Как выгодно использовать вторичное сырье в энергетике?

Сохранить в закладки
4331
6
Сохранить в закладки

Теплофизик Виктор Зайченко о топливно-энергетических ресурсах, возобновляемой энергетике и использовании сельскохозяйственных отходов

В рамках проекта «Где рождается наукоемкий бизнес?» эксперты ПостНауки рассказывают о перспективных исследовательских задачах, решение которых не только произведет научный и технологический прорыв, но и будет иметь заметный экономический эффект. Доктор технических наук Виктор Зайченко рассказывает о самых выгодных направлениях вторичного использования сырья в современной промышленности.

Наши топливные ресурсы — уголь, нефть и газ — ограничены, и их использование приводит к некоторым экологическим последствиям. Но эта сфера является основой экономики и позволяет ей быть независимой. Сейчас вкладываются огромные деньги в доступ к топливно-энергетическим ресурсам. Все страны стремятся к использованию местных ресурсов, чаще всего это нефть, газ, уголь, деревянная промышленность, торф и сельскохозяйственные отходы. У нас в одном Ростове ежегодно на заводах, производящих подсолнечное масло, остается около 5 миллионов тонн шелухи подсолнечника, которые совершенно некуда девать. И таких примеров очень много. Было бы неплохо из этой шелухи сделать электроэнергию, но таких технологий не существует. В 2005 году правительство установило, что производство зерна должно составлять одну тонну на человека. В общей сложности это порядка 200 миллионов тонн, после которых останется 300 миллионов тонн соломы. Из этой соломы очень важно научиться делать электрическую тепловую энергию.

Это мировая проблема. Фермер пашет землю, сажает семечки, у него вырастает пшеница, овес, просо или что-то еще, он собирает эти семена, но соломы у него остается в полтора раза больше, чем семян. Совершенной технологии переработки вторичного сырья в электроэнергию на данный момент нет. И в этом отношении у России есть шанс выдвинуться вперед — создать технологию, которая сможет решить эту задачу. Сегодня одна из больных тем во всем мире — это утилизация осадков сточных вод. Весь мир бьется над одной проблемой — утилизация подстилочно-пометной массы, того, что остается после кур, коров и так далее. В нашей стране крупное куриное хозяйство оценивается в 80 миллионов тонн. Поэтому сегодня это является первоочередным и очень выгодным направлением в бизнесе. Никто не может переработать, например, коровий помет экономически оправданно. Ведь любая технология должна быть построена так, что, когда происходит производство чего-то, должно быть отчисление в бюджет.

Мы обладаем значительными запасами нефти, угля и газа. Помимо этого, у нас 47% мирового запаса торфа и 24% древесины. Если бы была технология превращения торфа или древесины в хорошее экологически чистое энергоэффективное топливо, то наряду с крупнейшим экспортером на рынок нефти и газа мы бы стали экспортером экологически чистого топлива из биомассы. Биомасса включает в себя торф, древесные сельскохозяйственные отходы и огромный круг отходов жизнедеятельности. Из этого всего необходимо научиться делать электричество. Каким образом из всего этого можно сделать электричество? Нужно получить газ, потом направить в виде топлива в газопоршневую или газотурбинную установку и на выходе получить электричество и тепло. Существуют процессы газификации, в которых вырабатывается газ, который может быть использован в двигателях, производящих электричество.

До 1952 года у нас ездили машины, заправляемые дровами. В них происходила газификация, и этот газ использовался как топливо. Почему эти машины прекратили свое существование? При газификации образуется жидкая фаза, и когда ее становится много, мотор начинает «чихать». В этом случае шофер выходил из машины, подходил к баку, где шла газификация, открывал кран, и жидкая фаза выливалась. Жидкая фаза — это деготь. Если есть возможность просто выливать на дорогу деготь, это можно использовать. Сейчас это, конечно, делать нельзя. Такие технологии экономически и технологически неприемлемы в современном мире. Если в настоящее время построить систему применения этих технологий, отбирать жидкую фазу и фильтровать газ, это будет стоить огромные деньги и будет экономически нерентабельно.

Метан имеет температурную способность 8400 килокалорий на кубический метр. Все энергетическое оборудование высокоупорное и работает на высокие показатели. А газ, который получается вследствие газификации, имеет 1100-1200 килокалорий. Его нельзя внедрить в современную энергетику, рассчитанную на высокие тепловые нагрузки. Необходимо делать газ, который не содержит жидкой фазы и в котором минимум 3000 килокалорий, только тогда его можно будет использовать в существующем энергетическом оборудовании. Это основная задача, которая стоит перед людьми, работающими в этой области.

Всем нам известны наполнители для кошачьих туалетов, состоящие из пилеток. А ведь это тоже топливо. Эти пилетки прекрасно впитывают влагу. Очень выгодно взять отходы, сделать из них такие гранулы и использовать в качестве топлива. Если эти гранулы оставить на воздухе, они за две недели станут такими же, как в туалете у кошки, они впитают столько влаги, что рассыплются. Необходимо эти гранулы сделать такими, чтобы они не абсорбировали воду, обладали высокой теплотворной способностью и для удобства перевозки не рассыпались. Если у нас будут такие гранулы из древесных сельскохозяйственных отходов и торфа, они будут крайне востребованы на Западе. Необходимо создать технологии, которые позволят повысить потребительские свойства гранулированной биомассы. Это оптимальное направление в мировом бизнесе.

Еще одно важное направление связано с возобновляемой энергетикой. Раньше энергия, которая производилась ветряками, была в 2-3 раза дороже, чем энергия, производимая тепловыми станциями. Сейчас цены сравнялись, но осталась одна важная проблема: если ветер не дует, энергия не вырабатывается. То есть их режим работы непостоянен. Эта же проблема существует с солнечными батареями. Падает солнечный свет — вырабатывается электричество, не падает — электричество не вырабатывается. За последние 2-2,5 года китайские производители снизили стоимость солнечных батарей в 3-4 раза и таким образом сделали их способными конкурировать с тепловой энергетикой, но проблема резервирования энергии не решилась. Поэтому на данный момент очень важным является создать систему резервирования возобновляемых источников.

Над материалом работали

Читайте также

Внеси свой вклад в дело просвещения!
visa
master-card
illustration