Главная страница -> Технология утилизации

Биодизель - альтернативное топли. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.

М. И. Науменков, П. Л. Ронжин
, Россия Настоящий доклад посвящен описанию работы новой системы кондиционирования воздуха, представленной компанией RC Group (Италия).

Продукция RC GROUP хорошо знакома российским потребителям еще со времен Советского Союза, когда в 80-х годах многие предприятия связи и медицинские учреждения оснащались кондиционерным оборудованием. Поставленное в то время оборудование до сих пор работоспособно, несмотря на практически полное отсутствие технического обслуживания в связи с недостаточным финансированием в течение ряда лет.
Компания RC GROUP была образована в 1963 году и с первых дней существования специализируется на разработке и производстве оборудования для кондиционирования воздуха и охлаждения воды для высокотехнологичных производств. За прошедшее время компания приобрела значительный опыт проектирования систем, изготовления оборудования и разработки новейших технических решений.
Следует отметить, что все оборудование фирмы RC GROUP специально спроектировано для решения ответственных задач, которые требуют непрерывной работы в течение всего года, встроенного резервирования и высокого энергетического кпд. Технологичность, абсолютная надежность, высокое качество и тщательный учет возможных требований к системам со стороны потребителя характерны для всех изделий RC.
Среди множества интересных технических решений и разработок фирмы хотелось бы отметить новинку компании под названием SOLUTION (рус. РЕШЕНИЕ).
SOLUTION представляет собой систему кондиционирования воздуха для помещений, оснащенных высокотехнологичным компьютерным и телекоммуникационным оборудованием. SOLUTION – это система, состоящая из прецизионных кондиционеров серии Heat Hunter, работающих на охлажденной воде, и чиллеров серии Maximo Optimizer, оснащенных опцией свободного охлаждения Free-Cooling.
Благодаря использованию новаторской схемы раздачи воздуха в помещении, обслуживаемом кондиционерами Heat Hunter, система SOLUTION обеспечивает значительную экономию электроэнергии, существенно снижая ее потребление в течение года.
Изначально верхняя раздача воздуха была принята за базовую схему воздухораспределения в помещениях. Воздух подавался из верхней части кондиционера и раздавался через пленумы или воздуховоды, установленные в фальш - потолках. Холодный воздух направляется сверху вниз и понижает температуру в помещении, поглощая тепловыделения от технологического оборудования. Динамические характеристики воздушного потока не позволяют холодному воздуху сразу попадать внутрь технологических стоек, направляя его вниз на уровень пола. Только тогда, когда скорость движения воздуха достаточно снизится, он поступает к оборудованию и охлаждает его. Но к этому времени этот воздух уже становится теплее того, что раздается из потолочных диффузоров, поскольку он уже успел смешаться с воздухом, находившимся внутри помещения.
В действительности, не все стойки имеют одинаковую тепловую нагрузку, поскольку она зависит от типа и количества установленного в них оборудования. Расход воздуха для каждой определенной зоны рассчитывается на стадии проектирования и, естественно, что заранее невозможно предусмотреть, как может меняться теплоотдача оборудования в процессе его работы. Поэтому, достичь идеального воздухораспределения практически невозможно.
Тепловая нагрузка внутри помещения также разнородна. Кроме того, кондиционеры с верхней раздачей забирают воздух для обработки как раз с уровня пола, где он и так самый холодный. Такое положение дел ограничивает возможность контроля за температурой внутри помещения и снижает эффективность работы оборудования.
Работа по такой схеме была бы приемлемой при незначительной тепловой нагрузке оборудования, что было свойственно уже исчезающему поколению телекоммуникационного оборудования. Но это абсолютно неприемлемо для зданий, насыщенных самым современным и высокотехнологичным оборудованием, обладающим значительно более высокой тепловой нагрузкой.
Схема работы с нижней раздачей воздуха была разработана для снятия тех ограничений, которые накладывала на контроль температурной среды схема работы с верхней раздачей. В этом случае охлажденный воздух подается из под фальш - пола, который служит своеобразным пленумом. Охлаждающий поток воздуха поступает непосредственно в каждую стойку и снимает тепловую нагрузку работающего оборудования. Забор воздуха на кондиционере расположен в верхней его части, то есть там, где сосредоточен самый теплый воздух в помещении. Таким образом, работа кондиционера становится более эффективной, а контроль за температурой – более действенным.
Описанная схема была бы оптимальной, если бы тепловая нагрузка была распределена равномерно по всему помещению. Однако, каждая стойка отдает разное количество теплоты, поскольку и тип оборудования, и его количество различны. Описанная ситуация приводит к тому, что внутри каждой отдельной стойки создается разный температурный градиент. В тех стойках, где выше тепловая нагрузка, перепады температуры больше, чем в тех, где тепловая нагрузка ниже.
