Menu English Ukrainian Tiếng Nga Trang Chủ

Thư viện kỹ thuật miễn phí cho những người có sở thích và chuyên gia Thư viện kỹ thuật miễn phí


ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

năng lượng sinh học. Hiện trạng và triển vọng. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Nguồn năng lượng thay thế

Bình luận bài viết Bình luận bài viết

Những cú sốc như cuộc khủng hoảng năng lượng năm 1973 và thảm họa Chernobyl năm 1986 đã buộc hầu hết các nước phải xem xét lại chính sách năng lượng của mình liên quan đến tốc độ và triển vọng của các nguồn năng lượng tái tạo (RES).

Rõ ràng là chỉ phát triển năng lượng thân thiện với môi trường ở đất nước của mình là chưa đủ, khi các nước láng giềng tiếp tục xây dựng và vận hành các cơ sở hạt nhân có độ tin cậy tương tự tổ máy thứ tư của nhà máy điện hạt nhân Chernobyl. Cần phải đoàn kết nỗ lực của các nhà khoa học các nước trong lĩnh vực phát triển năng lượng phi truyền thống.

Xu hướng tiêu cực trong sự phát triển năng lượng truyền thống chủ yếu là do sự hiện diện của hai yếu tố - sự cạn kiệt nhanh chóng của tài nguyên thiên nhiên và ô nhiễm môi trường. Theo Liên hợp quốc, trữ lượng than dự kiến ​​sẽ cạn kiệt vào năm 2082-2500.

Các công nghệ năng lượng truyền thống đầy hứa hẹn làm tăng hiệu quả sử dụng năng lượng nhưng không cải thiện được tình hình môi trường: ô nhiễm nhiệt, hóa học và phóng xạ môi trường có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc

Về vấn đề này, một mặt cần xác định các cơ hội để sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng truyền thống và phát triển công tác khoa học kỹ thuật về sử dụng các nguồn năng lượng phi truyền thống và tái tạo.

Tất cả các nguồn năng lượng trên Trái đất cuối cùng đều là sản phẩm của hoạt động của Mặt trời. Hầu như toàn bộ năng lượng phi truyền thống đều là sự chuyển hóa và sử dụng năng lượng mặt trời bằng phương pháp trực tiếp và gián tiếp.

Các phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời trực tiếp dựa trên việc chuyển đổi bức xạ mặt trời thành năng lượng điện hoặc nhiệt.

Các phương pháp gián tiếp dựa trên việc sử dụng động năng và thế năng, phát sinh do sự tương tác của bức xạ mặt trời với địa quyển. Tiềm năng năng lượng lớn nhất được đặc trưng bởi năng lượng gió, năng lượng sông, thủy triều và sóng biển, năng lượng sinh khối

Một số nước ngoài đã áp dụng các chương trình quốc gia về phát triển năng lượng từ các nguồn phi truyền thống, công việc được thực hiện theo sáng kiến ​​​​của các cơ quan chính phủ và doanh nghiệp tư nhân, đồng thời cung cấp các khoản vay với lãi suất thấp.

Sản xuất năng lượng sử dụng nguồn tái tạo năm 1992 ở các nước thuộc Liên minh Châu Âu được trình bày trong Bảng 1.

Các yếu tố tiêu cực trong việc phát triển năng lượng truyền thống ở Ukraine đặc biệt gay gắt và càng trở nên trầm trọng hơn do sự mất cân bằng trong phát triển tổ hợp năng lượng, vì vậy việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo có tầm quan trọng đặc biệt.

Nhu cầu và khả năng phát triển lĩnh vực năng lượng này xuất phát từ những lý do sau:

  • thiếu nguồn nhiên liệu và năng lượng truyền thống cho Ukraine;
  • sự mất cân bằng trong sự phát triển của tổ hợp năng lượng Ukraine, tập trung vào sản xuất điện đáng kể (lên tới 25 - 30%) tại các nhà máy điện hạt nhân trong khi hầu như không có sản xuất nhiên liệu hạt nhân, xử lý và xử lý chất thải, cũng như sản xuất hiện đại hóa thiết bị của các nhà máy điện hạt nhân hiện có (lò phản ứng hạt nhân, thiết bị nồi hơi, v.v.);
  • điều kiện khí hậu, khí tượng thuận lợi cho việc sử dụng các loại nguồn năng lượng tái tạo chính;
  • sự hiện diện của một cơ sở công nghiệp phù hợp để sản xuất hầu hết các loại thiết bị cho năng lượng phi truyền thống.

