Темпы развития экономики развитых стран диктуют требования к развитию мировой энергетики, в том числе к новым видам источников энергии. Прежде всего, это связано с ограниченными ресурсами традиционного топлива и отрицательными экологическими последствиями при его получении и переработке. Кроме того, результаты исследований говорят о том, что запасы нефти, газа и железной руды в России ограничены сроком 40–60 лет.
Сегодня основные перспективные источники для получения жидкого и газообразного топлива – синтетическое топливо на базе угля, битуминозные породы, горючие сланцы, водород и возобновляемые источники. Потенциальные запасы этих источников намного превосходят запасы традиционного топлива.
Основная проблема при использовании каменного угля – большое содержание остаточных продуктов горения. Решить эту проблему возможно при искусственном получении из него жидкого топлива. Этот вид синтетического топлива представляет собой гораздо более удобную форму для сжигания, а так-же избавлен от большинства вредных для окружающей среды компонентов. Разработка технологий получения синтетических жидких топлив на базе каменного угля, в состав которых входят органические и минеральные компоненты, – перспективное направление в развитии энергетического комплекса страны.
Если основным достоинством синтетических жидких топлив являются высокие экологические показатели, то основные недостатки, такие как загрязнение окружающей среды и дорогостоящие системы очистки и контроля технологического процесса, сдерживают сегодня применение этого вида источника энергии.
Значительное влияние на развитие топливно-энергетического комплекса России может оказать углеводородное сырьё избитуминозной породы. Оно представляет собой комплексное органоминеральное сырьё, которое при термическом воздействии способно выделять органическую составляющую, являющуюся заменителем нефти, а минеральные остатки, остающиеся после технологического процесса отделения «синтетической» нефти, являются сырьём для строительной и дорожной индустрии.
Основные недостатки источника топлива из битуминозного сырья также – значительные капитальные затраты и загрязнение окружающей среды при его получении.
Имеющие на планете Земля запасы горючих сланцев на порядок превосходят запасы традиционной нефти. Горючие сланцы – это полезное ископаемое, твердая горючая осадочная порода, состоящая из органической и минеральной частей.
Преимущества горючих сланцев:
- относительно малая трудоёмкость добычи, поскольку сланец залегает на сравнительно небольших глубинах;
- из горючих сланцев, кроме топлива (газ, дизельное топливо, мазут, бензин, керосин), можно получать различные виды продукции для химической отрасли (бензол, толуол, тиофен, сера, фенолы и т.д.), а также для строительной индустрии (строительные материалы);
- для регионов с запасами горючих сланцев экономически выгоднее их добыча и применение, поскольку значительно уменьшаются транспортные расходы в сравнении с другими видами топлива.
Недостатки применения сланцев:
- промышленная добыча сланца отрицательно влияет на состояние окружающей среды (при сжигании сланца образуются оксиды серы и азота, сероводорода, фенолов и подобных опасных соединений, выбрасываемых в атмосферу);
- сланец обладает высокой степенью зольности, образующиеся шлаковые отложения снижают тепловую эффективность и производительность котлов, а также могут приводить к разрыву труб и аварийной ситуации;
- при сжигании сланцев на электростанциях необходимо устанавливать дорогостоящие фильтры для предотвращения вредных выбросов в атмосферу, что приводит к увеличению себе стоимости электроэнергии.
Тем не менее, указанные недостатки постепенно преодолеваются совершенствованием технологического оборудования и созданием системы мер по предотвращению попадания в атмосферу и сточные воды вредных выбросов.
Сегодня лидирующие позиции в добыче горючих сланцев и производстве синтетического топлива в промышленных масштабах занимают США. Однако в России имеются наибольшие запасы сланцевой нефти около 75
млрд баррелей. Самые большие запасы сланцевой нефти распределяются по следующим странам: США – 58 млрд баррелей, Китай – 32, Аргентина – 27, Ливия – 26 млрд баррелей.
По мнению экспертов, водород также способен заменить традиционное ископаемое органическое топливо в таких отраслях, как автотранспорт, авиация, жилищно-коммунальное хозяйство. При этом, если в качестве источника водорода применять воду, то его ресурсы практически не ограничены. Универсальность водорода состоит в том, что его можно применять в качестве основного топлива или добавки к другим видам топлива, например, к бензину. В этом случае незначительно изменяется конструкция двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Сегодня основное сырьё в России для производства водорода – природный газ, из которого производится более 90% водорода. Он обладает высокой теплотой сгорания, так при сжигании 1 г водорода выделяется 28,6 кал тепловой энергии, для сравнения, при сжигании 1 г бензина – 11,2 кал. При этом водород можно транспортировать по трубопроводам как природный газ.
