
- •Міністерство освіти і науки україни національний університет харчових технологій
- •В.О. КРасінько біоенергетика та охорона довкілля конспект лекцій
- •Київ нухт 2013
- •1. Альтернативність біоенерготехнології
- •1.1. Джерела енергії. Розвиток нетрадиційних і відновних джерел енергії
- •1.2. Основні теорії і концепції в галузі технологічної біоенергетики
- •Глобальне споживання енергії
- •1.3. Характеристика паливно-енергетичного комплексу України
- •1.3.1. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії (нвде) у структурі пек України.
- •1.4. Проблеми вітчизняної та світової енергетики
- •1.5. Енергоощадні технології
- •Запитаня для самоперевірки
- •2. Біоенергетика і біоконверсія енергії
- •2.1. Напрями технологічної біоенергетики
- •Біоконверсія сонячної енергії
- •Сировинна база для біоенергетики
- •2.4. Біоконверсія продуктів фотосинтезу
- •Сумарний річний потенціал тваринницької сільськогосподарської біомаси в Україні
- •2.5. Вирішення питань охорони довкілля шляхом зниження парникового ефекту за використання біомаси як джерела енергії
- •2.6. Обмеження у використанні біомаси
- •Запитаня для самоперевірки
- •3. Альтернативність біопалива
- •Згідно статті 3 Закону України «Про альтернативні види палива» паливо визначається альтернативним, якщо воно:
- •Згідно статті 4 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів рідкого палива належать:
- •Згідно статті 5 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів газового палива належать:
- •3.1. Види біопалива
- •Перелік нормативно-правових документів, прийнятих в Україні, які регулюють відносини у сфері використання біопалива:
- •3.2. Тверде біопаливо
- •3.3. Одержання енергії з твердої біомаси
- •3.4 Рідке біопаливо
- •3.5. Характеристики моторних видів палива
- •3.6. Біоетанол
- •Запитаня для самоперевірки
- •4. Технологічні особливості одержання біоетанолу
- •4.1. Етапи виробництва біоетанолу на крохмалевмісній сировині
- •4.2. Виробництва біоетанолу на мелясі
- •4.3. Алкогольна ферментація гідролізатів деревини
- •4.4. Перспективи одержання біоетанолу в Україні
- •4.6. Продуценти біоетанолу
- •4.6.1. Метаболічна інженерія дріжджів Saccharomyces cerevisiae
- •4.7. Екологічні аспекти одержання біоетанолу
- •Характеристика продуктів переробки зернової барди 7
- •Запитаня для самоперевірки
- •5. Технологічні ососбливості одержання біодизелю
- •5.1. Сировинна база для одержання біодизелю
- •5.2. Технологічні особливості виробництва біодизелю
- •5.2.1. Виробництво чистого та модифікованого біодизелю з ріпаку
- •5.2.2.Технологія ріпаково-метильованого ефіру (рме)
- •5.3. Потенціал України у виробництві біодизелю
- •5.4. Переваги та недоліки біодизелю як пального
- •5.5. Питання охорони довкілля за виробництва біодизелю
- •Запитаня для самоперевірки
- •6. Метаногенез як біоенергетичний процес
- •6.1. Характеристика асоціації мікроорганізмів – продуцентів біогазу
- •6.2. Сировина для виробництва біогазу
- •6.3. Технологічні особливості виробництва біогазу
- •6.4. Промислові апарати для одержання біогазу
- •6.5. Переваги біогазових технологій
- •6.6. Недоліки біогазових технологій
- •Запитаня для самоперевірки
- •7. Біосинтез і фотосинтез енергетично багатих речовин
- •7.1. Біосистеми та процеси фотосинтезу і біосинтезу
- •7.2 Біопальне з біомаси водоростей
- •7.2.1. Можливості застосування та переваги використання мікроводоростей для виробництва біодизелю.
- •Запитаня для самоперевірки
- •8. Біоводень як перспективний вид біопалива
- •8.1. Біотехнологічні способи одержання водню
- •8.2. Фотобіоніка – створення штучних систем біоводню
- •8.3. Продуценти водню
- •8.4. Компоненти біосистем водню
- •8.5. Питання охорони довкілля за виробництва біоводню
- •Запитаня для самоперевірки
- •9. Технологічні основи одержання біопрепаратів на основі мікроорганізмів для інтенсифікації біоенергетичних процесів.
