Biomasse, alt du trenger å vite om denne fornybare energien

Det første du bør vite er at biomasse ikke er noe mer enn organisk materiale av plante- eller animalsk opprinnelse, dette inkluderer organisk avfall og avfall, som er kan brukes til å produsere energi.

Årsaken skyldes at planter forvandler solens strålingsenergi til kjemisk energi gjennom fotosyntese og en del av denne energien lagres i form av organisk materiale, som vi kan dra nytte av.

For tiden aksepteres følgende definisjon av biomasse:

"Biomasse anses å være en gruppe fornybare energiprodukter og råvarer som stammer fra organisk materiale dannet ved biologiske midler".

Det er av denne grunn at begrepet fossile brensler og de organiske materialene avledet fra dem, som plast og de fleste syntetiske produkter, er malplassert i definisjonen av biomasse.

Selv om disse drivstoffene og avledede organiske materialer hadde en biologisk opprinnelse, skjedde dannelsen tidligere.

Biomasse er derfor en fornybar energi fra solopprinnelse gjennom fotosyntese av planter.

I tillegg, ifølge Direktiv 2003/30 / EF biomasse er:

"Biologisk nedbrytbar brøkdel av avfallsprodukter og rester fra jordbruk, skogbruk og relaterte næringer, samt den biologisk nedbrytbare fraksjonen av industri- og kommunalt avfall."

Fra det vi innser er at generelt inkluderer enhver definisjon av biomasse hovedsakelig to termer; fornybar og organisk.

Biomasse som energikilde

Siden eldgamle tider har mennesket brukt biomasse som en energikilde for å utføre sine daglige oppgaver.

Siden bruken av fossile brensler begynte å ta tak, biomasse ble glemt på et lavere plan, hvor dets bidrag til primærenergiproduksjon var ubetydelig.

I dag, takket være forskjellige faktorer, har biomasse hatt en gjenoppblomstring som energikilde.

Faktorene som har vært ansvarlige for å gjenopplive biomasse som energikilde er:

• Den stigende oljeprisen.
• Økt jordbruksproduksjon.
• Behov for å søke alternativ bruk til landbruksproduksjon.
• Klima forandringer.
• Mulighet for å bruke vitenskapelig og teknisk kunnskap for å optimalisere energiproduksjonsprosessen.
• Gunstig økonomisk rammeverk for utvikling av anlegg som bruker biomasse som drivstoff, takket være produksjonssubsidiene mottatt av kraftproduksjonsanleggene med denne kilden.
• Regulatoriske vanskeligheter med å utvikle andre typer prosjekter, og etterlater biomasse som det mest rimelige alternativet for å gjøre en økonomisk investering lønnsom.

Typer biomasse

Biomassen som brukes til energiproduksjon er hentet fra restene av skogutnyttelse, fra næringene til den første og andre transformasjonen av tre, fra den organiske fraksjonen av urbant fast avfall, fra avfall fra husdyrdrift, fra landbruks- og skogsprodukter, energiavlinger , de som er bestemt utelukkende for utnyttelse for å skaffe biomasse.

Som regel, biomasse er hentet fra ethvert organisk produkt som er utsatt for energibruk, selv om disse er de viktigste.

Naturlig biomasse

Naturlig biomasse er den som produseres i naturlige økosystemer. Den intense utnyttelsen av denne ressursen er ikke kompatibel med beskyttelsen av miljøet, selv om den er en av de viktigste energikildene i underutviklede land.

Denne naturlige biomassen er opprettet uten menneskelig inngripen for å modifisere eller forbedre den.

Det handler fundamentalt om skogrester:

• Derivater for å rense skog og plantasjerester
• Ved og grener
• Barrtrær
• Grønt

Rest biomasse

Den gjenværende biomassen er hva generert i menneskelige aktiviteter som bruker organisk materiale. Eliminering i mange tilfeller er et problem. Denne typen biomasse har tilknyttede fordeler ved bruken:

• Reduserer forurensning og brannrisiko.
• Reduser deponiområdet.
• Produksjonskostnadene kan være lave.
• Transportkostnadene kan være lave.
• Unngå CO2-utslipp.
• Generer jobber.
• Bidrar til bygdeutvikling.

