Эко-бюллетень ИнЭкААрхив№5 (136) > АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Инновационная разработка

В связи с топливными кризисами и с принятием в развитых странах жестких норм по токсичности выхлопных газов в последние годы ведутся исследования и внедряются новые технологии для производства топлива с целью использования в карбюраторных и дизельных двигателях из восстанавливаемых и экологичных источников энергии. Для дизельных двигателей в последние годы начали широко использовать (особенно в Европе) биологическое дизельное топливо - эфиры жирных кислот, в основном из растительных масел. В тропических странах дизели переоснащают для работы на пальмовом масле (в частности, в Малайзии), в Европе - на рапсово-метиловом эфире (биодизеле). В России для производства биодизеля наиболее перспективно как сырье рапс, так как благодаря природно-климатическим условиям обеспечивается достаточно высокая урожайность этой культуры.

А. В. Коваль,

зав. научно-исследовательской лабораторией диагностики ТСМ кафедры тракторов, автомобилей и ЭМТП Омского аграрного университета, разработчик оборудования

Понятие биодизель сегодня несколько размыто и не имеет четкого определения. Первоначально биодизелем называли смесь минерального дизельного топлива с рапсовым маслом (и только рапсовым). Такие смеси готовили в соотношении 5-30% рапсового масла и 9570% минерального дизтоплива. Качество смеси было не очень высоким и после определенного периода времени происходило расслоение содержимого, в результате чего работа двигателя становилась нестабильной, а иногда и вообще невозможной (именно поэтому некоторые считают, что биодизель нельзя использовать в чистом виде, а только как добавку в минеральное дизельное топливо).

Применение процесса этерификации растительного масла метиловым спиртом дало возможность получить метиловые эфиры жирных кислот. Эти эфиры оказались на удивление похожими по своим физико— химическим показателям на минеральное дизельное топливо и вполне пригодны для применения в качестве горючего в двигателях внутреннего сгорания в чистом виде. Эфиры отлично смешиваются с минеральным дизельным топливом в любых пропорциях. Именно эфиры растительных масел в соответствии с ГОСТом является настоящим биодизелем.

Биодизель применяется на автотранспорте в виде различных смесей с дизельным топливом. Смесь дизельного топлива с биодизелем обозначается буквой B; цифра при букве означает процентное содержание биодизеля. В2 — 2% биодизеля, 98% дизельного топлива. В100 — 100% биодизеля.

В Омской области работы по изучению свойств биодизеля и разработке рекомендаций по его использованию проводятся на кафедре тракторов, автомобилей и эксплуатации машинно-тракторного парка Аграрного университета.

Экологические аспекты применения и производства

Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр.

Сокращение выбросов СО2

При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьём для производства масла за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом не содержит серы.

Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 120 градусов Цельсия, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом. Двигатели, работающие на смесевом дизельном топливе, выбрасывают СО2 на 10-30% меньше.

Производство

Производство биодизеля позволяет ввести в оборот неиспользуемые с/х земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, использовать безопасные методы производства, хранения, использования биотоплива.

Биодизель - метиловый эфир жирных кислот по ТУ 2435 - 002 - 0119924412 - 2008, получаемый на мобильной установке «ПАРУС» - ТУ 3615-001-19924412-2006 производительностью 1-5 тонн в сутки (разработчик Коваль А.В.)
Наименование показателя Значение Метод испытания
1 Цетановое число, не менее 48.0 ГОСТ 3122 или EN ISO 5165
2 Содержание серы мг/кг, не более 500 ГОСТ Р 51947 или EN ISO 20846
3 Температура вспышки в закрытом тигле, °С >120 ГОСТ 6356 или ISO / CD 3679
4 Общее загрязнение mg/Kg 24 ГОСТ 6370 или EN 12662
5 Сульфированная зола % (m/m) 0,03 ГОСТ 1461 или ISO 3987
6 Плотность (при t = 15°С), kg/m3 860-900 ГОСТ Р 51069 или EN ISO 3675
7 Кинематическая вязкость при 40 °С, кв. мм/с 1,9 - 6,0 ГОСТ 33 или EN ISO 3104
8 Кислотное число. Мг КОН/г, не более 0,5 ГОСТ 5985 или EN 14104
9 Щелочные металлы (Na + K) mg/Kg 5 EN 14108 или EN 14109
10 Йодное число, не более 120 ГОСТ5475 или EN 14111
11 Коррозия медной пластинки (3 ч при 50 °С) Класс 1 EN ISO 2160
12 Массовая доля метанола. % (m/m), не более 0,3 ГОСТ Р 52256-2004 или EN 14110
13 Содержание воды, мг/кг, не более 500 EN ISO 12937
14 Содержание эфира % (m/m) 96.5 EN 14103
15 Общее сод. глицерина, % (m/m), не более 0,25 EN 14105
16 Содержание фосфора, мг/кг, не более 10 ГОСТ 7824-80 или EN 14107

