Курсовая работа: Развития отрасли биотоплива

Содержание

Введение……………………………………………………………………..3
1 Использование биотоплива………………………………………………6
1.1Классификация биотоплива……………………………………………8
1.2 Распространенные виды биотоплива…………………………………..10
2. Технология производства биотоплива…………………………………..15
2.1. Этапы производства биотоплив………………………………………..17
2.2. Оборудование для сжигания биотоплива……………………..............20
Заключение…………………………………………………………………....24
Список литературы………………………………………………………….25
Введение
На примере биотоплива любопытно проследить, как мировая конъюнктура влияет на изменение тональности экспертных оценок.
Мир стоит на пороге энергетического кризиса, отмечается в исследовании британского исследовательского центра Chatham House. Есть все основания полагать, что в 2013 году разразится топливный кризис. Скорее всего, на рынке появится дефицит нефти, вызванный резким ростом спроса, даже несмотря на постепенное наращивание объемов производства, - отмечается в докладе исследователя Chatham House П.Стивенса. Эта тема преобладала до июля 2008 года, когда цены на нефть достигли рекордного уровня $147,5 за баррель. Параллельно с ней развивалась тема целесообразности производства биотоплива, как нового пути решения энергетических проблем - в полном соответствии с фактом тесной корреляции цен на нефть, биоэтанол и биодизель.
Развитию рынка биотоплива способствовали как беспрецедентный рост цен на нефть, так и стремление развитых стран уменьшить свою зависимость от поставщиков энергоносителей. В основе развития биотоплива - политика некоторых государств, прежде всего США, Бразилии, стран Евросоюза. В результате мировой рынок биотоплива ежегодно растет на 20-25%.
В Бразилии исследованиями в области биотоплива занимаются с 70-х годов. Производить биоэтанол из сахарного тростника экономически выгодно даже без стартовых преференций: его себестоимость - менее 20 центов за литр. В Бразилии весь бензин продается с добавкой топливного этанола от 20 до 26%, а 4 млн машин ездит на чистом биоэтаноле.
США являются одним из главных производителей и потребителей биотоплива в мире. Ежегодно увеличивая на 2% долю этанола в составе бензина, США за десять лет намерены довести содержание биотоплива в бензине до 20%. Налоговые льготы, которые предоставляют США отечественным производителям, делают биотопливо из кукурузы намного дешевле, чем топливо, выработанное из нефти.
Европа занимает одну из лидирующих позиций по потреблению биодизеля. К 2010 году потребность Европы в минеральном топливе превысит 300 млн т, а в биотопливе с учетом ввода к 2010 году обязательной минимальной добавки его в минеральное топливо на уровне 5,75%, - около 17 млн т. Причем сама Европа будет производить всего 5,7 млн т. Похожая ситуация с соотношением производства и потребления - в Китае и Японии: Китай, активно применяющий альтернативные виды топлива, производит биоэтанола в объеме 50% от потребности, а Япония - только 5%.
В последнее время широко обсуждаемой является тема мирового продовольственного кризиса. По мнению экспертов, именно производство биотоплива является важнейшим фактором резкого роста глобальных цен на продовольствие. Мировой банк назвал биотопливо главным виновником продовольственного кризиса и роста цен на продовольственные товары. Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) в своем исследовании отметила высокую роль биотоплива в росте цен на сельскохозяйственную продукцию, в основном на зерновые и масличные культуры.
Если в период активной пропаганды и принятия программ по созданию и развитию биотопливной промышленности больше говорили о положительных аспектах биотоплива, но с началом финансового кризиса и падения цен на нефть мнения круто поменялись. Стали слышны высказывания, что ради получения биотоплива происходит уничтожение тропических лесов и превращение их в сельскохозяйственные угодья. Производство биотоплива может способствовать резкому ускорению изменения климата, поскольку в результате выращивания кукурузы, рапса или же получения пальмового масла парникового газа выделяется больше, чем экономится за счет получения из этих растений биологического топлива. К такому выводу пришли авторы исследований, опубликованных в специализированных журналах Science и Atmospheric Chemistry and Physics.
Международный исследовательский институт продовольственной политики (IFPRI) обнародовал оценки потенциальных глобальных последствий растущего спроса на биогорючее: при условии сохранения высоких цен на нефть быстрое увеличение мирового производства биотоплива вызовет к 2010 повышение мировых цен на кукурузу на 20%, а к 2020 году - на 41%. Цены на семена масличных культур, в том числе сои, рапса и подсолнечника, по прогнозам, должны подняться на 26% к 2010 и на 76% к 2020 году, а цены на пшеницу - соответственно на 11% и 30%. По оценкам ОЭСР, в перспективе на производство биотоплива может пойти до 12% всего производимого в мире зерна и 14% масличных, тогда как в 2007 году эти показатели составляли соответственно 8% и 9%.