Bảng 1. Sản xuất năng lượng sử dụng nguồn năng lượng tái tạo năm 1992 ở các nước EEC

  địa nhiệt Hydro Gió Tiểu sử Helio Những người khác
Bỉ 11,6 336,8 11,6 2830 0 3758
Đan Mạch 11,6 23,2 904,8 13990 34,8 0
Pháp 1798 68266 0 102451 174 2239
Đức 81,2 17272 34,8 38083 69,6 14164
Ý 25160 42096 0 34486,8 81,2 4582

Nguồn tài nguyên của các nguồn năng lượng tái tạo ở Ukraina rất lớn; việc sử dụng hiệu quả chúng có thể chiếm một phần rất đáng kể trong lĩnh vực năng lượng.

Như vậy, khi sử dụng lượng năng lượng hợp lý từ các nguồn tái tạo và khả năng thay thế các sản phẩm dầu mỏ bằng chúng, tỷ lệ năng lượng này trên tổng lượng sản phẩm dầu mỏ tiêu thụ mỗi năm trong nước (300 triệu tấn nhiên liệu tương đương mỗi năm) là 0,2% đối với khí sinh học.

Vị trí và đặc điểm vận hành của các nhà máy điện hiện có được thể hiện trong Bảng 2.

Bảng 2. Cài đặt cơ bản ở Ukraine

tên m3 hợp lệ kế hoạch M3
1 tỉnh Kiev 250  
2 Vùng Nizhny Novgorod Crimea 425  
3 Vùng Alchevsk Lugansk 1000  
4 Galmazovo Cherkasskaya 170 1500
5 Cây Sumy được đặt theo tên Frunze 300 1500
6 Zaporizhstal Zaporozhye 250  
7 Trang trại gia cầm Kiev 15  
8 Vùng Odessa 10  

Một nguồn năng lượng tái tạo hiệu quả là sinh khối.

Tài nguyên sinh khối ở nhiều dạng khác nhau có sẵn ở hầu hết các khu vực và ở hầu hết các khu vực đó, quá trình xử lý nó thành năng lượng và nhiên liệu đều có thể được thiết lập.

Ở mức độ hiện tại, sinh khối có thể đáp ứng 6-10% tổng nhu cầu năng lượng của các nước công nghiệp phát triển.

Hàng năm trên Trái đất, với sự trợ giúp của quá trình quang hợp, khoảng 120 tỷ tấn chất hữu cơ khô được hình thành, năng lượng tương đương với hơn 400 tỷ tấn dầu. Sinh khối được sử dụng trong các lĩnh vực: đốt trực tiếp, khí hóa, sản xuất cồn etylic làm nhiên liệu động cơ, sản xuất khí sinh học từ rác thải nông nghiệp và sinh hoạt. Sinh khối, chủ yếu ở dạng nhiên liệu gỗ, là nguồn năng lượng chính cho khoảng 2 tỷ người. Đối với hầu hết cư dân ở các vùng nông thôn của Thế giới thứ ba, nó đại diện cho nguồn năng lượng sẵn có duy nhất. Sinh khối, với tư cách là nguồn năng lượng, đóng một vai trò quan trọng ở các nước phát triển. Nhìn chung, sinh khối cung cấp 4/XNUMX lượng nhiên liệu trên thế giới và xét về lượng năng lượng thu được, nó đứng thứ ba, cùng với khí đốt tự nhiên. Sinh khối tạo ra năng lượng gấp XNUMX lần năng lượng hạt nhân cung cấp.

Tại các nước thuộc Liên minh Châu Âu, tỷ trọng năng lượng sinh khối năm 1992 là khoảng 55% tổng sản lượng năng lượng tái tạo. Việc sử dụng năng lượng sinh khối hiệu quả nhất là ở Bồ Đào Nha, Pháp, Đức, Đan Mạch, Ý và Tây Ban Nha.

Trong T986, Ủy ban EU đã quyết định tài trợ cho 153 dự án sử dụng sinh khối và chất thải. Số tiền tài trợ lên tới 70,6 triệu ECU.

Ban Giám đốc EU đã đưa ra chương trình nghiên cứu mới kéo dài 4 năm trong lĩnh vực nguồn năng lượng phi hạt nhân. 2 triệu đô la đã được phân bổ cho nghiên cứu sử dụng sinh khối trong 12 năm. HOA KỲ. Tài nguyên sinh khối ở châu Âu năm 2000 là: nhiên liệu gỗ - 75, chất thải gỗ - 70, chất thải nông nghiệp - 250, chất thải đô thị - 75 triệu tấn.

Ngoài ra, sinh khối được trồng trên các đồn điền năng lượng sẽ cho sản lượng 250 triệu tấn/năm.

Do nhu cầu giảm mạnh tác động có hại của vận tải cơ giới đến môi trường nên việc sử dụng sinh khối ở khu vực này đã được chú ý. Một số hướng đã được nêu ở đây để thay thế xăng nguy hiểm cho môi trường bằng nhiên liệu thân thiện với môi trường.

