ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОТОПЛИВ НА ТРАНСПОРТЕ
Беляев С. В., Давыдков Г.А. (ПетрГУ, г. Петрозаводск, РФ)
Many developments have occurred in the past decade, though policy objectives remain similar: improving energy security and curbing greenhouse gas emissions. It is not surprising that interest in biofuels – and biofuels production-has increased dramatically to-day. Producing and using biofuels for transportation offers alternatives to fossil fuels that can help provide solutions to many environmental problems.
В настоящее время – время энергетических ограничений и энергосберегающих технологий, отвечающих самым строгим экологическим требованиям, приходится обращать пристальное внимание на всех основных потребителей топлива. Причем внимания заслуживают все каналы расхода энергии и особенно автомобильный транспорт, объемы производства и использования которого с каждым годом возрастают. В энергосберегающей политике вопросы потребления ресурсов, нормирования и стимулирования рационального их использования приобретают все большее значение.
Транспортный комплекс развитых стран потребляет примерно половину нефти. Между двумя нефтяными кризисами (1974..1978г.г.) во многих странах была разработана энергетическая политика, предусматривающая введение стандартов на топливную экономичность и внедрение энергосберегающих технологий.
Основные мероприятия, которые, по мнению многих специалистов, являются актуальными, включают:
· создание автомобилей экономичных модификаций, использующих традиционные виды топлива;
· повышение качества и экологических характеристик топливо-смазочных материалов;
· анализ условий применения топлив-заменителей на ближайшую перспективу (природный газ и биотопливо), которые могут частично пополнить ресурсы нефтяных топлив, используемых традиционными автомобилями [1];.
· поиски альтернативных видов топлив и конструкций автомобилей, исключающих в более отдаленной перспективе применение топлив нефтяного происхождения.
Характерным для ведущих компаний в мире является опережающая научно-исследовательская и конструкторско-экспериментальная работа по созданию автомобилей будущего. Особое внимание в последние годы во многих странах, в том числе и России, уделяется производству и применению биотоплив, которые в XXI веке могут оказать существенное влияние на развитие энергетики, систем устойчивого энергообеспечения различных регионов и внести свой вклад в диверсификацию используемых видов топлива. В ближайшем будущем ожидается существенное увеличение доли выработки электроэнергии и тепла на нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсах.
Экономический неиспользуемый потенциал этих ресурсов в России велик и составляет около 270млн.т. условного топлива в год, т.е. более 20% общего энергопотребления [2].
Биотопливо для транспорта, включая этанол, биодизель и некоторые другие жидкие и газообразные топлива, имеют потенциал для замещения существенного количества нефти (до 30%) во многих регионах мира [1,3].
Следует отметить, что практически все промышленно развитые страны начинают проявлять повышенный интерес к биотопливам, в том числе и в России [4].
Важно отметить, что сегодня определить стоимость и оценить затраты на производство биотоплив достаточно легко. Что касается их количественной оценки преимуществ и положительных свойств биотоплив, то здесь не все так просто. Очевидно, что среди значимых преимуществ биотоплив повышение энергетической безопасности, уменьшение выбросов парниковых газов и токсичных веществ, улучшение эксплуатационных характеристик автомобилей, развитие экономики, а в некоторых случаях и защита экосистемы и т.д.
Эти положительные свойства биотоплив действительно непросто оценить в единицах стоимости. В связи с этим можно предположить, что известные достоинства биотоплив в недалеком будущем могут проявиться в большей степени, в связи с ужесточением экологических требований, как к самим топливам, так и к транспортным средствам.
Одной из причин этому, вероятно будет внедрение в будущем передовых технологий при производстве различных биотоплив с очень низкими выбросами парниковых газов.
В настоящее время большинство существующих технологий нацелены на получении сахара, крахмала или растительных масел из нескольких типов культур и при этом используют энергию ископаемых топлив для производства биотоплива [4]. Разрабатываемые технологии позволят в большей степени использовать запасы лигниноцеллюлозы, получаемой как из отходов производства, так и из различных лесных и аграрных ресурсов, которые возможно использовать для этих целей.
Развитие аграрного сектора экономики.
Производство биотоплива из таких культур как кукуруза и зерно (для этанола), сои и рапса (для биодизеля) обеспечивают дальнейшее развитие сельских регионов, повышают занятость населения и т.д. Но производство биотоплива может также привести к увеличению стоимости продуктов питания [4]. В перспективе широкое использование лигноцеллюлозы при производстве этанола позволит, очевидно, изменить ситуацию к лучшему.
