הדבר הראשון שאתה צריך לדעת הוא שביומסה היא לא יותר מ חומר אורגני ממקור צמחי או מן החיפסולת אורגנית ופסולת כלולים כאן, כלומר עלול לשמש לייצור אנרגיה.
הסיבה נובעת מכך שצמחים הופכים את האנרגיה הקורנת של השמש לאנרגיה כימית דרך ה- פוטוסינתזה וחלק מאנרגיה זו מאוחסן בצורה של חומר אורגני, אותו אנו יכולים לנצל.
נכון לעכשיו, ההגדרה הבאה של ביומסה מקובלת:
"ביומסה נחשבת לקבוצת מוצרי אנרגיה וחומרי גלם מתחדשים שמקורם בחומרים אורגניים הנוצרים באמצעים ביולוגיים".
מסיבה זו המושג דלקים מאובנים והחומרים האורגניים שמקורם בהם, כמו פלסטיק ומוצרים סינתטיים ביותר, אינו במקום בהגדרת הביומסה.
למרות שדלקים וחומרים אורגניים נגזרים מקורם ביולוגי, היווצרותם התרחשה בעבר.
ביומסה היא אפוא אנרגיה מתחדשת ממוצא סולארי באמצעות פוטוסינתזה של צמחים.
בנוסף, על פי הנחיה 2003/30 / EC ביומסה היא:
"חלק מתכלה של מוצרי פסולת ושאריות מחקלאות, ייעור ותעשיות נלוות, כמו גם השבר המתכלה של הפסולת התעשייתית והעירונית."
ממה שאנחנו מבינים הוא שבאופן כללי, כל הגדרה של ביומסה כוללת שתי מונחים בעיקר; מתחדשת ואורגנית.
ביומסה כמקור אנרגיה
מאז ימי קדם השתמש האדם בביומסה כמקור אנרגיה לביצוע משימותיו היומיומיות.
מאז שהשימוש בדלקים מאובנים החל לתפוס, ביומסה נשכחה במישור נמוך יותר, שם תרומתו לייצור אנרגיה ראשונית הייתה זניחה.
כיום, בזכות גורמים שונים, ביומסה חידשה כמקור אנרגיה.
הגורמים שהיו אחראים להחייאת הביומסה כמקור אנרגיה הם:
- מחיר הנפט העולה.
- ייצור חקלאי מוגבר.
- צריך לחפש שימושים חלופיים לייצור חקלאי.
- שינויי אקלים
- אפשרות לשימוש בידע מדעי וטכני לייעול תהליך ייצור האנרגיה.
- מסגרת כלכלית נוחה לפיתוח מפעלים המשתמשים בביומסה כדלק, הודות לסבסוד הייצור שמקבלים המפעלים המייצרים מקור זה.
- קושי רגולטורי בפיתוח פרויקטים מסוגים אחרים, והשאיר את הביומסה כחלופה הגיונית ביותר להשקעה כלכלית ברווחיות.
סוגי ביומסה
הביומסה המיועדת לייצור אנרגיה מתקבלת משרידי ייעור, מתעשיות הטרנספורמציה הראשונה והשנייה של העץ, מהשבר האורגני של פסולת מוצקה עירונית, מפסולת מפעילות בעלי חיים, מ תוצרת חקלאית וייעור, גידולי אנרגיה, אלה המיועדים אך ורק לניצולם להשגת ביומסה.
בדרך כלל, ביומסה מתקבלת מכל מוצר אורגני הרגיש לשימוש באנרגיה, אם כי אלה העיקריים שבהם.
ביומסה טבעית
ביומסה טבעית היא זו המיוצרת ב מערכות אקולוגיות טבעיות. ניצול אינטנסיבי של משאב זה אינו תואם את ההגנה על הסביבה, למרות שהוא אחד ממקורות האנרגיה העיקריים במדינות לא מפותחות.
ביומסה טבעית זו נוצרת ללא כל התערבות אנושית כדי לשנות או לשפר אותה.
זה ביסודו בערך שאריות יער:
- נגזרות לניקוי יערות ושרידי מטעים
- עצי הסקה וענפים
- מחטניים
- מְכוּסֶה עַלִים
ביומסה שיורית
הביומסה השיורית היא מה נוצר בפעילות אנושית המשתמשים בחומר אורגני. חיסולה במקרים רבים מהווה בעיה. לסוג זה של ביומסה יתרונות קשורים בשימוש בו:
- מפחית זיהום וסיכוני שריפה.
- צמצם את שטח ההטמנה.
- עלויות הייצור יכולות להיות נמוכות.
- עלויות ההובלה יכולות להיות נמוכות.
