Biomasse, alt hvad du behøver at vide om denne vedvarende energi

Elektricitet med organisk materiale

Den første ting du skal vide er, at biomasse ikke er mere end organisk materiale af plante- eller animalsk oprindelse, organisk affald og affald er inkluderet her, hvilket er kan bruges til at producere energi.

Årsagen skyldes det faktum, at planter omdanner solens strålingsenergi til kemisk energi gennem fotosyntese og en del af denne energi lagres i form af organisk stof, som vi kan drage fordel af.

I øjeblikket accepteres følgende definition af biomasse:

"Biomasse betragtes som en gruppe af vedvarende energiprodukter og råmaterialer, der stammer fra organisk materiale dannet ved biologiske midler".

Det er af denne grund, at begrebet fossile brændstoffer og det organiske materiale, der stammer fra dem, såsom plast og de fleste syntetiske produkter, er malplaceret i definitionen af ​​biomasse.

Selvom disse brændstoffer og afledte organiske materialer havde en biologisk oprindelse, fandt deres dannelse sted tidligere.

Biomasse er derfor en vedvarende energi af soloprindelse gennem fotosyntese af planter.

hvordan fotosyntese energi produceres

Derudover ifølge Direktiv 2003/30 / EF biomasse er:

"Biologisk nedbrydelig fraktion af affaldsprodukter og rester fra landbrug, skovbrug og relaterede industrier samt den biologisk nedbrydelige fraktion af industri- og kommunalt affald."

Ud fra det, vi ved, er, at enhver definition af biomasse generelt hovedsageligt omfatter 2 termer; vedvarende og organisk.

Biomasse som energikilde

Siden oldtiden har mennesket brugt biomasse som en energikilde til at udføre sine daglige opgaver.

Da brugen af ​​fossile brændstoffer begyndte at vinde styrke, biomasse blev glemt på et lavere plan, hvor dets bidrag til primærenergiproduktion var ubetydeligt.

I dag har biomasse takket være forskellige faktorer fået en genopblussen som energikilde.

De faktorer, der har været ansvarlige for at genoplive biomasse som energikilde er:

  • Den stigende oliepris.
  • Øget landbrugsproduktion.
  • Behov for at søge alternative anvendelser til landbrugsproduktion.
  • Klimaændringer
  • Mulighed for at bruge videnskabelig og teknisk viden til at optimere energiproduktionsprocessen.
  • Gunstige økonomiske rammer for udvikling af anlæg, der bruger biomasse som brændstof, takket være produktionsstøtten, der modtages af kraftværkerne med denne kilde.
  • Regulatoriske vanskeligheder med at udvikle andre typer projekter, hvilket efterlader biomasse som det mest rimelige alternativ til at gøre en økonomisk investering rentabel.

Typer af biomasse

Den biomasse, der anvendes til energiproduktion, stammer fra resterne af skovudnyttelse, fra industrier for den første og anden transformation af træ, fra den organiske fraktion af fast byaffald fra affald fra husdyrbrug landbrugs- og skovbrugsprodukter, energiafgrøder, dem, der udelukkende er bestemt til deres udnyttelse til at opnå biomasse.

Generelt, biomasse opnås fra ethvert organisk produkt, der er modtageligt for energiforbrug, selvom disse er de vigtigste.

Biomasse klassificeret efter type

Naturlig biomasse

Naturlig biomasse er den, der produceres i naturlige økosystemer. Den intensive udnyttelse af denne ressource er ikke kompatibel med miljøbeskyttelsen, selvom den er en af ​​de vigtigste energikilder i underudviklede lande.

Denne naturlige biomasse er skabt uden menneskelig indgriben for at ændre eller forbedre den.

Det handler grundlæggende om skovrester:

  • Derivater til rensning af skove og plantagerester
  • Brænde og grene
  • Nåletræer
  • Grønt

Rest biomasse

Den resterende biomasse er hvad genereret i menneskelige aktiviteter der bruger organisk materiale. Dens eliminering er i mange tilfælde et problem. Denne type biomasse har tilknyttede fordele ved brugen:

  • Reducerer forurening og brandrisici.
  • Reducer lossepladsen.
  • Produktionsomkostningerne kan være lave.
  • Transportomkostningerne kan være lave.
  • Undgå CO2-emissioner.
  • Opret job.
  • Bidrager til udvikling af landdistrikter.

