Drva za ogrevanje 21. stoletja: Peleti za gorivo

Amerike ne bomo odkrili, če rečemo, da obstoj sodobne družbe ni mogoč brez virov energije, proizvodnja in distribucija teh virov pa se spopada s številnimi težavami. Obstajajo težave, ki jih je enostavno razumeti: premog, nafta in plin so v debelini zemlje neenakomerno razporejeni in če ima država srečo, da ima dobre nahajališča in ima hkrati resno vojaško moč, lahko "sede na cev" in svoje pogoje narekuje manj srečnim sosedom. Če je kavcija, vojske pa ne, potem se slej ali prej slabo konča. Precejšen del vojn in revolucij na Bližnjem vzhodu zadnjih desetletij ima izrazito rezervo nafte. Vse to je razumljivo, a težko rešljivo.

Obstajajo problemi, ki so manj očitni neekonomistom, a ostajajo tudi problemi. Energetske krize so od sedemdesetih let 20. stoletja redno pretresle svetovno gospodarstvo. Globalna gospodarska kriza iz leta 2008 je tudi energetska komponenta med vzroki.

Poleg tega so rezerve ogljikovodikovih goriv končne. Različni raziskovalci dajejo različne napovedi, kako kmalu bo iz zemlje odplaknil zadnji sod nafte in zadnji kubični meter zemeljskega plina, vendar se vsi strinjajo, da se bo slej ko prej to zgodilo in da bodo takoj, ko bodo izčrpana razmeroma dostopna nahajališča, treba razviti bolj zapletena nahajališča (npr. obalna nahajališča, naftni peski, težka nafta), kar bo vplivalo na stroške prejetega goriva in na vse, kar je povezano z njim. To je na splošno vse.

In nenazadnje, resnih okoljskih problemov ni mogoče prezreti.

33 let od smrti "mirnega atoma": obletnica černobilske nesreče

Zaradi vsega tega razmišljamo o alternativni energiji, ki temelji na poceni, javno dostopnih, obnovljivih in varnih virih. Do zanimanja zanj je prišlo po krizi leta 2008 in nesreči v jedrski elektrarni Fukušima. Znanih je kar nekaj netradicionalnih energetskih področij, od čisto hipotetičnih (kot so kvantne elektrarne) do tistih, ki se že desetletja aktivno uporabljajo. Ena izmed njih je bioenergija, ki temelji na uporabi goriv biološkega (rastlinskega) izvora.

"Ja, " bo pronicljiv bralec rekel, "to je drva!"

Ne pravzaprav drva

Težko si je predstavljati avtomobile, elektrarne in tovarne za kurjenje lesa, kajne? Pravzaprav lahko iz rastlinskih materialov (ne le iz lesa, ampak tudi na primer iz olj) dobimo kar precej različnih vrst goriva, primernih za različne potrebe.

Tudi če govorimo o neposrednem kurjenju lesa za toploto, je danes popolnejša oblika lesa: gorivi briketi in peleti - peleti. Les (na primer proizvodni odpadki) zmeljemo v moko, posušimo in stisnemo v matrične oblike pri povišani temperaturi, zato je lignin, ki ga vsebujejo rastlinske celice, "cementiran". Nastala zrnca so veliko gostejša od prvotnega drevesa (kolikor utopijo v vodi), imajo obliko in konsistenco, ki je primerna za shranjevanje in nošenje, in kar je najpomembneje, pri kurjenju oddajajo en in pol krat več toplote kot navadna drva. In če lesne pelete gorijo brez kisika (ta postopek se imenuje gnojenje), pridobijo številne dodatne uporabne lastnosti: ne bojijo se vlage in plesni, dolgo se skladiščijo in so po kalorični vrednosti blizu premoga. Takšno gorivo ni samo učinkovito, ampak je tudi okolju prijazno.