Brazil đã phát triển chương trình sử dụng ethanol làm nhiên liệu thay thế, thay thế tới 22% (theo thể tích) xăng.

Ethanol thu được bằng cách chế biến mía được trồng đặc biệt. Hơn 7% xăng được cung cấp có chứa 10% phụ gia ethanol và 80% phương tiện vận tải của nước này sử dụng phụ gia này. Hoa Kỳ cũng đang thực hiện một chương trình lớn nhằm thay thế nhiên liệu xăng bằng ethanol, được sản xuất bằng cách chế biến lượng ngô dư thừa và các loại cây ngũ cốc khác.

Việc sử dụng rượu làm nhiên liệu cũng nhận được sự ủng hộ ở một số nước châu Âu, đặc biệt là Pháp và Thụy Điển. Ở Ukraine, vấn đề thay thế xăng bằng rượu vẫn chưa được tính đến. Khả năng trồng hạt cải dầu ở những vùng bị ô nhiễm các nguyên tố phóng xạ đang được nghiên cứu để thu được dầu hạt cải và sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel. Ý tưởng này hiện đang được các chuyên gia đến từ Ukraine và Đức phát triển.

Trong năng lượng phi truyền thống, một vị trí đặc biệt được chiếm giữ bởi quá trình xử lý sinh khối (rác thải nông nghiệp và sinh hoạt hữu cơ) bằng quá trình lên men metan để tạo ra khí sinh học chứa khoảng 70% metan và phân bón hữu cơ khử trùng. Việc tận dụng sinh khối trong nông nghiệp là vô cùng quan trọng, nơi tiêu thụ một lượng lớn nhiên liệu cho các nhu cầu công nghệ khác nhau và nhu cầu về phân bón chất lượng cao không ngừng tăng lên. Tổng cộng có khoảng 60 loại công nghệ khí sinh học hiện đang được sử dụng hoặc phát triển trên thế giới.

Khí sinh học là hỗn hợp khí mêtan và carbon dioxide được hình thành trong các lò phản ứng đặc biệt - bể chứa khí mêtan, được thiết kế và kiểm soát sao cho đảm bảo giải phóng khí mêtan tối đa. Năng lượng thu được khi đốt khí sinh học có thể đạt từ 60 đến 90% năng lượng mà nguyên liệu nguồn sở hữu. Tuy nhiên, khí sinh học được sản xuất từ ​​khối chất lỏng chứa 95% nước nên trên thực tế hiệu suất khá khó xác định. Một ưu điểm khác và rất quan trọng của quy trình xử lý sinh khối là chất thải của nó chứa ít mầm bệnh hơn đáng kể so với nguyên liệu ban đầu.

Việc sản xuất khí sinh học là hợp lý về mặt kinh tế và thích hợp hơn khi xử lý dòng chất thải liên tục (nước thải từ các trang trại chăn nuôi, lò mổ, chất thải thực vật, v.v.). Hiệu quả chi phí nằm ở chỗ không cần thu gom sơ bộ chất thải, tổ chức và quản lý việc cung cấp chất thải; người ta biết được bao nhiêu chất thải sẽ được tạo ra và khi nào.

Việc sản xuất khí sinh học, có thể thực hiện được ở nhiều quy mô khác nhau, đặc biệt hiệu quả trong các khu liên hợp nông-công nghiệp, nơi có thể thực hiện được một chu trình sinh thái hoàn chỉnh. Khí sinh học được sử dụng để chiếu sáng, sưởi ấm, nấu ăn, cung cấp năng lượng cho máy móc, vận tải và máy phát điện.

Trong quá trình phân hủy kỵ khí, chất hữu cơ bị phân hủy trong điều kiện không có oxy. Quá trình này bao gồm hai giai đoạn (Hình 1). Ở giai đoạn đầu tiên, các polyme hữu cơ phức tạp (chất xơ, protein, chất béo, v.v.), dưới tác động của cộng đồng tự nhiên của nhiều loại vi khuẩn kỵ khí, phân hủy thành các hợp chất đơn giản hơn: axit béo dễ bay hơi, rượu bậc thấp, hydro và carbon monoxide, axit axetic và axit formic, rượu metyl. Ở giai đoạn thứ hai, vi khuẩn sản xuất khí mê-tan chuyển đổi axit hữu cơ thành khí mê-tan, carbon dioxide và nước.

Chất tạo khí sinh học. Hiện trạng và triển vọng

Hình 1 Sơ đồ lên men chất hữu cơ

Vi khuẩn kỵ khí sơ cấp được đại diện bởi các nhóm vi khuẩn sinh lý khác nhau: vi khuẩn phá hủy tế bào, lên men carbon (như vi khuẩn axit butyric), vi khuẩn ammon hóa (phân hủy protein, peptide, axit amin), phân hủy chất béo, v.v. Nhờ thành phần này, vi khuẩn kỵ khí sơ cấp có thể sử dụng nhiều loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật và động vật, đây là một trong những đặc điểm quan trọng nhất của cộng đồng mêtan. Sự kết nối chặt chẽ giữa các nhóm vi khuẩn này đảm bảo đủ sự ổn định của quá trình.

