Производство на електроенергия от биомаса
Изтегляне 289.88 Kb.
|
Свързани:
2 клас, 2 клас презентция, ПЕРИФЕРЕН ЪГЪЛ
|
Производство на електроенергия от биомаса Биомасата се счита за един от най-добрите примери за неконвенционален източник на енергия. Тя също така се счита и за подходяща алтернатива на изкопаемите горива при производството на електроенергия. Известно е, че под общото наименование биомаса обикновено се има предвид суровини, получени от дървесни отпадъци, отпадъци от селското стопанство и хранително-вкусовата промишленост, както и растения и дървета, отглеждани с цел използването им като суровина при производството на енергия. Към биомасата се включват също и утайките, получени при пречистването на отпадни води, както и оборският тор. Като основни предимства на биомасата могат да се посочат фактът, че е възобновяем енергиен източник и широката й достъпност, при това в големи количества. Нейни предимства се явяват и сравнително по-ниската цена, неголямата инвестиция, свързана със създаването и експлоатацията на подобна станция, възможността полезно да се оползотворят част от акумулираните отпадъци. Насърчаването на използването на биомаса играе важна роля и в достигането на целите на Европейската комисия по отношение на климатичните промени. Според специалисти, това вероятно се дължи на факта, чe до момента за Европа енергията, произвеждана от биомаса, съставлява около 2/3 от цялата енергия, произвеждана от възобновяеми енергийни източници. Като недостатък на използването на биомаса може да се посочи факта, че в определени случаи изгарянето й може да доведе до отделянето на повече отпадъци, от колкото изгарянето на въглища, например. Съща така, на този етап, централите, произвеждащи електроенергия от биомаса, се характеризират със сравнително ниска ефективност. Принципно, изгарянето на биомаса се счита за въглеродно неутрален процес, но в някои случаи отделяните емисии от въглеродни окиси също се приемат за недостатък. Използвани технологии Принципно, за производство на електроенергия от биомаса се използват основно няколко технологии - директно изгаряне, пиролиза, газификация, анаеробно разлагане. Директно изгаряне:
Пиролиза: При процеса пиролиза биомасата се разлага до пиролизно масло, което се използва като гориво, при изгарянето на което се генерира енергия. Процесът е подобен на газификацията на биомаса. Органичната материя се нагрява до висока температура от порядъка на 450 - 600 °C, в безкислородна среда. Така създадените условия допринасят за отделянето на органични пари, газове и въглени. Пиролизното масло е продукт от кондензирането на парите. Обикновено 50 - 75% от суровината се превръща в пиролизно масло. Полученото пиролизно масло лесно се транспортира, съхранява и обработва. Може да се изгаря в котел за производството както на топлина, така и на електроенергия. Протичането на самия процес изисква неголямо количество електроенергия. Газификация Процесът на газификация на биомаса представлява термохимична преработка на биомасата, в резултат от който се получава горим газ, наричан “карбуриран газ”, дървесен газ или синтезен газ. Процесът протича при температури от порядъка на 800 - 1300 оС. Полученият горим газ се състои от въглероден оксид, водород, метан, въглероден диоксид, неголямо количество въглеродни съединения като метан и етан. Този газ може да се използва като газообразно гориво за захранване на котли, газови турбини, двигатели с вътрешно горене и други. В състава на газа влизат също водни пари, азот и различни примеси като смоли, пепел и др. Съдържанието на твърди частици в получения газ предполага неговото предварително очистване при използването му като гориво. Процесът на газификация се счита за подходящ за производство на енергия в отдалечени райони при използването на дървесна биомаса. Счита се за много подходящо решение при малки фабрики или мелници. Освен електроенергия, е възможно и производство на топлина. Известни трудности при газификацията се явяват необходимостта от окрупняване на твърде ситните частици биомаса и фактът, че поддържането на подобни инсталации в отдалечени райони може да се окаже трудно и скъпо. Основното предимство на газификацията в сравнение с директното изгаряне на биомаса е, че извлечените газове могат да се използват в централи с различна конфигурация. Анаеробно разлагане В среда без кислород и при наличието на определени бактерии, органичната материя, като например животински тор, органични отпадъци и зелени енергийни култури (например трева), може да бъде разградена. Този процес е познат като анаеробно разлагане. Продукт от този процес е смес от газове, наречена биогаз със състав обикновено 40 - 75 % метан, CO2 и малки количества сероводород и амоняк. Анаеробното разлагане е сред основните процеси при биологичното пречистване на отпадни води в пречиствателните станции и при третиране на органичните фракции от твърдите битови отпадъци. Според специалисти, тази технология има значителен потенциал, но тя се счита за подходяща за по-малки инсталации. Анаеробното разлагане обикновено се използва в малки селски райони, райони без връзка с централната мрежа и други. Нарастващите разходи за изхвърляне на отпадъците може да подобри икономическите фактори. В модерните депа за отпадъци производство на метан варира между 50 и 100 kg на тон твърди битови отпадъци. Като цяло, около 50% от този газ може да бъде възстановен и използван за производство на енергия и генериране