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

15 июля 2011 г. немецкая авиакомпания Lufthansa запустила первый коммерческий рейс по маршруту Гамбург – Франкфурт – на – Майне на смеси традиционного керосина и биотоплива, произведенного финской компанией Neste Oil. Использование биотоплива NExNTL стало возможным в авиации после 1 июля 2011 г., когда данный вид топлива был одобрен ASTM International – Американским обществом испытаний и материалов.[4-10].

Neste Oil принимает активное участие в программе ЕС “Европейский план авиаперевозок на биотопливе, которая поставила цель использования биотоплива и других ВИЭ в авиации в объеме 2 млн. тонн к 2020 г. Lufthansa Airbus A321 с регистрацией D-AIDG будет летать по маршруту Гамбург-Франкфурт-Гамбург четыре раза в день. Один из его двигателей будет работать на 50/50 смесь регулярных топлива и биосинтетических керосин. Био-синтетических керосин, используемые Lufthansa, получается из биомассы, состоящей из ятрофы, рыжика(растение) и животных жиров.[4-11]. Ранее биотоплива в авиации были испытаны в ряде стран.

Штурмовик А-10 летает на смеси биотоплива и авиакеросина 29 марта 2010 г.

Рис. 4–2. «Военный Паритет».

26 марта штурмовик А-10 Thunderbolt II совершил первый полет с использованием в обоих двигателях топлива со смесью биотоплива и обычного авиакеросина JP-8. Полет состоялся на базе Эглин ВВС США, расположенного вблизи Вальпараисо (штат Флорида).

Это был первый полет летательного аппарата, вся силовая установка которого работала на биотопливе. Испытательный полет явился частью работ по разработке этого вида топлива (программа HRJ – hydrotreated renewable jet), который в отличие от обычного реактивного топлива горит чище, без выделения таких соединений как сера. Работами по созданию биотоплива занимается НИИ Дейтонского университета (штат Огайо).

В качестве биокомпонента послужило семейство растений камелина, родственное горчице, капусте и брокколи, но не используемое в качестве пищи. При сжигании биотоплива уменьшается выброс твердых частиц. Это событие знаменует собой важный этап программы разработки альтернативных топлив. Такой вид топлива пройдет сертификацию на самолетах F-15 Eagle, F-22 Raptor и C-17 Globemaster III.

К 2016 году доля использования в ВВС США альтернативных видов топлива должна составить 50 %. Как заявил помощник министра

ВВС по окружающей среде и логистике Терри Йонкерс (Terry Yonkers), полет штурмовика А-10 на альтернативном топливе «подчеркивает нашу приверженность по продвижению технологий по увеличению использования возобновляемых источников энергии и сокращения объемов импортируемой нефти». [4-12].

Королевские ВВС Нидерландов недавно провели успешные испытания полетов вертолета Apache на авиабазе Gilzen-Rijen, что в Нидерландах, в ходе которых один из двух двигателей вертолета питался от альтернативного биологического топлива. Ассистентом подготовки и проведения тестирования выступила Национальная аэрокосмическая лаборатория США (NRL). В качестве биотоплива Королевские ВВС использовали смесь в процентном соотношении 50/50 устойчивого биокеросина и стандартного реактивного топлива, используемого в авиации, – чтобы удовлетворить требованиям годности к лётной эксплуатации. [4-13]

Для проведения лётных испытаний биокеросин был произведен с использованием биомассы на основе морских водорослей в количестве 5 процентов и использованного растительного масла – 45 процентов от общего объема топлива для вертолета. В некотором смысле можно считать, что состоялась мировая премьера такого вида биотоплива для двигателей вертолета.

Во время тестового полета вертолета Apache аэрокосмическая лаборатория проводила различные измерения с использованием общей измерительной системы (GIS). Эта система измеряет данные о вертолете и сохраняет их для последующей обработки в системе Omega. В частности, полученные данные GIS о показателях вертолета позволили исследователям NRL определить, что оба двигателя работали в рамках допустимых пределов, и ни вертолет, ни экипаж не сталкивались с рисками безопасности во время полета.

По сообщениям агентства Интерфакс, 25 февраля 2011 г. самолет "Боинг-747" компании Virgin Atlantic, заправленный биотопливом, совершил первый пробный полет по маршруту Лондон – Амстердам. "Один из его четырех двигателей работал на топливе, полученном из растительной массы. Полет был призван доказать, что биотопливо не замерзнет на высоте свыше пяти тысяч метров", – сообщила в понедельник британская телерадиовещательная корпорация Би-би-си.

