Реферат: Застосування альтернативних джерел енергії в сільському господарстві

На підставі аналізу динаміки цін на енергетичні, промислові та сільськогосподарські види продукції в Україні відзначається перспективність розробки проблеми нехарчового використання останньої. Диспаритет цін, що існує сьогодні в Україні, обумовлює доцільність розширення використання добрив і освоєння виробництва біопалив з біомаси (рис. 1).

Рис. 1. Динаміка цін на різні види продукції в Україні в 1991 — 2000 роках

Розвиток цих двох напрямків робить сільськогосподарську продукцію аналогом енергетичної чи промислової (рис.2).

Рис.2. Структурна схема диференціації сільськогосподарської продукції для нехарчових потреб (Дубровін В.О.)

Біомаса — це маса матерії, що міститься у живих організмах або рослинах в момент вимірювання й оцінюється в одиницях маси (натуральна маса організмів), сухої маси (маса, що не містить води), в перерахунку на органічне вугілля або в одиницях енергії.

Отже, під біомасою розуміють те, з чого складаються рослини і тварини. Основа біомаси — органічні сполуки вуглецю, які в процесі з’єднання з киснем при спалюванні або в результаті природного метаболізму виділяють тепло. За допомогою хімічних або біохімічних процесів біомаса може бути трансформована в такі види палива, як газоподібний метан, рідкий метанол, тверде деревне вугілля.

Початкова енергія системи «біомаса—кисень» виникає в процесі фотосинтезу під дією сонячного випромінювання, який є природним варіантом перетворення сонячної енергії.

При спалюванні біопалива його енергія розсіюється, але продукти спалювання можуть знову перетворюватися в біопаливо шляхом природних екологічних або сільськогосподарських процесів.

Таким чином, використання промислового біопалива, добре пов’язаного з природними екологічними циклами, може не давати забруднень і забезпечувати безперервний процес отримання енергії.

За даними Дубровіна В.О. до 2010 року частка поновлюваних джерел у виробництві електричної енергії в Європейському Союзі (ЄС) зросте з 14,3 до 23,5%.

Більш ніж у два рази зросте виробництво теплової енергії, а використання поновлюваних рідких палив зросте у 60 разів. За прогнозами ЄС найбільше значення серед поновлюваних джерел енергії має біомаса. Максимально зросте її частка у виробництві рідких біопалив (40…60 разів), електричної (10 разів) та теплової енергії (2 рази).

Ці прогнози також характеризують світову тенденцію розвитку використання ПДЕ (рис..).

Поновлювані джерела енергії можуть складати значну частку в енергетичному балансі окремих районів та областей України.

За даними Корчемного М.О. щорічно в Україні споживається близько 200 мільйонів тонн умовного палива, при цьому видобуток з природних джерел країни становить лише 80 млн. т.

Важливим потенційним ресурсом при такому балансі власної та імпортної енергосировини стає енергетична біосировина. Можливості сільськогосподарського виробництва і використання біомаси в основному визначаються рослинництвом, основу якого в Україні складає вирощування зернових.

Енергетична біосировина умовно поділяється на первинну (солома, стебла, торф, відходи деревини) та вторинну (гній, гноївка). В Україні вільні ресурси первинної та вторинної енергетичної біосировини складають 9,33 мільйона тонн умовного палива.

Рис. 3. Прогноз структури світового виробництва енергії на період до 2020 року

Біомасу як первинну енергетичну сировину використовують у незмінній формі для прямого спалювання або ж попередньо піддають хімічній та біохімічної переробці. Останнє стосується насіння олійних рослин, що переробляється на етерифіковані олії; картоплі та зерна, які є сировиною для виробництва етилового спирту як добавки у бензини тощо.

Основними видами твердого біопалива є:

- солома зернових, що попередньо пресується в рулони або великогабаритні тюки, залишки стеблової маси кукурудзи та соняшнику;

- відходи лісового виробництва та деревообробної промисловості, обрізки гілок і крон дерев, що швидко ростуть і вирощуються в так званих енергетичних лісах (верба, тополя);

- продукція енергетичних сільськогосподарських культур із відносно високим вмістом цукру та крохмалю (зернові, зерно кукурудзи, картопля, буряки, та ін.), що використовуються для виробництва етанолу;

- продукція олійних культур, з яких виробляють рослинну олію (ріпак, соняшник, олійний льон).

Солома, залишки стеблової маси кукурудзи та соняшнику є основним джерелом біомаси. Якщо прийняти, що для енергетичної мети можна використовувати біля 20% загальної кількості соломи, то на цій основі може бути заміщено певну частку загального споживання первинних енергоносіїв в Україні.

Структура використання соломи та відходів лісового виробництва, наприклад в Данії, така: фермерські котли споживають — 57,6%, теплові станції — 33,6% і решту електростанції.

Основними технологіями термічної переробки твердого палива є пряме спалювання і газифікація, яка полягає в хімічному розпаді органічних компонентів біомаси в умовах обмеженого доступу кисню з повітря. Отриманий газ використовується як моторне паливо для приводу електричних генераторів.