Prvo što biste trebali znati je da biomasa nije ništa više od organske materije biljnog ili životinjskog porijekla, ovdje su uključeni organski otpad i otpad, što je može se koristiti za proizvodnju energije.
Razlog je u činjenici da biljke sunčevu energiju transformišu u hemijsku energiju kroz fotosinteza a dio ove energije skladišti se u obliku organske materije, što možemo iskoristiti.
Trenutno je prihvaćena sljedeća definicija biomase:
"Biomasa se smatra skupinom obnovljivih energetskih proizvoda i sirovina koji potječu od organskih tvari nastalih biološkim putem".
Iz tog razloga koncept fosilnih goriva i organskih materijala izvedenih iz njih, poput plastike i većine sintetičkih proizvoda, nije na mjestu u definiciji biomase.
Iako su ta goriva i izvedeni organski materijali bili biološkog porijekla, njihovo stvaranje nastalo je u prošlim vremenima.
Biomasa je stoga obnovljiva energija solarnog porijekla kroz fotosintezu biljaka.
Dalje, prema Direktiva 2003/30 / EC biomasa je:
"Biorazgradiva frakcija otpadnih proizvoda i ostataka iz poljoprivrede, šumarstva i srodnih industrija, kao i biorazgradiva frakcija industrijskog i komunalnog otpada."
Prema onome što shvatamo, općenito, bilo koja definicija biomase uglavnom obuhvaća 2 pojma; obnovljivi i organski.
Biomasa kao izvor energije
Od davnina je čovjek biomasu koristio kao izvor energije za izvršavanje svojih svakodnevnih zadataka.
Otkako je upotreba fosilnih goriva počela učestalo zavladati, biomasa je zaboravljena na nižoj ravni, gdje je njegov doprinos u proizvodnji primarne energije bio zanemariv.
Danas je zahvaljujući raznim faktorima biomasa ponovo oživjela kao izvor energije.
Faktori koji su odgovorni za oživljavanje biomase kao izvora energije su:
- Sve veća cijena nafte.
- Povećana poljoprivredna proizvodnja.
- Potrebno je tražiti alternativne namjene poljoprivrednoj proizvodnji.
- Klimatska promjena.
- Mogućnost upotrebe naučnog i tehničkog znanja za optimizaciju procesa proizvodnje energije.
- Povoljan ekonomski okvir za razvoj postrojenja koja koriste biomasu kao gorivo, zahvaljujući proizvodnim subvencijama koje elektrane dobijaju sa ovim izvorom.
- Regulatorne poteškoće u razvoju drugih vrsta projekata, ostavljajući biomasu kao najrazumniju alternativu za ekonomsko ulaganje profitabilnim.
Vrste biomase
Biomasa namijenjena proizvodnji energije dobiva se iz ostataka eksploatacije šuma, iz industrije prve i druge transformacije drva, iz organske frakcije urbanog čvrstog otpada, iz otpada iz stočarstva, iz poljoprivredni i šumarski proizvodi, energetske usjeve, one namijenjene isključivo njihovoj eksploataciji za dobivanje biomase.
Generalno, biomasa se dobija iz bilo kojeg organskog proizvoda podložnog energetskoj upotrebi, iako su ovo glavne.
Prirodna biomasa
Prirodna biomasa je ona koja se proizvodi u prirodni ekosustavi. Intenzivno iskorištavanje ovog resursa nije kompatibilno sa zaštitom okoliša, iako je jedan od glavnih izvora energije u nerazvijenim zemljama.
Ova prirodna biomasa nastaje bez ikakve ljudske intervencije da bi se ona modifikovala ili poboljšala.
U osnovi se radi o tome šumski ostaci:
- Derivati čišćenja šuma i ostataka plantaža
- Ogrevno drvo i grane
- Četinari
- Lisnato
Preostala biomasa
Preostala biomasa je šta generirano u ljudskim aktivnostima koji koriste organske materije. Njegova eliminacija u mnogim slučajevima predstavlja problem. Ova vrsta biomase ima povezane prednosti u njenoj upotrebi:
- Smanjuje rizik od zagađenja i požara.
