Энергия из биомассы. Преимущества биотоплива

Биомасса - это возобновляемый источник энергии, который может стать хорошей альтернативой традиционным видам топлива. Рассмотрим подробнее, что представляет собой энергия биомассы и ее преимущества.

Понятие и виды биомассы

Биомасса - это органические вещества биологического происхождения, которые могут быть использованы для получения энергии. К биомассе относят:

• Растительные материалы: древесина, солома, отходы сельского хозяйства
• Отходы животноводства: навоз, помет
• Органические бытовые и промышленные отходы
• Специально выращенные для получения биотоплива энергетические культуры: рапс, кукуруза, тростник

Основные виды биомассы, которые используются для производства энергии:

1. Твердая биомасса (древесина, солома)
2. Жидкая биомасса (биодизель, биоэтанол, рапсовое масло)
3. Газообразная биомасса (биогаз из навоза или органических отходов)

Потенциал биомассы как источника энергии

Потенциал биомассы для производства энергии огромен. По оценкам экспертов, технически доступные мировые ресурсы биомассы составляют около 100 млрд т н.э. в год. Этого достаточно, чтобы обеспечить до 20% мирового потребления первичной энергии.

Особенно велики возможности России в плане производства энергии из биомассы. Наша страна обладает колоссальными запасами древесины и сельскохозяйственных ресурсов. Потенциал только лесной биомассы оценивается в 14,3 млрд т н.э. в год. Этого хватит, чтобы полностью отказаться от импорта газа.

По оценкам экспертов, в России из биомассы можно произвести энергии:

• В 2 раза больше, чем добывается газа
• В 4 раза больше, чем добывается нефти
• В 6 раз больше, чем добывается угля

Таким образом, по запасам биомассы Россия опережает все страны мира. Это колоссальный потенциал для развития биоэнергетики.

Технологии переработки биомассы

Существует несколько основных способов преобразования биомассы в энергию:

1. Прямое сжигание
2. Пиролиз
3. Получение биогаза
4. Производство биотоплива

Прямое сжигание - наиболее распространенный метод. Биомассу (древесину, соломку, мусор) сжигают для получения тепловой энергии или выработки электроэнергии.

КПД прямого сжигания биомассы достигает 80%. Это выше, чем у дизельных двигателей. К тому же, при сжигании древесины выделяется ровно столько CO2, сколько поглощается растениями в процессе роста.

Чтобы снизить затраты на транспортировку биомассы, ее уплотняют в топливные пеллеты или брикеты.

Наиболее эффективный способ - комбинированная выработка тепла и электроэнергии. КПД таких установок может достигать 90%.

Другим перспективным направлением является получение биогаза. Его производят путем анаэробного сбраживания органики - навоза, пищевых отходов и т.д. В результате получается горючий газ, состоящий из метана и CO2.

Биогаз можно использовать как топливо или для выработки электро и тепла. КПД таких установок - около 60%. При этом решается проблема утилизации отходов.

Перспективно и производство биотоплива - биоэтанола, биодизеля или "зеленого" авиакеросина. Для их получения перерабатывают растительные масла или выращенные специальные энергокультуры - рапс, кукурузу, водоросли.

Производство биотоплива

Для производства биотоплива используют различные масличные культуры: рапс, сою, пальму, а также отходы пищевой и деревообрабатывающей промышленности. Из них получают топливо, похожее по свойствам на дизель или бензин.

Наиболее распространены два вида биотоплива:

• Биодизель на основе рапсового или соевого масла
• Биоэтанол на основе сахарного тростника, кукурузы или древесных отходов

Преимущества биотоплива:

• Возобновляемый источник энергии в отличие от нефти
• Меньше вредных выбросов при сгорании
• Стимулирует развитие сельского хозяйства

Использование биомассы для отопления

Биомасса является экологичным топливом для отопления частных домов и промышленных объектов. Для этих целей чаще всего применяют пеллеты для отопления из опилок или щепы.

Преимущества древесных гранул как топлива:

• Высокая теплота сгорания: 4,7 кВт*ч/кг
• Практичная транспортировка и хранение
• Возобновляемость сырья
• Минимальные выбросы при горении

КПД современных пеллетных котлов достигает 92%. Это на 20-25% выше, чем у котлов на газе или жидком топливе.

Проблема сбора и транспортировки биомассы

Главная сложность при использовании биомассы - это сбор, подготовка и доставка сырья. Целесообразно использовать местные виды биомассы и отходы.

Например, для фермерского хозяйства оптимально установить биогазовую установку на навозе. Или в лесных районах организовать переработку древесных материалов в месте заготовки.

Чтобы снизить транспортные расходы, биомассу уплотняют. Наиболее компактная форма - пеллеты для отопления. Их можно экономно перевозить на дальние расстояния.

Господдержка биоэнергетики

Для ускорения развития биоэнергетики требуется поддержка государства. Необходимы меры по стимулированию производства оборудования внутри страны и привлечению инвестиций в эту сферу.

Также важна научно-исследовательская работа по повышению эффективности технологий использования биомассы и созданию новых видов биотоплива. Государственно-частное партнерство может дать мощный толчок для развития биоэнергетики.

Сравнение стоимости биоэнергии и традиционных видов топлива

Несмотря на высокую себестоимость оборудования, в расчете на единицу энергии биотопливо может быть дешевле традиционных источников.

Например, стоимость 1 кВт*ч электроэнергии, произведенной из биомассы, составляет:

• 2-5 рублей - из древесных отходов
• 3-7 рублей - из соломы
• 4-9 рублей - из энергетических культур

Для сравнения, тепло из природного газа обходится в 5-8 руб./кВт*ч. А из угля - в 3-5 руб./кВт*ч. То есть по стоимости биоэнергия уже конкурентна.

Перспективы импортозамещения в биоэнергетике

Локализация производства оборудования для биоэнергетики внутри страны позволит существенно снизить стоимость технологий.

Кроме того, замещение импортируемого газа и угля биотопливом из отечественного сырья - это стратегически важная задача энергетической безопасности.

Долю местных комплектующих в оборудовании для биоэнергетики можно довести до 80-90%. Это позволит получить мультипликативный эффект для развития других отраслей промышленности.

Экспортный потенциал российской биоэнергетики

Помимо внутреннего рынка, российская биоэнергетика имеет большой экспортный потенциал.

Стоит отметить растущий интерес европейских стран к импорту экологичного биотоплива для реализации планов по декарбонизации.

Россия могла бы частично переориентировать на европейские рынки экспортные поставки газа, предложив вместо него древесные и сельскохозяйственные виды биотоплива.

Барьеры для развития биоэнергетического рынка

Несмотря на перспективы, российский рынок биоэнергетики пока развит слабо. Главными барьерами являются:

• Высокая стоимость технологий и оборудования
• Сложная логистика доставки биомассы
• Низкие цены на традиционные источники энергии

Для преодоления этих барьеров необходима целевая господдержка как производителей биоэнергетического оборудования, так и самих производителей биотоплива.