top of page
БІОЕНЕРГЕТИКА

Біоенергетика - це галузь енергетики, що як енергоресурс використовує органічні речовини рослинного або тваринного походження (біомасу), котрі мають енергетичну цінність і можуть бути використані як паливо. Оскільки зростають потреби в енергії, з одного боку, і виснажуються ресурси викопного палива, з іншого, біомаса може стати одним з  основних джерел сировини для хімічних виробництв і енергії.

Біомаса поділяється на:

  • первинну - рослини, тварини, мікроорганізми;

  • вторинну - відходи від переробки первинної біомаси і продуктів життєдіяльності людини і тварин:

  • біологічні відходи тварин - гній великої рогатої худоби, послід домашніх птахів та інше;

  • залишки від зберігання врожаю сільськогосподарських культурі побічні продукти їх переробки - солома, стебла та качани кукурудзи, стебла бавовни, шкаралупа арахісу, відходи картоплі, рисове лушпиння і солома тощо;

  • відходи лісопереробної промисловості - кора, листя, гілля, тирса, стружки, щепа;

  • промислові стічні води зокрема, текстильних, а також молочних, цукрових та інших підприємств з переробки харчових продуктів;

  • тверді побутові відходи та стічні води.

Рисова лузга має таку ж теплотворну здатність, що й деревина. П’ять тонн очищеного рису дають тонну лузги. В Україні щороку залишаються невикористаними близько 5 мільйонів тонн соломи.

Ефективність біомаси, як джерела енергії, обумовлена легкістю її отримання та швидким поновленням запасів.

 

Сьогодення України швидкими темпами здатне розвиватись у впровадженні біотехнологій. Очікується, що енергетичне використання всіх видів біомаси (в тому числі за рахунок енергетичного використання залишків сільгоспкультур) на рівні 2030 року здатне забезпечити щорічне заміщення 9,2 млн. т у.п. викопних джерел.

Особливою сферою впровадження біотехнологій є вироблення біопалива. Біопаливо розглядається в Україні як вагома альтернатива традиційному пальному. Проте виробництво біопалива в промислових об'ємах ще не налагоджене так як приміром у Німеччині, яка займає лідируючі позиції по виробництву біодизеля в ЄС.

 

Види біопального. Основними видами такого біопального є біоетанол та біодизель. Біоетанол – це спирт, який виробляється з цукрової тростини, буряка, зерна, целюлози тощо. Технологія виробництва така ж, як у «горілчаному» виробництві спирту, головні відмінності – спрощена процедура дистиляції, масштаби виробництва (значно більші), підвищена енергоефективність.

У своїй більшості етанол виробляється з кукурудзи та цукрового буряка. Добавка 10% етанолу в паливо не потребує модернізації двигуна.

Біодизель – це хімічно модифікована олія, найчастіше – це метилові ефіри жирних кислот з рапсу та сої. Біодизель отримують шляхом змішування 100 частин олії, 10 частин метилового спирту й 1 частини лугу. Біодизель можна використовувати без будь-якої модифікації двигуна, втім, рекомендується змішувати із соляркою в пропорції 20:80, отримуючи паливо Б20 (20% біодизелю).

За обсягами виробництва ріпакова олія посідає четверте місце у світі (9,7%) після соєвої (29,7%), пальмової (13,1%) та соняшникової (12,3%).

Ріпакове насіння містить 45-50% олії - не менше, ніж насіння соняшника. У деяких європейських країнах урожайність ріпаку сягає 40 ц/га, що дає змогу одержувати до 2 т олії з гектара.

Ріпак, як високоенергетична культура, може слугувати сировиною для виробництва біологічного пального (біодизелю). З кожної тони ріпаку можна отримати близько 300 кг олії, а з неї - 270 кг біодизелю.

Технологія отримання біодизелю. На сьогодні існують такі напрями використання ріпаку для виробництва біодизельного палива:

  • отримання олії, фільтрація і додавання 20-50% її у традиційне дизельне паливо, при цьому не потрібно створювати спеціальні двигуни;

  • отримання олії, фільтрація і робота на чистій ріпаковій олії (цим шляхом пішли у Німеччині, створивши спеціальні двигуни);

  • отримання ріпаково-метилового ефіру (РМЕ) - продукту переробки ріпакової олії, що не потребує створення спеціальних двигунів (цим шляхом пішли країни ЄС);

  • переробка ріпакової олії на нафтоперегонних заводах і отримання біодизельного палива.

