|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Біогаз із звалищ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Останні десятиліття значно зросла кількість твердих побутових відходів (ТПВ). Щорічно до біосфери надходить приблизно 400 млн. т ТПВ, причому ця кількість щорічно зростає на 3-6%, що перевищує швидкість збільшення населення планети. Значну кількість ТПВ складають харчові відходи, папір, картон, дерево. Частина органічних фракцій ТПВ коливається від 56% у розвинених країнах і до 62% у країнах, що розвиваються. У світовій практиці існують три основні способи утилізації ТПВ:
У деяких розвинених країнах, особливо в тих, які мають велику густину населення (Швейцарія, Японія та ін.), ТПВ і навіть опади стічних вод переважно спалюють. Спалювання ТПВ вимагає використання складних та дорогих технологій очищення продуктів згоряння від важких металів, шкідливих газів. Проблему очищення димових газів від діоксинів досі не вирішено в жодній країні. Швидше за все, компостування ще довго не використовуватиметься, оскільки не вирішена проблема очищення компосту від солей важких металів, міграція яких у родючий ґрунт неприпустима. В даний час у багатьох країнах світу поховання ТПВ на спеціальних полігонах вважається економічним способом їх утилізації. Кількість ТПВ, які вивозять на звалища чи полігони становить у Нідерландах 45-55%, у США – 62-85%, у Канаді – 93-96%, у Росії – 97%. Видобуток та утилізація біогазу з полігонів ТПВ у різних країнах У ТПВ без доступу кисню утворюється біогаз. Під дією бактерій частина органічних речовин розкладається з утворенням метану (50-70%) і вуглекислого газу (30-50%), суміш яких утворює біогаз, крім того в ньому в невеликих кількостях присутні азот, кисень і водень. Біогаз горючий і має більшу теплотворну здатність понад 18 МДж/м3. Найбільш економічно виправданим є збирання та утилізація біогазу на великих полігонах ТПВ та звалищах, де розміщується понад 1 млн. т відходів, шар яких перевищує 10 м. Бажано, щоб більша частина відходів мала "вік" не більше 10 років. Територія полігону має бути рекультивована: перекрита шаром ґрунту не менше 30-40 см. Середній вихід біогазу з такого полігону становитиме не менше 5 м3 на 1 т ТПВ протягом 20 років. Велике значення має частина органічних речовин (будівельне сміття не генерує біогаз). Загальний потенціал біогазу в ЄС сягає 9 млрд. м3/рік, у США - до 13 млрд. м3/рік. При утилізації метану з усіх полігонів ТПВ у США його кількість становитиме 5% від загального споживання природного газу в країні. У 1992 р. у світі експлуатувалася 481 система збору біогазу (175 - у країнах ЄС, 264 - в Америці, по 4 в Азії та Австралії та 2 - в Африці). Але слід зазначити, що у комерційних цілях було використано приблизно 25-50% біогазу, решта згоряла у смолоскипах. Біогаз - один із основних парникових газів За ступенем завдання шкоди навколишньому середовищу метан вважається другим шкідливим газом після вуглекислого газу. Концентрація метану в атмосфері зростає приблизно на 0,6% щорічно і протягом останніх двох століть подвоїлася (концентрація вуглекислого газу зростає щорічно на 0,4%). У метану коротший термін "життя" в атмосфері (11 років), у той час як у вуглекислого газу -120 років. Тому стабілізація або зменшення викиду метану в атмосферу призведе до швидкої позитивної зміни клімату. Глобальний викид метану в атмосферу є важливим фактором зміни клімату. У США введено в дію закон, який зобов'язав обладнати всі без винятку полігони ТПВ системами видобутку та утилізації біогазу. Ще 1987 р. було визначено, що загальний викид метану на сміттєзвалищах Землі становить 30-70 млн. т на рік або 6-18% від його загального викиду в атмосферу. Експертна група Міжурядової комісії зі зміни клімату включила метан звалищ до списку головних парникових газів планети. Поширення біогазу у навколишньому середовищі викликає ланцюг негативних явищ. Його скупчення може створювати вибухо- та пожежонебезпечні умови в будинках та спорудах, що стоять неподалік від звалищ ТПВ. Скупчення біогазу в замкнутому просторі є небезпечним і з токсикологічного боку. Зареєстровано багато випадків отруєння під час технічного обслуговування поглиблених інженерних комунікацій. Біогаз також згубно впливає на рослинний шар (задихається коренева система). Все це свідчить про необхідність боротьби з викидами в атмосферу. Основний метод, яким це можна здійснити - збирання та утилізація біогазу. Технології збору/видобування біогазу на полігонах ТПВ Найпоширеніша система збору біогазу складається з мережі вертикальних свердловин, з'єднаних між собою горизонтальними трубами. Посеред вертикальної свердловини діаметром 0,6-1,2 м встановлена пластикова труба діаметром 12-25 см, перфорована отворами діаметром 3-6 мм. Глибина свердловини становить щонайменше 7 м і відповідає 50-90% товщини шару ТПВ. Об'єм свердловини навколо перфорованої пластикової труби заповнений гравієм або галькою. Верхня частина свердловини (приблизно 0,5 м від верхнього краю) ущільнюється бетоном або глиною