- Smanjite prostor deponije.
- Troškovi proizvodnje mogu biti niski.
- Troškovi prijevoza mogu biti niski.
- Izbjegavajte emisije CO2.
- Otvorite radna mjesta.
- Doprinosi ruralnom razvoju.
Preostala biomasa zauzvrat je podijeljena u niz dolje spomenutih kategorija.
Poljoprivredni višak
Poljoprivredni viškovi koji se ne koriste za prehranu ljudi smatraju se pogodnim za upotrebu kao biomasa u energetske svrhe.
Ova upotreba poljoprivrednih proizvoda koristi se u lancu ishrane ljudi je izazvao neopravdano loše ime upotrebe biomase u energetske svrhe, jer je ta upotreba optužena za povećanje troškova određenih poljoprivrednih proizvoda koji su osnova hrane u mnogim zemljama trećeg svijeta i zemljama u razvoju.
Ovi poljoprivredni viškovi mogu se koristiti i kao gorivo u postrojenjima za proizvodnju električne energije i transformirati u biogoriva.
Energetske kulture
Gore spomenute energetske kulture su specifične kulture isključivo posvećene proizvodnji energije.
Za razliku od tradicionalnih poljoprivrednih kultura, njihove su glavne karakteristike visoka produktivnost biomase i velika rustičnost, izraženo u karakteristikama kao što su otpornost na sušu, bolesti, bujnost, rani rast, sposobnost ponovnog rasta i prilagođavanje marginalnim zemljištima.
Energetske kulture mogu obuhvaćati tradicionalne usjeve (žitarice, šećerna trska, uljarice) i nekonvencionalne (cynara, pataka, slatki sirak) koji su predmet brojnih studija za utvrđivanje njihovih uzgojnih potreba.
Procesi transformacije biomase
Kao što se gore vidi, velika raznolikost materijala koja je uključena u koncept biomase omogućava pak uspostavljanje a raznolikost mogućih procesa transformacije ove biomase u energiju.
Iz tog razloga, biomasa se može transformirati u različite oblike energije primjenom različitih procesa konverzije, te vrste energije su:
Toplina i para
Moguće je stvoriti toplinu i paru sagorijevanjem biomase ili bioplina.
Toplina može biti glavni proizvod za grijanje i kuhanje, ili može biti nusproizvod proizvodnje električne energije u postrojenjima koja kogeneriraju električnu energiju i paru.
Plinovito gorivo
Bioplin proizveden u procesima anaerobne probave ili rasplinjavanja može se koristiti u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem za proizvodnju električne energije, za grijanje i kondicioniranje u domaćem, komercijalnom i institucionalnom sektoru i u modificiranim vozilima.
Biogoriva
Proizvodnja biogoriva kao što su etanol i biodizel (možete pogledati članak Kako napraviti domaći biodizel) ima potencijal da zamijeni značajne količine fosilnih goriva u mnogim transportnim aplikacijama.
Opsežna upotreba etanola u Brazilu pokazala je to više od 20 godina biogoriva su tehnički izvediva u velikim razmjerima.
U Sjedinjenim Državama i Europi njihova proizvodnja se povećava i plasiraju se na tržište pomiješani s naftnim derivatima.
Na primjer, smjesa nazvana E20, koja se sastoji od 20% etanola i 80% nafte, primjenjiva je u većini motora sa paljenjem.
Trenutno ova vrsta goriva dobija neku vrstu grant ili državna pomoć, ali, u budućnosti, s povećanjem energetskih usjeva i ekonomijom obima, smanjenje troškova može učiniti njihovu proizvodnju konkurentnom.
Električna energija
Električna energija proizvedena iz biomase može se prodavati kao "zelena energija", budući da ne doprinosi efektu staklene bašte jer je bez emisije ugljen-dioksida (CO2).
Ova vrsta energije tržištu može ponuditi nove opcije, jer će struktura troškova omogućiti korisnicima da podrže viši nivo ulaganja u efikasne tehnologije, što će povećati industriju bioenergije.
