Primul lucru pe care trebuie să-l știți este că biomasa nu este altceva decât materie organică de origine vegetală sau animală, deșeurile organice și deșeurile sunt incluse aici, adică susceptibil de a fi folosit pentru a produce energie.
Motivul se datorează faptului că plantele transformă energia radiantă a Soarelui în energie chimică prin intermediul fotosinteză iar o parte din această energie este stocată sub formă de materie organică, de care putem profita.
În prezent, se acceptă următoarea definiție a biomasei:
„Biomasa este considerată un grup de produse energetice și materii prime regenerabile care provin din materie organică formată prin mijloace biologice”.
Din acest motiv, conceptul combustibililor fosili și al materiei organice derivate din acestea, cum ar fi materialele plastice și majoritatea produselor sintetice, este defalcat în definiția biomasei.
Deși acești combustibili și materiale organice derivate au avut o origine biologică, formarea lor a avut loc în trecut.
Prin urmare, biomasa este o energie regenerabilă de origine solară prin fotosinteza plantelor.
În plus, conform Directiva 2003/30 / CE biomasa este:
"Fracțiunea biodegradabilă a deșeurilor și reziduurilor din agricultură, silvicultură și industriile conexe, precum și fracțiunea biodegradabilă a deșeurilor industriale și municipale."
Din ceea ce ne dăm seama este că, în general, orice definiție a biomasei cuprinde în principal 2 termeni; regenerabile și organice.
Biomasa ca sursă de energie
Din cele mai vechi timpuri, omul a folosit biomasa ca sursă de energie pentru a-și îndeplini sarcinile zilnice.
De când utilizarea combustibililor fosili a început să se impună, biomasa a fost uitată pe un plan inferior, unde contribuția sa la producția de energie primară a fost neglijabilă.
Astăzi, datorită diferiților factori, biomasa a avut o reapariție ca sursă de energie.
Factorii care au fost responsabili pentru revigorarea biomasei ca sursă de energie sunt:
- Creșterea prețului petrolului.
- Creșterea producției agricole.
- Necesitatea de a căuta utilizări alternative producției agricole.
- Schimbările climatice
- Posibilitatea de a utiliza cunoștințe științifice și tehnice pentru a optimiza procesul de producere a energiei.
- Cadrul economic favorabil pentru dezvoltarea centralelor care utilizează biomasă drept combustibil, grație subvențiilor de producție primite de centralele generatoare de energie cu această sursă.
- Dificultate de reglementare pentru a dezvolta alte tipuri de proiecte, lăsând biomasa ca cea mai rezonabilă alternativă pentru a face profitabilă o investiție economică.
Tipuri de biomasă
Biomasa utilizată pentru producerea de energie este obținută din rămășițele exploatării pădurilor, din industriile primei și celei de-a doua transformări a lemnului, din fracția organică a deșeurilor solide urbane, din deșeurile provenite din exploatațiile zootehnice, din produse agricole și forestiere, culturi energetice, cele destinate exclusiv exploatării lor pentru a obține biomasă.
În general, biomasa se obține din orice produs organic susceptibil de consum de energie, deși acestea sunt principalele.
Biomasă naturală
Biomasa naturală este cea produsă în ecosistemele naturale. Exploatarea intensivă a acestei resurse nu este compatibilă cu protecția mediului, chiar dacă este una dintre principalele surse de energie din țările subdezvoltate.
Această biomasă naturală este creată fără nicio intervenție umană pentru a o modifica sau îmbunătăți.
Este fundamental despre reziduuri forestiere:
- Derivați ai curățării pădurilor și a rămășițelor plantațiilor
- Lemn de foc și ramuri
- Conifere
- Cu frunze
Biomasă reziduală
Biomasa reziduală este ceea ce generate în activitățile umane care utilizează materie organică. Eliminarea sa în multe cazuri este o problemă. Acest tip de biomasă are avantaje asociate în utilizarea sa:
- Reduce poluarea și riscurile de incendiu.
- Reduceți spațiul de depozitare.