Кондиционер забирает воздух при температуре 26 градусов Цельсия тепла, что на 4 градуса ниже максимальной температуры в помещении. В смысле энергоэффективности наблюдается очевидное улучшение по сравнению с работой по схеме верхней раздачи, но, при этом, данная оптимизация еще далека от совершенства.
Равномерную подачу воздуха ко всем стойкам можно расценивать как очевидное усовершенствование, принимая во внимание предыдущий случай, но и это не является идеальным решением, поскольку подача воздуха должна быть пропорциональна нейтрализуемым тепловым нагрузкам.
Компания RC Group сконструировала кондиционер Heat Hunter для идеального распределения воздушных потоков и температурных нагрузок в помещении и внутри самих технологических стоек.
Кондиционер Heat Hunter распределяет воздух по помещению с учетом конфигурации и места расположения установленного оборудования. Охлажденный воздух поступает в помещение сквозь перфорированную фронтальную панель, расположенную в нижней части кондиционера. При этом отпадает необходимость в дополнительном технологическом пространстве, таком, какое создают фальш - полы и фальш - потолки.
Поскольку охлажденный воздух распространяется по помещению с небольшой скоростью, то на уровне пола образуется низкотемпературный слой. Подобравшись к стойкам, холодный воздух проникает в них. Такое перемещение воздуха происходит за счет естественной конвекции. Нагреваясь, воздух становится менее плотным и образует восходящий поток, увлекая за собой холодный воздух, поступающий вовнутрь стоек. Чем выше температура внутри стоек, тем большее количество охлажденного воздуха проникает в них. Таким образом, воздухораспределение становится абсолютно равномерным, а смешивания разного по температуре воздуха не происходит.
Система рекомендуется, прежде всего, для помещений, где одновременно сосуществуют разнородные тепловые нагрузки. Поскольку движение потоков холодного воздуха активируется теплотой, выделяемой оборудованием, то воздухораспределение происходит наилучшим образом, т.е. наибольшее количество холодного воздуха попадает в стойки с наибольшим тепловыделением. В те же стойки, которые пусты или незадействованы, холодный воздух попросту не поступает.
Распределение тепловых нагрузок вокруг стоек отличается равномерностью и идеальной стратификацией воздуха. Heat Hunter забирает воздух с потолочной части помещения при температуре 300С, что является ее максимальной величиной. Таким образом, достигаются наилучшие параметры температуры внутри помещения.
Тепловые нагрузки, создаваемые работающим оборудованием, сами по себе являются активаторами системы, поэтому отпадает необходимость для установки внутри стоек дополнительных вентиляторов, создающих принудительную внутреннюю циркуляцию воздуха. За счет этого достигается сокращение общего расхода электроэнергии.
Heat Hunter, благодаря созданию безупречной стратификации, забирает воздух при 300С. Это обстоятельство позволяет кондиционеру Heat Hunter работать с большей разницей температуры воздуха на входе и выходе из него. Эта разница составляет 12 градусов для Heat Hunter и 10 градусов – для кондиционера с нижней раздачей. За счет этого Heat Hunter достигает аналогичной холодопроизводительности при сниженной на 20% скорости раздачи воздуха. Таким образом, потребление электроэнергии вентилятором на притоке существенно снижается, а уровень шума сокращается на 50%.
Продолжая описание достоинств этих кондиционеров, следует напомнить, что источником холода для них является вода. И холодопроизводительность кондиционеров такого типа зависит от разницы температуры охлаждающей воды на входе и выходе. При одной и той же температуре охлаждающей воды холодопроизводительность Heat Hunter выше на 27% , чем у кондиционеров с нижней раздачей. Поскольку температура забираемого на обработку воздуха на 40С выше, то он, соответственно, более сухой. Это означает, что из четырех кондиционеров, предполагаемых к установке, можно сократить один, что дает очевидное снижение первоначальных инвестиций.
Если ставить перед собой цель снижения эксплуатационных расходов, то нужно принять во внимание, что Heat Hunter обеспечивает ту же холодопроизводительность, что и кондиционер с нижней раздачей, но при температуре воды на входе не 8, а 12 градусов, чем достигается существенное энергосбережение.
Другим важным преимуществом представляется применение системы изменяемого расхода воды за счет использования регулировочного двухходового клапана. Регулировка холодопроизводительности кондиционеров Heat Hunter позволяет достигнуть максимального энергосбережения. Запатентованная система логического контроля обеспечивает такой режим работы, когда наименьшей тепловой нагрузке соответствует наименьший расход воздуха. Это приводит к тому, что потребление электроэнергии вентиляторами снижается наполовину при 80-процентной тепловой нагрузке от проектной величины.
До сих пор мы рассматривали только размещение кондиционеров в технических помещениях и лишь вскользь упоминали о холодильных машинах или иначе, чиллерах.
