バイオマス、この再生可能エネルギーについて知る必要があるすべて

有機物を含む電気

最初に知っておくべきことは、バイオマスは単なるものではないということです 植物または動物由来の有機物、有機廃棄物と廃棄物がここに含まれています。 エネルギーを生成するために使用される傾向があります。

その理由は、植物が太陽の放射エネルギーを化学エネルギーに変換するためです 光合成 そして、このエネルギーの一部は、私たちが利用できる有機物の形で貯蔵されています。

現在、次のバイオマスの定義が受け入れられています。

「バイオマスは、生物学的手段によって形成された有機物に由来する再生可能エネルギー製品および原材料のグループであると考えられています」。

化石燃料とそれに由来する有機材料(プラスチックやほとんどの合成製品など)の概念がバイオマスの定義に当てはまらないのはこのためです。

これらの燃料と派生有機材料は生物学的起源を持っていましたが、それらの形成は過去に起こりました。

したがって、バイオマスは、植物の光合成による太陽起源の再生可能なエネルギーです。

光合成エネルギーがどのように生成されるか

さらに、によると 指令2003/30 / EC バイオマスは:

「農業、林業および関連産業からの廃棄物および残留物の生分解性画分、ならびに産業および都市廃棄物の生分解性画分。」

私たちが認識していることから、一般に、バイオマスの定義には主に2つの用語が含まれます。 再生可能でオーガニック。

エネルギー源としてのバイオマス

古くから、人間は日常業務を遂行するためのエネルギー源としてバイオマスを使用してきました。

化石燃料の使用が定着し始めて以来、 バイオマスは下の面で忘れられました、一次エネルギー生産への貢献はごくわずかでした。

今日、さまざまな要因のおかげで、バイオマスはエネルギー源として復活しました。

バイオマスをエネルギー源として復活させる要因は次のとおりです。

  • 石油価格の高騰。
  • 農業生産の増加。
  • 農業生産の代替用途を探す必要があります。
  • 気候変動
  • 科学的および技術的知識を使用してエネルギー生産プロセスを最適化する可能性。
  • バイオマスを燃料として使用するプラントの開発のための有利な経済的枠組み。これは、このソースを備えた発電所が受け取った生産補助金のおかげです。
  • 他のタイプのプロジェクトを開発するための規制上の困難。経済的投資を収益性の高いものにするための最も合理的な代替手段としてバイオマスを残しています。

バイオマスの種類

エネルギーの生産に向けられたバイオマスは、林業の残骸から、木材の第XNUMXおよび第XNUMXの変換の産業から、都市の固形廃棄物の有機画分から、畜産からの廃棄物から、から得られます。農林産物、エネルギー作物、バイオマスを得るための搾取のみを目的としたもの。

一般的に、 バイオマスは、エネルギー使用の影響を受けやすい有機製品から得られます、これらが主なものですが。

タイプ別に分類されたバイオマス

天然バイオマス

天然バイオマスはで生産されたものです 自然の生態系。 この資源の集中的な利用は、発展途上国の主要なエネルギー源のXNUMXつであるにもかかわらず、環境の保護と両立しません。

この天然バイオマスは、それを変更または強化するための人間の介入なしに作成されます。

それは基本的に約 森林残留物:

  • 森林とプランテーションの清掃の派生物が残っています
  • 薪と枝
  • 針葉樹
  • 緑豊かな

残留バイオマス

残留バイオマスは何ですか 人間の活動で生成されます 有機物を使用しています。 多くの場合、その除去は問題です。 このタイプのバイオマスには、その使用に関連する利点があります。

  • 汚染と火災のリスクを軽減します。
  • 埋め立てスペースを減らします。
  • 製造コストを低く抑えることができます。
  • 輸送コストを低く抑えることができます。
  • CO2排出を避けてください。
  • ジョブを生成します。
  • 農村開発に貢献します。

残留バイオマスは、次に、以下に述べる一連のカテゴリーに分類されます。

農業余剰

人間の消費に使用されない農業余剰は、エネルギー目的のバイオマスとしての使用に適していると見なされます。

人間のフードチェーンで使用される農産物のこの使用 不当な悪い名前を引き起こしました エネルギー目的でのバイオマスの使用は、多くの第三世界および発展途上国で食品の基礎となる特定の農産物のコストの増加で非難されてきたためです。

これらの農業余剰分は、発電所の燃料として使用することも、バイオ燃料に変換することもできます。

エネルギー作物

上記のエネルギー作物は、エネルギー生産専用の特定の作物です。

伝統的な農作物とは異なり、それらの主な特徴は 高いバイオマス生産性と高い素朴さ、 干ばつへの耐性、病気、活力、初期の成長、再成長能力、辺境の土地への適応などの特徴で表されます。

