XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

к. т. н., Коноваленко А. Д., Солодовников А. А. ФОРМИРОВАНИЕ РЫНКА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

к. т. н., Коноваленко А. Д., Солодовников А. А.

Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского

ФОРМИРОВАНИЕ РЫНКА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Ежегодно Украина потребляет около 5 млн. тонн моторного бензина, и, по оценкам экспертов, лишь 20% этого количества обеспечивается за счет переработки нефти отечественных месторождений. Нельзя не отдать должного украинской власти, которая регулярно выступает с прожектами, направленными на преодоление топливной импортозависимости.

В связи с увеличением цен на традиционные энергоносители и ужесточением требований по защите окружающей среды в мировой практике происходит расширение использования возобновляемых источников энергии. Так, по прогнозам американских ученых капитальные вложения по получению и использованию возобновляемых источников энергии 2016 году достигнут 750 млрд. дол. США.

При этом ежегодное производство только биоэтанола в ряде фирм США в 2012 году составит 500 млн л. Особенно амбициозные проекты использования биоэтанола намечены в Китае. Там ежегодное производство биоэтанола планируется увеличить до 1.25 млрд. л.

Важным обстоятельством является то, что возобновляемые энергоносители при их использования имеют положительное воздействие на выброс парниковых газов. Например, при сжигании этанола, полученного за счет ферментации кукурузы снижение эмиссии СО2 составляет 20%, а при использовании биодизеля 75%.

В 2010 г. мировое производство жидкого биотоплива выросло до 105 млрд. литров (их них 86 млрд. л. - биоэтанол). Это обеспечило всего примерно 2,7% мировой потребности транспорта в горючем, но в ряде стран эта доля значительно больше.

Табл. 1. Обязательные квоты на потребление биотоплива в некоторых странах мира (доля общей потребности в моторном топливе, %)

Страна 2005 г. 2010 г. 2015 г. 2020 г.
Бразилия 37 47 49 58
Индия 1 5 8 11
Страны ЕС 1 4 7 10
Китай 2 4 6 8
США 2 4 6 8

 

Сейчас уже более чем в 50 странах мира действуют различные «биотопливные» программы, предусматривающие либо обязательные объемы выпуска биоэталона и биодизтоплива, либо долю замещения ими в потреблении традиционных бензинов и солярки (табл. 1).

В   последние  годы  в  мировой   практике   наметились   тенденции   более  широкого  использования  на  транспорте   топлив   из   биологического   сырья.  Данные  тенденции   продиктованы  главным   образом   тремя  реалиями  современности: 

1) спрос на потребление энергоресурсов в мире стремительно растет (по прогнозам одной из крупнейших мировых нефтегазовых компаний British Petroleum прирост спроса на энергоресурсы к 2030 г. составит 50% в сравнении с уровнем 2005 года );

2) мировые запасы нефти и газа все быстрее сокращаются, оставляя для эксплуатации месторождения, зачастую отличающиеся сложными геолого-экономическими условиями и отдаленностью от мест потребления;

3) экологическая ситуация планеты ухудшается высокими темпами, что крайне негативно отобра жается на здоровье людей и других живых  организмов .

Темпы использования биологического сырья в топливном секторе возрастают с каждым годом.

Например, доля биомассы в производстве тепловой и электрической энергии в странах Европейского Союза в 1995 году составила 44,80 млн . т.н.э. ( нефтяного эквивалента). В 2010 году доля топлива из биомассы увеличилась до  135 млн .т. Существует два направления использования биотоплив на автомобиль-ном транспорте  - биодизель и биоэтанол. Лидирующие позиции в производстве биоэтанола принадлежат Америке, но в развитии производства биодизельного топлива уверенно лидируют страны Евросоюза (Германия, Франция, Италия). К 2030 году по прогнозам использования биотоплива существенно увеличится

Для получения биодизеля можно использовать любые виды растительных масел - подсолнечное, льняное, рапсовое, и пр. По оценкам при создании биодизельного топлива используются следующие масла рапсовое (84%), подсолнечное (13%), соевое (2%). На долю прочих масел приходится  меньше 1%. При этом биодизель, полученный из различной сырьевой базы, имеет определенные отличия. Так, пальмовый биодизель характеризуется как наибольшей калорийностью, так и самой высокой фильтруемостью и низкой температурой застывания. Рапсовый биодизель несколько уступает пальмовому по калорийности, но лучше переносит холод, поэтому более всего подходит для многих европейских стран. Кроме того, разные виды сырья отличаются и различным выходом готового продукта: рапс (Европа) - выход масла около 1200 л/га; соя (США, Аргентина) - 446 л/га ; канола (Канада) - 1000 л/га ; касторовое масло (Бразилия) - 1410 л/га; ятрофа (Индия) - 1900 л/га ; пальмовое масло (Индонезия, Филиппины) - до 5900 л/га .

