Online Electric

Солнце, как известно, является первопричиной всех известных видов энергии. Нефть, газ и уголь – это производные биомассы, появившейся за период времени около миллиарда лет под воздействием Солнца. Однако в земных недрах только несколько миллионных долей этой биомассы были преобразованы в нефть, газ и уголь, и лишь 0,000011% прошлой биомассы доступны в качестве источников энергии

Нет ничего более важного для человечества, как обеспеченность ресурсами. Едва ли можно представить, что предстоит пережить мировому сообществу, по мере реально прогнозируемого исчерпания природных энергоресурсов, если оно не выберет возможность перехода к использованию возобновляемых источников энергии и, в частности, к использованию неисчерпаемых солнечных ресурсов. Такой переход – это ключ к будущей дееспособности мировой экономики.

Тем не менее, сегодня практически вся мировая энергетика функционирует так, будто существуют две бесконечности: бесконечность запасов ископаемого топлива и неограниченная возможность заполнять землю отвалами отходов и выбрасывать в атмосферу газообразные продукты преобразования энергии и сырья.

Однако, есть уже и позитивные сдвиги в устоявшихся мировоззрениях на проблему использования альтернативной энергетики.

Биомасса считается одним из ключевых возобновляемых энергетических ресурсов будущего. Сегодня она обеспечивает 14% потребления первичной энергии. Для трех четвертей населения человечества, живущих в развивающихся странах, биомасса является самым важным источником энергии. Увеличение населения и потребления энергии на одного жителя, а также истощение ресурсов ископаемого топлива приведут к быстрому увеличению спроса на биомассу в развивающихся странах. В среднем, в развивающихся странах биомасса обеспечивает 38% первичной энергии (а в некоторых странах 90%). Весьма вероятно, что биомасса останется важным глобальным источником энергии в развивающихся странах в течение всего 21 века.

Обычно биомассу ошибочно причисляют к низкосортным видам топлива, поэтому во многих странах ее использование даже не отражается в статистических отчетах. Однако она обеспечивает большую гибкость снабжения энергоносителями ввиду большого количества видов топлива, которые могут быть из нее получены.. Растет понимание того, что использование биомассы в больших коммерческих системах основано на устойчивых, аккумулированных ресурсах и отходах и может улучшить управление природными ресурсами в целом.

Анаэробное сбраживание, как и пиролиз, реализуется при отсутствии воздуха. Однако в этом случае декомпозиция происходит под воздействием бактерий, а не высоких температур. Это процесс, происходящий практически во всех биологических материалах и ускоряющийся в теплых и влажных условиях (естественно, при отсутствии воздуха). Часто он имеет место при разложении растений на дне водоемов [1].

Анаэробное сбраживание также происходит в условиях, создаваемых в процессе человеческой деятельности. Например, биогаз образуется в местах концентрации сточных вод, навозных стоков ферм, а также твердых бытовых отходов на свалках и полигонах. В обоих случаях биогаз представляет собой смесь, преимущественно состоящую из метана и двуокиси углерода.

Химия процесса образования биогаза достаточно сложна. Сложная популяция бактерий разлагает органические материалы в сахара, а затем в различные кислоты, из которых в свою очередь получается биогаз. При этом остается инертный остаток, состав которого зависит от типа установки и исходного сырья.

Рис. 2. Биогазовая установка - вид изнутри

Биогаз представляет собой ценное топливо. Для его производства необходимо строить специальные метантенки (Рис. 2), которые наполняются навозными стоками или сточными водами. Метантенки варьируются в размерах от одного кубического метра (в индивидуальных хозяйствах) до тысяч кубометров, используемых в больших коммерческих установках. Загрузка может быть постоянной или порционной, а процесс сбраживания может занимать от десяти дней до нескольких недель. В процессе деятельности бактерий образуется тепло, однако в условиях холодного климата необходим подвод дополнительного тепла для поддержания оптимальной температуры (по крайней мере, 35 ^оC). Источником тепла может быть биогаз. В предельном случае весь газ может быть использован для нагрева. Хотя в этом случае выход энергии в процессе будет нулевым, все равно его существование будет оправдано экономией ископаемого топлива, необходимого для переработки отходов. Хорошие биогазовые установки могут производить 200-400 м³ биогаза с содержанием метана от 50 до 75% из каждой тонны сухого органического вещества.

Также имеются некоторые недостатки для бесперебойного режима работы биогазовых установок. Например, один из них при аккумуляции запасных топлив на другой ёмкость, в случае высокого давления внутри метантенка. Этот процесс осуществляется при помощи компрессора, который берет электрическую энергию через солнечные батареи. На солнечных батареях имеются система автоматического контроля, следящая за движением Солнца в светлое время суток [3].

Данная установка имеет относительно простую конструкцию. Однако она имеет одноосную систему слежения за Солнцем. В ней используются фотоэлектрические преобразователи большой площади, что удорожает установку из-за большого расхода дорогих полупроводниковых материалов преобразователя. Используется комбинированная система наведения на Солнце. Грубое наведение осуществляется от внешнего процессора, используя астрономическое время и широту местности. Любое изменение места положения установки требует перепрограммирования процессора [4].

В основу настоящего исследования была положена задача разработать комбинированную систему биогазовую установку, которая включает в себя солнечную фотоэлектрическую установку, в которой поддерживающая механическая система солнечной батареи и сама она, а также система наведения были бы выполнены таким образом, чтобы обеспечивалось упрощение конструкции механической системы и технологии ее монтажа, а слежение за положением Солнца обеспечивалось только при наличии прямого солнечного излучения [2].

Таким образом, разработана комбинированная система для газообразования, и улучшен бесперебойный режим работы метантенка при помощи фотоэлектрических батарей автоматического контроля. И предлагаемый нами метод дает возможность решать один из определенных задач по безопасности при высоких давлениях внутри биогазовых установок.

Использованная литература:

1. Дж. Твайдел, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии. Москва. Энергоатомиздат – 1990.

2. Д. Бойлс. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки. Москва. Энергоатомиздат – 1987.

3. Алферов Ж. И. и др. Патент на изобретение. №RU2286517 от 2005.02.21. «Солнечная фотоэлектрическая установка».

4. М. Н. Турсунов, М. Х. Муродов, З. С. Сеттарова, М. С. Якубова, М. У. Джанклыч, Ш. Н. Усмонов. Влияние свойств защитного покрытия на параметры солнечных элементов на основе кремния. // Гелиотехника, Ташкент, 2004