Охрана окружающей среды и энергосбережение

На сегодняшний день биоэнергетика занимает ведущее место среди других ВИЭ (более 80%) и по сравнению с использованием НВИЭ имеет следующие преимущества:

• практическая неисчерпаемость сезонно накапливающих энергию источников благодаря их ежегодному самовосстановлению;

• принципиальная возможность (при необходимости) наращивания производства биотоплива вплоть до полного удовлетворения человеческих потребностей;

• меньшее нарушение природного баланса земной экосистемы;

• принципиальная возможность достижения относительно низкой цены вырабатываемой энергии преимущественно за счет реализации локального энергопроизводства.

Из биомассы могут быть получены три вида топлива: твердое, жидкое и газообразное. Биомассы в том виде, в котором они встречаются в природе, в основном малопригодны для использования в качестве топлива, поэтому, как правило, необходима их дополнительная переработка. Основные виды такой переработки:

• механическая обработка;

• термохимическая конверсия;

• биохимическая переработка.

С помощью механической обработки получают твердое (пеллеты, брикеты) топливо и жидкие растительные масла (рапсовое масло, масло рыжика и др.), дальнейшая переработка которых позволяет создавать биодизельное топливо. В обоих случаях основным этапом процесса механической обработки является прессование.

Термохимическая конверсия — это переработка исходного сырья при воздействии высоких температур и давлений. Виды получаемых топлив: жидкое (топочный мазут, легкое углеводородное топливо), газообразное и твердое (полукокс).

При биохимической переработке биомассы получают жидкое (биоэтанол, фурфурол и другие спирты) и газообразное (основной компонент которого является метан) топливо. Побочный продукт при биопереработке лигниносодержащего сырья — лигнин, используемый как твердое топливо и как особый строительный материал

В зависимости от способов окисления биомассы, применения получаемой энергии и механизмов выработки промежуточных продуктов-энергоносителей (рис. 1) к основным сферам биоэнергетической отрасли относятся:

получение тепловой и электрической энергии при прямом сжигании биомассы, в том числе облагороженной (брикеты, пеллеты).

Древесина и  отходы лесопиления

Основная часть биотоплива,которая может  быть вовлечена в топливно-энергетический баланс для промышленной выработки электроэнергии и тепла - это древесно-топливные ресурсы «чистых» лесных территорий. В Беларуси леса занимают около 42% территории. Запас растущей древесины составляет свыше 1,2 млрд. м3. Ежегодный сбор ликвидной древесины при лесозаготовительных работах достигает 4,5 млн. м3. Древесные обрезки и отходы древесины, образующиеся при рубке и обработке древесины, могут составлять до 40-50% собранной биомассы. Эти компоненты представляют альтернативный топливный ресурс для энергетики.

По оценке ИПЭ НАНБ совместно с Министерством лесного хозяйства технически доступен для биоэнергетики в настоящее время объем отходов, эквивалентный приблизительно 1,5 миллиона т у.т./год. Согласно официальным данным Белорусского энергетического института только 25% этой величины используется в настоящее время.

Около четверти лесных ресурсов страны находится в  зоне, загрязненной в результате аварии на ЧАЭС. Использование биомассы отходов из этих лесов предполагает определенные ограничения на технологии энергетической утилизации древесной массы.

Проведенные исследования на крупных - до 200 кВт - экспериментальных  стендах в США, Беларуси и Бельгии, а также на коммерческом энергоблоке в 18 Мвт в Калифорнии и на промышленном котле (6 Мвт) в г. Речице показали, что радиоактивность надежно контролируется в процессе конверсии путем применения известных, надежных и не дорогостоящих технологических решений.

Энергетический потенциал биомассы лесных территорий, загрязненных радионуклидами, составляет 240 тыс. т у.т. /год.

Плантационные посадки быстрорастущих энергорастений

Одним из перспективных направлений производства биотоплива признаны плантационные посадки быстрорастущих кустарниковых и травянистых энергорастений, для которых среднегодовой прирост биомассы превышает 25 м3/га. Беларусь идеально подходит для развития этой отрасли биоэнергетики благодаря наличию крупного сельскохозяйственного производства, равнинного ландшафта, современных предприятий энергетического и общего машиностроения, а также высокого уровня технического образования населения.

Особенность современной ядерной энергетики - использование реакторов на тепловых нейтронах, то есть применение урана, обогащенного по 235U. В природном уране его всего 0,7%. В ядерных реакторах на тепловых нейтронах обогащение по 235U составляет 2,0-4,4%, при этом соответствующие предприятия выдают наряду с обогащенным ураном также и отвальный уран, содержащий 235U в существенно меньшем количестве, чем природный. Отвальный, так же как и природный уран, может быть использован в реакторах на быстрых нейтронах. Глубокое (более полное) использование уранового топлива, включая отвальный может быть достигнуто в реакторах на быстрых нейтронах.

