Возобновляемые источники энергии

По данным фирм Германии 1 м2 солнечного коллектора можно отопить 5 м2 площади жилого помещения. Эти значения, конечно, зависят от продолжитель­ности безоблачного периода и температуры наружного воздуха, которая в Бела­руси несколько ниже, чем в Германии. Однако и в нашей стране имеются опре­деленные предпосылки для развития гелиоэнергетики. Для этого в Беларуси есть необходимые технические и производственные возможности для произ­водства гелиоустановок, а на Гомельском химическом заводе получены первые образцы главного компонента солнечных батарей - кремния, который может производиться из отходов химического производства.

За счёт использования солнечной энергии возможно замещение органи­ческого топлива в объеме 25 тыс. т у. т. в 2005 году.

Остаётся пока нереализованным и такой источник местного топлива в Беларуси, как лигнин, который в виде отхода производства образуется на Речицком опытно-промышленном и Бобруйском гидролизных заводах. По­сле переработки на этих заводах древесного сырья на белок (Речицкий ОПЗ) и гидролизный спирт (Бобруйский ГЗ) образуется лигнин, который может быть основой для производства дешёвого, экономически чистого топлива с теплотворной способностью на 5-10 % выше, чем у торфа. Однако трудно­сти, с которыми столкнулись при поиске путей использования его для полу­чения тепловой энергии [высокая влажность (≈70 %), взрывоопасность, вы­деление вредных веществ при сгорании и др.], не позволили пока найти эф­фективного варианта использования лигнина для указанных целей. Только в отвалах около г. Речицы его скопилось несколько миллионов тонн, и еже­дневно объёмы его увеличиваются на 400-500 тонн. Побывавшие на этом за­воде немецкие гости признались, что нигде в Европе не видели такого колос­сального сосредоточения энергии в одном месте. Переработка их отходов производства на топливо позволила бы в течение 6 лет обеспечить Речицу и Речицкий район собственными ТЭР. Но для этого требуются соответствую­щие денежные средства. И, очевидно неслучайно, поэтому правительство Ба­варии выделило деньги для подготовки технических зданий 4 природоохран­ных проектов, в т. ч. строительство завода для получения тепло- и электро­энергии в результате сжигания лигнина в Бобруйске.

Биомасса образуется за счет быстрорастущих растений и деревьев. В климатических условиях Беларуси с 1 га энергетических плантаций собира­ется масса растений в количестве до 10 т вещества, что эквивалентно при­мерно 5 т у. т. При дополнительных агроприемах продуктивность гектара может быть повышена в 2 раза. Из этого количества биомассы можно полу­чить 5-7 т жидких продуктов, эквивалентных нефти. Наиболее целесообраз­но использовать для получения сырья площади выработанных торфяных ме­сторождений, на которых отсутствуют условия для произрастания сельско­хозяйственных культур. Площадь таких месторождений в республике со­ставляет около 180 тыс. га, которая может стать стабильным, экономически чистым источником энергетического сырья в объеме до 1,3 млн т у. т. в год. Реализация этого источника затруднена отсутствием специальной техники, дорог в местах торфяных разработок, перерабатывающих предприятий. Первые опытные площади засеяны в Гомельской области.

В твердых бытовых отходах (ТБО) горючие компоненты составляют 50-88 %, а теплотворная способность - 800-2000 ккал/кг. В Республике Бе­ларусь ежегодно накапливается их около 2,4 млн т, которые направляются на свалки и два мусороперерабатывающих завода (Минский и Могилев-ский). Потенциальная энергия, заключенная в ТБО, образующихся на терри­тории Республики Беларусь, равноценна 470 млн т у. т.

Лучшим способом получения энергии из ТБО является биопереработка с целью получения газа, но эффективность их составит не более 20-25 %, что эк­вивалентно 100-120 тыс. т у. т. Кроме ежегодно образующихся ТБО необходи­мо учитывать многолетние их запасы, которые имеются во всех крупных горо­дах и создают проблемы их складирования. Только по областным городам еже­годная переработка ТБО позволила бы получить количество биогаза, эквива­лентного 50 тыс. т у. т., а по Минску - до 30 тыс. т у. т. Конкретные показатели эффективности могут быть получены на основании детальных проектных про­работок, создания и эксплуатации опытно-промышленного полигона. К 2005 г. из ТБО возможно получение до 20 тыс. т у. т.