Применяются три основные технологии получения биодизеля из масел: трансэстерификация масла с добавлением спирта в присутствии катализатора (щелочь), прямая кислотная трансэстерификация из масла, преобразование масла в жирные кислоты, а затем в биодизель с использованием кислого катализатора. Полученное после отжима масло после элементарного отстоя и очистки готово к преобразованию в установке. Установка по преобразованию любого растительного масла располагается на площади менее 20 м2, мощность ее обеспечивает выпуск до 12 куб. м3 в сутки. Себестоимость выпускаемого биодизеля составляет «цену масла» плюс 30-35 коп. Ориентировочная цена установки с монтажом, передачей технологии и обучением персонала - около 200 тыс. грн.

Этерификация может быть осуществлена с использованием этилового или метилового спирта.

Достоинствами диметилового эфира является то, что он:

•-       не содержит ароматических углеводородов и серы;

•-       характеризуется высокой полнотой сгорания;

•-       не имеет сажи и оксидов азота в выхлопных газах, не требует изменений в конструкции дизельного двигателя (необходима лишь незначительная модернизация системы подачи топлива);

•-       обеспечивает хороший старт холодного двигателя, имеет более выгодные условия производства по сравнению с дизельным топливом.

По сравнению с минеральным маслом, 1 л которого способен загрязнить 1 млн. л питьевой воды, растительное масло при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, он  подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% масла, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер.

Основные преимущества биодизеля:

•-       возможность использования в обычных, немодифицированных дизельных двигателях;

•-       условия хранения биодизеля аналогичны обычному дизельному топливу;

•-       при производстве и использовании биодизеля примерно на 80% меньше выбросов диоксида углерода и почти на 100% меньше диоксида серы;

•-       сокращение более чем на 90% количества несгоревших углеводородов, и на 75-90% количества полициклических ароматических углеводородов;

•-       за счет снижения мутагенности и канцерогенности биодизельное топливо значительно уменьшает риск развития опухолевых процессов;

•-       возможность продления жизни дизельных двигателей из-за более высоких, чем у нефтяного топлива, смазывающих характеристик;

•-       малотоксичность и высокая температура воспламенения (около 150˚ С против 55˚ С для нефтяного дизельного топлива) из-за высокого содержания (8-10 %) кислорода.

Также, следует упомянуть и о незначительных недостатках: биодизель более агрессивен к резиновым и полимерным деталям двигателей, а также лакокрасочныму покрытию кузова по сравнению с минеральным топливом; имеет мощность двигателя при работе в номинальном режиме на 6-8% ниже; также ухудшаются эксплуатационные свойства при работе двигателей при низких температурах.

Следующим направлением применения биотоплив является использование биоэтанола. Этанол является менее «энергоемким» источником энергии, чем бензин. Пробег гибридных машин, работающих на Е 85 (смесь 85% этанола и 15% бензина; буква «Е» от английского Ethanol), на единицу объёма топлива составляет примерно 75% от пробега на бензине. Обычные машины не могут работать на Е 85, хотя стандартные двигатели внутреннего сгорания прекрасно работают на Е 10. На «настоящем» этаноле могут работать только т.н. «Flex-Fuel» машины ("гибкотопливные" машины). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива.

Основными преимуществами технологии получения смесевых бензинов являются:

•-       экономическая рентабельность (применение только одной гидродинамической смесительной установки для производства смесевых бензинов, биоэтанола, смесевого биодизеля за счет экономии может принести нефтеперерабатывающему заводу 3-5 миллионов долларов США в год при годовых объемах выпуска бензинов в один миллион тонн);

•-       снижение степени эксплуатации резервуаров (в силу сокращения потребности в резервуарных емкостях за счет ускорения технологического процесса, что может обеспечить экономию средств порядка 1-2 миллионов долларов благодаря отказу от строительства новых резервуаров);

•-       сокращение трудозатрат обслуживающего персонала и увеличение производительности завода;

•-       эффективное и оптимальное использование оборудования; простота смесительных процессов;

•-       сведение к минимуму влияния изменений в процессах переработки сырья на технологических установках нефтеперерабатывающих заводах на качество готовой продукции, получаемой со смесительных установок.

Применение альтернативных топлив обеспечит снижение выбросов токсичных компонентов отработавших газов автомобилей. Использование биодизеля позволит снизить выбросы СО2 на 65-90% по сравнению с использованием традиционного топлива, уменьшит эмиссию твердых частиц с выхлопными газами и другие вредные выбросы.


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>