Реферат на тему:
Перспективні види альтернативних палив і можливості їх використання
Вступ
Па́ливо альтернати́вне (рос. топливо альтернативное, англ. alternative fuel, нім. alternativer Brennstoff m) — рідке та газове паливо, що є альтернативою (заміною) відповідним традиційним видам палива і яке виробляється (видобувається) з нетрадиційних джерел та видів енергетичної сировини.
Нетрадиційні джерела та види енергетичної сировини — речовини рослинного походження, відходи, тверді горючі речовини, інші природні та штучні джерела та види енергетичної сировини, у тому числі нафтові, газові, газоконденсатні і нафтогазоконденсатні вичерпані, непромислового значення та техногенні родовища, важкі сорти нафти, природні бітуми, газонасичені води, газогідрати тощо, виробництво (видобуток) і переробка яких потребує застосування новітніх технологій і які не використовуються для виробництва (видобутку) традиційних видів палива.
газ, одержаний з промислових відходів (газових викидів, стічних вод промислової каналізації, вентиляційних викидів, відходів вугільних збагачувальних фабрик тощо); стиснений та зріджений природний газ, зріджений нафтовий газ, супутній нафтовий газ, вільний газ метан, якщо вони одержані з газових, газоконденсатних та нафтових родовищ непромислового значення та вичерпаних родовищ.
Біогаз – головне альтернативне паливо
Біога́з — різновид біопалива. Добувають із відходів сільськогосподарської продукції: солома злакових культур (якщо не використовують на корм великій рогатій худобі, або в якості підстиляючого матеріалу в тваринництві), відходи переробного виробництва сільськогоспадорської продукції — лушпиння соняшника, гречки, рису (хоча інколи застосовують на виробництві в якості місцевого палива), відходів тваринництва, лісопереробки, стічних вод та твердих побутових відходів (відсортованих, без неорганічних домішок, та домішок неприродного походження). Тобто застосовувати можна будь-які місцеві природні ресурси.
Сам процес утворення газу це так зване метанове бродіння. Його суть полягає в анаеробному бродінні (без доступу повітря), яке відбувається внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів і супроводиться рядом біохімічних реакцій. Власне сам процес утворення газу (біогазу) складається із двух етапів: перший — розщеплення мікроорганізмами біополімерів до мономерів, другий — переробка мономерних біомолекул мікроорганізмами.
Перша стадія досить енергетично невигідний процес, в її результаті вивільняється замало вільної енергії, якою могли б живитися мікроорганізми, тому для успішного проходження даного етапу потрібно підтримувати умови для успішного розвитку мікрофлори.
Другий етап — процес окиснення утворених мономерних молекул, звичайний природній окисно-відновний процес. Але за умов відсутності стандартного окисника даного процесу (кисню повітря) відбувається даспропорціонування за ступенями окиснення присутніх в молекулах атомів (сірка, азот та карбон). В результаті чого ми отримуємо бажаний метан (CH4), та гази-домішки, які вважаються не корисними, і навіть шкідливими: CO2, NH3, SH2.
Біогаз, одержуваний з відходів життєдіяльності тварин і птахів, може замінити в Україні 6 млрд. м3 природного газу, однак для його одержання необхідні значні інвестиції, строк окупності яких складає 4-5 роки. Китай проектує через кілька років довести виробництво біогазу до 100-120 млрд. м3.
Одним з перспективних джерел енергії є завалочний газ, що утворюється в результаті розкладання органічної частини твердих побутових відходів в
анаеробних умовах, що виникають невдовзі після їхнього санітарного поховання.
Світовий досвід використання альтернативного палива
У ряді країн світу вже застосовуються бензини з 10-15 відсотками різних паливних домішок. Зокрема, суміш бензину із етанолом (10-12 відсотків), особливо успішно використовується у США і Канаді, а також у Бразилії, де її виробництво здійснюється на основі національної програми. У США 80 % виробленого етанолу використовується як паливо. У Франції застосовується пальне з вмістом у ньому 5 % етанолу.
Біопаливо відоме з початку минулого століття але, враховуючи низьку вартість світлих нафтопродуктів, його майже не використовували .
Перші автомобілі американського промисловця Генрі Форда працювали на чистому спирті. Він шукав інше, не таке дороге та дефіцитне для того часу паливо, і в кінці своїх досліджень зосередив увагу на бензині. З його легкої руки більшість сучасних автомобілів працює на ньому і до цього часу. Застосування чистого етанолу замість бензину потребує внесення змін у конструкцію двигуна (а саме: зміни конструкції впускної системи, зміни пропускної спроможності дозуючих елементів паливної системи, збільшення бензобаку тощо). Використання спиртів та сполук на їх основі на серійних бензинових двигунах, без значних змін в конструкції, можливе лише при обмеженому додаванні їх до основного палива (бензину).