エネルギー作物には、伝統的な作物(シリアル、サトウキビ、油糧種子)と非従来型の作物(シナラ、パタカ、スイートソルガム)が含まれ、栽培ニーズを決定するために多くの研究の対象となっています。

バイオマス変換プロセス

上で見たように、バイオマスの概念に含まれる多種多様な材料は、順番に確立することを可能にします 考えられるさまざまな変換プロセス このバイオマスのエネルギーへの変換。

バイオマス変換プロセス

このため、バイオマスは、さまざまな変換プロセスを適用することにより、さまざまな形式のエネルギーに変換できます。これらのタイプのエネルギーは次のとおりです。

熱と蒸気

バイオマスやバイオガスを燃焼させることにより、熱や蒸気を発生させることができます。

熱は、暖房および調理用途の主な生成物である場合もあれば、電気と蒸気を共生成するプラントでの発電の副産物である場合もあります。

ガス燃料

嫌気性消化またはガス化プロセスで生成されたバイオガスは、発電用の内燃焼エンジン、家庭、商業および機関部門の暖房および調整、および改造車両で使用できます。

バイオ燃料

エタノールやバイオディーゼルなどのバイオ燃料の生産(記事を見ることができます 自家製バイオシーゼルの作り方)多くの輸送用途で大量の化石燃料に取って代わる可能性があります。

ブラジルでのエタノールの広範な使用は、20年以上にわたって次のことを示しています。 バイオ燃料は技術的に大規模に実現可能です。

米国とヨーロッパでは、それらの生産が増加しており、石油誘導体と混合して販売されています。

たとえば、20%のエタノールと20%の石油で構成されるE80と呼ばれる混合物は、ほとんどの点火エンジンに適用できます。

現在、このタイプの燃料はある種のタイプを受け取ります 助成金または州の援助しかし、将来的には、エネルギー作物の増加と規模の経済により、コストの削減はそれらの生産を競争力のあるものにすることができます。

電気

バイオマスから生成された電力は、「グリーンエネルギー」として販売できます。 二酸化炭素(CO2)の排出がないため、温室効果には寄与しません。

このタイプのエネルギーは、そのコスト構造により、ユーザーが効率的なテクノロジーへのより高いレベルの投資をサポートできるようになるため、市場に新しいオプションを提供できます。これにより、バイオエネルギー産業が増加します。

共生成(熱と電気)

共生成とは、 蒸気と電気の同時生産、 これは、両方の形式のエネルギーを必要とする多くの産業プロセスに適用できます。

たとえば、中央アメリカでは、このプロセスは砂糖産業で非常に一般的であり、主にバガッセなどのプロセス廃棄物を利用することができます。

利用可能なバガスの信頼性が高いため、従来、共同生成は非常に効率的に実行されます。 しかし、近年、より多くの電力を生成し、余剰分を送電網に販売するプロセスを改善する傾向があります。

この変換を実行するために従うことができるプロセスは、次のように分けることができます。 物理的、物理化学的、熱化学的および生物学的。

バイオマスプラントでの燃焼

簡単に言えば、燃焼はかなり速い化学反応であり、それによって 空気からの酸素を組み合わせる (酸化剤とは) 燃料のさまざまな酸化要素で したがって、熱の放出を引き起こします。

このため、この化学プロセスが発生するには、次の4つの状況が発生する必要があります。

  1. 十分な量の燃料、つまりバイオマスが必要です。
  2. それは、燃料を酸化または反応させるのに必要な酸素を含む十分な量の燃焼空気を作らなければなりません。
  3. 温度は、反応が発生して持続するのに十分な高さでなければなりません。 点火温度と呼ばれる特定の値を超えない場合、酸化剤と燃料は反応しません。
  4. 燃焼開始剤、通常は既存の炎がなければなりません。 これは、他の要素が、他の燃料でさえ、通常、燃焼システムの点火に関与することを意味します。

バイオマス前処理

バイオマスは、ボイラーでの燃焼に進む前に、事前の準備プロセスにかける必要があります。 燃料と酸化剤の間の反応プロセスを促進します。

このプロセスは、粒度分布と湿度の程度を基本的に調整するため、燃焼を促進します。

一連のプロセスまたは以前の処理には、次のXNUMXつの基本的な目的があります。

  1. 均質化 ボイラーへのバイオマスの投入。これにより、ボイラーは同様の値のエネルギーの一定の流れを受け取ります。
  2. 減少 その粒度分布 その特定の表面積を増やすために。
    実際、粒子サイズが小さいほど、燃料と酸化剤が反応できる表面積が大きくなり、反応が加速され、反応しない(未燃)バイオマスの量が減少します。
  3. 湿度を下げる それが含まれているので、燃焼中に放出された熱の一部が水の気化熱として使用されるのを防ぎ、煙の温度を下げます。

