Ensinnäkin sinun pitäisi tietää, että biomassa ei ole muuta kuin kasvi- tai eläinperäiset orgaaniset aineet, orgaaninen jäte ja jäte sisältyvät tähän, mikä on voidaan käyttää energian tuottamiseen.
Syynä on se, että kasvit muuttavat auringon säteilevän energian kemialliseksi energiaksi fotosynteesi ja osa tästä energiasta varastoidaan orgaanisen aineen muodossa, jota voimme hyödyntää.
Tällä hetkellä biomassan seuraava määritelmä hyväksytään:
"Biomassaa pidetään uusiutuvien energialähteiden ja raaka-aineiden ryhmänä, jotka ovat peräisin biologisilla keinoilla muodostuneesta orgaanisesta aineesta".
Tästä syystä fossiilisten polttoaineiden ja niistä johdettujen orgaanisten aineiden, kuten muovien ja useimpien synteettisten tuotteiden, käsite ei ole paikalla biomassan määritelmässä.
Vaikka näillä polttoaineilla ja niistä johdetuilla orgaanisilla aineilla oli biologinen alkuperä, niiden muodostuminen tapahtui aikaisemmin.
Biomassa on siis aurinkoenergiasta peräisin olevaa uusiutuvaa energiaa kasvien fotosynteesin kautta.
Lisäksi mukaan Direktiivi 2003/30 / EY biomassa on:
"Maatalouden, metsätalouden ja siihen liittyvän teollisuuden jätetuotteiden ja jätteiden biohajoava osa sekä teollisuus- ja yhdyskuntajätteen biohajoava osuus."
Ymmärrämme, että yleensä mikä tahansa biomassan määritelmä käsittää pääasiassa kaksi termiä; uusiutuva ja orgaaninen.
Biomassa energialähteenä
Muinaisista ajoista lähtien ihminen on käyttänyt biomassaa energialähteenä päivittäisten tehtäviensä suorittamiseen.
Koska fossiilisten polttoaineiden käyttö alkoi yleistyä, biomassa unohdettiin alemmalle tasolle, jossa sen osuus primäärienergian tuotannossa oli merkityksetön.
Nykyään useiden tekijöiden ansiosta biomassa on uusiutunut energialähteenä.
Biomassan elvyttämisestä energialähteenä ovat vastanneet seuraavat tekijät:
- Öljyn hinnan nousu.
- Lisääntynyt maataloustuotanto.
- Tarve etsiä vaihtoehtoisia käyttötarkoituksia maataloustuotannolle.
- Ilmastomuutos
- Mahdollisuus käyttää tieteellistä ja teknistä tietoa energiantuotantoprosessin optimoimiseksi.
- Suotuisat taloudelliset puitteet biomassaa polttoaineena käyttävien laitosten kehittämiselle tämän lähteen voimaloiden saamien tuotantotukien ansiosta.
- Sääntelyyn liittyvä vaikeus muun tyyppisten hankkeiden kehittämisessä, jolloin biomassa on järkevin vaihtoehto tehdä taloudellinen investointi kannattavaksi.
Biomassan tyypit
Energiantuotantoon käytetty biomassa saadaan metsänhoidon jäännöksistä, puun ensimmäisen ja toisen muuntamisen teollisuudesta, kiinteän yhdyskuntajätteen orgaanisesta osasta, kotieläintoiminnasta peräisin olevasta jätteestä, maa- ja metsätaloustuotteet, energiakasvit, kasvit, jotka on tarkoitettu yksinomaan niiden hyödyntämiseen biomassan saamiseksi.
Yleisesti, biomassa saadaan mistä tahansa orgaaniselle tuotteelle, joka on alttiita energiankäytölle, vaikka nämä ovatkin tärkeimmät.
Luonnollinen biomassa
Luonnollinen biomassa on sitä, joka tuotetaan vuonna luonnon ekosysteemit. Tämän resurssin intensiivinen hyödyntäminen ei ole yhteensopivaa ympäristönsuojelun kanssa, vaikka se onkin yksi tärkeimmistä energialähteistä alikehittyneissä maissa.
Tämä luonnollinen biomassa luodaan ilman ihmisen väliintuloa sen muuttamiseksi tai parantamiseksi.
Kyse on pohjimmiltaan metsäjäämät:
- Johdannaiset metsien ja viljelmien puhdistuksesta
- Polttopuut ja oksat
- Havupuu
- Leafy
Jäännösbiomassa
Jäännösbiomassa on mitä syntyy ihmisen toiminnasta jotka käyttävät orgaanista ainetta. Sen poistaminen monissa tapauksissa on ongelma. Tämän tyyppisellä biomassalla on etuja sen käytössä:
- Vähentää pilaantumista ja palovaaroja.
- Vähennä kaatopaikkatilaa.
- Tuotantokustannukset voivat olla alhaiset.
- Kuljetuskustannukset voivat olla alhaiset.
- Vältä hiilidioksidipäästöjä.
- Luo työpaikkoja.
- Vaikuttaa maaseudun kehittämiseen.
Jäännösbiomassa on puolestaan jaettu seuraaviin luokkiin.
Maatalouden ylijäämä
Maatalouden ylijäämää, jota ei käytetä ihmisravinnoksi, pidetään soveltuvana käytettäväksi biomassana energiaa varten.
Tämä ihmisten elintarvikeketjussa käytettyjen maataloustuotteiden käyttö on aiheuttanut perusteettoman pahan nimen biomassan käytöstä energiatarkoituksiin, koska tätä käyttöä on syytetty tiettyjen maataloustuotteiden hintojen noususta, jotka ovat elintarvikkeiden perustana monissa kolmansissa maissa ja kehitysmaissa.
Näitä maatalouden ylijäämiä voidaan käyttää sekä polttoaineena sähköntuotantolaitoksissa että muuntaa biopolttoaineiksi.
Energiakasvit
Edellä mainitut energiakasvit ovat erityisiä viljelykasveja, jotka on tarkoitettu yksinomaan energiantuotantoon.
Toisin kuin perinteiset maatalouskasvit, niiden pääominaisuudet ovat niiden korkea biomassan tuottavuus ja korkea maalaisuus, ilmaistaan ominaisuuksina, kuten vastustuskyky kuivuudelle, taudeille, voimalle, varhaiselle kasvulle, uudelleenkasvukapasiteetille ja sopeutumiselle marginaalimaille.
Energiakasvit voivat sisältää perinteisiä viljelykasveja (vilja, sokeriruoko, öljysiemenet) ja muita kuin tavanomaisia viljelykasveja (cynara, pataca, makea durra), joista on tehty lukuisia tutkimuksia niiden viljelytarpeen määrittämiseksi.
Biomassan muuntamisprosessit
Kuten edellä nähtiin, biomassan käsitteeseen sisältyvien materiaalien suuri valikoima antaa puolestaan mahdollisuuden luoda a erilaisia mahdollisia muunnosprosesseja tämän biomassan energiaksi.
Tästä syystä biomassa voidaan muuntaa erilaisiksi energiamuodoiksi soveltamalla erilaisia muunnosprosesseja, nämä energiatyypit ovat:
Lämpö ja höyry
On mahdollista tuottaa lämpöä ja höyryä polttamalla biomassaa tai biokaasua.
Lämpö voi olla päätuote lämmitys- ja ruoanlaittosovelluksissa tai se voi olla sivutuote sähkön ja sähkön yhteistuotantolaitoksissa.
Kaasumainen polttoaine
Anaerobisissa pilkkomis- tai kaasutusprosesseissa tuotettua biokaasua voidaan käyttää polttomoottoreissa sähköntuotantoon, lämmitykseen ja ilmastointiin kotitalous-, kauppa- ja laitosalalla sekä muunnetuissa ajoneuvoissa.
biopolttoaineet
Biopolttoaineiden kuten etanolin ja biodieselin tuotanto (voit katsoa artikkelia Kuinka tehdä kotitekoista bioseliä) voi korvata merkittäviä määriä fossiilisia polttoaineita monissa liikennesovelluksissa.
Etanolin laaja käyttö Brasiliassa on osoittanut sen yli 20 vuoden ajan biopolttoaineet ovat teknisesti toteuttamiskelpoisia suuressa mittakaavassa.
Yhdysvalloissa ja Euroopassa niiden tuotanto kasvaa ja niitä markkinoidaan sekoitettuna öljyjohdannaisiin.
Esimerkiksi seosta nimeltä E20, joka koostuu 20% etanolista ja 80% öljystä, voidaan käyttää useimmissa sytytysmoottoreissa.
Tällä hetkellä tämän tyyppinen polttoaine saa jonkinlaista polttoainetta avustus tai valtiontuki, mutta tulevaisuudessa energiankasvien kasvun ja mittakaavaetujen ansiosta kustannusten aleneminen voi tehdä niiden tuotannosta kilpailukykyistä.
sähkö
Biomassasta tuotettua sähköä voidaan markkinoida "vihreänä energiana", koska se ei edistä kasvihuoneilmiötä, koska siinä ei ole hiilidioksidipäästöjä (CO2).
Tämän tyyppinen energia voi tarjota uusia vaihtoehtoja markkinoille, koska sen kustannusrakenne antaa käyttäjille mahdollisuuden tukea tehokkaampiin tekniikoihin tehtäviä investointeja, mikä lisää bioenergiateollisuutta.
Yhteistuotanto (lämpö ja sähkö)
Yhteistuotanto viittaa samanaikainen höyryn ja sähkön tuotanto, jota voidaan soveltaa moniin teollisiin prosesseihin, jotka vaativat molempia energiamuotoja.
Esimerkiksi Keski-Amerikassa tämä prosessi on hyvin yleinen sokeriteollisuudessa, jossa on mahdollista hyödyntää prosessijätettä, pääasiassa bagassia.
Saatavilla olevan bagassin korkean luotettavuuden vuoksi yhteistuotanto tapahtuu perinteisesti melko tehokkaasti. Viime vuosina on kuitenkin ollut suuntaus parantaa prosessia tuottaa enemmän sähköä ja myydä ylijäämä sähköverkkoon.
Prosessit, joita voidaan seurata tämän muunnoksen toteuttamiseksi, voidaan jakaa fysikaaliset, fysikaalis-kemialliset, termokemialliset ja biologiset.
Polttaminen biomassalaitoksissa
Yksinkertaisesti sanottuna palaminen on melko nopea kemiallinen reaktio, jolla yhdistää ilman happea (mikä on hapetin) polttoaineen eri hapettavien alkuaineiden kanssa jolloin se vapauttaa lämpöä.
Tästä syystä tämän kemiallisen prosessin tapahtumiseksi on täytettävä nämä 4 olosuhetta:
- Polttoainetta eli biomassaa on oltava riittävä määrä.
- Sen on tuotettava riittävä määrä palamisilmaa, joka sisältää hapen, joka tarvitaan hapettumiseen tai reaktioon polttoaineen kanssa.
- Lämpötilan on oltava riittävän korkea, jotta reaktio voi tapahtua ja kestää. Jos lämpötila ei ylitä tiettyä arvoa, jota kutsutaan syttymislämpötilaksi, hapetin ja polttoaine eivät reagoi.
- On oltava palamisen aloittaja, yleensä jo olemassa oleva liekki. Tämä tarkoittaa, että muut elementit, myös muut polttoaineet, osallistuvat normaalisti polttojärjestelmän syttymiseen.
Biomassan esikäsittely
Biomassa on ennen sen polttamista kattilassa alistettava aikaisemmalle valmistusprosessille, joka helpottaa polttoaineen ja hapettimen välistä reaktioprosessia.
Tämä prosessi helpottaa palamista, koska se säätää perusteellisesti granulometriaa ja kosteusastetta.
Prosessisarjalla tai aikaisemmilla hoidoilla on kolme perustavoitetta:
- Homogenisoi biomassan syöttö kattilaan siten, että kattila saa vakiona samanarvoisen energian virtauksen.
- Vähennä sen granulometria lisätä sen ominaispinta-alaa.
Itse asiassa mitä pienempi raekoko, sitä suurempi pinta-ala on, jotta polttoaine ja hapetin voivat reagoida, mikä nopeuttaa reaktiota ja vähentää biomassan määrää, joka ei reagoi (palamaton) - Vähennä kosteutta että se sisältää estäen osan palamisen aikana vapautuvasta lämmöstä käyttämistä veden höyrystymislämpöä vähentäen höyryjen lämpötilaa.
Kaikki tämä on tehtävä myös pienin mahdollinen energiankulutus, koska kaikki näissä prosesseissa kulutettu energia, ellei se ole jäännösenergiaa tai energiaa, jota voidaan käyttää ilmaiseksi, tarkoittaa laitoksen tuottaman nettoenergian vähenemistä.
Biomassakattila
Kattila on ehdottomasti biomassan polttolaitoksen päälaitteet.
Siinä suoritetaan prosessi biomassan sisältämän kemiallisen energian muuttamiseksi lämpöenergiaksi, joka myöhemmin muuttuu mekaaniseksi energiaksi.
Kattila on päälaitteiden lisäksi myös tärkein huolenaihe laitoksen toiminnasta vastaaville teknikoille.
Laitteet voivat epäilemättä aiheuttaa eniten mahdollisia ongelmia, aiheuttaa eniten seisokkeja ja vaativat tiukinta huoltoa.
Syyt, miksi kattila on ongelmallinen laite, ovat seuraavat:
- Se on kehittyvä tekniikka, jota ei ole kehitetty riittävästi. Muissa polttoprosesseissa, jotka vapauttavat suuren määrän lämpöenergiaa kiinteän polttoaineen, kuten hiilivoimalaitosten hapettumisesta, kertyneen suuren kokemuksen edessä biomassan polttaminen on joukko uusia ongelmia, joita ei ole vielä ratkaistu. on ratkaistu täysin tyydyttävästi.
- Biomassan korkea kalium- ja klooripitoisuus aiheuttaa mittakaavaa ja korroosiota kattilan eri osissa.
- Palaminen ei ole täysin vakaa, sillä on merkittäviä vaihteluja paineessa ja lämpötilassa.
- Kattilan ohjauksen automaattisessa automatisoinnissa on suuria vaikeuksia, koska olosuhteet vaihtelevat, joissa biomassaa voi olla sisäänkäynnillä.
- Laitosten kannattavuus, vaikka Espanjan lainsäädännössä tarjotaan sähköntuotantopalkkioita, on erittäin tiukka, mikä pakottaa säästämään kaikkia komponentteja, kattila mukaan lukien. Siksi parhaita materiaaleja tai parhaita tekniikoita ei käytetä niiden aiheuttamien kustannusten nousun vuoksi.
Vain yksi Oikea kattilatyypin valinta voi johtaa onnistumiseen biomassan sähköntuotantoprojektissaSamanaikaisesti sopimattoman valinnan vuoksi on erittäin vaikeaa investoida tämän tyyppisiin laitoksiin, jotka edustavat 1-3 miljoonaa euroa asennettua sähköenergiaa kohden.
Biomassan lämpösähkölaitokset
Biomassan lämpösähkölaitos on a voimalaitos joka hyödyntää tietyn määrän biomassaa sisältävää kemiallista energiaa ja joka vapautuu lämpöenergiana palamisprosessin kautta.
Ensinnäkin biomassaenergian talteenottolaitoksella on oltava biomassan esikäsittelyjärjestelmä, jonka päätarkoituksena on vähentää sen sisältämää kosteutta, mukauttaa biomassan kokoa ja yhtenäisyyttä olosuhteiden yhdenmukaistamiseksi. tulo kattilaan ja saavuttaa polttojärjestelmän suurin hyötysuhde.
Kun lämpöenergia on vapautettu sopivassa uunissa, palamisen aikana vapautuneet kaasut, jotka koostuvat CO2: sta ja H2O: sta, enimmäkseen yhdessä muiden kiinteiden ja kaasumaisten aineiden kanssa, vaihtavat lämmönsä kattilassa, jonka läpi vesi kiertää, ja joka muuttuu normaalisti höyry tietyssä paineessa ja lämpötilassa.
Biomassan polttokaasut kulkevat kattilan läpi ja tuottavat energiansa veteen / höyryyn eri vaiheissa: vesiseinät, tulistin, höyrystyspalkki, ekonomaiseri ja ilmanlämmittimet.
Kattilassa muodostunut paineen alainen höyry kuljetetaan sitten turbiiniin, jossa se laajenee, mikä tuottaa uuden energian muunnoksen, jolla paineen alaisen höyryn sisältämä potentiaalinen energia muunnetaan ensin kineettisessä energiassa ja sitten pyörivässä mekaanisessa energiassa.
Lainsäädäntöpuitteet biomassan lämpösähkölaitoksille Espanjassa
Espanjan sähköntuotanto vastaa yksityiset sijoittajat, vaikka se on valtion voimakkaasti sääntelemää toimintaa.
Eri lait ja asetukset säätelevät tätä toimintaa, ja kaikkien biomassavoimaloissa työskentelevien teknikoiden on tärkeää tuntea tämä oikeudellinen kehys.
Sähköenergiaan liittyvät erilaiset toiminnot ovat tietyn valtion toimenpiteiden kohteena, ottaen huomioon näiden toimintojen merkitys.
Perinteisesti julkisen palvelun luonnetta on käytetty, ja valtio on vastuussa sähköenergian tuottamisesta, siirtämisestä, jakelusta ja kaupallistamisesta.
Nykyään se ei ole enää julkinen palvelu, koska nämä toimet on täysin vapautettu.
Julkinen interventio säilyy tällä hetkellä, koska ne ovat toimintaa, johon sovelletaan tiukkaa sääntelyä. On mielenkiintoista tutkia ensinnäkin, miten erilaiset normit voivat vaikuttaa sähköenergian tuotantoon, kuljetukseen ja myyntiin liittyvään toimintaan.
Biomassa kotikäyttöön
Vaikka olen keskittynyt enemmän energian hankkimiseen sähköstä, myös biomassan käyttö lämmön tuottamiseen lämmityksen käyttöä varten on mainittu ja vielä parempi, kotitalouksien tasolla yksinomaan sille tarkoitettujen kattiloiden ja uunien kanssa.
Jos haluat lisätietoja, voit lukea kollegani Germánin artikkelin Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää pellettiuuneista
Tällä tavalla kukaan ei estä sinua biomassan suhteen ja kuka tietää, ehkä uskallat asentaa yhden näistä uuneista kotiisi.