Десять авиакомпаний согласиться приобрести топлива для реактивных двигателей, полученные из биомассы.

Группа из 10 авиакомпаний, восемь, базирующихся в США (American Air-lines и United Континентальный Holdings, также включает в себя Alaska Airlines, FedEx, Frontier Airlines, JetBlue Airways,

Southwest Airlines и США Airways), а также Air Canada и Lufthansa, подписали письма о намерениях с Вашингтоном на основе топлива Solena приобрести будущих поставок топлива для реактивных двигателей, полученные исключительно из отходов биомассы.

Рис. 4–3. Боинг 777–200. [4-14].

Согласно плану, топлива будут изготовлены из переработанных городских и сельскохозяйственных отходов на заводе, который будет построен компанией Solena в округе Санта-Клара, штат Калифорния, в 2013 году, и доставляться в аэропорты в Сан-Франциско, Окленд и Сан- Хосе.

Из биомассы в 2015 году будет производить до 16 миллионов галлонов реактивного топлива поддержки деятельности авиакомпаний в трех аэропортах. В рамках проекта будут перерабатывать около 550 000 тонн отходов, которые в противном случае пойдет на свалку, в то же время производство топлива для реактивных двигателей с низким уровнем выбросов парниковых газов и местных загрязняющих веществ, чем топлива на основе нефти.

Источники сообщили, что на основе реактивного топлива из биомассы будет сожжено с традиционным реактивным топливом, возможно, до 50/50 смесь, и будут распределены между авиакомпаниями пропорционально в зависимости от их использования топлива в аэропортах.

За этим соглашением последует ряд других… Solena Group, а также передовые компании в области биоэнергетики и биотоплива, подписали соглашения в этом году с перевозчиками по всему миру. LOI с British Airways создадут первый в Европе завод по производству авиационного биотоплива в восточном Лондоне с целью преобразования 550000 тонн отходов в год, в противном случае, предназначенные для свалки мощностью на 16 миллионов галлонов реактивного биотоплива.[4-15].

После ввода в эксплуатацию в 2014 году этот завод стоимостью 200 млн фунтов будет конвертировать до 500,000 тыс. тонн отходов в год в 16 млн. галлонов авиабиотоплива, которого будет достаточно для питания 2 % своих самолётов на главной базе в Хитроу.

Аналогичный завод планируется построить в Австралии.

Компания Solena ведущая в мире по производству транспортных биотоплив уверена, что самолеты могут работать на чистом биотоплива без смешения с нефтяным реактивным топливом.

Эксперты уверены, что в ближайшем будущем авиационное биотопливо будет дешевле нефтяного из-за более высоких цен на нефть.

В качестве основного сырьевого источника для производства авиационных биолтоплив эксперты рассматривают морские и пресноводные водоросли. [4-15].

Производство реактивного биотоплива для всеобъемлющего использования в высокоскоростной авиации может быть ограничено объемом выращиваемых в мире сельскохозяйственных продуктов, содержащих растительные масла или углеводороды. Эту проблему удалось решить команде из Висконсинского Университета, штат Медисон, США.

Технология основана на деградации сахаров на левулиновую и муравьинную кислоты.

Эти кислоты далее под воздействием металлических катализаторов превращаются в гамма-валеролактон – (GVL), из которого получают реактивное биотопливо.

Каталитическая переработка гамма-валеролактона является ключом к будущим полетам и к замене природного углеводородного топлива на возобновимое.

Биологическое топливо – один из основных трендов последнего времени, наряду с «зеленой химией» и глобальным потеплением. Ученые соревнуются между собой в разработке наиболее эффективных методов переработки растительного сырья как восполняемого источника энергии и наименее энергозатратных методов выделения топлива из ферментационных смесей.

Разработанная методика позволяет извлечь из исходной биомассы до 95 % энергии и не требует больших количеств водорода.

Группа исследователей, сообщивших об этом открытии, специализируется на переработке целлюлозной биомассы в транспортные топлива. Однако до этого в их методиках был большой недостаток: получаемые сахара расщеплялись до левулиновой (4-оксовалериановой) и муравьиной кислот. Существующие методики не позволяли перерабатывать эти соединения в полезные топлива.

Ученым удалось подобрать металлический катализатор, в присутствии которого левулиновая и муравьиная кислота образуют гамма-валеролактон. На первом этапе гамма-валеролактон расщепляется на бутен и углекислый газ.