Geekly articles weekly

Comment construire une économie verte en raison du climat de la Russie

La nécessité de réduire les émissions mondiales de CO2 et la nature thermique du secteur énergétique russe peuvent augmenter considérablement la rentabilité de notre économie. Le célèbre physicien Valentin Danilov a expliqué comment transformer un climat froid en avantage.



De l'équipe Tion:
«Valentin Vladimirovich est une personne très brillante, informative et à grande échelle. Ses idées sont globales, pour quelqu'un même trop. Il y a une opinion que le temps des grandes idées et des grandes personnes est révolu. Cependant, nous croirons toujours que le bon sens va certainement «germer» comme l'herbe à travers l'asphalte. Comme l'a dit Lev Landau, vous devez travailler, et là, vous regardez, et les temps vont changer. Et nous sommes sincèrement heureux de travailler dans la même équipe avec des gens comme Valentin Danilov. »




Il y a un problème de réchauffement climatique. Les pays du Protocole de Kyoto créent des «projets de mise en œuvre conjointe» et tentent d'augmenter l'efficacité énergétique (réduire la consommation de carburant) et, par conséquent, les émissions de gaz à effet de serre. L'efficacité du système de quotas est démontrée par le fait que le Japon, au lieu de réduire les émissions, a augmenté.

Au cours du dernier demi-siècle, la concentration de CO2 dans l'atmosphère terrestre a augmenté de plus de 30%:



Visualisation du niveau des émissions de CO2 provenant de la combustion de carburant:



Le secteur de l'énergie représente entre 50 et 70% de toutes les émissions industrielles de CO2. Ce fait détermine que dans la lutte pour réduire le CO2, l'accent est mis sur les sources renouvelables. Mais le problème avec ces sources est qu'elles ne sont pas stables. Par temps calme et nuageux, les centrales éoliennes et solaires ne produisent pas d'énergie aussi efficacement. Ce sont des sources d'actions périodiques. Il est donc nécessaire d'utiliser des batteries dont la ressource est très limitée. Ils ne supportent qu'un certain nombre de cycles de charge / décharge. Si nous calculons l'augmentation du prix de l'électricité après la transition des chaudières à charbon et des centrales thermiques aux panneaux solaires, nous obtenons un chiffre impressionnant. Ce n'est qu'au Sahara africain qu'il existe des perspectives pour l'énergie solaire.

Il semblerait qu'une source d'énergie propre et sans carbone soit les centrales hydroélectriques (HPS). Mais à quelle distance se trouvent les centrales hydroélectriques en Russie? Pendant leur construction, une grande zone de forêts et de végétation est inondée. La végétation due à la photosynthèse est un «puits» de CO2, et donc les centrales hydroélectriques contribuent également à une augmentation de la concentration de ce gaz dans l'atmosphère. La «noirceur» d'une centrale hydroélectrique dépend de la quantité de biomasse retirée de la circulation après sa construction. Par exemple, les superficies de la mer de Krasnoïarsk et le réservoir de la nouvelle centrale hydroélectrique de Boguchanskaya sont estimés à des centaines de kilomètres carrés. Les biologistes peuvent vous dire exactement la quantité de CO2 qui n'est pas éliminée par la végétation chaque année dans l'atmosphère. Je ne parle pas de la Volga, où une cascade de ces vastes réservoirs a été créée.

Comment se réchauffer à l'ère de l'énergie verte


Aux États-Unis, l'électricité est produite en moyenne 10 kW par personne, et nous en avons au niveau de 1 à 2 kW. Pour la Russie, il est important de produire non pas de l'énergie électrique, mais de l'énergie thermique, qui produit annuellement environ deux milliards de gigacalories (Gcal). Ce volume dépasse la consommation de chaleur aux États-Unis de plus de 10 fois! La production de chaque Gcal par la combustion de combustibles fossiles s'accompagne d'une émission moyenne d'une demi-tonne de CO2. Théoriquement, si nous arrêtons de brûler du carburant pour obtenir de la chaleur et que nous l'obtenons d'une autre manière, nous réduirons les émissions de CO2 d'un milliard de tonnes. Pour préciser ce qu'est cette échelle: tous les engagements du Japon pour réduire les émissions de CO2 sont de 250 millions de tonnes par an.

