|
| |
|
Главная -> Экология
Биоэтанол - перспективы рынка би. Переработка и вывоз строительного мусораИзбранные материалы издания COSPP - Cogeneration & On-Site Power production В переводе и с комментариями В.П. Грицыны. COSPP July-August 2004 Первая 200 КВт газовая турбина от Капстоун Производитель микротурбин Капстоун (Сapstone) поставил первую бета-версию турбоэлектрогенератора 200 кВт С200 в филиале Калифорнийского университета в г.Ирвине. Разработанная при сотрудничестве с Департаментом энергетики США в рамках Программы развития микротурбин новая электрогенерирующая система обладает многими достоинствами, разработанными ранее (и производимыми) турбинами по 30 кВт и 60 кВт: один вал, нет смазки или других вредных жидкостей, чрезвычайно низкие эмиссии (дымовых газов) без применения промывок или очисток на выходе. Мы проведем несколько месяцев наблюдений в режиме постоянной работы С200 на этой установке и других , - сказал президент Капстоун. Компания поставит еще одну турбину в Калифорнии и две установки в Коннектикутском центре Объединенных Технологий. В предотправочных испытаниях электрогенерирующая установка С200 развивала мощность более 200 кВт с КПД, который превысил ожидаемый показатель. Флот микротурбин Капстоун наработал в сумме более 6 млн. часов работы, что подтверждено документами. Комментарий. О создании микротурбин было заявлено где-то перед 1997 г., выпуск турбины 30 кВт планировался через 2 года. Реально продажи начались в 2000 г. В России продажи микротурбин были начаты в 2002 г., а в 2003 г. проданы уже десятки турбин. Переход от мощности 30 кВт к мощности 200 кВт почти на порядок (!) является значительным успехом. Отметим, что скорость вращения этих турбин составляет 70-100 тыс. оборотов вместо обычных для энергетики 3000 оборотов в минуту. Заявленное при планировании производства резкое снижение стоимости (до 400-450 долл./кВт) при массовом производстве, по-видимому, еще впереди. А отсюда следует, что удельные массовые характеристики турбины и генератора (на 1 КкВт) значительно меньше. К сожалению, в России нет подобных разработок в металле. Наилучшие применения для микротурбин Victor D.Aguilar and Stephanie L. Hamilton (Отрывки из статьи) Большинство микротурбин являются одноступенчатыми радиальными со скоростью вращения от 50 000 до 120 000 оборотов в минуту. Электроэнергия производится на частоте 10 000 Герц, а потом преобразуется в переменный ток 60 Гц и 480 Вольт. КПД микротурбин составляет 25-30% . Температура выхлопа составляет 230-650 С. Турбины могут применяться для использования попутных газов нефтепереработки, метана свалок и биогаза. Потенциал горючих газов в промышленности США составляет более 50 млрд. по эквиваленту к природному газу. Потенциал использования метана свалок на Земле составляет около 100 млрд. м3. В США на одной свалке уже используются микротурбины. Перспективно использование их на 500 свалках. В Нью-Йоркском университете Буффало установлены две Капстоуновские турбины по 60 кВт, которые производят 2000 МВт.ч электроэнергии для привода насосов плавательного комплекса, а тепло используется для подогрева. Экономия достигает 70 тыс. долларов в год. Общая стоимость системы составила 620 тыс. долл. (то есть это 5167 долл./кВт, то есть в 10 раз дороже обычных дизелей или газопоршневых машин). Очень привлекательны такие энергоустановки для временного использования на объектах телефонной и радиосвязи. Разработка новых поколений ТЭЦ Корпорация Текоген (Tecogen), являющаяся филиалом Американской корпорации по распределенной Генерации, является одним из 4 получателей финансирования, выделяемого Калифорнийской энергетической комиссии по Энергетическим исследованиям, представляющих общественный интерес для программ разработки следующего поколения когенерационных систем (ТЭЦ) с повышенным КПД, надежностью и экологическими характеристиками. Комиссия наградила Текоген грантом в 941 тыс. долларов США для исследования, разработки и демонстрационного проекта. Компания получила дополнительно 175 тыс. долларов из частных фондов. Джон Хатсопулос, шеф Американской компании по распределенной генерации (малая энергетика), сказал: Этот контракт позволит нам разработать следующее поколение 100 кВт электрогенераторов, включая применение последних разработок электронных конвертеров, позволяющих осуществлять простое подключение к сети по принципу Включай и пользуйся , что облегчит установку систем на объекте, а полностью сертифицированный проект обеспечит быстрое получение согласований. Другое значительное преимущество будет включать возможность быстрого подключения генератора при отключении напряжения сети для гарантирования качества электроэнергии, увеличения надежности и обеспечения прохождения пиков потребления по программам обеспечения спроса энергосистем. Новая технология будет легко совместима с фотоэлектрическими системами и обеспечит удовлетворение самых высоких требований по выбросам дымовых газов. В Калифорнии и других штатах Текоген