Биотопливный потенциал России

На территории России ежегодно конвертируется до 227 х 1021Дж солнечной энергии и продуцируется до 14-15 млрд, тонн биомассы в результате усвоения 21-22.5 млрд, тонн С02. [2-10]. Энергия химических связей биомассы, продуцируемой на территории России составляет 0.24 х 1021Дж, что эквивалентно 8.6 млрд, тонн условного топлива или нефтяного эквивалента. [2-6]. Россия может стать основным мировым производителем и экспортером моторных биотоплив любого класса [2-6]. Потенциально отходы по лесопроизводству и деревообработке при условии полной вырубки годовой лесосеки могут составлять до 245 млн. тонн/год. А при переходе на современные технологии ведения лесопроизводства (Швеция и Финляндия) они могут составить до 700 млн. тонн/год. Ежегодное количество органических отходов (по с.в.) по разным отраслям народного хозяйства России составляет более 220 млн.т. Сельскохозяйственное производство дает 200 млн.т, твердые бытовые отходы городов - 28 млн. т, осадки коммунальных стоков - 2 млн. т . Потенциальные возможности России по производству биоэтанола и биобутанола из непищевого сырья (мелассы - отходы сахарного производства, технического картофеля, сладкого сорго и топинамбура) могут составлять более 15 млн. тонн в год. В ближайшие годы в России основным источником производства транспортного биоэтанола как в качестве добавок к известным маркам бензина, так и в качестве основного сырья для каталитического синтеза биобензина и биокеросина, включая авиационный биокеросин, будут являться моно- и дисахара, получаемые из целлюлозы при гидролизе древесины. При условии современного ведения лесопроизводства только из годового объема отходов лесосеки в год можно будет производить этанола и бутанола не менее 200 млн. тонн и соответственно до 100 млн. тонн углеводородов.

Димегиловый эфир. В России создана промышленная технология производства диметилового эфира и фирма KAMAZ модернизирует двигатели, работающие на этом топливе.

Биодизельное топливо. В России создаются региональные про- грам-мы развития биодизельного топлива, например Алтайская краевая целевая программа «Рапс - биодизель». В Пезенской области стоится завод по про-изводству рыжикового масла. Планируется строительство заводов по про-изводству биодизеля в: Липецкой области, Татарстане, Алтайском крае, Ростовской области, Волгоградской области, Орловской области, Красно-дарском крае, Омской области.

ОАО «РЖД» в 2006-2007 годах провела испытания биодизеля из рап-сового масла на тепловозах депо Воронеж-Курский Юго-Восточной же-лезной дороги. Представители РЖД заявили о готовности использовать биодизель в промышленных масштабах на своих тепловозах [2-6].

Синтез - газ. Синтез-газ или более распространенный термин в СССР и в России «генераторный газ», получаемый при газификации древесины и любых лигноцеллюлозных материалов в качестве моторного топлива для ДВС использовался в России в конце тридцатых годов XX века, и особенно заметную роль технологии и оборудование газификации твёрдых топлив для получения синтез-газа в качестве моторного топлива сыграли и во время Великой Отечественной войны.

Всего в 40-х и 50-х годах прошлого века в СССР одновременно экс- плуа-тировалось более 200 тысяч стационарных и передвижных машин с газогенераторными установками, что позволило стране сэкономить миллионы тонн нефти.

Современные технологии, как показано выше, позволяют получать из синтез-газа более эффективные моторные топлива.

Биотаз. В России (ранее в СССР) с начала 80-х годов ведущее место в проблеме использования биомассы для целей энергетики, помимо газификации древесины и лигноцеллюлозных материалов, занимали разработка и создание биогазовых технологий и оборудования (соответствующие решения Правительства) по производству биогаза, тепловой и электрической энергии из органических отходов сельскохозяйственного производства и пищевой и легкой промышленности, стоков и твердых бытовых отходов городов. Потенциальный объем ежегодно произво-димого биогаза может составить 80 млрд. куб. м, что эквивалентно 62 млн. тонн нефтяного эквивалента. 2 куб. м биогаза в сжатом состоянии замещают 1 литр бензина. 80 млрд, м3 могут заменить до 40 млн. м3 бензина, что с лихвой покрывает ежегодные расходы российского автотранспорта. Потенциальные возможности производства углеводо-родного моторного и авиационного биотоплива из биомассы в России. Объем производства авиационного керосина в России в 2009 году составил 8,5 млн тонн, максимум был достигнут в 2008 году - 9,4 млн тонн. [2-6] .