- Costurile de producție pot fi reduse.
- Costurile de transport pot fi reduse.
- Evitați emisiile de CO2.
- Generați locuri de muncă.
- Contribuie la dezvoltarea rurală.
La rândul său, biomasa reziduală este împărțită într-o serie de categorii menționate mai jos.
Excedent agricol
Excedentele agricole care nu sunt utilizate pentru consumul uman sunt considerate adecvate pentru utilizare ca biomasă în scopuri energetice.
Această utilizare a produselor agricole utilizate în lanțul alimentar uman a provocat un nume rău nejustificat a utilizării biomasei în scopuri energetice, deoarece această utilizare a fost acuzată de o creștere a costului anumitor produse agricole care stau la baza alimentelor în multe țări din lumea a treia și în curs de dezvoltare.
Aceste surplusuri agricole pot fi utilizate atât ca combustibil în instalațiile de producere a energiei electrice, cât și transformate în biocombustibili.
Culturi energetice
Culturile energetice menționate mai sus sunt culturi specifice dedicate exclusiv producției de energie.
Spre deosebire de culturile agricole tradiționale, principalele lor caracteristici sunt ale lor productivitate ridicată a biomasei și rusticitate ridicată, exprimat în caracteristici precum rezistența la secetă, boli, vigoare, creștere timpurie, capacitate de regresare și adaptare la terenurile marginale.
Culturile energetice pot include culturi tradiționale (cereale, trestie de zahăr, semințe oleaginoase) și neconvenționale (cynara, pataca, sorg dulce) care fac obiectul a numeroase studii pentru a determina nevoile lor de cultivare.
Procese de transformare a biomasei
După cum s-a văzut mai sus, marea varietate de materiale care este inclusă în conceptul de biomasă permite la rândul său să stabilească un varietate de posibile procese de transformare a acestei biomase în energie.
Din acest motiv, biomasa poate fi transformată în diferite forme de energie prin aplicarea diferitelor procese de conversie, aceste tipuri de energie sunt:
Încălziți și aburi
Este posibil să se genereze căldură și abur prin arderea de biomasă sau biogaz.
Căldura poate fi principalul produs pentru încălzire și aplicații de gătit sau poate fi un produs secundar al producerii de energie electrică în instalații care cogenerează electricitate și abur.
Combustibil gazos
Biogazul produs în procesele de digestie anaerobă sau gazificare poate fi utilizat în motoarele cu ardere internă pentru generarea de energie electrică, pentru încălzirea și condiționarea în sectoarele interne, comerciale și instituționale și în vehiculele modificate.
biocombustibili
Producția de biocombustibili precum etanol și biodiesel (puteți arunca o privire la articolul Cum să faceți biodiesel de casă) are potențialul de a înlocui cantități semnificative de combustibili fosili în multe aplicații de transport.
Utilizarea pe scară largă a etanolului în Brazilia a demonstrat, de mai bine de 20 de ani, că biocombustibilii sunt fezabili din punct de vedere tehnic la scară largă.
În Statele Unite și Europa producția lor este în creștere și sunt comercializate în amestec cu derivați de petrol.
De exemplu, amestecul numit E20, alcătuit din 20% etanol și 80% petrol, este aplicabil în majoritatea motoarelor cu aprindere.
În prezent, acest tip de combustibil primește un anumit tip de combustibil grant sau ajutor de stat, dar, în viitor, odată cu creșterea culturilor energetice și a economiilor de scară, reducerea costurilor poate face producția lor competitivă.
Electricitate
Electricitatea generată din biomasă poate fi comercializată ca „energie verde”, din moment ce nu contribuie la efectul de seră, deoarece nu conține emisii de dioxid de carbon (CO2).
Acest tip de energie poate oferi noi opțiuni pieței, deoarece structura sa de costuri va permite utilizatorilor să susțină niveluri mai ridicate de investiții în tehnologii eficiente, ceea ce va crește industria bioenergică.
Cogenerare (căldură și electricitate)
Cogenerarea se referă la producerea simultană de abur și electricitate, care poate fi aplicat multor procese industriale care necesită ambele forme de energie.