Казахстан проявляет интерес к развитию биотопливных технологий. В Тайыншинском районе СКО реализован проект "Производственный комплекс "Биохим". Технология производства топливного биоэтанола базируется на основе современных методов переработки пшеницы 5 класса с минимальным выходом отходов производства и получением сопутствующей продукции - клейковины (19,2 тыс. тонн в год), углекислого газа (5,6 тыс. тонн в год), кормовых дрожжей (24 тыс. тонн в год).
АО "Национальный холдинг "КазАгро" считает, что Казахстан имеет возможность построить порядка 25-30 заводов, подобных комплексу "Биохим". С учетом наличия у нас порядка 1 млн тонн в год зерна низкого качества (5 класса), свыше 5 млн га залежных земель, благодаря которым возможно производить около 2,5 млн тонн биотоплива в год,Казахстан может войти в пятерку мировых лидеров производства этого альтернативного вида топлива, полагают в "КазАгро".
Некоторые эксперты утверждают, что ставка мирового сообщества на биотопливо чрезмерна. Кроме Бразилии, практически везде оно неконкурентоспособно и существует только за счет различных мер поддержки. Снижение цен на нефть ведет к соответствующему снижению цен на биотопливо. Депутаты Европарламента призвали ограничить производство и использование биотоплива первого поколения, так как это ведет к значительным энергетическим затратам, а также создает угрозу продовольственной безопасности во всем мире. Евродепутаты предложили форсировать усилия по разработке эффективных электродвигателей и моторов для автомобилей, работающих на водороде, и биотоплива так называемого "второго поколения", получаемого из древесины, соломы и водорослей.
Оценка перспектив развития отрасли биотоплива в Казахстане дает противоречивые результаты. Ресурсный потенциал, безусловно, имеется. Спрос со стороны Европы, Китая и Японии присутствует. Однако сильное влияние оказывают нестабильность цен на нефть, узкий круг стран, проявляющих интерес к новому топливу, высокий уровень обеспокоенности общественности относительно будущей нехватки продуктов питания в связи с быстро растущим населением, вероятность снижения интереса Европы к использованию биотоплива в пользу других альтернатив.
1 Использование биотоплива
В 2005 году в странах Европейского союза 4% энергии получали, используя биотопливо. Лидерами в этом были Финляндия и Швеция: 16 и 20% энергии соответственно. Проекты по использованию биоотходов развиваются в Азии, чтобы заменить до сих пор широко используемое дерево Биотопливные проекты так же развиваются в Африке.
В 2002 году в США объем биоэнергии составлял 9733 мегаватта. Большинство видов биотоплива попутно сжигается вместе с углем для достижения базовой мощности - устойчивого электроснабжения (энергии, необходимой для обеспечения повышенного спроса во время пиковых нагрузок). Биоэнергия обеспечивает более 3% общего энергопотребления США. В США биотопливо превзошло гидроэлектростанции как возобновляемый источник энергии.
Очень часто биотопливо используется промышленностью, которая его и создает. К примеру, деревообрабатывающая промышленность сжигает собственные древесные отходы, чтобы получать пар и электроэнергию, необходимые для работы фабрики. К отходам относится древесные опилки, неиспользуемые ветки и щепки. Лесопромышленность получает более 50% необходимого ей электричества, используя собственные отходы. То же самое касается бумажной промышленности.
Другой вариант использования биомассы - получения биотоплива. Крахмал или сахаросодержащие злаковые превращаются в этиловый спирт: этанол. В Бразилии большая часть транспорта заправляется этанолом. Перевод транспорта на этанол начался в середине 1970-х, когда впервые повысились цены на бензин. Лидеры бразильской промышленности решили снизить зависимость страны от нефти. Этаноловая промышленность развивалась медленно, год за годом. В Бразилии выращивается сахарный тросник, он ферментируется и превращается в этанол. Бразильские автомобили должны быть универсальными, то есть работать и на этаноле, и на бензине. Потребители делали выбор сами, основываясь на цене топлива.
Вскоре опыт Бразилии стали перенимать другие страны. Производство этанола увеличивается в Китае и Европейском союзе. В США в 2004 году производилось 12,9 млрд. литров этанола, что почти в два раза больше показателя 2002 года. Производимый этанол добавляется в бензин для увеличения октанового числа и снижения выбросов. В США источником этанола является кукуруза. Альтернативой кукурузе как источнику этанола в США может быть прутьевидное просо. Родина этого растения - Северная Америка, просо является более эффективным источником этанола, нежели кукуруза. Использование этого злака находится в стадии опробации.
В США для экспериментальной заправки городских автобусов используется смесь бензина и этанола, называемая E-дизельным топливом.
Потребление биодизельного топлива так же растет и в Европе. Биодизельное топливо получается из растительного масла, прошедшего так называемую трансэфиризации. Животный жир и ресторанные отходы так же могут быть превращены в биотопливо. Это биотопливо в ближайшие дни может полностью заменить дизельного топливо или использоваться в виде смеси: 20% биотоплива и 80% дизельного. В 2005 году в Европейских странах произведено более 3 миллионов метрических тонн биотоплива. Самым крупным потребителем и производителем является Германия. В мире начинают появляться специальные программы по популяризации использования биотоплива. [2]
1.1 Классификация биотоплива
В зависимости от агрегатного состояния, поколения, способа получения и сфер применения выделяют несколько видов биотоплива. По агрегатному состоянию выделяют твердое, жидкое и газообразное биотопливо.