На долю России приходится 22% мировых лесных ресурсов - 45% всей территории страны. Запасы древесины - 82 млрд кубометров, что превосходит суммарные запасы США и Канады в 3,5 раза. Объем ежегод-ной Российской Лесосеки 700 млн. куб. м (350 млн. т/год), или 1/117 от общих запасов древесины.

Разработки российских ученых из Института нефтехимического син-теза им. А.В. Топчиева РАН, Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Института химии природного органического сырья СО РАН, г.Крас-ноярск, открывают широкие перспективы производства моторных биотоп-лив из древесины. Ежегодные отходы лесопроизводства и дерево- обра-ботки могут составлять до 245 млн. т/год. Слабокислотный гидролиз может давать в год до 122.5 млн. тонн целлюлозы, из которой можно получить до 59.9 млн. куб. м биоэтанола или до 85.9 млн. тонн углеводородного масла (сырья для производства моторных топлив при крекинге). Из биоэтанола при каталитическом синтезе можно получить до 30 млн. тонн алкановой фракции (С6 - С15) [3-30].

При использовании «синтез-газовой» технологии из 245 млн. тонн отходов лесопроизводства и деревообработки можно в год производить до 147 млн. тонн синтез-газа, из которого каталитическим синтезом получают до 113 млн. тонн/год керосиновой фракции (С9 - С16), или методами биотехнологии до 64.3 млн. куб. год биоэтанола, из которого катализом производят до 32 млн. тонн алкановой фракции (С6 - С15).

Большие перспективы для России в плане производства моторных углеводородов открываются при возобновлении добычи торфа и его переработке.

АПК России при условии создания высокоэффективного сельскохозяйственного производства и пищевой безопасности за счет повышения урожайности продовольственных и кормовых культур в растениеводстве и продуктивности в животноводстве и освобождения значительных площадей пахотных земель может стать поставщиком биомассы и растительных масел для создания моторного, авиационного и ракетного топлива.

Организация производства биодизельного топлива на базе ОАО ПХ «ЛА-ЗАРЕВСКОЕ». [2-7]. Биодизель соответствует европейскому стандарту Е1414214, американскому АБТМ, производится по ТУ У 24.1- 34582279-002:2006 "Биотопливо дизельное". Сырьё для производства биодизеля: рапсовое масло, некондиционные и отработанные масла растительного происхождения, животные жиры, метанол, щелочь.

Компактный комплект оборудования для производства биодизеля. Компактный комплект оборудования российского производства для получения биодизельного топлива из растительных масел. Установленное оборудование занимает площадь примерно 15 м2 (без учета площади для размещения емкостей, количество и объем которых зависит от индивидуальных требований собственника производства в каждом отдельном случае). Комплект оборудования можно разместить в 20-футовом контейнере. При размещении оборудования в контейнере его можно перевозить на грузовом автомобиле от одного места производства биодизеля к другому (например к хранилищам масла или маслодобывающим заводам). Производительность установки: 1 - 2 мЗ/час биодизеля. Производительность зависит от показателей исходного сырья. Ориентировочный материальный баланс. Для получения 1 м3 биодизеля необходимо затратить 1 тонну растительного масла, 110 литров метилового спирта (метанол марки "А" согласно ГОСТ 2222-95) и 10 кг каустической соды (гидроксид калия [КОН] согласно ГОСТ 24363-80). При этом на выходе установки, кроме биодизеля, будет получено 100 кг глицерина- сырца (глицерола). Полученный биодизель имеет тип В-100, то есть является 100%-м биодизельным топливом.

Биодизельное топливо из соломы [2-8].

