První věc, kterou byste měli vědět, je, že biomasa není nic jiného než organické látky rostlinného nebo živočišného původu, jsou zde zahrnuty organický odpad a odpad, což je mohou být použity k výrobě energie.
Důvodem je skutečnost, že rostliny transformují sálavou energii Slunce na chemickou energii prostřednictvím fotosyntéza a část této energie je uložena ve formě organické hmoty, což můžeme využít.
V současné době je přijímána následující definice biomasy:
„Biomasa je považována za skupinu produktů a surovin z obnovitelných zdrojů, které pocházejí z organické hmoty vytvořené biologickými prostředky“.
Z tohoto důvodu není koncept fosilních paliv az nich odvozených organických materiálů, jako jsou plasty a většina syntetických produktů, v definici biomasy na místě.
Ačkoli tato paliva a odvozené organické materiály měly biologický původ, k jejich tvorbě došlo v dobách minulých.
Biomasa je tedy obnovitelná energie slunečního původu fotosyntézou rostlin.
Dále podle Směrnice 2003/30 / ES biomasa je:
„Biologicky odbouratelná část odpadních produktů a zbytků ze zemědělství, lesnictví a příbuzných průmyslových odvětví, jakož i biologicky odbouratelná část průmyslového a komunálního odpadu.“
Z toho, co si uvědomujeme, je, že jakákoli definice biomasy obecně zahrnuje 2 pojmy; obnovitelné a ekologické.
Biomasa jako zdroj energie
Od starověku používal člověk biomasu jako zdroj energie k plnění svých každodenních úkolů.
Od té doby, co se začalo využívat fosilních paliv, biomasa byla zapomenuta na nižší rovině, kde byl jeho příspěvek k výrobě primární energie zanedbatelný.
Dnes se díky různým faktorům obnovila biomasa jako zdroj energie.
Faktory, které byly zodpovědné za oživení biomasy jako zdroje energie, jsou:
- Rostoucí cena ropy.
- Zvýšená zemědělská produkce.
- Je třeba hledat alternativní využití k zemědělské produkci.
- Změna klimatu
- Možnost využití vědeckých a technických poznatků k optimalizaci procesu výroby energie.
- Příznivý ekonomický rámec pro rozvoj rostlin, které využívají jako palivo biomasu, díky výrobním dotacím, které získávají elektrárny s tímto zdrojem.
- Regulační obtíže při vývoji jiných typů projektů, přičemž biomasa je nejrozumnější alternativou k dosažení rentability ekonomické investice.
Druhy biomasy
Biomasa použitá k výrobě energie se získává ze zbytků těžby lesů, z odvětví první a druhé transformace dřeva, z organické frakce tuhého městského odpadu, z odpadu z chovu hospodářských zvířat, z zemědělské a lesnické produkty, energetické plodiny, produkty určené výhradně k jejich využívání k získávání biomasy.
Obvykle, biomasa se získává z jakéhokoli organického produktu náchylného k energetické spotřebě, i když jsou to ty hlavní.
Přírodní biomasa
Přírodní biomasa je ta, která se vyrábí v přírodní ekosystémy. Intenzivní využívání tohoto zdroje není slučitelné s ochranou životního prostředí, přestože je jedním z hlavních zdrojů energie v zaostalých zemích.
Tato přírodní biomasa je vytvářena bez jakéhokoli lidského zásahu, který by ji upravoval nebo vylepšoval.
Je to v zásadě o zbytky lesa:
- Deriváty čištění lesů a zbytků plantáží
- Palivové dřevo a větve
- Jehličnany
- Listnatý
Zbytková biomasa
Zbývající biomasa je co generované v lidské činnosti které používají organickou hmotu. Jeho odstranění je v mnoha případech problém. Tento typ biomasy má při svém používání související výhody:
- Snižuje riziko znečištění a požáru.
- Zmenšete místo na skládkách.