На многих промышленных предприятиях в процессе производства обра­зуются технологические воды, которые после очистки или без нее сбрасы­ваются в водотоки или водоемы. Расходы таких вод могут достигать не­сколько кубометров в секунду, а разность высот промплощадки и уровня воды в водотоке (водоеме) - несколько десятков метров. Эти обстоятельства создают предпосылки для использования энергоресурсов сбросных вод по­средством строительства небольших ГЭС. Такая ГЭС может быть построе­на, например, на водовыпуске станции аэрации, где осуществляется очистка городских сточных вод. Очищенные стоки через водовыпуск удаляются в реку. Водовыпуск представляет собой два железобетонных канала, по кото­рым вода подается в железобетонные колодцы, а из него через донное от­верстие выпускается в водоток. Производительность водовыпуска составля­ет 13,8 м3/с, а перепад между уровнями вод в каналах и в реке в межень дос­тигает 6,3 м. Проведенные расчеты показали, что максимальная мощность такой ГЭС может составлять 565 кВт при среднемноголетней выработки электроэнергии 3,05 кВт ч в год. Возможно сооружение ГЭС в системе во­доснабжения ТЭЦ и за счет сбросной воды с градирен.

Геотермальные ресурсы в Беларуси к настоящему времени практически отсутствуют, поскольку температурные условия недр территории республики изучены недостаточно. По предварительным данным наиболее благоприятные условия для образования термальных вод имеются в Припятской впадине. Од­нако большая глубина залегания термальных вод, сравнительна низкая их тем­пература, высокая минерализация и низкий дебет скважины (100-1150 м3/сут)  не позволяют в настоящее время рассматривать термальные воды республики в качестве заслуживающего внимания источников энергии.

К местным для Беларуси источникам энергии относятся нефть, бурые уг­ли, горючие сланцы и др. Общие извлекаемые ресурсы нефти в Республике Беларусь оценены в 362,1 млн т (525 млн т у. т.). В промышленную категорию переведено примерно 48 % указанных ресурсов.

В Припятской нефтяной области прогнозируется открытие 470 новых за­лежей нефти, из них с запасами более 3-4 млн т - 6, от 1 до 3 млн т - 18, остальные - ниже 1 млн т. Общая производительность существующих сква­жин снижается, так как многие разработанные нефтяные пласты уже пере­шагнули пиковый рубеж производительности. Это обстоятельство формиру­ет тенденцию спада добычи нефти в будущем.

Что касается бурых углей и горючих сланцев, то их запасы пока не разра­батываются, поскольку по своим качественным показателям они не являются эффективным топливом из-за низкой теплоты сгорания и высокой зольности. Так, калорийность бурых углей составляет 1500-1700 ккал/кг, а горючих слан­цев - 1000-1600 ккал/кг; зольность соответственно - 17-23 и 75 %. В будущем при дальнейшем повышении мировых цен на энергоносители возможно ис­пользование бурых углей в качестве коммунально-бытового топлива после под­сушки и брикетирования в смеси с торфом или для получения генераторного га­за. Из горючих сланцев также возможно получение жидкого и газообразного топлива после предварительной термической подготовки.

При условии проведения соответствующих инвестиционных и энергосбере­гающих мероприятий в период с 2001 до 2005 гг. существует возможность на­ращивания потребления по следующим видам местных топливных ресурсов:

Таблица 3.

Потенциал местных и нетрадиционных источников энергии в Республике Беларусь (млн т у. т.)

Согласно Материалам Международной конференции КЭМРОН (Гаага, 1984 г.) максимум добычи нефти приходится на 10-е, а газа - на 40-е годы XXI века. Однако к 2120-2130 годам запасы нефти могут истощиться пол­ностью. Газ, как полагают эксперты, будет добываться и в 2150 году, при­чем раза в 2 больше, чем в настоящее время. Поэтому в мире ведется интен­сивный поиск получения топлива из возобновляемых источников энергии. Так, голландский химик С. де Витт разработал интересный проект получе­ния кетонов, или спиртов (метанол, этанол, бутанол) из зеленой биомассы через газификацию древесины и ферментацию Сахаров. Спирты имеют очень высокое октановое число и являются заменителем высококачествен­ного топлива.

В Бразилии еще в 1981 году было получено 4,2 млн литров этанола. На этом топливе работают все автобусы крупнейших городов страны, многие автомобили. В США этанол получают из отходов кукурузы. В других стра­нах из сельскохозяйственных отходов получают метан, который затем ис­пользуют в качестве топлива.

К нетрадиционным источникам энергии относится и рапсовое масло, идею использования которого в качестве автомобильного топлива выдвинул еще в начале 1960-х годов немецкий инженер Людвиг Эльсбет. В 1964 году он организовал институт усовершенствования двигателей внутреннего сго­рания. Несколько позже была образована специальная фирма Elsbett, зани­мающаяся производством двигателей, использующих в качестве топлива растительное масло.