Сущность предложения заключается в применении метода аллотер- мической каталитической гидратации отходов в газ, с высокой теплотворной способностью с последующим синтезом из него двух марок моторного топлива, соответствующего маркам высокооктанового зимнего бензина АИ98 и летнего дизельного топлива. В отличие от известных технологий (включая реакцию Фишера-Тропша) процесс не требует высоких давлений, температур и дорогостоящих катализаторов. Не нужно чистить газ от сернистых и азотистых примесей. Кроме того, в процессе производства получается минеральное калийное удобрение, электроэнер-гия, тепловая энергия. Нет необходимости добиваться высокого выхода на каждой стадии процессы, достаточны выхода в 40-80 %. От сжигания во-дорода получается электроэнергия. В итоге из 1000 кг соломы в час, по-лучается до 700 кг/ч биодизельного топлива марки А с цетаном 52-56, температурой кипения 168 градусов С, температурой вспышки 65 граду-сов С. Плотность больше, чем у ДТ, что позволяет залить в бак на 12% больше моторного топлива. Кроме биодизеля практически на том же обо-рудовании можно производить биобензин. Кроме дизельного топлива производится минеральное калийно-фосфатное удобрение (до 50 кг/ч)..

По той же технологии можно получать топливо из торфа, бурого угля, сланца, отходов.

Мини-завод Шаха "нотрам-лигнин-ниролиз" но переработке лигнина, опилок, щепы в бензин и дизтопливо. [2-9].

Теоретически, древесные отходы и в целом биомасса могли бы стать такой же золотоносной жилой российской экономики, как сегодняшняя нефть. Из древесины и отходов лесопромышленного комплекса можно по-лучать как твердое, так газообразное и жидкое биотопливо. Технология получения жидкого топлива путем переработки низкокалорийных отходов лесного и сельскохозяйственного производства. Для максимального использования в энергетике низкокалорийных полезных бытовых отходов, отходов лесного и сельскохозяйственного производства или специальной выращиваемой биомассы разработан процесс разложения, заключающийся в высокоскоростном нагрев их без доступа кислорода (воздуха) до температур, при которых скорость выделения требуемых продуктов максимальна. Параметры процесса, быстрого пиролиза, состав и количество выделяемых продуктов предварительно уточняются для каждого типа сырья. Мини-завод "Потрам-Лигнин-Пиролиз", разраба-тывается для каждого вида сырья. Максимальные температуры перера-ботки определяются температурой существования вещества, в Мини-завод Шаха "ПОТРАМ- Лигнин-Пиролиз" по переработке лигнина, опилок, щепы в бензин и дизтопливо.

Высокоскоростной нагрев вещества обеспечивает: минимальные потери энергии в окружающую среду; максимальную скорость химического процесса, с выделением продуктов в газовую фазу; максимальную концентрацию влаги и ее использование. Выход жидкого топлива составляет 70% от органической массы сырья. Из 1 т древесных опилок можно получить 700 литров жидкого топлива.

Для получения основного компонента жидкого топлива газовая фаза час-тично конденсируется (образующиеся, в процессе низкомолекулярные продукты не конденсируются). Газовая фаза после конденсации или без нее может направляться непосредственно на сжигание. Теплота сжигания (теплотворная способность) основного компонента топлива обычно больше высшей теплотворной способности сухого топлива, данного типа. Так, высшая теплотворная способность древесины составляет 4-500 ккал/кг, а теплота сжигания жидкого и твердого компонентов — 5500 -500 ккал/кг.

Жидкое топливо может использоваться как моторное топливо в двигателях внутреннего сгорания.

Энергетические установки на генераторном газе.

Энергетические установки включают в себя следующие основные узлы: 1. Рубилка, 2. Сушилка-бункер с ворошителем, 3. Блок радиаторов охлаждения генераторного газа. 4. Газогенератор, Сепаратор, 6. Фильтр, 7. Газопоршневой электрогенератор. Очищенный и охлаждённый генераторный газ поступает в качестве топлива в газопоршневые электроагрегаты.. Основная масса газопоршневых двигателей будет создаваться с использованием простых, надёжных и хорошо проверенных двигателей Минского и Ярославского моторных заводов. Виды отходов для переработки: древесные отходы (щепа, стружка, пеллеты и т. п.), сельскохозяйственные отходы (помёт, подстилка, лузга, шелуха и т. п.), торф. Из 1,2 кг отходов в среднем вырабатывается 1 кВт электроэнергии и столько же тепловой энергии.