Виды биотоплива:
1 Твердое биотопливо
1.1Топливные гранулы
2 Жидкое биотопливо
2.1 Биоэтанол
2.2 Биометанол
2.3 Биобутанол
2.4 Диметиловый эфир
2.5 Биодизель
2.6 Биотоплива второго поколения
3 Газообразное топливо
3.1 Биогаз
3.2 Биоводород
1.1 Твердое биотопливо - это дрова, древесные топливные гранулы и топливные брикеты. Основным источником дров являются энергетические леса, в которых можно найти травы, кустарники и быстрорастущие породы древесины. Древесные топливные гранулы получают при прессовании древесных отходов, и они являются экологически чистым видом биотоплива.
Для отопления помещений также применяют топливные брикеты. Это высушенные энергоносители, изготовленные из веществ биологического происхождения. Такие вещества обязательно высушиваются, чтобы при сжигании можно было получить энергию.
Достаточно перспективным считается жидкое биотопливо. Его в основном применяют для работы двигателей. Получить такое топливо можно при переработке растительного сырья: сахарного тростника, сахарной свеклы, рапса и кукурузы. К жидкому относят такие виды биотоплива: биоэтанол, биометанол и биодизель. Биоэтанол является самым популярным видом топлива, благодаря экономической эффективности производства. Благодаря тому, что такое топливо получают из растений, снижается уровень выбросов при его использовании. Биоэтанол может применяться для разных видов автотранспорта.
Биометанол получают при переработке фитопланктона. При высоком уровне энергоотдачи нет серьезных требований к производственной площадке. Биодизель производят из растительных масел. Его можно использовать в сочетании с обычным дизельным топливом. Такое топливо безвредно при попадании в воду или почву, поскольку практически полностью распадается за короткий промежуток времени.
К газообразному относят такие виды биотоплива, как биоводород и биогаз. Эти вещества получают при обработке в ходе брожения или других биохимических или термических процессов. Биогаз получают из органических отходов, травы и фикальных осадков. Процесс производства позволяет предотвращать выбросы метана в атмосферу. Применяться такое топливо может в тех сферах, где используется природный газ. [3]
1.2 Распространенные виды биотоплива
Древесный уголь. Древесный уголь, это нелетучая часть продуктов термического распада древесины. Под этим названием для разных целей предлагаются продукты, различающиеся по составу и свойствам.
Исторически - древесный уголь один из самых первых продуктов целенаправленно изготавливавшихся людьми. Особенность древесного угля, несвойственная никакому другому топливу, это отсутствие в продуктах горения угарного газа. Поэтому, древесный уголь начали сперва собирать на пожарищах, а потом и изготавливать еще пещерные люди. Примитивные способы приготовления угля, состоящие в разогреве по особому сложенных дров, накрытых дерном за счет сжигания части дров в разных вариантах просуществовали до конца 19 века как единственная технология. Они продолжают существовать, как кустарный метод, особенно широко в развивающихся странах Африки и Латинской Америки. В других странах, не озабоченных экологической чистотой процессов, эту технологию модернизировали путем замены дерна на металл, кирпич и т.п. Достаточно много таких аппаратов до сих пор существует и в России. Общий их недостатки - выброс ядовитых паров и газов в окружающую среду, низкий выход товарного продукта и неэффективное использование объема аппаратов.
Современное углевыжигательное оборудование исключает загрязнение окружающей среды. Первоначально использовались аппараты с внутренним вводом теплоносителя и улавливанием жидких и газообразных продуктов. К концу 20 века спрос на жидкие продукты термического разложения упал до нуля. Появились аппараты, в которых все парогазы без конденсации сжигаются, а тепло используется на технологию. Лучшие из них позволяют вести процесс исключительно на собственном тепле большую часть года, кроме самых суровых месяцев зимы. Как правило, это аппараты с внешним подводом тепла. Современные технологии позволяют получать уголь с разной степенью прокалки - более богатый летучими веществами для быта и более прокаленный для промышленности. Прочность угля зависит не только от технологии изготовления, но и от породы. Из твердолиственных пород древесины уголь получается более прочный, чем из других. Существуют особые виды угля. Из очень плотного «каменного» дуба изготавливают т.н. «белый» уголь, особо ценимый в восточной Азии. Сравнительно недавно освоено производство угля из экструдерных опилочных брикетов. В Азии и Южной Европе его предпочитают обычному углю. В России действует ГОСТ на древесный уголь (ГОСТ 7657-84).
Щепа. В основе технологии получения щепы лежит измельчение древесины на специальной технике. Различают топливную и .....