Технологии получения энергии с использованием биотоплива становятся в Пермском крае «инновационной» приметой времени. В настоящее время разрабатывается опытный образец энергоустановки на твердооксидных топливных элементах для стационарного применения (биогазового генератора).
Источник: портал "Управление производством"
Технологии получения энергии с использованием биотоплива становятся в Пермском крае «инновационной» приметой времени. В настоящее время разрабатывается опытный образец энергоустановки на твердооксидных топливных элементах для стационарного применения (биогазового генератора). Серийное производство энергоустановок предполагается начать в I квартале 2010 года. Срок окупаемости проекта и получение первой прибыли – 2011 год.
О перспективах применения этого зарубежного ноу-хау в российских условиях рассказывают главные участники проекта.
Александр Макаров, генеральный директор ОАО «Агентство содействия инвестициям Пермского края»:
– На сегодняшний день к нам в агентство поступает немало инновационных проектов, и порядка 20 процентов из них составляют проекты в сфере так называемой малой энергетики: использование альтернативных источников энергии, переработка и утилизация сырья.
Идея комплексного проекта по созданию биогазового генератора возникла еще в 2006 году в ходе конкурса, проведенного в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 гг.».
Суть проекта заключается в изготовлении и демонстрационных испытаниях энергосистемы, работающей на основе комплексной переработки отходов сельскохозяйственного производства для получения электроэнергии и тепла. В основе работы биогенератора – двухстадийная технология: получение биогаза и последующее его использование в качестве топлива для прямой химической реакции на твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ). На сегодняшний день изготовлен эскиз проекта, разработана документация на изготовление реактора и проведение демонстрационных испытаний. Проект финансируется из федерального бюджета, уже заключен госконтракт с соисполнителями работ.
Реализуют проект ООО «Межрегиональный центр химических и биологических технологий» и НП «Неорганические материалы» в партнерстве с Российским федеральным ядерным центром (РФЯЦ-ВНИИТФ, г. Снежинск). Последний отвечает за часть энергосистемы, включающую ТОТЭ, которая наиболее трудоемка: технология достаточно новая, отсутствует развитая техническая база производства ТОТЭ и устройств на их основе.
Оценивая перспективы этого проекта, можно сказать, что в последние два десятилетия все большее внимание в мире уделяется созданию подобных энергетических установок. Это связано с тем, что топливные элементы, которые используются в биогазовом генераторе, позволяют осуществлять прямое преобразование химической энергии топлива непосредственно в электрическую энергию с более высоким КПД и меньшими экологическими последствиями. Отмечу, что над созданием топливных элементов работают многие коллективы Минатома России. В Обнинске разрабатываются твердооксидные, в Сарове – расплавкарбонатные топливные элементы. В Москве и Протвино исследуются топливные элементы на полимерных мембранах, а на Уральском электрохимическом комбинате (г. Новоуральск) – щелочные и фосфорнокислые.
Немаловажно, что Российский ядерный центр - одно из немногих предприятий в России, которое вплотную подошло к коммерциализации своих разработок в области ТОТЭ. Производственно-технологическая база Центра обладает необходимыми производственными помещениями, оборудованием и квалифицированными кадрами для опытного и промышленного изготовления энергоустановок (ЭУ) на ТОТЭ, но поскольку пока проект находится на этапе лабораторных испытаний, возможно производство лишь небольших партий. В целях снижения себестоимости продукции, работы, не требующие специальных технологий, будут выполнять контрагенты. Это ряд уральских машиностроительных заводов (г. Екатеринбург, г. Челябинск, г. Касли, г. Кыштым). Сборка ЭУ на ТОТЭ будет производить основной заказчик – ООО «Уралтрансгаз» (г. Екатеринбург).
По нашим расчетам, сроки окупаемости проекта и начало получения прибыли наступят в I квартале 2011 года.