Потенциальные возможности России по созданию электростанций на отходах АПК (таблицы, 2-1, 2-2,).

Потенциальные возможности России по производству электроэнергии из биомассы (отходы АПК), рассчитанные Департаментом развития ВИЭ РЭА Минэнерго в 2011-12 годах, изложены в таблице, составляют только по 6 Федеральным округам Европейской части России 19971.5 МВт общей мощности или количество электростанций по 10 МВт - 6062.

Виды сырья для биоэнергетики России.

Таблица 2-1

Регион

Виды сырья

Лесная биомасса млн. ту.т.

Отходы дере- вопе-рерботки тыс. ту.т./год

Отходы АПК и ЖКХ общие, Тыс. ту.т./год

ТОРФ

Промы-шлен- ный фонд, млн. ту.т.

Центральный федеральный округ

13.6

881.0

17745.3

760.68

Белгородская обл.

0.0

15.5

1900.4

0.91

Брянская область

0.8

63.0

747.6

62.76

Владимирская обл.

0.8

90.5

388.5

45.3

Воронежская обл.

0.1

22.0

2525.3

1.49

Ивановская обл.

0.7

47.5

293.2

25.03

Калужская обл.

0.8

37.0

364.0

8.51

Костромская об.

2.9

195.0

215.7

98.4

Курская обл.

0.1

14.0

1735.9

10.19

Липецкая обл.

0.1

10.5

1508.0

2.53

Московская обл. и

2.0

66.0

1242.3

63.87

Москва

36.0

Регион

Виды сырья

Лесная биомасса млн. ту.т.

Отходы дере- вопе-рерботки тыс. ту.т./год

Отходы АПК и ЖКХ общие, Тыс. ту.т./год

ТОРФ

Промы-шлен- ный фонд, млн. ту.т.

Орловская обл.

0.1

10.5

1315.0

3.48

Рязанская обл.

0.8

25.5

1054.9

38.14

Смоленская обл.

0.9

33.5

487.5

108.94

Тамбовская обл.

0.2

124.5

1247.1

6.5

Тверская обл.

2.0

150.0

463.1

228.95

Тульская обл.

0.3

17.5

922.8

0.11

Ярославская обл.

1.0

32.5

385.7

55.57

Северо-Западный (

)едеральный округ

46.3

3075.0

2852.1

2900.94

Респ. Карелия

4.5

519.0

113.6

216.67

Респ. Коми

15.9

445.0

167.8

230.49

Архангельская обл. и Ненецкий АО

11. 3

1263.5

239.3

278.54

Вологодская обл.

7.5

273.5

456.5

1283.9

Калининградская обл.

0.1

10.5

353.1

28.08

Ленинградская обл. и Санкт-Петербург

3.9

  • 333.5
  • 76.5

551.9

334.1

Мурманская обл.

0.4

27.5

92.9

3.56

Новгородская обл.

1.8

102.0

170.3

259.54

Псковская обл.

0.9

24.0

298.8

266.1

Южный федеральный округ

1.0

347.0

26861.0

0.32

Респ. Адыгея

0.1

22.0

457.5

Респ.Дагестан

0.1

1.0

1417.8

Респ. Ингушетия

0.0

3.5

165.7

Кабардино-Балкарская

Респ.

0.0

3.0

607.3

Респ. Калмыкия

0.0

1.0

565.5

Карачаево-Черкесская

Респ.

0.3

5.0

145.0

Респ. Северная Осе- тия-Алания

0.0

3.0

409.2

Чеченская Респ.

0.0

0.0

93.87

Краснодарский край

0.2

137.0

9177.8

Ставропольский край

0.0

34.5

4658.6

Астраханская обл.

0.0

73.5

335.3

Волгоградская обл.

0.1

31.5

4054.4

0.32

Ростовская обл.

