|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Biogaz ze składowisk. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii W ciągu ostatnich dziesięcioleci znacznie wzrosła ilość stałych odpadów komunalnych (MSW). Co roku do biosfery dostaje się około 400 mln ton MSW, a ilość ta wzrasta o 3-6% rocznie, co przekracza tempo wzrostu światowej populacji. Znaczna ilość MSW to odpady spożywcze, papier, tektura, drewno. Udział frakcji organicznych MSW waha się od 56% w krajach rozwiniętych do 62% w krajach rozwijających się. W praktyce światowej istnieją trzy główne sposoby usuwania odpadów stałych:
W niektórych krajach rozwiniętych, zwłaszcza tych o dużej gęstości zaludnienia (Szwajcaria, Japonia, itp.), głównie spalane są MSW, a nawet osady ściekowe. Spalanie MSW wymaga stosowania skomplikowanych i kosztownych technologii oczyszczania produktów spalania z metali ciężkich i szkodliwych gazów. Problem oczyszczania spalin z dioksyn nie został dotychczas rozwiązany w żadnym kraju. Najprawdopodobniej kompostowanie nie będzie stosowane przez długi czas, ponieważ problem oczyszczania kompostu z soli metali ciężkich, których migracja do żyznej gleby jest niedopuszczalna, nie został rozwiązany. Obecnie w wielu krajach świata unieszkodliwianie MSW na specjalnych składowiskach jest uważane za najbardziej ekonomiczny sposób ich unieszkodliwiania. Ilość odpadów stałych wywożonych na składowiska lub wysypiska wynosi 45-55% w Holandii, 62-85% w USA, 93-96% w Kanadzie i 97% w Rosji. Wydobycie i wykorzystanie biogazu z wysypisk odpadów stałych w różnych krajach Biogaz powstaje w MSW bez dostępu do tlenu. Pod wpływem bakterii część materii organicznej rozkłada się z wytworzeniem metanu (50-70%) i dwutlenku węgla (30-50%), z których mieszanina tworzy biogaz, ponadto zawiera niewielkie ilości azotu, tlenu i wodór. Biogaz jest palny i ma wysoką wartość opałową, przekraczającą 18 MJ/m3. Najbardziej ekonomicznie uzasadnione jest gromadzenie i utylizacja biogazu na dużych składowiskach odpadów stałych i składowiskach, na których znajduje się ponad 1 mln ton odpadów, których warstwa przekracza 10 m. Pożądane jest, aby większość odpadów miała „wiekowy ” nie więcej niż 10 lat. Teren składowiska musi zostać zrekultywowany: przykryty warstwą ziemi o grubości co najmniej 30-40 cm. Średni uzysk biogazu z takiego składowiska wyniesie co najmniej 5 m3 z 1 tony MSW w ciągu 20 lat. Duże znaczenie ma udział materii organicznej (odpady budowlane nie generują biogazu). Całkowity potencjał biogazu w UE sięga 9 mld m3/rok, w USA do 13 mld m3/rok. Przy utylizacji metanu ze wszystkich składowisk MSW w Stanach Zjednoczonych jego ilość wyniesie 5% całkowitego zużycia gazu ziemnego w kraju. W 1992 roku na świecie funkcjonowało 481 systemów odbioru biogazu (175 w krajach UE, 264 w Ameryce, po 4 w Azji i Australii oraz 2 w Afryce). Należy jednak zaznaczyć, że około 25-50% biogazu zużywano na cele komercyjne, reszta spalana była w pochodniach. Biogaz jest jednym z głównych gazów cieplarnianych Ze względu na stopień szkodliwości dla środowiska metan jest drugim po dwutlenku węgla szkodliwym gazem. Stężenie metanu w atmosferze rośnie w tempie około 0,6% rocznie i podwoiło się w ciągu ostatnich dwóch stuleci (stężenie dwutlenku węgla rośnie rocznie o 0,4%). Metan ma krótsze „życie” w atmosferze (11 lat), podczas gdy dwutlenek węgla ma 120 lat. Dlatego stabilizacja lub ograniczenie emisji metanu do atmosfery doprowadzi do szybkich pozytywnych zmian klimatycznych. Globalne uwalnianie metanu do atmosfery