Биоэнергетика электроэнергетика: Биоэнергетика — выбор будущего | КПИ им. Игоря Сикорского

Биоэнергетика — выбор будущего | КПИ им. Игоря Сикорского

Сегодня, кажется, все понимают важность сохранения окружающей среды, однако взаимоотношения человека с природой и в начале третьего тысячелетия отчасти рассматриваются как противостояние двух во многом враждебных миров — «мира природы» и «человека».

Известный австрийский биолог, лауреат Нобелевской премии Конрад Лоренц, характеризуя фатальные последствия такой пагубной «философии», писал: «Повседневная жизнь стольких людей протекает среди мертвых произведений человеческих рук, они потеряли способность понимать живые творения и общаться с ними. Эта потеря объясняет, почему человечество в целом демонстрирует такой вандализм по отношению к миру живой природы, окружающей нас и поддерживает нашу жизнь. Попробовать восстановить утраченную связь между людьми и остальными живыми организмами, что обитают на нашей планете, — очень важная и очень достойная задача. В конечном счете успех или провал подобных попыток решает вопрос — потеряет человечество себя со всеми живыми существами на Земле или нет? «. Поэтому стратегическая задача экобиотехнологии и ее неотъемлемой составляющей — биоэнергетики видится в поисках путей их приближения и взаимовыгодного взаимодействия.

Первая фундаментальная особенность биоэнергетики состоит в том, что все живые организмы являются термодинамически открытыми системами, которые функционируют только при условии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Термодинамика подобных систем существенно отличается от классической. Основное для классической термодинамики понятие равновесных состояний заменяется понятием о стационарных состояниях динамического равновесия. Открытые системы способны к самоорганизации и саморазвитию. Вторая важнейшая особенность биоэнергетики связана с тем, что обменные процессы в клетках протекают в условиях отсутствия значительных колебаний температуры, давления и объема. Природа, в отличие от техники, не могла себе позволить высоких температур, давления и других условий, имеющих место в современных двигателях внутреннего сгорания и других тепловых машинах. Переход энергии химической связи в полезную биологическую работу в отдельной клетке или организме в целом происходит без преобразования химической энергии в тепловую.

Следует отметить, что в процессах преобразования энергии в живых организмах существенную роль играют электрохимические стадии. Совокупная мощность электрохимических процессов, происходящих в клетках всех живых организмов биосферы, на много порядков превышает мировые масштабы технического использования электрохимической энергии. В живую клетку как бы вмонтирован водородно-кислородный топливный элемент (ТЭ). Подобно тому, как в ТЭ химическая энергия топлива превращается в электрическую, живая природа химическую энергию макроэргических соединений также сначала трансформирует в электрические формы, а затем, в процессе окислительного фосфорилирования, сразу же консервирует в энергию химических связей. Практическое применение уже нашли ТЭ, где в качестве топлива используют водород, а в качестве окислителя — кислород, электролитом служит щелочь или ионообменный полимер. Достигнутые на сегодняшний день в разработке ТЭ успехи связаны главным образом с химией, однако необходимо отметить, что существуют и другие, на наш взгляд, более перспективные пути решения этой проблемы.

Первоочередного внимания, по нашему мнению, заслуживают системы энергоустановок, которые способны с помощью микроорганизмов превращать непосредственно энергию химических связей органических молекул в электрическую энергию. Подобные процессы позволяют обойти тепловую стадию, трансформировав свободную энергию сразу же в электрическую энергию. Таким образом энергия органических химических соединений наиболее эффективно будет использована и при этом окружающая среда не будет загрязняться лишним теплом. Такие технологии позволят значительно сократить уровень потребления органического топлива, не сбавляя при этом уровень энергопотребления. В последние годы тематика Био-ТЭ получила новый мощный импульс благодаря растущему интересу к производству так называемой «зеленой» (или экологической) электроэнергии, поскольку микроорганизмы (включая бактерии, дрожжи, водоросли и др. ) способны использовать в качестве топлива практически весь спектр органических веществ, в том числе различные отходы. Это открывает возможность одновременного решения как экологических, так и энергетических проблем. В первую очередь это относится к сточным водам. Так, на кафедре экобиотехнологии и биоэнергетики выполняются работы, направленные на поиск и использование микроорганизмов, которые способны как к разложению и детоксикации некоторых из наиболее проблематичных загрязнителей окружающей среды и, в частности, сточных вод, так и к генерированию электроэнергии. Такие бактерии способны к непрерывной выработке электричества в количествах, достаточных для питания небольших электронных устройств. Речь идет, прежде всего, о представителях рода Desulfitobacterium и металл-редикуючих бактерий, которые способны передавать ток на проводник без медиаторов. Эти бактерии очень разнообразны в смысле своих метаболических особенностей; поэтому они могут превращать большие количества различных субстратов (пищи) в электричество. Другая уникальная особенность этих бактерий в том, что они являются примером формирующих споры бактерий, которые способны непрерывно производить электричество. Все это составит основу экобиотехнологий, которые могут сыграть определяющую роль в очистке сточных вод, и при этом можно будет получать определенное количество электричества. По подобному принципу на новой основе можно построить и солнечные батареи. Если удастся включить в такие Био-ТЭ хлорофилл с растений и ряд вспомогательных ферментов, то тогда энергию возбуждения хлорофилла фотонами света можно будет принимать непосредственно на токопроводящую подложку.