Den gjenværende biomassen er i sin tur delt inn i en serie kategorier nevnt nedenfor.

Jordbruksoverskudd

Jordbruksoverskudd som ikke brukes til konsum, anses å være egnet til bruk som biomasse for energiformål.

Denne bruken av landbruksprodukter som brukes i næringskjeden til mennesker har forårsaket et uberettiget dårlig navn av bruken av biomasse til energiformål, ettersom denne bruken har blitt beskyldt for en økning i kostnadene for visse landbruksprodukter som er grunnlaget for mat i mange tredje verdener og utviklingsland.

Disse landbruksoverskuddene kan brukes både som drivstoff i kraftproduksjon og transformeres til biodrivstoff.

Energiavlinger

Energiavlingene nevnt ovenfor er spesifikke avlinger utelukkende dedikert til energiproduksjon.

I motsetning til tradisjonelle landbruksavlinger, er deres viktigste kjennetegn deres høy biomasseproduktivitet og høy rustikk, uttrykt i egenskaper som motstand mot tørke, sykdom, kraft, tidlig vekst, gjenvekstkapasitet og tilpasning til marginale land.

Energiavlinger kan omfatte tradisjonelle avlinger (frokostblandinger, sukkerrør, oljefrø) og ikke-konvensjonelle (cynara, pataca, søt sorghum) som er gjenstand for mange studier for å bestemme deres dyrkingsbehov.

Biomasse transformasjonsprosesser

Som sett ovenfor tillater den store variasjonen som finnes av materialer som er inkludert i begrepet biomasse, i sin tur å etablere en en rekke mulige transformasjonsprosesser av denne biomassen til energi.

Av denne grunn kan biomasse transformeres til forskjellige energiformer ved å anvende forskjellige konverteringsprosesser, disse energitypene er:

Varm og damp

Det er mulig å generere varme og damp ved å brenne biomasse eller biogass.

Varme kan være hovedproduktet for oppvarming og matlaging, eller det kan være et biprodukt fra kraftproduksjon i anlegg som produserer strøm og damp.

Gassformet drivstoff

Biogassen produsert i anaerob fordøyelses- eller forgassingsprosesser kan brukes i forbrenningsmotorer for strømproduksjon, til oppvarming og kondisjonering i husholdnings-, kommersiell- og institusjonssektoren og i modifiserte kjøretøyer.

biodrivstoff

Produksjonen av biodrivstoff som etanol og biodiesel (du kan ta en titt på artikkelen How to make homemade biodiesel) har potensial til å erstatte betydelige mengder fossilt brensel i mange transportapplikasjoner.

Den omfattende bruken av etanol i Brasil har vist i mer enn 20 år at biodrivstoff er teknisk mulig i stor skala.

I USA og Europa øker produksjonen, og de markedsføres blandet med petroleumsderivater.

Blandingen kalt E20, som består av 20% etanol og 80% petroleum, er for eksempel anvendelig i de fleste tenningsmotorer.

For tiden mottar denne typen drivstoff noen type gi eller statsstøtte, men i fremtiden, med økningen i energiavlinger og stordriftsfordeler, kan reduksjon av kostnadene gjøre deres produksjon konkurransedyktig.

Elektrisitet

Elektrisiteten generert fra biomasse kan markedsføres som "grønn energi" siden det bidrar ikke til drivhuseffekten fordi det er fritt for karbondioksid (CO2).

Denne typen energi kan tilby nye muligheter til markedet, siden kostnadsstrukturen vil tillate brukere å støtte høyere nivåer av investering i effektiv teknologi, noe som vil øke bioenergiindustrien.

Samproduksjon (varme og elektrisitet)

Samgenerering refererer til samtidig produksjon av damp og elektrisitet, som kan brukes på mange industrielle prosesser som krever begge energiformene.

I Mellom-Amerika er for eksempel denne prosessen veldig vanlig i sukkerindustrien, der det er mulig å dra nytte av prosessavfallet, hovedsakelig bagasse.

På grunn av den høye påliteligheten til tilgjengelig bagasse, er co-generasjon tradisjonelt utført ganske effektivt. De siste årene har det imidlertid vært en tendens til å forbedre prosessen for å generere mer strøm og selge overskuddet til strømnettet.

Prosessene som kan følges for å gjennomføre denne transformasjonen kan deles inn i fysisk, fysisk-kjemisk, termokjemisk og biologisk.

Forbrenning i biomasseanlegg

Enkelt sagt, forbrenning er en ganske rask kjemisk reaksjon, hvorved kombinerer oksygen fra luften (hva er oksidasjonsmiddel) med de forskjellige oksiderende elementene i drivstoffet dermed oppstår en frigjøring av varme.

Av denne grunn, for at denne kjemiske prosessen skal skje, må disse fire omstendighetene oppstå:

1. Det må være tilstrekkelig mengde drivstoff, dvs. biomasse.
2. Den må lage en tilstrekkelig mengde forbrenningsluft som inneholder oksygen som er nødvendig for å oksidere eller reagere med drivstoffet.
3. Temperaturen må være høy nok til at reaksjonen kan skje og opprettholdes. Hvis temperaturen ikke overstiger en viss verdi, kalt antennelsestemperaturen, reagerer ikke oksidasjonsmiddel og drivstoff.
4. Det må være en forbrenningsinitiator, vanligvis en allerede eksisterende flamme. Dette betyr at andre elementer normalt deltar i tenningen av forbrenningssystemet, også andre drivstoff.

Forbehandling av biomasse

Før forbrenning i kjelen må biomasse utsettes for en forberedelsesprosess, som lette reaksjonsprosessen mellom drivstoff og oksidasjonsmiddel.

Denne prosessen letter forbrenning, siden den grunnleggende justerer granulometri og fuktighetsgrad.

Prosess settet eller tidligere behandlinger har tre grunnleggende mål:

1. Homogeniser tilførsel av biomasse til kjelen, slik at kjelen mottar en konstant strøm av energi med en lignende verdi.
2. Avta dens granulometri for å øke det spesifikke overflatearealet.
   Jo mindre kornstørrelsen er, desto større er overflatearealet slik at drivstoffet og oksidatoren kan reagere, og dermed akselerere reaksjonen og redusere mengden biomasse som ikke reagerer (uforbrent)
3. Reduser luftfuktigheten at den inneholder, og forhindrer at en del av varmen som frigjøres under forbrenningen, brukes som fordampningsvarme av vannet, og reduserer temperaturen på røykene.

Alt dette må også gjøres med lavest mulig energiforbruk, siden all energien som forbrukes i disse prosessene, med mindre det er gjenværende energi eller energi som kan brukes gratis, vil bety en reduksjon i nettoenergien som genereres av anlegget.

Biomassekjelen

Kjelen er definitivt den hovedutstyr til et termoelektrisk anlegg for forbrenning av biomasse.

I den utføres prosessen med å transformere den kjemiske energien i biomassen til termisk energi, som senere vil bli transformert til mekanisk energi.

Kjelen er, i tillegg til å være hovedutstyret, også hoved bekymringen for teknikerne som har ansvaret for driften av et anlegg.

Det er uten tvil utstyret som kan forårsake mest potensielle problemer, forårsaker mest nedetid og krever det strengeste vedlikeholdet.

