Лекция для слушателей факультета повышения квалификации
жүктеу/скачать 1.24 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ______________________ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
- А.В.Клочков, Д.В.Кацер БИОЭНЕРГЕТИКА В СТРУКТУРЕ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ЛЕКЦИЯ
- Клочков, А.В., Кацер, Д.В.
- УДК 620.95:63(075.8) ББК 28.071 + ББК 4я7
- ISBN 978-985-467-220-5 ВВЕДЕНИЕ
- 1. ПРОГРАММЫ РАЗЛИЧНЫХ СТРАН ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ БИОЭНЕРГИИ
- Планы Международного банка в области возобновляемой энергии.
- Достигнуть универсального первичного образования.
- Развить глобальное сотрудничество для развития
- В Великобритании
- Во Франции
- В Республике Беларусь
- В Китае
- В топливно-энергетическом балансе Дании
- В Англии к 2010 г.
- 2. ВИДЫ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ И ИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Биомасса
| МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ________________ ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ ______________________ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
А.В.Клочков, Д.В.Кацер БИОЭНЕРГЕТИКА В СТРУКТУРЕ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ЛЕКЦИЯ Для слушателей факультета повышения квалификации 
Горки 2009 УДК 620.95:63(075.8) ББК 28.071 + ББК 4я7 К 50
СОДЕРЖАНИЕ
Клочков, А.В., Кацер, Д.В. К 50 Биоэнергетика в структуре сельского хозяйства: лекция. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2009. 49 с. ISBN 978-985-467-220-5 Рассмотрены вопросы использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Биоэнергетика содержит значительные возможности в обеспечении энергией народного хозяйства Республики Беларусь. Обобщен и проанализирован опыт различных государств по использованию потенциала биоэнергетики. Для слушателей факультета повышения квалификации. Таблиц 9. Рисунков 13. Библиогр. 29. Рецензенты: В.С. ОБУХОВИЧ, доктор экон. наук, профессор; Н.В. ЧАЙЧИЦ, канд. техн. наук, профессор. УДК 620.95:63(075.8) ББК 28.071 + ББК 4я7
ISBN 978-985-467-220-5 ВВЕДЕНИЕ Народное хозяйство в настоящее время в основном использует невосполнимые источники энергетического сырья: нефть, газ, каменный и бурый уголь. При постоянном потреблении они в конечном итоге будут исчерпаны. Хотя оценки запасов ископаемых источников энергии очень расходятся, а также будут открываться их новые залежи, можно считать вероятным, что запасы ископаемого сырья будут израсходованы уже в XXI в. Их цена будет возрастать из-за усложняющихся условий добычи, а использование будет экономически невыгодным. Существенными являются также нежелательные экологические последствия от использования углеводородного сырья. Последние годы происходит постоянное повышение цен на энергоносители. Альтернативой в удовлетворении потребностей в энергии является возможность использования возобновляемых источников. Мировой опыт развития энергосистем показывает, что в общей структуре потребления энергии (рис. 1) из возобновляемых источников может быть использовано: - биогенное горючее и тепло – 49,2%; - водная энергия – 22,5%; - энергия ветра – 16,1%; - биодизельное топливо – 5,3%. Энергетические потребности Республики Беларусь удовлетворяются в основном за счет использования ископаемых источников энергии, большая часть которых импортируется из-за рубежа. Традиционные способы выработки тепло- и электроэнергии в котельных и ТЭС, использование топлива в топливопотребляющих технологических установках сопряжены с разносторонним локальным и глобальным воздействием на окружающую среду: выбросом в огромных количествах диоксида углерода и других так называемых «парниковых газов»; выбросом в атмосферу таких вредных веществ, как оксиды серы и азота, оксид углерода, твердые частицы золы, канцерогенные органические вещества и других; тепловым загрязнением окружающей среды; сбросом минерализованных, загрязненных и нагретых вод; потреблением в больших количествах кислорода и воды, изъятием больших площадей земли; захоронением отходов (шлаки, зола и другие); побочными эффектами (электромагнитными и акустическими излучениями); изменением сложившегося экологического баланса региона. В настоящее время в республике в структуре котельно-печного топлива на природный газ приходится около 78,7% по сравнению с 42,2% в 1990 г.; доля мазута сократилась с 47,7 % в 1990 г. до 7,9 % в 2004 г. Значительно вырос удельный вес других видов топлива, преимущественно местных – древесного топлива, торфа, горючих отходов производства и вторичных энергоресурсов (около 12 %).