Следующий аспект биоэнергетики неразрывно связан с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Все живое население биосферы, кроме человека, на протяжении своего эволюционного развития приспособилось к существованию за счет возобновляемых энергетических ресурсов. Подобная стратегия использования энергии в условиях Земли является единственно возможным направлением устойчивого развития и стабильного существования. Именно поэтому возможность широкого использования ВИЭ в хозяйстве в последние несколько лет рассматривается очень внимательно. Такой подход имеет преимущества и в контексте охраны окружающей среды. Доля ВИЭ в топливно-энергетическом балансе отдельных стран до сих пор сильно дифференцирована, и с целью ее увеличения в Европейском Союзе было принято Белую книгу «Энергия будущего в возобновляемых источниках энергии». Это издание на сегодня является ключевым документом стратегического характера, который определяет направления долгосрочной политики и ставит количественную цель — увеличение доли ВИЭ с 6 до 10% за период 2000-2020 годов.

Возобновляемые источники энергии в будущем должны составлять значительную долю и в энергетическом балансе отдельных районов и областей Украины. Ежегодно в Украине потребляется около 200 млн.тонн условного топлива, при этом добыча из природных источников составляет всего лишь 80 млн т. Важным потенциальным ресурсом при таком балансе собственного и импортируемого энергетического сырья может стать биотопливо. Форма биомассы для использования ее в качестве биотоплива может быть довольно разнообразной. Биомассу в энергетических целях можно использовать в процессе непосредственного сжигания древесины, соломы, сапропеля (органических донных отложений), а также в переработанном виде как жидкие (эфиры рапсового масла, спирты) или газообразные (биогаз — газовая смесь, основным компонентом которой является метан) топлива . Конверсия биомассы в носителе энергии может происходить физическими, химическими и биологическими методами, последние являются наиболее перспективными. В зависимости от вида сырья и масштабов производства затраты на изготовление жидких биотоплив меняются в диапазоне от 0,4 долл. / дм3 для этанола из кукурузы в США до 0,6 долл. / дм3 для метиловых эфиров высших жирных кислот из растительных масел в Европе. По сравнению с ними стоимость производства жидкого топлива из полезных ископаемых составляет около 0,2 долл. / дм3. Хотя сегодня производство жидкого биотоплива — процесс более дорогой, эксперты утверждают, что разница стоимости био- и минерального горючего начнет исчезать примерно в 2010 году. На основе проведенных в США исследований установлено, что стоимость ликвидации негативных последствий, которые имеют место в окружающей среде и вызванные производством и применением топлива из полезных ископаемых, колеблется в пределах от 0,1 до 0,4 долл. / дм3. Таким образом, суммарный баланс стоимости указывает на то, что топливо, полученное из возобновляемых биологических источников, может быть дешевле в валовом экономическом расчете.

Недавно появились сообщения о возможности переработки органических соединений растительного происхождения для получения водорода, который с точки зрения экологии является идеальным топливом, имеет высокую теплотворную способность (12,8 кДж / м3) и сгорает без образования вредных примесей. Существуют фототрофные бактерии, способные выделять водород под действием света. Пока они «работают» достаточно медленно. Но в них заложены природой такие биохимические механизмы и содержатся такие ферменты, позволяющие катализировать образование водорода из воды. Некоторые ферменты рядом с водородом образуют и кислород, то есть происходит фотолиз воды. Примером может служить система, включающая хлоропласты или хлорофилл и фермент гидрогеназы. Хотя это направление пока не дало практических результатов, оно является весьма перспективным для дальнейшего развития биоэнергетики.

Подытоживая отметим, что сегодня в мире продолжают развиваться явления, нарушающие цивилизованное течение жизни — исчерпываются традиционные источники энергии, растет стоимость их добычи, интенсивно загрязняется окружающая среда, разрушается биосфера, образуется чрезмерное количество органических отходов промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения. Ликвидация всех этих проблем должна осуществляться ускоренными темпами, и биоэнергетика — это выбор, который имеет глобальную перспективу для дальнейшего успешного развития цивилизации.

