Como construir uma economia verde devido ao clima da Rússia
A necessidade de reduzir as emissões globais de CO2 e a natureza térmica do setor de energia da Rússia podem aumentar significativamente a lucratividade de nossa economia. O famoso físico Valentin Danilov falou sobre como transformar um clima frio em uma vantagem.
Da equipe Tion:“Valentin Vladimirovich é uma pessoa muito inteligente, informativa e em grande escala. Suas idéias são globais, para alguém até demais. Há uma opinião de que o tempo das grandes idéias e das grandes pessoas já passou. No entanto, sempre acreditaremos que o senso comum certamente “brotará” como grama através do asfalto. Como Lev Landau disse, você precisa trabalhar e, aí, você olha, e os tempos vão mudar. E estamos sinceramente felizes em trabalhar na mesma equipe com pessoas como Valentin Danilov. ”
Há um problema de aquecimento global. Os países do Protocolo de Kyoto criam “projetos de implementação conjuntos” e tentam aumentar a eficiência energética (reduzir o consumo de combustível) e, consequentemente, as emissões de gases de efeito estufa. A eficiência com que o sistema de cotas funciona é demonstrada pelo fato de o Japão, em vez de reduzir as emissões, ter aumentado.Nos últimos meio século, a concentração de CO2 na atmosfera da Terra cresceu mais de 30%:
visualização do nível de emissões de CO2 da combustão de combustível:
O setor de energia responde por entre 50 e 70% de todas as emissões industriais de CO2. Esse fato determina que, na luta pela redução de CO2, é dada ênfase às fontes renováveis. Mas o problema com essas fontes é que elas não são estáveis. Em clima calmo e nublado, as usinas eólica e solar não geram energia com tanta eficiência. Essas são fontes de ação periódica. Portanto, é necessário usar baterias, cujo recurso é muito limitado. Eles suportam apenas um certo número de ciclos de carga / descarga. Se calcularmos o aumento no preço da eletricidade após a transição de caldeiras a carvão e usinas termelétricas para painéis solares, obteremos um número impressionante. Somente no Saara Africano existem perspectivas de energia solar.Parece que uma fonte de energia limpa e livre de carbono são as usinas hidrelétricas (HPS). Mas até onde estão as usinas hidrelétricas na Rússia? Durante sua construção, uma grande área de florestas e vegetação é inundada. A vegetação devido à fotossíntese é uma "fonte" de CO2, e, portanto, as usinas hidrelétricas também contribuem para um aumento na concentração desse gás na atmosfera. A "escuridão" de uma usina hidrelétrica depende de quanta biomassa foi retirada de circulação após sua construção. Por exemplo, as áreas do mar de Krasnoyarsk e o reservatório da nova usina hidrelétrica de Boguchanskaya são estimadas em centenas de quilômetros quadrados. Os biólogos podem dizer exatamente quanto CO2 que não é descartado pela vegetação anualmente permanece na atmosfera. Não estou falando do Volga, onde foi criada uma cascata desses vastos reservatórios.Como aquecer na era da energia verde
Nos Estados Unidos, a eletricidade é gerada em média 10 kW por pessoa, e temos no nível de 1-2 kW. Para a Rússia, é importante produzir não energia elétrica, mas energia térmica, que produz anualmente cerca de dois bilhões de gigacalorias (Gcal). Este volume excede o consumo de calor nos EUA em mais de 10 vezes! A produção de cada Gcal pela queima de combustíveis fósseis é acompanhada por uma emissão média de meia tonelada de CO2. Teoricamente, se pararmos de queimar combustível para obter calor e de outra maneira, reduziremos as emissões de CO2 em um bilhão de toneladas. Para deixar claro qual é essa escala: todos os compromissos do Japão para reduzir as emissões de CO2 são de 250 milhões de toneladas por ano.As tecnologias de fornecimento de calor verde são a utilização do calor residual da produção no sistema de aquecimento urbano, o que reduz as emissões de CO2 devido ao deslocamento da queima de carvão nas caldeiras.Você precisa falar sobre carvão separadamente. Agora, no sistema de energia russo, há uma tendência de substituir as caldeiras a carvão por usinas a gás, o que é ditado pela maior simpatia ambiental por estas. A simpatia do meio ambiente aqui é bastante local, pois se resume a uma quantidade menor de resíduos de cinzas e escórias, que permanece muito pela queima de carvão. Isso levou ao fato de a Rússia ter uma parcela relativamente baixa do uso de carvão no setor de energia.