Årsakene til at kjelen er problematisk utstyr er som følger:

• Det er en fremvoksende teknologi, ikke tilstrekkelig utviklet. Stilt overfor den store erfaringen som er samlet i andre forbrenningsprosesser som frigjør en stor mengde termisk energi fra oksidasjonen av et fast drivstoff, for eksempel kullanlegg, står forbrenningen av biomasse overfor en rekke nye problemer som ennå ikke har blitt løst. har blitt løst helt tilfredsstillende.
• Det høye kalium- og klorinnholdet i biomassen forårsaker kalk og korrosjon i forskjellige deler av kjelen.
• Forbrenningen er ikke helt stabil, og gir betydelige variasjoner i trykk og temperatur.
• Det er store vanskeligheter med å helautomatisere kontrollen av kjelen på grunn av variasjonen i forholdene der biomassen kan presenteres ved inngangen.
• Lønnsomheten til anleggene, selv med premiene for strømproduksjon som tilbys av spansk lovgivning, er veldig stram, noe som tvinger besparelser på alle komponenter, inkludert kjelen. Derfor brukes ikke de beste materialene eller de beste teknikkene på grunn av de økte kostnadene de medfører.

Bare én Riktig valg av kjeltypen kan føre til en suksess med å oppnå et prosjekt for produksjon av biomasseSamtidig vil et upassende valg gjøre det ekstremt vanskelig for en investering i denne typen anlegg, som representerer mellom 1 og 3 millioner euro per MW installert elektrisk kraft, å være lønnsom.

Biomasse termoelektriske planter

Et biomasse termoelektrisk anlegg er en kraftproduksjon som utnytter den kjemiske energien som finnes i en viss mengde biomasse, og som frigjøres som termisk energi gjennom en forbrenningsprosess.

For det første må et biomasse-energigjenvinningsanlegg ha et forbehandlingssystem for biomasse, hvis hovedformål er å redusere fuktigheten det inneholder, tilpasning av størrelse og ensartethet av biomassen, for å standardisere forholdene. innløp i kjelen og oppnå forbrenningssystemets høyeste effektivitet.

Når den termiske energien har blitt frigitt i en passende ovn, bytter gassene som frigjøres under forbrenningen, sammensatt av CO2 og H2O, hovedsakelig sammen med andre faste og gassformige stoffer, varmen i en kjele som vannet sirkulerer gjennom, og som vanligvis blir omdannet til damp ved et bestemt trykk og temperatur.

Forbrenningsgassene fra biomasse passerer gjennom kjelen og gir energi til vannet / dampen i forskjellige trinn: vannvegger, overvarmer, fordamperbjelke, økonomizer og luftforvarmer.

Dampen under trykk som dannes i kjelen, transporteres deretter til en turbin, hvor den utvides, og produserer en ny energitransformasjon der den potensielle energien i dampen under trykk konverteres. først i kinetisk energi, og deretter i rotasjonsmekanisk energi.

Lovgivningsmessig rammeverk for biomasse termoelektriske anlegg i Spania

Elektrisitetsproduksjon i Spania tilsvarer private investorer, selv om det er en aktivitet som er sterkt regulert av staten.

Ulike lover og forskrifter regulerer denne aktiviteten, og det er viktig for enhver tekniker som arbeider i biomassekraftverk å kjenne til dette juridiske rammeverket.

De forskjellige aktivitetene knyttet til elektrisk energi er underlagt en viss statlig inngripen, gitt viktigheten av disse aktivitetene.

Tradisjonelt har Public Service vært brukt, og staten har ansvaret for generering, transport, distribusjon og kommersialisering av elektrisk energi.

I dag er det ikke lenger en offentlig tjeneste, siden disse aktivitetene er fullstendig liberalisert.

Offentlige inngrep opprettholdes for tiden da de er aktiviteter som er underlagt sterk regulering. Det vil være interessant å studere i utgangspunktet hvordan er de forskjellige normene som kan påvirke aktivitetene knyttet til generering, transport og salg av elektrisk energi.

Biomasse for husholdningsbruk

Selv om jeg har fokusert mer på å skaffe energi til elektrisitet, har bruken av biomasse for å generere varme til bruk av oppvarming også blitt nevnt og enda bedre, på hjemmebane med kjeler og ovner som er dedikert til den.

Ønsker du mer informasjon kan du lese min kollega Germáns artikkel Alt du trenger å vite om pelletskaminer

På denne måten vil det ikke være noen som stopper deg i spørsmålet om biomasse, og hvem vet, kanskje du tør å installere en av disse komfyrene hjemme hos deg.