Quá trình lên men metan xảy ra ở nhiệt độ trung bình (ưa nhiệt) và cao (ưa nhiệt). Năng suất cao nhất đạt được nhờ quá trình lên men metan ưa nhiệt. Tính đặc thù của tập đoàn metan giúp quá trình lên men diễn ra liên tục. Đối với quá trình bình thường của quá trình phân hủy kỵ khí, cần có các điều kiện tối ưu trong lò phản ứng: nhiệt độ, điều kiện kỵ khí, nồng độ đủ chất dinh dưỡng, phạm vi giá trị pH chấp nhận được, không có hoặc nồng độ chất độc hại thấp.

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ. Quá trình lên men tốt nhất xảy ra ở nhiệt độ 30-40°C (sự phát triển của hệ vi khuẩn ưa nhiệt), cũng như ở nhiệt độ 50-60°C (sự phát triển của hệ vi khuẩn ưa nhiệt). Việc lựa chọn chế độ vận hành ưa nhiệt hoặc ưa nhiệt dựa trên việc phân tích các điều kiện khí hậu. Nếu cần phải tiêu tốn năng lượng đáng kể để đảm bảo nhiệt độ ưa nhiệt thì việc vận hành lò phản ứng ở nhiệt độ ưa nhiệt sẽ hiệu quả hơn.

Cùng với điều kiện nhiệt độ, quá trình lên men metan và lượng khí sinh học sinh ra cũng bị ảnh hưởng bởi thời gian xử lý chất thải.

Khi vận hành lò phản ứng cần theo dõi giá trị pH, giá trị tối ưu nằm trong khoảng 6,7-7,6. Chỉ tiêu này được điều chỉnh bằng cách bổ sung vôi.

Trong quá trình lò phản ứng hoạt động bình thường, khí sinh học thu được chứa 60-70% metan, 30-40% carbon dioxide, một lượng nhỏ hydro sunfua, cũng như các tạp chất hydro, amoniac và oxit nitơ. Lò phản ứng hiệu quả nhất là lò hoạt động ở chế độ ưa nhiệt ở 43-52°C. Với thời gian xử lý phân là 3 ngày, sản lượng khí sinh học ở các nhà máy này là 4,5 lít/lít thể tích hữu ích của lò phản ứng. Để tăng cường quá trình phân hủy kỵ khí phân và giải phóng khí sinh học, các chất xúc tác hữu cơ được bổ sung vào khối lượng ban đầu làm thay đổi tỷ lệ cacbon và nitơ trong khối lên men (tỷ lệ tối ưu C/N = 20/1 - 30/1). ). Glucose và cellulose được sử dụng làm chất xúc tác như vậy. Hàm lượng nitơ gần đúng và tỷ lệ hàm lượng carbon và nitơ trong các chất thải khác nhau theo trọng lượng khô được trình bày trong Bảng 3.

Bảng 3. Hàm lượng nitơ và tỷ lệ C/N trong các loại chất thải

Loại chất thải Tổng hàm lượng N (%) Tỷ lệ C/N
Trang trại chăn nuôi    
Nước tiểu 15-18 0,8
Hỗn hợp chất thải của lò mổ 7-10 2,0
Phân chim 6,3  
Phân cừu 3,8  
thịt lợn 3,8  
ngựa 2,3 25
Nguôn gôc tư bo 1,8 18
chất thải thực vật    
Rơm 1,1 48
Chất thải lanh 1,0 58
Mùn cưa thô 0,25 208

Khí sinh học thu được trong quá trình lên men có nhiệt trị 5340-6230 kcal/m3 (6,21+7,24 kWh/m3).

Trong các buồng lên men cần khuấy mạnh để tránh hình thành lớp chất nổi ở phần trên. Điều này làm tăng tốc đáng kể quá trình lên men và sản lượng khí sinh học. Nếu không trộn lẫn, để đạt được năng suất như nhau, thể tích của lò phản ứng phải tăng lên đáng kể. Do đó hậu quả là chi phí cao và chi phí lắp đặt tăng lên.

Việc trộn được thực hiện:

  • máy trộn cơ khí có nhiều hình dạng khác nhau hoặc máy bơm chìm được dẫn động bằng động cơ điện,
  • vòi phun thủy lực sử dụng năng lượng của tia được bơm bởi máy bơm phân lên men hoặc tuần hoàn,
  • áp suất dư của khí sinh học được đưa qua bình tạo bọt hoặc ống đặt ở phần dưới của bộ giảm tốc.