E isso apesar do fato de o carvão, devido ao seu baixo custo, ser um combustível mais adequado para energia. Especialmente com esse consumo de calor como na Rússia. E os hidrocarbonetos são o combustível do movimento.Assim, uma das principais idéias é combinar a geração de calor e a produção de produtos que são procurados no mercado.Um exemplo é a tecnologia Thermocox®. Baseia-se no uso de gaseificação de carvão de camada não estacionária usando jateamento reverso de ar.
Nesse esquema, dois produtos são obtidos do carvão usando uma reação autotérmica em um gaseificador: termococo (sorvente de carvão) usado em metalurgia e gás combustível. A queima de carvão é organizada de tal maneira que a frente de combustão da parte superior do gaseificador após a ignição se move em direção ao fluxo de ar na parte inferior do gaseificador. Assim, as reações termoquímicas ocorrem na frente da frente de combustão e seus produtos (negro de fumo, fenóis e outras toxinas) se decompõem na camada quente e não poluem o gás resultante. Esse gás pode ser usado como combustível para caldeiras de água quente e para acionar máquinas de pistões a gás que geram eletricidade. Atrás da frente da combustão, permanece o coque de temperatura média (sorvente de carvão). Sob certas condições, um sorvente de carbono com uma superfície desenvolvida de até 500 m 2 / g é obtido .
Este diagrama mostra claramente como o gaseificador produz dois produtos de combustão (sólidos e gasosos), cada um dos quais está pronto para uso posterior.Como está organizado agora?O termococo é produzido separadamente: com a emissão de CO2 e calor na atmosfera (que neste caso é um subproduto). As salas das caldeiras operam separadamente - e também com emissões de CO2. Qual é o resultado, mesmo quando o calor é gerado pela queima de gás?Ao gerar energia térmica através do uso de uma mistura de propano-butano com seu conteúdo calórico (10 Mcal / kg) e preço (27 mil rublos / tonelada), o preço de custo é de 2500 rublos / Gcal. É o mesmo que aquecer casas com notas, se você disser as palavras de Dmitry Mendeleev. A propósito, o Novosibirsk Academgorodok é aquecido de maneira tão ineficiente e cara pelas casas de caldeiras de óleo combustível e gás. Para comparação: ao usar carvão marrom com baixo teor de enxofre da bacia de carvão de Kansk-Achinsky, o custo do calor será de 790 rublos / Gcal. Se o custo do carvão usado for transferido para o sorvente resultante usando a tecnologia Thermocox®, o calor se tornará, grosso modo, livre.Produção e uso de adsorvente de carvão para fins ambientais
Além do termococo usado na metalurgia, o adsorvente de carvão pode ser usado em gaseificadores para purificação de água nos sistemas de reciclagem de água das empresas e em estações de tratamento de água.Por um minuto: o suprimento reverso de água ocorre quando uma empresa não despeja seus resíduos líquidos em rios e lagoas, mas purifica a água e a reutiliza no ciclo de produção. Se na Europa o consumo de adsorvente de carvão para esses fins atinge um milhão de toneladas por ano, as empresas russas costumam usar um abastecimento de água aberto. Geralmente vivemos feios. Controlamos apenas a concentração máxima permitida de resíduos líquidos (MPC). Nossas plantas usam a regra "quanto mais água, menor concentração", ou seja, dilua essa sujeira na concentração desejada e despeje-a no rio. Para referência, em Krasnoyarsk mais de 300.000 m 3 de esgoto não tratado é descarregado no rio lenissei durante o ano, mas com o anual lenissei debitar 100000000000 m 3 tudo é diluída.Enquanto isso, com a ajuda de um sorvente de carvão na Alemanha, o Reno foi liberado. Há 30 anos, era tão sujo que uma piada era popular: para o filme aparecer, basta jogá-lo na água do Reno. E no ano passado, o salmão foi capturado neste rio. Agora o Reno é um dos rios mais limpos da Europa.Desde 2000, uma fábrica de sorventes de carvão opera em Krasnoyarsk. Produz 1.000 toneladas de sorvente por ano e fornece 10.000 Gcal de calor ao sistema de aquecimento. A operação desta planta leva a uma redução nas emissões de CO2 de 5.000 toneladas por ano. Se nossas empresas aumentaram o consumo de sorvente devido à introdução do suprimento de água reciclada, na sequência dessa demanda, as usinas de caldeiras a carvão podem ser substituídas por usinas de produção de sorventes. De qualquer forma, existe um grande mercado internacional para o consumo de sorvente de carvão, e essa transição será benéfica comercialmente e em termos de redução das emissões de CO2.Substituição de caldeiras por unidades de tecnologia energética
Como a maneira mais eficiente de gerar energia é através da cogeração, o gás combustível proveniente da pirólise do carvão nos gaseificadores deve ser usado em máquinas de gás que produzem eletricidade e calor. Nesta base, é necessário criar blocos de tecnologia de energia (ETB).Esquema de um cluster de produção baseado na gaseificação de carvão:
Nesse cluster, a quantidade de produtos não se limita apenas a eletricidade e calor. Gás combustível pode ser usado para acionar máquinas de absorção de brometo de lítio que produzem frio para sistemas industriais de ar condicionado. Além disso, unidades de destilação modulares com um consumo de vapor específico de 0,066-0,68 Gcal / t de destilado são produzidas em Ecaterimburgo. Se incluirmos chillers e usinas de dessalinização no esquema ETB, o cluster se transformará em um sistema autônomo de suporte à vida, que ao mesmo tempo produz um produto que é procurado no mercado mundial (coque ou carvão ativado).A potência de um bloco de energia atinge 10 MW e é capaz de aquecer, fornecer eletricidade, água fria e quente a 5-6 mil pessoas:
Você precisa aproveitar todas as oportunidades para utilizar o calor.
