Перше, що ви повинні знати, це те, що біомаса - це не що інше, як органічні речовини рослинного або тваринного походження, органічні відходи та відходи сюди включені, що є може використовуватися для виробництва енергії.
Причина пов’язана з тим, що рослини перетворюють променисту енергію Сонця на хімічну енергію через фотосинтез і частина цієї енергії зберігається у формі органічної речовини, якою ми можемо скористатися.
В даний час прийнято таке визначення біомаси:
"Біомаса вважається групою відновлюваних джерел енергії та сировини, що походять з органічних речовин, утворених біологічним шляхом".
Саме з цієї причини концепція викопного палива та органічних матеріалів, що походять з них, таких як пластмаси та більшість синтетичних продуктів, не відповідає визначенню біомаси.
Хоча ці види палива та похідних органічних матеріалів мали біологічне походження, їх формування відбувалося в минулі часи.
Тому біомаса є відновлюваною енергією сонячного походження завдяки фотосинтезу рослин.
Крім того, згідно з Директива 2003/30 / ЄС біомаса - це:
"Біорозкладана фракція відходів та залишків сільського, лісового та суміжних виробництв, а також біодеградуюча фракція промислових та міських відходів"
З того, що ми усвідомлюємо, загалом будь-яке визначення біомаси охоплює переважно 2 терміни; відновлювані та органічні.
Біомаса як джерело енергії
З давніх часів людина використовувала біомасу як джерело енергії для виконання своїх повсякденних завдань.
Оскільки використання викопного палива почало завойовуватися, біомаса була забута на нижній площині, де його внесок у виробництво первинної енергії був незначним.
Сьогодні завдяки різним факторам біомаса знову відродилася як джерело енергії.
Факторами, що спричинили відродження біомаси як джерела енергії, є:
- Зростання ціни на нафту.
- Збільшення сільськогосподарського виробництва.
- Потрібно шукати альтернативне сільськогосподарському виробництву використання.
- Зміна клімату
- Можливість використання науково-технічних знань для оптимізації процесу виробництва енергії.
- Сприятливі економічні рамки для розвитку заводів, які використовують біомасу як паливо, завдяки виробничим субсидіям, які отримують електростанції з цим джерелом.
- Труднощі з регулюванням при розробці інших типів проектів, залишаючи біомасу найбільш розумною альтернативою для економічного інвестування.
Види біомаси
Біомаса, що використовується для виробництва енергії, отримується із залишків експлуатації лісів, з галузей першої та другої переробки деревини, з органічної фракції твердих міських відходів, з відходів тваринницької діяльності, з сільськогосподарські та лісогосподарські продукти, енергетичні культури, ті, що призначені виключно для їх експлуатації для отримання біомаси.
Як правило, біомаса отримується з будь-якого органічного продукту, сприйнятливого до використання енергії, хоча це основні.
Природна біомаса
Природна біомаса - це вироблена в Росії природні екосистеми. Інтенсивна експлуатація цього ресурсу не сумісна із захистом навколишнього середовища, хоча це одне з основних джерел енергії в слаборозвинених країнах.
Ця природна біомаса створюється без будь-якого втручання людини для її модифікації або посилення.
Це принципово про лісові залишки:
- Похідні від очищення лісів та залишків насаджень
- Дрова та гілки
- Хвойні породи
- Листяний
Залишкова біомаса
Залишкова біомаса - це що породжується в діяльності людини які використовують органічні речовини. Його усунення у багатьох випадках є проблемою. Цей тип біомаси має пов’язані з цим переваги:
- Знижує ризик забруднення та пожежі.
- Скоротити площу звалища.
- Виробничі витрати можуть бути низькими.
- Транспортні витрати можуть бути низькими.
- Уникайте викидів CO2.
- Створюйте робочі місця.
- Сприяє розвитку сільських територій.
Залишкова біомаса, у свою чергу, поділяється на низку категорій, згаданих нижче.
Сільськогосподарський надлишок
Надлишки сільського господарства, які не використовуються для споживання людиною, вважаються придатними для використання як біомаси для енергетичних цілей.
Це використання сільськогосподарської продукції, що використовується в харчовому ланцюзі людини спричинив невиправдане погане ім'я використання біомаси в енергетичних цілях, оскільки це використання звинувачується у зростанні вартості певних сільськогосподарських продуктів, які є основою харчування у багатьох країнах третього світу та країнах, що розвиваються.
Ці надлишки сільського господарства можуть бути використані як як паливо на заводах з виробництва електроенергії, так і перетворені на біопаливо.
Енергетичні культури
Згадані вище енергетичні культури - це спеціальні культури, призначені виключно для виробництва енергії.
На відміну від традиційних сільськогосподарських культур, їх основними характеристиками є їх висока продуктивність біомаси та висока рустикальність, виражається в таких характеристиках, як стійкість до посухи, хвороб, бадьорості, раннього зростання, здатності до відростання та адаптації до маргінальних земель.
