Первое, что вам следует знать, это то, что биомасса - это не более чем органическое вещество растительного или животного происхождения, сюда включены органические отходы и отходы, могут быть использованы для производства энергии.
Причина в том, что растения преобразуют лучистую энергию Солнца в химическую энергию через фотосинтез и часть этой энергии хранится в форме органического вещества, которым мы можем воспользоваться.
В настоящее время принято следующее определение биомассы:
«Биомасса считается группой возобновляемых источников энергии и сырья, происходящего из органического вещества, образованного биологическим путем».
Именно по этой причине концепция ископаемого топлива и полученных из него органических веществ, таких как пластмассы и большинство синтетических продуктов, неуместна в определении биомассы.
Хотя это топливо и производные органические материалы имели биологическое происхождение, их образование происходило в прошлом.
Таким образом, биомасса представляет собой возобновляемую энергию солнечного происхождения за счет фотосинтеза растений.
Кроме того, согласно Директива 2003/30 / EC биомасса это:
«Биоразлагаемая фракция отходов и остатков сельского хозяйства, лесного хозяйства и смежных отраслей, а также биоразлагаемая фракция промышленных и муниципальных отходов».
Мы понимаем, что в целом любое определение биомассы включает в себя в основном 2 термина; возобновляемые и органические.
Биомасса как источник энергии
С древних времен человек использовал биомассу в качестве источника энергии для выполнения своих повседневных задач.
Поскольку использование ископаемого топлива начало набирать обороты, биомасса была забыта на более низком уровне, где его вклад в производство первичной энергии был незначительным.
Сегодня, благодаря различным факторам, биомасса возродилась как источник энергии.
Факторы, которые были ответственны за возрождение биомассы в качестве источника энергии:
- Рост цен на нефть.
- Увеличение сельскохозяйственного производства.
- Необходимо искать альтернативы сельскохозяйственному производству.
- Изменение климата
- Возможность использования научных и технических знаний для оптимизации процесса производства энергии.
- Благоприятная экономическая база для развития заводов, использующих биомассу в качестве топлива, благодаря производственным субсидиям, получаемым электростанциями с этим источником.
- Нормативные трудности при разработке других типов проектов, оставляя биомассу в качестве наиболее разумной альтернативы, чтобы сделать экономические инвестиции прибыльными.
Типы биомассы
Биомасса, используемая для производства энергии, получается из остатков лесопользования, из производств первой и второй переработки древесины, из органической фракции твердых городских отходов, из отходов животноводства, из продукты сельского и лесного хозяйства, энергетические культуры, предназначенные исключительно для их использования для получения биомассы.
В общем, биомасса получается из любого органического продукта, чувствительного к потреблению энергии, хотя это основные.
Природная биомасса
Природная биомасса - это то, что производится в естественные экосистемы. Интенсивная эксплуатация этого ресурса несовместима с защитой окружающей среды, даже несмотря на то, что это один из основных источников энергии в слаборазвитых странах.
Эта естественная биомасса создается без какого-либо вмешательства человека для ее изменения или улучшения.
Это в основном о лесные остатки:
- Производные от очистки лесов и остатков насаждений
- Дрова и ветки
- Хвойные
- Листовой
Остаточная биомасса
Остаточная биомасса - это то, что генерируется в результате человеческой деятельности которые используют органические вещества. Его устранение во многих случаях является проблемой. Этот вид биомассы имеет следующие преимущества:
- Снижает риски загрязнения окружающей среды и возгорания.
- Уменьшите площадь свалки.
- Затраты на производство могут быть низкими.
- Транспортные расходы могут быть низкими.
- Избегайте выбросов CO2.
- Создавайте рабочие места.
- Способствует развитию села.
Остаточная биомасса, в свою очередь, делится на ряд категорий, упомянутых ниже.
Излишки сельского хозяйства
Излишки сельскохозяйственной продукции, которые не используются для потребления человеком, считаются подходящими для использования в качестве биомассы в энергетических целях.
Это использование сельскохозяйственных продуктов, используемых в пищевой цепи человека. вызвал неоправданную дурную репутацию использования биомассы в энергетических целях, поскольку такое использование обвиняется в увеличении стоимости определенных сельскохозяйственных продуктов, которые являются основой продуктов питания во многих странах третьего мира и развивающихся странах.
Эти излишки сельскохозяйственной продукции можно использовать как в качестве топлива для электростанций, так и преобразовать в биотопливо.
Энергетические культуры
Вышеупомянутые энергетические культуры являются специфическими культурами, предназначенными исключительно для производства энергии.
В отличие от традиционных сельскохозяйственных культур, их основными характеристиками являются высокая продуктивность биомассы и высокая ржавчина, выражается в таких характеристиках, как устойчивость к засухе, болезням, сила роста, ранний рост, способность к отрастанию и адаптация к маргинальным землям.
