АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА НА СЖИГАНИИ ТОРФА

… .   Многим  любителям альтернативной энергетики будет интересно и неожиданно узнать, что по строгому счету вся большая электроэнергетика в СССР начиналась как альтернативная и возобновляемая.  Для этого стоит внимательно рассмотреть  начало электрофикации СССР.  Она начиналась с знаменитого плана ГОЭЛРО (Государственный план электрофикации России).   План ГОЭЛРО, рассчитанный на 10—15 лет, предусматривал строительство 30 районных электрических станций (20 тепловых электростанций  и 10 гидроэлектростанций) общей мощностью 1,75 млн кВт. Что интересно – из 20 тепловых станций 14 работали на торфе и только 6 на местном угле.  Т.е. 10 гидроэлектростанций – это возобновляемая «чистая» энергетика, а 14 ТЭС  на торфе тоже к ним относятся.  Мало кто знает, что торф отвечает всем требованиям малой, зеленой, альтернативной энергетики.  Например, при сжигании  торфа вредные выбросы минимальны, их меньше чем при сжигании дров или в выхлопе дизельных генераторов, и сравнимы с выхлопными газами природного газа.  В газах от сжигания торфа совсем нет серы и многих других веществ, которых много выделяется при сжигании каменного угля, мазута, солярки и проч. При этом торф (мох и лишайники) в болотах  постоянно растет (на 1-3 мм в год) — т.е. непрерывно возобновляется. Следовательно, количество торфа в болотах непрерывно увеличивается.   Еще- торф это местное «подножное топливо» для огромных территорий нашей страны, да во и многих других стран на разных континентах.   Именно поэтому торф и был выбран как основная энергетическая база развития электроэнергетики в России на заре Советской Власти.

… .   Идею комплексной электрификации России на основе использования местных энергоносителей — торфа, подмосковного, уральского и донецкого угля, а также сланцев — российские инженеры и ученые – практики сформировали еще в 1900 году на I Всероссийском электротехническом съезде. К началу Первой мировой соответствующая программа уже была комплексно проработана. Как первый опытный объект в 1912—1914 году около подмосковного Богородска (ныне Ногинск) была возведена крупнейшая в мире торфяная тепловая электростанция «Электропередача». Сегодня это ГРЭС-3 (Электрогорская ГРЭС), которая давно переведена на газовое топливо.  Создателями этой ТЭС стали Классон, Винтер, Кржижановский и Иван Радченко, который занимался торфоразработками. Последние два еще стали и видными революционерами и деятелями советского государства. Станции обязан своим рождением поселок Электропередача — ныне город Электрогорск. На станции было установлено два турбогенератора по 5,5 Мвт каждый, и её котлы сжигали около 300 тонн торфа в сутки.

… .   В первые годы развития плана ГОЭЛРО созданы и запущены в работу   Каширская (1922 год) и Шатурская (1925 год) ГРЭС, обе  работали на сжигании  торфа.  В результате реализации плана электрофикации СССР в 1930г. на торфяных электростанциях сгенерировано 40 % всей электроэнергии страны, в 1940г. (после запуска крупных гидроэлектростанций)  эта цифра составляла 20 %.  Добыча торфа в СССР составляла  50 млн. тонн в конце 80-х годов, из них 50 % использовалась в энергетике, 50 %- в сельском хозяйстве.

… .   Потом количество электростанций на торфе в виде топлива сошло на нет. Причин много и одна из них — приход дешевого и более удобного в применении сетевого газа для питания котлов паросиловых установок.   И действительно  все крупные тепловые электростанции находятся  в обжитых местностях с хорошим промышленным  потенциалом и развитой инфраструкторой. Там обязательно есть сетевой газ от магистральных газопроводов и подключение к газовым магистралям больших электростанций- вполне логично. Конечно,  это касается крупных электростанций мощностью от 10 до 100 МВт.
Но в России и в других странах (Канада, США, Бразилия, Индонезия, Финляндия и пр). есть огромные малонаселенные  территории где нет плотной сети населенных пунктов с развитой промышленностью и сельским- лесным хозяйством. Но там везде живут люди и существуют небольшие населенные пункты и какие-то промысловые и хозяйственные объекты.  Тянуть туда газопроводы и мощные линии электропередач – нерентабельно, да и порой технически невозможно…  Вот тут и встает вопрос создания малых (от 250-500 КВт до 1,5 -2 Мвт) местных энергетических станций, которые используют местное топливо.  На этих мощностях сейчас в основном используются дизель-электрогенераторы, которые сжигают дорогое дизтопливо, которое надо с большими затратами завозить за тысячи километров. При этом в этих местностях в 90% случаев есть свое местное топливо – от угля, до дров. И очень часто вокруг много торфа.  Вот в этих случаях и вступает в силу  возможность создавать малые тепло-электростанции, которые дают тепло и электричество от сжигания в котлах торфа. Полученный в котлах пар дальше идет крутить паровые роторные двигатели (паровые турбины в мощностях менее 3,5 МВт не эффективны и крайне дороги).