- הימנע מפליטת CO2.
- צור מקומות עבודה.
- תורם לפיתוח כפרי.
הביומסה השיורית מחולקת בתורה לסדרת קטגוריות המוזכרות להלן.
עודף חקלאי
עודפים חקלאיים שאינם משמשים למאכל אדם נחשבים מתאימים לשימוש כביומסה למטרות אנרגיה.
שימוש זה במוצרים חקלאיים המשמשים בשרשרת המזון האנושית גרם לשם רע לא מוצדק של השימוש בביומסה למטרות אנרגיה, מאחר ששימוש זה הואשם בעליית עלויות מוצרים חקלאיים מסוימים המהווים בסיס למזון בעולם השלישי ובמדינות מתפתחות רבות.
עודפים חקלאיים אלה יכולים לשמש גם כדלק במפעלי ייצור חשמל ולהפוך אותם לדלקים ביולוגיים.
גידולי אנרגיה
גידולי האנרגיה שהוזכרו לעיל הם גידולים ספציפיים המוקדשים אך ורק לייצור אנרגיה.
בניגוד לגידולים חקלאיים מסורתיים, המאפיינים העיקריים שלהם הם שלהם פרודוקטיביות גבוהה של ביומסה וכפריות גבוהה, מתבטא במאפיינים כמו עמידות לבצורת, מחלות, מרץ, צמיחה מוקדמת, יכולת צמיחה מחודשת והסתגלות לאדמות שוליות.
גידולי אנרגיה יכולים לכלול גידולים מסורתיים (דגנים, קני סוכר, זרעי שמן) ושאינם קונבנציונליים (סינארה, פאטקה, דורה מתוקה) שנמצאים במחקר רב כדי לקבוע את צרכי הגידול שלהם.
תהליכי שינוי ביומסה
כפי שנראה לעיל, המגוון הרב של החומרים הכלולים במושג ביומסה מאפשר בתורו להקים א מגוון תהליכי טרנספורמציה אפשריים של הביומסה הזו לאנרגיה.
מסיבה זו ניתן להפוך ביומסה לצורות שונות של אנרגיה על ידי יישום תהליכי המרה שונים, סוגים אלה של אנרגיה הם:
מחממים ומאדים
אפשר לייצר חום ואדים על ידי שריפת ביומסה או ביוגז.
חום יכול להיות המוצר העיקרי ליישומי חימום ובישול, או שהוא יכול להיות תוצר לוואי של ייצור חשמל במפעלים שמייצרים חשמל וקיטור.
דלק גזי
הביוגז המופק בתהליכי עיכול אנאירוביים או גזיזים יכול לשמש במנועי בעירה פנימית לייצור חשמל, לחימום ומיזוג בענפי הבית, המסחר והמוסדות וברכבים מהונדסים.
דלק ביולוגי
לייצור דלקים ביולוגיים כגון אתנול וביודיזל (תוכלו להציץ במאמר כיצד להכין ביודיזל תוצרת בית) יש פוטנציאל להחליף כמויות משמעותיות של דלקים מאובנים ביישומי תחבורה רבים.
השימוש הנרחב באתנול בברזיל הראה, כבר יותר מ -20 שנה דלק ביולוגי אפשרי מבחינה טכנית בקנה מידה גדול.
בארצות הברית ובאירופה הייצור שלהם גדל והם משווקים מעורבבים בנגזרות נפט.
לדוגמה, התערובת הנקראת E20, המורכבת מ 20% אתנול ו 80% נפט, ישימה ברוב מנועי ההצתה.
נכון לעכשיו, סוג זה של דלק מקבל סוג כלשהו של הענקת או סיוע ממלכתיאך בעתיד, עם הגידול בגידולי האנרגיה ובחסכון בקנה מידה, הפחתת העלויות עשויה להפוך את הייצור שלהם לתחרותי.
חשמל
החשמל המופק מביומסה יכול להיות משווק כ"אנרגיה ירוקה ", מאז הוא אינו תורם להשפעת החממה מכיוון שהוא נקי מפליטת פחמן דו חמצני (CO2).
סוג זה של אנרגיה יכול להציע אפשרויות חדשות לשוק, מכיוון שמבנה העלויות שלה יאפשר למשתמשים לתמוך ברמות גבוהות יותר של השקעות בטכנולוגיות יעילות, מה שיגדיל את ענף הביו-אנרגיה.
ייצור משותף (חום וחשמל)
דור משותף מתייחס ל ייצור בו זמנית של קיטור וחשמל, שניתן ליישם בתהליכים תעשייתיים רבים הדורשים שתי צורות אנרגיה.