Kogeneracija (toplotna i električna energija)
Kogeneracija se odnosi na istovremena proizvodnja pare i električne energije, koji se mogu primijeniti na mnoge industrijske procese koji zahtijevaju oba oblika energije.
Na primjer, u Srednjoj Americi ovaj je postupak vrlo čest u industriji šećera, gdje je moguće iskoristiti otpad iz procesa, uglavnom bagasse.
Zbog visoke pouzdanosti dostupnih bagasse, kogeneracija se tradicionalno izvodi prilično efikasno. Međutim, posljednjih godina postoji trend poboljšanja procesa proizvodnje više električne energije i prodaje viška električnoj mreži.
Procesi koji se mogu slijediti za provođenje ove transformacije mogu se podijeliti na fizičke, fizičko-hemijske, termohemijske i biološke.
Sagorijevanje u postrojenjima na biomasi
Jednostavno rečeno, sagorijevanje je prilično brza kemijska reakcija kojom kombinuje kiseonik iz vazduha (šta je oksidans) sa različitim oksidirajućim elementima goriva čime nastaje oslobađanje toplote.
Iz tog razloga, da bi se ovaj kemijski proces dogodio, moraju se dogoditi ove 4 okolnosti:
- Mora postojati dovoljna količina goriva, tj. Biomase.
- Mora stvoriti dovoljnu količinu zraka za izgaranje, koji sadrži kisik potreban za oksidaciju ili reakciju s gorivom.
- Temperatura mora biti dovoljno visoka da se reakcija dogodi i održi. Ako temperatura ne prelazi određenu vrijednost, koja se naziva tačka paljenja, oksidans i gorivo ne reagiraju.
- Mora postojati inicijator sagorijevanja, obično već postojeći plamen. To znači da drugi elementi normalno sudjeluju u paljenju sistema sagorijevanja, čak i druga goriva.
Predtretman biomase
Prije nego što se nastavi sagorijevanje u kotlu, biomasa mora biti podvrgnuta prethodnom postupku pripreme koji olakšati proces reakcije između goriva i oksidansa.
Ovaj postupak olakšava sagorijevanje jer u osnovi prilagođava veličinu čestica i stepen vlažnosti.
Skup procesa ili prethodni tretmani imaju tri osnovna cilja:
- Homogenizirati unos biomase u kotao, tako da kotao prima konstantan protok energije slične vrijednosti.
- Smanjiti njegova granulometrija kako bi se povećala njegova specifična površina.
Zapravo, što je manja veličina zrna, to je veća površina tako da gorivo i oksidans mogu reagirati, ubrzavajući tako reakciju i smanjujući količinu biomase koja ne reagira (neizgorena) - Smanjite vlažnost koji sadrži, izbjegavajući da se dio toplote koja se oslobađa izgaranjem koristi kao toplota isparavanja vode, smanjujući temperaturu dima.
Sve se to mora uraditi i sa najmanja moguća potrošnja energije, budući da će sva energija potrošena u tim procesima, osim ako se radi o zaostaloj energiji ili energiji koja se ne može koristiti besplatno, značiti smanjenje neto energije koju generira postrojenje.
Kotao na biomasu
Kotao je definitivno glavna oprema termoelektrane na sagorijevanje biomase.
U njemu se provodi proces pretvaranja hemijske energije sadržane u biomasi u toplotnu energiju koja će se kasnije transformirati u mehaničku energiju.
Kotao je, osim što je glavna oprema, i glavna briga tehničara koji su zaduženi za rad postrojenja.
Bez sumnje je oprema koja može uzrokovati najviše potencijalnih problema, uzrokuje najviše zastoja i zahtijeva najstrože održavanje.
Razlozi zbog kojih je kotao problematična oprema su sljedeći:
- To je tehnologija u nastajanju, koja nije dovoljno razvijena. Suočeni sa velikim iskustvom akumuliranim u drugim procesima sagorijevanja koji oslobađaju veliku količinu toplotne energije od oksidacije čvrstog goriva, poput postrojenja za ugljen, sagorijevanje biomase suočava se sa nizom novih problema koji još nisu riješeni. su riješeni u potpunosti na zadovoljavajući način.
