Първото нещо, което трябва да знаете, е, че биомасата не е нищо повече от органични вещества от растителен или животински произход, тук са включени органични отпадъци и отпадъци, което е може да се използва за производство на енергия.
Причината се дължи на факта, че растенията трансформират лъчистата енергия на Слънцето в химическа енергия чрез фотосинтеза и част от тази енергия се съхранява под формата на органична материя, от която можем да се възползваме.
В момента се приема следното определение за биомаса:
„Биомасата се счита за група от възобновяеми енергийни продукти и суровини, които произхождат от органични вещества, образувани по биологичен път“.
Поради тази причина понятието за изкопаеми горива и органичните вещества, получени от тях, като пластмаси и повечето синтетични продукти, не е на място в определението за биомаса.
Въпреки че тези горива и получените органични материали имат биологичен произход, образуването им се е случило в минали времена.
Следователно биомасата е възобновяема енергия от слънчев произход чрез фотосинтезата на растенията.
Освен това според Директива 2003/30 / ЕО биомасата е:
„Биоразградима фракция на отпадъчни продукти и остатъци от селското, горското и свързаните с тях индустрии, както и биоразградимата фракция от промишлените и битовите отпадъци.“
От това, което осъзнаваме е, че като цяло всяко определение за биомаса обхваща предимно 2 термина; възобновяеми и органични.
Биомасата като енергиен източник
Още от древни времена човек използва биомасата като източник на енергия, за да изпълнява ежедневните си задачи.
Тъй като използването на изкопаеми горива започна да се утвърждава, биомасата беше забравена на по-ниска равнина, където приносът му за производството на първична енергия е незначителен.
Днес, благодарение на различни фактори, биомасата възражда като енергиен източник.
Факторите, които са били отговорни за съживяването на биомасата като енергиен източник, са:
- Нарастващата цена на петрола.
- Повишено селскостопанско производство.
- Необходимо е да се търси алтернативно използване на селскостопанското производство.
- Изменение на климата
- Възможност за използване на научни и технически знания за оптимизиране на процеса на производство на енергия.
- Благоприятна икономическа рамка за развитие на растения, които използват биомаса като гориво, благодарение на производствените субсидии, получени от електроцентралите с този източник.
- Затруднения с регулаторите при разработването на други видове проекти, оставяйки биомасата като най-разумната алтернатива за икономическа инвестиция.
Видове биомаса
Биомасата, използвана за производство на енергия, се получава от останките от експлоатацията на горите, от отраслите на първата и втората трансформация на дървесината, от органичната фракция на твърдите градски отпадъци, от отпадъците от животновъдни операции, от селскостопански и горски продукти, енергийни култури, предназначени изключително за тяхната експлоатация за получаване на биомаса.
В общи линии, биомасата се получава от всеки органичен продукт, податлив на енергийна употреба, въпреки че това са основните.
Естествена биомаса
Естествената биомаса е тази, произведена през природни екосистеми. Интензивната експлоатация на този ресурс не е съвместима със защитата на околната среда, въпреки че е един от основните енергийни източници в слабо развитите страни.
Тази естествена биомаса е създадена без никаква човешка намеса, за да я модифицира или подобри.
Основно става въпрос за горски остатъци:
- Производни от почистване на гори и останки от насаждения
- Дърва за огрев и клони
- Иглолистни дървета
- Листни
Остатъчна биомаса
Остатъчната биомаса е какво генерирани в човешки дейности които използват органични вещества. Елиминирането му в много случаи е проблем. Този вид биомаса има свързани предимства при използването му:
- Намалява замърсяването и риска от пожар.
- Намалете мястото на депото.
- Производствените разходи могат да бъдат ниски.
- Транспортните разходи могат да бъдат ниски.
- Избягвайте емисиите на CO2.
- Генерирайте работни места.
- Допринася за развитието на селските райони.
Остатъчната биомаса от своя страна е разделена на поредица от категории, споменати по-долу.
Селскостопански излишък
Селскостопанските излишъци, които не се използват за консумация от човека, се считат за подходящи за използване като биомаса за енергийни цели.
Това използване на селскостопански продукти, използвани в човешката хранителна верига е причинил неоправдано лошо име за използването на биомаса за енергийни цели, тъй като това използване е обвинено в увеличение на цената на някои селскостопански продукти, които са в основата на храните в много страни от третия свят и развиващите се страни.
Тези селскостопански излишъци могат да се използват както като гориво в електроцентралите, така и да се трансформират в биогорива.
Енергийни култури
Споменатите по-горе енергийни култури са специфични култури, предназначени изключително за производство на енергия.
За разлика от традиционните земеделски култури, основните им характеристики са техните висока производителност на биомаса и висока рустикалност, изразяващи се в характеристики като устойчивост на суша, болести, енергичност, ранен растеж, капацитет за ново израстване и адаптация към маргинални земи.
