2.3.3 Преимущества и недостатки геотермальной энергетики
Основной недостаток геотермальной энергии – необходимость обратной закачки отработанной воды в подземный водоносный горизонт. Другой недостаток этой энергии заключается в высокой минерализации термальных вод большинства месторождений и наличии в воде токсичных соединений и металлов, что в большинстве случаев исключает возможность сброса этих вод в расположенные на поверхности природные водные системы. Отмеченные выше недостатки геотермальной энергии приводят к тому, что для практического использования теплоты геотермальных вод необходимы значительные капитальные затраты на бурение скважин, обратную закачку отработанной геотермальной воды, а также на создание коррозийно-стойкого теплотехнического оборудования.
Вывод:
Всего в России можно выделить три основные зоны, в зависимости от типа и возможностей использования геотермальной энергии:
Камчатка и Курилы — наиболее «горячие»точки;
Северный Кавказ и зона, прилегающая к Байкалу, где возможно использование глубинных вод для теплоснабжения;
Потенциально обширная территория, охватывающая 2/3 России, где возможно использование низкопотенциальной энергии с помощью тепловых насосов.
Принципом теплового насоса, используемым в большом масштабе, можно назвать и петротермальную энергетику, использующую энергию фонового теплового потока, исходящего из недр Земли.
Геотермальная энергетика России ориентирована как на строительство «гигантов» (крупных объектов), так и на использование геотермальной энергии для отдельных домов, школ, больниц, частных магазинов и других объектов мощностью 0,1-0,4 МВт с использованием геотермальных циркуляционных систем.
В настоящий момент в России разведано около полусотни геотермальных месторождений. Для дальнейшего развития геотермальной энергетики необходимы инвестиции и поддержка государства. Введение геотермальной энергетики в энергобаланс страны позволит, с одной стороны, повысить энергетическую безопасность, с другой - снизить вредное воздействие на экологическую обстановку по сравнению с традиционными источниками.
2.4 Биогазовая энергетика
Биогаз — газ, получаемый метановым брожением биомассы. В результате биохимической реакции, в которой принимают участие метановые бактерии, выделяется биогаз, его основными составляющими являются: метан (СН4, около 70%), углекислый газ (СО2, около 30%) и некоторое количество H2, H2S, N2. Теплотворная способность данной газовой смеси от 5000 до 8000 Ккал/м3, в зависимости от состава органических отходов (Рис.9).
Рис. 9 Логарифмическое представление.
2.4.1 Получение биогаза
Суть процесса получения биогаза в биореакторе сводится к следующему:
загрузка реактора измельченными органическими отходами,
создание условий для начала химической реакции разложения органики,
отвод полученного биогаза и его накопление с одновременным созданием необходимого рабочего давления,
вывод твердых фракций за пределы реактора, полученных в результате реакции разложения.
Теперь более подробно о каждом процессе.
2.4.2 Сырьё
Навоз и помет птиц, растительные и молочные отходы, энергетические культуры (силосная кукуруза).
Следует отметить, что для большей эффективности, растительные отходы следует измельчать до минимально возможных размеров и готовить смесь.
Пропорциональное смешение органики с целью повышения объема выхода биогаза:
навоз КРС + помет птиц дает увеличение выхода биогаза на 6%
навоз КРС + куриный помет + навоз свиней (1 : 0,5 : 0,5) – на 11%
навоз КРС + свиной – на 7%
навоз КРС + сосняки (опавшая хвоя) – на 5%
надо заметить, что птичий помет в чистом виде не может перерабатываться в биогаз в обычном реакторе поскольку содержат высокий уровень кислот, при котором метановые бактерии погибают (на птицефабриках дополнительно используют реактор гидролиза)
наличие большого количества мочи не способствует увеличению выхода биогаза, зато, сказывается на азотонасыщенности конечных твердых фракций; вода так же является лишь источником разжижения массы для ускорения реакции и ее (воды) объем на увеличении количества биогаза не отражается (достаточная влажность биосырья должна составлять 60-70%).
В принципе, процесс биореакции в закрытом пространстве (анаэробное сбраживание), со временем, начинается сам по себе, но существенно замедляется при низких температурах воздуха. Наиболее оптимальная температура для поддержания биологической активности метановых бактерий 30-400С. Для искусственного ускорения начала процесса применяют подогрев биомассы с помощью обычного обогревателя-змеевика до температуры +380С.
Метантек (биореактор) с целью поддержания температурного режима тщательно теплоизолируют.
Для увеличения скорости брожения и образования биогаза применяют механическоеперемешивание биомассы в биогазовой установке. Этот прием позволяет существенно сэкономить на объеме реактора, так как при отсутствии данной процедуры для получения того же объема биогаза потребуется реактор больших размеров.
На процесс брожения влияют и химические показатели, в частности, уровнь РН: если он высок, процесс существеннно замедляется либо вовсе останавливается.
Замедлению реакции сбраживания способствует наличие в биомассе сырья, содержащего антибиотики, консерванты и остатки моющих средств. Поэтому отходы жизнедеятельности человека малопригодны для биогазовых реакторов.
С целью ускорения биопроцесса в метантеках применяются стимулирующие добавки.
В примитивных биогазовых установках биогаз скапливается под тяжелой крышкой реактора, доводится до определенного давления и после отводится в систему газопотребления. В качестве газгольдера на подворье может служить и внешняя установка наподобие кузнечных мехов. Для поддержания необходимого давления в данной конструкции используется гнет.