Por exemplo, em fábricas de cimento é usado carvão com um alto valor calorífico. Mas é possível obter um resíduo de carbono do carvão marrom, que pode ser usado na produção de cimento em vez de carvão, e o gás da pirólise deve ser enviado para gerar calor em vez de queimar carvão nas caldeiras. A ecologia das fábricas de cimento melhorará e as emissões nocivas das caldeiras a carvão diminuirão.O calor, como resíduos de produção, é obtido por eletrólise do alumínio. Menos da metade da energia elétrica vai diretamente para a eletrólise e 60% na forma de calor é liberado no ambiente. Se todo o alumínio do mundo for produzido na Rússia e descartado o calor resultante disso, a emissão de CO2 será reduzida, uma vez que o carvão não será queimado nas casas das caldeiras.Neste outono, eu estava no Congresso Internacional do Alumínio em Krasnoyarsk, no qual o Diretor Geral da RUSAL Soloviev admitiu que "sem resolver o problema de reduzir as emissões de CO2 da RUSAL, a RUSAL não pode competir no mercado global de alumínio". De uma grande tribuna, foi anunciado que para eles isso é uma prioridade. As palavras são ditas. Resta aos pequenos - acompanhar isso com ações.A maneira mais fácil de tornar o alumínio “verde” é utilizar o calor dos banhos de eletrólise e fornecê-lo ao sistema de aquecimento urbano. Em Krasnoyarsk, isso é mais fácil do que em qualquer outro lugar, pois a fundição de alumínio está localizada nos limites da cidade de uma cidade com milhões de habitantes. Se você coletar calor do KrAZ, poderá fornecer água quente à cidade inteira e não queimar carvão para isso.O futuro da Rússia pertence à energia térmica verde e a uma economia verde
Agora, a principal tarefa é atrair a atenção dos especialistas para essa opção de combater o aquecimento global. Devemos transmitir à comunidade mundial a importância de considerar fatores ambientais e climáticos na divisão internacional do trabalho. Se, por exemplo, na Alemanha ou no Japão, a produção de um produto é acompanhada pela liberação de calor que pode ser descartado, a transferência dessa produção para a Rússia reduzirá as emissões globais de CO2 devido ao abandono das caldeiras.Em países com clima quente, não há onde colocar tanta quantidade de energia térmica, e já temos redes de aquecimento prontas às quais essas plantas podem ser conectadas. Do ponto de vista do aquecimento global, é mais lucrativo transferir várias indústrias para a Rússia. Não importa onde você reduz as emissões de CO2, pois o dióxido de carbono se espalha pela atmosfera. As chuvas ácidas e ácidas das casas das caldeiras não incomodam ninguém no mundo, esses são nossos problemas. Mas o volume de emissões de CO2 na Rússia excita toda a humanidade.A economia mundial precisa de tais volumes de coque térmico, alumínio e outros produtos que nos permitam utilizar calor suficiente para aquecer a Rússia? Das 3 toneladas de carvão marrom, são obtidas 1 tonelada de coque térmico e 5 Gcal de calor, o que significa que, para obter 2 bilhões de Gcal, devem ser produzidas 400 milhões de toneladas de coque térmico. O consumo de coque metalúrgico no mundo em 2012 foi de quase 500 milhões de toneladas. A ordem de magnitude está próxima.Obviamente, em 1-2 anos isso não pode ser alcançado. Seria bom até 2030. Agora, porém, as caldeiras de óleo combustível, carvão e gás, que são numerosas em todo o país, podem ser substituídas por esses grupos por gaseificadores e ETB. Essa deve ser a direção do desenvolvimento da nossa economia na direção do seu "verde", antes de tudo, devido à energia do carvão "verde".
Source: https://habr.com/ru/post/pt385779/
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