Физико-химические показатели биодизеля в сравнении с минеральным летним дизельным топливом:
Минеральное ДТ Биодизель
Содержание глицерина Отсутствует не более 0,25
Цетановое число 45 не ниже 48
Кинематическая вязкость при 20°С, м2 3,8 7,5
Плотность при 20 °С, кг/м. куб 830 не более 900
Температура застывания, °С -10 - 9
Температура помутнения, °С -6 - 3
Температура вспышки в закрытом тигле, С 80 более 120
Теплотворная способность, кДж/кг 43000 37000
Коксуемость % 0,5 не более 0,35
Зольность, % 0,03 не более 0,03
Массовая доля серы, % 0,2 Отсутствует

Достоинства

Хорошие смазочные характеристики. Минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель характеризуется хорошими смазочными свойствами, что продлевает срок жизни двигателя. Это вызвано его химическим составом и содержанием в нем кислорода.

  • Более высокое цетановое число
  • Для минерального дизтоплива 42-45,
  • Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 48.
  • Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%, нет необходимости модернизировать двигатель.
  • Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 120°С, что делает биогорючее сравнительно безопасным веществом.

Нормативно-правовая база

Подписан Указ Президента России от 4 июня 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики», в котором предусматривается повышение энергоэффективности российской экономики на 40% к 2020 году по сравнению с уровнем 2007 года.

Принят ГОСТ Р 52808-2007 «Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Термины и определения». Стандарт разработан Лабораторией возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и устанавливает термины и определения основных понятий в области биотоплива, с упором на жидкие и газообразные виды топлива: «В стандарте установлены термины и определения, относящиеся к биотехнологическим методам преобразования энергии биомассы. Термины, установленные настоящим стандартом, предназначены для применения во всех видах документации и литературы в области энергетики биотходов, входящих в сферу работ по стандартизации и использующих результаты этих работ, а также относящихся к сфере обеспечения экологической безопасности в процессе хозяйственной деятельности».

Для сохранения целостности системы терминов в стандарте приведены термины из Распоряжения Европейского парламента и Совета Европейского союза от 8 мая 2003 года №30 «О мерах по стимулированию использования биологического топлива в транспортном секторе».

Принят ГОСТ Р 52368-2005 Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия, регламентирующие введение в состав топлива 5% от общего количества метиловых эфиров — биодизеля.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 27 февраля 2008 г. N 118 утвержден технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту», регламентирующий применение биотопливных добавок бензинам и ДТ.

Подписано распоряжение Правительства РФ от 8 января 2009 г. N 1-р «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» (утв. распоряжением Правительства РФ от 8 января 2009 г. N 1-р)

Потенциал

В России, где находится довольно большое количество заброшенных сельскохозяйственных площадей, выращивание энергетических культур для производства жидкого биотоплива было бы экономически рентабельно и не нанесло бы урон продовольственному рынку, поскольку площади под рапс и другие культуры обычно выделяются из заброшенного фонда.

Сегодня в России имеется 15 млн. га неиспользуемых пахотных земель. Если бы всего 10 млн. га этих земель засеяли рапсом, то можно было бы полностью удовлетворить потребность Европы в данной культуре (в ЕС сегодня нехватка 3 млн га земель для выращивания рапса). Кроме того, для нужд России образовалось бы порядка 7 млн га земли под рапс, из которого можно получать биодизель для сельского хозяйства и автотранспорта.

Рапс

Рапс выращивают, как правило, на выведенных из севооборота земельных угодьях. Его посевы повышают биологическую активность, улучшают структуру почты. Рапс выполняет функции очистителя почвы от азота, что способствует снижению нитратной нагрузки на грунтовые воды.

Эксперты считают, что жидкое биотопливо в первую очередь необходимо самому сельскому хозяйству. По их мнению, топливо на основе рапсового масла является перспективным для техники АПК. Более того, при использовании биодизеля собственного производства экономятся средства на закупке дизельного топлива.

Потребность в посевных площадях рапса, исходя из объемов его использования в топливе для нужд сельского хозяйства России (при урожайности 10 ц/ га), при содержании биодобавки в дизельном топливе 50% составляет 8,2 млн га. По каждому федеральному округу информация представлена в таблице «Потребность в посевных площадях под рапс в России».



