가장 먼저 알아야 할 것은 바이오 매스가 식물 또는 동물 기원의 유기물, 유기 폐기물과 폐기물이 여기에 포함됩니다. 에너지를 생산하는 데 사용되기 쉽습니다.
그 이유는 식물이 태양의 복사 에너지를 화학 에너지로 변환하기 때문입니다. 광합성 이 에너지의 일부는 유기물 형태로 저장되어 우리가 활용할 수 있습니다.
현재 다음과 같은 바이오 매스 정의가 허용됩니다.
"Biomass는 생물학적 수단에 의해 형성된 유기물에서 유래하는 재생 에너지 제품 및 원자재 그룹으로 간주됩니다".
이러한 이유 때문에 화석 연료와 플라스틱 및 대부분의 합성 제품과 같이 그로부터 파생 된 유기 물질의 개념은 바이오 매스의 정의에서 제자리를 벗어납니다.
이러한 연료와 파생 된 유기 물질은 생물학적 기원이 있었지만 그 형성은 과거에 일어났습니다.
따라서 바이오 매스는 식물의 광합성을 통해 태양 에너지에서 재생 가능한 에너지입니다.
또한 지침 2003 / 30 / EC 바이오 매스는 다음과 같습니다.
"농업, 임업 및 관련 산업에서 발생하는 폐기물 및 잔류 물의 생분해 성 부분과 산업 및 도시 폐기물의 생분해 성 부분."
일반적으로 바이오 매스의 정의는 주로 두 가지 용어를 포함합니다. 재생 가능하고 유기적입니다.
에너지 원으로서의 바이오 매스
고대부터 인간은 일상 업무를 수행하기 위해 바이오 매스를 에너지 원으로 사용했습니다.
화석 연료 사용이 시작된 이래 바이오 매스는 더 낮은 평면에서 잊혀졌습니다., XNUMX 차 에너지 생산에 대한 기여도는 미미했습니다.
오늘날 다양한 요인 덕분에 바이오 매스는 에너지 원으로 부활했습니다.
바이오 매스를 에너지 원으로 되살리는 원인은 다음과 같습니다.
- 유가 상승.
- 농업 생산량 증가.
- 농업 생산에 대한 대체 용도를 모색해야합니다.
- 기후 변화
- 에너지 생산 공정을 최적화하기 위해 과학 및 기술 지식을 사용할 수 있습니다.
- 바이오 매스를 연료로 사용하는 발전소의 개발에 유리한 경제적 프레임 워크는이 원천을 가진 발전소가받는 생산 보조금 덕분입니다.
- 다른 유형의 프로젝트를 개발하는 데있어 규제가 어려워 경제적 투자를 수익성있게 만드는 가장 합리적인 대안으로 바이오 매스를 남깁니다.
바이오 매스의 종류
에너지 생산에 사용되는 바이오 매스는 산림 개발의 유적, 목재의 첫 번째 및 두 번째 변형 산업, 도시 고형 폐기물의 유기 부분, 가축 운영 폐기물, 농업 및 임업 제품, 에너지 작물, 바이오 매스를 얻기 위해 독점적으로 개발 된 작물.
일반적으로, 바이오 매스는 에너지 사용에 민감한 모든 유기 제품에서 얻습니다., 이것들이 주된 것들이지만.
천연 바이오 매스
천연 바이오 매스는 자연 생태계. 이 자원의 집중적 인 개발은 저개발국의 주요 에너지 원 중 하나 임에도 불구하고 환경 보호와 양립 할 수 없습니다.
이 천연 바이오 매스는이를 수정하거나 향상시키기 위해 사람의 개입없이 생성됩니다.
근본적으로 산림 잔류 물 :
- 산림 청소 및 농장의 파생물
- 장작과 가지
- 침엽수
- 잎이 많은
잔류 바이오 매스
잔류 바이오 매스는 인간 활동에서 생성 유기물을 사용하는 것. 많은 경우 제거가 문제입니다. 이러한 유형의 바이오 매스는 사용시 다음과 같은 이점이 있습니다.
- 오염 및 화재 위험을 줄입니다.
- 매립 공간을 줄입니다.
- 생산 비용이 낮을 수 있습니다.
- 운송 비용이 낮을 수 있습니다.
- CO2 배출을 피하십시오.
- 일자리를 창출하십시오.
- 농촌 개발에 기여합니다.
잔류 바이오 매스는 차례로 아래에 언급 된 일련의 범주로 나뉩니다.
농업 잉여
인간 소비에 사용되지 않는 농업 잉여는 에너지 목적의 바이오 매스로 사용하기에 적합한 것으로 간주됩니다.
인간 먹이 사슬에서 사용되는 농산물의 사용 정당하지 않은 나쁜 이름을 야기했습니다 에너지 목적으로 바이오 매스를 사용하는 이유는 많은 제 XNUMX 세계와 개발 도상국에서 식량의 기초가되는 특정 농산물의 비용이 증가했다는 비난이 있기 때문입니다.
이러한 농산물 잉여는 발전 플랜트의 연료로 사용되거나 바이오 연료로 전환 될 수 있습니다.
에너지 작물
위에서 언급 한 에너지 작물은 에너지 생산에만 전념하는 특정 작물입니다.
전통적인 농작물과 달리 그들의 주요 특징은 높은 바이오 매스 생산성과 높은 소박함, 가뭄에 대한 저항, 질병, 활력, 조기 성장, 재성장 능력 및 한계 토지에 대한 적응과 같은 특성으로 표현됩니다.
에너지 작물에는 전통적인 작물 (곡물, 사탕 수수, 유지 종자)과 비 전통적인 작물 (시나 라, 파타카, 달콤한 수수)이 포함될 수 있습니다.이 작물은 재배 필요성을 결정하기 위해 수많은 연구의 주제가되었습니다.
바이오 매스 변환 과정
위에서 볼 수 있듯이, 바이오 매스 개념에 포함 된 매우 다양한 재료는 차례로 다양한 가능한 변형 과정 이 바이오 매스의 에너지를
이러한 이유로 바이오 매스는 다양한 변환 과정을 적용하여 다양한 형태의 에너지로 변환 될 수 있습니다. 이러한 유형의 에너지는 다음과 같습니다.
열과 증기
바이오 매스 나 바이오 가스를 태워 열과 증기를 생성 할 수 있습니다.
열은 난방 및 조리 응용 분야의 주요 제품이 될 수도 있고, 전기와 증기를 공동 생성하는 발전소의 발전 부산물 일 수도 있습니다.
기체 연료
혐기성 소화 또는 가스화 공정에서 생성 된 바이오 가스는 전기 생산을위한 내연 엔진, 가정용, 상업용 및 기관 부문의 난방 및 컨디셔닝 및 개조 된 차량에 사용될 수 있습니다.
바이오 연료
에탄올 및 바이오디젤과 같은 바이오연료의 생산(가정에서 바이오디젤을 만드는 방법 기사 참조)은 많은 운송 응용 분야에서 상당한 양의 화석 연료를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
브라질에서 에탄올의 광범위한 사용은 20 년 이상 동안 바이오 연료는 기술적으로 대규모로 실현 가능합니다.
미국과 유럽에서는 생산량이 증가하고 있으며 석유 파생 상품과 함께 판매되고 있습니다.
예를 들어, 20 % 에탄올과 20 % 석유로 구성된 E80이라는 혼합물은 대부분의 점화 엔진에 적용 할 수 있습니다.
현재 이러한 유형의 연료는 보조금 또는 국가 지원그러나 미래에는 에너지 작물의 증가와 규모의 경제로 인해 비용 절감이 생산 경쟁력을 높일 수 있습니다.
전기
바이오 매스에서 생성 된 전기는 "그린 에너지"로 판매 될 수 있습니다. 이산화탄소 (CO2) 배출이 없기 때문에 온실 효과에 기여하지 않습니다.
이러한 유형의 에너지는 비용 구조가 사용자가 효율적인 기술에 대한 더 높은 수준의 투자를 지원할 수있게하여 바이오 에너지 산업을 증가시킬 수 있기 때문에 시장에 새로운 옵션을 제공 할 수 있습니다.
열병합 발전 (열 및 전기)
열병합 발전은 증기와 전기의 동시 생산, 두 가지 형태의 에너지가 필요한 많은 산업 공정에 적용 할 수 있습니다.
예를 들어 중미에서이 공정은 설탕 산업에서 매우 일반적이며, 주로 버 개스와 같은 공정 폐기물을 활용할 수 있습니다.
사용 가능한 bagasse의 높은 신뢰성으로 인해 전통적으로 공동 생성은 매우 효율적으로 수행됩니다. 그러나 최근 몇 년 동안 더 많은 전기를 생산하고 잉여를 전력망에 판매하는 프로세스를 개선하는 경향이 있습니다.
이 변환을 수행하기 위해 따라야 할 프로세스는 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 물리적, 물리적-화학적, 열 화학적 및 생물학적.
바이오 매스 플랜트에서 연소
간단히 말해서, 연소는 상당히 빠른 화학 반응입니다. 공기 중의 산소를 결합 (산화제는 무엇입니까) 연료의 다른 산화 요소와 따라서 열 방출이 발생합니다.
이러한 이유로이 화학 공정이 발생하려면 다음 4 가지 상황이 발생해야합니다.
- 충분한 양의 연료, 즉 바이오 매스가 있어야합니다.
- 연료와 산화 또는 반응하는 데 필요한 산소를 포함하는 충분한 양의 연소 공기를 만들어야합니다.
- 온도는 반응이 일어나고 지속될 수있을만큼 충분히 높아야합니다. 온도가 발화 온도라고하는 특정 값을 초과하지 않으면 산화제와 연료가 반응하지 않습니다.
- 연소 개시제가 있어야하며 일반적으로 기존 화염입니다. 이것은 다른 요소, 심지어 다른 연료도 일반적으로 연소 시스템의 점화에 참여한다는 것을 의미합니다.
바이오 매스 전처리
바이오 매스는 보일러에서 연소를 진행하기 전에 이전 준비 과정을 거쳐야합니다. 연료와 산화제 사이의 반응 과정을 촉진합니다.
이 과정은 입도 및 습도 정도를 근본적으로 조정하기 때문에 연소를 촉진합니다.
일련의 프로세스 또는 이전 처리에는 세 가지 기본 목표가 있습니다.
- 균질화 보일러에 바이오 매스를 입력하여 보일러가 비슷한 값의 일정한 에너지 흐름을받습니다.
- 감소 그 입도 측정 비 표면적을 증가시킵니다.
실제로 입자 크기가 작을수록 표면적이 커져 연료와 산화제가 반응 할 수 있으므로 반응이 가속화되고 반응하지 않는 바이오 매스 (미 연소)의 양이 감소합니다. - 습도를 낮추십시오 연소 중에 방출되는 열의 일부가 물의 기화열로 사용되는 것을 방지하여 연기의 온도를 낮 춥니 다.
이 모든 작업은 가능한 가장 낮은 에너지 소비, 이러한 공정에서 소비되는 모든 에너지는 잔여 에너지 나 비용없이 사용할 수있는 에너지가 아니면 플랜트에서 생성되는 순 에너지의 감소를 의미합니다.
바이오 매스 보일러
보일러는 확실히 바이오 매스 연소 열전 발전소의 주요 장비.
그 안에서 바이오 매스에 포함 된 화학 에너지를 열에너지로 변환하는 과정이 진행되며, 이는 나중에 기계 에너지로 변환됩니다.
보일러는 주요 장비 일뿐만 아니라 플랜트 운영을 담당하는 기술자의 주요 관심사이기도합니다.
의심 할 여지없이 가장 잠재적 인 문제를 일으킬 수 있고 가장 많은 가동 중지 시간을 유발하며 가장 엄격한 유지 관리가 필요한 것은 장비입니다.
보일러가 문제가되는 장비 인 이유는 다음과 같습니다.
- 충분히 개발되지 않은 새로운 기술입니다. 석탄 발전소와 같은 고체 연료의 산화로부터 많은 양의 열 에너지를 방출하는 다른 연소 공정에서 축적 된 엄청난 경험에 직면하여 바이오 매스 연소는 아직 해결되지 않은 일련의 새로운 문제에 직면 해 있습니다. 완전히 만족스럽게 해결되었습니다.
- 바이오 매스의 높은 칼륨 및 염소 함량은 보일러의 여러 부분에서 스케일과 부식을 유발합니다.
