Det första du bör veta är att biomassa inte är mer än organiskt material av vegetabiliskt eller animaliskt ursprung, organiskt avfall och avfall ingår här, vilket är kan användas för att producera energi.
Anledningen beror på det faktum att växter omvandlar solens strålningsenergi till kemisk energi genom fotosyntes och en del av denna energi lagras i form av organiskt material, vilket vi kan dra nytta av.
För närvarande accepteras följande definition av biomassa:
"Biomassa anses vara en grupp av förnybara energiprodukter och råvaror som härrör från organiskt material som bildas på biologisk väg."
Det är av denna anledning som begreppet fossila bränslen och det organiska materialet som härrör från dem, såsom plast och de flesta syntetiska produkter, är malplacerad i definitionen av biomassa.
Även om dessa bränslen och härledda organiska material hade ett biologiskt ursprung, ägde deras bildning rum i tidigare tider.
Biomassa är därför en förnybar energi från solen genom växts fotosyntes.
Dessutom, enligt Direktiv 2003/30 / EG biomassa är:
"Biologiskt nedbrytbar fraktion av restprodukter och restprodukter från jordbruk, skogsbruk och närliggande industrier, samt den biologiskt nedbrytbara fraktionen av industri- och kommunalt avfall".
Vad vi inser är att i allmänhet omfattar varje definition av biomassa huvudsakligen 2 termer; förnybar och organisk.
Biomassa som energikälla
Sedan urminnes tider har människan använt biomassa som energikälla för att utföra sina dagliga uppgifter.
Sedan användningen av fossila bränslen började ta fart, biomassa glömdes bort på ett lägre plan, där dess bidrag till primärenergiproduktionen var försumbar.
Till denna dag, tack vare olika faktorer, har biomassa fått ett återupplivande som energikälla.
De faktorer som har varit ansvariga för att återuppliva biomassa som energikälla är:
- Det stigande oljepriset.
- Ökad jordbruksproduktion.
- Behov av att söka alternativa användningsområden till jordbruksproduktion.
- Klimatförändringar
- Möjlighet att använda vetenskaplig och teknisk kunskap för att optimera processen för att erhålla energi.
- Gynnsamma ekonomiska ramar för utveckling av anläggningar som använder biomassa som bränsle, tack vare de produktionssubventioner som erhålls av kraftverk med denna källa.
- Regulatoriska svårigheter att utveckla andra typer av projekt, vilket gör att biomassa är det mest rimliga alternativet för att göra en ekonomisk investering lönsam.
Typer av biomassa
Biomassan som är avsedd för produktion av energi erhålls från resterna av skogsexploatering, från industrierna för den första och andra omvandlingen av trä, från den organiska fraktionen av fast stadsavfall, från resterna av boskapsgårdar, från jordbruks- och skogsprodukter , energigrödor, sådana som uteslutande är avsedda för exploatering för att få biomassa.
Generellt sett, biomassa erhålls från alla organiska produkter som är känsliga för energianvändning, även om dessa är de viktigaste.
Naturlig biomassa
Naturlig biomassa är den som produceras i naturliga ekosystem. Det intensiva utnyttjandet av denna resurs är inte förenligt med miljöskydd, även om det är en av de viktigaste energikällorna i underutvecklade länder.
Denna naturliga biomassa skapas utan mänsklig inblandning för att modifiera eller förbättra den.
Det handlar i grunden om skogsrester:
- Derivat för rengöring av skogar och planteringsrester
- Ved och grenar
- Barrträd
- Lummig
Rest biomassa
Den återstående biomassan är vad genereras i mänskliga aktiviteter som använder organiskt material. Det är i många fall ett problem att ta bort det. Denna typ av biomassa har tillhörande fördelar i sin användning:
- Minskar föroreningar och brandrisker.
- Minska deponiområdet.
- Produktionskostnaderna kan vara låga.
- Transportkostnaderna kan vara låga.
- Undvik koldioxidutsläpp.
- Skapa jobb.
- Bidrar till landsbygdsutveckling.
Den resterande biomassan är vidare indelad i en serie kategorier som nämns nedan.
Jordbruksöverskott
Jordbruksöverskott som inte används för mänsklig konsumtion anses lämpliga att användas som biomassa för energiändamål.
Denna användning av jordbruksprodukter som används i den mänskliga näringskedjan har orsakat ett omotiverat dåligt namn av användningen av biomassa för energiändamål, eftersom denna användning har anklagats för att öka kostnaderna för vissa jordbruksprodukter som är basen för livsmedel i många tredje världen och utvecklingsländer.
Dessa jordbruksöverskott kan användas både som bränsle i kraftverk och omvandlas till biobränslen.
Energigrödor
Ovannämnda energigrödor är specifika grödor som uteslutande är avsedda för energiproduktion.
Till skillnad från traditionella jordbruksprodukter är deras huvudsakliga egenskaper deras hög biomassaproduktivitet och hög rustikitet, uttrycks i egenskaper som motstånd mot torka, sjukdomar, livskraft, tidig tillväxt, återväxtförmåga och anpassning till marginella marker.
