ТВЕРДОЕ БИОТОПЛИВО

Ресурсосбережение и поиск альтернативных возобновляемых источников энергии,  решение экологических проблем и развитие энергосберегающих технологий – наиболее актуальные  задачи сегодняшнего дня. Без энергии жизнь человечества немыслима.

Все мы привыкли использовать в качестве источников энергии органическое топливо – уголь, газ, нефть. Однако их запасы в природе, как известно, ограничены.

Известно, что через десять лет разведанные запасы нефти будут исчерпаны на 60–65%, добыча сократится на 30-40%, а потребность в них только увеличиваются. Кроме того, по расчетам ученых, разведанных мировых запасов природного газа хватит только на 50–60 лет, нефти – на 25-30, угля – на 500–600 лет.

Активное наращивание промышленного производства приводит к загрязнению окружающей среды (воды, почвы, воздуха). Достаточно вредным и опасным для живых организмов является загрязнение природной среды токсичными веществами, тяжелыми металлами, а выбросы в атмосферу промышленными предприятиями большого количества СО2 вызывают большую опасность для окружающей среды и приводят к созданию парникового эффекта.

Сегодня, когда технический прогресс измеряется степенью защиты природы, все больше внимания стали уделять биотопливу из возобновляемых, высокопроизводительных энергетических культур.

Биотопливо (биомасса) в энергетике может быть использована непосредственно путем сжигания, производства пеллет, биоугля или как топливо – после предварительной переработки на дизельное топливо, этанол или газ.

для твердого биотоплива

Энергетические растения, ценные большими урожаями и неприхотливостью к выращиванию, за относительно короткий временной период могут давать большие приросты биомассы.

Показатели потребления энергии с использованием альтернативных источников в  Норвегии составляет 67,5%, в Швеции – 50%, в Латвии – 40%.

При постоянно растущем потреблении биотоплива, уже в ближайшее время, странам Центральной Европы не будет хватать своих лесных ресурсов, поэтому Германия, Голландия, Великобритания планируют значительно увеличивать импорт пеллет.

Создание  плантаций быстрорастущей древесины, инновационные технологии выращивания деревьев Павловния обосновано могут стать важной частью политики ресурсосбережения и решить вопросы энергопотребления без рисков для окружающей среды.

В пересчете на эквивалент энергии расходы на выращивание быстрорастущих культур значительно меньше, чем стоимость энергоносителей, полученных из традиционных источников. Использование растительной биомассы, при условии ее непрерывного обновления, приводит к снижению концентрации СО2 в атмосфере.

пеллеты

Ранее, среди древесных видов растений, используемых в качестве сырья для биотоплива, наиболее востребованы были тополь и верба семейства ивовых (Salicaceae).

для твердого биотоплива

В Европе и США огромное внимание в последние годы уделяется созданию плантаций быстрорастущего дерева Павловния с целью получения сырья для производства твердого и жидкого биотоплива.

Таблица 1. Сравнительные характеристики древесных видов растений в качестве альтернативных источников энергии

Быстрорастущие деревья

Кол-во саженцев

на 1 Га

Цикл вырубки

Выход биомассы

в расчете на 1 год, Т/Га

ТОПОЛЬ

10 000

5 лет

8-12

ВЕРБА

40 000

3 года

10-15

ПАВЛОВНИЯ

4 400

2 года

37-40

 

ПРЕИМУЩЕСТВА БЫСТРОРАСТУЩЕГО ДЕРЕВА ПАВЛОВНИЯ (PAULOWNIA) 

в качестве сырья для производства твердого биотоплива

1. Быстрый рост. Павловния (Paulownia) является одним из самых быстрорастущих деревьев в мире.

Годовой прирост:

В регионах со среднегодовой температурой  от +3°Cдо +7°C(Центральные регионы России, Москва, Санкт-Петербург) – от 2 до3 метров.

В регионах со среднегодовой температурой  от +8°Cдо +14°C(Южные регионы России, Крым) – от 3 до5 метров.

За 2 года урожай Павловнии (Paulownia) в соответствии с результатами, полученными в ряде зарубежных стран, может достигать минимум 70–85 тонн биомассы с1 Га. (при влажности 10-12 %).

2. Регенерация. Уникальность культуры Павловнии (Paulownia) заключается в том, что дерево не требует повторной посадки. После каждой вырубки дерево регенерирует. Однократно заложенная плантация может быть использована для получения 7–8 урожаев биомассы без снижения продуктивности.

регенерирует после вырубки

3. Неприхотливость.

Подготовленные,  качественные саженцы дерева Павловния (Paulownia), с укрепленной корневой системой, способны расти на малоплодородных почвах, в том числе и на песчаных.

Плантационное выращивание неприхотливой быстрорастущей Павловнии (Paulownia) на землях низкого качества, непригодных для ведения сельского хозяйства и производства продуктов питания, будет решать важнейшие задачи энергосбережения, путем получения сырья для биотоплива, без повышения, при этом, цен на продовольствие.

для твердого биотоплива

4. Время сбора урожая.