Les technologies vertes d'approvisionnement en chaleur sont l'utilisation de la chaleur résiduelle de la production dans le système de chauffage urbain, ce qui réduit les émissions de CO2 dues au déplacement de la combustion du charbon dans les chaufferies.

Vous devez parler du charbon séparément. Maintenant, dans le système électrique russe, il y a une tendance à remplacer les chaudières à charbon par des centrales au gaz, ce qui est dicté par le plus grand respect de l'environnement de ces dernières. Le respect de l'environnement ici est plutôt local, car il se résume à une plus petite quantité de déchets de cendres et de scories, qui reste tellement de la combustion du charbon. Cela a conduit au fait que la Russie a une part relativement faible de l'utilisation du charbon dans le secteur de l'énergie.



Et cela malgré le fait que le charbon, en raison de son bon marché, est un combustible plus adapté à l'énergie. Surtout avec une telle consommation de chaleur comme en Russie. Et les hydrocarbures sont le carburant du mouvement.

Ainsi, l'une des principales idées est de combiner la génération de chaleur et la production de produits en demande sur le marché.

Un exemple est la technologie Thermocox®. Il est basé sur l'utilisation d'une gazéification de charbon à couche non stationnaire utilisant un jet d'air inversé.



Dans ce schéma, deux produits sont obtenus à partir du charbon en utilisant une réaction autothermique dans un gazéificateur: le thermocoke (sorbant du charbon) utilisé en métallurgie et le gaz combustible. La combustion du charbon est organisée de telle sorte que le front de combustion de la partie supérieure du gazéificateur après allumage se déplace vers le flux d'air dans la partie inférieure du gazéificateur. Ainsi, les réactions thermochimiques se déroulent avant le front de combustion, et ses produits (noir de carbone, phénols et autres toxines) se décomposent dans la couche chaude et ne polluent pas le gaz résultant. Ce gaz peut être utilisé comme combustible pour les chaudières à eau chaude et pour entraîner des machines à piston à gaz qui produisent de l'électricité. Derrière le front de combustion, il reste du coke à température moyenne (sorbant de charbon). Dans certaines conditions, un sorbant de carbone avec une surface développée jusqu'à 500 m 2 / g est obtenu .



Ce diagramme montre clairement comment le gazéificateur produit deux produits de combustion (solide et gazeux), chacun étant prêt pour une utilisation ultérieure.

Comment est-il organisé maintenant?

Le thermocoke est produit séparément: avec l'émission de CO2 et de chaleur dans l'atmosphère (qui dans ce cas est un sous-produit). Les chaufferies fonctionnent séparément - et émettent également du CO2. Quel est le résultat, même lorsque la chaleur est générée par la combustion de gaz?

Lors de la production d'énergie thermique grâce à l'utilisation d'un mélange propane-butane avec sa teneur en calories (10 Mcal / kg) et son prix (27 mille roubles / t), le prix de revient est de 2500 roubles / Gcal. C’est la même chose que chauffer des maisons avec des billets de banque, si vous dites les mots de Dmitri Mendeleïev. Soit dit en passant, le Novosibirsk Academgorodok est chauffé de manière aussi inefficace et coûteuse que les chaufferies au fioul et au gaz. A titre de comparaison: lors de l'utilisation du charbon brun à faible teneur en soufre du bassin houiller Kansk-Achinsky, le coût de la chaleur sera de 790 roubles / Gcal. Si le coût du charbon utilisé est transféré au sorbant résultant à l'aide de la technologie Thermocox®, la chaleur devient, en gros, gratuite.