Процес виробництва біодизелю із ріпака

Схеми отримання біодизелю

В Європі біодизель використовується переважно за двома принциповими схемами: «французькою» і «німецькою».

За «французьким» варіантом головним споживачем біопального є автотранспорт, зокрема автобуси, проїзд яких у деяких великих містах і в окремих провінціях на традиційному дизельному пальному заборонений. При цьому штрафи за недотримання норм викидів токсичних речовин перевищують різницю вартості біодизелю і дизпалив. Виходячи з такої схеми, біодизель у Франції виробляється в основному централізовано на потужних установках -5-10 тис т/рік. Використання біодизеля здійснюється як добавка до звичайної солярки із доведенням добавки до 5-процентної концентрації.

За «німецьким» варіантом біодизель використовується у чистому вигляді переважно сільськогосподарськими виробниками у власній техніці. Фермери або кооперативи фермерів вирощують ріпак, посівні площі якого сягають 10-12% орних земель, і на малопотужних установках виробляють з нього 300-3000 т/рік біопалива.

Переваги та недоліки використання біодизелю. Порівняно з пальним із нафти для автомобільного транспорту, біодизельне паливо на основі ріпакової олії відзначається суттєвими перевагами:

  • майже не містить сірки, тому його використання зменшує викиди в атмосферу сірчаного ангідриду;

  • при спалюванні біодизелю не підсилюється парниковий ефект, оскільки ріпак, як і вся біомаса, є СО2 — нейтральним;

  • має високий ступінь біологічного розкладу за відносно короткий період (згідно з міжнародним тестом СЕС L-33А-93, за 21 день біологічний розклад сягає 90%);

  • зменшується концентрація шкідливих речовин у вихлопних газах, зокрема, димність газів зменшується вдвічі, а концентрація СО, НС і твердих частинок, особливо сажі, знижується на 25-50%;

  • як продукт переробки рослинної сировини, біодизель не містить канцерогенних речовин, таких як поліциклічні ароматичні вуглеводні та, особливо, бензапірен;

  • ріпакова олія відзначається більшим, порівняно з дизельним пальним, вмістом кисню (11% та 0,4% відповідно), тому для повного згорання одного кг ріпакової олії потрібно менше, ніж для дизельного пального, повітря (12,9 та 14,45 кг відповідно).

Основними недоліками є:

  • знижена теплота згорання, що спричиняє падіння потужності двигуна до 16%, крім того, мають місце жирові відкладення в каналах паливної апаратури;

  • збільшення витрат пального, при цьому потрібно часто замінювати масляні фільтри й проводити регламентні роботи на форсунках через значне закоксовування отворів розпилювачів.

Зазначені недоліки можна подолати, застосовуючи двигуни спеціальної конструкції (для роботи на чистій ріпаковій олії).

Потенціал України щодо розвитку біопаливних технологій

Україна має сприятливі умови для вирощування ріпаку. Зараз ріпаком засівають лише близько 150 тис. га, тоді як для цього придатні 75% орних земель. Оскільки насіння ріпаку майже не накопичує радіонуклідів і важких металів (майже всі вони містяться у стеблинах), в Україні вирощувати ріпак для технічних цілей можна на територіях, тимчасово виключених з сільськогосподарського обігу внаслідок Чорнобильської катастрофи та в інших екологічно забруднених зонах. За умови відведення під цю культуру 10% орних земель і урожайності 25 ц/га, країна може щороку виробляти до 8,5 млн. т ріпакового насіння. Після його переробки можна одержувати близько 3 млн. т біопалива на рік, що на 60% забезпечить річну потребу країни у дизпаливі (за загальної середньої потреби у 5 млн. т/рік). Засіваючи ріпаком 5-5,5 млн. га, Україна могла б виробляти ріпаково-метилового ефіру (РМЕ) в обсягах, здатних повністю задовольнити її потреби у паливі.

24 лютого 2008 року відбувся перший комерційний політ літака на біопаливі. Боїнг-747 британської авіакомпанії Virgin Atlantic здійснив політ із лондонського міжнародного аеропорту Хітроу до Амстердама. У перший екологічно чистий політ пасажирів не взяли.

14 травня 2012 року вперше у світі в небо піднявся літак, наполовину заправлений рослинною олією. Експеримент поставила найбільша авіакомпанія Австралії. Політ був комерційним - за маршрутом Сідней - Аделаїда. Власники компанії збираються використовувати біопаливо і на інших своїх бортах, попри те, що таке пальне вчетверо дорожче, аніж авіаційний гас.

bottom of page