Выше перечисленные преимущества применения биотоплив действительно не просто могут быть определены количественными оценками. Что касается стоимости производства биотоплив, то она во многих странах выше, чем бензина и дизельного топлива. Но проведенный анализ показывает, что наблюдается тенденция к ее снижению. Очевидно, что чем больше внимания будет проявлено к развитию индустрии биотоплив, тем быстрее их стоимость производства будет снижаться. Однако, биотоплива, полученные из зерна и других культур по традиционным технологическим процессам, будут конкурировать с нефтяными топливами до тех пор, пока цены на нефть будут оставаться высокими. Только использование относительно дешевых ресурсов целлюлозы с применением новых передовых технологий позволяют открыть широкие применения биотоплив (прежде всего целлюлозного этанола) в мобильных и стационарных энергоустановках. И, вероятно, это позволит в будущем (после 2030 года) реально использовать биотоплива, как один из источников получения дешевого водорода для топливных элементов.
Перспективы производства биотоплива.
Не трудно предположить, что увеличение производства биотоплив из традиционных культур (зерно, рапс и т.д.) приведет к более активному использованию сельскохозяйственных земель. Сценарии развития индустрии биотоплив для США и Европы показывают, что производства биотоплива, замещающего около 6% нефтяного, не потребует дополнительных сельскохозяйственных площадей [4].
Однако, по мнению некоторых экспертов, объемы производства биотоплива, замещающего 5% бензинов и дизельных топлив при использовании существующих технологий и растительных культур, могут привести к отвлечению некоторого количества площадей земли от других целей, таких как производства растительной продукции для получения продуктов питания и т.д. Не совсем пока ясно влияние производства биотоплива на повышение стоимости другой сельхозпродукции и в целом на рынок.
Очевидно, что более благоприятные условия для повышения потенциала биотоплив будут складываться в том случае, если расширять ресурсную базу для их производства (лесную биомассу, отходы целлюлозных культур и другие виды биомассы) с применением новых технологий.
Технологии производства биотоплива быстро развиваются. Предполагается, что через 10 лет биоэтанол сможет уже конкурировать с нефтяным топливом. Новые технологии на базе биотехнологий позволят сократить издержки и ослабить зависимость от традиционного сырья.
Следует также признать, что пока нет четких количественных оценок масштабного производства биотоплив для транспорта. По самым скромным прогнозам предполагается, что только к 2050..2100г.г. биотоплива могут до 30% и более заменить традиционные топлива.
Широкое применение биомассы в качестве топлива для транспорта может также сдерживаться и конкуренцией со стороны других потребителей, таких как производители тепла и электроэнергии.
Если производство биотоплив из традиционного сырья может и в будущем сдерживаться по рассмотренным выше причинам, то во многих странах (прежде всего в России) существует потенциальный источник для увеличения объемов производства – это целлюлозная биомасса, которая в больших количествах содержится в отходах лесозаготовок, деревообработки, городском мусоре и т.д.
Целлюлозные запасы сырья могли бы использоваться для производства этанола с минимальным загрязнением окружающей среды. Более того, есть все предпосылки, что можно получать из целлюлозного этанола и другие виды топлив: синтетическое дизельное топливо, газ и даже водород.
Одним из перспективных направлений преобразования биомассы в моторные топлива является ее газификация и термохимическая обработка. Газификация биомассы с использованием технологии Фишер-Тропша позволит получить синтетические жидкие топлива
Не остается без внимания совершенствование технологий по получению «бионефти» или пиролизной нефти, из которой возможно получение топлив для транспорта.
Выводы и заключения.
Несмотря на то, что на современном этапе еще существуют серьезные проблемы для широкого использования биотоплив на транспорте можно ожидать, что интерес применения биотоплив на транспорте будет возрастать. Также следует отметить:
· биотоплива могут быть легче коммерциализованы, чем любые другие альтернативные топлива, принимая во внимание их эксплуатационные характеристики, инфраструктуру и другие факторы;
· биотоплива могут играть существенную роль в изменении климата и уменьшению выбросов парниковых газов.
Однако остается много вопросов, среди главных можно отметить ‑ развитие и коммерциализация передовых эффективных технологий для производств биотоплив из целлюлозной биомассы.
Литература
1. Biothanol and the Ethanol Industry today. US. DOE. Biomass Program: http://www. DOE. Biomass Publications.htm.
2. Воропай Н. И. Глобальные тенденции в энергетике на рубеже столетий // Энергия: экономика, техника, экология, № 12, 2000.С. 38‑31.
3. О проблемах производства биотоплива в мире // БИКИ № 8118872, 21.07.2005. С. 12‑14.
4. Biofuels for transport: http://www.IEA.org/books.