До енергетичних культур належать традиційні культури (зернові, цукровий очерет, олійні насіння) та нетрадиційні (кінара, патака, солодке сорго), які є предметом численних досліджень для визначення потреб у вирощуванні.
Процеси трансформації біомаси
Як видно вище, велика різноманітність матеріалів, що входить до поняття біомаси, дозволяє, в свою чергу, встановити різноманітність можливих процесів трансформації цієї біомаси в енергію.
З цієї причини біомаса може бути перетворена в різні форми енергії, застосовуючи різні процеси перетворення, такими видами енергії є:
Тепло і пар
Можна виробляти тепло і пару, спалюючи біомасу або біогаз.
Тепло може бути основним продуктом для опалення та приготування їжі, а може бути побічним продуктом виробництва електроенергії на заводах, які когенерують електроенергію та пару.
Газоподібне паливо
Біогаз, вироблений в процесі анаеробного перетравлення або газифікації, може використовуватися в двигунах внутрішнього згоряння для виробництва електроенергії, для опалення та кондиціонування у побутовому, комерційному та інституційному секторах та в модифікованих транспортних засобах.
Біопаливо
Виробництво біопалива, такого як етанол та біодизель (ви можете подивитися статтю Як зробити домашній біосизель) має потенціал замінити значну кількість викопного палива в багатьох сферах транспортування.
Широке використання етанолу в Бразилії вже понад 20 років свідчить про це біопаливо технічно можливо у великих масштабах.
У Сполучених Штатах та Європі їх виробництво збільшується, і вони продаються в суміші з похідними нафти.
Наприклад, суміш під назвою E20, що складається з 20% етанолу та 80% нафти, застосовується в більшості двигунів із запалюванням.
В даний час цей вид палива отримує певний тип грант або державна допомога, але, в майбутньому, із збільшенням енергетичних культур та економією від масштабу зменшення витрат може зробити їх виробництво конкурентоспроможним.
Електрика
Електроенергія, вироблена з біомаси, може продаватися як "зелена енергія", оскільки це не сприяє парниковому ефекту, оскільки не містить викидів вуглекислого газу (CO2).
Цей тип енергії може запропонувати нові варіанти ринку, оскільки його структура витрат дозволить користувачам підтримувати більш високі рівні інвестицій в ефективні технології, що збільшить біоенергетичну галузь.
Когенерація (тепло і електроенергія)
Когенерація відноситься до одночасне виробництво пари та електроенергії, що можна застосувати до багатьох промислових процесів, що вимагають обох видів енергії.
Наприклад, у Центральній Америці цей процес дуже поширений у цукровій промисловості, де можна скористатися перевагами технологічних відходів, головним чином багасом.
Завдяки високій надійності наявних багасів традиційно когенерація виконується досить ефективно. Однак в останні роки спостерігається тенденція до вдосконалення процесу виробництва більшої кількості електроенергії та продажу надлишків в електричну мережу.
Процеси, за якими можна здійснити цю трансформацію, можна розділити на фізичні, фізико-хімічні, термохімічні та біологічні.
Спалювання на заводах з біомаси
Простіше кажучи, горіння є досить швидкою хімічною реакцією, завдяки чому поєднує кисень з повітря (що таке окислювач) з різними окислювальними елементами палива тим самим викликаючи виділення тепла.
З цієї причини для того, щоб відбувся цей хімічний процес, повинні мати місце ці 4 обставини:
- Має бути достатня кількість палива, тобто біомаси.
- Він повинен утворювати достатню кількість повітря для згоряння, яке містить кисень, необхідний для окислення або реагування з паливом.
- Температура повинна бути досить високою, щоб реакція могла відбуватися і підтримуватися. Якщо температура не перевищує певного значення, яке називається температурою займання, окислювач і паливо не реагують.
- Повинен бути ініціатор горіння, як правило, вже наявне полум’я. Це означає, що інші елементи, як правило, беруть участь у займанні системи згоряння, навіть інше паливо.
Попередня обробка біомаси
Перш ніж приступити до її спалення в котлі, біомасу необхідно піддати попередньому процесу підготовки, який полегшити процес реакції між паливом та окислювачем.
Цей процес полегшує горіння, оскільки він принципово регулює гранулометрію та ступінь вологості.
Сукупність процесів або попередні обробки мають три основні цілі:
- Гомогенізувати введення біомаси в котел, так що котел отримує постійний потік енергії подібного значення.
- Зменшення його гранулометрія для збільшення його питомої поверхні.
Насправді, чим менший розмір зерен, тим більша площа поверхні, щоб паливо та окислювач могли реагувати, таким чином прискорюючи реакцію та зменшуючи кількість біомаси, яка не реагує (незгоріла) - Зниження вологості що він містить, запобігаючи використанню частини тепла, що виділяється при згорянні, як теплоту випаровування води, знижуючи температуру випарів.
