< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Біоенергетичні технології

Життя та діяльність людей супроводжуються утворенням великої кількості органічних відходів – побутове сміття, каналізаційні стоки, відходи виробництва сільськогосподарської продукції (солома, лушпиння тощо), деревообробки (тирса, обрізки, гілки, хвоя тощо). Звалища навколо великих міст забирають величезні площі, забруднюють повітря, ґрунт і воду. А тим часом розроблено технології, що дають змогу добувати з цих відходів енергію (сконструйовано, наприклад, установки, в яких відходи спалюються, даючи тепло та електроенергію), а також різні корисні матеріали (скло, метали та ін.).

Є й інша перспективна технологія переробки відходів – за допомогою метанобактерій. Ці мікроорганізми активно розмножуються в будь-яких органічних рештках, продукуючи в результаті своєї життєдіяльності цінну енергетичну сировину – біогаз (суміш метану та чадного газу). Технологія добування біогазу дуже проста. Бетонні колодязі будь-якого об'єму заповнюють гноєм, сміттям, листям, тирсою і т. п. Ємність має бути щільно закритою, щоб не було доступу кисню. Газ, який утворюється в результаті бродіння, відводиться в приймальний пристрій або безпосередньо в газову плиту. Після процесу бродіння залишається добриво – знезаражене, без запаху, не менш цінне за гній. Сьогодні така технологія широко застосовується в ряді країн, де функціонує велика кількість подібних установок.

Останнім часом дедалі ширше використовуються технології добування палива з органічних речовин, що продукуються рослинами. У Бразилії з відходів виробництва цукру з цукрової тростини добувають технічний спирт, що використовується як паливо для автомобілів (причому вартість цього палива нижча, ніж бензину, а забруднення повітря, в результаті його згоряння менше). В Австралії успішно виготовляють так звану "зелену нафту" – продукт переробки спеціальних мікроскопічних водоростей, які вирощуються в штучних басейнах.

Для України особливе значення має технологія добування палива з ріпакової олії. Ріпак, ця невибаглива рослина, дає до 1 т олії з гектара, причому його можна вирощувати на землях, непридатних ні для чого іншого, наприклад на полях зрошення, де нейтралізуються каналізаційні стоки, і навіть на землях 30-кілометрової зони відчуження навколо Чорнобильської АЕС, бо, як з'ясувалось, радіонукліди не нагромаджуються в ріпаковій олії. її можна або безпосередньо заливати в баки дизелів (які, щоправда, в цьому разі треба модернізувати), або ж із неї можна виготовляти спеціальне дизельне паливо – "біодизель", котре за всіма характеристиками подібне до дизельного палива, але екологічно чистіше та дешевше; нарешті, цю олію можна додавати до дизельного палива (до 20%), що не змінює ні енергетичних,, ні екологічних показників двигунів.

Збільшується використання для добування енергії відходів деревини шляхом спалювання її в спеціальних котлах. Досить часто перед спалюванням з ціллю забезпечення безперервності процесу, його технологічності, проводять попереднє гранулювання або брикетування відходів чи методом пресування, чи із застосуванням спеціального в'яжучого природного походження.

Сконструйовані і успішно використовуються котли для спалювання відходів сільськогосподарського виробництва – соломи, лушпиння, качанів і т.п.

Теплові насоси

Теплові насоси, як і сонячні колектори найчастіше використовують у комбінованих системах опалення, хоча відомі приклади створення теплових станцій, які працюють із використанням теплових насосів. Принципова схема роботи теплового насоса зображена на рис.2.15.

Принципова схема роботи теплового насоса

Рис. 2.15. Принципова схема роботи теплового насоса:

1 – гарячий теплообмінник, 2 – розширювач, 3 – холодний теплообмінник, 4 – компресор.

