Najprej morate vedeti, da biomasa ni nič drugega kot organske snovi rastlinskega ali živalskega izvora, tukaj so vključeni organski odpadki in odpadki, kar je se lahko uporablja za proizvodnjo energije.
Razlog je v tem, da rastline sončno energijo sonca skozi fotosinteza in del te energije je shranjen v obliki organske snovi, ki jo lahko izkoristimo.
Trenutno je sprejeta naslednja opredelitev biomase:
"Biomasa se šteje za skupino proizvodov in surovin iz obnovljivih virov energije, ki izvirajo iz organskih snovi, tvorjenih z biološkimi sredstvi."
Iz tega razloga koncept fosilnih goriv in organskih snovi, ki iz njih izhajajo, kot so plastika in večina sintetičnih izdelkov, v definiciji biomase ni na mestu.
Čeprav so bila ta goriva in iz njih pridobljeni organski materiali biološkega izvora, so nastali že v preteklosti.
Biomasa je torej obnovljiva energija sončnega izvora s fotosintezo rastlin.
Poleg tega po besedah Direktiva 2003/30 / ES biomasa je:
"Biorazgradljiva frakcija odpadnih proizvodov in ostanki iz kmetijstva, gozdarstva in sorodnih industrij ter biološko razgradljiva frakcija industrijskih in komunalnih odpadkov."
Zavedamo se, da na splošno vsaka opredelitev biomase zajema predvsem dva izraza; obnovljivi in ekološki.
Biomasa kot vir energije
Človek že od nekdaj uporablja biomaso kot vir energije za opravljanje svojih vsakodnevnih nalog.
Ker se je uporaba fosilnih goriv začela krepiti, biomasa je bila pozabljena na nižji ravni, kjer je bil njen prispevek k proizvodnji primarne energije zanemarljiv.
Danes se je zaradi različnih dejavnikov biomasa ponovno oživila kot vir energije.
Dejavniki, ki so bili odgovorni za oživitev biomase kot vira energije, so:
- Naraščajoča cena nafte.
- Povečana kmetijska proizvodnja.
- Potreba po iskanju alternativne uporabe kmetijski proizvodnji.
- Podnebne spremembe.
- Možnost uporabe znanstvenega in tehničnega znanja za optimizacijo procesa proizvodnje energije.
- Ugoden gospodarski okvir za razvoj obratov, ki uporabljajo biomaso kot gorivo, zahvaljujoč proizvodnim subvencijam, ki jih s tem virom prejemajo elektrarne.
- Regulativne težave pri razvoju drugih vrst projektov, pri čemer je biomasa najprimernejša alternativa za donosno gospodarsko naložbo.
Vrste biomase
Biomasa, ki se uporablja za proizvodnjo energije, se pridobiva iz ostankov izkoriščanja gozdov, iz panog prve in druge predelave lesa, iz organske frakcije trdnih komunalnih odpadkov, iz odpadkov iz živinoreje, iz kmetijskih in gozdarskih proizvodov, energetskih rastlin , tiste, ki so namenjene izključno njihovemu izkoriščanju za pridobivanje biomase.
Na splošno biomasa se pridobiva iz katerega koli organskega proizvoda, dovzetnega za rabo energije, čeprav so to glavne.
Naravna biomasa
Naravna biomasa je tista, ki se proizvaja v naravni ekosistemi. Intenzivno izkoriščanje tega vira ni združljivo z varstvom okolja, čeprav je eden glavnih virov energije v nerazvitih državah.
Ta naravna biomasa je ustvarjena brez kakršnega koli človekovega posredovanja za njeno spreminjanje ali izboljšanje.
V bistvu gre za gozdni ostanki:
- Izvedeni finančni instrumenti za čiščenje gozdov in ostankov nasadov
- Drva in veje
- Iglavci
- Listnata
Preostala biomasa
Preostala biomasa je kaj ustvarjene v človekovih dejavnostih ki uporabljajo organske snovi. Njegova odprava je v mnogih primerih težava. Ta vrsta biomase ima s svojo uporabo povezane prednosti:
- Zmanjšuje nevarnost onesnaženja in požara.