Production et utilisation de sorbant de charbon à des fins environnementales


En plus du thermocoke utilisé dans la métallurgie, le sorbant de charbon peut être utilisé dans les gazéificateurs pour être utilisé pour le traitement de l'eau dans les systèmes de recyclage de l'eau des entreprises et dans les usines de traitement de l'eau.

Pendant une minute: l'approvisionnement inversé en eau, c'est quand une entreprise ne rejette pas ses déchets liquides dans les rivières et les étangs, mais purifie l'eau et la réutilise dans le cycle de production. Si en Europe la consommation de charbon absorbant à ces fins atteint un million de tonnes par an, alors les entreprises russes utilisent le plus souvent un approvisionnement en eau libre. Nous vivons généralement moches. Nous contrôlons uniquement la concentration maximale autorisée de déchets liquides (MPC). Nos plantes utilisent la règle "plus il y a d'eau, moins il y a de concentration", c'est-à-dire diluer cette saleté à la concentration souhaitée et la verser dans la rivière. Pour référence, à Krasnoyarsk, plus de 300 000 m 3 d' eaux usées non traitées sont déversées dans la rivière Yenisei au cours de l'année, mais avec le débit annuel de Yenisei 100 milliards de m 3 tout est dilué.

Pendant ce temps, avec l'aide d'un sorbant de charbon en Allemagne, le Rhin a été nettoyé. Il y a 30 ans, c'était tellement sale qu'une blague était populaire: pour que le film apparaisse, il suffit de le déposer dans l'eau du Rhin. Et l'année dernière, du saumon a été pêché dans cette rivière. Aujourd'hui, le Rhin est l'un des fleuves les plus propres d'Europe.

Depuis 2000, une usine d'absorption de charbon fonctionne à Krasnoïarsk. Il produit 1 000 tonnes de sorbant par an et fournit 10 000 Gcal de chaleur au système de chauffage. L'exploitation de cette usine entraîne une réduction des émissions de CO2 de 5 000 tonnes par an. Si nos entreprises ont augmenté la consommation de sorbant en raison de l'introduction de l'approvisionnement en eau recyclée, alors dans le sillage de cette demande, il est possible de remplacer les chaudières à charbon par des usines de production de sorbant. Dans tous les cas, il existe un grand marché international pour la consommation de sorbant de charbon, et une telle transition sera bénéfique à la fois commercialement et en termes de réduction des émissions de CO2.

Remplacement des chaufferies par des unités de technologie énergétique


Étant donné que le moyen le plus efficace de générer de l'énergie est la cogénération, le gaz combustible provenant de la pyrolyse du charbon dans les gazéificateurs doit être utilisé dans les machines alternatives à gaz qui produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur. Sur cette base, il est nécessaire de créer des blocs technologiques énergétiques (ETB).

Schéma d'un cluster de production basé sur la gazéification du charbon:



Dans un tel cluster, la quantité de produits ne se limite pas uniquement à l'électricité et à la chaleur. Le gaz combustible peut être utilisé pour entraîner des machines à absorption de bromure de lithium qui produisent du froid pour les systèmes de climatisation industriels. De plus, des unités de distillation modulaires avec une consommation de vapeur spécifique de 0,066-0,68 Gcal / t de distillat sont produites à Iekaterinbourg. Si nous incluons les réfrigérateurs et les usines de dessalement dans le programme ETB, le cluster se transforme en un système autonome complet de survie, qui en même temps produit un produit qui est en demande sur le marché mondial (coke ou charbon actif).

La puissance d'un bloc d'énergie atteint 10 MW et il est capable de chauffer, fournir de l'électricité, de l'eau froide et chaude à 5-6 mille personnes:



Vous devez profiter de chaque occasion pour utiliser la chaleur.