- Výrobní náklady mohou být nízké.
- Přepravní náklady mohou být nízké.
- Vyhněte se emisím CO2.
- Generovat úlohy.
- Přispívá k rozvoji venkova.
Zbytková biomasa je zase rozdělena do řady níže uvedených kategorií.
Zemědělský přebytek
Zemědělské přebytky, které se nepoužívají k lidské spotřebě, se považují za vhodné pro použití jako biomasa pro energetické účely.
Toto použití zemědělských produktů používaných v lidském potravinovém řetězci způsobil neoprávněné špatné jméno využívání biomasy pro energetické účely, protože toto použití bylo obviněno ze zvýšení nákladů na některé zemědělské produkty, které jsou základem potravin v mnoha třetích zemích a rozvojových zemích.
Tyto zemědělské přebytky lze použít jako palivo v zařízeních na výrobu elektřiny nebo přeměnit na biopaliva.
Energetické plodiny
Výše uvedené energetické plodiny jsou specifické plodiny určené výhradně k výrobě energie.
Na rozdíl od tradičních zemědělských plodin jsou jejich hlavními charakteristikami vysoká produktivita biomasy a vysoká rusticita, vyjádřeno v charakteristikách, jako je odolnost vůči suchu, nemocem, ráznost, časný růst, schopnost opětovného růstu a přizpůsobení okrajovým zemím.
Energetické plodiny mohou zahrnovat tradiční plodiny (obiloviny, cukrová třtina, olejnatá semena) a nekonvenční plodiny (cynara, pataca, čirok), které jsou předmětem mnoha studií k určení jejich pěstitelských potřeb.
Procesy transformace biomasy
Jak je vidět výše, velká rozmanitost materiálů, které existují v rámci konceptu biomasy, zase umožňuje založit různé možné transformační procesy této biomasy na energii.
Z tohoto důvodu může být biomasa přeměněna na různé formy energie použitím různých konverzních procesů, tyto druhy energie jsou:
Teplo a pára
Je možné vyrábět teplo a páru spalováním biomasy nebo bioplynu.
Teplo může být hlavním produktem pro vytápění a vaření, nebo může být vedlejším produktem výroby elektřiny v zařízeních, která kombinují elektřinu a páru.
Plynné palivo
Bioplyn vyrobený v anaerobní digesci nebo zplyňování lze použít ve spalovacích motorech k výrobě elektřiny, k vytápění a úpravě v domácím, komerčním a institucionálním sektoru a v upravených vozidlech.
Biopaliva
Výroba biopaliv, jako je etanol a bionafta (můžete se podívat na článek Jak vyrobit domácí bionaftu) má potenciál nahradit značné množství fosilních paliv v mnoha dopravních aplikacích.
Rozsáhlé používání ethanolu v Brazílii to ukazuje již více než 20 let biopaliva jsou technicky proveditelná ve velkém měřítku.
Ve Spojených státech a Evropě jejich produkce roste a jsou uváděny na trh ve směsi s ropnými deriváty.
Například směs zvaná E20, která se skládá z 20% ethanolu a 80% ropy, je použitelná ve většině zapalovacích motorů.
V současné době tento typ paliva přijímá určitý typ dotace nebo státní podpora, ale v budoucnu s nárůstem energetických plodin a úspor z rozsahu může snížení nákladů učinit jejich produkci konkurenceschopnou.
elektřina
Elektřina vyrobená z biomasy může být od roku uváděna na trh jako „zelená energie“ nepřispívá ke skleníkovému efektu, protože neobsahuje emise oxidu uhličitého (CO2).
Tento typ energie může na trh nabídnout nové možnosti, protože jeho nákladová struktura umožní uživatelům podporovat vyšší úroveň investic do účinných technologií, což zvýší bioenergetický průmysl.
Kogenerace (teplo a elektřina)
Kogenerace se týká současná výroba páry a elektřiny, které lze použít na mnoho průmyslových procesů, které vyžadují obě formy energie.