Коренное различие тепловой экономичности ТЭС и АЭС заключается в том, что для ТЭС она зависит от реализации в цикле теплоты всего сожженного органического топлива, непрерывно поступающего в топку парового котла, а для ТЭС - от реализации в цикле теплоты, выделившейся в процессе деления незначительной части ядерного горючего, загружаемого в активную зону.

Высокотемпературный энергетический ядерный реактор на газообразном топливе (ГФЯР), являющийся реактором на тепловых нейтронах, в котором делящееся вещество (235U, 233U) в составе газообразного гексафторида урана или в виде испаренного металлического урана расположено в центральной зоне полости (цилиндрической или сферической), образованной твердым замедлителем-отражателем нейтронов (Be, BeO, C или их комбинацией). Перспективность ГФЯР связана со следующим:

возможность получения большой мощности;

коэффициент воспроизводства, превышающий единицу;

высокая температура нагрева рабочей среды (более 10000 К);

малая критическая масса (десятки килограмм делящегося вещества);

возможность циркуляции делящегося вещества и его очистка в системе циркуляции.

Из этого следует:

высокая эффективность использования горючего;

минимальные затраты на топливный цикл;

повышенная безопасность;

высокая экономичность;

широкий диапазон использования.

Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической и тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы .

Достоинства геотермальной энергетики:

• практическая неисчерпаемость ресурсов;

• независимость от внешних условий, времени суток и года;

• возможность комплексного использования термальных вод для нужд теплоэлектроэнергетики и медицины;

• сокращение вредных выбросов в атмосферу при переходе на энергоснабжение от геотермальных источников.

Недостатки геотермальной энергетики:

• эмиссия отравляющих газов;

• воздействие минерализованных геотермальных вод и пара;

• возможность пробуждения сейсмической активности в районе

электростанции, подвижка земной коры;

• опасность локального оседания грунтов, изменение уровня

грунтовых вод, заболачивание;

• сильный шум, вызванный расширением газов на поверхности земли;

• выброс тепла в атмосферу или в поверхностные воды;

• исключение в большинстве случаев сброса термальных вод в природные водоемы в связи с их минерализацией.

Природа геотермальных явлений

Геотермальная энергия представляет собой естественную теплоту нашей планеты. Носителями этой энергии на поверхности Земли выступают подземные воды, которые наблюдаются в виде гейзеров, горячих источников. Мощные потоки теплоты несет с собой раскаленная магма, извергаемая вулканами.

Исследования, проведенные в рудниках и скважинах, показывают, что по мере углубления температура земной коры увеличивается в среднем на 20-40оС на 1 км. Это явление объясняется строением земного шapa.

Основными районами повышенной геотермальной активности являются границы материков, предгорья.

Использование счетчиков воды, тепла, электроэнергии - одно из наиболее эффективных средств сбережения энергоресурсов. Без тщательного учета нельзя судить, насколько действенны те или иные мероприятия по снижению энергопотребления. Счетчик создает стимул к сбережению энергии, а также позволяет производить правильные расчеты с ее поставщиком.

Потребность человека в воде по современной рациональной норме с учетом санитарных и хозяйственных нужд составляет 100-120 л / сут. В нашей стране эта потребность выражается в среднем 300 л (120 л горячей и 150 л холодной воды на одного жителя). Считается, что чем больше потребляется воды, тем выше санитарная культура населения. Однако из-за неисправности водопроводных сетей, водоразборных кранов, а также нерационального использования воды при мытье посуды, приеме ванны и уборке квартиры ее растрачивается больше, чем нужно по санитарным нормам.

С помощью счетчика определяется количество израсходованной пользователями воды. При выходе его из строя количество израсходованной воды определяется по среднему суточному расходу за два предыдущих месяца. В других ситуациях, таких, как снятие пломб, самовольное присоединение к коммунальному водопроводу, самовольное пользование пожарными гидрантами, подключение шлангов к уличным водозаборным колонкам, подключение шлангов к водопроводу для полива приусадебных участков, при отсутствии водосчетчика, оплата или штраф определяется службой предприятия водопроводно- канализационного хозяйства.

Объем потребляемой холодной и горячей воды в квартирах, не оборудованных приборами индивидуального учета расхода воды, распределяется поквартирно пропорционально количеству проживающих в каждой из них. Расчет ведется исходя из показаний прибора группового учета расхода воды.

При отсутствии в жилых домах группового и индивидуальных приборов учета расхода воды объем потребляемой воды определяется инструкцией, утверждаемой облисполкомом, Мингорисполкомом. Нормы потребления воды установлены в литрах в сутки на одного человека и дифференцированы (зависят от уровня благоустроенности домов). При стоках более 50 м3 в сутки должны быть установлены приборы, а при меньшем их количестве расчет сбрасываемых вод производится по нормам, установленным на одного человека или на единицу выпускаемой продукции.