Prvá vec, ktorú by ste mali vedieť, je, že biomasa nie je nič iné ako organická hmota rastlinného alebo živočíšneho pôvodu, sú sem zahrnuté organické odpady a odpad, čo je pravdepodobne použité na výrobu energie.
Dôvod je ten, že rastliny transformujú vyžarujúcu energiu Slnka na chemickú energiu fotosyntéza a časť tejto energie sa ukladá vo forme organickej hmoty, čo môžeme využiť.
V súčasnosti sa prijíma táto definícia biomasy:
„Biomasa sa považuje za skupinu produktov a surovín z obnoviteľných zdrojov energie, ktoré pochádzajú z organických látok vytvorených biologickými prostriedkami“.
Z tohto dôvodu pojem fosílnych palív a organických látok z nich získaných, ako sú plasty a väčšina syntetických výrobkov, nie je v definícii biomasy na mieste.
Aj keď tieto palivá a odvodené organické materiály mali biologický pôvod, k ich vzniku došlo v časoch minulých.
Biomasa je teda obnoviteľnou energiou solárneho pôvodu fotosyntézou rastlín.
Ďalej podľa Smernica 2003/30 / ES biomasa je:
„Biologicky odbúrateľný podiel odpadových produktov a zvyškov z poľnohospodárstva, lesného hospodárstva a príbuzných priemyselných odvetví, ako aj biologicky odbúrateľný podiel priemyselného a komunálneho odpadu.“
Z toho, čo si uvedomujeme, je, že každá definícia biomasy vo všeobecnosti obsahuje hlavne 2 pojmy; obnoviteľné a ekologické.
Biomasa ako zdroj energie
Odpradávna používal človek biomasu ako zdroj energie na vykonávanie svojich každodenných úloh.
Keďže používanie fosílnych palív začalo naberať na sile, biomasa bola zabudnutá na nižšej rovine, kde bol jeho príspevok k výrobe primárnej energie zanedbateľný.
Dnes sa vďaka rôznym faktorom obnovila biomasa ako zdroj energie.
Faktory, ktoré boli zodpovedné za oživenie biomasy ako zdroja energie, sú:
- Rastúca cena ropy.
- Zvýšená poľnohospodárska výroba.
- Je potrebné hľadať alternatívne využitie poľnohospodárskej výroby.
- Zmena podnebia.
- Možnosť využitia vedeckých a technických poznatkov na optimalizáciu procesu výroby energie.
- Priaznivý ekonomický rámec pre rozvoj zariadení, ktoré využívajú biomasu ako palivo, vďaka výrobným dotáciám, ktoré dostávajú elektrárne s týmto zdrojom.
- Regulačné ťažkosti s vývojom ďalších typov projektov, pričom biomasa zostáva ako najrozumnejšia alternatíva na dosiahnutie rentability ekonomických investícií.
Druhy biomasy
Biomasa určená na výrobu energie sa získava zo zvyškov lesného hospodárstva, z odvetví prvej a druhej transformácie dreva, z organickej frakcie mestského tuhého odpadu, z odpadu z chovu hospodárskych zvierat, z poľnohospodárskych a lesných produktov, energie plodiny, tie, ktoré sú určené výlučne na ich využitie na získanie biomasy.
Spravidla biomasa sa získava z akéhokoľvek organického produktu náchylného na energetické využitie, aj keď sú to tie hlavné.
Prírodná biomasa
Prírodná biomasa je tá, ktorá sa vyrába v prírodných ekosystémov. Intenzívne využívanie tohto zdroja nie je kompatibilné s ochranou životného prostredia, aj keď je jedným z hlavných zdrojov energie v zaostalých krajinách.
Táto prírodná biomasa je vytvorená bez zásahu človeka, aby ju upravil alebo vylepšil.
Je to v podstate o lesné zvyšky:
- Deriváty čistenia lesov a zvyškov plantáží
- Palivové drevo a konáre
- Ihličnany
- Listové
Zvyšková biomasa
Zvyšková biomasa je čo generované pri ľudských činnostiach ktoré používajú organickú hmotu. Jeho odstránenie je v mnohých prípadoch problémom. Tento typ biomasy má spojené výhody pri jej využívaní:
- Znižuje riziko znečistenia a požiaru.
- Zmenšiť priestor na skládkach.
- Výrobné náklady môžu byť nízke.