Například ve Střední Americe je tento proces velmi běžný v cukrovarnickém průmyslu, kde je možné využít odpadu z procesu, zejména bagasy.
Kvůli vysoké spolehlivosti dostupné bagasy se kogenerace tradičně provádí poměrně efektivně. V posledních letech však došlo k trendu zlepšovat proces výroby většího množství elektřiny a prodeje přebytku do elektrické sítě.
Procesy, kterými lze tuto transformaci provést, lze rozdělit na fyzikální, fyzikálně-chemický, termochemický a biologický.
Spalování v rostlinách na biomasu
Jednoduše řečeno, spalování je poměrně rychlá chemická reakce kombinuje kyslík ze vzduchu (co je okysličovadlo) s různými oxidačními prvky paliva čímž vzniká uvolňování tepla.
Z tohoto důvodu musí pro tento chemický proces dojít k těmto 4 okolnostem:
- Musí existovat dostatečné množství paliva, tj. Biomasy.
- Musí vytvářet dostatečné množství spalovacího vzduchu, který obsahuje kyslík potřebný k oxidaci nebo reakci s palivem.
- Teplota musí být dostatečně vysoká, aby reakce proběhla a byla udržována. Pokud teplota nepřekročí určitou hodnotu zvanou bod vzplanutí, oxidační činidlo a palivo nereagují.
- Musí existovat iniciátor spalování, obvykle již existující plamen. To znamená, že na zapálení spalovacího systému se obvykle podílejí další prvky, dokonce i jiná paliva.
Předčištění biomasy
Před spalováním v kotli musí být biomasa podrobena předchozímu procesu přípravy, který usnadňují reakční proces mezi palivem a oxidačním činidlem.
Tento proces usnadňuje spalování, protože zásadně upravuje granulometrii a stupeň vlhkosti.
Soubor procesů nebo předchozí léčba má tři základní cíle:
- Homogenizovat vstup biomasy do kotle, takže kotel přijímá konstantní tok energie podobné hodnoty.
- Pokles jeho granulometrie zvýšit jeho specifický povrch.
Ve skutečnosti, čím menší je velikost zrn, tím větší je povrchová plocha pro reakci paliva a okysličovadla, čímž se zrychlí reakce a sníží se množství nereagující biomasy (nespálené) - Snižte vlhkost který obsahuje, brání tomu, aby část tepla uvolněného během spalování byla použita jako teplo odpařování vody, což snižuje teplotu výparů.
To vše musí být také provedeno s nejnižší možná spotřeba energie, protože veškerá energie spotřebovaná v těchto procesech, pokud to není zbytková energie nebo energie, kterou lze použít bez nákladů, bude znamenat pokles čisté energie generované zařízením.
Kotel na biomasu
Kotel je rozhodně hlavní zařízení termoelektrického zařízení na spalování biomasy.
V něm probíhá proces přeměny chemické energie obsažené v biomase na tepelnou energii, která bude později přeměněna na mechanickou energii.
Kotel je kromě hlavního vybavení také hlavním zájmem techniků, kteří mají na starosti provoz zařízení.
Je to bezpochyby zařízení, které může způsobit nejvíce potenciálních problémů, způsobit největší prostoje a vyžaduje nejpřísnější údržbu.
Důvody, proč je kotel problematickým zařízením, jsou následující:
- Jedná se o rozvíjející se technologii, která není dostatečně vyvinuta. Tváří v tvář velkým zkušenostem nahromaděným v jiných procesech spalování, které uvolňují velké množství tepelné energie z oxidace tuhého paliva, jako jsou uhelné elektrárny, čelí spalování biomasy řadě nových problémů, které dosud nebyly vyřešeny. byly vyřešeny zcela uspokojivě.
- Vysoký obsah draslíku a chloru v biomase způsobuje vodní kámen a korozi v různých částech kotle.