Feb 21 2007 || Автор: Е.В.Кузьминский, заведующий кафедрой экобиотехнологии и биоэнергетики, д.х.н., проф., чл.-корр. АТН Украины

Биоэнергетика в России

Главная \ Федеральная сеть обмена знаниями и технологиями в сельском хозяйстве \ Информационные материалы (Базы данных) \ База данных информационных ресурсов \ 6. БИОЭНЕРГЕТИКА И БИОТЕХНОЛОГИИ \ 6.1 Биоэнергетика \ Биоэнергетика в России

      В России биотопливная отрасль экономики переживает этап становления. О проблемах развития инновационной отрасли, о том, какие регионы РФ в большей степени поддерживают развитие биоэнергетики, какое место в будущем биоэнергетика сможет занять в топливной отрасли экономики РФ, в беседе с обозревателем РР рассказал заместитель директора Всероссийского НИИ механизации сельского хозяйства, руководитель Центра развития биоэнергетики Владимир БАСКОВ.

Справка
Биоэнергетика — это новая отрасль народного хозяйства, которая связывает решение проблем получения топлива из биомассы и охраны окружающей среды. Это и научная дисциплина с фундаментальным и прикладным направлениями, изучающими и разрабатывающими пути биологической конверсии солнечной энергии в биомассу, а также биологическую и термохимическую трансформации биомассы в топливо и энергию.

      Уважаемый Владимир Николаевич, в каких отраслях экономики, на Ваш взгляд, было бы наиболее эффективным внедрение инновационных технологий биоэнергетики? В сельском хозяйстве, в условиях крупных предприятий, или, напротив, для оптимизации расходов в сфере малого бизнеса?

Биоэнергетика несет в себе новые технологии, которые потребуют для массового внедрения в энергетический баланс новых видов топлив, серьезной политической и экономической поддержки со стороны государства.

Внедрение достижений биоэнергетических технологий зависит от решения задач, связанных с интенсификацией процессов конверсии органического сырья в топливо и крупномасштабным производством самой биомассы. Биомасса, аккумулирующая в себе солнечную энергию в форме углеводородов растительного происхождения, служит исходным сырьем для выработки биотоплива в твердом, жидком и газообразном виде в зависимости от технологии переработки.

Земли сельскохозяйственного назначения в России составляют — 402,6 млн га, в том числе сельскохозяйственные угодья — 220,6 млн га, из них пашни 121,6 млн га. С 1990 года не используется до 40 млн га пашни и более 20 млн. га лугов и пастбищ — это резерв для производства биомассы, как на корма, продовольствие, так и для биоэнергетики. Некоторые «умные головы» предлагают эти территории оставить лесам — меньше проблем с людьми, ранее заселившимися здесь.

ФАКТЫ
Общая площадь лесного фонда Российской Федерации составляет 1174,7 млн га, запас древесины превышает 82 млрд м3 (23% мировых запасов). По данным Рослесхоза ежегодный прирост леса составляет 800 млн м3, вырубается — 205 млн м3 в год, при этом остается в лесу до 35 млн м3 отходов.

Большая часть наших лесов не пригодна для промышленного использования и не является, так называемыми «легкими» планеты. Требуется обновление старых лесных угодий, а это отдельная большая программа.

Стабильной сырьевой базой для биоэнергетики будут и биосодержащие отходы. Если взять все отходы, генерируемые российским агропромышленным комплексом, то их ежегодное производство составляет 773 млн т. Перерабатывая, можно получить около 66 млрд м3 биогаза и около 112 млн т высококачественных удобрений.

Биотехнологии также занимают прочную позицию в производстве продуктов, кормов, удобрений и раскрывают уникальные возможности промышленного производства биотоплив, как газообразных, так и жидких.

В зависимости от концентрации биоэнергетического сырья на территориях следует готовить проекты по его переработке. Это могут быть небольшие биоэнергетические установки индивидуального назначения или более крупные для предприятий, для сельских и пригородных посёлков. Разработаны варианты проектирования и освоения крупнотоннажных производств.

КСТАТИ
Широкомасштабное производство биоэнергетических ресурсов из сырья растительного происхождения непродовольственного назначения, переработка отходов сельского и лесного хозяйства, лесопромышленного комплекса и деревообрабатывающих предприятий, органических, бытовых отходов, также позволит улучшить экологическую ситуацию в стране.

