Биоэнергетика. Мир и Россия. Биогаз. Теория и практика. Монография - Евгений Панцхава

Содержащийся в этаноле кислород, позволяет более полно сжигать углеводороды топлива. 10 % содержание этанола в бензине позволяет сократить выхлопы аэрозольных частиц до 50 %, выбросы СО – на 30 %.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы около 8 млн тонн парниковых газов (в СО2 эквиваленте), что примерно равно годовым выхлопам 1,21 млн автомобилей.

7.2.8. Автомобили, использующие биоэтанол в качестве топлива

В январе 2007 года, в своём ежегодном послании Конгрессу Дж. Буш предложил план «20 за 10». План предлагает сократить потребление бензина на 20 % за 10 лет, что позволит сократить потребление нефти на 10 %. 15 % бензина предполагается заменить биотопливом. 19 декабря 2007 года президент США Дж. Буш подписал закон о Энергетической независимости и безопасности (EISA, 2007). [7-12].

Этанол является менее «энергоплотным» источником энергии чем бензин; пробег машин, работающих на Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина; буква «Е» от английского Ethanol), на единицу объёма топлива составляет примерно 75 % от пробега стандартных машин. Обычные машины не могут работать на Е85, хотя двигатели внутреннего сгорания прекрасно работают на Е10 (некоторые источники утверждают, что можно использовать даже Е15). На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. «Flex-Fuel» машины («гибкотопливные» машины). Эти автомобили также могут работать на обычном бензине (небольшая добавка этанола всё же требуется) или на произвольной смеси того и другого. Бразилия является лидером в производстве и использовании биоэтанола из сахарного тростника в качестве топлива. Автозаправки в Бразилии предлагают на выбор Е20 (или Е25) под видом обычного бензина, или «acool», азеотроп этанола (96 % С2Н5ОН и 4 % воды; выше концентрацию этанола невозможно получить путём обычной дистилляции). Пользуясь тем, что этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики разбавляют Е20 азеотропом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %. Переделать обычную машину в «flex-fuel» можно, но экономически нецелесообразно.

Критики применения этанола в качестве автомобильного топлива зачастую заявляют, что под плантации тростника часто вырубаются тропические леса Амазонки. Но сахарный тростник не растёт в бассейне Амазонки.

Более серьёзным является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), наносящие живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды. [15].

К 2022 году, автомобили должны сжигать до 106.7 млн. т биотоплива в год, что эквивалентно одной четверти США потребление бензина сегодня (2010). Производство этанола из кукурузы неуклонно растет от 8.85 млн. т в 2005 году до 35.8 млн. т в 2010 году. 10 % этанола смешивается с 90 % бензина Более высокая концентрация этанола может привести к повреждению двигателей. Конгресс планирует ограничить производство топливного этанола из кукурузы до 44.4 млн. т к 2015г

Эксперты США полагают, что в ближайшие годы будут разработаны промышленные технологии получения биоэтанола из целлюлозы – до 415 млн. т в год.

Однако основным тормозом развития этого направления являются высокие стоимости на этанол – до 120 $ за баррель по сравнению с 75$ за баррель нефти. [7-16].

7.2.9. Биоэтанол, производство биоэтанола [7-17]

Этанол в качестве моторного топлива наиболее широко используется в Бразилии, что обусловлено значительными возможностями его производства. Более 90 % автомобилей в стране работают на моторном топливе, содержащем этанол. В 1991 г. была принята программа, предусматривающая обязательное применение 5 % этанола в составе бензина. В 2000 г. содержание этанола было доведено до 20 %. В ближайшие годы этанол будет составлять в среднем около 24 % в топливном балансе страны. Бразилия является крупнейшим в мире производителем этанола (до 16,0 млн т в год). Практически весь этанол в Бразилии получают ферментацией сахарного тростника или черной патоки. Около 240 тыс. т топливного этанола Бразилия импортирует из других стран. Все это стало возможным благодаря национальной программе по широкомасштабному использованию этанола в качестве автомобильного топлива и субсидиям правительства, которые получили соответствующую финансовую поддержку Мирового банка. В последнее время Бразилия использует в качестве топлива смеси, в которых содержание этанола составляет уже 26 % в бензине и 3,3 % – в дизельном топливе.

Огромный опыт производства и использования биоэтанола накоплен США.

В 2006 г. США опередили Бразилию, произведя 18,5 млн т биоэтанола из кукурузы и сорго. Благодаря производству этанола США ежегодно экономят около 1,5 млрд долл. на импорте нефти, несмотря на то что стоимость этанола выше стоимости бензина.

