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Wie man aufgrund des Klimas in Russland eine grüne Wirtschaft aufbaut

Die Notwendigkeit, die globalen CO2-Emissionen und die thermische Natur des russischen Energiesektors zu reduzieren, kann die Rentabilität unserer Wirtschaft erheblich steigern. Der berühmte Physiker Valentin Danilov sprach darüber, wie man ein kaltes Klima zum Vorteil macht.



Vom Tion-Team:
„Valentin Vladimirovich ist eine sehr kluge , informative und groß angelegte Person. Seine Ideen sind global, für jemanden sogar zu viel. Es gibt eine Meinung, dass die Zeit der großen Ideen und großen Menschen vorbei ist. Wir werden jedoch immer glauben, dass der gesunde Menschenverstand mit Sicherheit wie Gras durch Asphalt „sprießen“ wird. Wie Lev Landau sagte, müssen Sie arbeiten, und dort sehen Sie, und die Zeiten werden sich ändern. Und wir freuen uns aufrichtig, mit Menschen wie Valentin Danilov im selben Team zu arbeiten. “




Es gibt ein Problem der globalen Erwärmung. Die Länder des Kyoto-Protokolls schaffen „gemeinsame Umsetzungsprojekte“ und versuchen, die Energieeffizienz (Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs) und folglich die Treibhausgasemissionen zu steigern. Wie effizient das Quotensystem funktioniert, zeigt die Tatsache, dass Japan nicht die Emissionen reduziert, sondern zugenommen hat.

Im letzten halben Jahrhundert ist die CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre um mehr als 30% gestiegen:



Visualisierung der CO2-Emissionen aus der Kraftstoffverbrennung:



Der Energiesektor macht zwischen 50 und 70% aller industriellen CO2-Emissionen aus. Diese Tatsache bestimmt, dass im Kampf um die Reduzierung von CO2 ein Schwerpunkt auf erneuerbaren Quellen liegt. Das Problem mit diesen Quellen ist jedoch, dass sie nicht stabil sind. Bei ruhigem und bewölktem Wetter produzieren Wind- und Solarkraftwerke weniger Energie. Dies sind Quellen für regelmäßige Maßnahmen. Daher müssen Batterien verwendet werden, deren Lebensdauer sehr begrenzt ist. Sie halten nur einer bestimmten Anzahl von Lade- / Entladezyklen stand. Wenn wir den Anstieg des Strompreises nach dem Übergang von Kohlekesselanlagen und Wärmekraftwerken zu Solarmodulen berechnen, erhalten wir eine beeindruckende Zahl. Nur in der afrikanischen Sahara gibt es Perspektiven für Solarenergie.

Eine saubere kohlenstofffreie Energiequelle scheinen Wasserkraftwerke (HPS) zu sein. Aber wie weit sind Wasserkraftwerke in Russland? Während ihres Baus wird ein großes Gebiet mit Wäldern und Vegetation überflutet. Vegetation aufgrund der Photosynthese ist eine „Senke“ von CO2, und daher tragen Wasserkraftwerke auch zu einer Erhöhung der Konzentration dieses Gases in der Atmosphäre bei. Die "Schwärze" eines Wasserkraftwerks hängt davon ab, wie viel Biomasse nach seinem Bau aus dem Verkehr gezogen wurde. Beispielsweise werden die Gebiete des Krasnojarsker Meeres und der Stausee des neuen Wasserkraftwerks Boguchanskaya auf Hunderte von Quadratkilometern geschätzt. Biologen können Ihnen genau sagen, wie viel CO2, das nicht jährlich von der Vegetation entsorgt wird, in der Atmosphäre verbleibt. Ich spreche nicht von der Wolga, wo eine Kaskade dieser riesigen Stauseen entstanden ist.

Wie man sich im Zeitalter der grünen Energie erwärmt


In den Vereinigten Staaten wird Strom durchschnittlich 10 kW pro Person erzeugt, und wir haben eine Leistung von 1-2 kW. Für Russland ist es wichtig, nicht elektrische Energie, sondern Wärmeenergie zu produzieren, die jährlich etwa zwei Milliarden Gigakalorien (Gcal) produziert. Dieses Volumen übersteigt den Wärmeverbrauch in den USA um mehr als das Zehnfache! Die Produktion jedes Gcal durch Verbrennung fossiler Brennstoffe geht mit einer durchschnittlichen Emission von einer halben Tonne CO2 einher. Theoretisch werden wir den CO2-Ausstoß um eine Milliarde Tonnen reduzieren, wenn wir aufhören, Kraftstoff zu verbrennen, um Wärme zu erhalten, und wir ihn auf andere Weise erhalten. Um diese Größenordnung zu verdeutlichen: Alle Verpflichtungen Japans zur Reduzierung der CO2-Emissionen belaufen sich auf 250 Millionen Tonnen pro Jahr.