Енергийните култури могат да включват традиционни култури (зърнени култури, захарна тръстика, маслени семена) и неконвенционални (cynara, патака, сладко сорго), които са обект на многобройни изследвания за определяне на техните нужди за отглеждане.
Процеси на трансформация на биомаса
Както се вижда по-горе, голямото разнообразие от материали, което е включено в понятието биомаса, от своя страна позволява да се установи разнообразие от възможни процеси на трансформация от тази биомаса в енергия.
Поради тази причина биомасата може да се трансформира в различни форми на енергия чрез прилагане на различни процеси на преобразуване, като тези видове енергия са:
Топлина и пара
Възможно е да се генерира топлина и пара чрез изгаряне на биомаса или биогаз.
Топлината може да бъде основният продукт за отопление и готвене или може да бъде страничен продукт от производството на електроенергия в инсталации, които комбинират електричество и пара.
Газообразно гориво
Биогазът, получен в процесите на анаеробно разграждане или газификация, може да се използва в двигатели с вътрешно горене за производство на електроенергия, за отопление и кондициониране в битовия, търговския и институционалния сектор и в модифицирани превозни средства.
биогорива
Производството на биогорива като етанол и биодизел (можете да разгледате статията Как да си направим домашен биодизел) има потенциала да замени значителни количества изкопаеми горива в много транспортни приложения.
Широкото използване на етанол в Бразилия показва повече от 20 години това биогоривата са технически осъществими в голям мащаб.
В Съединените щати и Европа производството им се увеличава и те се предлагат на пазара, смесени с петролни производни.
Например сместа, наречена E20, съставена от 20% етанол и 80% петрол, е приложима в повечето двигатели с запалване.
В момента този вид гориво получава някакъв вид безвъзмездна помощ или държавна помощ, но в бъдеще, с увеличаването на енергийните култури и икономиите от мащаба, намаляването на разходите може да направи тяхното производство конкурентоспособно.
Електричество
Оттогава електричеството, генерирано от биомаса, може да се продава като "зелена енергия" не допринася за парниковия ефект, тъй като не съдържа емисии на въглероден диоксид (CO2).
Този тип енергия може да предложи нови опции на пазара, тъй като структурата на разходите ще позволи на потребителите да поддържат по-високи нива на инвестиции в ефективни технологии, което ще увеличи биоенергийната индустрия.
Когенерация (топлинна и електрическа енергия)
Ко-генерирането се отнася до едновременно производство на пара и електричество, което може да се приложи към много индустриални процеси, които изискват и двете форми на енергия.
Например в Централна Америка този процес е много разпространен в захарната промишленост, където е възможно да се възползват от отпадъците от процеса, главно bagasse.
Поради високата надеждност на наличните bagasse, традиционно, съвместното генериране се извършва доста ефективно. През последните години обаче се наблюдава тенденция за подобряване на процеса за генериране на повече електроенергия и продажбата на излишъка в електрическата мрежа.
Процесите, които могат да се следват за осъществяването на тази трансформация, могат да бъдат разделени на физически, физико-химични, термохимични и биологични.
Изгаряне в инсталации за биомаса
Просто казано, горенето е доста бърза химическа реакция, при което комбинира кислород от въздуха (какво е окислителят) с различните окислителни елементи на горивото като по този начин предизвиква отделяне на топлина.
Поради тази причина, за да настъпи този химичен процес, трябва да настъпят тези 4 обстоятелства:
- Трябва да има достатъчно количество гориво, т.е. биомаса.
- Той трябва да направи достатъчно количество въздух за горене, който съдържа кислорода, необходим за окисляване или реакция с горивото.
- Температурата трябва да е достатъчно висока, за да настъпи реакцията и да се поддържа. Ако температурата не надвишава определена стойност, наречена температура на запалване, окислителят и горивото не реагират.
- Трябва да има инициатор на горене, обикновено съществуващ пламък. Това означава, че други елементи обикновено участват в запалването на горивната система, дори други горива.
Предварителна обработка на биомаса
Биомасата, преди да се изгори в котела, трябва да бъде подложена на предходен процес на подготовка, който улесняват процеса на реакция между горивото и окислителя.
Този процес улеснява изгарянето, тъй като основно регулира гранулометрията и степента на влажност.
Наборът от процеси или предишни лечения имат три основни цели:
- Хомогенизирайте входа на биомаса в котела, така че котелът получава постоянен поток от енергия с подобна стойност.
- Намаляване неговата гранулометрия за увеличаване на специфичната му повърхност.
Всъщност, колкото по-малък е размерът на зърната, толкова по-голяма е повърхността на горивото и окислителя, за да реагира, като по този начин ускорява реакцията и намалява количеството биомаса, което не реагира (неизгоряло) - Намалете влажността че съдържа, като се избягва, че част от топлината, отделена при горенето, се използва като топлина на изпаряване на водата, намалявайки температурата на изпаренията.
