Альтернативные источники энергии. Биотопливо

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ. БИОТОПЛИВО

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. КЛАССИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

1.1 ВИДЫ КЛАССИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

1.2 СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

2. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

2.1 РАЗВИТИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

3. БИОТОПЛИВО

3.1 РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ БИОТОПЛИВА В АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

3.2 ПЕЛЛЕТЫ

3.3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Последние исследования привели к следующим выводам: запасы многих видов органических источников энергии значительно истощились. Они истощаются с каждым годом в больших количествах в соответствии с их потреблением.

При этом поиск новых месторождений и новых видов топлива играет главенствующую роль в обеспечении энергией весь мир и отдельные жизненно важные объекты. Однако новые месторождения также истощаются. Это связано с их более высокой нестабильностью и изменением показателей эффективности в процессе работы.

Огромное преимущество альтернативной энергии заключается в “чистоте” получаемой и производимой энергии. Ведь она добывается из природных источников: волн, приливов/отливов, толщи Земли. Все природные явления и процессы насыщены энергией. Возможность человечества заключается в том, чтобы ее извлекать и превращать в электрическую энергию. Так что, можно сказать, что задача ясна. Осталось развивать данные отрасли.

1. КЛАССИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Добыча ресурсов близка к истощению. Практически все источники топлива воспроизводятся очень медленно или совсем нет. Однако к настоящему времени энергетические корпорации решают задачу лишь в поиске новых месторождений. Как известно, новые разрабатываемые месторождения не меняют картину мира, а лишь ухудшают экологическую обстановку еще больше.

Энергетика находится на первом месте в употреблении и преобразовании энергии. От нее в решающей мере зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей. Она же оказывает наиболее сильное воздействие на окружающую среду, истощение ресурсов планеты и экономику государств. Очевидно, что темпы потребления энергии в будущем не прекратятся и даже увеличатся. В результате этого возникают следующие вопросы: какое влияние на биосферу и отдельные ее элементы оказывают основные виды современной; как уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду; каким образом альтернативные источники энергии могут повлиять на мир. Данные вопросы по--прежнему актуальны и требуют немалых средств по их решению. В каждой точке мира теперь и государства, и граждане принимают активное участие по улучшению экологической обстановки на своей территории и в мире в целом.

1.1 ВИДЫ КЛАССИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Все существующие виды топлива в природе подразделяются на следующие типы: твердые, жидкие и газообразные. Некоторые группы топлива, в свою очередь, подразделяются на две подгруппы, из которых одна подгруппа представляет собой топливо в том виде, в каком оно добывается, и это топливо называется естественным; вторая подгруппа - топливо, которое получается путем переработки или обогащения естественного природного топлива; это называется искусственное топливо.

К твёрдому топливу относят:

1. естественное твёрдое топливо - дрова, каменный уголь, антрацит, торф;

2. искусственное твёрдое топливо - древесный уголь, кокс и пылевидное топливо, которое получается путём измельчения углей.

К жидкому топливу относят:

1. естественное жидкое топливо - нефть;

2. искусственное жидкое топливо - бензин, керосин, дизельное топливо (солярка) мазут, смола.

К газообразному топливу относят:

1. естественное газообразное топливо - природный газ;

2. искусственное газообразное топливо - генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный, попутный и другие газы.

Все виды органического природного топлива состоят из одних и тех же химических элементов. Разница между видами топлива состоит в том, что эти химические элементы содержатся в топливе в разном количестве.