Par exemple, dans les cimenteries, du charbon à haut pouvoir calorifique est utilisé. Mais il est possible d'obtenir un résidu de carbone du charbon brun, qui peut être utilisé dans la production de ciment au lieu de tels charbons, et le gaz de pyrolyse devrait être envoyé pour générer de la chaleur au lieu de brûler du charbon dans les chaufferies. L'écologie des cimenteries s'améliorera et les émissions nocives des chaudières à charbon diminueront.

La chaleur, comme les déchets de production, est obtenue par électrolyse de l'aluminium. Moins de la moitié de l'énergie électrique va directement à l'électrolyse et 60% sous forme de chaleur est libérée dans l'environnement. Si tout l'aluminium du monde est produit en Russie et éliminé la chaleur qui en résulte, les émissions de CO2 seront réduites, car le charbon ne sera pas brûlé dans les chaufferies.

Cet automne, j'étais au Congrès international de l'aluminium à Krasnoyarsk, au cours duquel le directeur général de RUSAL, Soloviev, a admis que "sans résoudre le problème de la réduction des émissions de CO2 de RUSAL, RUSAL ne peut pas rivaliser sur le marché mondial de l'aluminium." D'une grande tribune, il a été annoncé que pour eux, c'était une priorité. Les mots sont prononcés. Il reste aux petits - à accompagner cela par des actes.

La façon la plus simple de rendre l'aluminium «vert» consiste à utiliser la chaleur des bains d'électrolyse et à la fournir au système de chauffage de la ville. À Krasnoïarsk, cela est plus facile à faire que partout ailleurs, car la fonderie d'aluminium est située dans les limites d'une ville d'un million d'habitants. Si vous récupérez la chaleur de KrAZ, vous pouvez fournir de l'eau chaude à toute la ville et ne pas brûler du charbon pour cela.

L'avenir de la Russie appartient à l'énergie thermique verte et à une économie verte


Maintenant, la tâche principale est d'attirer l'attention des experts sur cette option de lutte contre le réchauffement climatique. Nous devons faire comprendre à la communauté mondiale l'importance de prendre en compte les facteurs environnementaux et climatiques dans la division internationale du travail. Si, par exemple, en Allemagne ou au Japon, la production d'un produit s'accompagne d'un dégagement de chaleur qui peut être évacué, alors le transfert de cette production en Russie réduira les émissions mondiales de CO2 dues à l'abandon des chaufferies.

Dans les pays à climat chaud, il n'y a nulle part où mettre autant d'énergie thermique et nous avons déjà des réseaux de chauffage prêts à l'emploi auxquels ces installations peuvent être connectées. Du point de vue du réchauffement climatique, il est plus rentable de transférer un certain nombre d'industries en Russie. Peu importe où vous réduisez les émissions de CO2, car le dioxyde de carbone se propage dans l'atmosphère. Les cendres et les pluies acides des chaufferies ne dérangent personne au monde, ce sont nos problèmes. Mais le volume des émissions de CO2 en Russie excite toute l'humanité.

L'économie mondiale a-t-elle besoin de tels volumes de coke thermique, d'aluminium et d'autres produits qui nous permettront d'utiliser suffisamment de chaleur pour chauffer la Russie? A partir de 3 tonnes de charbon brun, 1 tonne de coke thermique et 5 Gcal de chaleur sont obtenus, ce qui signifie que pour obtenir 2 milliards de Gcal, 400 millions de tonnes de coke thermique doivent être produites. La consommation de coke métallurgique dans le monde en 2012 s'est élevée à près de 500 millions de tonnes. L'ordre de grandeur est proche.

Bien sûr, en un à deux ans, cela ne sera pas possible. Ce serait bien d'ici 2030. Mais maintenant, les chaufferies au fioul, au charbon et au gaz, qui sont nombreuses dans tout le pays, peuvent être remplacées par de tels clusters avec gazéificateurs et ETB. Cela devrait être le sens du développement de notre économie dans le sens de son «vert», tout d'abord, grâce à l'énergie «verte» du charbon.

Source: https://habr.com/ru/post/fr385779/

More articles:


All Articles