これはすべて、 可能な限り低いエネルギー消費、これらのプロセスで消費されるすべてのエネルギーは、残留エネルギーまたは無料で使用できるエネルギーでない限り、プラントによって生成される正味エネルギーの減少を意味するためです。

バイオマスボイラー

ボイラーは間違いなく バイオマス燃焼熱電プラントの主な設備。

その中で、バイオマスに含まれる化学エネルギーを熱エネルギーに変換するプロセスが実行され、それは後で機械エネルギーに変換されます。

ボイラーは、主要な機器であることに加えて、プラントの運用を担当する技術者の主な関心事でもあります。

バイオマス燃焼ボイラーによるスキーム

最も潜在的な問題を引き起こし、最もダウンタイムを引き起こし、最も厳しいメンテナンスを必要とするのは間違いなく機器です。

ボイラーが問題のある機器である理由は次のとおりです。

  • これは新しい技術であり、十分に開発されていません。 石炭プラントなど、固体燃料の酸化から大量の熱エネルギーを放出する他の燃焼プロセスで蓄積された素晴らしい経験に直面して、バイオマス燃焼は、まだ対処されていない一連の新しい問題に直面しています。完全に満足のいくように解決されました。
  • バイオマスのカリウムと塩素の含有量が高いと、ボイラーのさまざまな部分に付着物と腐食が発生します。
  • 燃焼は完全に安定しているわけではなく、圧力と温度に大きな変動があります。
  • 入口にバイオマスが存在する条件が変動するため、ボイラーの制御を完全に自動化することは非常に困難です。
  • スペインの法律で提供されている電力生産のプレミアムがあっても、プラントの収益性は非常にタイトであり、ボイラーを含むすべてのコンポーネントの節約を余儀なくされています。 したがって、コストが高くなるため、最高の材料や最高の技術は使用されません。

一つだけです ボイラーの種類を適切に選択することで、バイオマス発電プロジェクトの達成に成功することができます。同時に、不適切な選択は、設置された電力のMWあたり1万から3万ユーロに相当するこのタイプのプラントへの投資が利益を生むことを非常に困難にします。

バイオマス熱電プラント

バイオマス熱電プラントは 発電所 一定量のバイオマスに含まれる化学エネルギーを利用し、燃焼過程で熱エネルギーとして放出されます。

そもそも、バイオマスエネルギー回収プラントは、条件を標準化するために、含まれる湿度を下げ、バイオマスのサイズと均一性を適応させることを主な目的とするバイオマス前処理システムを備えている必要があります。ボイラーへの入口と燃焼システムの最高の効率を達成します。

熱エネルギーが適切な炉で放出されると、燃焼で放出されたガスは、CO2とH2Oで構成され、主に他の固体および気体の物質と一緒に、水が循環するボイラーで熱を交換します。特定の圧力と温度で蒸気を発生させます。

バイオマス燃焼ガスはボイラーを通過し、さまざまな段階で水/蒸気にエネルギーを生成します。 水壁、過熱器、気化器ビーム、エコノマイザー、空気予熱器。

ボイラーで形成された加圧蒸気は、タービンに輸送され、そこで膨張して、加圧蒸気に含まれる潜在的なエネルギーが変換される新しいエネルギー変換を生成します。 最初に運動エネルギーで、次に回転機械エネルギーで。

スペインのバイオマス熱電プラントの法的枠組み

スペインの発電はに対応します 個人投資家、それは国によって強く規制されている活動ですが。

さまざまな法律や法令がこの活動を規制しており、バイオマス発電所で働く技術者はこの法的枠組みを知ることが不可欠です。

これらの活動の重要性を考えると、電気エネルギーに関連するさまざまな活動は、特定の州の介入の対象となります。

伝統的に、公共サービスの性格が使用されており、州は電気エネルギーの生成、輸送、流通、および商業化に責任を負っています。

これらの活動は完全に自由化されているため、今日では公務員ではなくなりました。

公的介入は、強力な規制の対象となる活動であるため、現在維持されています。 そもそも、電気エネルギーの生成、輸送、販売に関連する活動に影響を与える可能性のあるさまざまな規範がどのようになっているのかを研究することは興味深いでしょう。

家庭用バイオマス

私は電気のためのエネルギーを得ることにもっと焦点を合わせましたが、暖房用の熱を生成するためのバイオマスの使用についても言及されており、国内レベルでは専用のボイラーとストーブがあります。

ペレット製造用シート

さらに詳しい情報が必要な場合は、私の同僚のGermánによる記事を読むことができます。 ペレットストーブについて知っておくべきことすべて

このように、バイオマスの問題であなたを止める人は誰もいないでしょう、そして誰が知っているでしょう、おそらくあなたはあなたの家にこれらのストーブのXNUMXつをあえて設置するでしょう。


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