На сьогодні, для зменшення обсягу імпорту нафти та нафтопродуктів, доцільно організувати виробництво паливного спирту, який можна використовувати як домішку до світлих нафтопродуктів. При використанні 6-12 % домішки спирту до бензину немає потреби у змінах в конструкції двигунів автомобілів, збільшується октанове число моторного палива, що веде до зменшення енергетичних витрат при його виробництві, на 4-5 відсотків збільшується коефіцієнт корисної дії двигуна та на 30 відсотків знижується недоспалювання палива і викиди в атмосферу продуктів згоряння, що відповідає вимогам з охорони навколишнього природного середовища.
Так, відомо, що після нафтової кризи 1973 року увагу світової спільноти привернуло використання біологічного палива, виробленого з місцевих сировинних ресурсів.
Одною з перших на шлях використання біопалива стала Бразилія. На сьогодні Бразилія виробляє біля 45 % (12 млрд.літрів на рік) екологічно чистого моторного палива з власних сировинних ресурсів (цукрової тростини). Це майже 10 млн.тонн спирту на рік. Мрією Бразильського уряду є відмова від усього імпорту моторного палива. Якщо Бразилія вирішить повністю відмовитися від імпорту, не важко прогнозувати, що відбудеться: товари, вироблені в Бразилії, будуть конкурентноздатними у порівнянні з товарами інших країн.
Біодизельне паливо не являє собою нічого нового - воно було відоме з початку минулого сторіччя, але ним зневажали через наявність дешевих нафтових палив. Це - м'яка речовина, що складається з певної кількості рослинних олій (рапс, конопля, соняшник, соя, пальма і морські водорості, риб'ячий жир і тваринні жири, пряжене і свічкове сало). Воно менш токсичне за просту столову сіль і швидко розкладається під впливом мікроорганізмів. Викиди діоксиду вуглецю в атмосферу при цьому фактично дорівнюють нулю. Рослини, що поглинають CO2 у процесі росту, діють як щорічний поглинач вуглецю.
Стан розвитку виробництва біопалива в Україні
Україна щорічно споживає біля 200 млн. т у.п. паливно-енергетичних ресурсів і відноситься до енергодефіцитних країн, бо покриває свої потреби в енергоспоживанні приблизно на 53 % і імпортує 75 % необхідного обсягу природного газу та 85 % сирої нафти і нафтопродуктів. Така структура ПЕР економічно недоцільна, породжує залежність економіки України від країн-експортерів нафти і газу і є загрозливою для її енергетичної і національної безпеки.
У найближчій перспективі автотранспорт України, в основному, буде забезпечуватися імпортною нафтовою сировиною. Отже, в галузі виробництва і споживання сумішевого автомобільного палива проблема ресурсозбереження та пошуку альтернативних джерел сировини буде визначальною, звичайно, разом з вирішенням проблем впливу на навколишнє середовище. В той же час потреби автотранспорту складають в рік до 12 млн.т бензину і до 15 млн.т дизельного пального.
Автомобільний транспорт займає провідне місце у здійсненні перевозок продукції та вантажів. Прогноз розвитку автопарку України свідчить про тенденцію до стійкого зростання чисельності автомобілів та споживання палива. На рівні 2010 року ці цифри складуть, відповідно, 13427 тис.шт. та 32,7 млн.т. Спиртова промисловість України повністю задовольняє внутрішні потреби у спирті для виготовлення лікеро-горілчаних виробів, працюючи тільки на 30 % своїх загальних потужностей. При умові проведення сприятливої урядової економічної політики, Україна може стати одним із значних виробників паливних оксигенатів на основі етилового спирту. Для досягнення цієї мети доцільно було б перепрофілювати 70 % "вільних" потужностей спиртзаводів на випуск паливного етанолу. Особливо виправданим буде перехід на випуск паливних оксигенатів і технічного етанолу для мелясно-спиртових заводів, тому що у випадку використання для харчових потреб мелясний спирт програє по якості перед зерновим, а існуючі зернові заводи повністю покривають потреби України в харчовому спирті. Надалі на перепрофільованих підприємствах можна розвинути виробництво інших оксигенатів та їх сумішей, використовуючи як сировину етанол і продукти хімічного синтезу.
В 1999 році суспільним виробництвом України вже було вироблено більше 15,6 тис.т високооктанової кисневмісної добавки до бензинів як домішки (6-8%), що дозволило виробити понад 200 тис. тонн сумішевих бензинів. З вказаної кількості кисневмісної добавки до бензинів більш ніж 1,5 тис.т вироблено підприємством, що знаходиться в сфері управління Держкоменергозбереження. Загалом, за період починаючи з кінця 1999 року до 01.01.2001 року ним вироблено більш ніж 3,2 тис.т цієї домішки.
У 2000 році в Україні було вироблено понад 5 тис.тонн етанолу, а в 2001 році не більше однієї тисячі тонн. (за даними Державного концерну "Укрспирт"). Згортання виробництва етанолу, з одного боку, виникло в зв"язку із зменшенням вартості на світлі нафтопродукти, а з іншого - через збільшення вартості сировини з якої вироблялися ці паливні високооктанові компоненти. Так, якщо у 1999 р. вартість однієї тонни меляси коштувало біля 80-120 грн. за тонну, то в 2000 році вартість сировини сягнула понад 400 грн.за тонну.