энергоносителей. Преобладание природного газа в топливном балансе республики, снижение потребления мазута, полное отсутствие электростанций на угле, низкая доля использования угля в котельных объясняют в 2 раза более низкую интенсивность выбросов в атмосферу в Республике Беларусь (по сравнению с 1990 г.). За 1990 – 2004 гг. выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников, к которым относятся энергопроизводящие и энергопотребляющие объекты, сократились более чем в 3 раза. Если снижение выбросов загрязняющих веществ в 1990 – 1995 гг. явилось следствием главным образом спада в экономике, то основной причиной снижения выбросов в 1995 – 2000гг. является изменение структуры котельно-печного топлива по видам и проведение целенаправленной работы по энергосбережению. Дальнейший период 2000 – 2004 гг. характеризуется стабилизацией выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников при незначительном увеличении валового потребления ТЭР (на 3,9 %) и росте ВВП на 130,5 %. Одним из основных глобальных экологических эффектов энергосбережения является снижение выбросов парниковых газов и как следствие уменьшение антропогенного воздействия на климат. В результате указанных выше изменений объемов использования топлива, замещения угля, мазута и других видов топлива экологически более чистым природным газом и древесным топливом, выбросы парниковых газов (ПГ) в республике (в эквиваленте СО2) снизились с 113,9 млн. тонн в 1990 г. до 58,9 млн. тонн в 2002 г. (по данным инвентаризации выбросов ПГ за 1990 – 2002 гг.), т.е. на 55 млн. тонн СО2. Динамика эмиссии парниковых газов в эквиваленте СО2 (эффект глобального потепления) практически повторяет динамику валового потребления ТЭР. В Республике Беларусь намечены и осуществляются конкретные мероприятия по обеспечению энергетической безопасности с использованием новых наукоемких технологий. Основные направления энергетической политики Республики Беларусь на 2001–2005 гг. и на период до 2015 г. утверждены постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 27 октября 2000 г. № 1667 (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2000 г., № 104, 5/4432). Целевая программа обеспечения в республике не менее 25 % объема производства электрической и тепловой энергии за счет использования местных видов топлива и альтернативных источников энергии на период до 2012 г. утверждена постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 30 декабря 2004 г. № 1680 (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2005 г., № 4, 5/15414); Государственная комплексная программа модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов в 2006–2010 гг. и Концепция энергетической безопасности Республики Беларусь утверждены Указом Президента Республики Беларусь от 25 августа 2005 г. № 399 (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2005 г., № 137, 1/6735). Приоритетными направлениями проектов по увеличению использования местных ТЭР в прогнозируемом периоде являются:
В реализации указанных программ и постановлений важная роль отводится новому направлению получения энергоресурсов за счет биоэнергетики. Биоэнергетика – это наука, изучающая механизмы и закономерности преобразования энергии в процессах жизнедеятельности организмов, энергетические процессы в биосфере. Наряду с этим в последнее время сюда относят и процессы, связанные с образованием биомассы и ее использованием для получения энергии в промышленных целях. 1. ПРОГРАММЫ РАЗЛИЧНЫХ СТРАН ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ БИОЭНЕРГИИ Реальным стимулом к использованию биоэнергии является стремление различных стран к сокращению вредных выбросов в атмосферу. Опираясь на положения Киотского протокола, в ряде стран (Германия, Дания, Швеция, Финляндия, Ирландия, Великобритания и др.) ведутся исследования и создаются энергоплантации как с целью эффективной редукции ими атмосферного углекислого газа, так и использования их биомассы для получения энергии (прямое сжигание, получение горюче-смазочных материалов и биогаза). Соглашение о покупке объемов сокращения выбросов устанавливает условия осуществления платежей. Условия заключения сделок определяются таким образом, чтобы минимизировать риск невыполнения продавцом или покупателем своих обязательств по контракту. На первом этапе функционирования рынка их покупателями являются в основном крупные, обладающие финансовой стабильностью компании, в то время как продавцами могут быть компании различных размеров и с различным финансовым положением. Поэтому заключаемые контракты предназначены главным образом для того, чтобы защитить покупателя от риска невыполнения продавцом требования контракта. Ниже приводятся некоторые условия, которые должны оговариваться в соглашении.