Как же работает чиллер? Подогретая вода, которая возвращается из внутренней части системы кондиционирования, поступает в чиллер и проходит через испаритель, где она охлаждается хладагентом, циркуляцию которого обеспечивает компрессор. Вода освобождается от теплоты, которая через хладагент выводится в окружающую среду с помощью других специфических теплообменников – конденсаторов.
Спецификой данных зданий является то, что системы кондиционирования работают круглогодично и безостановочно, причем даже тогда, когда температура окружающего воздуха становится весьма низкой. При таких условиях появляется возможность использовать холодный внешний воздух для понижения температуры воды, предназначенной для внутренних компонентов этой системы. Такой метод получил название «непосредственного свободного охлаждения» (free cooling).
Чиллеры с системой free cooling снабжены дополнительными водяными теплообменниками, расположенными по отношению к конденсаторам таким образом, чтобы первыми принять на себя холодный внешний воздух. Водяной контур системы свободного охлаждения снабжен соединительными патрубками, ведущими к дополнительным водяным теплообменникам и трехходовому клапану. Принцип работы прост: когда температура внешнего воздуха становится ниже температуры обратной воды, трехходовой клапан направляет поток воды на дополнительные теплообменники, где она охлаждается наружным воздухом, а затем поступает в испаритель, где дополнительно охлаждается до заданной температуры.
При этом компрессоры работают на сниженной мощности, необходимой только для вторичного охлаждения и это, естественно, снижает потребление электроэнергии. Когда температура наружного воздуха становится еще ниже, наступает момент, когда дополнительные теплообменники способны полностью снять всю тепловую нагрузку. В этом случае компрессоры останавливаются полностью и охлаждение происходит полностью за счет системы free cooling практически бесплатно.
Устанавливается прямая зависимость: чем ниже температура окружающего воздуха, тем выше экономия электроэнергии.
Рассмотрим случай со зданием с тепловыделениями в 1 МВт. Если провести сравнение стоимости энергозатрат при использовании системы с обычными холодильными машинами и теми, которые оснащены системой free cooling, то результат оказывается в пользу последних от 22 до 31 % в зависимости от месторасположения.
По естественным причинам параметры внешнего воздуха, которые закладываются в проект, не могут быть изменены, однако, попытаемся оптимизировать температуру обратной воды.
Более высокая температура обратной воды обусловливает более высокую температуру наружного воздуха, при которой можно активизировать систему свободного охлаждения. Такая оптимизация значительно повышает энергосбережение. Именно в этой ситуации Heat Hunter обеспечивает максимальные преимущества.
Как уже упоминалось, Heat Hunter обеспечивает одинаковую холодопроизводительность по сравнению с обычным кондиционером, но при температуре охлаждающей воды на 4 градуса выше. Принимая во внимание полную тепловую нагрузку, предусмотренную проектом, мы констатируем, что температура обратной воды у системы, использующей Heat Hunter, составляет 18 градусов против 14 градусов для обычной системы.
Другим заметным преимуществом является то, что Heat Hunter снабжен системой регулированного расхода воды, который обеспечивается двухходовым клапаном.
Следует обратить внимание на данный аспект, как на наиболее значимый для понимания методики энергосбережения. В том случае, когда реальная тепловая нагрузка ниже той, что предусмотрена проектом, температура обратной воды в контуре с постоянным расходом снижается, тогда как при регулируемом расходе – она повышается.
Различие между системой Heat Hunter, работающей с регулируемым расходом воды, и обычной системой, предполагающей постоянный расход, заключается в том, что температура обратной воды повышается при снижении тепловой нагрузки.
Из анализа эксплуатационного режима рассматриваемого нами здания следует, что разница в температуре обратной воды составит 6-7 градусов.
Может ли обычный чиллер с системой free cooling использовать это значительное преимущество?
Не может. Поскольку обычный чиллер с системой «фри-кулинга» не способен работать с регулируемым потоком воды.
Ставя перед собой задачу полностью решить эту проблему, компания RC Group разработала чиллер Optimizer, использующий описанные преимущества и идеально подходящий для совместной работы с кондиционерами Heat Hunter. Optimizer – это чиллер с системой свободного охлаждения, приспособленный для работы с регулируемым расходом воды, основанной на запатентованной системе, дополненной новаторским программным обеспечением автоматики и некоторыми специфическими компонентами водяного контура.
Возвращаясь к примеру здания с мегаваттной теплонагрузкой, мы устанавливаем, что используя данное «Решение», можно более чем вдвое сократить потребление электроэнергии по сравнению с обычными системами непосредственного свободного охлаждения, от 46 до 67 процентов зависящее от месторасположения объекта.
Такой уровень экономии настолько существенно снижает эксплуатационные расходы, что некоторые дополнительные изначальные вложения окупаются за период эксплуатации от 6 до 18 месяцев.
Предложенное «Решение» - можно рассматривать как заметное достижение в области специального кондиционирования. Это «Решение» - просто, как вода.