… .   И такие схемы развития местной энергетики на местном био-топливе (торфе, отходах лесопереработки и проч.) – гораздо надежнее, работоспособнее и экономически выгоднее, чем другие виды альтернативной энергетики вроде выработки в северных краях электроэнергии на солнечных батареях, через ветрогенераторы и проч.

   Краткий анонс статей о разных аспектах энергетики

СТАТЬЯ №2
БИОМАССА (РАСТИТЕЛЬНАЯ МАССА) КАК РЕСУРС АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

   … .   Почему-то во многих статьях и обзорах на тему альтернативной энергетики тема  преобразования в энергию (тепловую и электрическую энергию)  горючего твердого топлива и отходов поднимается слабо.  Под альтернативной энергетикой  больше понимается ветроэнергетика или солнечная энергетика. Реже  — выработка электроэнергии на малых  гидроэлектростанциях либо использование  тепла недр земли.   Если и упоминается биоэнергетика в плане выработка  тепловой и электрической энергии из биомассы, то чаще всего идет тема сбраживания  отходов пищевых производств, либо органического мусора либо навоза- помета с птицеводческих либо животноводческих ферм,  для выработки горючего газа.  Такой газ потом можно сжигать для разных энергетических нужд.
Но вот возможности применения в области альтернативной, малой или автономной- распределенной энергетики  древесной массы (щепы, опила или просто дров)  либо соломы, как и других горючих остатков от лесопереработки, деревообрабатывающей промышленности,  сельского хозяйства – пищевой промышленности,  рассматриваются крайне редко.
… .   Но на самом деле такие горючие отходы – это огромная топливная база для  малых  энергетических  установок, которые могут создаваться буквально везде в большом количестве в разных странах мира.  И такая огромная топливно-энергетическая база может привести  к тому, что малых электростанций на сжигании  может оказаться гораздо больше, чем всех ветро- энергоустановок и солнечных батарей, как и иных установок альтернативной энергетики вместе взятых.
Давайте посмотрим хотя бы на некоторые  области   наличия горючих отходов и  растительного топлива.

… .   На территории Российской Федерации размещено около 25% мирового запаса лесных  ресурсов планеты, а это приблизительно 82 млрд. м 3 древесины.     При разработке лесосечного фонда в объёме приблизительно 400 млн. м3  отходы лесной промышленности составили примерно 120 млн. м3 древесины, а отходы деревообрабатывающей промышленности — примерно 57 млн. м3. В настоящее время из общего количества отходов используется в виде технологического сырья немногим более 5 млн. м3 и в виде топлива для предприятий — примерно 20 млн. м3.  Т.е. используется не более 12 %  отходов в этой отрасли.

… .   На сегодняшний день в лесной и деревообрабатывающей промышленности  в год  получают около 70 млн. т. древесных отходов (ветки, горбыли, опилки, щепа, кора, стружка и проч.)    В этих отраслях производства по технологическим особенностям производственные отходы очень велики:
… .   —  в лесопилении  —  40 %,
… .   —  в мебельном производстве — 50 %  от  расходуемого сырья.

70 миллионов тонн горючих отходов от лесопереработки в России, которые сейчас не используются и на 20% — это огромный объем топлива для малой, автономной энергетики.

… .   Далее — горючие отходы сельского хозяйства.  В России ежегодно получают «побочным продуктом» растениеводства  от 120 до 140 млн тонн разной соломы, на Украине- около 50 млн тонн, а в Китае более 600 млн тонн.  Использование соломы в России идет не более 20% на разные нужды, а большая часть соломы запахивается в землю, или сжигается в полях как рисовая солома в Краснодарском крае.  При этом по энергетическому содержанию дна тонна соломы   эквивалентна  330 кг дизельного топлива или 600-700 кг угля, или же 500 м кубических газа.
… .   Другое направление- только в Бразилии урожай сахарного тростника составляет около 700 млн тонн, не менее 70% этого объема при переработке составляют отходы – так называемая богасса (выжатые, измочаленные стебли тростника).  В мировом масштабе – это несколько миллиардов тонн отходов. Эти отходы- прекрасно горят.

… .   Как мы видим, что топливно- сырьевая база альтернативной, малой или автономной местной энергетики- поистине огромная.  И самое главное- что такие горючие отходы распространены практически по всему миру. Это топливо не нужно завозить из далека на малые электростанции,  как это нужно в случае с моторным  топливом или углем.   И такие  топливные запасы могут стать одним из двигателей прогресса многих отдаленных уголков нашей страны, да и всей планеты, как и многих слаборазвитых стран.