- Visok sadržaj kalijuma i hlora u biomasi uzrokuje inkrustaciju i koroziju u različitim dijelovima kotla.
- Sagorijevanje nije potpuno stabilno, što predstavlja značajne razlike u pritisku i temperaturi.
- Postoje velike poteškoće u potpunoj automatizaciji upravljanja kotlom zbog varijabilnosti uslova u kojima se biomasa može predstaviti na ulazu.
- Profitabilnost postrojenja, čak i uz premije za proizvodnju električne energije koje nudi špansko zakonodavstvo, vrlo je uska, prisiljavajući na uštede na svim komponentama, uključujući kotao. Stoga se ne koriste najbolji materijali ili najbolje tehnike zbog povećanih troškova koje sa sobom nose.
Samo jedan Ispravan odabir tipa kotla može dovesti do uspjeha u postizanju projekta proizvodnje energije iz biomaseIstovremeno, neprimjeren izbor izuzetno će otežati isplativost ulaganja u ovu vrstu postrojenja, koja predstavlja između 1 i 3 miliona eura po MW instalirane električne energije.
Termoelektrane na biomasu
Termoelektrana na biomasu je elektrana koji koristi prednost kemijske energije sadržane u određenoj količini biomase i koja se oslobađa kao toplotna energija kroz proces sagorijevanja.
U prvom redu, postrojenje za oporabu energije iz biomase mora imati sistem za prethodnu obradu biomase, čija je glavna svrha smanjenje vlage koju sadrži, prilagođavanje veličine i ujednačenosti biomase, kako bi se standardizirali uvjeti. ulazak u kotao i postizanje najveće efikasnosti sistema sagorevanja.
Jednom kada se toplotna energija oslobodi u odgovarajućoj peći, plinovi oslobođeni tokom sagorijevanja, sastavljeni od CO2 i H2O, uglavnom zajedno s ostalim čvrstim i plinovitim tvarima, izmjenjuju toplinu u kotlu kroz koji voda cirkulira i koji se normalno pretvara u pare pod određenim pritiskom i temperaturom.
Gasovi sagorevanja biomase prolaze kroz kotao, dajući svoju energiju vodi / pari u različitim fazama: vodeni zidovi, pregrijač, isparivač zraka, ekonomajzer i predgrijači zraka.
Para pod pritiskom nastala u kotlu prenosi se zatim u turbinu, gde se širi, proizvodeći novu transformaciju energije kojom se pretvara potencijalna energija sadržana u pari pod pritiskom prvo u kinetičkoj energiji, a zatim u rotacijskoj mehaničkoj energiji.
Zakonski okvir za termoelektrane na biomasu u Španiji
Proizvodnja električne energije u Španiji odgovara privatni investitori, iako je to djelatnost koju država snažno regulira.
Različiti zakoni i uredbe regulišu ovu aktivnost i neophodno je da svaki tehničar koji radi u elektranama na biomasu poznaje ovaj pravni okvir.
Različite aktivnosti povezane sa električnom energijom podliježu određenoj državnoj intervenciji, s obzirom na važnost ovih aktivnosti.
Tradicionalno se koristi karakter javnog servisa, a država je odgovorna za proizvodnju, transport, distribuciju i komercijalizaciju električne energije.
Danas to više nije javni servis, jer su ove aktivnosti potpuno liberalizirane.
Trenutno se održava javna intervencija jer se radi o aktivnostima podložnim snažnim propisima. Bit će zanimljivo proučiti na prvom mjestu kako postoje različite norme koje mogu utjecati na aktivnosti vezane za proizvodnju, transport i prodaju električne energije.
Biomasa za domaću upotrebu
Iako sam se više fokusirao na dobivanje energije za električnu energiju, upotreba biomase za proizvodnju toplote za grejanje je takođe spomenuta i još bolje, na domaćem nivou sa kotlovima i pećima namenjenim isključivo njoj.
Ako želite više informacija možete pročitati članak mog kolege Germána Sve što trebate znati o pećima na pelete
Na ovaj način neće vas imati niko ko može zaustaviti po pitanju biomase i ko zna, možda se usudite instalirati jednu od ovih peći u svom domu.