Какие первоочередные задачи в настоящее время стоят перед Центром развития биоэнергетики?

Федеральный центр развития биоэнергетики создан по поручению Президента Российской Федерации от 04.03.2008 г. № Пр-347, поручению Правительства Российской Федерации от 06.03.2008 г. № П-834 и Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 11.08.2008 г. № АС-13/4789 на базе Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства» (ГНУ ВИМ) Россельхозакадемии.

В настоящее время перед Центром стоят следующие важнейшие задачи:

• 1. Организация комплексного научного, технологического и технического обеспечения развития биоэнергетики в Российской Федерации;
• 2. Организация внедрения проектов переработки биомассы с целью ее рационального использования в пищевой и кормовой отраслях, в производстве органических удобрений и биотоплив;
• 3. Организация внедрения проектов по утилизации отходов пищевой, перерабатывающей, лесной промышленности, животноводства и растениеводства;
• 4. Подготовка предложений по нормативно-правовому обеспечению и стимулированию развития биоэнергетики в Российской Федерации;
• 5. Проведение анализа научно-технических разработок в области биоэнергетики, выполненных за счет бюджетных средств и их внедрение в промышленное производство;
• 6. Координация работ по освоению новых технологий, производства машин и оборудования для биоэнергетики;
• 7. Организация финансовой поддержки внедрения проектов по биоэнергетике;
• 8. Развитие международного сотрудничества в области биоэнергетики и ряд других задач.

На Ваш взгляд, какие регионы РФ имеют наибольший потенциал для внедрения биотопливных технологий?

В России только начинается формирование мощностей для организации промышленного производства биодизеля, биогаза и биоэтанола. Российским центром развития биоэнергетики проведен частичный мониторинг по развитию биоэнергетики в Российской Федерации. Проанализировав ситуацию в регионах, мы пришли к выводу, что она во многом позитивна. Уже десятки хозяйств локально начинают использовать технологии производства альтернативных видов топлива и энергии в собственных интересах.
Так, например, во Владимирской, Калужской, Ленинградской, Нижегородской, Липецкой, Вологодской, Мурманской областях, Республиках Дагестан, Татарстан, Марий-Эл, Удмуртской, Краснодарском крае, используются установки различной мощности для получения биогаза из отходов животноводства, птицеводства, растениеводства и применения его для выработки электроэнергии и отопления производственных помещений. Печально, что в некоторых регионах строительство новых крупных животноводческих и свиноводческих комплексов, птицефабрик сопровождается внедрением старых технологий утилизации отходов.
Федеральным Центром развития биоэнергетики подготовлены пилотные проекты по трем крупным сельскохозяйственным предприятиям в Республике Татарстан, где работа будет проводиться с Союзом коммунальных предприятий Республики Татарстан. Внедрение этих проектов позволит отработать систему взаимодействия c потребителями электроэнергии и тепла муниципальных образований.

Однако в сложившейся экономической ситуации, в большинстве регионов Российской Федерации внедрение биоэнергетических проектов сдерживается в связи с недостаточным финансированием.
Совместно с инициативной группой представителей малого бизнеса Курганской области проведены расчёты по выращиванию там высокоэнергетических культур и их переработки на биотопливо. Может быть отработана целая программа, обеспечивающая резкое увеличение товарного производства сельскохозяйственных предприятий.
На базе ООО «Биохимзавода» г. Киров, совместно с предприятиями из других регионов, готовится программа модернизации производств и создания биоэнерготехнологического комплекса — как пример формирования структуры биоэнергетической отрасли.

Стоят ли в настоящее время на пути развития биоэнергетики какие-либо значительные проблемы, или успешная реализация биоэнергетической отрасли — это только вопрос времени?

Времени потребуется много для внедрения новых технологий, для создания и внедрения биоэнергетических производств. В России отсутствует серийное производство оборудования для биоэнергетических проектов. Разработки некоторых НИИ, проведённые даже на бюджетные деньги, остаются «на полке», так как нет ответственных за их промышленное внедрение. Не ведётся мониторинг уже проводимой работы в регионах Российской Федерации.
Подобные зарубежные проекты стоят в 2-3 раза дороже российских и предлагаются посредниками, что не обеспечивает надёжности и увеличивает риски финансирования.
В качестве одной из проблем можно упомянуть отсутствие в Российской Федерации нормативно-правовой базы, которая даст четкую систему понятий, связанных с биоэнергетикой. Проект закона подготовлен. Он обеспечит проведение государственной политики в области использования альтернативных видов моторного топлива, правовое регулирование построения взаимовыгодных отношений между производителями биологического сырья из растительной массы с переработчиками углеводородного сырья, производителями дизельного топлива и бензина, с обеспечением защиты интересов инвесторов.