Валерий Горелов, генеральный директор ООО «Межрегиональный центр биологических и химических технологий»:
– В условиях истощения природных запасов топлива и роста энерготарифов одно из перспективных направлений развития энергетики – производство биотоплива. На территории Пермского края образовалась неплохая экспериментальная площадка для внедрения инноваций в сфере автономных источников энергии на основе биоресурсов.
Как известно, в Российской Федерации сегодня находится в стадии реализации ФЦП «Создание производств по получению биотоплива». В ней задействовано более десятка крупнейших заводов биохимической отрасли разного профиля.
В Прикамье существует значительный научный, кадровый потенциал и производственная база для развития этого направления, но, к сожалению, используется он не в полной мере. К примеру, в Бардымском районе Пермского края объединением «Пермь-рапс» ежегодно засеивается рапсом порядка 3 Га, однако переработка производится в соседнем регионе – Республике Башкортостан.
Наш Центр, созданный на базе Пермского научно-исследовательского института «Лигнокор», в рамках сотрудничества с краевым агропромышленным Департаментом более пяти лет занимается переработкой (биоконверсией) органических отходов. Сегодня в регионе действует широкая сеть птицефабрик и перерабатывающих животноводческих ферм, в результате этой деятельности образуются органические отходы. Они, как правило, либо сжигаются, либо концентрируются на полигонах, что, несомненно, представляет серьезную угрозу загрязнения экологической среды. Многолетние изыскания и их успешная опытная апробация на агропредприятиях убедили нас в перспективности развития такого направления получения альтернативного топлива, как биогаз.
Среди биохимических технологий переработки жидких органических отходов наиболее широкое применение во многих странах мира получила технология анаэробного (в отсутствии атмосферного кислорода) разложения органического сырья с получением биогаза, состоящего на 55–60 процентов из метана. Этот биогаз может, в том числе, использоваться для получения механической и/или электрической энергии. Что и навело нас на мысль о создании биогазового генератора.
Как известно, из 1 м3 биогаза можно выработать 2–3 кВт электроэнергии. В европейских странах – Финляндии, Швеции, Австрии, в которых использование биоэнергии поддерживается на государственном уровне, доля такой энергии составляет 15–20 процентов от всей потребляемой энергии.
Сергей Илларионов, директор по биотехнологии ООО «Межрегиональный центр биологических и химических технологий» доктор биологических наук:
– Биогазовые энергетические установки для получения электрической энергии – не российское ноу-хау. Впервые они были разработаны зарубежом. Сегодня такие генераторы мощностью до 1 МВт эксплуатируются в частном и промышленном секторах, и даже на международных космических станциях.
Топливные элементы позволяют осуществлять прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую энергию с более высоким коэффициентом полезного действия и с меньшими экологическими последствиями, чем традиционные энергетические установки.
Привлекательность внедрения таких энергоустановок состоит, помимо всего прочего, в том, что они могут использоваться как в виде самостоятельного источника электрической энергии и тепла, так и в составе комбинированных (гибридных) энергоустановок совместно с системами ЭЭУ (электрохимические энергетические установки) на базе ДВС (двигатель внутреннего сгорания), ГТУ (газо-турбинная установка) и тому подобное. Применение генераторов на основе ТОТЭ наиболее эффективно в качестве автономных энергоблоков малой мощности.
На сегодняшний день существуют различные варианты конструкций ТОТЭ с различными значениями КПД, которые в качестве топлива используют углеводороды – природный газ, метан, а также легколетучие эфиры (диэтиленовый эфир) и водород. Уникальность и новизна «пермской» демонстрационной установки в том, что она сопряжена с действием двух механизмов: биогазовой установки и установки твердотопливных элементов (ТОТЭ). Локальные энергетические установки с расчетным объемом биореактора 3,2 м3 и мощностью 350 кВт предназначаются для применения в качестве вспомогательных или резервных источников электроэнергии там, где есть органическое освещение и отопление.
В настоящее время ведутся заключительные работы по монтажу опытного образца энергоустановки. Уже летом она должна пройти первые испытания.
Денис БАЗЫКИН