- Spalování není zcela stabilní a představuje významné rozdíly v tlaku a teplotě.
- Plná automatizace ovládání kotle je velmi obtížná kvůli variabilitě podmínek, ve kterých může být biomasa prezentována u vchodu.
- Ziskovost elektráren, a to i díky prémiím za výrobu elektřiny nabízeným španělskou legislativou, je velmi nízká, což nutí úspory všech komponent, včetně kotle. Z tohoto důvodu se nepoužívají nejlepší materiály nebo nejlepší techniky z důvodu zvýšení nákladů, které s sebou nesou.
Jen jeden Správný výběr typu kotle může vést k úspěchu v realizaci projektu výroby elektřiny z biomasyNevhodná volba zároveň extrémně znesnadní ziskovost investice do tohoto typu zařízení, která představuje 1 až 3 miliony EUR na MW instalované elektrické energie.
Termoelektrické rostliny na biomasu
Termoelektrická elektrárna na biomasu je a elektrárna která využívá výhody chemické energie obsažené v určitém množství biomasy a která se spalovacím procesem uvolňuje jako tepelná energie.
Za prvé, zařízení na regeneraci energie z biomasy musí mít systém předúpravy biomasy, jehož hlavním účelem je snížení vlhkosti, kterou obsahuje, přizpůsobení velikosti a uniformity biomasy, aby byly standardizovány podmínky. vstupu do kotle a dosáhnout nejvyšší účinnosti spalovacího systému.
Jakmile je tepelná energie uvolněna ve vhodné peci, plyny uvolněné během spalování, složené z CO2 a H2O, většinou spolu s jinými pevnými a plynnými látkami, vyměňují své teplo v kotli, kterým cirkuluje voda, a který se normálně přeměňuje na pára při určitém tlaku a teplotě.
Spalovací plyny na biomasu procházejí kotlem a v různých fázích získávají svoji energii pro vodu / páru: vodní stěny, přehřívák, paprsek odpařovače, ekonomizér a předehřívače vzduchu.
Pára pod tlakem vytvořená v kotli je poté transportována do turbíny, kde se rozpíná a vytváří novou transformaci energie, pomocí které se přeměňuje potenciální energie obsažená v tlakové páře nejprve v kinetické energii a později v rotační mechanické energii.
Legislativní rámec pro termoelektrické elektrárny na biomasu ve Španělsku
Výroba elektřiny ve Španělsku odpovídá soukromí investoři, ačkoli se jedná o činnost silně regulovanou státem.
Tuto činnost regulují různé zákony a vyhlášky a je nezbytné, aby tento právní rámec znal každý technik, který pracuje v elektrárnách na biomasu.
Různé činnosti související s elektrickou energií podléhají určitému státnímu zásahu, vzhledem k důležitosti těchto činností.
Tradičně se používá charakter veřejné služby, přičemž za výrobu, dopravu, distribuci a komercializaci elektrické energie je odpovědný stát.
Dnes to již není veřejná služba, protože tyto činnosti jsou plně liberalizovány.
Veřejná intervence je v současné době zachována, protože jde o činnosti podléhající přísné regulaci. Bude zajímavé na prvním místě studovat, jaké jsou různé normy, které mohou ovlivnit činnosti spojené s výrobou, přepravou a prodejem elektrické energie.
Biomasa pro domácí použití
I když jsem se více zaměřil na získávání energie pro elektřinu, bylo zmíněno také využití biomasy k výrobě tepla pro použití k vytápění, a to ještě lépe, na domácí úrovni s kotli a kamny, které jsou k tomu určeny.
Pokud chcete více informací, můžete si přečíst článek kolegy Germána Vše, co potřebujete vědět o peletových kamnech
Tímto způsobem vás nebude nikdo zastavovat v otázce biomasy a kdo ví, možná si troufáte instalovat některý z těchto kamen ve svém domě.