Потребность в посевных площадях под рапс в России
Федеральный округ Подовые объемы поставок дизельного топлива сельхозпроизводителям Посевные площади тыс. га при содержании РМЭ -Биодизеля в минеральном ДТ
5% 20% 50%
Центральный 970 162 647 1617
Северо-западный 173 29 115 288
Южный 1146 191 764 1920
приволжский 1425 238 950 2375
Уральский 267 45 178 445
сибирский 721 120 481 1202
дальневосточный 267 45 178 445
РФ 4969 830 3313 8282

Дополнительная информация

В 2005 г. странами ЕС произведено 3,18 млн т биодизельного топлива (БДТ), в том числе 50% приходится на долю Германии. Производственные мощности заводов ЕС в 2005 г. составляли 3350 тыс. т топлива, в 2008 г. — 13 800 тыс. т. (В настоящее время в Германии под рапс занято 30% площадей.)

Высокие темпы роста производства биотоплива в ЕС обусловлены:

  • высокими (в 2 раза выше российских) ценами на нефтетопливо;
  • обеспечением энергетической безопасности;
  • экологическими факторами, включающими снижение выбросов СО, НС, твёрдых частиц на 4356%. Благодаря незначительному содержанию серы (10-15 ррм) и отсутствию ароматических соединений выбросы не содержат оксидов серы и полициклических ароматических углеводородов, при попадании биотоплива в почву происходит его быстрое разложение;
  • диверсификацией сельского хозяйства;
  • высоким цетановым числом у биодизеля из рапса.
Производство масла из различного сырья с одного гектара земли
Сырьё кг масла/ га литров масла/ га
кукуруза 145 172
кешью 148 176
овёс 183 217
люпин 195 232
календула 256 305
хлопок 273 325
конопля 305 363
соя 375 446
кофе 386 459
лён 402 478
лесной орех 405 482
семена тыквы 449 534
кориандр 450 536
семена горчицы 481 572
рыжик (растение) 490 583
кунжут 585 696
сафлор красильный 655 779
рис 696 828
подсолнечник 800 952
какао 863 1026
арахис 890 1059
мак 978 1163
рапс 1000 1190
олива 1019 1212
кастор 1188 1413
пекан 1505 1791
жожоба 1528 1818
ятрофа 1590 1892
макадамиа (орех) 1887 2246
кокос 2260 2689
пальмовое масло 5000 5950
водоросли 95000

Потенциальные возможности производства БДТ в России определяются исходя из имеющихся посевных площадей. Посевные площади в хозяйствах всех категорий России по состоянию на 2005 г. равны 78,8 млн га. При возврате 5,9 млн га площадей, выведенных из оборота за последние 4 года, они возрастут до 84,7 млн га. С учетом площадей регионов, где не производится рапс по климатическим и почвенным условиям, а также при возврате к доперестроечному объему пахотных площадей, посевные площади, участвующие в производстве рапса, оцениваются в объеме 80 млн га. При рекомендуемом для рапса четырехпольном севообороте: пар — рапс — пшеница (яровая, озимая) — яровые зерновые — насыщенность рапсом севооборота составляет 25 %. В этом случае рапс можно выращивать ежегодно на 20 млн га. При средней урожайности 2 т/ га валовой сбор рапса составит 40 млн т. При достижении среднеевропейской урожайности, равной 3 т/ га, валовый сбор маслосемян рапса достигнет 60 млн т, а производство масла и соответственно биотоплива — до 20 млн.т. Таким образом, в России имеются возможности за счет биотоплива из рапса полностью удовлетворить потребности всех отраслей в ДТ.

Для обеспечения энергоавтономности сельского хозяйства по ДТ при производстве 8 млн т биодизеля необходимо 24 млн т рапса. При расходе на пищевые нужды 6 млн т маслосемян для производства 2 млн.т пищевого масла суммарные внутренние потребности составляют 30 млн т по рапсу и 10 млн т по маслу. Экспортный потенциал по рапсу при урожайности 2 т/га и четырехпольном севообороте составит 10 млн т, из которых можно произвести 3,3 млн т биодизеля. Исходя из экспортной цены биодизеля 850 евро/т доход от экспорта может составить 2,8 млрд евро. Дополнительно будет получено 26,7 млн т жмыха, из которого экстракцией можно получить ещё до 2 млн т масла и 24 млн т шрота.

 
ПОИСК ПО САЙТУ
© 2001-2017 ООО «ИнЭкА-консалтинг»
Контакты ИнЭкА:
+7 3843 720575
720579
720580
ineca@ineca.ru
создание сайтов