Количество тепловой энергии, которое выделяет топливо при горении, измеряется калориями. Каждое топливо при горении выделяет неодинаковое количество тепла. Количество тепла (калорий), которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или при сгорании 1 м³ газообразного топлива, называется как теплотворная способность топлива или теплота сгорания топлива. Теплота сгорания различных видов топлива имеет широкие пределы. Например, для мазута теплота сгорания составляет около 10000 ккал/кг, для угля 3000 - 7000 ккал/кг. Чем выше теплота сгорания топлива, тем топливо ценнее, так как для получения одного и того же количества тепла его потребуется меньше. Для сравнения тепловой ценности топлива или для производства расчётов расхода количества того или иного топлива применяется общая единица измерения или эталон топлива. В качестве такой единицы принято топливо Московского угля, имеющее теплотворную способность 7000 ккал/кг. Эта единица называется условное топливо. Для производства расчётов и сравнения расходов топлива различной теплоты сгорания необходимо знать калорийность топлива. К примеру, при проектировании, когда необходимо сравнить расход угля с расходом мазута и целесообразность строительства угольной или мазутной котельной необходимо учесть поправочный коэффициент на калорийность топлива.

Несмотря на многообразие ресурсов планеты суммарное энергопотребление оказывает негативное влияние на многие из них практически в равной степени. При этом восстановление потерянного сырья происходит десятки и сотни лет.

1.3 СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

Развитие индустриального общества прямо пропорционально росту производимой энергии. Можно сказать, что энергетика является гарантом существования цивилизованного общества и всего человечества в целом.

Известно, что основная добыча полезной энергии осуществляется за счет полезных ископаемых. В данном случае это нефть, торф, уголь и другие естественные органические ресурсы нашей планеты.

Не составляет труда догадаться, что органические ископаемые ресурсы, даже при вероятном замедлении темпов роста энергопотребления, будут в значительной мере израсходованы в самом ближайшем будущем.

Отметим также, что при сжигании ископаемых угля и нефти, обладающих сернистостью около 2,5%, ежегодно образуется до 400 млн. тонн сернистого газа и окислов азота, что составляет 70 кг вредных веществ на каждого жителя Земли в год.

Таким образом, даже сокращение потребления и экономичность полезных ископаемых не сможет оправдать расход энергии. При этом развитие альтернативной энергетики может существенно снизить потребление вредного для окружающей среды топлива.

2. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Альтернативные источники энергии (АИЭ) представляют собой электростанции, топливом которых являются изначально экологически чистое сырье. Источником энергии здесь выступают приливы и отливы, солнечная энергия, энергия ветра, геотермальные источники, вторсырье и другие. Такая энергия действительно менее агрессивна к окружающей среде, чем классическое сырье. Кроме того, для его получения нет необходимости в разрушении природного ландшафта или загрязнении окружающей среды. АИЭ активно внедряются в большинстве стран, в том числе и России.

2.1 РАЗВИТИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Основное достоинство АИЭ - это производство безвредной энергии. Значит, переход на АИЭ может изменить энергетическую и экологическую обстановку в мире. Энергия, получаемая с помощью АИЭ бесплатна.

Наиболее явными из недостатков медленного внедрения данной категории производства энергии являются: недостаточное финансирование и перебои в работе. Это связано с тем, что до сих пор их внедрение и производство является весьма дорогостоящим процессом. Новизна и недостаточная осведомленность для многих организаций также значительна. Многие производители предпочитают вредные и опасные для здоровья и окружающей среды электростанции в силу их надежности и готовности к полноценной работе, чем дорогостоящие и “капризные” системы производства энергии на возобновляемых источниках.

Перебои энергии являются существенным недостатком. Например, производство солнечной энергии возможно лишь в дневное время суток. Поэтому чаще всего вместе с альтернативными источниками энергии устанавливаются все те же вредные производства для компенсации энергоресурсов. При этом лишняя приобретенная энергия накапливается в аккумуляторных батареях.

АИЭ находятся на стадии значительного развития и внедрения. Многие страны уже перешли на них и добывают энергию в огромных количествах. Большое число государств благодаря своему территориальному расположению активно используют АИЭ.

3. БИОТОПЛИВО

В настоящий момент, в мире, охваченном дефицитом энергоресурсов, все чаще можно услышать о необходимости применения биотоплива - как альтернативного источника энергии.