במרכז אמריקה, למשל, תהליך זה נפוץ מאוד בתעשיית הסוכר, שם ניתן לנצל את פסולת התהליך, בעיקר bagasse.
בשל האמינות הגבוהה של Bagasse זמין, באופן מסורתי, ייצור משותף מבוצע בצורה די יעילה. עם זאת, בשנים האחרונות חלה מגמה לשיפור התהליך לייצור חשמל נוסף ולמכירת העודפים לרשת החשמל.
ניתן לחלק את התהליכים שניתן לעקוב אחר ביצוע טרנספורמציה זו פיזיקלי, פיזיקלי-כימי, תרמו-כימי וביולוגי.
בעירה במפעלי ביומסה
במילים פשוטות, הבעירה היא תגובה כימית מהירה למדי, לפיה משלב חמצן מהאוויר (מהו החמצון) עם האלמנטים המחמצנים השונים של הדלק וכך נוצר שחרור של חום.
מסיבה זו, על מנת שתהליך כימי זה יתרחש, על ארבע הנסיבות הללו להתרחש:
- חייבת להיות כמות מספקת של דלק, כלומר ביומסה.
- עליו להכין כמות מספקת של אוויר בעירה, המכיל את החמצן הדרוש לחמצון או תגובה עם הדלק.
- הטמפרטורה חייבת להיות גבוהה מספיק כדי שהתגובה תתרחש ותישמר. אם הטמפרטורה אינה עולה על ערך מסוים, הנקרא נקודת הבזק, החמצון והדלק אינם מגיבים.
- חייב להיות יוזם בעירה, בדרך כלל להבה קיימת מראש. משמעות הדבר היא כי אלמנטים אחרים משתתפים בדרך כלל בהצתה של מערכת הבעירה, אפילו דלקים אחרים.
טיפול מקדים בביומסה
לפני שתמשיך לשריפתו בדוד, חייבים לעבור את הביומסה לתהליך הכנה קודם, אשר להקל על תהליך התגובה בין דלק לחמצון.
תהליך זה מקל על הבעירה מכיוון שהוא מכוון באופן בסיסי את הגרנולומטריה ואת מידת הלחות.
למערך התהליכים או הטיפולים הקודמים שלוש מטרות בסיסיות:
- הומוגניזציה הכנסת הביומסה לדוד, כך שהדוד יקבל זרימה קבועה של אנרגיה בערך דומה.
- לְהַקְטִין הגרנולומטריה שלה להגדיל את שטח הפנים הספציפי שלה.
למעשה, ככל שגודל התבואה קטן יותר כך שטח הפנים של הדלק ומחמצון גדול יותר, ובכך מאיץ את התגובה ומפחית את כמות הביומסה שאינה מגיבה (לא נשרף). - הפחת את הלחות שהוא מכיל, תוך הימנעות מחלק מהחום המשתחרר בעירה משמש כחום של אידוי המים, ומפחית את טמפרטורת האדים.
כל זה חייב להיעשות גם עם צריכת האנרגיה הנמוכה ביותר האפשריתמכיוון שכל האנרגיה הנצרכת בתהליכים אלה, אלא אם כן מדובר באנרגיה שיורית או באנרגיה שניתן להשתמש בהם ללא עלות, משמעותה ירידה באנרגיה נטו שיוצר הצמח.
דוד הביומסה
הדוד הוא בהחלט ה ציוד עיקרי של מפעל תרמו-חשמל בעירה ביומסה.
בתוכו מתבצע תהליך הפיכת האנרגיה הכימית הכלולה בביומסה לאנרגיה תרמית, אשר בהמשך תהפוך לאנרגיה מכנית.
הדוד, בנוסף להיותו הציוד העיקרי, הוא גם הדאגה העיקרית של הטכנאים שאחראים על הפעלת מפעל.
אין ספק שהציוד יכול לגרום לבעיות הפוטנציאליות ביותר, גורם להשבתה הרבה ביותר ודורש תחזוקה מחמירה ביותר.
הסיבות לכך שהדוד הוא ציוד בעייתי הן כדלקמן:
- זו טכנולוגיה מתפתחת, לא מפותחת מספיק. מול הניסיון הרב שנצבר בתהליכי בעירה אחרים המשחררים כמות גדולה של אנרגיה תרמית מחמצון של דלק מוצק, כמו למשל מפעלי פחם, הבעירה של ביומסה עומדת בפני שורה של בעיות חדשות שטרם טופלו. נפתרו באופן משביע רצון לחלוטין.
- תכולת האשלגן והכלור הגבוהה של הביומסה גורמת לקנה מידה וקורוזיה בחלקים שונים של הדוד.
