Das erste, was Sie wissen sollten, ist, dass Biomasse nichts anderes ist als organische Substanz pflanzlichen oder tierischen UrsprungsHier sind organische Abfälle und Abfälle enthalten zur Energieerzeugung verwendet werden.
Der Grund liegt in der Tatsache, dass Pflanzen die Strahlungsenergie der Sonne durch die in chemische Energie umwandeln Photosynthese und ein Teil dieser Energie wird in Form von organischer Materie gespeichert, die wir nutzen können.
Derzeit wird die folgende Definition von Biomasse akzeptiert:
"Biomasse wird als eine Gruppe von Produkten und Rohstoffen für erneuerbare Energien angesehen, die aus organischen Stoffen stammen, die mit biologischen Mitteln gebildet werden."
Aus diesem Grund ist das Konzept der fossilen Brennstoffe und der daraus abgeleiteten organischen Stoffe wie Kunststoffe und die meisten synthetischen Produkte in der Definition von Biomasse fehl am Platz.
Obwohl diese Brennstoffe und abgeleiteten organischen Materialien biologischen Ursprungs waren, fand ihre Bildung in der Vergangenheit statt.
Biomasse ist daher eine erneuerbare Energie solaren Ursprungs durch Photosynthese von Pflanzen.
Darüber hinaus nach Richtlinie 2003/30 / EG Biomasse ist:
"Biologisch abbaubare Fraktion von Abfallprodukten und Rückständen aus der Land- und Forstwirtschaft sowie verwandten Industrien sowie die biologisch abbaubare Fraktion von Industrie- und Siedlungsabfällen."
Wir stellen fest, dass jede Definition von Biomasse im Allgemeinen hauptsächlich zwei Begriffe umfasst. erneuerbar und biologisch.
Biomasse als Energiequelle
Seit jeher nutzt der Mensch Biomasse als Energiequelle, um seine täglichen Aufgaben zu erledigen.
Seit die Nutzung fossiler Brennstoffe Einzug gehalten hat, Biomasse wurde auf einer unteren Ebene vergessenwo sein Beitrag zur Primärenergieerzeugung vernachlässigbar war.
Heute ist Biomasse dank verschiedener Faktoren als Energiequelle wieder aufgetaucht.
Die Faktoren, die für die Wiederbelebung der Biomasse als Energiequelle verantwortlich waren, sind:
- Der steigende Ölpreis.
- Erhöhte landwirtschaftliche Produktion.
- Notwendigkeit der Suche nach alternativen Verwendungszwecken zur landwirtschaftlichen Produktion.
- Klimawandel
- Möglichkeit der Nutzung wissenschaftlicher und technischer Erkenntnisse zur Optimierung des Energieerzeugungsprozesses.
- Günstiger wirtschaftlicher Rahmen für die Entwicklung von Anlagen, die Biomasse als Brennstoff verwenden, dank der Produktionssubventionen, die die Kraftwerke mit dieser Quelle erhalten.
- Regulatorische Schwierigkeiten bei der Entwicklung anderer Arten von Projekten, so dass Biomasse die vernünftigste Alternative ist, um eine wirtschaftliche Investition rentabel zu machen.
Arten von Biomasse
Die zur Energieerzeugung verwendete Biomasse wird aus den Überresten der Waldnutzung, aus den Industrien der ersten und zweiten Umwandlung von Holz, aus der organischen Fraktion von Siedlungsabfällen, aus Abfällen aus Viehzuchtbetrieben gewonnen land- und forstwirtschaftliche Erzeugnisse, Energiepflanzen, die ausschließlich zur Nutzung zur Gewinnung von Biomasse bestimmt sind.
Im Allgemeinen Biomasse wird aus jedem organischen Produkt gewonnen, das für den Energieverbrauch anfällig ist, obwohl dies die wichtigsten sind.
Natürliche Biomasse
Natürliche Biomasse wird in produziert natürliche Ökosysteme. Die intensive Nutzung dieser Ressource ist nicht mit dem Umweltschutz vereinbar, obwohl sie eine der Hauptenergiequellen in unterentwickelten Ländern ist.
Diese natürliche Biomasse wird ohne menschliches Eingreifen erzeugt, um sie zu modifizieren oder zu verbessern.
Es geht im Grunde darum Waldreste:
- Derivate der Reinigung von Wäldern und Plantagenresten
- Brennholz und Zweige
- Nadelbäume
- Belaubt
Restbiomasse
Die restliche Biomasse ist was in menschlichen Aktivitäten erzeugt die organische Substanz verwenden. Ihre Beseitigung ist in vielen Fällen ein Problem. Diese Art von Biomasse hat Vorteile in ihrer Verwendung:
- Reduziert Umweltverschmutzung und Brandgefahr.
- Deponieraum reduzieren.
- Die Produktionskosten können niedrig sein.
- Die Transportkosten können niedrig sein.
- Vermeiden Sie CO2-Emissionen.
- Jobs generieren.
- Trägt zur ländlichen Entwicklung bei.
Die verbleibende Biomasse wird wiederum in eine Reihe von Kategorien unterteilt, die nachstehend aufgeführt sind.
Landwirtschaftlicher Überschuss
Landwirtschaftliche Überschüsse, die nicht für den menschlichen Verzehr verwendet werden, gelten als zur Verwendung als Biomasse für Energiezwecke geeignet.
Diese Verwendung von landwirtschaftlichen Produkten in der menschlichen Nahrungskette hat einen ungerechtfertigten schlechten Ruf verursacht der Nutzung von Biomasse für Energiezwecke, da dieser Nutzung ein Anstieg der Kosten bestimmter landwirtschaftlicher Produkte vorgeworfen wurde, die in vielen Ländern der Dritten Welt und in Entwicklungsländern die Grundlage für Lebensmittel bilden.
Diese landwirtschaftlichen Überschüsse können sowohl als Brennstoff in Stromerzeugungsanlagen verwendet als auch in Biokraftstoffe umgewandelt werden.
Energiepflanzen
Bei den oben genannten Energiepflanzen handelt es sich um spezifische Pflanzen, die ausschließlich der Energieerzeugung gewidmet sind.
Im Gegensatz zu traditionellen landwirtschaftlichen Kulturen sind ihre Hauptmerkmale ihre hohe Biomasseproduktivität und hohe Rustikalität, ausgedrückt in Merkmalen wie Resistenz gegen Dürre, Krankheit, Vitalität, frühes Wachstum, Nachwuchskapazität und Anpassung an Randgebiete.
Energiepflanzen können traditionelle Pflanzen (Getreide, Zuckerrohr, Ölsaaten) und nicht konventionelle (Cynara, Pataca, süßer Sorghum) umfassen, die Gegenstand zahlreicher Studien sind, um ihren Anbaubedarf zu bestimmen.
Biomasse-Transformationsprozesse
Wie oben zu sehen ist, ermöglicht die große Vielfalt an Materialien, die im Konzept der Biomasse enthalten sind, wiederum die Etablierung eines Vielzahl möglicher Transformationsprozesse von dieser Biomasse in Energie.
Aus diesem Grund kann Biomasse durch Anwendung verschiedener Umwandlungsprozesse in verschiedene Energieformen umgewandelt werden. Diese Energiearten sind:
Hitze und Dampf
Durch Verbrennung von Biomasse oder Biogas können Wärme und Dampf erzeugt werden.
Wärme kann das Hauptprodukt für Heiz- und Kochanwendungen sein oder ein Nebenprodukt der Stromerzeugung in Anlagen, die Strom und Dampf gemeinsam erzeugen.
Gasförmiger Kraftstoff
Das bei anaeroben Vergärungs- oder Vergasungsprozessen erzeugte Biogas kann in Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung, zum Heizen und Konditionieren im häuslichen, gewerblichen und institutionellen Bereich sowie in modifizierten Fahrzeugen verwendet werden.
Biokraftstoffe
Die Produktion von Biokraftstoffen wie Ethanol und Biodiesel (siehe den Artikel „Wie man Biodiesel selbst herstellt“) hat das Potenzial, in vielen Transportanwendungen erhebliche Mengen fossiler Kraftstoffe zu ersetzen.
Die weit verbreitete Verwendung von Ethanol in Brasilien zeigt dies seit mehr als 20 Jahren Biokraftstoffe sind in großem Maßstab technisch machbar.
In den USA und in Europa steigt ihre Produktion und sie werden gemischt mit Erdölderivaten vermarktet.
Beispielsweise ist das Gemisch E20, das aus 20% Ethanol und 80% Erdöl besteht, in den meisten Zündmotoren anwendbar.
Derzeit erhält diese Art von Kraftstoff eine Art von Zuschuss oder staatliche BeihilfeAber in Zukunft kann die Reduzierung der Kosten mit der Zunahme von Energiepflanzen und Skaleneffekten ihre Produktion wettbewerbsfähig machen.
Strom
Der aus Biomasse erzeugte Strom kann seitdem als "grüne Energie" vermarktet werden Es trägt nicht zum Treibhauseffekt bei, da es frei von Kohlendioxidemissionen (CO2) ist.
Diese Art von Energie kann dem Markt neue Optionen bieten, da die Kostenstruktur es den Nutzern ermöglicht, höhere Investitionen in effiziente Technologien zu unterstützen, was die Bioenergieindustrie stärken wird.
Kraft-Wärme-Kopplung (Wärme und Strom)
Kraft-Wärme-Kopplung bezieht sich auf die gleichzeitige Erzeugung von Dampf und Strom, Dies kann auf viele industrielle Prozesse angewendet werden, die beide Energieformen benötigen.
In Mittelamerika beispielsweise ist dieses Verfahren in der Zuckerindustrie sehr verbreitet, wo es möglich ist, die Prozessabfälle, hauptsächlich Bagasse, zu nutzen.
Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit der verfügbaren Bagasse wird die Kraft-Wärme-Kopplung traditionell recht effizient durchgeführt. In den letzten Jahren gab es jedoch einen Trend, den Prozess zu verbessern, um mehr Strom zu erzeugen und den Überschuss an das Stromnetz zu verkaufen.
Die Prozesse, die zur Durchführung dieser Transformation befolgt werden können, können unterteilt werden physikalisch, physikalisch-chemisch, thermochemisch und biologisch.
Verbrennung in Biomasseanlagen
Einfach ausgedrückt ist die Verbrennung eine ziemlich schnelle chemische Reaktion, wobei kombiniert Sauerstoff aus der Luft (Was ist das Oxidationsmittel) mit den verschiedenen oxidierenden Elementen des Kraftstoffs Dadurch entsteht eine Wärmeabgabe.
Aus diesem Grund müssen diese 4 Umstände eintreten, damit dieser chemische Prozess abläuft:
- Es muss eine ausreichende Menge an Kraftstoff vorhanden sein, dh Biomasse.
- Es muss eine ausreichende Menge Verbrennungsluft vorhanden sein, die den Sauerstoff enthält, der zur Oxidation oder Reaktion mit dem Kraftstoff erforderlich ist.
- Die Temperatur muss hoch genug sein, damit die Reaktion stattfinden und aufrechterhalten werden kann. Wenn die Temperatur einen bestimmten Wert, die als Zündtemperatur bezeichnet wird, nicht überschreitet, reagieren Oxidationsmittel und Kraftstoff nicht.
- Es muss ein Verbrennungsinitiator vorhanden sein, normalerweise eine bereits vorhandene Flamme. Dies bedeutet, dass normalerweise andere Elemente an der Zündung des Verbrennungssystems beteiligt sind, auch andere Brennstoffe.
Vorbehandlung von Biomasse
Vor der Verbrennung im Kessel muss die Biomasse einem vorherigen Aufbereitungsprozess unterzogen werden, der erleichtern den Reaktionsprozess zwischen Kraftstoff und Oxidationsmittel.
Dieser Prozess erleichtert die Verbrennung, da er die Granulometrie und den Feuchtigkeitsgrad grundlegend anpasst.
Die Reihe von Prozessen oder früheren Behandlungen haben drei grundlegende Ziele:
- Homogenisieren die Eingabe von Biomasse in den Kessel, so dass der Kessel einen konstanten Energiefluss von ähnlichem Wert erhält.
- Verringern seine Granulometrie um seine spezifische Oberfläche zu erhöhen.
Je kleiner die Korngröße ist, desto größer ist die Oberfläche, auf der der Kraftstoff und das Oxidationsmittel reagieren können, wodurch die Reaktion beschleunigt und die Menge an Biomasse verringert wird, die nicht reagiert (unverbrannt). - Luftfeuchtigkeit verringern dass es enthält, wodurch verhindert wird, dass ein Teil der bei der Verbrennung freigesetzten Wärme als Verdampfungswärme des Wassers verwendet wird, wodurch die Temperatur der Dämpfe verringert wird.
All dies muss auch mit dem gemacht werden niedrigstmöglicher Energieverbrauch, da die gesamte in diesen Prozessen verbrauchte Energie, sofern nicht Restenergie oder Energie kostenlos genutzt werden kann, eine Verringerung der von der Anlage erzeugten Nettoenergie bedeutet.
Der Biomassekessel
Der Kessel ist definitiv der Hauptausrüstung einer thermoelektrischen Anlage zur Verbrennung von Biomasse.
Darin wird der Prozess der Umwandlung der in der Biomasse enthaltenen chemischen Energie in Wärmeenergie durchgeführt, die später in mechanische Energie umgewandelt wird.
Der Kessel ist nicht nur die Hauptausrüstung, sondern auch das Hauptanliegen der Techniker, die für den Betrieb einer Anlage verantwortlich sind.
Es ist ohne Zweifel das Gerät, das die meisten potenziellen Probleme verursachen kann, die meisten Ausfallzeiten verursacht und die strengste Wartung erfordert.
Die Gründe, warum der Kessel eine problematische Ausrüstung ist, sind folgende:
- Es ist eine aufstrebende Technologie, die nicht ausreichend entwickelt ist. Angesichts der großen Erfahrung, die bei anderen Verbrennungsprozessen gesammelt wurde, die eine große Menge an Wärmeenergie aus der Oxidation eines festen Brennstoffs wie Kohlekraftwerken freisetzen, ist die Verbrennung von Biomasse mit einer Reihe neuer Probleme konfrontiert, die noch nicht angegangen wurden. wurden völlig zufriedenstellend gelöst.
- Der hohe Kalium- und Chlorgehalt der Biomasse verursacht Ablagerungen und Korrosion in verschiedenen Teilen des Kessels.
- Die Verbrennung ist nicht vollständig stabil und weist erhebliche Druck- und Temperaturschwankungen auf.
- Die vollständige Automatisierung der Steuerung des Kessels ist aufgrund der Variabilität der Bedingungen, unter denen die Biomasse am Eingang präsentiert werden kann, sehr schwierig.
- Die Rentabilität der Anlagen ist trotz der von der spanischen Gesetzgebung angebotenen Prämien für die Stromerzeugung sehr gering, was die Einsparung aller Komponenten einschließlich des Kessels erfordert. Daher werden die besten Materialien oder Techniken aufgrund der damit verbundenen erhöhten Kosten nicht verwendet.
Nur einer Die richtige Auswahl des Kesseltyps kann zu einem Erfolg bei der Durchführung eines Projekts zur Stromerzeugung aus Biomasse führenGleichzeitig wird eine unangemessene Wahl es äußerst schwierig machen, eine Investition in diesen Anlagentyp, der zwischen 1 und 3 Millionen Euro pro MW installierter elektrischer Energie entspricht, rentabel zu machen.
Thermoelektrische Biomasseanlagen
Eine thermoelektrische Biomasseanlage ist a Kraftwerk das nutzt die in einer bestimmten Menge Biomasse enthaltene chemische Energie und wird durch einen Verbrennungsprozess als Wärmeenergie freigesetzt.
Erstens muss eine Biomasse-Energierückgewinnungsanlage über ein Biomasse-Vorbehandlungssystem verfügen, dessen Hauptzweck darin besteht, die darin enthaltene Luftfeuchtigkeit, die Anpassung der Größe und die Gleichmäßigkeit der Biomasse zu verringern, um die Bedingungen zu standardisieren. Einlass in den Kessel und erreichen den höchsten Wirkungsgrad des Verbrennungssystems.
Sobald die Wärmeenergie in einem geeigneten Ofen freigesetzt wurde, tauschen die bei der Verbrennung freigesetzten Gase, die hauptsächlich aus CO2 und H2O bestehen, zusammen mit anderen festen und gasförmigen Substanzen ihre Wärme in einem Kessel aus, durch den Wasser zirkuliert und der normalerweise umgewandelt wird Dampf bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur.
Die Biomasse-Verbrennungsgase passieren den Kessel und geben ihre Energie in verschiedenen Stufen an Wasser / Dampf ab: Wasserwände, Überhitzer, Verdampferstrahl, Economizer und Luftvorwärmer.
Der im Kessel gebildete Dampf unter Druck wird dann zu einer Turbine transportiert, wo er sich ausdehnt, wodurch eine neue Energieumwandlung erzeugt wird, durch die die im Druck unter Dampf enthaltene potentielle Energie umgewandelt wird zuerst in kinetischer Energie und dann in mechanischer Rotationsenergie.
Rechtsrahmen für thermoelektrische Biomasseanlagen in Spanien
Die Stromerzeugung in Spanien entspricht private Investoren, obwohl es eine Aktivität ist, die stark vom Staat reguliert wird.
Unterschiedliche Gesetze und Verordnungen regeln diese Tätigkeit, und jeder Techniker, der in Biomassekraftwerken arbeitet, muss diesen rechtlichen Rahmen kennen.
Die verschiedenen Aktivitäten im Zusammenhang mit elektrischer Energie unterliegen angesichts der Bedeutung dieser Aktivitäten einer bestimmten staatlichen Intervention.
Traditionell wurde der Charakter des öffentlichen Dienstes verwendet, wobei der Staat für die Erzeugung, den Transport, die Verteilung und die Vermarktung elektrischer Energie verantwortlich ist.
Heute ist es kein öffentlicher Dienst mehr, da diese Aktivitäten vollständig liberalisiert sind.
Die öffentliche Intervention wird derzeit beibehalten, da es sich um Aktivitäten handelt, die einer strengen Regulierung unterliegen. Es wird interessant sein, zunächst zu untersuchen, wie sich die verschiedenen Normen auf die Aktivitäten im Zusammenhang mit der Erzeugung, dem Transport und dem Verkauf elektrischer Energie auswirken können.
Biomasse für den Hausgebrauch
Obwohl ich mich mehr auf die Gewinnung von Energie für Elektrizität konzentriert habe, wurde auch die Nutzung von Biomasse zur Erzeugung von Wärme für die Nutzung von Wärme erwähnt, und noch besser, auf häuslicher Ebene mit ausschließlich dafür vorgesehenen Kesseln und Öfen.
Wenn Sie weitere Informationen wünschen, können Sie den Artikel meines Kollegen Germán „Alles, was Sie über Pelletöfen wissen müssen“ lesen
Auf diese Weise gibt es niemanden, der Sie in Bezug auf Biomasse aufhält, und wer weiß, vielleicht wagen Sie es, einen dieser Öfen in Ihrem Haus zu installieren.