Ökologische Wärmeversorgungstechnologien sind die Nutzung von Abwärme aus der Produktion in das Fernwärmesystem, wodurch die CO2-Emissionen aufgrund der Verlagerung der Kohleverbrennung in Kesselhäusern reduziert werden.

Sie müssen separat über Kohle sprechen. Jetzt gibt es im russischen Stromnetz eine spürbare Tendenz, Kohlekesselanlagen durch Gaskesselanlagen zu ersetzen, was durch die größere Umweltfreundlichkeit der letzteren bedingt ist. Die Umweltfreundlichkeit ist hier eher lokal, da es sich um eine geringere Menge an Asche- und Schlackenabfällen handelt, die so viel von der Verbrennung von Kohle übrig bleiben. Dies führte dazu, dass Russland einen relativ geringen Anteil am Kohleverbrauch im Energiesektor hat.



Und dies trotz der Tatsache, dass Kohle aufgrund ihrer Billigkeit ein geeigneterer Brennstoff für Energie ist. Besonders bei einem solchen Wärmeverbrauch wie in Russland. Und Kohlenwasserstoffe sind der Treibstoff für Bewegung.

Eine der Hauptideen ist es daher, die Erzeugung von Wärme und die Produktion von Produkten zu kombinieren, die auf dem Markt gefragt sind.

Ein Beispiel ist die Thermocox®-Technologie. Es basiert auf der Verwendung einer stationären Kohlevergasung unter Verwendung eines Umkehrluftstoßes.



In diesem Schema werden zwei Produkte aus Kohle unter Verwendung einer autothermen Reaktion in einem Vergaser erhalten: Thermokoks (Kohlesorbens), das in der Metallurgie verwendet wird, und brennbares Gas. Die Kohleverbrennung ist so organisiert, dass sich die Verbrennungsfront vom oberen Teil des Vergasers nach der Zündung in Richtung des Luftstroms in den unteren Teil des Vergasers bewegt. Somit laufen thermochemische Reaktionen vor der Verbrennungsfront ab und ihre Produkte (Ruß, Phenole und andere Toxine) zersetzen sich in der heißen Schicht und verschmutzen das entstehende Gas nicht. Dieses Gas kann als Brennstoff für Heißwasserkessel und zum Antrieb von Gaskolbenmaschinen verwendet werden, die Strom erzeugen. Hinter der Verbrennungsfront verbleibt Mitteltemperaturkoks (Kohlesorbens). Unter bestimmten Bedingungen wird ein Kohlenstoffsorbens mit einer entwickelten Oberfläche von bis zu 500 m 2 / g erhalten .



Dieses Diagramm zeigt deutlich, wie der Vergaser zwei Verbrennungsprodukte (fest und gasförmig) erzeugt, von denen jedes zur weiteren Verwendung bereit ist.

Wie ist es jetzt organisiert?

Thermocoke wird separat hergestellt: mit der Emission von CO2 und Wärme in die Atmosphäre (in diesem Fall ein Nebenprodukt). Kesselräume arbeiten separat - und auch mit CO2-Emissionen. Was ist das Ergebnis, auch wenn durch Verbrennung von Gas Wärme erzeugt wird?

Bei der Erzeugung von Wärmeenergie durch Verwendung eines Propan-Butan-Gemisches mit Kaloriengehalt (10 Mcal / kg) und Preis (27 Tausend Rubel / t) beträgt der Selbstkostenpreis 2500 Rubel / Gcal. Es ist dasselbe wie das Heizen von Häusern mit Banknoten, wenn Sie die Worte von Dmitry Mendeleev sagen. Übrigens wird der Nowosibirsk Academgorodok auf so ineffiziente und teure Weise aus Heizöl- und Gaskesselhäusern beheizt. Zum Vergleich: Bei Verwendung von schwefelarmer Braunkohle aus dem Kansk-Achinsky-Kohlebecken betragen die Wärmekosten 790 Rubel / Gcal. Wenn die Kosten der verbrauchten Kohle mithilfe der Thermocox®-Technologie auf das resultierende Sorptionsmittel übertragen werden, wird die Wärme grob gesagt frei.