- Prepravné náklady môžu byť nízke.
- Zabráňte emisiám CO2.
- Generovať pracovné miesta.
- Prispieva k rozvoju vidieka.
Zvyšková biomasa je zase rozdelená do niekoľkých nižšie uvedených kategórií.
Poľnohospodársky prebytok
Poľnohospodárske prebytky, ktoré sa nepoužívajú na ľudskú spotrebu, sa považujú za vhodné na použitie ako biomasa na energetické účely.
Toto použitie poľnohospodárskych výrobkov používaných v ľudskom potravinovom reťazci spôsobila neoprávnené zlé meno využívania biomasy na energetické účely, pretože sa toto použitie obviňuje zo zvýšenia nákladov na určité poľnohospodárske výrobky, ktoré sú základom potravy v mnohých krajinách tretieho sveta a rozvojových krajinách.
Tieto poľnohospodárske prebytky sa môžu použiť ako palivo v elektrárňach na výrobu elektriny, alebo sa môžu transformovať na biopalivá.
Energetické plodiny
Vyššie uvedené energetické plodiny sú špecifické plodiny určené výlučne na výrobu energie.
Na rozdiel od tradičných poľnohospodárskych plodín sú ich hlavné charakteristické znaky vysoká produktivita biomasy a vysoká rustikálnosť, vyjadrené v charakteristikách, ako je odolnosť proti suchu, chorobám, ráznosť, skorý rast, kapacita na opätovný rast a prispôsobenie sa okrajovým krajinám.
Energetické plodiny môžu zahŕňať tradičné plodiny (obilniny, cukrová trstina, olejnaté semená) a nekonvenčné plodiny (cynara, pataca, cirok), ktoré sú predmetom mnohých štúdií na stanovenie ich kultivačných potrieb.
Procesy transformácie biomasy
Ako je vidieť vyššie, veľká rozmanitosť materiálov, ktoré sú zahrnuté v koncepcii biomasy, umožňuje vytvoriť a rôzne možné transformačné procesy tejto biomasy na energiu.
Z tohto dôvodu je možné biomasu transformovať na rôzne formy energie použitím rôznych konverzných procesov, ktorými sú tieto druhy energie:
Zahrejte a zaparte
Je možné vyrábať teplo a paru spaľovaním biomasy alebo bioplynu.
Teplo môže byť hlavným produktom pri vykurovaní a varení alebo môže byť vedľajším produktom pri výrobe elektriny v zariadeniach, ktoré vyrábajú elektrinu a paru.
Plynné palivo
Bioplyn vyrobený v anaeróbnom rozklade alebo splyňovaní sa môže použiť v spaľovacích motoroch na výrobu elektriny, na kúrenie a klimatizáciu v domácom, komerčnom a inštitucionálnom sektore a v upravených vozidlách.
Biopalivá
Výroba biopalív ako etanol a bionafta (môžete si pozrieť článok Ako vyrobiť domácu bionaftu) má potenciál nahradiť značné množstvo fosílnych palív v mnohých dopravných aplikáciách.
Rozsiahle používanie etanolu v Brazílii to ukazuje už viac ako 20 rokov biopalivá sú technicky realizovateľné vo veľkom rozsahu.
V Spojených štátoch a Európe ich produkcia rastie a na trh sa dostávajú zmiešané s ropnými derivátmi.
Napríklad zmes s názvom E20 pozostávajúca z 20% etanolu a 80% ropy je použiteľná vo väčšine zapaľovacích motorov.
V súčasnosti tento druh paliva prijíma určitý druh paliva grantu alebo štátnej pomoci, ale v budúcnosti s nárastom energetických plodín a úspor z rozsahu môže zníženie nákladov zvýšiť konkurencieschopnosť ich výroby.
elektrina
Elektrina vyrobená z biomasy sa môže od roku uvádzať na trh ako „zelená energia“ neprispieva k skleníkovému efektu, pretože neobsahuje emisie oxidu uhličitého (CO2).
Tento typ energie môže ponúknuť trhu nové možnosti, pretože jeho nákladová štruktúra umožní používateľom podporovať vyššiu úroveň investícií do efektívnych technológií, čo zvýši priemysel bioenergie.
Kogenerácia (teplo a elektrina)
Kogenerácia sa týka súčasná výroba pary a elektriny, ktoré sa dajú použiť na mnohé priemyselné procesy, ktoré vyžadujú obe formy energie.