Den resterende biomasse er igen opdelt i en række kategorier, der er nævnt nedenfor.

Landbrugsoverskud

Landbrugsoverskud, der ikke anvendes til konsum, betragtes som egnede til brug som biomasse til energiformål.

Denne anvendelse af landbrugsprodukter, der anvendes i den menneskelige fødekæde har forårsaget et uberettiget dårligt navn af brugen af ​​biomasse til energiformål, da denne anvendelse er blevet beskyldt for en stigning i omkostningerne ved visse landbrugsprodukter, der er grundlaget for mad i mange tredjelande og udviklingslande.

Disse landbrugsoverskud kan bruges både som brændstof i elproduktionsanlæg og omdannes til biobrændstoffer.

Energiafgrøder

Ovenstående energiafgrøder er specifikke afgrøder, der udelukkende er dedikeret til energiproduktion.

I modsætning til traditionelle landbrugsafgrøder er deres vigtigste egenskaber deres høj biomasseproduktivitet og høj rustikitet, udtrykt i egenskaber som modstandsdygtighed over for tørke, sygdom, kraft, tidlig vækst, genvækstkapacitet og tilpasning til marginale lande.

Energiafgrøder kan omfatte traditionelle afgrøder (korn, sukkerrør, oliefrø) og ikke-konventionelle (cynara, pataca, sød sorghum), der er genstand for adskillige undersøgelser for at bestemme deres dyrkningsbehov.

Processer til transformation af biomasse

Som set ovenfor tillader den store variation, der findes af materialer, der er inkluderet i begrebet biomasse, igen at etablere en forskellige mulige transformationsprocesser af denne biomasse til energi.

Processer til transformation af biomasse

Af denne grund kan biomasse omdannes til forskellige former for energi ved at anvende forskellige konverteringsprocesser, disse typer energi er:

Varme og damp

Det er muligt at generere varme og damp ved at brænde biomasse eller biogas.

Varme kan være det vigtigste produkt til opvarmning og madlavning, eller det kan være et biprodukt fra elproduktion i anlæg, der producerer elektricitet og damp.

Gasformigt brændstof

Den biogas, der produceres ved anaerob fordøjelses- eller forgasningsprocesser, kan bruges i forbrændingsmotorer til elproduktion, til opvarmning og konditionering i den indenlandske, kommercielle og institutionelle sektor og i modificerede køretøjer.

biobrændstoffer

Produktionen af ​​biobrændstoffer som ethanol og biodiesel (du kan se på artiklen Hvordan man laver hjemmelavet biosiesel) har potentialet til at erstatte betydelige mængder fossile brændstoffer i mange transportapplikationer.

Den omfattende anvendelse af ethanol i Brasilien har i mere end 20 år vist, at biobrændstoffer er teknisk gennemførlige i stor skala.

I USA og Europa stiger deres produktion, og de markedsføres blandet med olierivater.

For eksempel er blandingen kaldet E20, der består af 20% ethanol og 80% råolie, anvendelig i de fleste tændingsmotorer.

I øjeblikket modtager denne type brændstof en eller anden type tilskud eller statsstøtte, men i fremtiden med stigningen i energiafgrøder og stordriftsfordele kan reduktion af omkostningerne gøre deres produktion konkurrencedygtig.

Elektricitet

Den elektricitet, der genereres fra biomasse, kan markedsføres som "grøn energi" siden det bidrager ikke til drivhuseffekten, fordi den er fri for kuldioxidemissioner (CO2).

Denne type energi kan tilbyde nye muligheder på markedet, da omkostningsstrukturen giver brugerne mulighed for at støtte højere investeringsniveauer i effektive teknologier, hvilket vil øge bioenergiindustrien.

Co-generation (varme og elektricitet)

Co-generation refererer til samtidig produktion af damp og elektricitet der kan anvendes på mange industrielle processer, der kræver begge former for energi.

I Mellemamerika er denne proces for eksempel meget almindelig i sukkerindustrien, hvor det er muligt at drage fordel af procesaffaldet, hovedsageligt bagasse.

På grund af den høje pålidelighed af tilgængelig bagasse udføres co-generation traditionelt ret effektivt. I de senere år har der imidlertid været en tendens til at forbedre processen med at generere mere elektricitet og sælge overskuddet til elnettet.

De processer, der kan følges for at udføre denne transformation, kan opdeles i fysisk, fysisk-kemisk, termokemisk og biologisk.

Forbrænding i biomasseplanter

Kort sagt, forbrænding er en ret hurtig kemisk reaktion, hvorved kombinerer ilt fra luften (hvad er oxidatoren) med de forskellige oxiderende elementer i brændstoffet således at der opstår en frigivelse af varme.

Af denne grund skal disse 4 omstændigheder forekomme for at denne kemiske proces kan forekomme:

  1. Der skal være en tilstrækkelig mængde brændstof, dvs. biomasse.
  2. Den skal fremstille en tilstrækkelig mængde forbrændingsluft, som indeholder det nødvendige ilt til at oxidere eller reagere med brændstoffet.
  3. Temperaturen skal være høj nok til, at reaktionen kan forekomme og opretholdes. Hvis temperaturen ikke overstiger en bestemt værdi, kaldet antændelsestemperatur, reagerer oxidator og brændstof ikke.
  4. Der skal være en forbrændingsinitiator, normalt en allerede eksisterende flamme. Dette betyder, at andre elementer normalt deltager i antændelsen af ​​forbrændingssystemet, selv andre brændstoffer.

Forbehandling af biomasse

Inden biomassen forbrændes i kedlen, skal den underkastes en tidligere klargøringsproces, som lette reaktionsprocessen mellem brændstof og oxidator.

Denne proces letter forbrænding, da den grundlæggende justerer granulometri og fugtighedsgrad.

Sættet af processer eller tidligere behandlinger har tre grundlæggende mål:

  1. Homogeniser input af biomasse i kedlen, så kedlen modtager en konstant strøm af energi med en lignende værdi.
  2. Formindske dens granulometri for at øge dets specifikke overfladeareal.
    Jo mindre kornstørrelsen er, jo større er overfladearealet for brændstoffet og oxidatoren til at reagere, hvorved reaktionen accelereres og den mængde biomasse, der ikke reagerer (uforbrændt), reduceres
  3. Sænk fugtigheden at den indeholder, hvilket forhindrer, at en del af den varme, der frigøres under forbrændingen, bruges som fordampningsvarme af vandet, hvilket reducerer dampens temperatur.

Alt dette skal også gøres med lavest mulige energiforbrug, da al den energi, der forbruges i disse processer, medmindre det er resterende energi eller energi, der kan bruges uden omkostninger, vil betyde et fald i nettoenergien, der genereres af anlægget.

Biomassekedlen

Kedlen er bestemt den hovedudstyr til et termoelektrisk anlæg til forbrænding af biomasse.

I den udføres processen med at omdanne den kemiske energi indeholdt i biomassen til termisk energi, som senere vil blive omdannet til mekanisk energi.

Kedlen er, ud over at være hovedudstyret, også det største problem for de teknikere, der har ansvaret for driften af ​​et anlæg.

Skema med biomasseforbrændingskedlen

Det er uden tvivl det udstyr, der kan forårsage de mest potentielle problemer, forårsage mest nedetid og kræver den strengeste vedligeholdelse.

Årsagerne til, at kedlen er problematisk, er følgende:

  • Det er en ny teknologi, ikke tilstrækkeligt udviklet. Stillet over for den store erfaring, der er akkumuleret i andre forbrændingsprocesser, der frigiver en stor mængde termisk energi fra oxidationen af ​​et fast brændsel, såsom kulanlæg, står biomasseforbrændingen over for en række nye problemer, der endnu ikke er blevet løst. tilfredsstillende.
  • Det høje kalium- og klorindhold i biomassen forårsager afskalning og korrosion i forskellige dele af kedlen.
  • Forbrændingen er ikke fuldstændig stabil og udviser signifikante variationer i tryk og temperatur.
  • Der er store vanskeligheder med at automatisere styringen af ​​kedlen fuldt ud på grund af variationen i de betingelser, hvor biomassen kan præsenteres ved indgangen.
  • Planternes rentabilitet, selv med præmierne for elproduktion, der tilbydes af spansk lovgivning, er meget stram, hvilket tvinger besparelser på alle komponenter, inklusive kedlen. Derfor bruges de bedste materialer eller de bedste teknikker ikke på grund af den stigning i omkostningerne, de medfører.

Bare en Korrekt valg af typen af ​​kedel kan føre til en succes med at opnå et biomasseproduktionSamtidig vil et uhensigtsmæssigt valg gøre det ekstremt vanskeligt for en investering i denne type anlæg, der repræsenterer mellem 1 og 3 millioner euro pr. MW installeret elektrisk strøm, at være rentabel.

Biomasse termoelektriske planter

Et biomasse termoelektrisk anlæg er en kraftproduktionsanlæg der udnytter den kemiske energi indeholdt i en vis mængde biomasse, og som frigives som termisk energi gennem en forbrændingsproces.

For det første skal et biomasse-energigenvindingsanlæg have et forbehandlingssystem for biomasse, hvis hovedformål er at reducere fugtigheden, det indeholder, at tilpasse størrelsen og ensartetheden af ​​biomassen for at standardisere forholdene. ind i kedlen og opnå den højeste effektivitet i forbrændingssystemet.

Når den termiske energi frigives i en passende ovn, udveksler de forbrændte gasser, der består af CO2 og H2O, hovedsagelig sammen med andre faste og gasformige stoffer, deres varme i en kedel, gennem hvilken vand cirkulerer, og som normalt omdannes til damp ved et bestemt tryk og en bestemt temperatur.

Forbrændingsgasserne fra biomasse passerer gennem kedlen og giver deres energi til vandet / dampen i forskellige faser: vandvægge, overvarmer, fordamperstråle, økonomizer og luftforvarmer.

Dampen under tryk dannet i kedlen transporteres derefter til en turbine, hvor den ekspanderer og producerer en ny energitransformation, hvorved den potentielle energi indeholdt i dampen under tryk omdannes først inden for kinetisk energi og senere i rotationsmekanisk energi.

Lovgivningsmæssig ramme for biomasse termoelektriske anlæg i Spanien

Elproduktion i Spanien svarer til private investorer, selvom det er en aktivitet, der er stærkt reguleret af staten.

Forskellige love og dekreter regulerer denne aktivitet, og det er vigtigt for enhver tekniker, der arbejder i biomasseanlæg, at kende denne juridiske ramme.

De forskellige aktiviteter relateret til elektrisk energi er underlagt en vis statsindgriben i betragtning af vigtigheden af ​​disse aktiviteter.

Traditionelt har Public Service været brugt, idet staten er ansvarlig for produktion, transport, distribution og kommercialisering af elektrisk energi.

I dag er det ikke længere en offentlig tjeneste, da disse aktiviteter er fuldt liberaliseret.

Offentlig intervention opretholdes i øjeblikket, da det er aktiviteter, der er underlagt stærk regulering. Det vil være interessant at undersøge i første omgang, hvordan er de forskellige normer, der kan påvirke aktiviteterne i forbindelse med produktion, transport og salg af elektrisk energi.

Biomasse til husholdningsbrug

Selvom jeg har fokuseret mere på at skaffe energi til elektricitet, er brugen af ​​biomasse til at generere varme til brug af opvarmning også blevet nævnt og endnu bedre, på hjemmemarkedet med kedler og komfurer dedikeret udelukkende til det.

ark til pelletsproduktion

Hvis du ønsker mere information, kan du læse artiklen af ​​min kollega Germán Alt hvad du behøver at vide om pilleovne

På denne måde vil der ikke være nogen, der stopper dig i spørgsmålet om biomasse, og hvem ved, måske tør du installere en af ​​disse ovne i dit hjem.


Vær den første til at kommentere

Efterlad din kommentar

Din e-mailadresse vil ikke blive offentliggjort. Obligatoriske felter er markeret med *

*

*

  1. Ansvarlig for dataene: Miguel Ángel Gatón
  2. Formålet med dataene: Control SPAM, management af kommentarer.
  3. Legitimering: Dit samtykke
  4. Kommunikation af dataene: Dataene vil ikke blive kommunikeret til tredjemand, undtagen ved juridisk forpligtelse.
  5. Datalagring: Database hostet af Occentus Networks (EU)
  6. Rettigheder: Du kan til enhver tid begrænse, gendanne og slette dine oplysninger.