Планы Международного банка в области возобновляемой энергии. Недавнее сообщение Межправительственной группы по изменению климата (IPCC) должно убедить остающихся скептиков, что глобальное потепление является фактом и с изменением климата нужно расширять использование возобновляемых источников энергии. Всемирные потребности в энергии увеличиваются, и применение возобновляемой энергии может помочь в удовлетворении потребностей в экологически целесообразной форме. Возобновляемая энергия становится все более и более господствующим выбором. Одна из главных причин, почему возобновляемая энергия – все более и более привлекательный выбор, потому что это помогает удовлетворять спрос в энергии в экологически жизнеспособной форме. Но есть несколько других причин, которые делают возобновляемую энергию все более и более выполнимым выбором. Возобновляемые системы получения энергии уменьшают зависимость от топлив с существенными ценовыми проблемами изменчивости и пригодности. Организация Объединенных Наций сформулировала восемь целей развития тысячелетия (MDGS), среди которых важная роль отводится рациональному использованию различных видов ресурсов. 1. Уничтожить чрезвычайную бедность и голод: вклады энергии, типа электричества и топлив существенны, чтобы произвести рабочие места, индустриальные действия, транспортировку, торговлю, и продукцию сельского хозяйства. Большинство основных пищевых продуктов должно быть обработано, сохранено и приготовлено, требуя высокого расхода различных топлив. 2. Достигнуть универсального первичного образования. 3. Продвинуть гендерное равенство и роль женщин. 4. Уменьшить детскую смертность. 5. Улучшить материнское здоровье. 6. Борьба с ВИЧ/СПИД, малярией и другими болезнями. 7. Гарантировать экологическую устойчивость. Производство энергии, ее распределение и потребление оказывают неблагоприятный эффект на местную, региональную и глобальную окружающую среду, включая внутреннее, местное и региональное загрязнение воздуха, макрочастицы, деградацию земли, окисление земли и воды, изменения климата. Более чистые системы энергии необходимы, чтобы обратиться ко всем этим эффектам и внести свой вклад в экологическую устойчивость. 8. Развить глобальное сотрудничество для развития, чтобы поддержать жизнеспособное развитие, включая поставку доступных, надежных и экологически безопасных видов энергии. Разными законами и мерами поощрения в различных странах мира стимулируется выращивание и использование возобновляемого сырья для производства энергии. В результате этого в последние годы особенно сильно развивалось производство биогаза, биодизеля из рапсового масла для замены дизельного топлива и биоэтанола для добавления к бензину.