Energija iz narave

V nasprotju z napačnimi predstavami les in alge niso najslabši viri obnovljive energije kot na primer sonce. Kljub temu je človek živel "na lesu" nekaj tisoč let svoje zgodovine.

Obstaja obetaven vir biomase, ki je bistveno boljši od energetskih gozdov in drugih nasadov poljščin z gorivi. To so alge, tako imenovana biogoriva tretje generacije (prva generacija velja za gorivo, pridelano iz živilskih pridelkov, druga - iz neužitnih delov prehranskih rastlin, iz lesnih odpadkov in rastlin, posebej gojenih za energetske namene). Obstajajo vrste alg, ki vsebujejo do 75–85% maščob v smislu suhe snovi. Alge rastejo hitro, 20–30 krat hitreje kot katera koli kopenska rastlina, - z enega nasada lahko pridelate pridelek ne enkrat na nekaj let, kot je to primer z energijskim gozdom, ampak do 35 krat na leto. Obstaja eno "ampak": alge za to potrebujejo visoko temperaturo vode in sorazmerno konstantne, brez kapljic. Obstaja tudi možna rešitev tega problema: postavitev posod za gojenje alg v kombinirane toplotne in elektrarne.

Peleti na gorivo oddajajo enkrat in pol več toplote pri gorenju kot navadna kurilna drva in se ne bojijo vlage. Za kurjenje pelet se uporablja poseben peletni kotel - takšni kotli se danes v Evropi pogosto uporabljajo za ogrevanje koč, saj imajo zelo visok izkoristek (do 95%), ne potrebujejo posebnega vzdrževanja, razen redkega odvajanja pepela, so kompaktni in skoraj popolnoma ognjevarni.

Načeloma so stisnjeno žagovino kot vir goriva začeli občasno uporabljati že v tridesetih letih prejšnjega stoletja, toda potem to ni bilo iz okoljskih razlogov, ampak z Veliko depresijo, med katero preprosto ni bilo dovolj navadnega lesa in premoga za ogrevanje. Kompaktni peletni kotli sodobnega tipa so se pojavili v osemdesetih letih prejšnjega stoletja.

Druga vrsta goriva, pridobljenega iz rastlinskih materialov, je biodizel, ki se uporablja pri dizelskih avtomobilskih motorjih tako v mešanici s tradicionalnim gorivom kot v čisti obliki. Biodizel se komercialno proizvaja od zgodnjih devetdesetih let prejšnjega stoletja, njegova proizvodnja pa se vsako leto povečuje. Pred planeti za proizvodnjo te vrste goriva so Nemčija, Francija, Brazilija, Argentina in ZDA. Poleg tega se lahko biodizel uporablja v pečeh za ogrevanje.

Alkohol, etil in metil, ki je izdelan tudi iz rastlinskih materialov, vključno z lesom, so primerni tudi kot gorivo za avtomobile. Res je, da običajni motor lahko brez posledic "prebavi" ne več kot 10% alkohola za 90% bencin, za močnejše koktajle pa so potrebni posebni avtomobili s fleksibilnim gorivom, ki lahko delujejo tako na čisti etanol (ali metanol) kot na mešanico z bencin v kakršnih koli razmerjih. V Rusiji so takšni avtomobili radovednost, v Braziliji jih je bilo na primer do leta 2011 že približno 15 milijonov, do leta 2017 pa je njihov delež v vozilih države znašal 70%. Na drugem mestu so Združene države, največji svetovni porabniki avtomobilskih goriv vseh kategorij.

In tudi biometan, enak zemeljskemu plinu, in biohidrogenu, in ... Seznam je pravzaprav velik. Pravzaprav lahko iz »žive« biomase izvlečete vse, kar nastane iz »mrtve« biomase (nafta, premog, šota, zemeljski plin), vprašanje dobičkonosnosti. Nekoč je bilo v iskanju energije cenejše razviti podzemlje, zdaj je vse manj donosno. Poleg tega je rastlinska masa, za razliko od mineralov, neizčrpna - če ne posekate naravnih gozdov, temveč gojite nove.