- הבעירה אינה יציבה לחלוטין, ומציגה שינויים משמעותיים בלחץ ובטמפרטורה.
- קיים קושי גדול לבצע אוטומציה מלאה של השליטה בדוד, בשל שונות התנאים בהם ניתן להציג את הביומסה בכניסה.
- הרווחיות של המפעלים, אפילו עם הפרמיות לייצור חשמל שמציעה החקיקה הספרדית, היא מאוד הדוקה, מה שמצריך חיסכון בכל הרכיבים, כולל הדוד. לכן, לא משתמשים בחומרים הטובים ביותר או בטכניקות הטובות ביותר, בגלל העלות המוגברת שהם גוררים.
רק אחד בחירה נכונה של סוג הדוד יכולה להוביל להצלחה בהשגת פרויקט ייצור כוח ביומסהיחד עם זאת, בחירה בלתי הולמת תקשה מאוד על השקעה במפעל מסוג זה, המייצג בין מיליון ל -1 מיליון אירו לכל מגה וואט של חשמל חשמלי מותקן.
צמחים תרמיים-חשמליים ביומסה
מפעל תרמו-אלקטרי ביומסה הוא א תחנת ייצור חשמל המנצלת את האנרגיה הכימית הכלולה בכמות מסוימת של ביומסה ומשתחררת כאנרגיה תרמית בתהליך בעירה.
מלכתחילה, על מפעל להחלמת אנרגיה ביומסה להחזיק במערכת טיפול מקדים בביומסה, שמטרתה העיקרית היא הפחתת הלחות שהוא מכיל, התאמת גודלה ואחידותה של הביומסה, על מנת לתקנן את התנאים. כניסה לדוד ולהשיג את היעילות הגבוהה ביותר של מערכת הבעירה.
לאחר שהאנרגיה התרמית שוחררה בתנור מתאים, הגזים המשתחררים במהלך הבעירה, המורכבים מ- CO2 ו- H2O, יחד עם חומרים מוצקים וגזיים אחרים, מחליפים את חוםם בדוד שדרכו מסתובבים מים, והופך בדרך כלל ל אדים בלחץ ובטמפרטורה מסוימים.
גזי הבעירה של ביומסה עוברים דרך הדוד ומניבים את האנרגיה שלהם למים / לאדים בשלבים שונים: קירות מים, מחמם-על, קרן אידוי, כלכלן וחימום-אוויר מראש.
הקיטור בלחץ שנוצר בדוד מועבר לאחר מכן לטורבינה, שם הוא מתרחב ומייצר טרנספורמציה אנרגטית חדשה באמצעותה מומר האנרגיה הפוטנציאלית הכלולה בקיטור בלחץ. תחילה באנרגיה קינטית, ובהמשך באנרגיה מכנית סיבובית.
מסגרת חקיקה למפעלים תרמואלקטריים ביומאסיים בספרד
ייצור חשמל בספרד תואם משקיעים פרטיים, אם כי מדובר בפעילות המוסדרת מאוד על ידי המדינה.
חוקים וגזירות שונות מסדירים פעילות זו, וחיוני לכל טכנאי העובד במפעלי ביומסה להכיר את המסגרת החוקית הזו.
הפעילויות השונות הקשורות לאנרגיה חשמלית נתונות להתערבות מדינה מסוימת, לאור חשיבותן של פעילויות אלה.
באופן מסורתי נעשה שימוש באופיו של השירות הציבורי, כאשר המדינה אחראית על ייצור, הובלה, הפצה ומסחור של אנרגיה חשמלית.
כיום זה כבר לא שירות ציבורי, מכיוון שפעילות זו היא ליברלית לחלוטין.
התערבות ציבורית נשמרת כיום מכיוון שהם פעילויות הכפופות לוויסות חזק. מעניין יהיה ללמוד מלכתחילה כיצד הנורמות השונות שיכולות להשפיע על הפעילות הקשורה לייצור, הובלה ומכירה של אנרגיה חשמלית.
ביומסה לשימוש ביתי
למרות שהתמקדתי יותר בהשגת אנרגיה לחשמל, הוזכר גם השימוש בביומסה לייצור חום לשימוש בחימום ויתרה מכך, ברמה ביתית עם דוודים וכיריים המוקדשים אך ורק לה.
אם אתה רוצה מידע נוסף אתה יכול לקרוא את המאמר של עמיתי גרמן כל מה שאתה צריך לדעת על כיריים גלולות
באופן זה לא יהיה מי שיעצור אותך בנושא הביומסה ומי יודע, אולי אתה מעז להתקין את אחד התנורים הללו בביתך.