ФГУП НИИ двигателей :
Татьяна Николаевна Смирнова, начальник отдела, к.т.н.
Виктор Михайлович Подгаецкий, начальник отдела, к.т.н.

Биодизель - это экологически чистое топливо для дизельных двигателей, получаемое путем химической обработки растительного масла или животных жиров, которое может служить добавкой к дизельному топливу или полностью заменять его.

В настоящее время ряд стран (Австрия, Канада, Дания, Европейский союз, Финляндия, Ирландия, Нидерланды, Швеция, США и Великобритания) ведут совместные работы по созданию биологического топлива для транспортных двигателей. Биодизель считается одним из наиболее перспективных возобновляемых альтернативных топлив.

История вопроса.

В 1878 г. Рудольф Дизель ознакомился с работой Карно, который теоретически доказал, что может быть создан тепловой двигатель с к.п.д. значительно более высоким, чем у паровой машины того времени. Эффективность цикла Карно увеличивается с ростом степени сжатия газа. Дизель применил теорию Карно к двигателю внутреннего сгорания. Он хотел создать двигатель с максимально высокой степенью сжатия. Для этого топливо в рабочий цилиндр вводится только в определенный момент и воспламеняется от тепла предварительно сжатого воздуха. Двигатель Дизеля, получивший его имя - дизель , имеет к.п.д. более высокий, чем бензиновый двигатель с принудительным зажиганием, и существенно более высокий, чем паровой двигатель. Дизель получил патент на свое изобретение в 1893 г. и продемонстрировал работающий двигатель в 1897 г. На Всемирной выставке в 1900 г. был показан его двигатель, работавший на масле из семян сосны с перспективой использования в качестве топлива растительного масла. Именно эти эксперименты легли в основу исследований, которые в дальнейшем привели к созданию биодизеля.

Биодизель может быть получен разными способами. Для этого растительные масла или жиры преобразуются в жирные кислоты, которые в свою очередь преобразуются в эфиры. Масла или жиры могут также непосредственно преобразовываться в метиловый или этиловый эфиры, используя кислоту или ускоренную каталитическую реакцию. Самый обычный метод получения биодизеля, известный как трансэфиризация , состоит в расщеплении молекулы глицерольного эфира жирной кислоты на молекулы метилового эфира.
Таким образом, биодизель - это название, данное эфирам соответствующих масел, которые используются как дизельное топливо. Это неядовитое, разлагаемое микроорганизмами жидкое топливо состоит из длинных цепей моноалкиловых эфиров жирных кислот и может использоваться либо в чистом виде, либо в смеси с дизельными нефтяными топливами.

Особое место в технологическом процессе изготовления биодизеля отводится его испытаниям и контролю качества. Из многих существующих методов испытаний биодизеля наиболее перспективными для оценки его качества считаются новые методы, предусмотренные американскими стандартами 14105 и ASTM D6584. Если при проверке топливо не соответствует положительной оценке, оно подвергается доработке с последующим повторным испытанием.

Оставшийся в топливе глицерин может вызвать забивание распыливающих отверстий форсунки. Появление свободного и полного глицерина в биодизеле обусловлено, как правило, недостаточным преобразованием масла или жира в желательный моноалкиловый эфир.

Обычно биодизель из-за его высокой стоимости смешивают с дизельным топливом (ДТ). Другой причиной для применения смеси из биодизеля и ДТ являются неудовлетворительные пусковые свойства двигателя, работающего на биодизеле при низкой температуре.

Биодизель может использоваться в различных целях. Его можно применять в качестве смазывающей добавки (1…2 %) к дизельному топливу с крайне низким содержанием серы, а смесь 20 % биодизеля с 80 % дизельного топлива (B20) обычно служит заменой ДТ, которым, согласно стандарту ASTM, могут быть ДТ1, ДТ2, авиационный керосин или другие продукты переработки нефти. При соответствующей подготовке можно использовать в двигателе и чистый биодизель (В100).

В настоящее время B20 - самая распространенная биодизельная смесь в Соединенных Штатах. Считается, что она позволяет удачно сбалансировать требования, связанные с особенностями ДТ, рабочими характеристиками, эмиссией отработавших газов и стоимостью. Эта смесь может использоваться в системах, предназначенных для работы на дизельном топливе, в том числе в дизельных двигателях, нефтяных нагревательных котлах и турбинах, не требуя никаких перерегулировок и переделок.