- Zmanjšajte odlagališče.
- Proizvodni stroški so lahko nizki.
- Stroški prevoza so lahko nizki.
- Izogibajte se emisijam CO2.
- Ustvarjajte delovna mesta.
- Prispeva k razvoju podeželja.
Preostala biomasa je nato razdeljena na vrsto spodaj navedenih kategorij.
Kmetijski presežek
Kmetijski presežki, ki se ne uporabljajo za prehrano ljudi, se štejejo za primerne za uporabo kot biomasa za energetske namene.
Ta uporaba kmetijskih proizvodov, ki se uporabljajo v človeški prehranski verigi je povzročil neupravičeno slabo ime uporabe biomase za energetske namene, saj so tej rabi očitali povišanje stroškov nekaterih kmetijskih proizvodov, ki so osnova za prehrano v mnogih tretjih državah in državah v razvoju.
Te kmetijske presežke je mogoče uporabiti kot gorivo v obratih za proizvodnjo električne energije in jih preoblikovati v biogoriva.
Energetski pridelki
Zgoraj omenjene energetske rastline so posebne poljščine, namenjene izključno proizvodnji energije.
Za razliko od tradicionalnih kmetijskih pridelkov so njihove glavne značilnosti visoka produktivnost biomase in visoka rustikalnost, izraženo v značilnostih, kot so odpornost na sušo, bolezni, moč, zgodnja rast, sposobnost ponovne rasti in prilagoditev na obrobna zemljišča.
Energetski pridelki lahko vključujejo tradicionalne pridelke (žita, sladkorni trs, oljnice) in nekonvencionalne (cynara, pataka, sladki sirk), ki so predmet številnih študij za določitev njihovih pridelovalnih potreb.
Procesi preoblikovanja biomase
Kot je razvidno zgoraj, velika raznolikost materialov, ki je vključena v koncept biomase, omogoča, da se določi raznolikost možnih procesov preoblikovanja te biomase v energijo.
Iz tega razloga lahko biomaso z različnimi procesi pretvorbe pretvorimo v različne oblike energije. Te vrste energije so:
Toplota in para
Toploto in paro lahko ustvarjamo s sežiganjem biomase ali bioplina.
Toplota je lahko glavni proizvod za ogrevanje in kuhanje ali pa je stranski produkt proizvodnje električne energije v obratih, ki soproizvodijo elektriko in paro.
Plinasta goriva
Bioplin, proizveden v anaerobni prebavi ali uplinjanju, se lahko uporablja v motorjih z notranjim zgorevanjem za proizvodnjo električne energije, ogrevanje in kondicioniranje v domačem, komercialnem in institucionalnem sektorju ter v spremenjenih vozilih.
Biogoriva
Proizvodnja biogoriv, kot sta etanol in biodizel (lahko si ogledate članek Kako narediti domač biodizel), lahko nadomesti znatne količine fosilnih goriv v številnih transportnih aplikacijah.
Obsežna uporaba etanola v Braziliji že več kot 20 let kaže na to biogoriva so tehnično izvedljiva v velikem obsegu.
V Združenih državah Amerike in Evropi njihova proizvodnja narašča in jih tržijo v mešanici z naftnimi derivati.
Na primer, mešanica, imenovana E20, sestavljena iz 20% etanola in 80% nafte, je uporabna v večini motorjev na vžig.
Trenutno ta vrsta goriva prejme nekaj nepovratna ali državna pomoč, vendar pa lahko v prihodnosti zaradi povečanja energetskih rastlin in ekonomije obsega njihova proizvodnja postane konkurenčna.
Oskrba z električno energijo
Električna energija, proizvedena iz biomase, se lahko trži kot "zelena energija", saj ne prispeva k učinku tople grede, ker je brez emisij ogljikovega dioksida (CO2).
Ta vrsta energije lahko trgu ponudi nove možnosti, saj bo njegova struktura stroškov uporabnikom omogočila podporo višjim ravnem naložb v učinkovite tehnologije, kar bo povečalo bioenergijsko industrijo.