Chất thải sinh ra trong quá trình sản xuất khí sinh học chứa một lượng đáng kể chất dinh dưỡng và có thể được sử dụng làm phân bón. Thành phần cặn thu được từ quá trình xử lý kỵ khí chất thải động vật phụ thuộc vào thành phần hóa học của nguyên liệu nạp vào lò phản ứng. Trong điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy kỵ khí, khoảng 70% chất hữu cơ thường bị phân hủy, 30% còn lại ở dạng cặn.

Ưu điểm chính của quá trình phân hủy kỵ khí là hầu như toàn bộ nitơ có trong nguyên liệu được giữ lại ở dạng hữu cơ hoặc amoni.

Phương pháp phân hủy kỵ khí là phương pháp phù hợp nhất để xử lý chất thải chăn nuôi xét về mặt vệ sinh và bảo vệ môi trường, vì nó mang lại khả năng khử trùng cặn bã tốt nhất và loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh.

Pha lỏng của phân sau khi phân hủy kỵ khí thường đáp ứng được yêu cầu về chất lượng nước thải của cơ quan quản lý môi trường. Khối hữu cơ lỏng đã qua sử dụng đi qua buồng dỡ hàng vào bể chứa khối lượng lên men, và từ đó nó được bơm vào các bể chứa, với sự trợ giúp của phân thông thường được bón cho đồng ruộng.

Lượng khí sinh học có thể được phân lập từ các chất thải nông nghiệp, chất thải và hỗn hợp khác nhau trong điều kiện tối ưu của quá trình xử lý kỵ khí phụ thuộc vào lượng chất nền, điều kiện xử lý, thành phần vi khuẩn trong lò phản ứng, v.v. Một số số liệu được trình bày trong Bảng 4.

Bảng 4. Sản lượng khí metan (khí sinh học) từ quá trình lên men mêtan của chất thải nông nghiệp

Chất thải hữu cơ Năng suất CH4, m3/kg chất khô Hàm lượng CH4 (%)
rác Thổ Nhĩ Kỳ 0,640 62,0
Chất thải sữa 0,625 82,0
Phân lợn 0,580 77,5
Phân gà 0,370 54,0
Phân bò + mola 0,300 48,0
Phân bò 0,290 56,2
Chất thải ủ chua 0,250 84,0
Phân bò+rơm rạ 0,220 52,0
Phân bò 0,208 55,0

Để tăng năng suất, các chất thải khác nhau được trộn lẫn (Bảng 5).

Bảng 5. Tăng sản lượng khí sinh học khi trộn các chất thải khác nhau

Chất thải Sản xuất khí sinh học Tăng sản lượng (%)
Phân bò + phân gà 0,634 6,0
Phân chim 0,617  
Phân gia súc+gà+heo (1:0,5:0,5) 0,585 11,0
Phân lợn 0,569  
Phân gia súc + gia cầm 0,528 6,0
Phân bò+heo 0,510 7,0
Phân gia súc 0,380  
Phân chuồng + rừng thông 0,363 5,0
Rừng thông 0,277  

Người ta ước tính nhu cầu khí sinh học hàng năm để sưởi ấm một tòa nhà dân cư là khoảng 45 m2 trên 1 m2 không gian sống, mức tiêu thụ nước nóng hàng ngày cho 100 con gia súc là 5-6 m2. Tiêu hao khí sinh học khi sấy cỏ khô (1 tấn) có độ ẩm 40% bằng 100 m2, 1 tấn thóc là 15 m2, thu được 1 kW. h điện - 0,7+0,8 m2.

Ở Ukraine, chỉ các doanh nghiệp chăn nuôi lợn và gia cầm lớn hàng năm mới tạo ra hơn 3 triệu tấn chất thải hữu cơ ở dạng khô, việc xử lý chúng sẽ thu được khoảng 1 triệu tấn cu. tấn dưới dạng biogas, tương đương 8 tỷ kW. h của điện. Ngoài ra, ở Ukraine có khoảng 2 triệu trang trại gia đình không sử dụng khí đốt. Kinh nghiệm của các quốc gia không được cung cấp khí đốt tự nhiên (ví dụ như Trung Quốc) cho thấy nên khí hóa các vùng nông thôn xa xôi bằng cách sử dụng các cơ sở sinh học nhỏ hoạt động bằng chất thải hữu cơ từ các trang trại gia đình. Do đó, việc triển khai 2 triệu công trình khí sinh học ở Ukraine sẽ giúp có thể thu được khoảng 2 tỷ m2 khí sinh học mỗi năm. tương đương với 13 tỷ kW. h năng lượng và sẽ cung cấp cho các gia đình lượng phân bón hữu cơ với số lượng 10 triệu tấn mỗi năm.