Биотопливо является топливом из биологического сырья, которое получается в результате переработки биологических отходов. Топливо можно получить из целлюлозы и различного рода органических отходов. Однако существующие технологии находятся на ранней стадии развития и не претендуют на основной фактор замены классических источников энергии. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (биогаз, водород).

3.1 РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ БИОТОПЛИВА В АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

В процессе сгорания различного рода топлива образуются углекислый газ, вода и примеси, которые являются вредными, среди последних можно выделить оксиды азота, моноксид углерода и углеводороды. Здесь можно выделить наиболее известный и вредный газ - углекислый, который вызывает парниковый эффект.

Важным преимуществом биотоплива в сравнении с классическим топливом является оно снижает выбросы парниковых газов, которые негативно влияют на природу.

Среди биотоплива выделяют: твердое, жидкое и газообразное.

Твердое биотопливо.

К нему относятся дрова, как один из древнейших видов источника энергии.

Топливные гранулы и брикеты -- прессованные изделия из древесных отходов (опилок, щепы, коры, тонкомерной и некондиционной древесины, порубочные остатки при лесозаготовках), соломы, отходов сельского хозяйства (лузги подсолнечника, ореховой скорлупы, навоза, куриного помета) и другой биомассы. Древесные топливные гранулы называются пеллеты.

Жидкое биотопливо

1. Биоэтанол

Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % -- на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США из кукурузы.

2. Биометанол

Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива.

3. Биобутанол

Бутанол-- C4H10O -- бутиловый спирт. Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. В США ежегодно производится 1,39 млрд литров бутанола приблизительно на $1,4 млрд.

4. Диметиловый эфир

Диметиловый эфир -- экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG--двигателями при 30 % содержании в топливе.

5. Биодизель

Биодизель -- топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации. Для получения биодизельного топлива используются растительные или животные жиры. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла--сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.

Газообразное топливо.

1. Биогаз

Биогаз -- продукт сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.

2. Биоводород

Биоводород -- водород, полученный из биомассы термохимическим, биохимическим или другим способом, например водорослями.

3. Метан

Метан синтезируется после очистки от всевозможных примесей так называемого синтетического природного газа из углеродосодержащего твердого топлива, такого как уголь или древесина. Этот экзотермический процесс происходит при температуре от 300 до 450 °C и давлении 1?5 бар в присутствии катализатора. В мире уже имеется несколько введенных в эксплуатацию установок получения метана из древесных отходов.

3.2 ПЕЛЛЕТЫ

Среди наиболее распространенных видов топлива известны пеллеты. Они имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8 -- 23 мм и длиной 10 -- 30 мм. Пеллеты экономически выгодны при больших закупках. Пеллеты дешевле дров, угля или других классических видов топлива. Они являются экологически чистым продуктом. Использование пеллет в качестве топлива - одна из не многих реальных альтернатив снижения парникового эффекта, так как растительные отходы являются нейтральными по отношению к балансу углекислого газа (СО2) в атмосфере.

3.3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

энергетика биотопливо пеллета экономический

Себестоимость готовой продукции, производимой предприятием, занимает важнейшее место. Учет всех издержек оказывает влияние на фактическую эффективность бизнеса.

Любой ограниченный ресурс может иметь альтернативные варианты использования. С экономической точки зрения следует выбирать тот вариант, который принесет наибольшую прибыль. Для биотопливного производства таким ресурсом чаще всего становится сырье. Стоит учитывать, что, если предприятие использует сырьевые отходы, это не значит, что оно ничего не платит. Ведь на биомассы может существовать большой спрос, а значит и сильная конкуренция.

Допустим, в настоящее время предприятие продает все опилки по цене 50 рублей за плотный кубический метр на условиях самовывоза. Это значит, что альтернативная стоимость одного плотного кубического метра опилок составляет 50 рублей. При коэффициенте пересчета 2,5 в структуре себестоимости одной тонны гранул на сырье придется 125 рублей.