Herstellung und Verwendung von Kohlesorbens für Umweltzwecke


Zusätzlich zum in der Metallurgie verwendeten Thermokoch kann Kohlensorbens in Vergasern verwendet werden, die zur Wasserreinigung in Wasserrecyclingsystemen von Unternehmen und in Wasseraufbereitungsanlagen verwendet werden.

Für eine Minute: Umgekehrte Wasserversorgung ist, wenn ein Unternehmen seine flüssigen Abfälle nicht in Flüsse und Teiche leitet, sondern das Wasser reinigt und im Produktionszyklus wiederverwendet. Wenn in Europa der Verbrauch von Kohlensorbens für diese Zwecke eine Million Tonnen pro Jahr erreicht, nutzen russische Unternehmen am häufigsten eine offene Wasserversorgung. Wir leben im Allgemeinen hässlich. Wir kontrollieren nur die maximal zulässige Konzentration an flüssigem Abfall (MPC). Unsere Pflanzen verwenden die Regel "Je mehr Wasser, desto weniger Konzentration", dh verdünnen Sie diesen Schmutz auf die gewünschte Konzentration und gießen Sie ihn in den Fluss. Als Referenz wird in Krasnojarsk im Laufe des Jahres über 300.000 m 3 unbehandeltes Abwasser in den Jenissei eingeleitet, aber mit der jährlichen Belastung des Jenissei von 100 Mrd. m 3 wird alles verdünnt.

In der Zwischenzeit wurde mit Hilfe eines Kohlesorbens in Deutschland der Rhein geräumt. Vor 30 Jahren war es so schmutzig, dass ein Witz beliebt war: Damit der Film erscheint, lassen Sie ihn einfach ins Rheinwasser fallen. Und letztes Jahr wurde in diesem Fluss Lachs gefangen. Jetzt ist der Rhein einer der saubersten Flüsse Europas.

Seit 2000 ist in Krasnojarsk eine Kohlesorbensanlage in Betrieb. Es produziert 1.000 Tonnen Sorptionsmittel pro Jahr und liefert 10.000 Gcal Wärme an das Heizsystem. Der Betrieb dieser Anlage führt zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen um 5.000 Tonnen pro Jahr. Wenn unsere Unternehmen den Verbrauch von Sorptionsmitteln aufgrund der Einführung der Recyclingwasserversorgung erhöhen, ist es aufgrund dieser Nachfrage möglich, Kohlekesselanlagen durch Anlagen zur Herstellung von Sorptionsmitteln zu ersetzen. In jedem Fall gibt es einen großen internationalen Markt für den Verbrauch von Kohlensorbens, und ein solcher Übergang wird sowohl kommerziell als auch im Hinblick auf die Reduzierung der CO2-Emissionen von Vorteil sein.

Ersatz von Kesselhäusern durch energietechnische Einheiten


Da die effizienteste Art der Energieerzeugung die Kraft-Wärme-Kopplung ist, muss das brennbare Gas aus der Pyrolyse von Kohle in Vergasern in Gaskolbenmaschinen verwendet werden, die sowohl Strom als auch Wärme erzeugen. Auf dieser Basis müssen Energietechnologieblöcke (ETB) erstellt werden.

Schema eines Produktionsclusters basierend auf Kohlevergasung:



In einem solchen Cluster ist die Menge der Produkte nicht nur auf Strom und Wärme beschränkt. Brennbares Gas kann verwendet werden, um Absorptionslithiumbromidmaschinen anzutreiben, die Kälte für industrielle Klimaanlagen erzeugen. Darüber hinaus werden in Jekaterinburg modulare Destillationsanlagen mit einem spezifischen Dampfverbrauch von 0,066 bis 0,68 Gcal / t Destillat hergestellt. Wenn wir Kältemaschinen und Entsalzungsanlagen in das ETB-System einbeziehen, verwandelt sich der Cluster in ein autonomes Lebenserhaltungssystem, das gleichzeitig ein auf dem Weltmarkt nachgefragtes Produkt (Koks oder Aktivkohle) produziert.

Die Leistung eines Energieblocks erreicht 10 MW und kann 5-6 Tausend Menschen heizen, mit Strom, kaltem und heißem Wasser versorgen:



Sie müssen jede Gelegenheit nutzen, um Wärme zu nutzen.