jest ważnym czynnikiem wpływającym na zmiany klimatyczne. W Stanach Zjednoczonych uchwalono ustawę, która zobowiązuje wszystkie bez wyjątku składowiska odpadów stałych do wyposażenia w instalacje do pozyskiwania i utylizacji biogazu. Już w 1987 roku ustalono, że całkowita emisja metanu z ziemskich składowisk wynosi 30-70 mln ton rocznie, czyli 6-18% jego całkowitej emisji do atmosfery. Grupa ekspertów Międzyrządowej Komisji ds. Zmian Klimatu umieściła metan wysypiskowy na liście głównych gazów cieplarnianych na świecie. Rozprzestrzenianie się biogazu w środowisku powoduje łańcuch negatywnych zjawisk. Jego nagromadzenie może stworzyć warunki wybuchowe i pożarowe w domach i obiektach znajdujących się w pobliżu wysypisk odpadów stałych. Gromadzenie się biogazu w przestrzeni zamkniętej jest również niebezpieczne z toksykologicznego punktu widzenia. Podczas konserwacji głębokiej łączności inżynieryjnej zarejestrowano wiele przypadków zatruć. Biogaz ma również szkodliwy wpływ na warstwę roślinną ("duszenie" systemu korzeniowego). Wszystko to wskazuje na konieczność walki z jego emisjami do atmosfery. Główną metodą, dzięki której można tego dokonać, jest gromadzenie i utylizacja biogazu. Technologie zbierania/wytwarzania biogazu na składowiskach odpadów Najpopularniejszy system zbierania biogazu składa się z sieci pionowych studni połączonych poziomymi rurami. W środku pionowej studni o średnicy 0,6-1,2 m instalowana jest rura z tworzywa sztucznego o średnicy 12-25 cm, perforowana otworami o średnicy 3-6 mm. Głębokość odwiertu wynosi co najmniej 7 m i odpowiada 50-90% grubości warstwy MSW. Objętość studni wokół perforowanej plastikowej rury jest wypełniona żwirem lub kamykami. Górna część odwiertu (około 0,5 m od górnej krawędzi) jest zagęszczana betonem lub gliną w celu wyeliminowania uwalniania biogazu do atmosfery. Zasięg studni wynosi średnio 30-35 m. Średnia liczba studni to 2,5 na 1 ha składowiska. Budowa systemu odgazowania może być prowadzona zarówno na całym składowisku po zakończeniu jego eksploatacji, jak i na wydzielonych obszarach w miarę jego zasypywania. Na rysunku przedstawiono schematycznie produkcję, odbiór i utylizację biogazu. Technologie utylizacji/wykorzystania biogazu Istnieją dwa główne sposoby wykorzystania biogazu: wykorzystywanie go do wytwarzania ciepła w miejscu produkcji oraz wytwarzanie energii elektrycznej i sprzedawanie jej do sieci. Bezpośrednie wykorzystanie biogazu w promieniu 3 km od składowiska jest zwykle najbardziej opłacalnym sposobem jego wykorzystania. Gaz może być wykorzystany jako paliwo do kotłów w sieci ciepłowniczej różnych odbiorców przemysłowych (produkcja cementu, produkcja szkła, suszenie cegieł). Jeśli konsumenci są dalej niż 3 km, rentowność spada. Studium wykonalności i perspektywy rozwoju technologii produkcji i wykorzystania biogazu na Ukrainie Same miasta Ukrainy wytwarzają około 40 mln m3/rok MSW. Ponad 90% tej ilości jest zbierane i wywożone na 655 składowisk zlokalizowanych w odległości 10-20 km od miast. Ponad 500 składowisk na Ukrainie nie posiada podstawowych środków ochrony przed zanieczyszczeniem wód gruntowych i powietrza. Około 140 składowisk to składowiska MSW, które można uznać za odpowiednie do wydobywania i wykorzystywania biogazu. Spośród 140 składowisk, 90 jest bardzo dużych, zawierają 30% wszystkich odpadów stałych na Ukrainie. To właśnie te składowiska są najbardziej opłacalne dla produkcji gazu. Wprowadzenie systemu odbioru i utylizacji biogazu na tych 90 składowiskach doprowadzi do redukcji