În America Centrală, de exemplu, acest proces este foarte frecvent în industria zahărului, unde este posibil să se profite de deșeurile procesate, în principal de bagas.
Datorită fiabilității ridicate a bagasului disponibil, în mod tradițional, cogenerarea se realizează destul de eficient. Cu toate acestea, în ultimii ani a existat o tendință de îmbunătățire a procesului de a genera mai multă energie electrică și de a vinde surplusul la rețeaua electrică.
Procesele care pot fi urmate pentru a realiza această transformare pot fi împărțite în fizic, fizico-chimic, termochimic și biologic.
Arderea în instalațiile de biomasă
Pur și simplu, arderea este o reacție chimică destul de rapidă, prin care combină oxigenul din aer (ce este oxidantul) cu diferitele elemente oxidante ale combustibilului originând astfel o degajare de căldură.
Din acest motiv, pentru ca acest proces chimic să apară, trebuie să apară aceste 4 circumstanțe:
- Trebuie să existe o cantitate suficientă de combustibil, adică biomasă.
- Trebuie să producă o cantitate suficientă de aer de ardere, care conține oxigenul necesar oxidării sau reacției cu combustibilul.
- Temperatura trebuie să fie suficient de ridicată pentru ca reacția să se producă și să fie susținută. Dacă temperatura nu depășește o anumită valoare, numită punctul de aprindere, oxidantul și combustibilul nu reacționează.
- Trebuie să existe un inițiator de ardere, de obicei o flacără preexistentă. Aceasta înseamnă că alte elemente participă în mod normal la aprinderea sistemului de ardere, chiar și la alți combustibili.
Pretratarea biomasei
Biomasa, înainte de a trece la arderea sa în cazan, trebuie să fie supusă unui proces de preparare anterior, care facilitează procesul de reacție între combustibil și oxidant.
Acest proces facilitează arderea, deoarece ajustează fundamental granulometria și gradul de umiditate.
Setul de procese sau tratamente anterioare are trei obiective fundamentale:
- Omogenizează intrarea de biomasă în cazan, astfel încât cazanul să primească un flux constant de energie de o valoare similară.
- Scădea granulometria sa pentru a-i mări suprafața specifică.
De fapt, cu cât dimensiunea bobului este mai mică, cu atât suprafața este mai mare, astfel încât combustibilul și oxidantul să poată reacționa, accelerând astfel reacția și reducând cantitatea de biomasă care nu reacționează (ne-arsă) - Scade umiditatea pe care îl conține, împiedicând ca o parte a căldurii eliberate în timpul arderii să fie folosită ca căldură de vaporizare a apei, reducând temperatura vaporilor.
Toate acestea trebuie făcute și cu cel mai mic consum de energie posibil, întrucât toată energia consumată în aceste procese, cu excepția cazului în care este energie reziduală sau energie care poate fi utilizată fără costuri, va însemna o scădere a energiei nete generate de centrală.
Cazanul pe biomasă
Cazanul este cu siguranță echipamentul principal al unei centrale termoelectrice de ardere a biomasei.
În el se desfășoară procesul de transformare a energiei chimice conținute în biomasă în energie termică, care ulterior va fi transformată în energie mecanică.
Cazanul, pe lângă faptul că este echipamentul principal, este și principala preocupare a tehnicienilor care se ocupă de funcționarea unei uzine.
Echipamentul este, fără îndoială, cel care poate provoca cele mai multe probleme potențiale, care provoacă cele mai multe perioade de nefuncționare și care necesită cea mai strictă întreținere.
Motivele pentru care cazanul este echipament problematic sunt următoarele:
- Este o tehnologie emergentă, care nu este suficient dezvoltată. Confruntată cu marea experiență acumulată în alte procese de ardere care eliberează o cantitate mare de energie termică din oxidarea unui combustibil solid, cum ar fi centralele de cărbune, combustia cu biomasă se confruntă cu o serie de noi probleme care nu au fost încă soluționate. satisfăcător.