Применение смесей с более высоким содержанием биодизеля (типа B50 или B100) требует специальной подготовки системы управления и может потребовать модификации оборудования, например, применения специальных подогревателей или замены уплотнений и прокладок, которые контактируют с топливом. В целом считается, что: B100 обеспечивает наиболее высокие экологические характеристики.; B20 обеспечивает получение впятеро меньших экологических преимуществ по сравнению с B100, но может широко использоваться на существующих двигателях при незначительной их модификации или вообще без нее; 2-процентная смесь биодизеля с ДТ обеспечивает незначительное улучшение экологических характеристик, но может использоваться как полезная добавка.
Одной из наиболее важных характеристик ДТ является его способность к самовоспламенению. Эта характеристика определяется величиной цетанового числа топлива (цетановым индексом). Американское ДТ имеет сравнительно невысокие цетановые числа, в среднем, около 40, а европейское ДТ имеет цетановый индекс 50 ед. Исследования показали, что цетановые числа биодизеля лежат в интервале величин от 45,8 до 56,9 ед.

Другой важной характеристикой дизельного топлива являются его смазочные свойства. Смазка топливных форсунок и некоторых типов топливных насосов обеспечивается самим топливом. Биодизель имеет лучшие смазочные свойства, чем современные ДТ с низким содержанием серы (500 весовых частей серы на 1 млн весовых ед. топлива - 500 ppm). Проблема улучшения смазочных свойств ДТ обострится, когда будет введено требование об уменьшении содержания серы в ДТ (до 15 ppm). Как показывают исследования, добавление 1…2 % (по объему) биодизеля в смесь с ДТ с низким содержанием серы улучшают смазочные свойства этого топлива.
В продуктах сгорания биодизеля отсутствуют сера или частицы ароматиков. Биодизель содержит до 10 % кислорода, что способствует активизации процесса сгорания при работе двигателя на богатых смесях.

Биодизель обладает определенными недостатками. Как упоминалось ранее, в холодных условиях двигатель работает на биодизеле заметно хуже, чем на ДТ. Температура начала процесса, при которой топливо становится мутным, называют точкой кристаллизации (помутнения). При еще более низкой температуре топливо теряет текучесть, становится гелем, который не может быть прокачан по трубопроводу. Оба названных температурных порога у биодизеля выше, чем у ДТ.

С другой стороны, повышенная растворяющая способность биодизеля и его агрессивность могут создать проблемы для топливной системы. Биодизель может оказаться несовместимым с материалами уплотнений, используемыми в топливных системах транспортных средств машин, выпущенных до 1994 г. Поэтому переход на использование смесей B20 или B100 в любом транспортном средстве или машине требует большой осторожности.

Биодизель не оказывает существенного положительного влияния на увеличение эффективной энергии в двигателе. Эффективная энергия - это доля полной тепловой энергии топлива, введенного в двигатель. Термин объемная эффективность лучше знаком пользователям транспортных средств. Обычно объемная эффективность характеризуется величиной расхода топлива на единицу пути или величиной пробега на единицу объема топлива. Содержание энергии в единице объема биодизеля на 11 % ниже, чем у ДТ, поэтому транспортное средство, работающее на В20, при прочих равных условиях будет иметь пробег на 2,2 % меньший (на единицу объема топлива), чем при работе на ДТ.

Приблизительно 11 % массы B100 составляет кислород. Присутствие кислорода в биодизеле улучшает процесс сгорания и способствует уменьшению выбросов углеводородов, угарного газа и сокращению эмиссии макрочастиц; но при этом кислородосодержащие топлива имеют тенденцию к увеличению эмиссии окислов азота. Результаты испытаний подтверждают соответствующие теоретические предположения.

Увеличение эмиссии окислов азота при работе на биодизеле создает достаточные причины для беспокойства, поэтому в США Национальная лаборатория охраны окружающей среды (NREL) провела исследования, связанные с поиском путей уменьшения эмиссии окиси азота при работе на биодизеле. Установлено, что добавление цетаноповышающих агентов, таких как ди-терт-бутил пероксид в количестве 1…2 % или этил-нитрата в количестве 0,5 % способствует уменьшению эмиссии окислов азота при сгорании биодизеля. Такой же эффект дает сокращение ароматиков от 31,9 до 25,8 % в ДТ. Эмиссия окислов азота в смесях с биодизелем может быть уменьшена путем добавления в них керосина или ДТ марки Fischer-Tropsch. Керосин, смешанный с 40 % биодизеля, обеспечивает эмиссию окислов азота не выше, чем она бывает при работе на ДТ. Этот же результат дает смесь ДТ Fischer-Tropsch с 54 % биодизеля.
Большинство исследований эмиссии биодизеля было выполнено на существующих двигателях тяжелых шоссейных грузовых автомобилей. Результаты исследований легли в основу стандартов на эмиссию.

Применение биодизеля из натурального растительного масла вместо ДТ обеспечивает уменьшение эмиссии углекислого газа и расхода топлива. Это утверждение основано на результатах анализа работы двигателя на биодизеле и ДТ в течение его жизненного цикла. По оценке NREL использование биодизеля марки В100 из бобов сои в двигателях городских автобусов уменьшает эмиссию углекислого газа на 78,45 %. Следует отметить, однако, что количество СО2, выделяемое в атмосферу с учетом промышленного производства биодизеля (в расчете на жизненный цикл работы дизеля), практически нивелирует экологические преимущества от его сгорания в двигателе.

