- •1 Сучасний стан Енергетики і енергозбереження в Україні 4
- •2 Системи оплати електричної енергії. Нормування електроспоживання. Заходи щодо економії 21
- •3 Відновлювані і нетрадиційні джерела енергії. Системи електропостачання споживачів апк з використанням внде. 29
- •4 Геліоенергетика. Біопаливо. Вторинні енергоресурси (вер) теплові насоси (тн) 43
- •5 Енергетичний менеджмент енергетичний аудит 60
- •1 Сучасний стан Енергетики і енергозбереження в Україні
- •1.1 Основні поняття і визначення енергозбереження
- •1.2 Електростанції України
- •1.3 Виробництво і споживання електричної енергії. Електробаланс України
- •1.4 Роль і перспективи окремих енергоносіїв в енергетиці України
- •Становище електростанцій України
- •1.5 Стан енергозабезпечення апк України
- •1.6 Система енергозбереження в апк
- •1.7 Основні напрями енергозбереження
- •1.8 Енергетичні баланси
- •Класифікація енергобалансів. Еб підприємств можуть бути класифіковані таким чином:
- •1.9 Загальні відомості про втрати енергії. Технологічні витрати
- •1.10 Формули розрахунку втрат електроенергії
- •1.11 Електробаланс перетворювачів електроенергії
- •1.12 Показники якості електроенергії та їхній вплив на втрати
- •Частота f струму і напруги
- •Відхилення напруги - найбільш важливий показник для сільськогосподарських споживачів
- •Розмах напруги
- •Несинусоїдальність і несиметрія напруги
- •Вплив якості електроенергії на втрати
- •1.13 Вплив роботи пристроїв підвищення надійності на енергозбереження
- •2 Системи оплати електричної енергії. Нормування електроспоживання. Заходи щодо економії
- •2.1 Система оплати електроенергії
- •2.1.2 Двоставочні тарифи
- •2.2 Система оплати електроенергії в розвинених західних країнах
- •2.3 Аналіз системи тарифів
- •2.4 Контроль електроспоживання
- •2.5 Нормування електроспоживання
- •2.6 Акумулятори енергії
- •2.7 Заходи з енергозбереження та методи розрахунку очікуваної економії електроенергії
- •2.7.5 Додаткове врахування втрат енергії за рахунок зміни реактивної складової струму
- •2.7.6 Заміна незавантажених ед двигунами меншої потужності
- •2.7.7 Заміна аед синхронними двигунами
- •3 Відновлювані і нетрадиційні джерела енергії. Системи електропостачання споживачів апк з використанням внде.
- •3.1 Що таке внде
- •3.2 Кіотський протокол
- •3.3 Вітроенергетика
- •3.3.1 Розрахункові формули
- •3.3.2 Класифікація веу
- •3.3.3 Порівняльна характеристика роботи веу
- •3.3.4 Теорія роботи вітродвигуна
- •4 Геліоенергетика. Біопаливо. Вторинні енергоресурси (вер) теплові насоси (тн)
- •4.1 Енергія Сонячного випромінювання. Загальні відомості
- •4.2 Способи використання сонячної енергії
- •4.2.1 Стес баштового типу
- •4.2.2 Сфес
- •4.2.3 Низькопотенційні перетворювачі енергії Сонця.
- •4.3 Джерела вер
- •Установки для перетворення вер
- •Теплообмінники (то)
- •4.4 Біопаливо
- •4.5 Отримання біогазу шляхом анаеробного зброджування
- •4.6 Основні процеси і енергетика отримання біогазу
- •4.7 Біогаз. Процес отримання
- •4.8 Теплові насоси
- •4.8.1 Компресорний тепловий насос
- •4.8.2 Абсорбційний тн
- •4.8.3 Термодинамічний напівпровідниковий тн
- •4.9 Опалювальні системи житлових будинків на базі тн
- •4.9.1 Система опалювання, що використовує тепло грунту
- •4.9.2 Джерело низькопотенційного тепла - зовнішнє повітря
- •4.9.3 Опалювальні системи на базі тн з приводом від газового або дизельного двигуна
- •4.9.4 Опалювальні системи з тн, що використовують тепло сонячної радіації
- •4.9.5 Інші джерела тепла низького потенціалу
- •4.9.6 Специфічні властивості опалювальних систем на базі тн
- •5 Енергетичний менеджмент енергетичний аудит
- •5.1 Впровадження енергозбереження в апк
- •5.2 Стимулювання енергозбереження
- •5.3 Засоби фінансування енергозбереження
- •5 .4 Енергетичний аудит
- •5.5 Логістичний підхід до аналізу втрат енергії. Abc-аналіз і xyz- аналіз як елементи аудиту. Правило Парето – 20/80.
- •5.6 Енергетичний менеджер
- •5.7 Впровадження енергетичного менеджменту
- •Ем повинен уміти складати бізнес-план.