   Краткий анонс статей о разных аспектах энергети

СТАТЬЯ №3
ОТРАБОТАВШИЕ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ШИНЫ  КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ  БАЗИС  МАЛОЙ  И АВТОНОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

… .   Альтернативная и автономная электроэнергетика и проблема утилизации старых шин — что тут общего? Оказывается, оно есть и очень прямое. Все города и села России, да и многих других стран завалены старыми – отработавшими своё автомобильными покрышками. Они лежат кучами у  мусорных баков, складированы возле гаражей и авторемонтов,  громоздятся на стихийных свалках и проч. Это общемировая проблема и решается она даже в развитых и благополучных странах мира не просто и не дешево.  Удивительно – но основным методом ликвидации старых шин в Японии, Германии и Швеции оказывается сжигание старых автомобильных покрышек. Например, в Японии сжигают около 70% старых шин, в Швеции- около 65%, а в Германии – примерно 50%. Сжигают старые шины в специальных установках с целью получения тепла и электроэнергии. Вот она – прямая связь между утилизацией отработавших свое авто — шин и малой и альтернативной энергетикой.  Конечно — специальные  печи для сжигания автошин спроектированы так, что покрышки сгорают полностью, и практически не выделяют вредных веществ в  окружающую среду. Высокая температура в топках таких  установок полностью термически разрушает все составляющие резины автошин и в трубу уходят лишь безобидные пары воды и  углекислый газ.
При этом такое уничтожение старых автошин может оказаться экономически выгодным, ибо теплотворная способность резины, из которой они состоят   на 80% —  весьма высока. Она выше, чем у каменного угля, и примерно равна теплоте сгорания мазута. Именно поэтому ГОСТ Р 54095-2010  «Требования к эко — безопасной утилизации отработавших шин» определяет сжигание  в специальных установках отработавших автомобильных шин как наиболее  разумный тип уничтожения таких отходов, и  не допускает только неконтролируемое сжигание на открытом воздухе, которое определяется как опасное и вредное.
… .   Так почему же тогда, если существует общепризнанный  вариант утилизации  отработавших своё автомобильных  покрышек, он так мало применим в мире, и  практически не применяется в России?  Оказывается – вся проблема в масштабах таких установок и в разных вариантах использования энергии от сжигания старых автошин.   Дело в том, что при прямом сжигании старых автошин в специальных котлах с получением пара, традиционные технологии «большой энергетики» предполагают питание паром больших паровых турбин для вращения электрогенераторов. Паровые турбины имеют эффективность только в размерностях более 5 МВт, именно поэтому в «большой энергетике», все мощности электрогенерирующих установок менее 10 МВт отнесены к малой, автономной и даже к альтернативной энергетике.
… .   Если предположить, что будет построена станция по электрогенерации на сжигании старых шин с  ее комплектованием минимальной по размеру паровой турбиной  при её приемлемом КПД – в 5 МВт, то такой электростанции надо сжигать 2 тонны старых покрышек в час.   При этом стоимость станции будет не менее  20  млн. долларов. Так же для обеспечения питания топливом придется свозить старые покрышки с окрестностей в 120-150 км, ибо набрать 50 тонн в день старых покрышек даже в среднем по размеру городе будет не так просто… А такая транспортная схема с ежедневным сбором и транспортировкой за сотню километров топлива на десятке грузовиков, окажется весьма трудным по финансовым  затратам делом.  Именно это две главные  причины, которые резко снижают коммерческую привлекательность дела, для малого с среднего бизнеса. К этому еще надо добавить, что продать 5 Мвт электричества будет очень непростым делом, это уже большие объемы электроэнергии.
… .   Так что же делать в таком случае? Ответ на этот вопрос прост и понятен – надо переходить от размеров и масштабов «большой энергетики» с ее огромной ценой на строительство  крупномасштабных объектов, на малые масштабы недорогих объектов, которые присущи для малой – альтернативной энергетики.
… .    Для эффективного избавления от завалов старых автошин в городах и селах нужно применять малые паросиловые установки с паровыми роторными двигателями мощностью в 50-150 квт,  котлы которых будут за одну загрузку требовать 3-5 -10 старых покрышек и размещаться такие энергоустановки будут рядом с малыми потребителями электроэнергии. Подсчитано, что 3-5 таких установок могу вполне эффективно утилизировать поток старых автошин, которые образуются в сельском административном районе с населением в 30-50 тысяч человек, или в таком же  по населению малом городе.   20-30 установок мощностью в 100-250 квт, могут эффективно решить проблему утилизации старых покрышек, да и всякого  полимерного – пластикового мусора в городе с населением в 200-300 тыс человек.  Для миллионного города потребуется уже с сотню таких установок, которые будут расположены на окраинах города, рядом с промышленными зонами и  вырабатывать дешевое электричество и тепло для прямых потребителей, которые у них будут находиться буквально в «шаговой доступности».  И  паросиловые установки такого типа автономной и альтернативной энергетики смогут решить сразу две проблемы – избавить города и села от завала старых шин, как и обеспечить дешевой энергией.

   Краткий анонс статей о разных аспектах энергетики

… .