Использование биотоплива для производства тепла

 

Все чаще теплоснабжение осуществляется не по привычной для нас схеме сжигания невозобновляемого органического топлива. Возврат к дровам — это не возврат в прошлое, а разумный подход к экономике и экологии. Это вариант для замерзающих без топлива поселков и для больших городов, решающих проблему утилизации отходов от деревообрабатывающих предприятий и санитарных вырубок деревьев. Настоящая статья о том, как эти проблемы решаются в недалекой северной стране Швеции, и как Швеция помогает нам.

 

Информация шведского биоэнергетического объединения SVEBIO

Основные сведения о Швеции

Общая площадь Швеции — 449 964 км², из которых 411 479 км² занимает земля. Протяженность с севера на юг — 1 574 км, максимальная ширина — 449 км. Население Швеции составляет 8,8 млн. человек.
Общее производство энергии в Швеции составляет 477 млн. МВт.ч. Между различными источниками энергии эта цифра распределилась следующим образом: нефтепродукты — 205 млн. МВт.ч, природный газ — 9 млн. МВт.ч, уголь — 26 млн. МВт.ч, биомасса и другие возобновляемые виды топлива — 91 млн. МВт.ч., гидроэнергия — 70 млн. МВт.ч, атомная энергия — 67 млн. МВт.ч и использование отходов — 9 млн. МВт.ч.
Шведское биоэнергетическое объединение основано в 1980 году и представляет собой союз частных лиц, предприятий, властных структур и организаций. Объединение работает над тем, чтобы путем компетентного изучения вопроса создать основы для более широкого использования биоэнергетики наиболее рациональным и экологически чистым способом. Шведское биоэнергетическое объединение сокращенно называется SVEBIO.

Некоторые положения

Биотопливо, согласно шведскому стандарту SS 187106, определяется как «топливо, для которого исходным материалом является биомасса или торф. Топливо может подвергаться химическим процессам или переработке, а также быть использовано ранее в других целях».
Биомасса в том же стандарте определяется как «материал биологического происхождения, не прошедший химической обработки, или эта обработка
была незначительной». Биоэнергия определяется как «энергия из биомассы или торфа». Биотопливо разделяют на пять подгрупп:
1. Древесное топливо — сырье из леса, не прошедшее химической обработки.
2. Аграрные топлива имеют сельскохозяйственное происхождение. Несколько примеров — энергетический лес, трава, солома или зерно для производства этанола.
3. Биотопливо из отходов производится из органического мусора. Канализационные газы на очистных сооружениях и депонигаз — примеры подобного топлива.
4. Торфяное топливо производится из торфа, не полностью разложившегося биологического материала, запасы которого находятся в болотах.
5. Щелоки — побочный продукт целлюлозно-бумажной промышленности. Образуются при варке щепы и содержат органические соединения, которые можно сжигать, и химикалии, подлежащие восстановлению.

Выбросы СО₂

Многие исследователи считают, что изменение климата — одна из самых серьезных экологических проблем в наши дни.
Атмосфера образует вокруг Земли тонкий защитный слой, в котором содержится двуокись углерода, способствующая удержанию солнечного тепла на земле и препятствующая его излучению с Земли в космос. Эта система работает, как парник, что явилось предпосылкой возникновения жизни на нашей планете, но формы этой жизни зависят от температуры в парнике. Состав газов в атмосфере также должен быть точно сбалансирован, так, чтобы препятствовать обратному излучению тепла в строго определенной степени.
После взрывного развития индустриализации количество двуокиси углерода в атмосфере увеличилось на 30%. Сегодня все согласны, что средняя температура на земле увеличилась с начала века на полградуса. Важнейший из парниковых газов — двуокись углерода — отвечает за 70-80% потепления климата.
Международное сотрудничество в этих вопросах происходит в рамках климатической конвенции ООН, принятой на экологической конференции в Рио-де-Жанейро в 1992 году. Одной из целей для индустриальных стран является доведение выброса
возобновляемого топлива, как биогаз. Исследование, проведенное АО «Технические процессы» в Студсвике, показывает, что теоретически это возможно, но на практике биогаз лучше использовать на месте. Химический состав биогаза иной, поэтому плотность энергии у него в семь раз меньше, чем в природном газе, к тому же облагораживание биогаза требует энергии, что снижает его коэффициент полезного действия еще на 30%.