планирует провести испытания новой системы весной 2005 г., коммерческое использование планируется на начало 2006 г. Комментарий Планирование. Планирование и планирование в капиталистическом народном хозяйстве. По-видимому, речь идет о паровых турбинах, прототипом которых может быть серия противодавленческих турбин ВР-50 (50 кВт, 100 кВт и 150 кВт). Удельная стоимость ВР50 составляла около 450 долл./кВт. В России до сих пор не было противодавленческих турбин такой малой мощности. Минимальная мощность противодавленческих турбин Калужского завода составляет 500 кВт. Имеются разработки роторных и винтовых машин меньшей мощности, но об их эксплуатации в условиях производства данных нет. Большой проблемой является неуверенность энергосистем при изменяющихся правилах регулирования, ограничениях по экологическим проблемам и условиям конкурирования. Увеличение мощности газотурбинной ТЭЦ путем охлаждения воздуха на входе в газовую турбину При удельной стоимости ТЭЦ 750 долл./кВт увеличение мощности при увлажнении воздуха испарением или распылением воды достигается по стоимости 19 долл. /кВт. Ориентировочно. Количество установок, вовлеченных в программу торговли эмиссиями дымовых газов (на май 2004 г.) Безопасность - высший приоритет для энергосистем Отключения электроэнергии по обе стороны Атлантического океана заставили энергосистемы всего мира обратить внимание на безопасность, как на главный приоритет своей работы , - отмечено в ежегодном докладе фирмы ПрайсвотерхаузСупер. Доклад, который представляет мнения 148 компаний, указывает, что вопрос о безопасности (надежности) переместился с четвертого места на первое за последние 12 месяцев. Это является результатом увеличения проблем согласования процессов производства и транспорта, отвечающим требованиям потребителя. Потребности сейчас уже превышают возможности поставок, а к 2030 г. потребности увеличатся на 2/3. Необходимые инвестиции в энергетику составляют около10 триллионов долларов США, что в 3 раза выше инвестиций за предыдущие 30 лет. Большой проблемой является неуверенность энергосистем при изменяющихся правилах регулирования, ограничениях по экологическим проблемам и условиям конкурирования. В.П. Грицына, к.т.н. Начальник Отдела Энергоаудита ЗАО «Профессиональные аудиторские консультации»
Мировые тенденции Обычный топливный этанол представляет собой высокооктановый спирт, получаемый путем ферментации сахара, который, в свою очередь, получают из крахмала зерновых, например, кукурузы или пшеницы. Биоэтанол получают ферментацией сахаров, добываемых из растительного волокна из возобновляемых источников сырья – таких, как древесина или солома. При сгорании этанола из растительного волокна выделяется в 10 раз меньше углекислого газа, чем при сгорании бензина (а углекислый газ – одна из причин парникового эффекта и глобального потепления). В США, Швеции и Бразилии этанол уже добавляют к бензину, чтобы уменьшить выделение углекислого газа. Биоэтанол считается более экономичным и устойчивым компонентом этой смеси. Основные трудности в производстве биоэтанола – расщепление белков лигнина и высокая стоимость ферментов, связанных с производственным процессом. Но в этой сфере уже наметились перемены к лучшему. Так, Cargill Dow использует фермент целлобиогидролазу для расщепления целлюлозного сырья. Топливная промышленность представляет собой крупнейший рынок для химических веществ, получаемых путем ферментации: ее доля составляет приблизительно 82% объема и 36% оборота рынка продуктов ферментации. До последнего времени спрос на топливный этанол определялся скорее политическими соображениями, а именно – попытками ограничить выброс углекислого газа в атмосферу. Однако резки рост цен на нефть и газ, а так же смещение спроса на углеводороды в азиатские страны (прежде всего Китай) создает вполне реальные экономические основания для широкого применения биоэтанола. Соображения в пользу топливного этанола таковы: его применение обеспечит устойчивое развитие, надежность поставок, положительное влияние на сельские районы и сельскохозяйственную политику в целом. Своими сегодняшними успехами производители топливного этанола в большой степени обязаны государственным льготам, выражающимся в отсрочке налога. Genencor и Novozymes в сотрудничестве с Министерством энергетики США разрабатывают ферменты для производства биоэтанола. Увеличение потребления биоэтанола имеет целью снизить зависимость от горючих полезных ископаемых и перейти на дешевое топливо из сельскохозяйственных отходов, что позволит поддержать фермеров. Рынок США По прогнозам, в 2004 году производство топливного этанола путем ферментации возрастет в США на 7,7% и достигнет объема в 6 миллиардов килограммов. За этот же период оборот рынка возрастет на 8,2% и достигнет 2,4 миллиардов долларов США, поскольку цены на промышленный этанол постепенно нормализуются. Большая часть промышленного этанола потребляется в качество добавок к топливу. Поэтому на общий спрос влияет топливная политика