на топлина. След пречистване и преработка, биогазът може да се използва като гориво за топлоцентрали, стационарни двигатели, да се подава към мрежата за природен газ или да се използва като гориво в транспорта. Големите централи, оползотворяващи твърди битови отпадъци, селскостопански отпадъци и индустриални органични отпадъци, се нуждаят от около 8000-9000 тона отпадъци годишно на MW инсталирана мощност. По тази причина те се считат за подходящи в райони, където има големи количества органични отпадъци или отпадни води. Предимство на технологиите за производство на електроенергия от биомаса е използването на горивни процеси, поради което е възможно генериране на електричество по всяко време. За сравнение, вятърните и слънчевите технологии могат да произвеждат енергия само при наличието на вятър или слънчево греене, съответно. Според данни от пресата, до момента повечето електроцентрали на биомаса използват като гориво дървесни или селскостопански отпадъци. Основни ограничения за широкото използване на биомасата за производство на електроенергия са свързани предимно с необходимите разходи, ниската ефективност на преобразуване и ограниченията, свързани със суровините. Обобщения и препоръки 1. Най-ефективният по отношение на разходите процес трябва да включва използването на научни и технологични постижения, приложени към процеси, които съществуват в близката природна среда, обикновено в радиус от не повече от 100 км. Производството на енергия от източници на биомаса специално използвани за това, например плантации, които са източник на дървесина, се нарича производство “затворен цикъл”. Основно преимущество е също, че биомасата съдържа много ниска концентрация на сяра, за разлика от фосилните масла и въглищата, и че пепелта, която се отделя при горенето на биомасата може да бъде полезна за почвата. Все пак, няма перфектни процеси, така че емисиите и отражението върху околната среда при процесите, свързани с биомасата, могат да предизвикат и възражения. 2. Биомасата обикновено има ниска плътност, около 3 до 4 пъти по-ниска от фосилните горива. Боравенето с нея, както и транспортирането й в общи линии е трудно и скъпо, а централите за производство на енергия са по-големи, в сравнение с тези, които използват фосилни горива. Нужно е да се прилагат технологии за подобряване свойствата на биогоривата чрез уплътняване на раздробена биомаса. 3. В природата биомасата е широко разпространена, но не е концентрирана на едно място. Ето защо, физическото концентриране на биомаса на едно място изисква транспортни разходи, които намаляват общата ефективност. Ключът към икономическото използване на биогоривата е да се обвърже процесът на производство на енергия с наличието на доставки от биомаса, например дървопреработващи предприятия, предприятия за обработка на земеделски култури, птицеферми и животновъдни ферми, депа за битови отпадъци и станции за обработка на отпадъчни води. Какъвто е случаят с всички възобновяеми източници на енергия – трябва първо да се идентифицират наличностите на енергийни източници и едва след това да се изгражда предприятие за получаване на енергия. 4. При термохимична преработка процесът има толкова по-висока термодинамична ефективност, колкото по-висока е температурата на изгаряне на биогоривата, например в газова турбина. Биомасата обаче често е влажна и това възпрепятства високата температура на изгарянето; ето защо комбинираните топлинно и силови системи имат предимства. Газообразното биогориво, например карбурираният газ, може да бъде оползотворен за електропроизводство посредством пряко изгаряне в газова турбина, като отделената топлина захранва парна турбина. Този комбиниран производствен цикъл има най-висока ефективност за производство на електрическа енергия (до около 50%), а отделената топлина може да бъде и допълнително използвана, например за отопление. Заключение Земната атмосфера и биологичния материал се намират в синергетичен екологичен баланс и са взаимосвързани. Общият оборот на биологичния материал на човек от населението на Земята се равнява на около 40 тона годишно. Този материал расте и се разлага следвайки естествени цикли, като абсорбира и отделя атмосферни газове и пари. Тези процеси не само формират атмосферата, но и я контролират по начин, по който го изисква животът, човешкият включително. Цялата тази система се отличава с изключителна прецизност. Промишленото приложение на биомасата следва да бъде разглеждано в контекста на екологията, не просто защото е икономически важно, но и защото човешката дейност, когато е резултат от невежество, уврежда жизненоважната околна среда. Проектите за добив на енергия от биомаса са екологично полезни. Свързаните “надземни” процеси на фотосинтеза и изгаряне на биогориво са “въглеродно неутрални”, тъй като не добавят нетно количество въглероден двуокис в атмосферата. Ето защо използването на биомасата за производството на енергия позволява на фосилните и атомни горива да си останат под земята и следователно намалява замърсяването и генерирането на парников ефект. Производството на енергия от биомаса е един от начините да се “настрои” природата, а не да се разруши. Следователно биомасата трябва да се разглежда като един от най-ценните фактори за нашето развитие. Изследване на показателите, характеризиращи битовото електропотребление в топлофициран жилищен район Битовите електропотребители в България съгласно се разделят на три типични групи в зависимост