Theo dữ liệu năm 1990, số lượng lợn trung bình hàng năm tại các trang trại tập thể, trang trại nhà nước và các trang trại khác ở Ukraine là gần 20 triệu con; đối với gia súc, con số này vượt quá 25 triệu, đối với cừu và dê, tương ứng là khoảng 9 triệu, đối với chim - khoảng 85 triệu. Lượng phân và phân của các loại vật nuôi này mỗi năm: từ lợn - 45 triệu tấn, từ gia súc - hơn 290 triệu tấn, cừu và dê - 6 triệu tấn, gia cầm - gần 4 triệu tấn.

Kinh nghiệm tạo ra các công trình khí sinh học cho thấy thiết kế và tính năng công nghệ của chúng được xác định bởi nhiều yếu tố khác nhau và trước hết là nguyên liệu thô, tính chất của nó và quá trình xử lý trước đó.

Ở nhiều nước trên thế giới, cả trang trại nhỏ và cơ sở công nghiệp lớn để xử lý phân thành khí sinh học đã được tạo ra, thử nghiệm và vận hành thành công.

Có 60 nhà máy khí sinh học mới ở Đức sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi. Do quá trình lên men chất thải có hàm lượng cặn khô từ 5 đến 15% sẽ thu được khí sinh học với nhiệt trị 5,6 đến 6,7 kWh/m2. Mật độ khí sinh học là 1,22 g/m2. Nồng độ nổ của nó trong không khí là từ 19 đến 25%. Năng lượng tiêu thụ cho nhu cầu riêng chiếm từ 20 đến 30% lượng khí sinh học được sản xuất. Thời gian hoàn vốn là 4,2 năm.

Caterpillar sản xuất ES (hệ thống điện) tự động được trang bị động cơ đánh lửa có khả năng sử dụng khí sinh học được tạo ra từ quá trình phân hủy chất thải tại các bãi chôn lấp. Nhà máy đầu tiên trong số hai nhà máy điện 360 kW như vậy đã được lắp đặt ở Na Uy. ES hoàn toàn tự động, thiết bị chuyển mạch có khả năng đồng bộ hóa hoạt động của ES với lưới điện địa phương. Khí được cung cấp từ 36 giếng sâu 14m, thấm vào lớp rác thải hai mươi năm tuổi. Điều này đảm bảo mức tiêu thụ khí sinh học là 300 m3/giờ. Hàm lượng metan trong biogas là 48-57%. Ở phía đông nam nước Anh, hai nhà máy điện khí sinh học cung cấp tổng công suất 1000 kW cho một nhà máy xử lý khí, trong đó chỉ sử dụng 360 kW cho nhu cầu của nhà máy, 650 kW còn lại được đưa vào lưới điện quốc gia.

Blue Cirkle (Anh) có kế hoạch sản xuất 7,5 MW điện từ khí sinh học từ 3 bãi rác ở miền Nam nước Anh.

Ở các nước Tây Âu, việc sản xuất hàng loạt các nhà máy khí sinh học kiểu dòng chảy đã được thiết lập. Một hệ thống như vậy xử lý phân gia cầm từ 10 nghìn con gà đẻ, cung cấp sản lượng trung bình hàng ngày là 100 m3 khí sinh học (60% khí mê-tan) và tự hoàn vốn sau 1,9 năm khi sử dụng xỉ lên men làm phân bón hữu cơ.

Tại Thụy Sĩ, một công trình khí sinh học có công suất trung bình 100 m3/ngày xử lý phân của 30 con bò vào bể lắng ngầm dung tích 80 m3. Bể hình trụ có dung tích 540 m3 được bọc bằng màng polymer dùng để lên men phân và chứa khí sinh học. Khí sinh học được sử dụng để tạo ra điện trong nhà máy đun nước nóng.

Một nhà máy khí sinh học cũng được vận hành ở đó, tất cả các đơn vị đều được đặt ngay dưới trang trại lợn. Khí sinh học được chứa trong bể và sử dụng trong hệ thống sưởi ấm. Năng suất của hầm khí sinh học để chăn thả gia súc vào mùa hè chỉ bằng một nửa so với mùa đông. Đồng thời, khoảng 1/3 lượng khí sinh học được sử dụng cho nhu cầu công nghệ riêng, phần còn lại được sử dụng để đun nóng nước và sưởi ấm trang trại. 0,7 mXNUMX biogas tương đương với XNUMX lít dầu đốt.

Khí sinh học có đặc tính chống kích nổ cao và có thể dùng làm nhiên liệu tuyệt vời cho động cơ đốt trong có động cơ đánh lửa cưỡng bức và động cơ diesel mà không cần chuyển đổi bổ sung (chỉ cần điều chỉnh hệ thống điện).