Energigrödor kan inkludera traditionella grödor (spannmål, sockerrör, oljeväxter) och okonventionella (cynara, jordärtskocka, söt sorghum) som är föremål för många studier för att fastställa deras odlingsbehov.
Processer för omvandling av biomassa
Som tidigare framgått tillåter den stora variation av material som finns som ingår i begreppet biomassa i sin tur att etablera en olika möjliga transformationsprocesser av denna biomassa till energi.
Av denna anledning kan biomassa omvandlas till olika former av energi genom att tillämpa olika omvandlingsprocesser, dessa typer av energi är:
Värme och ånga
Det är möjligt att generera värme och ånga genom att bränna biomassa eller biogas.
Värme kan vara den primära produkten för uppvärmning och matlagning, eller så kan det vara en biprodukt av elproduktion i anläggningar som samgenererar el och ånga.
Gasformigt bränsle
Den biogas som produceras i anaeroba rötnings- eller förgasningsprocesser kan användas i förbränningsmotorer för elproduktion, för uppvärmning och konditionering i hushålls-, kommersiella och institutionella sektorer och i modifierade fordon.
biobränslen
Produktionen av biobränslen som etanol och biodiesel (du kan ta en titt på artikeln Hur man gör hemmagjord biodiesel) har potential att ersätta betydande mängder fossila bränslen i många transportapplikationer.
Den omfattande användningen av etanol i Brasilien har visat, i mer än 20 år, det biobränslen är tekniskt genomförbara i stor skala.
I USA och Europa ökar dess produktion och den marknadsförs blandad med petroleumderivat.
Blandningen som kallas E20, som består av 20 % etanol och 80 % petroleum, är till exempel användbar i de flesta tändningsmotorer.
För närvarande får denna typ av bränsle någon typ av bränsle bevilja eller statligt stöd, men i framtiden, med ökningen av energigrödor och stordriftsfördelar, kan minskningen av kostnaderna göra deras produktion konkurrenskraftig.
Elektricitet
El som genereras från biomassa kan marknadsföras som "grön energi", eftersom det bidrar inte till växthuseffekten eftersom det är fritt från koldioxidutsläpp (CO2).
Denna typ av energi kan erbjuda nya alternativ för marknaden, eftersom dess kostnadsstruktur kommer att göra det möjligt för användare att stödja högre investeringsnivåer i effektiv teknik, vilket kommer att öka bioenergiindustrin.
Samproduktion (värme och el)
Co-generation hänvisar till samtidig produktion av ånga och el, som kan tillämpas på många industriella processer som kräver båda energiformerna.
I exempelvis Centralamerika är denna process mycket vanlig inom sockerindustrin, där det är möjligt att ta vara på processavfall, främst bagasse.
På grund av den höga tillförlitligheten hos tillgänglig bagass utförs traditionellt kraftvärme ganska effektivt. Under senare år har det dock funnits en tendens att förbättra processen för att generera mer el och sälja överskottet till elnätet.
De processer som kan följas för att genomföra denna transformation kan delas in i fysikalisk, fysikalisk-kemisk, termokemisk och biologisk.
Förbränning i biomassanläggningar
Enkelt uttryckt är förbränning en ganska snabb kemisk reaktion, varigenom kombinerar syre från luften (vad är oxidationsmedlet) med de olika oxiderande elementen i bränslet därmed uppstår en frisättning av värme.
Av denna anledning, för att denna kemiska process ska inträffa, måste dessa fyra omständigheter inträffa:
- Det måste finnas en tillräcklig mängd bränsle, dvs. biomassa.
- Det måste göra en tillräcklig mängd förbränningsluft, som innehåller det syre som behövs för att oxidera eller reagera med bränslet.
- Temperaturen måste vara tillräckligt hög för att reaktionen ska inträffa och hålla i sig. Om temperaturen inte överstiger ett visst värde, kallad antändningstemperatur, reagerar inte oxidationsmedel och bränsle.
- Det måste finnas en förbränningsinitiator, vanligtvis en redan existerande låga. Detta innebär att andra element, inklusive andra bränslen, normalt deltar i antändningen av förbränningssystemet.
Förbehandling av biomassa
Biomassan, innan den fortsätter till sin förbränning i pannan, är det nödvändigt att underkasta den en tidigare beredningsprocess, som underlätta reaktionsprocessen mellan bränsle och oxidationsmedel.
Denna process underlättar förbränningen eftersom den i grunden justerar granulometrin och fuktighetsgraden.
Uppsättningen av processer eller tidigare behandlingar har tre grundläggande mål:
- Homogenisera tillförseln av biomassa i pannan, så att pannan får ett konstant flöde av energi och av liknande värde.
- Minska dess granulometri för att öka sin specifika yta.
Faktum är att ju mindre kornstorlek, desto större yta för bränslet och oxidationsmedlet att reagera, vilket påskyndar reaktionen och minskar mängden biomassa som inte reagerar (oförbränd). - Minska luftfuktigheten den innehåller, vilket förhindrar att en del av värmen som frigörs vid förbränning används som värme för vattenförångning, sänker rökens temperatur.