- •5.8 Заходи щодо енергозбереження в апк
- •Література
4.6 Основні процеси і енергетика отримання біогазу
Основне рівняння, що описує анаеробне зброджування, має вид
CxHyOz + (x-y/4-z/2) H2O → (х/2-y/8+z/4) CO2+(х/2+у/8-z/4) CH4. (4.1)
Для целюлози це рівняння приймає вид
(С6Н10О5)n+nH2O → 3nCO2+3nCH4 (4.2)
Ці реакції - злегка екзотермічні, в процесі їх протікання виділяється приблизно 1,5 МДж тепла на 1 кг сухої маси зброджуваного матеріалу, тобто приблизно 25 кДж/моль С6Н10О5. Цього, звичайно, недостатньо для необхідного підвищення температури зброджуваної маси.
ККД конверсії становить 90%. На практиці зброджування рідко ведуть до кінця, оскільки це сильно збільшує тривалість процесу. Звичайно зброджують приблизно 60% початкових продуктів. Вихід газу складає приблизно від 0,2 до 0,4 м3 на 1 кг зароджуваного сухого матеріалу при нормальних умовах і при витраті 5 кг сухої біомаси на 1 м3 води (5%-й розчин).
У тропіках зброджування йде без підігрівання при температурі грунту в межах 20-30оС, зброджування відповідає псикрофільному процесу тривалістю 14 днів. У країнах з більш холодним кліматом середовище для зброджування потрібно підігрівати, можливо, використовуючи частину отриманого біогазу, до температури приблизно 35оС. Деякі бактерії «працюють» при 55оС. Їх використовують, якщо ставлять метою скоріше розікласти матеріал, а не отримати додаткову кількість біогазу.
Золоте правило забезпечення успішного зброджування - підтримувати постійні умови за температурою і подачею початкових матеріалів. У стабільних умовах можуть бути виведені популяції бактерій, які придатні саме для цих умов.
4.7 Біогаз. Процес отримання
Найбільш поширений спосіб отримання біогазу - анаеробне (без доступу кисню) зброджування біологічної маси (екскрементів, гною, відходів сільськогосподарського виробництва). Процес протікає за участю різноманітних мікроорганізмів і в певній послідовності.
На першому етапі анаеробного зброджування органічних речовин шляхом біохімічного розщеплення (гідролізу) високомолекулярні з'єднання (вуглеводи, жири, білкові речовини) розкладаються на низькомолекулярні. На другому етапі за участю кислототворних бактерій відбувається подальше розкладання з утворення органічних кислот і їх солей, а також спиртів, вуглекислого газу (СО2) і водню (Н2), а потім сірководню (H2S) і аміаку (NH3). На третьому етапі органічні речовини остаточно перетворюються у вуглекислий газ (СО2) і метан (СН4) (метанове бродіння). Надалі із СО2 і Н2 утвориться додаткова кількість метану (СН4) і води (Н2О).
Метанотворні бактерії можуть існувати тільки в анаеробному середовищі, для їх відтворювання потрібен більш тривалий час, ніж для кислототворних бактерій. Швидкість анаеробного зброджування метанотворних бактерій залежить від їх метаболічної активності. На метаболічну активність і репродуктивну здатність мікроорганізмів впливає температура. Найвища активність спостерігається при температурі біля 33оС і 54оС. З підвищенням її приблизно до 54оС умови для утворень біогазу поліпшуються, з пониженням до 15оС мікробіологічна активність майже припиняється. При зміні температури, особливо при її різкому пониженні, метаболічна активність і здібність до відтворювання меншають.
Активність мікробної реакції в значній мірі визначається співвідношенням вуглеводу і азоту. Найбільш сприятливі умови відповідають С/N=10…16.
Склад матеріалу для зброджування залежить від виду тварин, їхнього корму, а також від способу їх утримання.
Передусім, треба враховувати вміст лігніну. Він практично не розкладається мікробами і, отже, не бере участі в процесі газоутворення. З цієї причини вихід газу з екскрементів жуйних тварин (ВРХ), які потребують корми з високим вмістом сирої клітковини, значно менше, ніж з екскрементів курей і свиней.
Для зброджування рослинних матеріалів з високим вмістом з'єднань вуглеводу, здібних до розкладання, необхідно додавати багаті азотом речовини, наприклад курячий послід або гній свиней, щоб отримати співвідношення С/N в межах, необхідних для інтенсивного протікання процесу.
Особливості технології. На вихід газу впливає конструкція БГУ, завантаження робочого об’єму, тривалість циклу бродіння, інтенсивність перемішування.
Із збільшенням тривалості бродіння зростає вміст СН4 в об'ємі газу, що виділяється, і меншає вміст СО2, що поліпшує якість газу.
Універсальних рекомендацій для вибору оптимального часу перебування маси в реакторі дати не можна. Орієнтовні відомості приведені в табл. 12.1 [].