США – в частности, экологические требования, а также налоговые законы – и федеральные, и отдельных штатов. Нестабильность в мировом производстве бензина и растущий спрос на биомассу как сырье для ферментации тоже играют свою роль в распространении топливного этанола – равно как и развитие других рынков, в частности, пищевого и фармацевтического. Этанол получают либо синтетическим путем, либо ферментацией; однако спрос на синтетический продукт в США невелик. Большая часть этанола, получаемого ферментацией, производится из сухого молотого зерна – в США это обычно кукуруза, но используется также сахарная свекла и сахарный тростник. Это сырье заливают водным раствором альфа-амилазы и нагревают, в результате чего получается сжиженный крахмал. Глюкоамилаза превращает этот крахмал в сахар, служащий субстратом для ферментации, после чего к нему добавляют дрожжи. Затем полученную смесь перегоняют, обезвоживают и получают чистый спирт. Спирт, предназначенный для топливных целей, денатурируют, делая его непригодным для употребления в пищу. Весьма вероятно, что потребление этанола возрастает благодаря налоговым льготам. Так, федеральная льготная цена 54 цента за галлон существенно повысила спрос на топливный этанол. Эта льгота продлена до 2007 года, причем в 2005-2007 гг. цена будет снижена до 51 цента за галлон; все попытки сбить цену или добиться отмены льготы терпят крах. В ряде штатов – крупнейших производителей этанола – действуют и другие налоговые льготы. Еще один стимул к производству и потреблению промышленного этанола – появление сравнительно дешевого сырья – жом сахарной свеклы и тростника, кукурузные очистки, щепа и прочие растительные отходы. Несмотря на благоприятные прогнозы, рынок топливного этанола в США все же подстерегают определенные опасности. Если налоговые льготы будут отменены, производство пострадает. У топлива с добавками этанола повышается давление пара, увеличивается выброс летучих органических соединений, что затрудняет его применение в жаркую погоду; кроме того, при использовании топливного этанола происходит загрязнение воздуха уксусным альдегидом. Следует добавить, что из-за чувствительности этанола к воде его нельзя транспортировать по трубопроводам; приходится доставлять его водным, автомобильным или железнодорожным транспортом, что повышает расходы на перевозку. Прочие области применения промышленного этанола давно сложились и не предполагают особого подъема на рынке. В отличие от топливного этанола, другие промышленные продукты из этанола вынуждены пробивать себе дорогу на рынок без финансовой и законодательной поддержки. Промышленный этанол в США производится усилиями более 40 компаний на почти 60 заводах, общий выход продукции которых составляет 2 миллиарда галлонов в год (почти 8 миллиардов литров). В 1999 году пять крупнейших производителей контролировали две трети общего производства спирта в США. Лидирующее положение среди них занимает компания Archer-Daniels-Midland; за ней следуют Williams Bio-Energy, Minnesota Corn Processors, Midwest Grain Products и Cargill. Цены на этанол в США колеблются в пределах 1-1,2 доллара за галлон. 41% производственных мощностей принадлежит компании Archer-Daniels-Midland. В минувшем году США импортировали из стран Карибского бассейна этанол на сумму 50 млн. долларов, что составило около 2% общего потребления. Тариф 54 цента за галлон препятствует импорту из большинства стран; однако этот тариф не распространяется на импорт из Сальвадора, Ямайки и Коста-Рики. Недавно компания Shell Oil Products объявила о покупке акций Iogen Energy Corporation, мирового лидера в технологии производства биоэтанола, на сумму 29 миллионов долларов. Сейчас компания Iogen строит в Канаде первый в мире крупный завод по производству этанола из биомассы. Потребление этанола, полученного путем ферментации (млн. кг), 1989-2009 гг. Вид продукции 1989 1994 1999 2004 2009 Потребление бензина (млн. л) 425,1 441,0 486,0 528,8 570,8 Содержание этанола, полученного путем ферментации, кг / 5,27 8,51 8,63 11,50 18,22 Общее потребление этанола 2547,0 4252,5 4658,5 6441,1 10909,1 % этанола, получаемого путем ферментации 87,5 87,6 90 94,3 95,2 Потребление этанола 2229,4 3726,3 4191,3 6071,4 10382,9 Топливо 1993,6 3454,2 3876,0 5710,8 9970,1 Пищевые продукты и напитки 117,9 136,1 157,9 179,2 204,1 Прочее 117,9 136,1 157,4 181,4 208,7 $/кг 0,4409 0,4189 0,3748 0,3968 0,4189 Потребление этанола (млн. долл.) 963 1550 1610 2390 4380 % этанола 34,3 42,8 42,3 44,4 51,2 Потребление химических веществ, получаемых путем ферментации (млн. долл.) 2805 3620 3810 5380 8550 “ADM Used European Wine for Ethanol-Government Subsidies Pave the Trail From to to US”, The Wall Street Journal, “Shell Invests in Green Fuel Technology”, Business Wire, .
Энергосбережение в интернете. Структурная политика. Oпыт энергосбережения в осветительных установках московского метрополитена. Національний університет харчовихтехнологій. Уважаемые наши читатели. Главная -> Экология 
|