Возобновляемые источники энергии — основа альтернативной энергетики

Смагин А. В., Гусева В. В., ИП Гусева, Новосибирск, Россия

Перспективное направление развития энергетики — использование возобновляемых источников энергии, в том числе биомассы (органических веществ растительного и животного происхождения). В США из биомассы вырабатывают 3,5 % потребляемой энергии, в Дании — 8 %, Швеции — 19 %, Финляндии — 22 %. Специально выращиваемая растительность (сорго, свербига, сида многолетняя, козлятник и др.) дает за сезон укос до 100 т/га. Из этого количества можно получить до 30 МВт·ч электроэнергии, которую потребляют 100 частных домов в течение двух недель. В России огромные потенциальные запасы биомассы, однако в должной мере они не используются. Одна из причин — отсутствие соответствующего оборудования, эффективного с экономической и экологической точек зрения.

Авторы разработали устройство для высокотемпературного пиролиза биомассы. Конструкция предусматривает сжигание образующихся жидких и газообразных продуктов в зоне канала горения, который размещен в объеме топлива. Зоны пиролиза и канала горения конструктивно разделены, что исключает поступление частиц углерода и пыли в поток отходящих газов. При таком техническом решении температура в зоне разложения достигает 900 °С, ограничен приток кислорода воздуха, происходит равномерное смешивание компонентов генераторного газа с кислородом воздуха и фильтрация частиц углерода и пыли. Время пребывания газов в горячей зоне не менее 2 с.

Соединение установки с пароводяным теплообменником позволяет получить пар низкого давления, который можно использовать для муниципального теплоснабжения. Базовый комплекс состоит из котельной, генерирующей пар низкого давления (0,9-1,4 МПа), и паровой энергетической установки. Паровая электростанция вырабатывает дешевую электроэнергию, ее обслуживание не требует высокой квалификации персонала. В отличие от дизельных электро­станций, двигатель которых необходимо ежегодно ремонтировать, межремонтный ресурс работы паровых двигателей при правильной эксплуатации исчисляется десятилетиями. Достоинства паросиловой установки — универсальность и дешевизна топлива. Разработки Московского авиационного института позволили применить в качестве рабочего тела паровой машины аммиачный пар, что повысило КПД двигателя на 24 %. На выходе комплекса температура отработанного водяного пара около 145 °С, давление — до 0,5 МПа, что приемлемо для горячего водоснабжения и отопления.

Авторы разработали, изготовили и испытали газогенераторную пиролизную установку мощностью 10 кВт. Испытания дали положительные результаты, что обусловило создание миникотельной мощностью 200 кВт, на основе которой с использованием паровинтового электрогенератора ПВМ-250 авторы разрабатывают комплекс для энергообеспечения небольших населенных пунктов.