Биомассу можно собирать ежегодно. Стволы  срезают  в любое время года, независимо от сезона, в отличие от других пород деревьев, при заготовке которых  надо учитывать биологические особенности породы.

5. Экологические преимущества.

Накопленный опыт и передовая практика свидетельствует о возможности эффективного возделывания быстрорастущей Павловнии (Paulownia) на энергетические цели и определяется не только экономическими, но и экологическими преимуществами.

Преимущества могут быть реализованы по нескольким направлениям: защита почв от водной и ветровой эрозии, снегозадержание, утилизация биогенных элементов, восстановление нарушенных и деградированных земель.

СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ ПАВЛОВНИЯ (PAULOWNIA),

необходимые для производства твердого биотоплива

1. Легкость.

Средняя плотность древесины Павловнии (Paulownia) составляет 280 кг/м3. Это самый низкий показатель среди древесных видов. Благодаря небольшому весу и низкому влагосодержанию пеллеты из Павловнии (Paulownia) весят меньше. Это качество позволяет экономить на стоимости транспортировки.

для твердого биотоплива

2. Высокая теплотворная способность.

Теплотворная способность быстрорастущей древесины Павловнии (Paulownia) составляет 20,3 МДж/кг. Этот показатель выше, чем у других энергетических растительных пород древесины.

Таблица. Сравнение теплотворной способности энергетических растительных культур:

биотопливо

Сжигание 1 тонны топливных гранул из древесной массы Павловнии (Paulownia) позволяет получить столько же энергии, сколько из:

  • 480 кубических метров природного газа;
  • 500 литров дизельного топлива;
  • 700 литров мазута.

Пеллеты из Павловнии удобны для длительного хранения благодаря низкой пожароопасности – они не обладают свойством самовоспламеняться от повышения температуры и совершенно безопасны для человека.

3. Низкое содержание золы, летучих веществ и связанного углерода.

Таблица. Содержание летучих веществ и связанного углерода:

биотопливо

Таблица. Сравнение зольности энергетических пород деревьев и угля:

биотопливо

Использование пеллет и других энергетических материалов из древесины Павловния (Paulownia) позволяет сокращать выбросы двуокиси углерода, серы и азота в атмосферу.

После полного сгорания в печи остается менее одного процента золы от общей массы топлива, а при горении не выделяются запахи или вредные вещества.

В странах Европы и США широко известен факт, что пеллеты из Павловнии (Paulownia) намного экологичнее других древесных пород.

4. Влагостойкость.

Важное качество древесины Павловнии (Paulownia) – влагостойкость – древесный материал трудно абсорбирует воду и влагу, не набухает и имеет высокую степень сохранения формы и размера.

Пеллеты из Павловнии не собирают влагу из воздуха, потому их высокая теплопроводность не снижается со временем.

Коэффициент усушки древесины Павловнии составляет 0,1–0,31%. Это значение меньше, чем у любой хвойной и лиственной древесины.

5. Легко поддается механической обработке и измельчению.

Древесина Павловнии легко поддается обработке, так как имеет невысокие показатели твердости по сравнению с другими древесными материалами.

Например, тополь и сосна показывают степень расщепления в разы ниже степени расщепления древесины Павловнии.

Тем не менее, древесина Павловнии имеет самое высокое соотношение между прочностью и массой среди древесных видов. Это качество позволяет производить гранулы с высокой прочностью и долговечностью, которые соответствуют или превосходят европейские стандарты.

Таблица. Сравнение химических свойств энергетических пород деревьев:

биотопливо

Химические и физико–механические свойства древесины Павловния (Paulownia) демонстрирует превосходные характеристики для преобразования древесной массы в экологически чистую энергию.

6. Увеличение объемов производства сырья.

Интерес к быстрорастущим древесным насаждениям в Европейских странах в немалой степени обуславливается их высоким природоохранным потенциалом.

Уже сейчас Европа является крупнейшим рынком потребления биотоплива, по расчетам специалистов к 2020 году объем потребления пеллет увеличиться до 50–80 млн. тонн. Это равносильно 5–кратному росту.

Российские предприятия по производству твердого биотоплива (пеллеты, биоуголь) из древесных отходов сегодня 90% продукции отправляют на экспорт. Экспорт ежегодно увеличивается на 10–15%. Учитывая тот факт, что в Европе сегодня уже используется почти 100% отходов как деревопереработки, так и лесозаготовок, значительного увеличения мощностей по производству пеллет в ближайшем будущем не предвидится.

Таким образом, имеются все предпосылки для увеличения внутреннего производства сырья из быстрорастущей древесины и производства пеллет, наращивая, таким образом, экспорт российскими предприятиями.

Технологии организации плантации Павловнии (Paulownia) для производства сырья для твердого биотоплива позволяют получать 7700 м3 продукта (86 тонн/Га) за 2 года.

Стоимость древесного сырья первого цикла (через 2 года) –  67 евро/м3, стоимость сырья последующих партий – 27 евро/м3.

Павловния Paulownia

Павловния Paulownia

Павловния Paulownia

Более подробная информация о Павловнии (Paulownia):

биоэтанол

растения

Перейти на страницы:

деревья