emisji dwutlenku węgla o 3,26 mln ton rocznie. Przy dość niskich taryfach za energię elektryczną na krajowym rynku Ukrainy najbardziej opłacalne jest wykorzystanie biogazu na potrzeby przedsiębiorstw przemysłowych zlokalizowanych w pobliżu składowisk. Jeśli nie jest to możliwe, racjonalne jest wytwarzanie energii elektrycznej w sieci. W tym przypadku można zastosować elektrownie oparte na ukraińskich silnikach spalinowych o mocy 1 i 1,6 MW (GP Plant im. Małyszewa, Charków) lub 0,40,8 MW (Pervomaiskdizelmash, Pervomaisk). W tabeli przedstawiono studium wykonalności projektu wydobycia i wykorzystania biogazu do wytwarzania energii elektrycznej na składowisku odpadów w Ługańsku, na którym znajduje się 1,6 mln ton odpadów stałych. Rozważono dwa warianty wyposażenia minielektrowni biogazowej o mocy 2 MW z silnikami firmy Pervomaiskdieselmash oraz amerykańskimi silnikami Caterpillar. W obliczeniach wykorzystano takie parametry jak roczna wydajność biogazu na poziomie 5 m3/t odpadów oraz żywotność instalacji - 20 lat.
Koszt energii elektrycznej w obu przypadkach jest niższy niż hurtowy koszt energii elektrycznej na Ukrainie (0,021 USD za 1 kWh). Powyższe kalkulacje ekonomiczne nie uwzględniają możliwości „sprzedaży” emisji dwutlenku węgla zredukowanych dzięki temu projektowi. Ilość zredukowanej emisji gazów cieplarnianych będzie „kupowana” po cenie od 4,5 do 9 euro za 1 tonę.Dzięki temu efektywność ekonomiczna projektów bioenergetycznych może się znacząco poprawić. Pierwszym krokiem do upowszechnienia technologii produkcji i wykorzystania biogazu na Ukrainie jest realizacja przynajmniej jednego projektu demonstracyjnego, którego celem jest pokazanie technicznych możliwości, ekonomicznej i technologicznej wykonalności wykorzystania takich technologii. Wnioski: 1. Obecnie składowanie odpadów stałych na składowiskach i składowiskach odpadów pozostaje główną metodą ich unieszkodliwiania w większości krajów świata. 2. Emisję metanu ze składowisk szacuje się na 6-18% jego całkowitej emisji do atmosfery. Najskuteczniejszym sposobem ograniczenia emisji metanu jest jego wychwytywanie i wykorzystanie. 3. Potencjał energetyczny biogazu w większości krajów wynosi około 1% zużycia energii. 4. W większości krajów wzrasta produkcja i wykorzystanie biogazu. 5. Projekty wydobycia i wykorzystania biogazu są dość opłacalne, zwłaszcza jeśli w pobliżu znajduje się przemysłowy odbiorca gazu. 6. Wprowadzenie technologii pozyskiwania i wykorzystania biogazu jest na Ukrainie bardzo obiecujące, zarówno z ekologicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia. 7. Sensowne jest sfinansowanie przynajmniej jednego projektu demonstracyjnego produkcji i wykorzystania biogazu na Ukrainie z budżetu państwa lub budżetu Ministerstwa Ekologii. Autorzy: G. Geletukha, K. Kopeikin, Instytut Technicznej Fizyki Cieplnej Narodowej Akademii Nauk Ukrainy, Centrum Naukowo-Techniczne „Biomasa”
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Robot kopiuje roczne dziecko ▪ Cząsteczka skrzyżowana ze światłem w temperaturze pokojowej ▪ Pomiar zanieczyszczenia powietrza
▪ sekcja serwisu Zagadki dla dorosłych i dzieci. Wybór artykułów ▪ artykuł Ernesta Millera Hemingwaya. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Dlaczego obrus na większości stołów bilardowych jest zielony? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł z pigwy jest podłużny. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Napięcie bipolarne z unipolarnego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony