Энергия из сосновых игл

В Уттаракханде, в западных Гималаях, местный изобретатель обнаружил необычное применение сосновой иглы, которое возрождает местную экономику. Здесь электричество вырабатывается из сосновой хвои.

Уттаракханд, также известный как Дев Бхуми или «земля богов» из-за его многочисленных центров паломничества, — это индийский штат в западном рукаве Гималаев, граничащий с Тибетом на севере и Непалом на востоке. Уникальная экосистема штата состоит из заснеженных гор, рек, озер и разнообразной флоры и фауны.  

Большая часть этого пейзажа — сосновый лес, большие плантации которого были завезены британскими колонистами и продолжены более поздними правительствами для коммерческой древесины и смолы. Но доминирование сосны чир в ландшафте — она ​​покрывает почти 400 000 гектаров Уттаракханда — способствовало возникновению других проблем. Эти сосны сбрасывают иголки на лесную подстилку, засоряя ее нежными клочками сухой высокоэнергетической растопки.

Согласно одному исследованию, чистый годовой урожай хвои в штате Уттаракханд составляет около 1,3 миллиона тонн (это примерно четверть веса Великой пирамиды в Гизе). Хвоя, сброшенная деревьями с марта по июнь, покрывает склоны холмов, которые подвержены пожарам.

Хотя лесные пожары играют экологическую роль, они также приносят неоценимый ущерб. 

«Это бросает вызов структуре леса», — говорит Неги, руководитель Центра социально-экономического развития Национального института окружающей среды Гималаев имени Дж. Б. Панта. 

Пожар делает лесную подстилку непригодной для примерно 1800 растений региона, используемых в качестве лекарственных трав, а также широколиственных пород, таких как гималайский дуб.

«Местные растения и деревья представляют собой экологическую и социальную ценность, поскольку они сохраняют почву и воду, тем самым обеспечивая богатое биоразнообразие диких съедобных лесных продуктов, которые используются местными жителями», — говорит Неги. «Потеря природных богатств означает для нашей социокультурной структуры нечто большее, чем просто деньги».

В газификаторах сосновые иглы нагреваются до очень высоких температур в условиях низкого содержания кислорода, выделяя газы, которые можно сжигать для привода генератора

Рашми, графический дизайнер, и ее муж Раджниш Джайн, консультант по менеджменту с опытом работы в области солнечного орошения, основали компанию Avani в Беринаге, в районе Кумаон Уттаракханда, в 1999 году. После того, как лесные пожары угрожают жизни людей и из года в год вызывают разрушения они хотели что-то с этим сделать. Раджниш начал исследовать идею использования энергии обильной хвои.

Он понял, что это может быть способ решить сразу несколько проблем: помимо уменьшения ущерба от пожаров, электричество, вырабатываемое иглами, может дополнять или заменять топливо для приготовления пищи, которое необходимо покупать. Он надеялся, что это даже поможет предотвратить миграцию из региона, так как отсутствие надежного дохода от сельского хозяйства вынудило жителей деревни искать более прибыльную работу в городах. Имея это в виду, он начал исследования использования сосновой хвои в качестве источника топлива для производства энергии, называемого газификацией биомассы.

Эта технология начала набирать обороты в Индии в 1994 году, когда инженер С. Дасаппа и его команда из Индийского института науки в Бангалоре начали работать над улучшением газификаторов биомассы в сотрудничестве с инженерной компанией Dasag, базирующейся в Швейцарии. Они экспериментировали не с сосновыми иглами, а с сельскохозяйственными отходами, такими как рисовая шелуха, листья и скорлупа кокосовых орехов, в качестве сырья, нагретого до температуры более 1000 ° C в среде с пониженным содержанием кислорода. В этих условиях иглы выделяли смесь газов, включая окись углерода, метан и водород. Эти газы дополнительно очищались от пыли и смолы и сжигались для питания электрогенератора.

С тех пор конструкция Дасаппы была усовершенствована и запатентована. В настоящее время в деревнях Карнатаки, Индия, работает около 30 единиц. 

«Поскольку в Индии имеется в изобилии сельскохозяйственная и лесная биомасса, это недорогой источник энергии, который оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем ископаемое топливо», — говорит Дасаппа. 

Но Раджниш говорит, что его предложение использовать сосновые иглы для газификации биомассы было встречено сопротивлением и неприятием со стороны правительственных чиновников и исследователей в то время, в 2007 году. Они утверждали, что, несмотря на высокую горючесть, плотность сосновых игл недостаточна для использования в качестве источник энергии для газификации. Вопросы задавали не только они. 

«Жители деревни думали, что я сошел с ума», — вспоминает Раджниш. «Они не знали о газификации биомассы, а производство электроэнергии из сосновых игл казалось им чуждым понятием».

Однако эта идея заинтриговала Фонд Фолькарта, созданный швейцарскими братьями в 1953 году для поддержки НПО, работающих в бедных общинах, и они вложили деньги в эксперимент с сосновой иглой. Несколькими испытаниями позже Раджниш пришел к идее измельчить хвою на более мелкие кусочки, чтобы увеличить плотность перед подачей в газогенератор — и это сработало. В 2009 году ему удалось запустить первую в мире электростанцию ​​из сосновой иглы мощностью 9 кВт/ч. Сегодня электричество, вырабатываемое небольшой фабрикой, используется для питания цеха в Avani, а оставшийся углеродный порошок связывается вместе с помощью местного клея и превращается в брикеты для сжигания в качестве экологически чистого топлива для приготовления пищи.

Оставшийся продукт представляет собой высокоуглеродистый порошок, который можно прессовать в брикеты и использовать в качестве топлива для приготовления пищи

Ободренный своим успехом, Раджниш участвовал во многих программах акселератора, чтобы продвигать свою работу и добивался поддержки со стороны государственных органов. Он считал, что его предприятие может обеспечить сельчанам устойчивые средства к существованию и, как он надеялся, уменьшить количество лесных пожаров, если его развернуть в больших масштабах. Это привело к созданию в 2011 году коммерческого социального предприятия Avani Bio Energy.

Затем Avani Bio Energy подписала соглашение с государственным электроэнергетическим предприятием, которое в соответствии с национальной политикой должно было получать часть своей энергии из возобновляемых источников. К 2014 году Агентство по развитию возобновляемых источников энергии Уттаракханда ввело в действие политику коммерческого использования хвои, в том числе для газификации, в других целях.

Но на пути к масштабному развертыванию проекта были препятствия. Горный рельеф региона затрудняет сбор хвои. На немобильных склонах собирать хвою можно было только вручную. На каждый произведенный 1 кВт/ч требуется 1,5 кг хвои. Амбициозная установка мощностью 120 кВт/ч потребует огромного количества сырья. Поэтому они еще раз подумали и решили вместо этого установить децентрализованные электростанции меньшего размера по 10-25 кВт/ч каждая, чтобы собрать необходимый объем хвои вручную.

Деревенские женщины, к которым Раджниш подошел за иглами, поначалу колебались. Но каждый килограмм игл, принесенных на завод, приносил 2 рупии (3 цента), что за 6-7 часов работы составляло удвоение типичной минимальной дневной заработной платы для государства.

Аша Деви, сборщица иголок из села Хасюди, которая собирала хвою уже три года, теперь имеет совершенно другой взгляд на проект. 

«Я заработала 8000 рупий (110 долларов) в первый год и купила буйвола для молока», — говорит она. 

В этом году она заработала до 17000 рупий (230 долларов) за один месяц. На свои прошлогодние сбережения она построила дополнительную комнату в своем доме и планирует добавить кухню в следующем году.

«Это удобно, потому что я заканчиваю работу по дому, прежде чем пойду за иглами», — говорит она.

Перед подачей в газогенератор хвою собирают и сушат. Это кропотливая работа, но она может обеспечить местным жителям надежный доход

В настоящее время в разных деревнях работают семь электростанций по 25 кВт/ч, пять из которых принадлежат сельским предпринимателям, а еще пять станций по 10 кВт/ч в других деревнях. На горизонте еще сорок проектов.

Раджниш надеется, что сбор хвои не только улучшит местную экономику, но и снизит опасность местных пожаров. По его словам, в близлежащих районах, где постоянно удаляли сосновую хвою, почти не было пожаров.

Местные лекарственные растения, обычно уничтожаемые пожарами, также оживают. Если поддерживаются оптимальные условия для этих растений, некоторые местные виды растений могут начать восстанавливаться, говорит Неги из Национального института окружающей среды Гималаев имени Дж. Б. Пант.

В этом году в Трипурадеви появились ростки кафаля, или лавровой ягоды. Также появляются золотая гималайская малина и гималайский дуб. Они являются признаком того, что может произойти, когда что-то, считающееся не более чем помехой и угрозой пожара, используется с пользой, омолаживая лесную подстилку и принося надежду местному сообществу.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