Các thử nghiệm so sánh cho thấy suất tiêu hao riêng của nhiên liệu diesel là 220 g/kWh công suất định mức và của khí sinh học là 0,4 m3/kWh. Trong trường hợp này, cần khoảng 300 g/kW, h (m.b. - 300 g) nhiên liệu khởi động (nhiên liệu diesel dùng làm “bộ phận đánh lửa” cho khí sinh học). Kết quả là, mức tiết kiệm nhiên liệu diesel lên tới 86%. Ở tải trọng động cơ 40% và tốc độ trục khuỷu 1400 vòng / phút (mức tải trung bình cho máy kéo ở Thụy Sĩ), mức tiêu thụ nhiên liệu diesel là 250 g/kW, h, khi sử dụng biogas - 80 g/kW, h cộng với mức tiêu thụ biogas 9,6 m3 /kWh, tương ứng với mức tiết kiệm nhiên liệu diesel gần 70%.

Tại Wippachdelhausen (Đức), một nhà máy khí sinh học kiểu phổ thông đã được đưa vào vận hành, được thiết kế để tiêu hóa bùn và xử lý phân gia súc, lợn và gà. Lò phản ứng khí sinh học hoạt động ở nhiệt độ 35°C và áp suất 2,0-5,0 kPa ở cả chế độ liên tục và gián đoạn.

Tại Ukraina, Zaporozhye KTISM đã phát triển một bộ thiết bị loại “Cobos” để phân hủy phân yếm khí. Việc lắp đặt như vậy với thể tích 250 m3 được thực hiện trong làng. Hrebinki, vùng Kiev. Hệ thống lắp đặt với công suất phân 10 m3/ngày đã được thử nghiệm tại trang trại bang Rassvet, vùng Zaporozhye.UkrNIIAgroproekt có các nhà máy thí điểm: tại trang trại gia cầm Kyiv - vận hành hàng loạt với khối lượng 20 m3, tại trang trại bang Rossiya, vùng Cherkassy - với thể tích 200 m3. Trong trang trại con của Hiệp hội Nghiên cứu và Sản xuất Quốc tế Sumy được đặt theo tên. Ở Frunze, cho 3000 con lợn có một nhà máy xử lý nước thải với dung tích 300 m3.

Đặc điểm kỹ thuật, kinh tế và vận hành của một số công trình khí sinh học được trình bày trong Bảng 7.

Để phát triển năng lượng sinh học ở Ukraine nhằm thu được khí sinh học và phân bón chất lượng cao, cần tạo ra một cơ chế kinh tế khuyến khích hoạt động khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực này, sản xuất và triển khai các thiết bị phù hợp.

Bảng 7. Các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và vận hành công trình khí sinh học

Index Trang trại nhà nước "Ogre" Latvia PH NPO được đặt theo tên Frunze Trang trại lợn Pryanus
Công suất m3 2 75 x 1 130 x 2 3260 x
Loại phân, số lượng đầu Thịt lợn không lót chuồng 2500 Thịt lợn không lót chuồng 3000 Phân bón 50 nghìn.
Nhiệt độ lên men 54 54-55 38
Xử lý hàng ngày 20 m3 30м3 400м3
Sản lượng khí hàng ngày 250-350 m3 350 m3 6210 m3
Thời gian hoàn vốn 1,5 1,3 1,5

Bây giờ chúng ta đã biết rằng chất thải hữu cơ phổ biến nhất từ ​​một trang trại nông thôn - phân động vật, ngọn vườn, cỏ dại và các “chất hữu cơ” khác - trong những điều kiện nhất định có thể trở thành nguồn khí đốt rất cần thiết trong gia đình, phù hợp cho nấu ăn, sưởi ấm mặt bằng và lấy nước nóng. Hãy gọi nó là khí sinh học.

Khí sinh học, nếu không hoàn toàn, thì ít nhất một phần, có thể đáp ứng nhu cầu nhiên liệu của cư dân nông thôn, chủ sở hữu các ngôi nhà tranh mùa hè và mảnh vườn. Ngoài ra, trong quá trình sản xuất khí sinh học, chất thải được sử dụng hoàn toàn, do đó, không chỉ điều kiện vệ sinh của khu vực được cải thiện, mầm bệnh truyền nhiễm bị tiêu diệt, những chỗ khó chịu của cây thối rữa biến mất, hạt cỏ dại chết đi, mà còn các loại phân bón hữu cơ chất lượng cao có giá trị nhất cũng được hình thành, có tiềm năng mùn tăng lên.

Nhưng để mọi người có thể tự tay xây dựng một công trình khí sinh học đơn giản ở sân sau của mình, việc hiểu biết về các tính năng chính của công nghệ sản xuất khí sinh học từ chất thải hữu cơ là rất hữu ích, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất khí sinh học. thực vật và thiết kế của các loại cây này.

