Биомасса: чистая энергия для будущего. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Что такое биомасса?

Биомасса - это органические вещества, такие как дерево, зерно, отходы от животных. В них запасена энергия Солнца, которая откладывается через фотосинтез. Энергия биомассы - энергия, содержащаяся в сельскохозяйственных отходах (жом сахарной свеклы, полова от зерна, рисовая солома и шелуха, скорлупа орехов и др.), отходах деревообработки (опилки, щепки, скрап), бытовом мусоре (макулатура и бытовые отходы), быстрорастущих растениях (тополь, ива, различные травы), метаносодержащих отходах (навоз, загрязненная вода и др.).

Как можно использовать биомассу?

Энергию биомассы можно использовать для производства электроэнергии, тепла или жидкого топлива для транспорта, такого как этанол и другие спиртосодержащие топлива. Люди использовали биомассу для нагрева и приготовления пищи тысячи лет.

Как используется биомасса?

В США использование биомассы дает сегодня до 4% производства энергии (в Украине 0%). Считают, что эту цифру можно довести до 20%. Поскольку таков вклад атомных электростанций в энергетику США, то полагают, что использование биомассы может полностью заменить атомную энергетику. Более того, американские эксперты считают, что производство топлива из биомассы может сократить экспорт нефти на 50%.

Во всем мире постоянно накапливаются отходы различного вида: миллионы тонн сельскохозяйственных отходов загрязняют землю, горы опилок, макулатуры, бытовых отходов ждут своей переработки. В них находится газ, топливо для автомобилей, электроэнергия. Причем все это возобновляемые источники энергии.

Какие преимущества биомассы?

Экономические

Одно из наибольших преимуществ биомассы в сельских районах - развитие ее переработки. Биомасса громоздкая и нет смысла транспортировать ее на большие расстояния, переработку биомассы следует сосредотачивать там, где растет зерно. Количество рабочих мест для производства газа, топлива и электроэнергии может быть огромным. Например, Департамент сельского хозяйства США полагает, что ежегодное производство каждого миллиона галлонов (около 4 млн. л) этанола даст 17000 рабочих мест. Производство топлива и электроэнергии даст возможность фермерам получать стабильный доход и уменьшит зависимость от поставок нефти из-за рубежа (как это актуально для Украины!).

В охране окружающей среды

Использование энергии биомассы позволит смягчить изменения климата, уменьшить кислотные дожди, эрозию почвы, загрязнение воды и давление на ландшафт, обеспечить лучшие условия для проживания животных и роста лесов.

Изменение климата беспокоит людей во всем мире. Деятельность человека, особенно связанная со сжиганием топлива, приводит к выбросу в атмосферу сотен миллионов тонн таких газов, как двуокись углерода и метан. Концентрация этих газов в атмосфере изменяет климат Земли, разрушая всю биосферу, которая поддерживает жизнь.

Энергетические технологии биомассы помогут минимизировать это влияние. Собирая метан (который в 20 раз более вредный, чем двуокись углерода) из отходов, мы не допускаем его выхода в атмосферу и заставляем его работать для генерирования электричества или в транспортных средствах.

Все растения задерживают углерод в корнях или стеблях в течение своей жизни. Если растение перегнивает в почве, его углерод используется другими растениями. Это так называемый замкнутый углеродный цикл.

Даже при сборе урожая корни растений остаются в земле, стабилизируют почву, удерживают углерод.

Кислотные дожди

Кислотные дожди возникают при сжигании топлива, когда высвобождается сера и окислы азота. Они приводят к уничтожению жизни в водоемах и влияют на жизнь людей и животных. Поскольку биомасса не имеет примесей серы, то даже совместное сжигание биомассы с углем может уменьшить выход серы в атмосферу.

Эрозия почвы и загрязнение воды

Использование биомассы может уменьшить загрязнение воды различными путями.

Во-первых, нужно выращивать побольше растений в низинных и прибрежных районах. Растения стабилизируют почву, уменьшают ее эрозию, препятствуют вымыванию из почвы различных веществ. Наличие растений защищает водные экосистемы, улучшает условия проживания различных водных организмов, например, рыб.

Во-вторых, использование биомассы уменьшает загрязнение воды посредством связывания метана (анаэробные бактерии). В настоящее время для фермеров продают кондиционеры почвы, которые содержат анаэробные бактерии. Использование таких кондиционеров позволяет связывать и осушать жидкие отходы ферм для животных, превращая их в более удобный материал для последующей переработки.

Уменьшение давления на ландшафт

В США ежегодно производится до 350 млн. т сельскохозяйственных отходов. Используя хотя бы часть этих отходов для производства этанола, мы существенно снижаем поступление отходов в почву сельскохозяйственных районов.

Как создать электроэнергию из биомассы?

Прямое сжигание является наиболее прямым и простым методом получения энергии, содержащейся в биомассе. Обычно котлы для сжигания производят пар, используемый в промышленных процессах или прямо производят электроэнергию. Они также производят тепло, которое можно использовать для обогрева домов, теплиц и др. Технология сжигания биомассы такая же, как и для угля. Более того, биомассу можно сжигать вместе с углем в уже существующих котлах. Более новым методом является газификация. Вместо сжигания биомасса из твердой фазы превращается в газообразную. Этот газ и сжигается вместо бытового газа в транспорте, в промышленных применениях или превращается в синтетическое топливо. Технологии последнего процесса пока до конца не исследованы.