Каково современное состояние технического оснащения? Способны ли российские предприятия производить комплексы по переработке целлюлозного или пищевого сырья на должном уровне?

В отрасли биоэнергетики насчитывается более 50 направлений, отличающихся по технологиям и способам переработки биомассы и биоотходов. Есть фирмы, внедрившие некоторые единичные проекты, но большая часть направлений не освоена. Российское машиностроение не готово участвовать в развитии новой отрасли.

 Каково современное состояние законодательной базы в данной области? Есть ли положительное движение в сторону формирования необходимого комплекса федеральных законов?

В настоящее время Российская Федерация находится в стадии формирования в интересах бизнеса и сельхозтоваропроизводителей нормативно-правовой базы, которая предусматривает получение альтернативных видов топлива в основном из отходов сельскохозяйственного производства и вовлечением в севооборот невостребованной на данное время пашни.
В соответствии с государственным контрактом Минсельхоза России Всероссийским институтом механизации сельского хозяйства в настоящее время разрабатывается проект федерального закона «Об основах развития биоэнергетики в Российской Федерации». Законопроект направлен на определение правовых, экономических, экологических, социальных и организационных принципов производства (добычи) и потребления биологических видов твердого, жидкого и газообразного видов топлива на основе использования источников возобновляемого сырья и методов его переработки. Он создаст необходимые условия для организации и правового урегулирования производства и потребления биотоплива в Российской Федерации, а также обеспечит развитие агропромышленного производства и лесного хозяйства, повышение экспортного потенциала России и улучшение экологической ситуации в стране.
Достижение этой цели позволит ликвидировать имеющиеся пробелы и другие недостатки в правовом регулировании общественных отношений в биоэнергетике и создать единую правовую основу в биоэнергетических секторах сельскохозяйственного, лесного производства и энергетики.

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 08.01.2009 № 1-Р утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года».

Насколько могут быть выгодны инвестиции в данную отрасль? Понимают ли эту выгоду инвесторы, или наблюдается недостаток информированности среди потенциальных партнеров?

Партнёрство финансовых структур, владельцев биоэнергетических ресурсов и разработчиков проектов по биоэнергетике отсутствует. Инвестиции будут выгодны, если государство на начальный период даст чёткий ориентир на развитие отрасли, ликвидировав межведомственную разобщённость.

В соответствии с Распоряжением Правительства РФ предусматривается реализовывать политику стимулирования

использования возобновляемых источников энергии в сфере электроэнергетики, например, поддержка развития электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии в соответствии с бюджетным законодательством РФ для достижения необходимых темпов привлечения инвестиционных средств. Координатором этих вопросов является Минэнерго России.

Для осуществления государственной политики в сфере повышения энергоэффективности электроэнергетики возобновляемых источников энергии предусмотрено обеспечить разработку и реализацию мер по привлечению внебюджетных инвестиций для сооружения новых и реконструкции действующих генерирующих объектов, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии.

В области выравнивания конкурентных условий для производителей электроэнергии на основе использования возобновляемых источников энергии и ископаемых видов органического топлива предусматривается:

• установить и регулярно уточнять размеры и сроки действия надбавки, прибавляемой к равновесной цене оптового рынка на электрическую энергию для определения цены на электрическую энергию, произведенную на квалифицированных генерирующих объектах, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии;

• установить обязанность по приобретению покупателями электрической энергии — участниками оптового рынка заданного объема электрической энергии, произведенной на квалифицированных генерирующих объектах, функционирующих на основе использования возобновляемых источников энергии;

• реализовать меры по совершенствованию правового режима использования природных ресурсов для сооружения и эксплуатации электрогенерирующих объектов на основе использования возобновляемых источников энергии;

• использовать механизмы дополнительной поддержки электроэнергетики, функционирующей на основе использования возобновляемых источников энергии, в соответствии с бюджетным законодательством Российской Федерации;

содействовать созданию системы стимулирования потребителей электрической энергии к последовательному увеличению объемов приобретения электрической энергии, производимой квалифицированными генерирующими объектами, функционирующими на основе использования возобновляемых источников энергии, а также к приобретению продукции различного назначения, произведенной с использованием электрической энергии, полученной на указанных генерирующих объектах.

 Какое место в будущем сможет занять биоэнергетика в топливной отрасли экономики РФ? Можно ли спрогнозировать какие-либо сроки окончательного формирования рынка?