Все це також слід робити з мінімально можливе споживання енергії, оскільки вся енергія, споживана в цих процесах, якщо це не залишкова енергія або енергія, які можна використовувати безкоштовно, буде означати зменшення чистої енергії, виробленої рослиною.
Котел на біомасі
Котел, безумовно, є основне обладнання термоелектричної установки для спалювання біомаси.
У ній здійснюється процес перетворення хімічної енергії, що міститься в біомасі, в теплову енергію, яка згодом перетвориться в механічну енергію.
Окрім того, що котел є основним обладнанням, це також головна турбота техніків, які відповідають за роботу установки.
Без сумніву, обладнання може викликати найбільші потенційні проблеми, спричиняє найбільший час простою та вимагає найсуворішого обслуговування.
Причини, чому котел є проблематичним обладнанням, полягають у наступному:
- Це нова технологія, недостатньо розвинена. Зіткнувшись з великим досвідом, накопиченим в інших процесах згоряння, які виділяють велику кількість теплової енергії від окислення твердого палива, наприклад, на вугільних заводах, спалювання біомаси стикається з низкою нових проблем, які досі не вирішені. задовільно.
- Високий вміст калію та хлору в біомасі спричиняє накип та корозію в різних частинах котла.
- Горіння не є повністю стабільним, що представляє значні коливання тиску та температури.
- Існує велика складність з повною автоматизацією управління котлом через мінливість умов, в яких біомаса може бути представлена на вході.
- Рентабельність заводів, навіть з урахуванням премій за виробництво електроенергії, передбачених іспанським законодавством, є дуже жорсткою, що змушує заощаджувати всі компоненти, включаючи котел. Отже, не використовуються найкращі матеріали або найкращі техніки через збільшену вартість, яку вони спричиняють.
Тільки один Правильний вибір типу котла може призвести до успіху в реалізації проекту з виробництва електроенергії на біомасіУ той же час, невідповідний вибір ускладнить вигідність інвестицій у цей тип установок, які становлять від 1 до 3 мільйонів євро за МВт встановленої електроенергії.
Термоелектричні установки на біомасі
Термоелектрична установка на біомасі - це електростанція який використовує переваги хімічної енергії, що міститься в певній кількості біомаси, і яка виділяється у вигляді теплової енергії в процесі горіння.
Перш за все, установка з утилізації енергії з біомаси повинна мати систему попередньої обробки біомаси, основними цілями якої є зменшення вологості, яку вона містить, адаптація розміру та однорідності біомаси, щоб стандартизувати умови. на вході в котел і досягти найвищої ефективності системи згоряння.
Як тільки теплова енергія виділяється у відповідній печі, гази, що виділяються при згорянні, що складаються з СО2 та H2O, переважно разом з іншими твердими та газоподібними речовинами, обмінюються своїм теплом у котлі, через який циркулює вода і який зазвичай перетворюється у пар при певному тиску і температурі.
Гази згоряння біомаси проходять через котел, віддаючи свою енергію воді / пару на різних стадіях: водяні стінки, пароперегрівач, випарник, економайзер та підігрівачі повітря.
Потім пара під тиском, що утворюється в котлі, транспортується до турбіни, де вона розширюється, виробляючи нове перетворення енергії, за допомогою якого перетворюється потенційна енергія, що міститься в парі під тиском. спочатку в кінетичній енергії, а потім у обертовій механічній енергії.
Законодавча база для термоелектричних установок на біомасі в Іспанії
Виробництво електроенергії в Іспанії відповідає приватні інвестори, хоча це діяльність, яка суворо регулюється державою.
Різні закони та укази регулюють цю діяльність, і будь-якому техніку, який працює на електростанціях на біомасі, важливо знати цю законодавчу базу.
Різні види діяльності, пов’язані з електричною енергією, підлягають певному втручанню з боку держави, враховуючи важливість цієї діяльності.
Традиційно використовується характер державної служби, а держава відповідає за виробництво, транспорт, розподіл та комерціалізацію електричної енергії.
Сьогодні це вже не державна служба, оскільки ця діяльність повністю лібералізована.
В даний час державне втручання підтримується, оскільки це діяльність, що підлягає суворому регулюванню. Буде цікаво насамперед вивчити, як існують різні норми, які можуть впливати на діяльність, пов’язану з виробництвом, транспортуванням та продажем електричної енергії.
Біомаса для побутових потреб
Хоча я більше зосереджувався на отриманні енергії для електроенергії, про використання біомаси для виробництва тепла для опалення також згадувалось і, ще краще, на побутовому рівні з котлами та пічками, присвяченими виключно цьому.
Якщо ви хочете отримати більше інформації, ви можете прочитати статтю мого колеги Германа Все, що вам потрібно знати про печі на гранули
Таким чином, ніхто не зупинить вас у питанні біомаси, і хто знає, можливо, ви наважитеся встановити одну з цих печей у своєму будинку.