Холодоагент під високим тиском через капілярний отвір потрапляє у випарник, де за рахунок різкого зменшення тиску відбувається процес випаровування, під час якого холодоагент відбирає тепло у внутрішніх стінок випарника, а випарник у свою чергу віднімає тепло в земляного або водяного контуру, за рахунок чого він постійно охолоджується. Компресор відкачує холодоагент із випарника, стискає його (за рахунок чого температура холодоагенту різко підвищується) і направляє його в конденсатор. У конденсаторі, нагрітий у результаті стиску холодоагент віддає тепло опалювальному контуру і переходить у рідкий стан. Процес повторюється постійно. Коли температура в будинку досягає необхідного рівня, електричне коло розривається терморегулятором і тепловий насос перестає працювати. Коли температура в опалювальному контурі падає, терморегулятор знову запускає тепловий насос.

В залежності від принципу роботи теплові насоси поділяють на компресійні та абсорбційні. Компресійні теплові насоси завжди діють за допомогою механічної енергії (електроенергії), в той час як абсорбційні теплові насоси можуть також працювати на теплі як джерелі енергії (за допомогою електроенергії чи палива).

В залежності від джерела відбору тепла теплові насоси поділяються на:

  • 1. Геотермальні (використовують тепло землі, наземних або підземних ґрунтових вод)
  • а) замкнутого типу:
    • 1. - горизонтальні. Колектор розміщується кільцями або хвилясто у горизонтальних траншеях нижче глибини промерзання ґрунту (зазвичай від 1,20 м і більше). Цей спосіб є найбільш економічно ефективним для жилих об'єктів за умови відсутності дефіциту земельної площі під контур.
    • 2. - вертикальні. Колектор розміщується вертикально у свердловинах глибиною до 200 м. Цей спосіб застосовується у випадках, коли площа земельної ділянки не дозволяє розмістити контур горизонтально або є загроза пошкодження ландшафту.
    • 3. - водні. Колектор розміщується хвилясто або кільцями у водойму (море, озеро, ставок, річку) нижче глибини промерзання. Це найдешевший варіант, але є вимоги до мінімальної глибини та об'єму води у водоймі для певного регіону.
    • 2. Повітряні (джерелом відбору тепла є повітря).
  • б) відкритого типу

Така система використовує як теплоагент воду, що циркулює безпосередньо через систему геотермального теплового насосу в рамках відкритого циклу, тобто вода після проходження системою повертається у землю. Цей варіант можливо реалізувати на практиці лише за наявності достатньої кількості відносно чистої води та за умови, що такий спосіб використання ґрунтових вод є дозволеним.

3. Теплонасоси, які, використовують вторинне тепло (наприклад, тепло трубопроводу центрального опалення). Цей варіант є найдоцільнішим для промислових об'єктів, де є джерела паразитного тепла, яке потребує утилізації.

На рис.2.16 показаний приклад використання теплових насосів у складі теплових станцій із використанням теплової енергії моря.

Теплова станція потужністю 270 МВт в Ропстені (Швеція). Теплові насоси працюють за рахунок використання теплової енергії моря.

Рис.2.16. Теплова станція потужністю 270 МВт в Ропстені (Швеція). Теплові насоси працюють за рахунок використання теплової енергії моря.

Теплові насоси перекачують розсіяну теплову енергію землі, води або навіть повітря у відносно високопотенційне тепло для опалення об'єкта. Приблизно 75% опалювальної енергії можна зібрати безкоштовно із природи: ґрунту, води, повітря і тільки 25% енергії необхідно затратити для роботи самого теплового насосу. Інакше кажучи, власник теплових насосів заощаджує 3/4 коштів, які він би регулярно витрачав на дизпаливо, газ або електроенергію для традиційного опалення. Попросту кажучи, тепловий насос за допомогою теплообмінників збирає теплову енергію із землі (води, повітря) і "переносить, перекачує" її в приміщення.

Теплові насоси здатні не тільки опалювати приміщення, але й забезпечувати гаряче водопостачання, а також здійснювати кондиціювання повітря. Але для цього в теплових насосах повинен бути реверсивний клапан, саме він дозволяє тепловому насосу працювати у зворотному режимі.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >