Az első dolog, amit tudnia kell, hogy a biomassza nem más, mint növényi vagy állati eredetű szerves anyagok, a szerves hulladék és a hulladék ide tartozik, ami energia előállítására alkalmas.
Ennek oka az a tény, hogy a növények a Nap sugárzó energiáját kémiai energiává alakítják át a fotoszintézis és ennek az energiának egy része szerves anyag formájában van elraktározva, amelyet felhasználhatunk.
Jelenleg a biomassza következő meghatározása elfogadott:
"A biomassza a megújuló energiatermékek és nyersanyagok csoportjának számít, amelyek biológiai úton képződött szerves anyagokból származnak".
Éppen ezért a fosszilis tüzelőanyagok és az azokból származó szerves anyagok, például a műanyagok és a legtöbb szintetikus termék fogalma nincs helyben a biomassza meghatározásában.
Bár ezeknek az üzemanyagoknak és az azokból származó szerves anyagoknak biológiai eredete volt, keletkezésük a múltban történt.
A biomassza tehát a növények fotoszintézise révén napenergia eredetű megújuló energia.
Ezen kívül szerint 2003/30 / EK irányelv biomassza:
"A mezőgazdaságból, az erdőgazdálkodásból és a kapcsolódó iparágakból származó hulladékok és maradványok biológiailag lebontható része, valamint az ipari és települési hulladék biológiailag lebontható része."
Abból a felismerésből, hogy általánosságban a biomassza bármely meghatározása főleg két kifejezést ölel fel; megújuló és organikus.
A biomassza mint energiaforrás
Az ókortól kezdve az ember energiaforrásként a biomasszát használja napi feladatai elvégzéséhez.
Amióta a fosszilis üzemanyagok használata elterjedt, a biomasszát elfelejtették egy alacsonyabb síkon, ahol az elsődleges energiatermeléshez való hozzájárulása elhanyagolható volt.
Ma a különféle tényezőknek köszönhetően a biomassza újjáéledt energiaforrásként.
A biomassza mint energiaforrás újjáélesztéséért felelős tényezők a következők:
- Az emelkedő olajár.
- Fokozott mezőgazdasági termelés.
- A mezőgazdasági termelés alternatív felhasználási lehetőségeinek keresése.
- Klímaváltozás.
- A tudományos és műszaki ismeretek felhasználásának lehetősége az energiatermelési folyamat optimalizálására.
- Kedvező gazdasági keret a biomasszát üzemanyagként használó erőművek fejlesztéséhez, köszönhetően az ezzel a forrással rendelkező erőművek által kapott termelési támogatásoknak.
- Szabályozási nehézség merül fel más típusú projektek kidolgozásában, így a biomassza marad a legésszerűbb alternatíva a gazdasági befektetés nyereségessé tételéhez.
A biomassza típusai
Az energiatermelésre felhasznált biomassza az erdő kitermelésének maradványaiból, a fa első és második átalakításának iparából, a szilárd városi hulladék szerves részéből, állattenyésztési műveletekből származó hulladékból, mezőgazdasági és erdészeti termékekből, energianövényekből származik. , akiket kizárólag biomassza megszerzésére kiaknáznak.
Általában, a biomasszát minden olyan energiatermelésből származó szerves termékből nyerik, bár ezek a főbbek.
Természetes biomassza
Természetes biomassza az, amely természetes ökoszisztémák. Ennek az erőforrásnak az intenzív kiaknázása nem kompatibilis a környezet védelmével, annak ellenére, hogy az egyik legfejlettebb energiaforrás az elmaradott országokban.
Ez a természetes biomassza emberi beavatkozás nélkül jön létre annak módosítására vagy fokozására.
Alapvetően arról szól erdei maradványok:
- Az erdők és ültetvénymaradványok tisztításának származékai
- Tűzifa és ágak
- Tűlevelűek
- Leveles
Maradék biomassza
A maradék biomassza az, ami emberi tevékenység során keletkezett amelyek szerves anyagokat használnak. Ennek megszüntetése sok esetben problémát jelent. Ez a fajta biomassza előnyökkel jár a használatában:
- Csökkenti a szennyezés és a tűz kockázatát.
- Csökkentse a hulladéklerakó helyét.
- A gyártási költségek alacsonyak lehetnek.
- A szállítási költségek alacsonyak lehetnek.
- Kerülje a CO2-kibocsátást.
- Munkahelyek létrehozása.
- Hozzájárul a vidékfejlesztéshez.
A maradék biomassza viszont az alább említett kategóriák sorára oszlik.
Mezőgazdasági többlet
Az emberi fogyasztásra nem használt mezőgazdasági többleteket alkalmasnak tekintik biomasszaként történő felhasználásra energetikai célokra.
Az emberi élelmiszerláncban használt mezőgazdasági termékek ilyen felhasználása indokolatlan rossz nevet okozott a biomassza energetikai célú felhasználása, mivel ezt a felhasználást azzal vádolták, hogy megnövekszik bizonyos mezőgazdasági termékek költsége, amelyek számos harmadik világbeli és fejlődő országban az élelmiszer alapját képezik.
Ezeket a mezőgazdasági többleteket egyaránt lehet felhasználni üzemanyagként az áramtermelő erőművekben, és bioüzemanyagokká alakítani.
Energianövények
A fent említett energianövények olyan speciális növények, amelyeket kizárólag energiatermelésre szánnak.
A hagyományos mezőgazdasági növényektől eltérően fő jellemzőik a sajátosságaik magas biomassza termelékenység és magas rusztikusság, olyan jellemzőkben fejezik ki, mint az aszályval szembeni ellenálló képesség, a betegségek, az erély, a korai növekedés, az újranövekedési képesség és a szélső területekhez való alkalmazkodás.
Az energianövények közé tartozhatnak a hagyományos növények (gabonafélék, cukornád, olajos magvak) és a nem hagyományos növények (cynara, pataca, édes cirok), amelyek termesztési igényeinek meghatározása érdekében számos tanulmány tárgyát képezik.
Biomassza átalakulási folyamatok
A fentiekből kitűnik, hogy a biomassza fogalmába tartozó anyagok nagy változatossága lehetővé teszi a a lehetséges transzformációs folyamatok sokfélesége e biomassza energiává.
Emiatt a biomassza különféle átalakítási folyamatok alkalmazásával különböző energiaformákká alakítható, ezek az energiafajták:
Hő és gőz
Biomassza vagy biogáz elégetésével hőt és gőzt lehet előállítani.
A hő lehet a fő termék a fűtési és főzési alkalmazásokhoz, vagy lehet az áramtermelés mellékterméke az erőművekben, amelyek villamos energiát és gőzt termelnek.
Gáznemű üzemanyag
Az anaerob lebontási vagy gázosítási folyamatokban keletkező biogáz felhasználható belső égésű motorokban villamosenergia-termeléshez, fűtéshez és légkondicionáláshoz a háztartási, kereskedelmi és intézményi szektorokban, valamint módosított járművekben.
bioüzemanyagok
A bioüzemanyagok, például az etanol és a biodízel gyártása (megnézheti a Hogyan készítsünk házi biodízelt című cikket) számos közlekedési alkalmazásban jelentős mennyiségű fosszilis tüzelőanyagot helyettesíthet.
Az etanol kiterjedt használata Brazíliában több mint 20 éve azt mutatja a bioüzemanyagok technikailag megvalósíthatók nagy léptékben.
Az Egyesült Államokban és Európában növekszik a termelésük, és kőolajszármazékokkal keverve forgalmazzák őket.
Például az E20 nevű keverék, amely 20% etanolt és 80% petróleumot tartalmaz, alkalmazható a legtöbb gyújtómotorban.
Jelenleg ez a fajta üzemanyag valamilyen típusú üzemanyagot kap támogatás vagy állami támogatás, de a jövőben az energianövények növekedésével és a méretgazdaságosság növekedésével a költségek csökkentése versenyképessé teheti termelésüket.
elektromosság
A biomasszából előállított villamos energia "zöld energiaként" forgalmazható, mivel nem járul hozzá az üvegházhatáshoz, mert mentes a szén-dioxid (CO2) kibocsátástól.
Ez a fajta energia új lehetőségeket kínálhat a piac számára, mivel költségstruktúrája lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy támogassák a hatékony technológiákba történő nagyobb beruházásokat, ami növeli a bioenergia-ipart.
Ko termelés (hő és villamos energia)
Az együtttermelés a gőz és villamos energia egyidejű termelése, amelyek számos ipari folyamathoz alkalmazhatók, amelyek mindkét energiaformát megkövetelik.
Közép-Amerikában például ez a folyamat nagyon elterjedt a cukoriparban, ahol lehetőség nyílik a technológiai hulladék, elsősorban a bagass előnyeinek kihasználására.
A rendelkezésre álló bagasse nagy megbízhatósága miatt hagyományosan az együtttermelés meglehetősen hatékonyan zajlik. Az utóbbi években azonban megfigyelhető az a tendencia, hogy javítsák a folyamatot, hogy több villamos energiát termeljenek, és a többletet eladják a villamosenergia-hálózatnak.
Az átalakítás végrehajtása során követhető folyamatok feloszthatók fizikai, fizikai-kémiai, termokémiai és biológiai.
Égetés biomassza üzemekben
Egyszerűen fogalmazva: az égés meglehetősen gyors kémiai reakció, amelynek során egyesíti a levegő oxigénjét (mi az oxidálószer) az üzemanyag különböző oxidáló elemeivel így kibocsátva a hő felszabadulását.
Ezért ennek a kémiai folyamatnak a bekövetkezéséhez ennek a 4 körülménynek meg kell történnie:
- Elegendő mennyiségű üzemanyagnak, azaz biomasszának kell lennie.
- Megfelelő mennyiségű égési levegőt kell készítenie, amely tartalmazza az üzemanyag oxidálásához vagy az azzal való reakcióhoz szükséges oxigént.
- A hőmérsékletnek elég magasnak kell lennie ahhoz, hogy a reakció bekövetkezhessen és fennmaradjon. Ha a hőmérséklet nem haladja meg a gyújtási hőmérsékletnek nevezett értéket, az oxidálószer és az üzemanyag nem reagál.
- Kell lennie egy égésindítónak, általában egy már meglévő lángnak. Ez azt jelenti, hogy általában más elemek vesznek részt az égési rendszer gyújtásában, még más üzemanyagok is.
Biomassza előkezelés
A biomasszát, mielőtt a kazánban megégetnénk, egy korábbi előkészítési eljárásnak kell alávetni, amely megkönnyítik az üzemanyag és az oxidálószer közötti reakció folyamatát.
Ez a folyamat megkönnyíti az égést, mivel alapvetően módosítja a granulometriát és a páratartalom mértékét.
A folyamatoknak vagy a korábbi kezeléseknek három alapvető célja van:
- Homogenizálni a biomassza bevitele a kazánba, így a kazán állandó, hasonló értékű energiaáramot kap.
- Csökken granulometriája hogy növelje a fajlagos felületét.
Valójában minél kisebb a szemcseméret, annál nagyobb a felület, így az üzemanyag és az oxidálószer reagálni tudnak, ezáltal felgyorsítja a reakciót és csökkenti a nem reagáló (elégetlen) biomassza mennyiségét. - Csökkentse a páratartalmat amit tartalmaz, elkerülve, hogy az égés során felszabaduló hő egy részét a víz párolgási hőjeként használják fel, csökkentve a füst hőmérsékletét.
Mindezt a a lehető legkisebb energiafogyasztás, mivel az ezekben a folyamatokban felhasznált energia, kivéve, ha maradék energia vagy ingyenesen felhasználható energia, az üzem által termelt nettó energia csökkenését jelenti.
A biomassza kazán
A kazán határozottan az biomassza-égető hőelektromos erőmű fő berendezései.
Ebben a biomasszában található kémiai energia hőenergiává alakításának folyamata zajlik, amely később mechanikai energiává alakul.
A kazán, amellett, hogy a fő berendezés, egyben az üzem működtetésével megbízott technikusok fő gondja is.
Kétségtelen, hogy a berendezés okozhatja a legtöbb lehetséges problémát, a legtöbb leállást és a legszigorúbb karbantartást igényli.
A kazán problémás berendezések okai a következők:
- Ez egy feltörekvő technológia, nem kellően fejlett. A szilárd tüzelőanyagok, például a szénerőművek oxidációja során nagy mennyiségű hőenergiát felszabadító égési folyamatokban felhalmozott nagy tapasztalatokkal, például a szénerőművekkel, a biomassza-elégetés számos új problémával szembesül, amelyekkel még nem foglalkoztak. kielégítően.
- A biomassza magas kálium- és klórtartalma skálát és korróziót okoz a kazán különböző részein.
- Az égés nem teljesen stabil, jelentős nyomás- és hőmérséklet-változásokat mutat.
- Nagy nehézségekbe ütközik a kazán vezérlésének teljes automatizálása, annak a körülménynek a változékonysága miatt, amelyben a biomassza bemutatható a bejáratnál.
- Az erőművek jövedelmezősége, még a spanyol jogszabályok által felajánlott villamosenergia-termelési díjak mellett is, nagyon szoros, és minden alkatrészre, beleértve a kazánt is, megtakarítást kényszerít. Ezért a legjobb anyagokat vagy a legjobb technikákat nem alkalmazzák, az ezzel járó költségnövekedés miatt.
Csak egy A kazán típusának megfelelő megválasztása sikeres lehet a biomassza-villamosenergia-termelési projekt megvalósításábanUgyanakkor a nem megfelelő választás rendkívül megnehezíti, hogy az ilyen típusú erőműbe történő beruházás nyereséges legyen, amely 1–3 millió eurót tesz ki a beépített villamos energia MW-jánként.
Biomassza hőelemek
A biomassza termoelektromos üzem a erőmű amely kihasználja a kémiai energiát, amelyet egy bizonyos mennyiségű biomassza tartalmaz, és amely hőenergiaként szabadul fel egy égési folyamat során.
Először is, a biomassza-energia-visszanyerő üzemnek rendelkeznie kell biomassza-előkezelő rendszerrel, amelynek fő célja a benne lévő páratartalom csökkentése, a biomassza méretének és egységességének adaptálása a feltételek egységesítése érdekében. vezesse be a kazánt és érje el az égési rendszer legnagyobb hatékonyságát.
Amint a hőenergia felszabadul egy megfelelő kemencében, az égés során felszabaduló gázok, amelyek CO2-ból és H2O-ból állnak, többnyire más szilárd és gáznemű anyagokkal együtt, hőcserét végeznek egy kazánban, amelyen keresztül a víz kering, és amely rendszerint gőz egy bizonyos nyomáson és hőmérsékleten.
A biomassza égési gázok áthaladnak a kazánon, energiájukat különböző szakaszokban juttatják a vízhez / gőzhöz: vízfalak, túlhevítő, párologtató gerenda, gazdaságosító és levegő előmelegítők.
A kazánban nyomás alatt képződő gőzt ezután egy turbinába szállítják, ahol az kitágul, és új energiaátalakítást eredményez, amelynek révén a nyomás alatt lévő gőzben lévő potenciális energia átalakul előbb kinetikus energiában, majd forgási mechanikus energiában.
A biomassza termoelektromos erőművek jogszabályi kerete Spanyolországban
A spanyolországi villamosenergia-termelés megfelel magánbefektetők, bár ez az állam által szigorúan szabályozott tevékenység.
Különféle törvények és rendeletek szabályozzák ezt a tevékenységet, és minden biomassza erőműben dolgozó szakember számára elengedhetetlen, hogy ismerje ezt a jogi keretet.
Az elektromos energiával kapcsolatos különféle tevékenységeket bizonyos állami beavatkozásnak kell alávetni, tekintettel e tevékenységek fontosságára.
Hagyományosan a közszolgáltatás jellegét használták, az állam felelős az elektromos energia előállításáért, szállításáért, elosztásáért és forgalmazásáért.
Ma már nem közszolgálat, mivel ezek a tevékenységek teljesen liberalizáltak.
Az állami beavatkozás jelenleg is fennmarad, mivel ezek tevékenységek szigorú szabályozás alá esnek. Érdekes lesz először megvizsgálni, hogy az elektromos energia előállításával, szállításával és értékesítésével kapcsolatos tevékenységeket hogyan befolyásolhatják a különböző normák.
Biomassza háztartási használatra
Habár jobban foglalkoztam a villamos energia előállításával, a biomassza hőtermelésre történő felhasználása fűtés céljára szintén megemlítésre került, és még jobb, háztartási szinten, kizárólag erre szolgáló kazánokkal és kályhákkal.
Ha további információra van szüksége, olvassa el Germán kollégám Minden, amit a pellet kályhákról tudnod kell című cikkét
Ily módon senki sem akadályoz meg benneteket a biomassza kérdésében, és ki tudja, talán ki merte telepíteni az egyik ilyen kályhát az otthonába.