Развитие биоэнергетики не является альтернативой топливо — энергетическому комплексу России. Биотехнологии позволяют получать в России такие виды биотоплив, которые при смешивании с нефтепродуктами улучшают их качество до международных стандартов.
Несомненно, комплексный подход к развитию биотопливной промышленности позволит России сохранить и упрочить свои позиции как мировой энергопроизводящей державы и в определенной мере качественно дополнить и изменить энергетическую матрицу страны.

ПРОГНОЗ

Внедрение различных проектов по биоэнергетике позволит в будущем агропромышленному комплексу России в основном стать энергетически автономным, основанным на полностью возобновляемых источниках энергии, экологически замкнутым, сбалансированным по выбросам СО2 и представляющим собой децентрализованный источник энергии, способный интенсифицировать сельскохозяйственное производство и создать сотни тысяч рабочих мест.

Развивает ли Центр международные контакты? Насколько полезен зарубежный опыт для организации и продвижения биотопливной отрасли в российских условиях?

Достигнута договоренность о взаимовыгодном сотрудничестве с Немецким научно-исследовательским центром биомассы. Также Центр ведет активные работы по внедрению биоэнергетических проектов с чешскими, итальянскими, польскими, венгерскими партнерами. Совместно с Центром российского бизнеса в Европе, в Брюсселе проведена конференция по перспективам рационального использования биомассы с участием представителей Европейских стран.

В рамках программы союзного государства Россия — Республика Беларусь проводится работа с научно-исследовательскими учреждениями Беларуси по организации производства биодизельного топлива.

Безусловно, опыт зарубежных партнеров необходим, так как по многим направлениям проекты биоэнергетики там доведены до промышленного производства. Однако некоторые зарубежные фирмы предлагают технологии десятилетней давности, внедрение которых в России на сегодняшний день не имеет смысла. Наша задача, совместно с Российскими учеными, беря на вооружение зарубежные технологии, дополнять их современными инновационными разработками.

 МНЕНИЕ
Российское машиностроение не готово участвовать в развитии новой отрасли. Однако внедрение большего количества биоэнергетических проектов совместно с зарубежными партнерами позволит Российским машиностроителям смелей идти на создание совместных предприятий по производству оборудования для отрасли биоэнергетики.

Федеральным центром развития биоэнергетики достигнуты определенные договоренности с зарубежными инвесторами по производству биоэнергетических культур на неиспользуемых сельскохозяйственных землях Российской Федерации с соблюдением интересов собственников этих земель.

Производство биоэнергии – Анализ

Ведущие авторы
Петр Бойек

Джереми Мурхаус

Авторы
Хейми Бахар

IEA (2021), Bioenergy Power Generation , IEA, Paris https://www. iea.org/reports/bioenergy-power-generation, Лицензия: CC BY 4.0

• Поделиться в Твиттере Твиттер
• Поделиться на Facebook Facebook
• Поделиться в LinkedIn LinkedIn
• Поделиться по электронной почте Электронная почта
• Выложить в печать Распечатать

Производство биоэнергии в сценарии Net Zero, 2000–2030 годы

Открытьразвернуть

Отслеживание прогресса

Производство электроэнергии в биоэнергетике увеличилось на 8% в 2020 году, превысив смоделированный чистый нулевой рост в 7% до 2030 года. Тем не менее, в прошлом развертывание было непоследовательным, а среднегодовой рост производства за последние пять лет был ниже необходимого уровня.

Мощности биоэнергетики увеличились в среднем на 8 ГВт в год за последние пять лет, чему способствовала национальная политика поддержки, такая как льготные тарифы. Он также хорошо пережил кризис Covid-19, поскольку глобальная лесная деятельность и международная торговля продолжали поддерживать запасы биомассы для производства электроэнергии во время пандемии.

Однако, хотя в сценарии Net Zero Scenario среднегодовое развертывание новых мощностей составляет 15 ГВт в период с 2020 по 2030 год, фактическое добавление в 2020 году составило всего 9 ГВт. Кроме того, в ближайшие годы не ожидается значительного увеличения развертывания мощностей, поскольку быстро и устойчиво увеличить производство электроэнергии из биоэнергии сложно, а долгосрочная, целенаправленная и всеобъемлющая политика имеет решающее значение для ее развития.

Достижение траектории чистого нуля потребует эффективной реализации существующих и запланированных политик, а также разработки новых для систематического ускорения расширения мощностей и генерации. Поскольку цель Net Zero для производства энергии на основе биоэнергии в 2030 году значительно выше, чем в Сценарии устойчивого развития прошлого года, и поскольку ожидания роста существенно не улучшились, статус отслеживания в этой области был изменен с «в процессе» на «требуется больше усилий». ».