Интересным для малого бизнеса может стать бизнес-идея производства пеллет. Цена на пеллеты совершенно не зависит от цен на газ или нефть.

Рассмотрим пример создания предприятия и посчитаем стоимость его производства. Данные числа являются лишь относительными. Начальные данные приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Взвешенная стоимость сырья

A	Относительная влажность сырья	55,00%
B	Относительная влажность гранул	10,00%
C	Масса 1 плотного куб.м., кг	800,00
D	Коэффициент пересчета пл.куб.м сырья в тонны гранул	2,27	D=(1000/C/(1-A+B)
E	Годовой объем производства гранул, т.	30 000
F	Годовая потребность в сырье для производства гранул, пл.куб.м.	68181,82	F=E*D
G	Расход сырья в качестве топлива для теплогенератора на 1 тонну гранул, т.	0,653
H	Годовая потребность в сырье для топки (приблизительно 1,150 тонн с влажностью 10% на 4 тонны гранул), пл.куб.м.	19636,36	H=E*G
I	Общая потребность в сырье, пл.куб.м	87818,18
		Кол-во	цена	расходы
	отходы деревообработки, пл.куб.м	15 000,00	100,00 €	1 500 000,00р.
	дрова, пл.куб.м	20 000,00	400,00 €	8 000 000,00р.
	отходы лесозаготовки, пл.куб.м	53 000,00	200,00 €	10 600 000,00р.
	количество сырья	88 000,00	228,74р.	20 100 000,00р.
	Себестоимость сырья в тонне гранул с учетом использования сырья в качестве топлива		519,11р.
	Себестоимость сырья в тонне гранул, евро	15,27 €

Рассчитываем общие затраты на электроэнергию энергооборудования. Допустим, общее энергопотребление составляет 250 кВт/ч на 1 т производимых гранул. Стоимость одного кВт /ч составляет 3,45 р. В итоге имеем:

р.

Кроме того необходимо учитывать оплату труда персонала, который включает:

· Операторов участка подготовки сырья.

· Операторов участков сушки, измельчения, гранулирования, упаковки.

· Водители-операторы погрузочной техники.

· Административный и инженерно-технический персонал.

· Совет директоров.

Дополнительно может выделяться фонд стимуляции труда в размере 8,3% от фонда заработной платы.

При 10% годовой норме амортизации средняя величина амортизационных отчислений составляет 700 р на 1 т гранул.

К расходным материалам можно отнести следующие:

· Матрица пресса-регулятора.

· 2 ролика пресса-гранулятора в сборе.

· Изнашивающиеся детали молотковой дробилки.

· Смазочные материалы.

· Детали транспортеров, цепи, подшипники, предохранители и т.д.

Среди прочих расходов имеет место выделить следующие:

· Вода для различного рода целей.

· Командировочные расходы.

· Бытовые и офисные расходы.

· Страхование и охрана.

Очевидно, что сумма всех издержек не должна превышать выручки от реализации продукции. Только в этом случае производство можно считать рентабельным. Разница между выручкой и издержками представляет собой прибыль (если она больше нуля) или убытки (если она меньше нуля). Уровень рентабельности определяется отношением выручки к издержкам. Уровень рентабельности является одним из наиболее распространенных критериев оценки привлекательности того или иного вида бизнеса.

ВЫВОДЫ

В процессе работы над курсовым проектом сделаны выводы о том, что классические источники энергии значительно загрязнили нашу планету, при этом и количество сократилось до критических значений. В курсовой работе приведены основные виды классических источников энергии, а также альтернативные источники, как замена первых. В работе проведены расчеты и основные моменты по организации и производству одного из видов биотоплива, как альтернативного источника энергии: паллеты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Курс лекций по альтернативным источникам энергии.

2. https://sites.google.com/site/alternativnyeistocnikienergii/biotoplivo.

3. http://www.wood-pellets.com/cgi-bin/cms/index.cgi?ext=content&pid=1349&lang=1.

Размещено на Allbest.ru