Всичко това трябва да се направи и с възможно най-ниска консумация на енергия, тъй като цялата енергия, консумирана в тези процеси, освен ако не е остатъчна енергия или енергия, която не може да бъде използвана безплатно, ще означава намаляване на нетната енергия, генерирана от централата.
Котелът на биомаса
Котелът определено е основно оборудване на термоелектрическа централа за изгаряне на биомаса.
В него се осъществява процесът на трансформиране на съдържащата се в биомасата химическа енергия в топлинна енергия, която по-късно ще се трансформира в механична енергия.
Котелът, освен че е основното оборудване, е и основната грижа на техниците, които отговарят за експлоатацията на централата.
Несъмнено оборудването може да причини най-много потенциални проблеми, да причини най-много престой и да изисква най-строгата поддръжка.
Причините, поради които котелът е проблематично оборудване, са както следва:
- Това е нова технология, която не е достатъчно развита. Изправен пред големия опит, натрупан в други горивни процеси, които освобождават голямо количество топлинна енергия от окисляването на твърдо гориво, като въглищни инсталации, изгарянето на биомаса е изправено пред редица нови проблеми, които все още не са разгледани. са решени напълно задоволително.
- Високото съдържание на калий и хлор в биомасата причинява мащаб и корозия в различни части на котела.
- Изгарянето не е напълно стабилно, което води до значителни промени в налягането и температурата.
- Налице са големи трудности при пълното автоматизиране на управлението на котела поради променливостта на условията, при които биомасата може да присъства на входа.
- Рентабилността на централите, дори и при премиите за производство на електроенергия, предложени от испанското законодателство, е много тясна, което налага икономии на всички компоненти, включително котела. Следователно не се използват най-добрите материали или най-добрите техники поради увеличените разходи, които те водят.
Само един Правилният избор на типа котел може да доведе до успех в постигането на проект за производство на енергия от биомасаВ същото време неподходящият избор ще направи изключително трудно инвестицията в този тип централа, която представлява между 1 и 3 милиона евро на MW инсталирана електрическа енергия, да бъде печеливша.
Термоелектрически централи на биомаса
Термоелектрическата централа за биомаса е електроцентрала който се възползва от химическата енергия, съдържаща се в определено количество биомаса и която се отделя като топлинна енергия чрез процес на горене.
На първо място, инсталацията за регенериране на енергия от биомаса трябва да има система за предварителна обработка на биомаса, чиято основна цел е да намали влажността, която съдържа, да адаптира размера и еднородността на биомасата, за да стандартизира условията вход в котела и постигане на най-висока ефективност на горивната система.
След като топлинната енергия се освободи в подходяща пещ, отделените при горенето газове, съставени от CO2 и H2O, най-вече заедно с други твърди и газообразни вещества, обменят топлината си в котел, през който циркулира водата и която обикновено се превръща в пара при определено налягане и температура.
Изгорелите газове от биомаса преминават през котела, отделяйки енергията си във водата / парата на различни етапи: водни стени, прегревател, изпарителна греда, икономизатор и въздухоподгреватели.
След това парата под налягане, образувана в котела, се транспортира до турбина, където се разширява, произвеждайки нова енергийна трансформация, чрез която потенциалната енергия, съдържаща се в парата под налягане, се преобразува първо в кинетична енергия, а по-късно и в ротационна механична енергия.
Законодателна рамка за термоелектрическите централи на биомаса в Испания
Производството на електроенергия в Испания съответства на частни инвеститори, въпреки че това е дейност, силно регулирана от държавата.
Различни закони и постановления регулират тази дейност и е важно всеки техник, който работи в електроцентрали на биомаса, да познава тази правна рамка.
Различните дейности, свързани с електрическата енергия, подлежат на определена държавна намеса, предвид важността на тези дейности.
Традиционно се използва характерът на публичната услуга, като държавата отговаря за производството, транспорта, разпределението и комерсиализацията на електрическа енергия.
Днес тя вече не е обществена услуга, тъй като тези дейности са напълно либерализирани.
Понастоящем се поддържа публична намеса, тъй като те са дейности, подлежащи на строга регулация. Ще бъде интересно да се проучи на първо място как са различните норми, които могат да повлияят на дейностите, свързани с производството, транспорта и продажбата на електрическа енергия.
Биомаса за домашна употреба
Въпреки че съм се съсредоточил повече върху получаването на енергия за електричество, използването на биомаса за генериране на топлина за отопление също е споменато и още по-добре, на битово ниво с котли и печки, предназначени изключително за него.
Ако искате повече информация, можете да прочетете статията на колегата Герман Всичко, което трябва да знаете за пелетните камини
По този начин няма да има кой да ви спре по въпроса за биомасата и кой знае, може би се осмелявате да инсталирате една от тези печки във вашия дом.