Обеспечение устойчивого роста генерации с нулевыми выбросами потребует дополнительных усилий

Изменения политики в области возобновляемых источников энергии в ведущих странах биоэнергетики в последние годы затруднили ускорение роста мощностей и производства. Китай, Япония, Германия и Великобритания перешли от фиксированных льготных тарифов и сертификатов к системам конкурентных аукционов. Биоэнергия плохо работает в этих схемах, поскольку она менее конкурентоспособна с ветровой и солнечной энергией по стоимости на единицу энергии, что приводит к более низким прогнозам развертывания для этих стран.

Однако, хотя производство биомассы менее конкурентоспособно с ветровой и солнечной энергией с точки зрения затрат, оно предлагает другие преимущества, которые могут быть использованы в национальной политике использования возобновляемых источников энергии. Например, производство биомассы является управляемым. Будучи в состоянии обеспечить электроэнергию, когда это необходимо, она может дополнить прерывистые ветровые и солнечные ресурсы, особенно в часы пик. Это также может помочь сократить количество отходов, когда сырье поступает из лесных и сельскохозяйственных отходов или твердых бытовых отходов. Наконец, биомасса предлагает переходное решение для угольных электростанций, которые по-прежнему имеют длительный экономический срок службы. В этом случае особенно важно, чтобы ресурсы биомассы обеспечивались устойчивым образом, а выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла тщательно учитывались.

Признание полной мощности и неэнергетических преимуществ биоэнергетики имеет решающее значение для ускорения развертывания

Несколько важных политических событий прошлого года повлияют на рост биоэнергетики и используемые типы биоэнергии. В июле 2021 года Индонезия объявила, что планирует сделать совместное сжигание на своих угольных объектах обязательным, хотя даты и цели еще не объявлены. Компания опробовала совместное сжигание отходов и древесной щепы на 114 угольных электростанциях и запустила коммерческое совместное сжигание на 17 электростанциях, в общей сложности 189МВт биоэнергетической мощности. Учитывая большой угольный парк Индонезии, это требование совместного сжигания может привести к значительному увеличению использования биоэнергии.

В мае 2021 года Индия объявила о создании Национальной миссии по использованию биомассы на угольных теплоэлектростанциях для расширения совместного сжигания топлива на угольных электростанциях до 5-10% с использованием в основном сельскохозяйственных отходов. В случае эффективной реализации новая политика может значительно увеличить производство энергии на основе биомассы.

В Европе требования устойчивости Директивы по возобновляемым источникам энергии были распространены на всю биоэнергию, используемую в европейских странах, как из местных, так и из импортных источников. Страны должны включить это изменение в свое национальное законодательство в 2021 году. Хотя повышение стандартов устойчивости имеет решающее значение для обеспечения положительного воздействия биоэнергетики на климат и повышения доверия инвесторов, внедрение политики и других нормативных актов, гарантирующих устойчивость исходного сырья, также будет необходимо для обеспечения непрерывного производства электроэнергии из биоэнергии. рост в Европе.

Положительные изменения политики в Индии, Индонезии и Европе в прошлом году могут стимулировать рост биоэнергетики

Рекомендуемые действия

Чтобы сохранить биоэнергию на правильном пути, политика поддержки должна признавать ее уникальные преимущества, способствовать использованию отходов и остатков, обеспечивать устойчивые поставки и учитывать выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла.

Подобно конкурентным аукционам, политика должна подчеркивать преимущества биоэнергетики помимо ее низкой стоимости производства – например, ее возможность диспетчеризации и ее полезность для достижения более широких политических целей, таких как управление отходами, развитие сельских районов и повышение надежности сети.

Страны могут извлечь выгоду из этих преимуществ, разработав аукционы по возобновляемой энергии, соответствующие конкретным сетям и профилям спроса (когда энергия требуется в разное время дня и года). Например, в 2017 году Таиланд запустил аукцион на 300 МВт возобновляемой энергии с особыми производственными требованиями в часы пик. На этом аукционе системы биомассы составили 14 из 17 победивших проектов.

Признание преимуществ биоэнергетики при разработке политики

Улучшение сбора и сортировки отходов необходимо для расширения мощностей по производству энергии из отходов (EfW). В Европе политика, препятствующая отправке отходов на свалки (например, запрет на захоронение или налогообложение), способствовала более активному развитию EfW.

EfW следует использовать только в соответствии с более широкой иерархией обращения с отходами, которая классифицирует варианты обращения с отходами в соответствии с тем, какие из них являются наилучшими с экологической точки зрения, и рекомендует повторное использование и переработку материалов перед рекуперацией энергии.