Водородная энергетика позволит экономить традиционное энергетическое топливо при использовании водорода в качестве топлива для ДВС и газотурбинных двигателей, применяемых в основном на авиа транспорте. Для того, чтобы не изменять конструкцию ДВС, эффективно использовать водород в виде 5–10%-ной добавки в бензин. Такая смесь повышает топливную экономичность двигателя на 20–25%, при этом снижает расход на бензин на 35– 40%. Водородная энергетика имеет два основных недостатка: применение традиционных источников энергии (нефть, газ) для получения водорода и высокая угроза образования взрывов. Кроме того, в настоящее время нет чётких экономически выгодных технологий получения водородной энергии. Специалисты пока сталкиваются с трудностями добычи водорода. Занимаясь вопросами устранения недостатков водородной энергетики, всё больше склоняются к технологиям получения водорода из воды.
Преимущества водородной энергетики:
- водород может храниться длительное время в сжиженном газообразном состоянии;
- из-за низких показателей вязкости не возникают проблемы при транспортировке водорода по трубам;
- современные технологии водородной энергетики позволяют получать качественный топливный материал с высоким коэффициентом теплоотдачи; водородная энергетика безопасна для окружающей среды и не обладает токсичными свойствами. В настоящее время широкие перспективы раскрываются перед возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). Преимущества такого вида энергии для России:
- огромный потенциал солнечной и ветровой энергетики, а также высокий потенциал биоэнергетики;
- при производстве энергии они не влияют на окружающую среду;
- повышается их энергоэффективность и сокращаются сроки окупаемости при использовании в децентрализованных районах, которые занимают значительную территорию страны.
Основные недостатки ВИЭ – относительно большие капитальные затраты и сроки их окупаемости. Это связано, прежде всего, с отсутствием необходимой инфраструктуры в России, в том числе с недостаточным числом предприятий, которые производят оборудование и непосредственно в комплексе энергетическую установку. Однако практически ежегодно уменьшается стоимость основных функциональных элементов солнечных энергетических систем и ветроэнергетических станций. По прогнозам специалистов к 2025 г. стоимость электроэнергии, вырабатываемой ветроэнергетическими станциями, сравняется со стоимостью электроэнергии, получаемой от традиционных источников энергии, а предельный срок выравнивания этой стоимости с электроэнергией, вырабатываемой солнечными фотоэнергетическими станциями, 2028–2030 гг.
ВИЭ обладают несомненными преимуществами перед традиционными источниками энергии, поскольку они способны решать глобальные энергетические задачи. Однако сегодня они лишь дополняют предприятия, работающие на органическом топливе. Россия обладает не только колоссальными его запасами, но и имеет практически безграничные возможности в области применения возобновляемой энергетики. Обусловлено это, прежде всего, большой площадью страны, включающей в себя различные климатические пояса и географические условия.
Современная энергетика основана на сжигании ископаемого топлива, транспортируемого на большие расстояния, и на потреблении энергии большой мощности. Отличие будущей энергетики состоит в том, что она будет базироваться, прежде всего, на ВИЭ, децентрализации энергии, эффективном использовании сравнительно небольших ее потоков. Основные направления энергетики связаны также с повсеместным распространением технологий энергосбережения (использование ВИЭ, децентрализация энергетики, создание «умных сетей» и энергоэффективных систем, «энергоэффективный дом» и «энергоэффективный город (населённый пункт)»).
Больше подробностей можно получить в редакции журнала "Сельский Механизатор" тел. 8 (499) 153-11-05
При копировании ссылка на журнал обязательна.
Журнал "Сельский механизатор" включен в перечень ведущих рецензируемых журналов ВАК Минобрнауки РФ по группам научных специальностей: 05.14.00 – энергетика; 05.20.00 – процессы и машины агроинженерных систем; 08.00.00 – экономические науки.
Мы публикуем научные статьи ведущих ученых и специалистов агропромышленного комплекса России, а также материалы о научно-технических новинках, статьи о современных технологиях и разработках, обзоры продукции. Среди наших подписчиков – специалисты высшего и среднего звена агропромышленных комплексов, руководители территориальных органов управлений АПК, инженеры инспекций гостехнадзора, владельцы сельскохозяйственной и автомобильной техники, директора и главные инженеры хозяйств, научные сотрудники научно-исследовательских институтов, студенты аграрных вузов, техникумов и колледжей.
#Альтернативнаяэнергетика #топлива #сельский механизатор #Ферма #эффективность