Преимуществами растительного масла являются:

- меньшая эмиссия вредных выбросов при сгорании;

- отсутствие опасных эффектов в процессе транспортировки и использования;

- простота процесса производства растительного масла, который может быть осуществлен не только в больших масштабах на специализированных заводах, но и в небольших количествах - на собственных мелкотоварных фермах;

- относительно продолжительный срок хранения без утраты качества и др. Об увеличивающихся объемах использования «масляных» двигателей

свидетельствует количество специализированных заправок рапсовым мас­лом, которых в Германии создано 15.

К нетрадиционным видам топлива относят помет домашних птиц, кос­тяную муку и отходы переработки мяса птицы, сжигая которые, в Анг­лии, например, на одной электростанции получают электроэнергии, доста­точной для снабжения ею 24000 индивидуальных жилых зданий при мощ­ности электростанции 13,5 МВт.

Большой проблемой для ОАО «БелФА» на протяжении всего периода его существования остается утилизация отходов стрижки искусственного

меха, так называемого кнопса. Это полимерный материал вывозился на складирование в специальное отведенное место в лесном массиве. Как пока­зали исследования, эти отходы очень калорийны при сжигании, и в настоя­щее время ведется поиск методов высокой очистки газов, которые будут выделяться при этом процессе.

Известно, что газ, поступающий на электростанции и газораспредели­тельные пункты под высоким давлением, пригоден к употреблению только в пониженном давлении. Энергия, которая освобождалась в результате этих перепадов в давлении, уходила в никуда. Впервые, внедренная на Лукомль-ской ГРЭС мощностью 2400 МВт, турбодетандорная установка, мощность которой всего лишь 5 МВт, решает проблему перехода используемого газа с высокого давления на пониженное и вырабатывает энергии столько, сколько потребляет весь Чашникский район. На этой ГРЭС запланировано внедрить еще одну такую установку, а для нужд республики нужно 20 генераторов малой энергетики. Отрабатывается вопрос установки такого же детандера на Минской ТЭЦ-4 и на предприятиях, производящих энергоемкую продук­цию или являющихся крупными потребителями газа.

К нетрадиционным видам топлива относятся и полученный предприни­мателем из Барановичей И. Дьяковым продукт из отслуживших свой ресурс автомобильных шин, который по подтверждению сотрудников лаборато­рии НАН Беларуси представляет собой синтетическую нефть. Усовершенст­вовав свою разработку, этот предприниматель сумел получить из произве­денной нефти 15 % бензина А-92 и 40 % дизельного топлива. Технология получения этих компонентов горючего практически безотходна и не вредит окружающей среде. После ввода в эксплуатацию опытно-промышленной ус­тановки мощностью 10-20 т нефти в сутки, а затем и завода мощностью 160 т в сутки, можно будет утилизировать сотни тонн автошин в сутки, вы­рабатывая за год 500 тыс. т синтетической нефти.

В Узденском районе нашей республики на площади в несколько десятков гектаров заложен питомник для выращивания канадской ивы и сахалинского тростника для использования в последующем в качестве твердого топлива для отопительных котлов, используемых в производственных помещениях. А в Гомельской области на территории в 1000 га загрязненной радионуклидами,

будут выращивать растения, которые дают большой объем зеленной массы. По­сле ее брожения получается газ, пригодный для сжигания.

Пример бережливости к использованию нефтепродуктов показывает раз­работанная в Гродненской области технология переработки различных ма­рок автола, дизельного и веретенного масла, нигрола. Отслужившие свой срок в соответствующих агрегатах, машинах эти нефтепродукты не сжига­ются на кострах и не сливаются в неположенных местах, а накапливаются в таре и затем доставляются в Новоельнянский межагрорайснаб, что в Дят-ловском районе, в котором имеется специально созданный для их перера­ботки участок. Оборудование для него закуплено в Канаде и производит из этих отработанных нефтепродуктов дизельное и печное топливо, гидравли­ческое масло. В 2000 г. здесь получено 70 т дизельного топлива, 450 - печ­ного и 4,5 т масла для гидросистем. По официальному заключению Бело­русской государственной машиноиспытательной станции по всем без ис­ключения параметрам это топливо соответствует ГОСТу. Дизтопливо также соответствует европейским нормам по составу выбросов в атмосферу и стандартам на топливо самых известных дизелестроительных компаний. На прошедшем здесь в 2001 году семинаре ученых, аграрников, специалистов-экологов, экспертов концерна «Белнефтехим» была продемонстрирована переработка 10 т отработанных нефтепродуктов, из которых получено 10 т дизельного топлива. Мощность участка по переработке этого вторичного энергетического сырья в межрайагроснабе составляет 15-17 тыс. т, а в Гродненской области такого сырья образуется 10 тыс. т.