Энергетические культуры могут включать традиционные культуры (зерновые, сахарный тростник, масличные) и нетрадиционные (цинара, патака, сладкое сорго), которые являются предметом многочисленных исследований для определения потребностей в выращивании.
Процессы преобразования биомассы
Как видно выше, большое разнообразие материалов, включенных в понятие биомассы, позволяет, в свою очередь, установить разнообразие возможных процессов трансформации этой биомассы в энергию.
По этой причине биомасса может быть преобразована в различные формы энергии, применяя различные процессы преобразования, эти типы энергии:
Тепло и пар
Можно генерировать тепло и пар путем сжигания биомассы или биогаза.
Тепло может быть основным продуктом для обогрева и приготовления пищи или может быть побочным продуктом производства электроэнергии на установках, которые совместно генерируют электричество и пар.
Газообразное топливо
Биогаз, полученный в процессах анаэробного сбраживания или газификации, может использоваться в двигателях внутреннего сгорания для выработки электроэнергии, для отопления и кондиционирования в бытовом, коммерческом и институциональном секторах, а также в модифицированных транспортных средствах.
биотопливо
Производство биотоплива, такого как этанол и биодизель (вы можете прочитать статью «Как сделать домашнее биодизель»), потенциально может заменить значительные объемы ископаемого топлива во многих транспортных приложениях.
Широкое использование этанола в Бразилии за более чем 20 лет показало, что биотопливо технически возможно в больших масштабах.
В США и Европе их производство увеличивается, и они продаются вместе с нефтепродуктами.
Например, смесь под названием E20, состоящая из 20% этанола и 80% нефти, применима в большинстве двигателей с зажиганием.
В настоящее время этот вид топлива получает некоторые виды грант или государственная помощь, но в будущем, с увеличением производства энергетических культур и экономии за счет масштаба, сокращение затрат может сделать их производство конкурентоспособным.
электричество
Электроэнергия, произведенная из биомассы, может продаваться как «зеленая энергия», поскольку он не способствует парниковому эффекту, поскольку не содержит выбросов углекислого газа (CO2).
Этот вид энергии может предложить новые возможности для рынка, поскольку его структура затрат позволит пользователям поддерживать более высокие уровни инвестиций в эффективные технологии, что приведет к развитию отрасли биоэнергетики.
Когенерация (тепло и электричество)
Когенерация относится к одновременное производство пара и электричества, это может быть применено ко многим промышленным процессам, которые требуют обоих видов энергии.
В Центральной Америке, например, этот процесс очень распространен в сахарной промышленности, где можно использовать отходы процесса, в основном жмых.
Из-за высокой надежности доступного жмыха традиционно когенерация осуществляется достаточно эффективно. Однако в последние годы наметилась тенденция к совершенствованию процесса для выработки большего количества электроэнергии и продажи излишков в электросети.
Процессы, которым можно следовать для выполнения этого преобразования, можно разделить на физические, физико-химические, термохимические и биологические.
Сжигание на заводах по производству биомассы
Проще говоря, горение - это довольно быстрая химическая реакция, посредством которой сочетает кислород из воздуха (что такое окислитель) с разными окислителями топлива таким образом вызывая выделение тепла.
По этой причине, чтобы этот химический процесс произошел, должны произойти следующие 4 обстоятельства:
- Должно быть достаточное количество топлива, то есть биомассы.
- Он должен производить достаточное количество воздуха для горения, который содержит кислород, необходимый для окисления или реакции с топливом.
- Температура должна быть достаточно высокой, чтобы реакция могла протекать и продолжаться. Если температура не превышает определенного значения, называемого точкой вспышки, окислитель и топливо не вступают в реакцию.
- Должен быть инициатор горения, обычно уже существующее пламя. Это означает, что в воспламенении системы сгорания обычно участвуют другие элементы, даже другие виды топлива.
Предварительная обработка биомассы
Биомасса, прежде чем приступить к сжиганию в котле, должна быть подвергнута предварительному процессу подготовки, который облегчить процесс реакции между топливом и окислителем.
Этот процесс облегчает горение, так как он в корне регулирует гранулометрию и степень влажности.
Набор процессов или предшествующих обработок преследует три основные цели:
- Гомогенизировать ввод биомассы в котел, так что котел получает постоянный поток энергии аналогичной величины.
- Уменьшить его гранулометрия для увеличения его удельной поверхности.
Фактически, чем меньше размер зерна, тем больше площадь поверхности, на которой топливо и окислитель могут вступать в реакцию, тем самым ускоряя реакцию и уменьшая количество биомассы, которая не вступает в реакцию (несгоревшая). - Уменьшить влажность что он содержит, избегая того, чтобы часть тепла, выделяемого при сгорании, использовалась в качестве теплоты испарения воды, снижая температуру дыма.
Все это тоже нужно делать с минимально возможное потребление энергии, поскольку вся энергия, потребляемая в этих процессах, за исключением остаточной энергии или энергии, которая может быть использована бесплатно, будет означать снижение чистой энергии, вырабатываемой заводом.
Котел на биомассе
Котел определенно основное оборудование термоэлектрической установки сжигания биомассы.
В нем осуществляется процесс преобразования химической энергии, содержащейся в биомассе, в тепловую энергию, которая позже будет преобразована в механическую энергию.
Котел, помимо того, что он является основным оборудованием, также является основной заботой технических специалистов, отвечающих за эксплуатацию завода.
Несомненно, именно оборудование может вызвать большинство потенциальных проблем, вызывает наибольшие простои и требует самого строгого обслуживания.
Причины, по которым котел является проблемным оборудованием, следующие:
- Это новая технология, которая недостаточно развита. Столкнувшись с огромным опытом, накопленным в других процессах сжигания, которые высвобождают большое количество тепловой энергии при окислении твердого топлива, таких как угольные электростанции, сжигание биомассы сталкивается с рядом новых проблем, которые еще не решены. удовлетворительно.
- Высокое содержание калия и хлора в биомассе вызывает накипь и коррозию в различных частях котла.
- Процесс горения не является полностью стабильным, так как давление и температура сильно колеблются.
- Полная автоматизация управления котлом представляет большие трудности из-за изменчивости условий, в которых биомасса может подаваться на входе.
- Рентабельность установок, даже с учетом надбавок за производство электроэнергии, предусмотренных испанским законодательством, очень низкая, что требует экономии на всех компонентах, включая котел. Поэтому лучшие материалы или лучшие методы не используются из-за увеличения стоимости, которую они влекут за собой.
Только один Правильный выбор типа котла может привести к успеху в реализации проекта по производству электроэнергии на биомассе.В то же время из-за неправильного выбора будет крайне сложно получить прибыль от инвестиций в этот тип электростанции, стоимость которых составляет от 1 до 3 миллионов евро на МВт установленной электроэнергии.
ТЭЦ на биомассе
Термоэлектрическая установка на биомассе - это электростанция который использует химическую энергию, содержащуюся в определенном количестве биомассы, и которая высвобождается в виде тепловой энергии в процессе сгорания.
Во-первых, установка для рекуперации энергии биомассы должна иметь систему предварительной обработки биомассы, основные цели которой заключаются в снижении содержащейся в ней влажности, адаптации размера и однородности биомассы для стандартизации условий. в котел и добиться максимальной эффективности системы сжигания.
Как только тепловая энергия высвобождается в соответствующей печи, выделяющиеся при сгорании газы, состоящие из CO2 и H2O в основном вместе с другими твердыми и газообразными веществами, обмениваются своим теплом в котле, через который циркулирует вода и который обычно превращается в пар при определенное давление и температура.
Газы сгорания биомассы проходят через котел, отдавая свою энергию воде / пару на разных стадиях: водяные стенки, пароперегреватель, испарительная балка, экономайзер и подогреватели воздуха.
Пар под давлением, образующийся в котле, затем транспортируется к турбине, где он расширяется, производя новое преобразование энергии, с помощью которого преобразуется потенциальная энергия, содержащаяся в паре под давлением. сначала кинетическая энергия, а затем вращательная механическая энергия.
Законодательная база для ТЭЦ на биомассе в Испании
Производство электроэнергии в Испании соответствует частные инвесторы, хотя это деятельность, строго регулируемая государством.
Эта деятельность регулируется различными законами и постановлениями, и любому специалисту, работающему на электростанциях, работающих на биомассе, важно знать эту правовую базу.
Различные виды деятельности, связанные с электроэнергией, подлежат определенному вмешательству государства, учитывая важность этих видов деятельности.
Традиционно использовался характер государственной службы, когда государство отвечало за производство, транспортировку, распределение и коммерциализацию электроэнергии.
Сегодня это больше не государственная служба, поскольку эта деятельность полностью либерализована.
Государственное вмешательство в настоящее время сохраняется, поскольку эти виды деятельности подлежат строгому регулированию. В первую очередь будет интересно изучить, как различные нормы могут влиять на деятельность, связанную с производством, транспортировкой и продажей электроэнергии.
Биомасса для домашнего использования
Хотя я больше сосредоточился на получении энергии для электричества, также упоминалось использование биомассы для выработки тепла для использования в целях отопления, и, что еще лучше, на бытовом уровне с котлами и печами, предназначенными исключительно для этого.
Если вам нужна дополнительная информация, вы можете прочитать статью моего коллеги Германа «Все, что вам нужно знать о печах на пеллетах».
Таким образом, никто не остановит вас на вопросе биомассы, и кто знает, возможно, вы осмелитесь установить одну из этих печей у себя дома.