В соответствии с Законом «О возобновляемых топливах для обеспечения энергетической безопасности США» содержание этанола в бензине должно быть увеличено с 1,3 до 5 %. При производстве бензина в количестве 380–400 млн т это потребует производства этанола на уровне 15–20 млн т. В США планируется утроить выработку этанола. По инициативе сената использование этанола должно быть доведено до 54,6 млн. т в год к 2010 г. до 68 млн. т-к 2015 г. и примернодо 168 млн. т-в 2020 г. Таким образом, этанол на 25 % заменит бензин, сейчас его доля в топливе для автомобилей составляет до 10 %. Из валового сбора кукурузы на производство этанола может быть направлено 25 % урожая. При использовании высококрахмалистых сортов кукурузы (при 70 % крахмала в зерне) из 1 т получают 0,38 т биоэтанола.

По экологическим соображениям и для замены нефтепродуктов производство и потребление этанола растет во многих странах мира. В 2005 г. оно составило около 45 млн м3, из них в США и Бразилии – по 36 %, в Азии – 15, в ЕС-б, в прочих – 7 %. Прогноз на 2010 г. составляет 90 млн м3, т. е. удвоение производства, из них ожидается в СШЛ -40 %, в Бразилии – 28, в Азии – 17, в ЕС – 9 %, в Африке – 1 % и в остальных- 5 %.

7.2.10. Национальные программы по производству и использованию биоэтанола

Национальные программы по производству и использованию биоэтанола действуют во многих странах. В 2005 г. производство этанола составило (млн т): в Китае – 3,8, в Индии – 1,7, во Франции – 0,9, в России – 0,75, в Германии – 0,43, в ЮАР – 0,39, в Великобритании – 0,35, в Испании – 0,3.

Бензин и этанол – мировые перспективы.[7-18]. Основные потребители биоэтанола и производители этанолового топлива.

Топливный этанол потребляется нефтеперерабатывающими и нефтехимическими предприятиями, занимающимися производством и реализацией автомобильного топлива в Европе.

Промышленные потребители этанола используют его в качестве сырья в следующих целях: 1. Производство этилового тетрабутилового эфира (ЭТБЭ) и дальнейшее смешивание добавки с бензиновым топливом. 2. Производство топливной смеси с 5-процентным содержанием этанола (Е-5). 3. Производство этанолового топлива с 85процентной концентрацией этанола (Е-85).

Большая часть этанола (90 %) потребляется нефтеперерабатывающими заводами, приспособленными под производство ЭТБЭ. В последние годы в связи с улучшением налогового режима растет интерес производителей к производству Е-5, однако объемы производства и реализации пока несущественны во всех странах, кроме Швеции, а потребление Е-85 наблюдается только в Швеции.

Поставки этанола на нефтеперерабатывающие мощности осуществляются в рамках стратегических соглашений о сотрудничестве и взаимопонимании, заключаемых между крупными нефтяными концернами и производителями биоэтанола. Условия подобных соглашений о сотрудничестве и взаимопонимании являются уникальными в каждом конкретном случае.

Если проследить географию расположения заводов по производству биоэтанола и ЭТБЭ, становится ясно, что производители топливного этанола стремятся строить заводы как можно ближе к нефтеперерабатывающим мощностям. Поскольку ввиду гидроскопичности этанол не может транспортироваться по трубопроводу, транспортировка и логистика являются болезненным моментом для европейских производителей этанола.

В последние несколько лет участились случаи совместного создания нефтеперерабатывающими предприятиями и производителями этанола промышленных объектов по производству ЭТБЭ из биоэтанола. В частности, такие соглашения существуют между французской компанией Total и финской Neste Oil. В Испании подобная система отношений существует с 2004 г. между ведущим производителем этанола Abengoa и крупнейшей испанской нефтеперерабатывающей компанией Cepsa.

Этаноловое топливо с 85-процентной концентрацией этанола (Е-85).

Производством и реализацией Е-85 в Швеции занимаются три крупнейших нефтяных концерна: OK-Q8, Preem и Statoil.

OK-Q8 представляет собой крупнейшую дистрибьюторскую сеть автомобильного топлива Швеции. Е-85 продается конечным потребителям на 176 из 308 АЗС компании. По собственным данным компании, в январе 2006 г. месячный объем реализации Е-85 составил 6,87 млн л, а за сентябрь 2006 г. – уже 16 млн. л.