Napríklad v Strednej Amerike je tento proces veľmi bežný v cukrovarníckom priemysle, kde je možné využiť výhody plynúce z procesu, hlavne bagasu.
Kvôli vysokej spoľahlivosti dostupnej bagasy sa kogenerácia tradične vykonáva pomerne efektívne. V posledných rokoch sa však objavil trend zlepšovať proces výroby väčšieho množstva elektriny a predaja prebytkov do elektrickej siete.
Procesy, ktoré je možné sledovať pri uskutočňovaní tejto transformácie, možno rozdeliť na fyzikálne, fyzikálno-chemické, termochemické a biologické.
Spaľovanie v zariadeniach na výrobu biomasy
Zjednodušene povedané, spaľovanie je dosť rýchla chemická reakcia, ktorou kombinuje kyslík zo vzduchu (čo je okysličovadlo) s rôznymi oxidačnými prvkami paliva čím dochádza k uvoľneniu tepla.
Z tohto dôvodu, aby mohol dôjsť k tomuto chemickému procesu, musia nastať tieto 4 okolnosti:
- Musí existovať dostatočné množstvo paliva, to znamená biomasy.
- Musí vytvárať dostatočné množstvo spaľovacieho vzduchu, ktorý obsahuje kyslík potrebný na oxidáciu alebo reakciu s palivom.
- Teplota musí byť dostatočne vysoká, aby reakcia prebehla a aby sa udržala. Ak teplota nepresiahne určitú hodnotu, ktorá sa nazýva bod vzplanutia, okysličovadlo a palivo nereagujú.
- Musí existovať iniciátor horenia, zvyčajne už existujúci plameň. To znamená, že na zapálení spaľovacieho systému sa zvyčajne podieľajú ďalšie prvky, dokonca aj iné palivá.
Predbežná úprava biomasy
Pred spaľovaním v kotle musí byť biomasa podrobená procesu predbežnej prípravy, ktorý uľahčujú reakčný proces medzi palivom a okysličovadlom.
Tento proces uľahčuje spaľovanie, pretože zásadným spôsobom upravuje granulometriu a stupeň vlhkosti.
Súbor procesov alebo predchádzajúcich ošetrení má tri základné ciele:
- Homogenizujte vstup biomasy do kotla, aby kotol dostával konštantný tok energie podobnej hodnoty.
- Pokles jeho granulometria zvýšiť jeho špecifický povrch.
V skutočnosti platí, že čím menšia je veľkosť zŕn, tým väčšia je povrchová plocha, aby palivo a oxidačné činidlo mohli reagovať, čím sa reakcia urýchli a zníži množstvo nereagujúcej biomasy (nespálenej). - Znížte vlhkosť že obsahuje, čím sa zabráni tomu, aby sa časť tepla uvoľneného pri spaľovaní využila ako teplo odparovania vody a znížila sa teplota výparov.
To všetko sa musí robiť aj s najnižšia možná spotreba energie, pretože všetka energia spotrebovaná v týchto procesoch, pokiaľ to nie je zostatková energia alebo energia, ktorú je možné použiť bez nákladov, bude znamenať pokles čistej energie vyrobenej v zariadení.
Kotol na biomasu
Kotol je určite hlavné zariadenie termoelektrického zariadenia na spaľovanie biomasy.
V ňom sa uskutočňuje proces premeny chemickej energie obsiahnutej v biomase na tepelnú energiu, ktorá sa neskôr premení na mechanickú energiu.
Kotol je okrem hlavného vybavenia tiež hlavným záujmom technikov, ktorí majú na starosti prevádzku zariadenia.
Je to bezpochyby zariadenie, ktoré môže spôsobiť najviac potenciálnych problémov, ktoré spôsobuje najviac prestojov a vyžaduje najprísnejšiu údržbu.
Dôvody, prečo je kotol problematickým zariadením, sú nasledujúce:
- Je to rozvíjajúca sa technológia, ktorá nie je dostatočne vyvinutá. Tvárou v tvár veľkým skúsenostiam nahromadeným v iných spaľovacích procesoch, pri ktorých sa uvoľňuje veľké množstvo tepelnej energie z oxidácie tuhého paliva, ako sú uhoľné elektrárne, čelí spaľovanie biomasy rade nových problémov, ktoré ešte neboli vyriešené. uspokojivo.