для усунення виходу біогазу в атмосферу. Радіус дії свердловини в середньому 30-35 м. Середня кількість свердловин – 2,5 на 1 га полігону. Спорудження газодренажної системи може здійснюватись як на всій території полігону після закінчення його експлуатації, так і на окремих ділянках у міру заповнення. На малюнку показана принципова схема видобутку, збирання та утилізації біогазу. Технології утилізації/використання біогазу Існують два основні способи використання біогазу: використання його для отримання тепла на місці видобутку та вироблення електроенергії та продаж її в мережу. Безпосереднє використання біогазу в радіусі 3 км від полігону, як правило, найбільш рентабельний спосіб його використання. Газ можна використовувати як паливо для котлів мережі централізованого теплопостачання різних промислових споживачів (виробництво цементу, скла, сушіння цегли). Якщо споживачі перебувають далі 3 км, то рентабельність падає. Техніко-економічне обґрунтування та перспективи розвитку технологій видобутку та використання біогазу в Україні. Лише міста України генерують ТПВ близько 40 млн. м3/рік. Більше 90% цієї кількості збирається та вивозиться на 655 звалищ, розташованих за 10-20 км від міст. Понад 500 сміттєзвалищ в Україні не мають елементарних засобів для захисту проти забруднення підземних вод та атмосферного повітря. Близько 140 звалищ - полігони ТПВ, які можуть вважатися придатними для видобутку та використання біогазу. Зі 140 полігонів 90 – дуже великі, на них розміщується 30% усіх ТПВ України. Саме ці полігони є найрентабельнішими для видобутку газу. Впровадження системи збирання та утилізації біогазу на цих 90 полігонах призведе до зниження викидів вуглекислого газу на 3,26 млн. т на рік. За досить низьких тарифів на електроенергію на внутрішньому ринку України найрентабельніше використовувати біогаз для потреб промислових підприємств, розташованих біля звалищ. Якщо немає такої можливості, то раціонально виробляти електроенергію у мережу. У цьому випадку можуть бути використані електростанції на базі двигунів внутрішнього згоряння українського виробництва потужністю 1 та 1,6 МВт (ДП завод імені Малишева, м. Харків) або потужністю 0,40,8 МВт (АТВ Первомайськдизельмаш, м. Первомайськ). У таблиці наведено техніко-економічне обґрунтування проекту видобутку та використання біогазу для виробництва електроенергії на Луганському полігоні ТПВ, де знаходиться 1,6 млн. т ТПВ. Розглянуто два варіанти обладнання для міні-електростанції потужністю 2 МВт, що працює на біогазі, з двигунами виробництва Первомайськдизельмаш та з двигунами американського виробництва Caterpillar. У розрахунках використано такі параметри, як щорічний вихід біогазу 5 м3/т відходів та термін експлуатації установки – 20 років.
Собівартість електроенергії в обох випадках нижча за оптову вартість електроенергії в Україні (0,021 дол. за 1 кВтг). Наведені вище економічні розрахунки не враховують потенційну можливість "продажу" викидів вуглекислого газу, зменшених за рахунок виконання цього проекту. Кількість знижених викидів парникових газів "купуватиметься" за ціною від 4,5 до 9 EUR за 1 т. За рахунок цього економічні показники біоенергетичних проектів можуть суттєво покращитись. Першим кроком для поширення технологій видобутку та використання біогазу в Україні є виконання хоча б одного демонстраційного проекту, який має на меті показати технічні можливості, економічну та технологічну доцільність використання таких технологій. Висновки: 1. В даний час поховання ТПВ на звалищах та полігонах залишається основним способом їх знешкодження в більшості країн світу. 2. Виділення метану на звалищах оцінюється в 6-18% від загального викиду в атмосферу. Найефективнішим способом скорочення викиду метану є його збирання та використання. 3. Енергетичний потенціал біогазу у більшості країн становить близько 1% споживання енергоносіїв. 4. У більшості країн видобуток та використання біогазу збільшується. 5. Проекти видобутку та використання біогазу досить рентабельні, особливо за наявності поблизу звалища промислового споживача газу. 6. Впровадження технологій видобутку та використання біогазу є дуже перспективним в Україні, як з екологічного, так і з економічного погляду. 7. Має сенс фінансувати за рахунок держбюджету чи бюджету Міністерства екології хоча б один демонстраційний проект з видобутку та використання біогазу в Україні. Автори: Г. Гелетуха, К. Копєйкін, Інститут технічної теплофізики НАН України, НТЦ "Біомаса"
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Твердотільні накопичувачі Toshiba RD500 та RC500 ▪ Тепловий слід відкриє пін-код смарфону ▪ Напівпрозорі гнучкі сонячні батареї
▪ Розділ сайту Електродвигуни. Добірка статей ▪ стаття А ви, друзі, лише придатні на спекотне. Крилатий вислів ▪ стаття Шесек. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Індикатор антенного струму. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Простий малогабаритний свердлильний верстат. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page