Интеграция энергии из отходов в управление отходами

Надежная система устойчивого развития необходима для роста биоэнергетики. Только биоэнергетика, которая сокращает выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла, избегая при этом неприемлемых социальных, экологических и экономических последствий, может способствовать декарбонизации энергетической системы. Следовательно, сильное управление устойчивостью и правоприменение должны быть центральной опорой любой политики поддержки биоэнергетики.

Обеспечение надежного управления и правоприменения в области устойчивого развития

Дополнительные ресурсы

Связанный контент

Анализ

Весь анализкруг-стрелка

Отслеживание прогресса в области чистой энергетики

Оценка важнейших энергетических технологий для глобального перехода к экологически чистой энергии

Исследуйте hubcircle-стрелка

Основы биоэнергетики | Департамент энергетики

Управление биоэнергетических технологий

Биоэнергия является одним из многих разнообразных ресурсов, которые помогают удовлетворить наши потребности в энергии. Это форма возобновляемой энергии, полученная из недавно живых органических материалов, известных как биомасса, которые можно использовать для производства транспортного топлива, тепла, электричества и продуктов.

ПРЕИМУЩЕСТВА НАДЕЖНОЙ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Обильная и возобновляемая биоэнергия может способствовать более безопасному, устойчивому и экономически обоснованному будущему за счет:

• Обеспечение внутренних чистых источников энергии
• Снижение зависимости США от иностранной нефти
• Создание рабочих мест в США
• Оживление сельской экономики.

В отчете Министерства энергетики США о миллиардных тоннах за 2016 год: развитие внутренних ресурсов для процветающей биоэкономики сделан вывод о том, что Соединенные Штаты могут производить 1 миллиард сухих тонн непродовольственных ресурсов биомассы ежегодно к 2040 году и при этом удовлетворять потребности в продуктах питания. , корм и клетчатка. Один миллиард тонн биомассы может:

• Производство до 50 миллиардов галлонов биотоплива
• Производство 50 миллиардов фунтов химических веществ и биопродуктов на биологической основе
• Производство 85 миллиардов киловатт-часов электроэнергии для питания 7 миллионов домохозяйств
• Создание 1,1 миллиона рабочих мест для экономики США
• Держите 260 миллиардов долларов в США. ^[1]

Узнайте больше о Биопреимуществах.

БИОМАССА: ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЕСУРС

Биомасса – это возобновляемый источник энергии, полученный из материалов на основе растений и водорослей, который включает:

Biomass is a универсальный возобновляемый источник энергии. Его можно преобразовать в жидкое транспортное топливо, эквивалентное ископаемому топливу, такому как бензин, реактивное и дизельное топливо. Технологии биоэнергетики позволяют повторно использовать углерод из биомассы и потоков отходов в топливо с пониженным уровнем выбросов для автомобилей, грузовиков, самолетов и кораблей; биопродукты; и возобновляемая энергия.

Узнайте больше о ресурсах биомассы.

БИОТОПЛИВО: ЭНЕРГИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТА

Биомасса — это один из видов возобновляемых ресурсов, который можно преобразовать в жидкое топливо, известное как биотопливо, для транспорта. Биотопливо включает целлюлозный этанол, биодизельное топливо и возобновляемое углеводородное «добавочное» топливо. Двумя наиболее распространенными типами биотоплива, используемыми сегодня, являются этанол и биодизель. Биотопливо можно использовать в самолетах и ​​большинстве транспортных средств, находящихся в пути. Возобновляемое транспортное топливо, которое функционально эквивалентно нефтяному топливу, снижает углеродоемкость наших автомобилей и самолетов.

Узнайте больше о биотопливе.

БИОЭНЕРГЕТИКА: ЭНЕРГЕТИКА ДЛЯ ТЕПЛА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Технологии биоэнергетики преобразуют возобновляемое топливо из биомассы в тепло и электроэнергию, используя процессы, подобные тем, которые используются с ископаемым топливом. Есть три способа собрать энергию, хранящуюся в биомассе, для производства биоэнергии: сжигание, бактериальный распад и преобразование в газ или жидкое топливо. Биоэнергетика может компенсировать потребность в углеродном топливе, сжигаемом на электростанциях, тем самым снижая углеродоемкость производства электроэнергии. В отличие от некоторых форм прерывистой возобновляемой энергии, биоэнергетика может повысить гибкость производства электроэнергии и повысить надежность электрической сети.

Узнайте больше о Биосиле.

БИОПРОДУКТЫ: ТОВАРЫ ПОВСЕДНЕВНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ БИОМАССЫ

Биомасса — универсальный источник энергии, очень похожий на нефть.