- Vysoký obsah draslíka a chlóru v biomase spôsobuje vodný kameň a koróziu v rôznych častiach kotla.
- Spaľovanie nie je úplne stabilné a predstavuje výrazné kolísanie tlaku a teploty.
- Pri úplnej automatizácii riadenia kotla sú veľké ťažkosti kvôli variabilite podmienok, v ktorých môže byť biomasa prezentovaná pri vstupe.
- Ziskovosť závodov, aj keď sú poplatky za výrobu elektriny poskytované španielskymi zákonmi, veľmi nízka, čo si vyžaduje úspory na všetkých komponentoch vrátane kotla. Preto sa nepoužívajú najlepšie materiály alebo najlepšie techniky z dôvodu zvýšenia nákladov, ktoré to prináša.
Len jeden Správny výber typu kotla môže viesť k úspechu v realizácii projektu výroby energie z biomasyNevhodná voľba zároveň mimoriadne skomplikuje ziskovosť investície do tohto typu elektrárne, ktorá predstavuje 1 až 3 milióny eur za MW inštalovanej elektrickej energie.
Termoelektrické rastliny na biomasu
Termoelektrická rastlina na biomasu je a elektráreň ktorá využíva výhody chemickej energie obsiahnutej v určitom množstve biomasy a ktorá sa spaľovacím procesom uvoľňuje ako tepelná energia.
Po prvé, zariadenie na získavanie energie z biomasy musí mať systém predúpravy biomasy, ktorého hlavným účelom je znižovanie vlhkosti, ktorú obsahuje, prispôsobenie veľkosti a rovnomernosti biomasy, aby sa štandardizovali podmienky. do kotla a dosiahnuť najvyššiu účinnosť spaľovacieho systému.
Akonáhle sa tepelná energia uvoľní vo vhodnej peci, plyny uvoľnené pri spaľovaní zložené z CO2 a H2O väčšinou spolu s inými tuhými a plynnými látkami si vymenia svoje teplo v kotle, cez ktorý cirkuluje voda, a ktorý sa za normálnych okolností premieňa na paru. určitý tlak a teplota.
Spaľovacie plyny na biomasu prechádzajú cez kotol a v rôznych fázach odovzdávajú svoju energiu vode / pare: vodné steny, prehrievač, lúč odparovača, ekonomizér a predhrievače vzduchu.
Para pod tlakom tvorená v kotle sa potom transportuje do turbíny, kde sa rozširuje a vytvára novú transformáciu energie, pomocou ktorej sa premieňa potenciálna energia obsiahnutá v pare pod tlakom. najskôr v kinetickej energii a potom v rotačnej mechanickej energii.
Legislatívny rámec pre termoelektrické elektrárne na biomasu v Španielsku
Výroba elektriny v Španielsku zodpovedá súkromných investorov, hoci ide o činnosť silne regulovanú štátom.
Túto činnosť regulujú rôzne zákony a vyhlášky. Je nevyhnutné, aby tento právny rámec poznal každý technik pracujúci v elektrárňach na biomasu.
Rôzne činnosti spojené s elektrickou energiou podliehajú určitému štátnemu zásahu, vzhľadom na dôležitosť týchto činností.
Tradične sa používa charakter verejnej služby, pričom za výrobu, prepravu, distribúciu a komercializáciu elektrickej energie je zodpovedný štát.
Dnes to už nie je verejná služba, pretože tieto činnosti sú úplne liberalizované.
Verejná intervencia sa v súčasnosti zachováva, pretože ide o činnosti podliehajúce prísnej regulácii. Bude zaujímavé na prvom mieste študovať, aké sú rôzne normy, ktoré môžu mať vplyv na činnosti spojené s výrobou, prepravou a predajom elektrickej energie.
Biomasa na domáce použitie
Aj keď som sa viac zameral na získavanie energie na elektrinu, už bolo spomenuté aj využitie biomasy na výrobu tepla na vykurovanie, a to ešte lepšie, na domácej úrovni s výhradne kotlami a kachľami.
Ak chcete viac informácií, prečítajte si článok od kolegu Germána Všetko, čo potrebujete vedieť o peletových kachliach
Týmto spôsobom vás nebude nikto brzdiť v otázke biomasy a ktovie, možno si trúfate nainštalovať si jeden z týchto sporákov do svojho domova.