Beispielsweise wird in Zementwerken Kohle mit einem hohen Heizwert verwendet. Es ist jedoch möglich, aus Braunkohle einen Kohlenstoffrückstand zu gewinnen, der anstelle solcher Kohlen zur Herstellung von Zement verwendet werden kann, und das Gas aus der Pyrolyse sollte zur Erzeugung von Wärme geschickt werden, anstatt Kohle in Kesselhäusern zu verbrennen. Die Ökologie von Zementwerken wird sich verbessern und die schädlichen Emissionen von Kohlekesseln werden abnehmen.

Wärme wird wie Produktionsabfälle durch Elektrolyse von Aluminium gewonnen. Weniger als die Hälfte der elektrischen Energie fließt direkt in die Elektrolyse, und 60% in Form von Wärme werden an die Umwelt abgegeben. Wenn das gesamte Aluminium der Welt in Russland hergestellt und die daraus resultierende Wärme abgeführt wird, wird der CO2-Ausstoß reduziert, da in Kesselhäusern keine Kohle verbrannt wird.

Diesen Herbst war ich auf dem Internationalen Aluminiumkongress in Krasnojarsk, auf dem RUSAL-Generaldirektor Soloviev zugab, dass "RUSAL ohne die Lösung des Problems der Reduzierung der RUSAL-CO2-Emissionen nicht auf dem globalen Aluminiummarkt konkurrieren kann". Auf einem großen Podium wurde angekündigt, dass dies für sie Priorität hat. Die Worte werden gesprochen. Es bleibt für die Kleinen - dies mit Taten zu begleiten.

Der einfachste Weg, Aluminium „grün“ zu machen, besteht darin, die Wärme aus den Elektrolysebädern zu nutzen und sie dem städtischen Heizsystem zuzuführen. In Krasnojarsk ist dies einfacher als anderswo, da sich die Aluminiumschmelze an der Stadtgrenze einer millionenschweren Stadt befindet. Wenn Sie Wärme von KrAZ sammeln, können Sie die ganze Stadt mit heißem Wasser versorgen und dafür überhaupt keine Kohle verbrennen.

Die Zukunft Russlands gehört grüner Wärmeenergie und einer grünen Wirtschaft


Die Hauptaufgabe besteht nun darin, die Aufmerksamkeit von Experten auf diese Option zur Bekämpfung der globalen Erwärmung zu lenken. Wir müssen der Weltgemeinschaft vermitteln, wie wichtig es ist, Umwelt- und Klimafaktoren bei der internationalen Arbeitsteilung zu berücksichtigen. Wenn zum Beispiel in Deutschland oder Japan die Produktion eines Produkts mit der Freisetzung von Wärme einhergeht, die entsorgt werden kann, wird die Übertragung dieser Produktion nach Russland die globalen CO2-Emissionen aufgrund der Aufgabe von Kesselhäusern verringern.

In Ländern mit warmem Klima gibt es keinen Ort, an dem eine solche Menge an Wärmeenergie eingesetzt werden kann, und wir haben bereits vorgefertigte Heiznetze, an die diese Anlagen angeschlossen werden können. Unter dem Gesichtspunkt der globalen Erwärmung ist es rentabler, eine Reihe von Industrien nach Russland zu transferieren. Es spielt keine Rolle, wo Sie den CO2-Ausstoß reduzieren, da sich Kohlendioxid in der Atmosphäre ausbreitet. Asche- und Säureregen aus Kesselhäusern stören niemanden auf der Welt, das sind unsere Probleme. Aber das Volumen der CO2-Emissionen in Russland erregt die ganze Menschheit.

Braucht die Weltwirtschaft solche Mengen an thermischem Koks, Aluminium und anderen Produkten, die es uns ermöglichen, genug Wärme zu nutzen, um Russland zu heizen? Aus 3 Tonnen Braunkohle werden 1 Tonne Thermokoks und 5 Gcal Wärme gewonnen, was bedeutet, dass 400 Millionen Tonnen Thermokoks hergestellt werden müssen, um 2 Milliarden Gcal zu erhalten. Der weltweite Verbrauch von Hüttenkoks belief sich 2012 auf fast 500 Millionen Tonnen. Die Größenordnung liegt nahe.

Natürlich kann dies in 1-2 Jahren nicht erreicht werden. Bis 2030 wäre es schön. Jetzt können Öl-, Kohle- und Gaskesselhäuser, die im ganzen Land zahlreich sind, durch solche Cluster mit Vergasern und ETB ersetzt werden. Das sollte die Entwicklungsrichtung unserer Wirtschaft in Richtung "grün" sein, vor allem aufgrund der "grünen" Kohleenergie.

Source: https://habr.com/ru/post/de385779/

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