Gojite drevo

Kljub dejstvu, da je v pregovorih in izrekih »zrast drevo« metafora za nekaj dolgega, primerljivega s trajanjem človeškega življenja, pravzaprav energetski gozd naraste precej hitro, že v tretjem letu po polaganju lahko vzamete prvi pridelek. In v resnici je malo videti kot tipičen gozd: raje je poraščen izredno gost grm.

Za potrebe energijskega gozdarstva se uporabljajo hitro rastoče, nezahtevne, trdovratne drevesne vrste - vrba, topol, na jugu - akacija, evkaliptus in bambus. Ste že videli, kako se topola prihodnjo pomlad obrezuje na golo deblo z "svečo" mladih poganjkov? Kako hitro vrbe in ruševine hiš odvlečejo vrbe? Potem bi morali razumeti idejo.

Spodnje slike se lahko razlikujejo glede na vrsto rastlin, podnebje, uporabljeno tehnologijo, splošna načela pa so naslednja. Drevesa so posajena zelo gosto, od 3 do 18 tisoč debla na hektar. Odraščeni poganjki se odrežejo v tretjem ali sedmem letu, po nadaljnjih treh do sedmih letih se ta postopek ponovi itd. En nasad je mogoče uporabiti za 25–35 let. Mimogrede, ne smemo razmišljati, da ima lastnik takšnih nasadov dohodek od njega le vsakih nekaj let: ponavadi hkrati deluje več lokacij z različnimi stopnjami "zrelosti" dreves. S hektarja so odstranili od 9 do 60 ton biomase. Celoten postopek, od sajenja do sekljanja, je mehaniziran; rezane veje takoj zmeljemo v žagovina za lažji transport.

Bencin, ki vsebuje določen delež etilnega ali metilnega alkohola, je označen s črkama "E" in "M", pri čemer številka za črko označuje odstotek dodane snovi. Torej, E5 vsebuje 5% etanola, E50 - 50%, E100 pa čisti alkohol. Podobno je mešanica običajnega dizelskega goriva z biodizlom označena s črko "B", številka pa kaže na volumski delež slednjega.

Poleg dreves se za energijo uporabljajo tudi travnate rastline, ki proizvajajo veliko količino biomase: koruza, sladkorni trs (zlasti za proizvodnjo etanola), jatrofa, soja, kanola (za biodizel), slonjska trava.

Najbolj kazalna uporaba bioenergije in alternativnih virov na splošno je izkušnja Švedske. Že v 70. letih prejšnjega stoletja je švedska vlada sprejela smer za postopno odpravo uporabe fosilnih ogljikovodikov. Danes je delež zelenih virov energije v celotni energetski bilanci države primerljiv z deležem nafte in plina, Švedi pa do leta 2020 nameravajo v celoti opustiti. In to kljub dejstvu, da Švedska zaseda eno vodilnih mest na svetu po porabi energije na prebivalca. V Nemčiji se postavlja vse več energetskih gozdov. Na splošno je v Evropi, ki porabi več energije, kot jo proizvede, izhod iz igle za nafto in plin nujen problem, in tam se vlagajo velike naložbe v raziskave in izvajanje alternativnih energetskih tehnologij. Strateški načrt za energetsko tehnologijo, ki ga je leta 2008 sprejela Evropska komisija, nakazuje, da bo do leta 2020 vsaj 20% vse proizvedene električne energije v Evropi prihajalo iz virov, ki se zdaj imenujejo alternativni, v nekaterih državah pa trdijo strokovnjaki Evropskega sveta za obnovljive vire energije. delež bo dosegel 40%, tretjino pa bodo biogoriva.

