол (зеленый бензин) получают дрожжевым сбраживанием сахаров (сахарный тростник, свекла) или крахмалосодержащего сырья (кукуруза, рожь, ячмень и.т.д.). Большая часть зерна, идущая на производство биотоплива, "возвращается" в животноводство в виде сухой «барды». Мировые лидеры по производству топливного этанола — Бразилия, США, Канада. Доля добавления этанола в топливо на уровне 5-20% не требует изменения конструкции двигателей.

Топливные смеси с более высоким содержанием биоэтанола используются в так называемых «flexifuel» автомобилей, выпускаемых Ford, Saab, Volvo и Scania. Эти машины работают на Е85 (смесь 85% эталона и 15% бензина). Являясь высокооктановым топливом, этанол и его смеси уменьшают образование нагара и снижают количество вредных веществ в двигателе автомобиля, сохраняя двигатель чистым и обеспечивая его оптимальную работу.

Экологический момент! Этанол биоразлагаем и не загрязняет природные водные системы. Использование 10%-ных смесей этанола снижает выброс парниковых газов на 12-19% по сравнению с обычным бензином. Например, в 2004 году использование этанола позволило сократить выбросы парниковых газов примерно на 7 млн. тонн, что сравнимо с годовым выбросом миллиона автомобилей.[6] Этанол снижает содержание твердых частиц в выхлопе на 50%. Эти выхлопы представляют угрозу для детей, пожилых людей и людей с заболеваниями дыхательной системы[7].

Древесный биоэтанол….? Возможность производства биоэтанола из древесины может быть одним из вариантов решения дилеммы «Еда или Топливо». Сырьем для получения биоэтанола как правило служит продукция сельского хозяйства, которой кормятся и люди, и животные. Т.е. растущий спрос на него может оказать негативное влияние на ситуацию с продовольствием. Перспективным направлением производства биотоплива можно считать использование древесины «перестойных» лесов, шишек, хвои сосны, ели, кедра, пихты, лиственницы и.т.д. путем рафинирования, процесса Фишера — Тропша.

См. также «этанол из целлюлозы»[8]

Сравнительные цены

на электроэнергию, произведенную на основе ископаемых и возобновляемых источников энергии.