- •9.1. Використання біокаталітичних процесів у біоенерготехнологіях
- •9.2. Особливості одержання та застосування ферментів целюлолітичного комплексу у біоконверсії целюлозовмісної сировини в енергоносії
- •Очистка і характеристика ендоглюканаз із мікробних джерел 11
- •Очистка і характеристика целобіаз із мікробних джерел 11
- •Запитаня для самоперевірки
- •10. Проблеми безпеки біоенерготехнологій
- •10.1. Створення безвідходних або маловідходних біоенерготехнологій
- •10.2. Проблеми безпеки біопалива
- •10.3. Пошук нових технологічних рішень та біологічних агентів для подолання проблем біоенергетики
- •Проблеми виробництва рідкого біопалива
- •Запитаня для самоперевірки
- •Список рекомендованої літератури
1.3. Характеристика паливно-енергетичного комплексу України
Паливно-енергетичний комплекс (ПЕК) – це сукупність виробництв, які добувають і переробляють усі види палива, виробляють і передають електроенергію. Це – один із провідних комплексів, від рівня розвитку якого залежить стан усіх інших галузей господарства та добробут людей.
В Україні ПЕК розвивається як на власних паливних ресурсах, так і довізних (нафта, природний газ, вугілля). У структурі запасів органічного палива вугілля становить 95,4%, нафта – 2,0%, природний газ – 2,6%. Для забезпечення потреб господарства і населення України в паливі та електроенергії необхідно близько 300 млн. т умовного палива на рік (1 т у. п. дорівнює 7000 ккал, що приблизно відповідає 1 т кам'яного вугілля). За рахунок власних паливних ресурсів ці потреби задовольняються приблизно на третину.
У країнах колишнього СРСР за одиницю умовного палива (у.т.) приймалася теплотворна здатність 1 кг кам'яного вугілля = 29,3 МДж або 7000 ккал. Міжнародне енергетичне агентство (ІEA) прийняло за одиницю нафтовий еквівалент., звичайно позначуваний абревіатурою TOE (англ. Tonne of oіl equіvalent). Одна тонна нафтового еквівалента дорівнює 41,868 ГДж або 11,63 МВТ·год. Застосовується також одиниця - барель нафтового еквівалента (BOE): 1 TOE = 7,11, 7,33 або 7,4 BOE.
О
сновні
галузі ПЕК України –
паливна
та
електроенергетична.
Паливна
промисловість представлена вугільною,
нафтовою і нафтопереробною, газовою,
торф'яною галузями. Провідне місце серед
них займає вугільна. У структурі видобутку
палива в Україні на вугілля припадає
майже 75% (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Географічне розташування об’єктів паливно-енергетичного комплексу України.
1.3.1. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії (нвде) у структурі пек України.
Використання НВДЕ та вторинних енергоресурсів є важливим стратегічним напрямом розвитку енергетики в Україні. Це дасть можливість:
• підвищити рівень енергетичної безпеки за рахунок заміщення органічного палива НВДЕ у паливно-енергетичному балансі країни;
• знизити негативний вплив на довкілля, прискорити розв’язання локальних і глобальних екологічних проблем;
• створити нові ринки товарів і послуг – високотехнологічне обладнання, робочі місця тощо;
• збільшити використання сировини для неенергетичного споживання.
Основними перевагами НВДЕ є їхня невичерпність та екологічна чистота, що сприяє оздоровленню довкілля і не призводить до зміни енергетичного балансу на планеті.
Загальний річний технічно доступний енергетичний потенціал відновлюваних джерел енергії України за підрахунками спеціалістів становить близько 79 млн т у. п. зокрема 63 млн т – за рахунок освоєння альтернативних джерел енергії, 16 млн т – завдяки використанню позабалансових (вторинних) джерел енергії.
Активно розвиваються в Україні такі напрямки використання НВДЕ:
Вітроенергетика – галузь енергетики, пов'язана з використанням енергії вітру для виробництва електроенергії.
Сонячна енергетика. В Україні сумарна густина сонячної радіації в середньому становить 700 Вт/м2
Когенераційні технології – комбіноване виробництво електричної та теплової енергії
Перспективними напрямками розвитку НВДЕ в Україні вважаються:
біоенергетика,
використання торфу;
видобуток та утилізація шахтного метану,
використання теплової енергії довкілля
використання економічно доцільного гідропотенціалу малих річок України.
застосування біодизельного палива з рапсу та сої