Tác giả: Shomin A.A.

Xem các bài viết khác razdela Nguồn năng lượng thay thế.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Bàn phím Primium Seneca 05.05.2024

Bàn phím là một phần không thể thiếu trong công việc máy tính hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính mà người dùng gặp phải là tiếng ồn, đặc biệt là ở các dòng máy cao cấp. Nhưng với bàn phím Seneca mới của Norbauer & Co, điều đó có thể thay đổi. Seneca không chỉ là một bàn phím, nó là kết quả của 5 năm phát triển để tạo ra một thiết bị lý tưởng. Mọi khía cạnh của bàn phím này, từ đặc tính âm thanh đến đặc tính cơ học, đều được xem xét và cân bằng cẩn thận. Một trong những tính năng chính của Seneca là bộ ổn định im lặng, giúp giải quyết vấn đề tiếng ồn thường gặp ở nhiều bàn phím. Ngoài ra, bàn phím còn hỗ trợ nhiều độ rộng phím khác nhau, thuận tiện cho mọi người dùng. Mặc dù Seneca vẫn chưa có sẵn để mua nhưng nó được lên kế hoạch phát hành vào cuối mùa hè. Seneca của Norbauer & Co đại diện cho các tiêu chuẩn mới trong thiết kế bàn phím. Cô ấy ... >>

Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới 04.05.2024

Khám phá không gian và những bí ẩn của nó là nhiệm vụ thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới. Trong bầu không khí trong lành của vùng núi cao, cách xa ô nhiễm ánh sáng thành phố, các ngôi sao và hành tinh tiết lộ bí mật của chúng một cách rõ ràng hơn. Một trang mới đang mở ra trong lịch sử thiên văn học với việc khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới - Đài thiên văn Atacama của Đại học Tokyo. Đài quan sát Atacama nằm ở độ cao 5640 mét so với mực nước biển mở ra cơ hội mới cho các nhà thiên văn học trong việc nghiên cứu không gian. Địa điểm này đã trở thành vị trí cao nhất cho kính viễn vọng trên mặt đất, cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ độc đáo để nghiên cứu sóng hồng ngoại trong Vũ trụ. Mặc dù vị trí ở độ cao mang lại bầu trời trong xanh hơn và ít bị nhiễu từ khí quyển hơn, việc xây dựng đài quan sát trên núi cao đặt ra những khó khăn và thách thức to lớn. Tuy nhiên, bất chấp những khó khăn, đài quan sát mới mở ra triển vọng nghiên cứu rộng lớn cho các nhà thiên văn học. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Bộ nguồn Flex ATX 500 W 80 Plus Platinum 23.04.2020

FSP đã công bố bộ nguồn Flex ATX 500 W 80 Plus Platinum, được thiết kế đặc biệt cho các máy tính Intel NUC (Next Unit of Computing) dạng nhỏ, thuộc lớp Compute Element mới được thành lập.

Tính mới (model FSP500-30AS) được chứng nhận 80 Plus Platinum, cho thấy hiệu suất năng lượng cao. Công suất là 500 watt.

Bộ nguồn được thiết kế cho các máy tính NUC thuộc thế hệ Ghost Canyon. Đây là một thiết bị rất hiệu quả, phù hợp, bao gồm cả cho các trò chơi. Một trong những tính năng của Ghost Canyon là khả năng thay thế card đồ họa. Cơ sở là bộ vi xử lý Intel Core i9, Core i7 hoặc Core i5 thế hệ thứ chín.

Hệ thống làm mát của Flex ATX 500 W 80 Plus Platinum sử dụng một quạt được cho là không quá 40 dB ngay cả khi ở chế độ đầy tải.

Các tính năng an toàn khác nhau được triển khai, bao gồm hệ thống OVP (Bảo vệ quá áp) và OCP (Bảo vệ quá tải).

Tin tức thú vị khác:

▪ SHARP cập nhật Dòng TV LCD AQUOS với 6 kiểu máy

▪ Đầu đốt ngoài mỏng của Pioneer với hỗ trợ BDXL

▪ mờ toàn cầu

▪ Radar không gian tiên tiến nhất LeoLabs

▪ Một cách mới để điều khiển đồng hồ thông minh

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

 

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần trang web Ánh sáng. Lựa chọn bài viết

▪ Đánh giày một bài báo cho Bloch. biểu thức phổ biến

▪ Bài viết Cây lúa lớn lên như thế nào? đáp án chi tiết

▪ bài Tarragon. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ bài viết Photorelay kinh tế. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Bộ chỉ thị phát quang chân không cho thiết bị đo ILTs1-6/7L và ILTs1-7/8LV. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Имя:


Email (tùy chọn):


bình luận:





Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024