- 연소는 완전히 안정적이지 않으며 압력과 온도에 상당한 변화가 있습니다.
- 바이오 매스가 입구에 제시 될 수있는 조건의 가변성으로 인해 보일러 제어를 완전히 자동화하는 데 큰 어려움이 있습니다.
- 스페인 법규에 의해 제공되는 전기 생산에 대한 프리미엄에도 불구하고 플랜트의 수익성은 매우 타이트하여 보일러를 포함한 모든 구성 요소를 절약해야합니다. 따라서 비용이 증가하기 때문에 최상의 재료 또는 최상의 기술이 사용되지 않습니다.
딱 하나만 보일러 유형을 적절하게 선택하면 바이오 매스 발전 프로젝트를 성공적으로 달성 할 수 있습니다.동시에, 부적절한 선택은 설치된 전력의 MW 당 1 ~ 3 백만 유로를 나타내는 이러한 유형의 플랜트에 대한 투자가 수익성을 높이는 것을 극도로 어렵게 만듭니다.
바이오 매스 열전 발전소
바이오 매스 열전 발전소는 발전소 일정량의 바이오 매스에 포함 된 화학 에너지를 이용하여 연소 과정을 통해 열 에너지로 방출됩니다.
우선, 바이오 매스 에너지 회수 플랜트에는 바이오 매스 전처리 시스템이 있어야하며, 그 주요 목적은 조건을 표준화하기 위해 포함 된 습도, 바이오 매스의 크기 조정 및 균일 성을 줄이는 것입니다. 보일러에 흡입하고 연소 시스템의 최고 효율을 달성하십시오.
열 에너지가 적절한 용광로에서 방출되면 연소 중에 방출되는 가스 (주로 다른 고체 및 기체 물질과 함께 CO2 및 H2O로 구성됨)는 물이 순환하는 보일러에서 열을 교환하고 일반적으로 특정 압력과 온도에서 증기.
바이오 매스 연소 가스는 보일러를 통과하여 다양한 단계에서 물 / 증기에 에너지를 생성합니다. 물 벽, 과열기, 기화기 빔, 이코노마이저 및 공기 예열기.
보일러에서 형성된 압력을받는 증기는 터빈으로 이송되어 팽창하여 압력을받는 증기에 포함 된 위치 에너지가 변환되는 새로운 에너지 변환을 생성합니다. 처음에는 운동 에너지에서 다음으로 회전 기계 에너지에서.
스페인의 바이오 매스 열전 발전소에 대한 입법 프레임 워크
스페인의 발전은 민간 투자자, 국가에 의해 강력하게 규제되는 활동이지만.
이 활동은 다른 법률과 법령에 따라 규제되며, 바이오 매스 발전소에서 일하는 모든 기술자는이 법적 프레임 워크를 알아야합니다.
전기 에너지와 관련된 다양한 활동은 이러한 활동의 중요성을 고려할 때 특정 국가 개입의 대상이됩니다.
전통적으로 공공 서비스의 특성이 사용되었으며 국가는 전기 에너지의 생성, 운송, 유통 및 상업화를 책임지고 있습니다.
오늘날에는 이러한 활동이 완전히 자유화 되었기 때문에 더 이상 공공 서비스가 아닙니다.
공공 개입은 강력한 규제를받는 활동이므로 현재 유지되고 있습니다. 전기 에너지의 생성, 운송 및 판매와 관련된 활동에 영향을 줄 수있는 다양한 규범이 무엇인지 먼저 연구하는 것이 흥미로울 것입니다.
가정용 바이오 매스
전기를위한 에너지를 얻는 데 더 중점을 두었지만 난방용으로 열을 생성하기 위해 바이오 매스를 사용하는 것도 언급되어 왔으며 보일러와 스토브 전용으로 국내 수준에서 더 좋습니다.
더 많은 정보를 원하시면 제 동료인 Germán의 기사를 읽어보세요. 펠렛 스토브에 대해 알아야 할 모든 것
이런 식으로 바이오 매스 문제에 대해 당신을 막을 사람이 없을 것이며, 아마도 당신이 집에 이러한 스토브 중 하나를 설치해야한다는 것을 아는 사람이 없을 것입니다.