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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Пылесос-швабра Haier RHXG-H1 02.08.2025 Компания Haier представила новый беспроводный пылесос - RHXG-H1. Устройство выделяется мощной системой всасывания, развивающей давление до 20 000 Паскалей. Это стало возможно благодаря бесщеточному мотору, разработанному инженерами Haier. Такой двигатель обеспечивает эффективную и долговечную работу даже при интенсивной эксплуатации. Защита мотора от влаги соответствует стандарту IPX6, поэтому его разрешается промывать под водой без риска повреждений, что существенно упрощает очистку. Одной из отличительных особенностей пылесоса стала усовершенствованная щетка с золотистым гребнем. Благодаря плотности 108 зубцов длиной 3 мм, она эффективно улавливает волосы до того, как они попадут в сопло, тем самым предотвращая засорения. Устройство также оборудовано гибким модулем, позволяющим складывать его практически в плоское состояние. Угол изгиба достигает 65 градусов, что облегчает доступ под мебель. Среди интеллектуальных решений - система подсветки, использующая зеленые светодиоды с длиной волны 555 нанометров. Она помогает обнаруживать даже мельчайшие частицы пыли в затемненных участках комнаты. Кроме того, Haier RHXG-H1 оснащен системой контроля подачи воды Golden Water Film 2.0, которая равномерно смачивает валик, при этом предотвращая излишнее увлажнение и возможное скольжение. Остаточная влага после уборки составляет менее 0,5 грамма на квадратный метр. Внимание к деталям проявляется и в функции автоматического подъема щетки сразу после выключения. На протяжении трех секунд она слегка приподнимается, чтобы впитать оставшуюся воду, предотвращая появление луж и разводов. Пылесос предлагает четыре рабочих режима: от бесшумного до интенсивного, а также функции сушки - как ускоренной при 85 °C за 5 минут, так и деликатной при 60 °C, рассчитанной на 20 минут. Инженеры Haier реализовали двухконтурную систему водоснабжения: один бак объемом 800 мл предназначен для чистой воды, второй - на 750 мл - для сбора грязной. Запатентованный механизм предотвращает утечку отработанной жидкости даже при сильном наклоне устройства. Дополнительно реализована функция мойки горячей водой температурой до 75 °C, а также встроенная система электролиза для стерилизации поверхности с эффективностью 99,99%. Встроенный аккумулятор емкостью 5000 мАч обеспечивает до 50 минут автономной работы, чего, по заявлениям производителя, достаточно для уборки площади около 400 квадратных метров. При этом стоимость нового устройства на рынке составляет примерно 293 доллара, что делает его привлекательным решением в сегменте премиальных бытовых пылесосов с функцией влажной уборки. Стоимость новинки - $293.

Другие интересные новости:

▪ Конфеты, восстанавливающие зубную эмаль

▪ Биометрические приставки-сканеры для смартфонов

▪ Медленные часы оленя

▪ Прототип анода для натрий-ионных батарей

▪ Тишина в операционной

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Измерительная техника. Подборка статей

▪ статья Шалаш вашего сада. Советы домашнему мастеру

▪ статья Зачем ночью вокруг Парфенона разбрасывают куски мрамора? Подробный ответ

▪ статья Отравления у детей. Медицинская помощь

▪ статья Дискоконусная антенна для 7 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Скрепки, соединяющиеся в конверте. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026