Allt detta måste också göras med lägsta möjliga energiförbrukning, eftersom all energi som förbrukas i dessa processer, såvida det inte är restenergi eller energi som kan användas utan kostnad, kommer att innebära en minskning av nettoenergin som genereras av anläggningen.
Biomassapannan
Pannan är definitivt den huvudutrustning för en termoelektrisk anläggning för biomassaförbränning.
I den genomförs processen att omvandla den kemiska energin som finns i biomassan till termisk energi, som senare kommer att omvandlas till mekanisk energi.
Pannan är, förutom att vara huvudutrustningen, också den främsta angelägenheten för de tekniker som ansvarar för driften av en anläggning.
Det är utan tvekan den utrustning som kan ge flest potentiella problem, som orsakar flest stopp och som kräver det strängaste underhållet.
Anledningarna till att pannan är problematisk är följande:
- Det är en ny teknik, inte tillräckligt utvecklad. Inför den stora erfarenhet som samlats i andra förbränningsprocesser som frigör en stor mängd termisk energi från oxidationen av ett fast bränsle, såsom kolkraftverk, står biomassaförbränning inför en rad nya problem som ännu inte har förståtts. har lösts. tillfredsställande.
- Biomassans höga kalium- och klorhalt orsakar avlagringar och korrosion i olika delar av pannan.
- Förbränningen är inte helt stabil och uppvisar viktiga variationer av tryck och temperatur.
- Det är stora svårigheter att helt automatisera styrningen av pannan, på grund av variationen i de förhållanden under vilka biomassan kan uppstå vid ingången.
- Anläggningarnas lönsamhet, även med de premier för elproduktion som erbjuds av spansk lagstiftning, är mycket snäv, vilket tvingar fram besparingar på alla komponenter, inklusive pannan. Därför används inte de bästa materialen eller de bästa teknikerna, på grund av den ökade kostnaden de medför.
Bara en Lämpligt val av typ av panna kan leda till framgång för att uppnå ett elproduktionsprojekt för biomassa, och samtidigt kommer ett olämpligt val att göra det extremt svårt för en investering i den här typen av anläggningar, som representerar mellan 1 och 3 miljoner euro per MW installerad elkraft, att bli lönsam.
Biomassa termoelektriska växter
En biomassa termoelektrisk anläggning är en kraftverk som tar vara på den kemiska energi som finns i en viss mängd biomassa och som frigörs som värmeenergi genom en förbränningsprocess.
I första hand måste en energiåtervinningsanläggning för biomassa ha ett förbehandlingssystem för biomassa, vars huvudsakliga syfte är att minska den fuktighet den innehåller, anpassa storleken och enhetligheten på biomassan, för att standardisera villkoren. inmatningen i pannan och uppnå förbränningssystemets högsta verkningsgrad.
När den termiska energin väl frigörs i en lämplig ugn byter de gaser som frigörs vid förbränningen, huvudsakligen sammansatta av CO2 och H2O tillsammans med andra fasta och gasformiga ämnen, sin värme i en panna genom vilken vatten cirkulerar och som normalt omvandlas till ånga. vid ett visst tryck och temperatur.
Förbränningsgaserna från biomassan passerar genom pannan och avger sin energi till vattnet/ångan i olika steg: vattenväggar, överhettare, förångarbalk, economizer och luftförvärmare.
Den trycksatta ångan som bildas i pannan transporteras sedan till en turbin, där den expanderar och producerar en ny energiomvandling genom vilken den potentiella energin som finns i den trycksatta ångan blir först i kinetisk energi och sedan i rotationsmekanisk energi.
Lagstiftningsram för termoelektriska anläggningar för biomassa i Spanien
Elproduktion i Spanien motsvarar privata investerare, även om det är en aktivitet som är starkt reglerad av staten.
Olika lagar och förordningar reglerar denna verksamhet, och det är viktigt för alla tekniker som arbetar i biomassakraftverk att känna till denna rättsliga ram.
De olika verksamheterna relaterade till elektrisk energi är föremål för ett visst statligt ingripande, med tanke på betydelsen av dessa aktiviteter.
Traditionellt har karaktären av Public Service använts, där staten ansvarar för produktion, transport, distribution och kommersialisering av elektrisk energi.
Idag är det inte längre en Public Service, eftersom denna verksamhet är helt liberaliserad.
Offentliga ingripanden upprätthålls för närvarande eftersom dessa verksamheter är föremål för stark reglering. Det ska bli intressant att i första hand studera hur de olika regelverken är som kan påverka verksamheten relaterade till produktion, transport och försäljning av elektrisk energi.
Biomassa för hushållsbruk
Även om jag har fokuserat mer på att skaffa energi till elektricitet, har användningen av biomassa för att generera värme för uppvärmning också nämnts, och ännu bättre, på hushållsnivå med pannor och kaminer som enbart är avsedda för det.
Vill du ha mer information kan du läsa min kollega Germáns artikel Allt du behöver veta om pelletskaminer
På så sätt kommer det inte att finnas någon som stoppar dig i frågan om biomassa och vem vet, kanske vågar du installera en av dessa kaminer i ditt hus.