- Conținutul ridicat de potasiu și clor din biomasă determină scară și coroziune în diferite părți ale cazanului.
- Arderea nu este total stabilă, prezentând variații semnificative ale presiunii și temperaturii.
- Există mari dificultăți în automatizarea completă a controlului cazanului, datorită variabilității condițiilor în care biomasa poate fi prezentată la intrare.
- Rentabilitatea centralelor, chiar și cu primele pentru producția de energie electrică oferite de legislația spaniolă, este foarte strânsă, forțând economii la toate componentele, inclusiv la cazan. Prin urmare, cele mai bune materiale sau cele mai bune tehnici nu sunt utilizate, datorită costului crescut pe care îl implică.
Doar unul Selectarea corectă a tipului de cazan poate duce la un succes în realizarea unui proiect de producere a energiei electrice pe biomasăÎn același timp, o alegere necorespunzătoare va face extrem de dificilă rentabilitatea unei investiții în acest tip de instalație, care reprezintă între 1 și 3 milioane de euro pe MW de energie electrică instalată.
Centrale termoelectrice cu biomasă
O centrală termoelectrică cu biomasă este o centrală de generare a energiei electrice care profită de energia chimică conținută într-o anumită cantitate de biomasă și care este eliberată ca energie termică printr-un proces de ardere.
În primul rând, o instalație de recuperare a energiei cu biomasă trebuie să aibă un sistem de pretratare a biomasei, ale cărei scopuri principale sunt reducerea umidității pe care o conține, adaptarea dimensiunii și uniformității biomasei, pentru a standardiza condițiile. introduceți în cazan și obțineți cea mai mare eficiență a sistemului de ardere.
Odată ce energia termică a fost eliberată într-un cuptor adecvat, gazele eliberate în timpul arderii, compuse din CO2 și H2O, în mare parte împreună cu alte substanțe solide și gazoase, își schimbă căldura într-un cazan prin care circulă apa și care în mod normal este transformat în abur la o anumită presiune și temperatură.
Gazele de ardere a biomasei trec prin cazan, cedându-și energia apei / aburului în diferite etape: pereți de apă, supraîncălzitor, fascicul de vaporizator, economizor și preîncălzitoare de aer.
Aburul sub presiune format în cazan este apoi transportat la o turbină, unde se extinde, producând o nouă transformare a energiei prin care se transformă energia potențială conținută în aburul sub presiune mai întâi în energie cinetică, apoi în energie mecanică de rotație.
Cadrul legislativ pentru centralele termoelectrice cu biomasă din Spania
Generarea de energie electrică în Spania corespunde investitori privați, deși este o activitate puternic reglementată de stat.
Diferite legi și decrete reglementează această activitate și este esențial ca orice tehnician care lucrează în centrale cu biomasă să cunoască acest cadru legal.
Diferitele activități legate de energia electrică sunt supuse unei anumite intervenții de stat, având în vedere importanța acestor activități.
În mod tradițional, caracterul serviciului public a fost utilizat, statul fiind responsabil de generarea, transportul, distribuția și comercializarea energiei electrice.
Astăzi nu mai este un serviciu public, deoarece aceste activități sunt pe deplin liberalizate.
Intervenția publică este menținută în prezent, deoarece acestea sunt activități supuse unei reglementări puternice. Va fi interesant să studiezi în primul rând cum sunt diferitele norme care pot afecta activitățile legate de generarea, transportul și vânzarea de energie electrică.
Biomasă de uz casnic
Deși m-am concentrat mai mult pe obținerea de energie pentru electricitate, a fost menționată și utilizarea biomasei pentru a genera căldură pentru utilizarea încălzirii și mai bine, la nivel casnic cu cazane și sobe dedicate exclusiv acestuia.
Daca vrei mai multe informatii poti citi articolul colegului meu Germán Tot ce trebuie sa stii despre sobele pe peleti
În acest fel, nu va fi nimeni care să te oprească în problema biomasei și cine știe, poate îndrăznești să instalezi unul dintre aceste sobe în casa ta.