Как отмечено выше, замена обычного ДТ на B100 уменьшает большинство вредных примесей в ОГ, но увеличивает содержание окислов азота. Так, например, при использовании B100 сокращается содержание углеводородов (HC), но приблизительно на 10 % увеличивается количество окислов азота (NOx), и в городских условиях это приводит к образованию смога. Смог затрудняет работу легких, приводит к обострению астмы и может вызвать хронические заболевания органов дыхания.

Увеличение выделений NOx в ОГ может быть минимизировано модификацией двигателей, применением специальных добавок к топливу или использованием реакторов-дожигателей.

Хотя эмиссия углеводородов HC при сгорании топлива с биодизелем уменьшается по сравнению с работой на ДТ, их выброс в атмосферу с учетом выделений при промышленном производстве биодизеля суммарно оказывается на 35 % выше, чем при применении ДТ.

Сажа. При применении B100 происходит приблизительно 50-процентное сокращение выброса твердых частиц (РМ или сажи). Исследования показали резко отрицательное влияние сажи на здоровье человека, ее наличие приводит к легочным заболеваниям и может вызвать преждевременную смерть.

Ядовитые выделения в атмосферу. Выделения от сгорания В100 на 60…90 % менее токсичны, чем при сгорании ДТ. Такие компоненты, как формальдегид и бензол могут причинить большой вред здоровью, вызывая рак, нарушения работы иммунной и репродуктивной систем.

Другие экологические характеристики биодизеля. Биодизель неядовит и разлагается в четыре раза быстрее, чем обычное ДТ. Его попадание в воду или другие области окружающей среды сопряжено с гораздо менее вредными последствиями.

При производстве биодизеля объем образующихся опасных отходов примерно на 95 % меньше, чем при производстве нефтяного дизельного топлива, зато количество неопасных отходов приблизительно удваивается. Опасные отходы обычно являются следствием применения химических веществ, связанных с очисткой нефти, а большинство неопасных отходов - это продукты переработки сои.

Эксперименты с биодизелем были начаты, как известно, еще в 1850 г., после изобретения двигателя Рудольфом Дизелем. Интерес к биодизелю возобновился в 70-х годах прошлого века., однако его выпуск в коммерческих целях начался только в конце 90-х годов.
В 1999 г. промышленный впуск биодизеля составлял 32,6 баррелей/день и достиг 437 баррелей/день в 2000 г. Реальное возрождение биодизеля началось в 90-х гг., когда во Франции, Германии, Чешской республике, Швеции и Австрии появились заводы по производству биодизеля.

В то время, как биологическое топливо обладает существенными потенциальными преимуществами по сравнению с обычным дизельным топливом, его стоимость остается существенно более высокой, чем стоимость ДТ. В результате, биологическое топливо получило развитие только в тех странах, которые признали реальные долговременные выгоды от его применения и приняли соответствующие государственные решения в его поддержку.

Успешное развитие данного направления промышленности сдерживается сложностью и недостаточной изученностью проблемы, а также разобщенностью прилагаемых для ее решения усилий. Объем выпуска этого топлива в Европе постоянно растет. Оно предназначено, в основном, для использования в грузовых автомобилях. Существуют три наиболее крупных центра промышленного производства этого топлива в Европе - Австрия, Франция и Германия. Выпуск биодизеля составляет сейчас, соответственно, 7,5%, 0,7% и 0,4% от общего количества потребляемого в этих странах дизельного топлива. В Германии, Австрии и Швеции 100-процентный биодизель применяется на специально приспособленных для этого автомобилях. В среднем потребление биодизеля составляет ~1% от расхода дизельного топлива. Качество биодизеля достигло высокого уровня, который удовлетворяет требованиям европейского стандарта EN 14214, американского стандарта D-6751-02 и др.

В мировом производстве биодизеля ведущую роль играет Европа, выпустившая более 1,6 млн т биодизеля в 2002 г. и способная изготавливать его в количестве более 2,1 млн т в год.

Производство биодизеля в ЕС началось с небольших объемов, менее чем 10000 метрических тонн в год, а в настоящее время достигло 250000 метрических тонн в год и более.

По сравнению с Европой рынок биодизеля США находится все еще в начальной стадии развития. В Европе в 2005 г., в основном в Германии, было произведено 800 миллионов галлонов биодизеля, а в США - всего 10 % этого количества.

Однако решения, принятые в этой области на государственном уровне в США, создали условия для резкого развития промышленного производства биодизеля. В период с 2004 по 2005 гг. выпуск биодизеля в США вырос с 25 млн до 75 млн галлонов в год.