0.0

32.0

4772.8

Приволжский федеральный округ

24.1

1835.0

27533.6

413.84

Респ. Башкортостан

5.1

158.0

3898.3

25.48

Респ. Марий-Эл

0.8

77.5

374.2

40.27

Регион

Виды сырья

Лесная биомасса млн. ту.т.

Отходы дере- вопе-рерботки тыс. ту.т./год

Отходы АПК и ЖКХ общие, Тыс. ту.т./год

ТОРФ

Промы-шлен- ный фонд, млн. ту.т.

Респ. Мордовия

0.2

18.5

747.9

2.91

Респ. Татарстан

0.8

106.5

3819.7

8.21

Удмуртская Респ.

1.3

88.0

848.3

31.42

Чувашская Респ.

0.5

22.5

849.6

1.91

Кировская обл.

4.7

374.5

925.1

144.39

Нижегородская обл.

2.1

252.5

12337.9

67.28

Оренбургская обл.

0.2

17.5

2193.4

0.28

Пензенская обл.

0.6

57.0

5657.8

3.92

Пермский Край

6.7

569.5

945.3+78.29

49.54+30.39

Самарская обл.

0.3

24.0

1694.7

3.25

Саратовская обл.

0.1

26.0

3470.2

0.25

Ульяновская обл.

0.7

43.0

792.9

4.34

Уральский федеральный округ

35.0

797.5

4400.8

2534.05

Курганская обл.

0.7

31.0

808.2

6.71

Свердловская обл.

7.9

470.5

1126.6

1148.03

Тюменская обл.

24. 7

225.0

1215.9

  • 916.45+431.14+13.7
  • 1

Челябинская обл.

1.7

71.0

1250.0

18.01

Сибирский федеральный округ

151.6

2522.0

13315.9

3632.53

Респ. Алтай

2.3

84.5

260.7

Респ. Бурятия

9.1

150.0

326.8

22.41

Реп. Тыва

5.1

12.5

157.3

Респ.Хакасия

2.1

0.0

274.7

Алтайский край

2.0

0.0

3007.1

37.93

Красноярский край,

55.3

607.5

1869.1

134.18

Таймырский АО,

0.0

Эвенкийский АО

0.0

Иркутская обл.

42.0

1188.5

930.3

41.06

Усть-Ордынский Бу-

рятский АО

Кемеровская обл.

2.7

120.0

979.3

44.9

Новосибирская обл.

1.7

56.5

2148.3

946.17

Омская обл.

2.4

89.0

2471.6

243.24

Томская обл.

14.5

130.5

462.7

2162.64

Читинская обл. Агин-

12.5

83.0

428.0

ский Бурятский АО

Дальневосточный федеральный округ

101.9

599.0

1291.3

510.49

Респ. Саха-Якутия

44.3

186.3

6.01

Приморский край

8.5

95.0

370.4

12.93

Регион

Виды сырья

Лесная биомасса млн. ту.т.

Отходы дере- вопе-рерботки тыс. ту.т./год

Отходы АПК и ЖКХ общие, Тыс. ту.т./год

ТОРФ

Промы-шлен- ный фонд, млн. ту.т.

Хабаровский край

25.6

257.5

243.1

19.24

Амурская обл.

10.3

68.5

259.7

0.84

Камчатский край

6.7

16.0

2.7+3.55

267.01

Магаданская обл.

2.2

9.5

20.9

10.20

Сахалинская обл.

3.1

152.5

83.69

194.26

Еврейская АО

0.8

66.71

Чукотский АО

0.4

4.94

Таблица. 2-2

Количество электростанций и общие мощности на отходах АПК по регионам Российской Федерации.

Регион

Количество

ТЭС

ПО 10 МВТ

Общая мощность,

МВТ

Общая стоимость, млрд. руб.

(по ценам 2011г.)