от начина им на отопление. Една от тези типични групи жилища е жилища, отоплявани основно с друг вид енергия. През последните години се промени характе- рът на битовото електропотребление по редица икономически, демографски и техни-чески причини. Влияещите фактори върху електропотреблението на топлофицираните жилища са много, но определящите от тях са температурните условия, цените наелектрическата и топлинната енергии и доходите на населението. Освен това презпоследните години се подобри топлинната изолация на жилищата и се използватенергоикономични уреди, енергиен клас А или АА. Всичко това налага да се провеждат периодични изследвания и да се дава актуална информация за основните показатели, характеризиращи битовото електропотребление. Те могат да се използват при проектиране и експлоатация на електрически мрежи, захранващи топлофицирани жилища. ИЗЛОЖЕНИЕ Като обект на експерименталното изследване е избран трафопост,който е разположен в топлофициран жилищен район на гр. Стара Загора, който е бил изследван през 2021 г. и през 2022 г. През този период трафопостът е захранвал само жилищен блок, в който има 99 жилища. Той представлява типична осем етажна панелна жилищна сграда, пос-троена през 1977 година. През 2020 г. от трафопоста е захранена и новоизградена жили щна кооперация, в която, освен жилища, са разположени и няколко магазина, заведе ния за обществено хранене и офиси. Кооперацията е санирана и е със сравнително доб ра топлоизолация. В трафопоста са монтирани два силови трансформатора от типа ТМ 400/10 с мощност по 400 kVA. От трафопоста има общо 5 кабелни извода на ниско напрежение за захран ване на абонатите. Балансното измерване на електрическата енергия се извършва на страна ниско напрежение чрез два статични електромера от типа СМАРТ. Те се захран ват чрез токови трансформатори, съответно 800/5 А за единия и 500/5 А за другия трансформатор . Изследване на годишни товарови графици Продължителността на периодите на отчитане на електромерите на абонатите и този в трафопоста не съвпадат точно с броя на календарните дни за всеки месец. За да могат да се сравнят по-точно консумациите на енергия по месеци са пресметнати средноднев ните стойности на подадената енергия, получена от данните записани от балансния електромер на трафопоста. Аналогични изчисления са направени и за инкасираната енергия, поотделно за трите групи абонати, и общо за трафопоста. Получените резул тати са показани в таблицата. И по тези стойности е построена графиката на фигурата Построените годишни товарови графици показват, че годината може да се раздели на три периода. Първият е зимен период от месец декември до февруари, през който консумацията на електрическа енергия е най-голяма, което се дължи на по-голямата използваемост на осветлението и на частичното използване на електрическа енергия за отопление. Вторият е летен период от месец юли до август.През този период има интензивно използване на хладилници и на климатични уредби за охлаждане на помещенията. Трети преходен период, през който консумацията на електрическа енергия е най-малка. Този период е по-ясно изразен през пролетта от месец март до май, когато необходимата енергия за осветление е по-малко и не е необходима климатизация. На фигурата е показан осреднен денонощен товаров график за зимен сезон – от 06.01. до 05.02.2021 г. Максималният среден товар е в 19 часа и съставлява 180,1kW. Минималният среден товар е в 5 часа и съставлява 55,0 kW, т.е. 30,5 % от максималния товар. Абсолютният максимум на товара през изследвания период е в 19 часа на 30.01.2021 г. и съставлява 219,3 kW. Абсолютният минимум на товара е в 4 часа на 19.01.2021 г. и съставлява 39,9 kW. За едно типично денонощие от средата на седмицата (21.01.2022 г.) е установено, че максимумът на товара е в 19,45 h и е равен на 158 kW, а минимумът на товара е в 2,15 h и съставлява 64 kW. Максималната реактивна мощност е 45 kVAr, а средната стойност на фактора на мощността е 0,96. На фигурата е показан осреднен денонощен товаров график за летен сезон – от 03.07. до 02.08.2021 г. Максималният среден товар е в 12 часа и съставлява 145,0 kW. Минималният среден товар е в 4 часа и съставлява 65,9 kW, т.е. 45,5 % от максималния товар. Абсолютният максимум на товара през изследвания период е в 18 часа на 25.07.2021 г. и съставлява 173,8 kW. Абсолютният минимум на товара е в 4 часа на 26.07.2014 г. и съставлява 54,2 kW. На следната фигура е показан осреднен денонощен товаров график за изследванияпролетен период от 05.05.2021 г. до 04.06.2021 г., с продължителност 30 дни. Максималният среден товар е в 12 часа (123,1 kW) и в 20 часа (122,9 kW). Най-натоварен е вечерният период от 19 до 22 часа. Минималният среден товар е в 5 часа и съставлява 51,5 kW, т.е. 41,9 % от максималния товар. Абсолютният максимум на товара през изследвания период е в 13 часа на 27.05.2021 г и съставлява 162,1 kW. Абсолютният минимум на товара е в 5 часа на 05.05.2021 г. и съставлява 38,4 kW. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Получени са годишни и денонощни товарови графици на трафопост, захранващ топлофицирани жилища. От анализа на годишните товарови графици се установява, че годината се разделя на три характерни периода – зимен, летен и преходен и за тях са получени средните максимални и минимални електрически товари. Дадени са получените действителни абсолютни минимални и максимални електрически товари. Изтегляне 289.88 Kb. Сподели с приятели:
|