Soproizvodnja (toplota in elektrika)
Soproizvodnja se nanaša na sočasna proizvodnja pare in električne energije, ki se lahko uporablja za številne industrijske procese, ki zahtevajo obe obliki energije.
Na primer v Srednji Ameriki je ta postopek zelo pogost v industriji sladkorja, kjer je mogoče izkoristiti odpadke iz procesa, predvsem bagasse.
Zaradi visoke zanesljivosti razpoložljivih bagasse se soproizvodnja tradicionalno izvaja precej učinkovito. Vendar se v zadnjih letih pojavlja trend izboljšanja postopka za proizvodnjo več električne energije in prodajo presežkov v električno omrežje.
Procese, ki jim je mogoče slediti pri tej preobrazbi, lahko razdelimo na fizikalni, fizikalno-kemijski, termokemični in biološki.
Izgorevanje v obratih za biomaso
Preprosto povedano, zgorevanje je dokaj hitra kemijska reakcija, s katero združuje kisik iz zraka (kaj je oksidant) z različnimi oksidativnimi elementi goriva s tem sprošča sproščanje toplote.
Zaradi tega morajo za nastanek tega kemičnega procesa nastopati te štiri okoliščine:
- V gorivu mora biti zadostna količina, to je biomasa.
- Ustvariti mora zadostno količino zgorevalnega zraka, ki vsebuje kisik, potreben za oksidacijo ali reakcijo z gorivom.
- Temperatura mora biti dovolj visoka, da se reakcija pojavi in ohrani. Če temperatura ne preseže določene vrednosti, imenovane temperatura vžiga, oksidant in gorivo ne reagirata.
- Imeti mora pobudnik zgorevanja, običajno že obstoječi plamen. To pomeni, da drugi elementi običajno sodelujejo pri vžigu zgorevalnega sistema, tudi druga goriva.
Predobdelava biomase
Pred zgorevanjem v kotlu je treba biomaso predhodno pripraviti, ki olajšajo reakcijski postopek med gorivom in oksidantom.
Ta postopek olajša izgorevanje, saj v osnovi prilagodi granulometrijo in stopnjo vlažnosti.
Niz postopkov ali predhodnih obdelav ima tri temeljne cilje:
- Homogenizirajte vnos biomase v kotel, tako da kotel prejme stalen pretok energije s podobno vrednostjo.
- Zmanjšajte njegova granulometrija povečati svojo specifično površino.
Dejansko je manjša velikost zrn, večja je površina, da lahko gorivo in oksidant reagirata, s čimer se reakcija pospeši in zmanjša količina biomase, ki ne reagira (neizgorela) - Zmanjšajte vlago da vsebuje, preprečuje, da bi se del toplote, ki se sprosti med zgorevanjem, uporabil kot toplota za uparjanje vode in zmanjšal temperaturo hlapov.
Vse to je treba storiti tudi z najmanjša možna poraba energije, saj bo vsa porabljena energija v teh procesih, razen če gre za preostalo energijo ali energijo, ki jo lahko uporabimo brezplačno, pomenila zmanjšanje neto energije, ki jo proizvede naprava.
Kotel na biomaso
Kotel je vsekakor glavna oprema termoelektrarne na zgorevanje biomase.
V njem poteka postopek pretvorbe kemične energije, ki jo vsebuje biomasa, v toplotno energijo, ki se bo kasneje preoblikovala v mehansko energijo.
Kotel je poleg glavne opreme tudi glavna skrb tehnikov, ki skrbijo za obratovanje elektrarne.
Brez dvoma lahko oprema povzroči največ potencialnih težav, povzroči največ izpadov in zahteva najstrožje vzdrževanje.
Razlogi, zakaj je kotel problematična oprema, so naslednji:
- To je nova tehnologija, ki ni dovolj razvita. Izgorevanje biomase se sooča z velikimi izkušnjami, nabranimi v drugih zgorevalnih procesih, ki sproščajo veliko količino toplotne energije iz oksidacije trdnega goriva, na primer v premogovnicah, pred vrsto novih težav, ki še niso bile obravnavane. so bili rešeni popolnoma zadovoljivo.
- Visoka vsebnost kalija in klora v biomasi povzroča nabiranje in korozijo na različnih delih kotla.