Северозападный Федеральный округ

526

5278,34

633.7

Мурманская область

82

828.3

99.4

Республика Карелия

2

18,536

2.224

Ленинградская область

73

731,708

87.800

Архангельская область

55

555,56

66.720

Республика Коми

46

463,4

55.560

Новгородская область

56

562,9

67.560

Псковская область

85

848,62

101.880

Вологодская область

47

466,252

55.95

Калининградская область

80

803,04

96.480

Центральный Федеральный округ

1225

12252,28

1470.3

Тульская область

50

505,16

60.600

Тверская область

24

238,6

28.560

Смоленская область

19

196,456

23.520

Ярославская область

21

216,4

25.920

Костромская область

12

120,852

14.480

Московская область

51

512,4

61.480

Ивановская область

15

154,492

18.040

Владимирская область

20

204,936

24.600

Калужская область

22

225,824

27.080

Рязанская область

84

847,076

101.640

Брянская область

55

553,56

66.360

Орловская область

86

867,04

104.040

Липецкая область

148

1481,548

177.720

Тамбовская область

118

1185,656

142.320

Регион

Количество

ТЭС

ПО 10 МВТ

Общая мощность,

МВТ

Общая стоимость, млрд. руб.

(по ценам 2011г.)

Курская область

169

1688,212

202.560

Белгородская область

157

1574,664

189.000

Воронежская область

138

1383,6

166.080

Южный Федеральный округ

1959

19591,24

2350.9

Республика Адыгея

39

388,668

46.640

Республика Калмыкия

112

1120,576

134.460

Краснодарский край

640

6406,36

768.720

Астраханская область

62

621,5

74.480

Волгоградская область

200

2004,704

512.760

Ростовская область

427

4273,22

469.080

Северо-Кавказский Федеральный округ

585

5847,1

701.640

Ставропольский край

390

3908,708

469.080

Республика Кабардино- Балкария

58

582,644

69.920

Республика Карачаево- Черкесская

50

501,892

60.200

Республика Северная Осетия- Алания

36

361,88

43.440

Республика Ингушетия

27

269,028

32.280

Чеченская Республика

28

280,84

33.600

Республика Дагестан

21

211,072

Поволжский Федеральный округ

1314

13142,1

1577.04

Республика Мари- Эл

19

198,452

23.760

Республика Татарстан

300

3010,824

361.280

Самарская область

99

993,444

119.160

Республика Удмуртия

77

767,2

92.040

Республика Башкортостан

233

2330

279.600

Оренбургская область

122

1224,26

26.880

Пермский край

45

450,896

54.000

Кировская область

45

449,74

54.000

Нижегородская область

66

665,584

78.600

Республика Мордовия

46

458,6

54.960

Пензенская область

47

471,068

56.520

Саратовская область

148

1485,84

178.200

Ульяновская область

28

282,4

9.840

Республика Чувашия

35

353,76

42.480

Уральский Федеральный округ

453

4533,176

543.960

Ямало-Ненецкий автономный округ

0

2,096

0.240

Ханты-Мансийский автономный округ

2

23,912

2.880

Регион

Количество

ТЭС

ПО 10 МВТ

Общая мощность,

МВТ

Общая стоимость, млрд. руб.

(по ценам 2011г.)

Свердловская область

60

604,6

72.480

Тюменская область

86

862,384

10.344

Курганская область

38

384,1

46.080

Челябинская область

134

1344,8

16.080

Оренбургская область

130

1305,72

156.600

Сибирский Федеральный округ

673

6729,4

807.480

Республика Тыва

65

651,658

78.240

Иркутская область

59

588,344

70.560

Республика Бурятия

38

377,004

45.240

Забайкальский край

5

52,132

6.240

Красноярский край

135

1350,628

162.120

Томская область

29

287,748

34.560

Омская область

14

143,8

17.280

Новосибирская область

141

1410

169.200

Алтайский край

284

2843,704

341.160

Кемеровская область

90

903,92

108.360

Республика Хакасия

24

242,8

29.160

Республика Алтай

35

351,548

42.120

Дальневосточный Федеральный округ

60

616,86

73.920

Чукотский край

0

0

0

Камчатский край

1

15,068

1.800

Магаданская область

1

9,708

1.200

Республика Якутия - Саха

4

40,4

4.800

Хабаровский край

9

90,16

10.800

Амурская область

20

204,12

24.480

Еврейская автономная область

3

34,4

4.080

Приморский край

19

191

2.292

Сахалинская область

3

31

3.720

Итого

6795

67990

7657.4

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >