Esimene asi, mida peaksite teadma, on see, et biomass pole midagi muud kui taimset või loomset päritolu orgaaniline aineSiia kuuluvad orgaanilised jäätmed ja jäätmed, mis on energia tootmiseks.
Põhjus on tingitud asjaolust, et taimed muudavad Päikese kiirgava energia keemilise energiaks fotosüntees ja osa sellest energiast on salvestatud orgaanilise aine kujul, mida saame ära kasutada.
Praegu aktsepteeritakse järgmist biomassi määratlust:
"Biomassi peetakse taastuvate energiaallikate ja toorainete rühmaks, mis pärineb bioloogilisel teel moodustunud orgaanilisest ainest."
Sel põhjusel ei ole fossiilkütuste ja nendest saadud orgaaniliste materjalide, nagu plastid ja enamus sünteetilisi tooteid, mõiste biomassi mõistes paigas.
Kuigi nendel kütustel ja nendest saadud orgaanilistel materjalidel oli bioloogiline päritolu, toimus nende moodustamine juba varem.
Seetõttu on biomass taimede fotosünteesi kaudu päikese päritolu taastuvenergia.
Lisaks vastavalt Direktiiv 2003/30 / EÜ biomass on:
"Biolagunev jäätmete ja põllumajanduse, metsanduse ja sellega seotud tööstusharude jääkide ning tööstuslike ja olmejäätmete biolagunev osa."
Me mõistame, et üldiselt hõlmab biomassi mis tahes määratlus peamiselt kahte mõistet; taastuv ja orgaaniline.
Biomass kui energiaallikas
Alates iidsetest aegadest on inimene oma igapäevaste ülesannete täitmiseks kasutanud energiaallikana biomassi.
Kuna fossiilkütuste kasutamine hakkas levima, biomass unustati madalamal tasapinnal, kus tema panus primaarenergia tootmisse oli tühine.
Tänapäeval on tänu erinevatele teguritele energiaallikana taastunud biomass.
Biomassi kui energiaallika taaselustamise eest vastutavad tegurid on:
- Nafta hinnatõus.
- Suurenenud põllumajandustootmine.
- Vajadus otsida põllumajandustootmisele alternatiivseid kasutusviise.
- Kliimamuutused
- Võimalus kasutada teaduslikke ja tehnilisi teadmisi energia tootmise protsessi optimeerimiseks.
- Soodne majanduslik raamistik biomassi kütusena kasutavate jaamade arendamiseks tänu selle allikaga elektrijaamade saadud tootmistoetustele.
- Regulatiivsed raskused muud tüüpi projektide väljatöötamisel, jättes biomassi kõige mõistlikumaks alternatiiviks majandusliku investeeringu tasuvaks muutmiseks.
Biomassi tüübid
Energia tootmiseks kasutatav biomass saadakse metsa töötlemisjääkidest, puidu esimese ja teise töötlemise tööstusest, tahkete linnajäätmete orgaanilisest osast, loomakasvatuse jäätmetest, põllumajandus- ja metsasaadused, energiakultuurid, need, mis on ette nähtud üksnes nende kasutamiseks biomassi saamiseks.
Üldiselt biomass saadakse igast orgaanilisest tootest, mis võib energiat kasutada, ehkki need on peamised.
Looduslik biomass
Looduslik biomass on see, mis on toodetud aastal looduslikud ökosüsteemid. Selle ressursi intensiivne kasutamine ei ühildu keskkonnakaitsega, kuigi see on vähearenenud riikides üks peamisi energiaallikaid.
See looduslik biomass on loodud ilma inimese sekkumiseta, et seda muuta või täiustada.
See on põhimõtteliselt umbes metsajäägid:
- Metsade ja istandikujäänuste puhastamise tuletised
- Küttepuud ja oksad
- Okaspuud
- Leheline
Jääkbiomass
Jääkbiomass on mis inimtegevuses tekkinud mis kasutavad orgaanilist ainet. Selle kõrvaldamine on paljudel juhtudel probleem. Seda tüüpi biomassil on selle kasutamisel eeliseid:
- Vähendab reostuse ja tuleohtu.
- Vähendage prügila ruumi.
- Tootmiskulud võivad olla madalad.
- Transpordikulud võivad olla madalad.
- Vältige CO2 heitkoguseid.
- Loo töökohti.
- Aitab kaasa maaelu arengule.
Jääkbiomass jaguneb omakorda allpool nimetatud kategooriate reaks.
Põllumajanduse ülejääk
Põllumajanduse ülejääke, mida ei kasutata inimtoiduks, peetakse sobivaks kasutamiseks energia biomassi tootmiseks.
Selline inimtoiduahelas kasutatavate põllumajandussaaduste kasutamine on põhjustanud põhjendamatu halva nime biomassi energiakasutusest, kuna seda kasutamist on süüdistatud teatavate põllumajandustoodete, mis on toidu aluseks paljudes kolmandas maailmas ja arengumaades, kallinemises.
Neid põllumajanduse ülejääke saab kasutada nii kütusena elektritootmisjaamades kui ka muundada biokütusteks.
Energiakultuurid
Eespool nimetatud energiakultuurid on erikultuurid, mis on ette nähtud üksnes energia tootmiseks.
Erinevalt traditsioonilistest põllumajanduskultuuridest on nende peamised omadused nende omadused kõrge biomassi tootlikkus ja kõrge rustikaalsus, väljendub omadustes nagu vastupidavus põuale, haigustele, elujõulisusele, varajase kasvu, taaskasvuvõime ja kohanemisele marginaalsete maadega.
Energiakultuurid võivad hõlmata traditsioonilisi põllukultuure (teravili, suhkruroog, õliseemned) ja mittetraditsioonilisi kultuure (cynara, pataka, magus sorgo), mida nende kasvatamisvajaduste väljaselgitamiseks uuritakse palju.
Biomassi muundamise protsessid
Nagu eespool näha, võimaldab biomassi kontseptsiooni hõlmatud materjalide mitmekesisus omakorda luua a mitmesuguseid võimalikke transformatsiooniprotsesse selle biomassi energiaks.
Sel põhjusel saab biomassi muundada erinevateks energiavormideks mitmesuguste muundamisprotsesside abil, seda tüüpi energia on:
Kuumuta ja auruta
Biomassi või biogaasi põletades on võimalik toota soojust ja auru.
Soojus võib olla kütte- ja toiduvalmistamise rakenduste põhitoode või see võib olla elektri tootmise kõrvalsaadus elektri ja auru koostootmisjaamades.
Gaasiline kütus
Anaeroobsetes kääritamis- või gaasistamisprotsessides toodetavat biogaasi saab kasutada sisepõlemismootorites elektri tootmiseks, kütmiseks ja konditsioneerimiseks koduses, äri- ja institutsionaalses sektoris ning muudetud sõidukites.
Biokütused
Selliste biokütuste nagu etanool ja biodiisel tootmine (võite artiklit vaadata Kuidas valmistada omatehtud biosiislit) võib paljudes transpordirakendustes asendada märkimisväärse koguse fossiilkütuseid.
Etanooli ulatuslik kasutamine Brasiilias on seda näidanud juba üle 20 aasta biokütused on tehniliselt teostatavad suures ulatuses.
Ameerika Ühendriikides ja Euroopas nende toodang suureneb ning neid turustatakse segatuna nafta derivaatidega.
Näiteks segu E20, mis koosneb 20% etanoolist ja 80% naftast, on kasutatav enamikus süüteseadmetes.
Praegu saab seda tüüpi kütus teatud tüüpi toetus või riigiabi, kuid tulevikus võib energiakultuuride kasvu ja mastaabisäästu abil kulude vähendamine muuta nende tootmise konkurentsivõimeliseks.
elekter
Biomassist toodetud elektrienergiat saab turustada kui "rohelist energiat" see ei aita kaasa kasvuhooneefektile, kuna selles pole süsinikdioksiidi (CO2) heitkoguseid.
Seda tüüpi energia võib pakkuda turule uusi võimalusi, kuna selle kulustruktuur võimaldab kasutajatel toetada suuremaid investeeringuid tõhusatesse tehnoloogiatesse, mis suurendab bioenergia tööstust.
Koostootmine (soojus ja elekter)
Koostootmine viitab auru ja elektri samaaegne tootmine, mida saab rakendada paljude tööstusprotsesside jaoks, mis nõuavad mõlemat energiavormi.
Näiteks Kesk-Ameerikas on see protsess suhkrutööstuses väga levinud, kus on võimalik protsessi jäätmeid, peamiselt bagasse, ära kasutada.
Saadaval olevate bagasside kõrge usaldusväärsuse tõttu toimub traditsiooniliselt ühistootmine üsna tõhusalt. Kuid viimastel aastatel on olnud suund parandada protsessi, et toota rohkem elektrit ja müüa ülejääk elektrivõrku.
Protsessid, mida saab selle muundamise läbiviimisel järgida, võib jagada füüsikaline, füüsikalis-keemiline, termokeemiline ja bioloogiline.
Põlemine biomassi tehastes
Lihtsamalt öeldes on põlemine üsna kiire keemiline reaktsioon, mis tähendab ühendab õhust pärinevat hapnikku (mis on oksüdeerija) kütuse erinevate oksüdeerivate elementidega põhjustades seega soojuse eraldumist.
Sel põhjusel peavad selle keemilise protsessi tekkimiseks ilmnema need neli olukorda:
- Kütust ehk biomassi peab olema piisav.
- See peab moodustama piisavas koguses põlemisõhku, mis sisaldab kütuse oksüdeerumiseks või sellega reageerimiseks vajalikku hapnikku.
- Temperatuur peab olema piisavalt kõrge, et reaktsioon toimuks ja püsiks. Kui temperatuur ei ületa kindlat väärtust, mida nimetatakse süttimistemperatuuriks, ei reageeri oksüdeerija ja kütus.
- Peab olema põlemise algataja, tavaliselt juba olemas olev leek. See tähendab, et tavaliselt osalevad põlemissüsteemi süütamisel teised elemendid, isegi muud kütused.
Biomassi eeltöötlus
Enne biomassi põletamist katlas tuleb see eelnevalt läbi viia, mis: hõlbustada kütuse ja oksüdeerija vahelist reaktsiooniprotsessi.
See protsess hõlbustab põlemist, kuna see reguleerib põhimõtteliselt granulomeetriat ja niiskuse astet.
Protsesside või varasemate raviviiside komplektil on kolm põhieesmärki:
- Homogeniseeri biomassi sisestamine katlasse, nii et katla saab püsiva sarnase väärtusega energiavoo.
- Vähenda selle granulomeetria suurendada selle eripinda.
Tegelikult, mida väiksem on tera suurus, seda suurem on pind, et kütus ja oksüdeerija saaksid reageerida, kiirendades seeläbi reaktsiooni ja vähendades reageerimata (põletamata) biomassi hulka - Vähendage niiskust mida see sisaldab, takistades osa põlemisel eralduvast soojusest vee aurustumissoojusena, vähendades aurude temperatuuri.
Seda kõike tuleb teha ka võimalikult väike energiatarbimine, kuna kogu nendes protsessides tarbitav energia, välja arvatud juhul, kui see on jääkenergia või energia, mida saab tasuta kasutada, tähendab jaama genereeritud netoenergia vähenemist.
Biomassi katel
Katel on kindlasti biomassi põletamise termoelektrijaama põhiseadmed.
Selles viiakse läbi protsess biomassi keemilise energia muundamiseks soojusenergiaks, mis hiljem muundatakse mehaaniliseks energiaks.
Lisaks peamisele seadmele on katel peamine probleem ka tehase käitamise eest vastutavatele tehnikutele.
Kahtlemata võivad seadmed põhjustada kõige rohkem potentsiaalseid probleeme, põhjustada kõige rohkem seisakuid ja vajada kõige rangemat hooldust.
Põhjused, miks katel on problemaatiline seade, on järgmised:
- See on arenev tehnoloogia, mida pole piisavalt arendatud. Silmitsi teiste kogemustega, mis on kogutud teistes põlemisprotsessides, mis eraldavad tahke kütuse oksüdeerimisel suure hulga soojusenergiat, näiteks söetehased, seisab biomassi põletamine silmitsi uute probleemidega, mida pole veel lahendatud. on täielikult rahuldavalt lahendatud.
- Biomassi kõrge kaaliumi- ja kloorisisaldus põhjustab katla erinevates osades inkrustatsiooni ja korrosiooni.
- Põlemine ei ole täiesti stabiilne, rõhu ja temperatuuri kõikumised on märkimisväärsed.
- Katla juhtimise täielikuks automatiseerimiseks on suuri raskusi, kuna varieeruvad tingimused, milles biomass võib olla sissepääsu juures.
- Jaamade kasumlikkus, isegi kui Hispaania õigusaktides pakutakse elektritootmise lisatasusid, on väga tihe, mis sunnib kokku hoidma kõiki komponente, sealhulgas katelt. Seetõttu ei kasutata parimaid materjale ega parimaid tehnikaid, kuna nendega kaasnevad kulud suurenevad.
Ainult üks Katla tüübi õige valimine võib viia edukalt biomassi tootmise projekti saavutamiseniSamal ajal muudab sobimatu valik seda tüüpi tehastesse tehtavate investeeringute, mis on 1–3 miljonit eurot ühe MW paigaldatud elektrienergia kohta, kasumliku tootmise äärmiselt keeruliseks.
Biomassi termoelektrijaamad
Biomassi termoelektrijaam on a elektrijaam mis kasutab ära teatud koguses biomassi sisalduvat keemilist energiat ja mis eraldub põlemisprotsessi käigus soojusenergiana.
Esiteks peab biomassi energia taaskasutusjaamas olema tingimuste standardiseerimiseks biomassi eeltöötlussüsteem, mille põhieesmärk on vähendada selles sisalduvat niiskust, kohandada biomassi suurust ja ühtlust. saavutada põlemissüsteemi kõrgeim efektiivsus.
Kui soojusenergia on sobivas ahjus vabanenud, vahetavad põlemisel eralduvad gaasid, mis koosnevad peamiselt süsinikdioksiidist ja H2O-st koos teiste tahkete ja gaasiliste ainetega, oma soojuse katlas, mille kaudu vesi ringleb ja mis tavaliselt muundatakse auruks teatud rõhk ja temperatuur.
Biomassi põlemisgaasid läbivad katelt, andes oma energia veele / aurule erinevates etappides: veeseinad, ülekuumuti, aurustustala, ökonomaiser ja õhu eelsoojendid.
Seejärel viiakse katlas moodustunud rõhu all olev aur turbiini, kus see laieneb, tekitades uue energiamuundumise, mille abil muundatakse rõhu all aurus sisalduv potentsiaalne energia. kõigepealt kineetilises energias ja seejärel pöörlevas mehaanilises energias.
Biomassi termoelektrijaamade õigusraamistik Hispaanias
Hispaania elektritootmine vastab erainvestorid, ehkki tegemist on riigi tugevalt reguleeritud tegevusega.
Seda tegevust reguleerivad erinevad seadused ja dekreedid ning igal seadusel, kes töötab biomassi elektrijaamades, on oluline seda õiguslikku raamistikku tunda.
Elektrienergiaga seotud erinevad tegevused alluvad teatavale riigi sekkumisele, arvestades nende tegevuste olulisust.
Traditsiooniliselt on kasutatud avaliku teenuse iseloomu, kus riik vastutab elektrienergia tootmise, transpordi, jaotamise ja turustamise eest.
Täna pole see enam avalik teenus, kuna need tegevused on täielikult liberaliseeritud.
Riiklik sekkumine on praegu alles, kuna need on tegevused, mille suhtes kohaldatakse ranget reguleerimist. Esiteks on huvitav uurida, kuidas erinevad normid võivad mõjutada elektrienergia tootmise, transpordi ja müügiga seotud tegevusi.
Biomass koduseks kasutamiseks
Kuigi olen keskendunud rohkem elektrienergia saamiseks, on mainitud ka biomassi kasutamist soojuse saamiseks kütteks ja veelgi parem - kodumajapidamises ainult katelde ja ahjudega.
Kui soovite rohkem teavet, võite lugeda minu kolleegi Germáni artiklit Kõik, mida peate teadma graanulahjude kohta
Sel moel pole kedagi, kes teid biomassi küsimuses peataks ja kes teab, võib-olla julgete ühe neist ahjudest oma koju paigaldada.