В выпуске Обзора мирового промышленного производства биодизеля за 1997 г. отмечалось, что основным сырьем для выпуска биодизеля является растительное масло.

Рапсовое масло. Обладает относительно высокой стойкостью к окислению. Содержание йода (IV) в нем ниже, чем 120 ед., оно удобно для использования в зимних условиях, а рапс дает большие урожаи. Поэтому значительные площади заняты именно этой культурой под сырье для биодизеля.

Подсолнечное масло. В настоящее время урожаи подсолнечника ниже, чем урожаи рапса, однако он хорошо произрастает в странах с теплым и сухим климатом. Содержание йода (IV) в нем выше, чем 120 (согласно европейскому Стандарту EN 14214 его не должно быть более 120), поэтому его приходится смешивать с другими маслами, содержащими меньшее количество йода.

Животные жиры и отходы пищевых жиров. Применение этого вида сырья в Европе определяется Стандартом EN 14241. Животные и пищевые жиры содержат повышенное количество полимеров, но они получили распространение в тех странах, где они довольно дешевы и обеспечивают достаточную доходность.

Соевое масло. Оно получило широкое распространение в США и Аргентине. Масло сои имеет повышенное содержание йода (более 120), однако на него не распространяется действие европейского стандарта EN 14214, а американский стандарт D-6751-02 не содержит подобных ограничений.

Пальмовое масло. Широко используется в Малайзии с 1987 г. для производства биодизеля. Из-за характерной для пальмового масла температуры снижения жидкотекучести при + 11°C его применение ограничено странами с теплым климатом (может использоваться в них только в смесях с другим сырьем).

Другие источники. Потенциальные возможности использования других семян масличных культур в качестве сырья для получения биодизеля полностью еще не исследованы. Применение ореховых масел начато в Никарагуа, опыты по использованию хлопкового масла успешно проведены в Греции.

Семена новых масличных культур. Для получения биодизеля с оптимизированными свойствами могут рассматриваться культуры: с минимальным содержанием полиненасыщенных жирных кислот типа линолевой кислоты (18:3); с максимальным содержанием мононепредельных жирных кислот, типа олеиновой кислоты (18:1), чтобы обеспечить хорошую стабильность в сочетании с удобством зимнего использования; с минимальным уровнем насыщаемых жирных кислот (16:0) и стеариновой кислоты (18:0) для удобства зимнего использования.

Стремление увеличить объемы производства биодизеля может привести к использованию генетически измененных зерновых культур, применению пестицидов и расширению площадей под сельскохозяйственные культуры - сырье для его выпуска.

Однако, как показывают проведенные расчеты, максимально возможный объем выпуска биодизеля (с учетом всех видов потенциального сырья) может составить не более одного миллиарда галлонов в год, т.е. менее 3 % от современного объема выпуска нефтяного дизельного топлива.

Цена биодизеля марки B100 может быть в два раза выше цены обычного ДТ, в то время как при меньшем его содержании в смеси с ДТ стоимость такого топлива соответственно снижается. Цена на биодизель зависит от региона его производства, используемого сырья и, как отмечалось, от процентного содержания в смеси с дизельным топливом. В США Администрация по делам информации и энергии (EIA) использует эффективный метод моделирования влияния затрат на производство сырья для определения объемов промышленных и эксплуатационных расходов. Животный (желтый) жир дешевле, чем масло сои, но его объемы ограничены, в том числе и из-за того, что он применяется в качестве кормовых добавок, а также при изготовлении мыла и других моющих средств. С 1993 до 1998 гг. поставка животного жира в США была на уровне 2,633 млрд фунтов, что позволяло получать 344 млн галлонов (22440 баррелей/день) биодизеля. EIA считает, однако, что конкурирующее использование может ограничить производство биодизеля из животного жира величиной в 100 млн галлонов/год (6523 баррелей/день). Ценовые прогнозы EIA для масла сои основываются на данных американского министерства земледелия (USDA) и материалах других организаций. Прогнозы составляют для дизельных топлив, например, в 2007/2008 2,44 долл. /галлон.

Прогнозируемые цены на животный жир были получены с использованием прогнозных оценок стоимости масла сои.
Оценки стоимости других составляющих производства биодизеля основываются на анализе процесса его получения с метиловым спиртом при катализации процесса гидратом окиси натрия, приводящей к получению метилового эфира (биодизеля) и глицерина. При этом эксплуатационные расходы были оценены величиной 31 цент/галлон, за исключением стоимости масла или жира, а также затрат энергии и выручки от продажи глицерина, которая уменьшает стоимость биодизеля на 15 центов/галлон.