Как получить этанол из биомассы?

Этанол производится путем переработки крахмала, содержащегося в биомассе пищевых отходов (зерне, картофеле, свекле, отходах сахарного производства), в алкоголь. Процесс ферментации такой же, как и при производстве спиртных напитков - дрожжи и тепло приводят к распаду сложных сахаров в более простые сахары. Таким способом в США производится ежегодно до 5 млн. т этанола.

Более новый процесс, который еще не получил применения, заключается в переработке целлюлозы, содержащейся в древесных отходах, травяной массе, сельскохозяйственных отходах. Целлюлоза является одной из форм карбогидратов и может быть расщеплена на более простые сахары. Процесс может иметь более широкое применение, чем предыдущий, поскольку может использовать более широкий спектр отходов.

Поскольку этанол имеет другие химические свойства, чем газолин, с ним нужно подругому обращаться. Например, этанол испаряется менее охотно, чем газолин. Это значит, что в применениях холодный запуск двигателей становится проблемой. Поэтому двигатели для этанола нужно проектировать не так, как для газолина. Кроме того, поскольку этанол - органический продукт, он портится гораздо быстрее, чем газолин. Поэтому имеет смысл использовать этанол в смеси с газолином (10% этанола на 90% газолина). Такая смесь дает гораздо меньший выход в атмосферу таких веществ, как окись углерода, двуокись углерода, двуокись серы, чем чистый газолин.

Резюме

Использование биомассы - перспективный источник возобновляемой энергии. Оно может не только улучшить охрану окружающей среды, но и дать большое количество рабочих мест для сельских районов. Пока что использование биомассы не вышло широко на рынок, потому что использование ископаемого топлива пока оказывается более дешевым. Но по мере истощения месторождений ископаемое топливо будет дорожать и использование биомассы окажется в XXI веке экономически конкурентным.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Новым играм потребуются SSD 21.06.2023 Многие новейшие игры все больше требуют использования твердотельных накопителей (SSD), отказываясь от устаревших вращающихся жестких дисков. Компания Microsoft представила на Xbox Games Showcase новый IP-адрес Bethesda под названием Starfield, который впервые за 25 лет требует 125 ГБ памяти SSD при его выходе 6 сентября. Это не просто рекомендация, а минимальные системные требования для игры Starfield на ПК. Такие изменения не являются единичными случаями. Компания CD Projekt Red также повысила минимальные характеристики своей игры Cyberpunk 2077, требуя использования SSD и постепенно уходя от поддержки HDD. Хотя это изменение системных требований связано с предстоящим расширением Phantom Liberty, которое не будет доступно на старых консолях Xbox One и PS4 с жесткими дисками, базовая версия игры для ПК также будет обновлена, чтобы соответствовать этим новым минимальным требованиям SSD. Компания CD Projekt Red объясняет это изменение следующим образом: "Одним из изменений является отказ от поддержки жестких дисков в минимальных системных требованиях. Твердотельные накопители обеспечивают более быструю загрузку, улучшенную передачу данных и повышенную производительность по сравнению с жесткими дисками". Несмотря на это, Cyberpunk 2077 все еще будет работать на жестких дисках, но компания CD Projekt Red прекратит активную поддержку и тестирование игры на таких устройствах, что может привести к проблемам производительности или ошибкам. Впереди нас ждет еще больше игр, требующих как минимум наличия SSD, поскольку разработчики игр продолжают отходить от консолей предыдущего поколения, таких как Xbox One и PS4, и уделяют больше внимания границам новых консолей Xbox Series S/X и PS5. Поскольку все текущие консоли оснащены SSD, мы увидим, как разработчики смогут использовать эту технологию для быстрой загрузки, отказываясь от жестких дисков. Возможно, мы также увидим больше игр, поддерживающих технологию DirectStorage. Со временем ожидается, что большинство игр будут требовать использования SSD, поскольку разработчики будут стремиться извлечь максимальную выгоду из возможностей, предоставляемых SSD, и отойдут от устаревших жестких дисков. В то время как игры не будут сразу переставать работать на жестких дисках, разработчики будут активно фокусироваться на поддержке SSD и тестировании игр именно на этой технологии, что может привести к ограничению производительности и появлению ошибок при использовании жестких дисков. Таким образом, мы находимся на пути постепенного перехода к использованию SSD в игровой индустрии. Игроки все еще могут продолжать пользоваться жесткими дисками, однако разработчики игр стремятся перейти в мир SSD, где скорость загрузки и бесшумность являются стандартом.

Другие интересные новости:

▪ Муравьи ориентируются по лунному свету

▪ Сверхпрочные нанопровода из углеродных нанотрубок

▪ 4K телевизор Samsung с диагональю 110"

▪ Вокруг Юпитера обнаружены 12 новых спутников

▪ Стресс может влиять на пол ребенка

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цифровая техника. Подборка статей

▪ статья Пассажирский лайнер Боинг-777. История изобретения и производства

▪ статья Сколько элементарных частиц известно в настоящее время? Подробный ответ

▪ статья Облака нижнего яруса. Советы туристу

▪ статья Датчик радиации в охранной системе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Подключение к антенне нескольких ТВ (УКВ) приемников. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026