• при энергетическом использовании биомассы освобождается столько СО2, сколько накапливается при выращивании культур в процессе фотосинтеза из атмосферы, т.е. их использование в отношении выпуска основного тепличного газа нейтрально; • биомассу можно производить устойчивым путем, щадящим при этом ископаемые ресурсы; биомассу можно накапливать, собирать и хранить так, что тепло, электрический ток и горючее можно производить, когда они потребуются; разными технологиями производят из биомассы жидкие, твердые или газообразные энергоносители, которые можно превращать в теплоту, электрический ток или горючее; • сельское и лесное хозяйство может доставлять биомассу в большом объеме и этим снижать зависимость от импорта природного газа и нефти, что имеет особое значение для Беларуси; • выращивание возобновляемого сырья и производство биоэнергии может обеспечить будущее сельских населенных мест и гарантирует создание и сохранение рабочих мест. В качестве энергокультур на указанных плантациях используются специальные генотипы разных видов растений (ива, тополь, ольха, сосна, мискантус (слоновая трава), тритикале, рапс, лен, подсолнечник, картофель, люпин, кукуруза и др.). В Германии преследуется цель (рис. 2) до 2030 г. довести долю биоэнергии в общем потреблении энергии до 17,4 %, а до 2050 г. – до 50 %. В зависимости от дальнейшего роста урожайности сельскохозяйственных культур и требований охраны окружающей среды прогнозируется к 2030 г. выращивать биомассу для производства энергии на площадях от 2,0 до 4,3 млн. гектаров, а в 2050г. – на 4,2 – 6,1 млн. гектаров. При максимальном уровне годовой выход энергии составит в 2030 г. 1193 ПДж, а в 2050 г. – 1693 ПДж. 
Рис. 2. Структура биоэнергии в Германии в настоящее время и на перспективу до 2030 г. В Великобритании с июля 2002 г. акцизный налог на биодизельное топливо понижен на 20 пенсов по сравнению с обычным топливом. В Венгрии с 2005 г. до 2010 г. отменен акцизный налог на производство и продажу экологически чистых топливных добавок, что явилось стимулом для инвестиций 55 млн. долларов в производство биодизеля и биоэтанола. Во Франции с 1992 г. к биотопливу не применяется внутренний налог на нефтепродукты в размере 0,35 евро за литр. В США, начиная с 1999 г., вступил в силу Указ Президента 13134, установивший национальную приверженность принципам биоэнергетики. В 2000 г. принят Закон "Возобновляемые топлива и химпрепараты", основан технический консультативный комитет. В 2002 г. принят закон “О сельском хозяйстве” (раздел “Энергия”), благодаря которому оказывается государственная поддержка в создании биозаводов. Стали предоставляться преференции при покупке биотоплива, выплачиваться гранты для работ по направлениям: биоэтанол, биодизель, возобновляемые энергоресурсы в сельском хозяйстве. В настоящее время работает эффективная программа по субсидированию производства топливного биоэтанола. На федеральном уровне уменьшена ставка акциза на 29 % для смеси этанола ЕЮ (10 % этанола). В пересчете на чистый этанол это 14 центов на литр этанола, произведенного из возобновляемого сырья. С 1 января 2005 г. введены новые условия налогообложения производителей и продавцов дизельного биотоплива. В частности, предусматривается налоговая скидка в размере 1 доллар за каждый реализованный галлон чистого биодизеля, полученного из растительных и животных жиров [1]. В Голландии растительные масло для заправки вовсе не облагается налогом. Подобного рода меры уже имеют положительный эффект. Стремление избавиться от энергозависимости подталкивает новые государства включиться в “био” гонку. В Республике Беларусь планируется к 2010 г. довести объем производства биотоплива до 10 – 15 % от общего объема потребления. Первая технология производства биодизельного топлива начала использоваться с 2001 г. в Гродненском районе на ОАО “Новоельнянский межрайагроснаб”. Для этого было приобретено и установлено технологическое оборудование для получения рапсового масла и смесевого биодизельного топлива. В 2006 г. была выпущена опытная партия биодизельного топлива в 705 т. [4]. На предприятии “Гродно Азот” введена в эксплуатацию вторая установка по получению топлива из рапсового масла мощностью 5 тыс. тонн в год. Таким образом общая мощность производства метиловых эфиров достигнет 10 тыс. тонн в год. В 2008 г. планировалось изготовить около 100 тыс. тонн смесевого дизельного биотоплива. В Украине действует закон, стимулирующий производство моторных бензинов с добавками биоэтанола, при этом акциз на такое топливо в 2007 г. был снижен с 60 евро/т до 30 евро/т, а также установлена нулевая ставка акцизного налога на биоэтанол, производимый на украинских заводах. В Китае принята национальная программа производства и использования этанола как топлива, строятся заводы мощностью 800 тыс. тонн этанола в год. Законодательством Аргентины определено, что обязательная норма содержания биоэтанола в бензине к 2010 г. должна быть не менее 5% [8]. Бразилия является лидером потребления автомобильного биотоплива, где каждая вторая продаваемая машина использует спиртосодержащее топливо из сахарного тростника. Невысокая себестоимость производства биоэтанола – 0,19 долларов за литр (в CШA – 0,33, в ЕС – 0,56) – делает биотопливо дешевле бензина [9]. Германия является одной из стран ЕС, производящих биотопливо на коммерческой основе (рис. 3). Здесь нет ограничений по производству биотоплива, а Закон об акцизах на нефть и нефтепродукты ("Min-eralolsteuergesetz") регулирует национальную политику по биотопливу. Однако это законодательство не имеет отдельного раздела по биотопливу. Спирт и топливо из растительного масла не являются минеральными топливами, и поэтому они не подпадают под действие этого закона. 
Рис. 3. Структура возобновляемой энергии в Германии в 2007 г. В топливно-энергетическом балансе Дании энергия биомассы составляет 4,29 %, разных отходов – 3,03%, солнца – 0,03, воды рек – 0,01, газа – 18,0, угля – 29,0, нефти – 45,0 %. При этом цена единицы энергии «зеленого ресурса» в 2,4 раза дешевле таковой из нефтепродуктов. В Англии к 2010 г. энергоплантации могут разместиться на площади в 125 тыс. гектаров, а в Германии к 2050 г. – на площади в 6,5 млн. гектаров из 17,3 млн. гектаров земель, используемых в настоящее время в сельском хозяйстве. Научная общественность рассматривает энергоплантации как самый энергоэффективный способ редукции углекислого газа и наиболее дешевый биоисточник энергии, особенно при использовании в качестве энергокультуры азотфиксирующих видов растений и их выращивании по “беспахотной” технологии. Современная “беспахотная” технология предусматривает отказ не только от любого вида пахоты, но и междурядных обработок. Эта технология получает быстрое и широкое распространение в современнном земледелии. Современные машины “прямого” сева позволяют осуществлять качественный посев культур в стерню без предварительной обработки почвы. 2. ВИДЫ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ И ИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Биомасса – общая масса растений, микроорганизмов и животных. Численно она выражается в массе сырого или сухого вещества (кг/м2; кг/га; кг/м3 и т.д.). Биомассу растений называют фитомассой, животных организмов – зоомассой. Общая биомасса живых организмов биосферы Земли по различным оценкам составляет от 1,8∙1012 т до 2,4∙1012 т сухого вещества. Вопросам использования фитомассы, коммунальных отходов, отходов растениеводства, получения биогаза, топливного этанола и биодизельного топлива в качестве возобновляемых ТЭР уделяется серьезное внимание. Общий годовой объем использования в Республике Беларусь этих энергоресурсов к 2010 г. оценивается примерно в 113 тыс. тонн условного топлива, а потенциальный запас составляет более 3,7 млн. тонн условного топлива. Эти цифры не учитывают пользование древесного топлива, отходов деревообработки и лигнина в качестве топлива, потенциальный запас которых оценивается примерно в 7,58 млн. тонн условного топлива. Годовое использование к 2010 г. этих видов энергоресурсов планируется в объеме около 3,1 млн. тонн условного топлива [24]. Биомассу в ряде случаев можно использовать в качестве биотоплива, под которым понимают органические материалы, при разложении выделяющие тепло. В качестве биотоплива для обогрева, например, парников, давно используются соломистый навоз, растительные остатки, торф, древесные опилки.
жүктеу/скачать 1.24 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