В процессе производства биодизеля на каждый его галлон требуется затратить 0,083 кВт·ч электроэнергии и 10 ккал тепловой энергии, получаемой от сжигания природного газа. По оценке EIA затраты энергии составят 18 центов/галлон в 2004 г. и 16 центов/галлон в 2005 и 2006 гг. Затраты на строительство завода по выпуску биодизеля оценивают в размере 1,04 долл. на величину объемного ежегодного выпуска биодизеля в галлонах. Окупаемость такого завода с ежегодными кредитными выплатами по 10 % может быть обеспечена через ~ 15 лет.

Сообщается, что заводы по производству биодизеля с программой выпуска 60...80 млн галлонов/год уже построены.
В настоящее время существует благоприятная ситуация для развития промышленного производства биодизеля. Она связана с предстоящим переводом дизелей грузовых автомобилей на топлива с резко сниженным содержанием серы (с 500 до 15 ppm). Такой переход требует существенного изменения технологии очистки нефти от серы, что связано с модернизацией производства и крупными финансовыми затратами. Известно, что биодизель практически не содержит серы. Поэтому проблема получения низкосернистого топлива для транспортных дизелей может быть решена не очисткой ДТ от серы, а внедрением биодизеля.

В течение прошедших нескольких лет USDA выпущены гранты на организацию производства биодизеля. Сообщается, что если изготовитель будет производить биодизель из натурального масла, например, масла из бобов сои, то ему может быть предоставлен кредит в размере 1 долл./галлон на объем планируемого выпуска биодизеля. При изготовлении биодизеля из животных жиров кредит составит 50 центов/галлон.

В США Министерством энергетики (DOE) разработана программа, называемая EPAct. Она предусматривает определенный процент отчислений в пользу государственных владельцев транспортных средств, использующих биодизель. Кроме того, EPAct поставила цель заменить к 2000 г. 10 % ДТ альтернативными топливами (биодизелем). К 2010 г. такая замена должна составить 30 %. Согласно EPAct 75 % государственных транспортных средств должны быть способны работать на биодизеле, что должно послужить примером для развития этого направления для частных автомобильных и топливных отраслей промышленности. Уточнения, внесенные в этот Акт в 1998 г., предусматривают выдачу льготных кредитов на покупку автомобилей с двигателями, работающими на биодизеле. Отмечается, что созданные стимулы развития производства и использования биодизеля наиболее активно восприняты Министерством обороны США.

В октябре 2004 г. Конгресс США ввел налоговые льготы для пользователей биодизеля. Величина льготы является функцией его процентного содержания в смеси с нефтяным дизельным топливом. Так, при использовании биодизеля марки В20 дается ценовая скидка 20 центов на галлон, при использовании В5 скидка составляет 5 центов на галлон. Скидки на биодизель, получаемый из животных жиров, установлены в два раза меньшими, чем на биодизель из растительных масел.

В заключение можно отметить, что в последние годы за рубежом были разработаны многочисленные директивные документы в обеспечение развития альтернативного топлива. Они дорабатываются и уточняются в соответствии с решаемыми задачами, основными из которых являются: сокращение рисков, вызванных отравлениями отработавшими газами двигателей (CO, HC, PM, NOX и др.). К числу таких документов относятся Акт Чистый воздух (США), директива Качество топлив (ЕС), стандарты EPA для двигателей внедорожных автомобилей, стандарты на чистоту ОГ (EURO-emission), стандарты для частных автомобилей и тяжелых грузовых автомобилей (программы Автотопливо I и II, ЕС, и др.); сокращение рисков, вызванных парниковым эффектом и глобальным изменением климата. Это новая Директива по использованию биологического топлива (Европейский Союз) и добровольное соглашение ACEA (Ассоциация разработчиков Европейских автомобилей) о допустимом к 2008 г. максимальном уровне выбросов СО2 , составляющем 140 г/км; сокращение рисков по энергообеспечению транспортного сектора. Это Акт EPAct (США) и новая Директива по развитию и использованию биологического топлива (Европейский Союз); сокращение рисков, связанных с нанесением ущерба окружающей среде, вызываемого ядовитыми веществами.

Биодизель - один из видов альтернативных топлив, которые могут снизить нефтяную зависимость и уменьшить глобальное загрязнение атмосферы. Использование концентрированных смесей биодизельного топлива в существующих транспортных дизелях может обеспечить их существенные преимущества по сравнению с работой на ДТ в отношении экологических показателей, ядовитых выделений, при этом биодизельное топливо является возобновляемым. Использование B20 в дизелях шоссейных автомобилей уменьшает путевой расход ДТ на ~ 5 %. Более значительная экономия топлива и экологическая чистота ОГ требуют перехода на высокое процентное содержание биодизеля в смеси.

Вывоз мусора дополнительных и утилизация отходов

Деревна енергетика. Энергетика москвы и проблемы ком. Энергетическая стратегия. Приложение. Аскуэ для нефтяной компании юкос.

Главная страница -> Технология утилизации

Экологически чистая мебель:

Сайт об утилизации отходов: