Наука и технологии России

Вход Регистрация
21.11.08 | ФЦНТП 2007-2012: Михаил Найдён, STRF.ru

Сто киловатт электричества из соломы

В ассоциации АСПЕКТ создают системы, которые смогут вырабатывать электричество с КПД 70 процентов из непищевых растительных отходов. Аналогов таким технологиям нет нигде в мире. Роснаука заключила с разработчиками госконтракт на два года, гарантирующий 150 миллионов рублей бюджетного финансирования. посёлок будущего с биогазовой энергогенерирующей установкой Так в ассоциации делового сотрудничества АСПЕКТ видят посёлок будущего с биогазовой энергогенерирующей установкой

Разработчики из ассоциации АСПЕКТ хотят создать действующий на непищевых органических отходах энергопрофицитный комплекс, то есть такой, который бы вырабатывал энергии больше, чем тратит, а при этом ещё и отходы утилизировал. Суть новой технологии — в получении из непищевых растительных отходов практически чистого метана, полного аналога природного газа, который потом будет сжигаться с получением электричества и тепла. Исходным сырьём являются сельскохозяйственные отходы, нетоварная древесина, а также непищевые органические отходы производства спирта и пива.

Энергоустановка будет состоять из четырёх основных блоков. Сначала исходное сырьё подвергнется так называемой механохимической переработке, затем получившуюся биомассу «съедят» ферменты. Продуктом их расщепления станет биогаз, представляющий собой смесь метана и углекислого газа и незначительный процент примесей. Биогаз поступит в мембранные сепараторы, с помощью которых из смеси будет выделен углекислый газ, а затем уже чистый метан будет использоваться как топливо для микротурбин, вырабатывающих электричество. Два типа мембранных сепараторов, позволяющих отделять метан от углекислого газа, разработаны и запатентованы в Институте нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН. Расчётная мощность будущей установки — 100 киловатт электричества и 150 киловатт тепла, но её можно варьировать в достаточно больших пределах.

Как обещают авторы, технология будет полностью безотходной. Твёрдые продукты реакции, оставшиеся от переработки сырья в биогаз, можно будет использовать как удобрение. А качество углекислого газа, выделяемого в мембранном сепараторе из биогаза, будет достаточным для производства пищевой углекислоты, которая используется, например, как стимулятор роста растений в теплицах.

Учёные говорят, что установкой уже заинтересовался по крайней мере один потенциальный заказчик — завод по производству пива Miller в Калужской области.

Амбициозный проект представляет STRF руководитель ассоциации АСПЕКТ Лев Трусов.

Справка STRF:
Трусов Лев Ильич, генеральный директор Ассоциации делового сотрудничества в области передовых комплексных технологий АСПЕКТ, доктор технических наук, профессор

Зачем стране, экспортирующей углеводороды, биоэнергетика?

Внедрение в России технологий биоэнергетики обеспечит качественный переход к созданию сельскохозяйственно-промышленных комплексов, которые смогут сами обеспечивать себя энергией и ещё производить её на продажу. Ведь из непищевой растительной биомассы можно получать и чистый метан, аналог природного газа, и углеводородное топливо, реально не отличимое от бензина.

Да, природный газ Россия экспортирует. Но у нас в стране и сейчас только 12 процентов сельских домов газифицированы. А по прогнозам, через пять-семь лет Россия столкнётся с дефицитом природного газа. На крупномасштабные поставки в Европу и обеспечение индустриальных центров газа ещё хватит. Но обеспечение малых потребителей станет проблемой! Конечно, сегодня на бытовом уровне может показаться, что всё это не критически важно. Местные электросети в деревнях работают, «лампочка Ильича» в домах горит, а чтобы согреться, можно и печку протопить. Но одно дело — выживать, и совсем другое — развивать реальное производство сельхозпродукции. Сейчас стоимость киловатта в электросетях — два рубля, через три года, по прогнозам, будет дороже, значит, подорожают мясо и молоко (они уже сегодня неконкурентоспособны по ценам — прим. ред.). А отечественные биоэнергетические установки позволят вырабатывать электричество и газ из сырья, которое, условно говоря, валяется под ногами. Например, из отходов животноводческих ферм.

Лев Трусов: «Разрабатываемые биоэнергетические установки позволят получать электричество и газ из сырья, которое, условно говоря, валяется под ногами. Например, из отходов животноводческих ферм»

К тому же у нас огромное количество леса, непроизводственных отходов лесотехнической промышленности — сучков, опилок. Сейчас начинается приватизация лесов и угодий, значит, появятся рачительные хозяева. Они будут заинтересованы в том, чтобы отходы производства, которые, если их оставить, сгниют, тем самым снижая будущие циклы воспроизводства леса, превращать в альтернативные источники энергии. Автономные энергетические установки смогут удовлетворить потребности как в электричестве, так и в топливе, которые можно использовать как для работы, так и в быту, для проживания людей на этих делянках. Кстати, технологии получения моторных топлив из биомассы в России тоже есть, они разработаны под руководством академика Ильи Моисеева.

С чем связан выбор технологии именно ферментативной переработки биомассы? Есть тот же пиролиз, например…

— При пиролизе извлечению энергоносителей из исходной биомассы препятствует содержащаяся в ней вода, а её может быть до 50—70 процентов. Так что эта технология требует предварительной сушки сырья, что занимает много времени. А если сушить прямо в пиролитической установке, то требуются значительные энергозатраты, что снижает общий КПД. Биотехнологические процессы позволяют использовать сырьё естественной влажности.

А как будут решены трудности с подготовкой целлюлозного сырья (опилок, нетоварной древесины) к ферментативной переработке, на которые указывают эксперты?

Группа учёных из Института биохимической физики РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством члена-корреспондента РАН Сергея Варфоломеева разработала оригинальную технологию ферментативной обработки исходного целлюлозного сырья. Изюминка в том, что исходная измельчённая биомасса дополнительно перемешивается с добавлением особых ферментов. Как известно, структура молекулы, например, лигноцеллюлозы, очень сложная: она предстаёт в виде множества «спутанных» в клубки спиралей, поскольку её атомы образуют между собой огромное число химических связей. В результате фермент не способен что-то «откусить» и переработать. Но под влиянием интенсивной механической нагрузки часть химических связей в молекулах рвётся, спирали растягиваются, и ферментация становится возможной. Такая технология воздействия, на наш взгляд, более перспективна, чем, в частности, технология «теплового взрыва», которую разрабатывают ряд американских компаний, по которой химические связи в целлюлозе разрушают ударной волной пара.

Необходимая часть установки — газовая микротурбина. Но, насколько мне известно, такие микротурбины достаточной мощности в России не производят…

— Во-первых, пока не производят. Калужский турбинный завод приступил к подготовке серийного выпуска газовых турбин 100—200 киловатт установленной электрической мощности. А во-вторых, дефицита микротурбин на мировом рынке нет, купить их не проблема.

По оценкам экспертов, в России наиболее востребованы автономные энергогенерирующие установки мощностью от 100 киловатт до одного мегаватта. Почему вы остановились именно на стокиловаттных системах?

— Не совсем так. Наш проект предполагает модульное решение. То есть можно будет смонтировать установку по производству метана из нескольких модулей, каждый из которых будет вырабатывать газ на 100 киловатт установленной мощности, и подключить к этой комбинированной установке более мощную микротурбину.

РЕЙТИНГ

2.11
голосов: 9

Обсуждение