Istega leta 2008 je ameriški kongres sprejel Zakon o hrani, ohranjanju narave in energiji (znan kot "kmetijski račun"). Ta zakon med drugim določa subvencije, ki krijejo do 30% stroškov raziskav in razvoja novih vrst biogoriv, ​​zagotavlja precejšnja državna posojila za odpiranje podjetij v industriji biogoriv, ​​uvaja nove davčne olajšave za proizvajalce celuloze za ta podjetja, poleg tega pa zagotavlja letna sredstva za številne programe namenjen uvajanju in popularizaciji obnovljivih virov energije, zlasti energetskih gozdov.

Na Kitajskem, kar je značilno tudi v letu 2008, je bil sprožen program v milijonskih Mu bioenergetskih gozdovih (Mu je tradicionalna kitajska enota, enaka 1/15 ha). To ozemlje nameravajo zasaditi z grmom jatrofa, neužitnim pridelkom oljnic, ki je najbolj primeren za pridelavo biodizla. Na splošno ima Kitajska dokaj obsežen program podpore bioenergiji na državni ravni. Energetski gozdovi gojijo v Indiji in celo v številnih državah tretjega sveta.

V Rusiji, ki je bogata tako z naravnimi gozdovi kot s fosilnimi ogljikovodiki, ni pogojev za razvoj tega energetskega sektorja. Kakšna škoda.

"Ampak" in ne enega

Ko pa govorimo o energetskih gozdovih, se ne moremo pretvarjati, da je z njimi vse v redu in rožnato in da bo ta čarobna čudežna metoda zagotovo rešila svetovno gospodarstvo pred vsemi možnimi krizami. Žal zdaj gojenje biomase na opisani način ni dovolj učinkovito, da bi zadovoljilo energetske potrebe celotne države. In izkušnje Švedske (katere prebivalstvo je le 9, 5 milijona ljudi - manj kot v Moskvi samo) je treba upoštevati z nekaj spremembami. Da bi na primer na ta način v celoti zagotovili Nemčiji energijo, bo po nekaterih ocenah potrebno zasesti celotno ozemlje pod energetskim gozdom (kar je 20% manj kot švedsko, prebivalstvo pa 82 milijonov).

Donos biomase na enoto površine energetskih gozdov se lahko sčasoma poveča z vzrejo novih vrst dreves in grmovnic, ki bolje izpolnjujejo te posebne potrebe. Na koncu je večina sort sodobnih gojenih rastlin bistveno bolj produktivnih kot njihovi divji predniki. Takšno delo je v teku, toda kakšne rezultate bo prineslo in kdaj - še ni mogoče napovedati.

Poleg tega je treba upoštevati, da biomasa, pridobljena iz drobljenega lesa, ni enako primerna za proizvodnjo različnih vrst biogoriv. Na primer, biodizel se pridobiva iz oljnic, alkohol pa je zdaj veliko bolj stroškovno ugoden za pridobivanje iz sladkornega trsa in koruze kot iz žagovine. Nazadnje niso vsi ekologi prepričani, da je gorenje biogoriva za ekologijo planeta bolj koristno kot kurjenje goriva iz fosilnih ogljikovodikov.

Energetskih gozdov in biogoriv na splošno ne bi smeli obravnavati sami, ampak v kombinaciji z drugimi obnovljivimi viri energije. In to so energija sončnega sevanja, vetra in gibljive vode, geotermalna energija in številne druge smeri, vse do najbolj eksotičnih. In upam, da za takšno energijo stoji prihodnost.

Članek "XXI stoletje: čas je za kurjavo" je bil objavljen v reviji Popular Mechanics (št. 12, december 2012). Zanima me, kako deluje jedrski reaktor in ali roboti lahko zgradijo hišo?

Vse o novih tehnologijah in izumih! V redu Strinjam se s pravili spletnega mesta Hvala. Na vaš e-naslov smo poslali potrditveno sporočilo.

Priporočena

Odnesli v večnost: bojne vrste borodinskega tipa
2019
Boksar na avtocesti: Boksarski motor za izgorevanje
2019
WhatsApp bo dobil iskanje slik
2019