Сторінка
3

Альтернативні технології енергетики, їхні переваги й недоліки

Існують два основні способи конверсії біомаси в горючий газ: термохімічний і біохімічний. За першим з них біомасу (деревину чи відходи сільгоспвиробництва) піролізують (нагрівають без доступу повітря) у реакторі за 400…500°С. За методом біохімічної конверсії біомаса піддається бродінню з утворенням горючого газу (70% СН4 і 30% СО2), питома теплота згоряння якого є досить високою. При цьому на кожну тонну газу одночасно виробляється до 1,5…1,8 тонн високоякісних органічних добрив. Особливо ефективним є цей процес у разі біохімічної переробки відходів тваринницьких ферм. Сьогодні в Китаї діють мільйони біогазових установок, кожна середньою потужністю 14 000 m3 газу на рік. Для їх обслуговування в країні підготовлено близько 100 тис. спеціалістів. Приклад Китаю наслідує Індія та інші країни. Для невеликої біогазової установки (3 m3 за день) достатньо відходів від 3—5 корів за добу. Залишки біомаси після газифікації багаті на азот, калій і фосфор, що забезпечує їх ефективне використання як добрив для щорічної підкормки близько 1,5 гектара земельних угідь.

Використання біомаси (деревини чи навіть якоїсь спеціально вирощуваної культури) може бути економічно доцільним, передовсім у країнах, які не мають власних енергоресурсів (нафти, газу, вугілля), а імпорт їх коштує занадто дорого. Класичним прикладом такої країни є Бразилія, де використання спирту (етанолу), отриманого з цукрової тростини і сорго, сягнуло кількох мільярдів літрів щороку. Оскільки питома теплота згоряння спирту саме і є показником умовного палива (29,3 MJkg–1), то енергетично щорічний об’єм видобутого спирту еквівалентний 3 млрд літрів бензину. Легше уявити таку кількість бензину в залізничних цистернах — понад 50 тисяч! У Бразилії етанол використовують як добавку (до 20%) до бензину без перебудови автомобільного двигуна, але спеціальні двигуни можуть працювати тільки на чистому спирті. Окрім Бразилії етанол для енергетичних цілей у промислових об’ємах виробляють Австралія (з маніоки), Нова Зеландія (з цукрових буряків) та інші. Навіть сполучені Штати Америки час від часу використовують понад 350 млн декалітрів етанолу (переважно з кукурудзи) як моторне пальне. Найчастіше це трапляється в роки сприятливої економічної ситуації, коли бувають великі врожаї і знижується ціна зернових і цукру на міжнародних ринках. У розвинутих країнах використання спирту для автотранспорту сприяє поліпшенню екологічного стану великих міст.

Перспектива водневої енергетики

Заміна традиційних викопних енергоносіїв на основі вуглецю на водень безумовно вирішила б екологічну проблему сучасної промислової енергетики за умов, що було б винайдено економічно доцільну технологію його отримання.

Коротко розглянемо переваги й недоліки водню як енергоносія.

До переваг безумовно належать такі:

1. Водень, як хімічний елемент у різних природних сполуках і, передовсім, у воді є практично невичерпним, а як енергетичне джерело в молекулярній формі Н2 не має собі рівних: ентальпія згоряння DН°298 = – 286 kJ/mol, а питома теплота в кілька разів вища, ніж будь-якого вуглецевого палива (табл. 29). Температура воднево-кисневого полум’я 2800°С. У повітрі горить несвітним спокійним полум’ям.

Таблиця 29

ПИТОМА ТЕПЛОТА ЗГОРЯННЯ ВОДНЮ І ВУГЛЕВОДНЕВИХ СПОЛУК