- Izgorevanje ni povsem stabilno, kar predstavlja pomembne razlike v tlaku in temperaturi.
- Pri popolni avtomatizaciji krmiljenja kotla obstajajo velike težave zaradi spremenljivosti pogojev, v katerih je mogoče biomaso predstaviti na vhodu.
- Dobičkonosnost obratov je tudi ob premijah za proizvodnjo električne energije, ki jih ponuja španska zakonodaja, zelo majhna, kar pomeni prihranek pri vseh sestavnih delih, vključno s kotlom. Zato se zaradi povečanja stroškov, ki jih povzročajo, ne uporabljajo najboljši materiali ali najboljše tehnike.
Samo en Pravilna izbira vrste kotla lahko vodi do uspeha pri doseganju projekta proizvodnje električne energije iz biomaseHkrati bo neprimerna izbira izredno otežila, da bo naložba v tovrstne elektrarne, ki predstavlja med 1 in 3 milijoni evrov na MW nameščene električne energije, donosna.
Termoelektrarne na biomaso
Termoelektrarna na biomaso je elektrarna ki izkorišča kemično energijo, vsebovano v določeni količini biomase, in ki se sprošča kot toplotna energija s postopkom zgorevanja.
V prvi vrsti mora imeti obrat za predelavo energije iz biomase sistem za predhodno obdelavo biomase, katerega glavni namen je zmanjšanje vlažnosti, ki ga vsebuje, prilagajanje velikosti in enakomernosti biomase, da se standardizirajo pogoji. vstop v kotel in doseči najvišjo učinkovitost izgorevalnega sistema.
Ko se toplotna energija sprosti v ustrezni peči, plini, ki se sproščajo med zgorevanjem, sestavljeni iz CO2 in H2O, večinoma skupaj z drugimi trdnimi in plinastimi snovmi, izmenjujejo toploto v kotlu, skozi katerega kroži voda in ki se običajno pretvori v pare pri določenem tlaku in temperaturi.
Izgorevalni plini biomase prehajajo skozi kotel in v različnih fazah dovajajo energijo vodi / pari: vodne stene, pregrevalnik, uparjalnik, grelec in predgrevalniki zraka.
Para pod tlakom, ki nastane v kotlu, se nato prenese v turbino, kjer se razširi in ustvari novo energetsko preobrazbo, s katero se pretvori potencialna energija, ki jo vsebuje para pod tlakom najprej v kinetični energiji, kasneje pa v rotacijski mehanski energiji.
Zakonodajni okvir za termoelektrarne na biomaso v Španiji
Proizvodnja električne energije v Španiji ustreza zasebnih vlagateljev, čeprav gre za dejavnost, ki jo država močno ureja.
To dejavnost urejajo različni zakoni in odloki, zato je nujno, da vsak tehnik, ki dela v elektrarnah na biomaso, pozna ta pravni okvir.
Različne dejavnosti, povezane z električno energijo, so predmet določenega državnega posega glede na pomen teh dejavnosti.
Tradicionalno se uporablja značaj javne službe, pri čemer je država odgovorna za proizvodnjo, prevoz, distribucijo in trženje električne energije.
Danes to ni več javna služba, saj so te dejavnosti popolnoma liberalizirane.
Trenutno se ohranja javno posredovanje, saj gre za dejavnosti, za katere velja stroga ureditev. Zanimivo bo najprej preučiti, kako so različne norme, ki lahko vplivajo na dejavnosti, povezane z proizvodnjo, transportom in prodajo električne energije.
Biomasa za domačo uporabo
Čeprav sem se bolj osredotočil na pridobivanje energije za električno energijo, je bila omenjena in še bolje omenjena tudi uporaba biomase za pridobivanje toplote za ogrevanje na domači ravni s kotli in pečmi, namenjenimi izključno temu.
Če želite več informacij, si lahko preberete članek kolega Germána Vse, kar morate vedeti o pečeh na pelete
Tako vas pri vprašanju biomase ne bo nihče ustavil in kdo ve, morda si upate namestiti eno od teh peči v svoj dom.