Биоэнергетика - надежная альтернатива

Бурное развитие биоэнергетики началось в 80-е годы. Сегодня биотопливо в Швеции отвечает за почти пятую часть всей используемой в стране энергии — больше, чем, к примеру, гидроэлектростанции.
Биоэнергетика быстро шагает вперед. Каждый год производится на 3-4 млн. МВт.ч энергии больше, чем в предыдущем году. Экологические аспекты, доступность, низкие цены, надежность энергоснабжения и создаваемые рабочие места — все говорит в пользу биоэнергетики. Наибольшее применение биотопливо находит при производстве тепла, но есть хорошие предпосылки, чтобы производить также и электричество.
Ошибочным является мнение, что для заготовки биотоплива уходит так много энергии, что выход чистой энергии (нетто) невелик.
Анализ производства пеллеток (облагороженного древесного топлива), сделанный в Линчепингском университете, показал, что расход энергии на производство и распределение составляет 4% от содержания энергии в готовом продукте. С лучшей техникой и организацией можно достичь и лучших результатов.

Отопление

Частные дома. Для частных домовладельцев перевод домашних котлов на биотопливо вместо дизельного топлива или электроэнергии очень выгоден. Затраты на обогрев домов с использованием биотоплива намного ниже, и инвестиции окупаются в течение одного-двух лет.
Сжигание не облагороженного древесного топлива (дров) в стране быстро растет, и на сегодня в частных домах производится 12 млн. МВт.ч энергии. Но главный потенциал для биотоплива в частных домах заключается в переводе котлов с дизельного топлива или электричества на сжигание пеллеток. Сегодня около 8 000 хозяйств используют в качестве топлива пеллетки, но рыночные аналитики предсказывают, что это число будет быстро расти, и на древесном топливе будет вырабатываться 20-25 млн. МВт.ч тепла.
Тепловые сети. На сегодняшний день главными пользователями биотоплива являются коммунальные котельные. В 1996 году 43% тепла (23 млн. МВт.ч) в тепловых сетях производилось на биотопливе. За последние пять лет этот показатель
увеличился втрое. В 2010 году биотопливо будет давать 40 млн. МВт.ч централизованного тепла.
Свыше половины многоквартирных домов в Швеции обеспечиваются теплом за счет тепловых сетей.
Коммунальные ТЭЦ. Наиболее эффективный путь использования топлива - совместное производство тепла и электроэнергии на теплоэлектроцентралях.
По оценкам, в 2010 году более 10 млн. МВт.ч электроэнергии может быть произведено на биотопливе, а еще через десять лет, возможно, и 20 млн. МВт.ч, что составляет треть энергии, производимой сегодня на атомных электростанциях.

Ресурсы энергии

Больше половины территории Швеции покрыто лесами. За последние 100 лет запасы древесины в шведских лесах удвоились. Высокоэффективное сельское хозяйство страны имеет все возможности для посадки энергетических культур на части луговых земель. Сегодня освоена лишь небольшая часть природных ресурсов, которые могли бы быть использованы для надежного производства энергии. В то же время парламент принял решение о том, что доля не-возобновляемых энергоносителей в шведской энергосистеме должна постепенно уменьшаться.
В Швеции договоры о поставках торфа и древесного топлива предусматривают оплату за количество энергии, содержащейся в поставляемом топливе с учетом его влажности и зольности.
Так как такие экономические отношения непривычны для России и в то же время логичны, предлагаем образец типового договора поставки.
Договор может использоваться и как образец при поставке других твердых видов топлива.