Điều đầu tiên bạn nên biết là sinh khối không hơn gì chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật hoặc động vật, chất thải hữu cơ và chất thải được bao gồm ở đây, chịu trách nhiệm được sử dụng để sản xuất năng lượng.
Nguyên nhân là do thực vật biến đổi năng lượng bức xạ của Mặt trời thành năng lượng hóa học thông qua quang hợp và một phần năng lượng này được lưu trữ dưới dạng chất hữu cơ mà chúng ta có thể tận dụng được.
Hiện tại, định nghĩa sau về sinh khối được chấp nhận:
"Sinh khối được coi là một nhóm các sản phẩm năng lượng tái tạo và nguyên liệu thô có nguồn gốc từ chất hữu cơ được hình thành bằng các biện pháp sinh học".
Chính vì lý do này mà khái niệm về nhiên liệu hóa thạch và các chất hữu cơ có nguồn gốc từ chúng như chất dẻo và hầu hết các sản phẩm tổng hợp đã không còn đúng chỗ trong định nghĩa về sinh khối.
Mặc dù những nhiên liệu và vật liệu hữu cơ có nguồn gốc này có nguồn gốc sinh học, sự hình thành của chúng đã diễn ra trong quá khứ.
Do đó, sinh khối là năng lượng tái tạo có nguồn gốc mặt trời thông qua quá trình quang hợp của thực vật.
Ngoài ra, theo Chỉ thị 2003/30 / EC sinh khối là:
"Phần có thể phân hủy sinh học của các chất thải và cặn bã từ nông nghiệp, lâm nghiệp và các ngành công nghiệp liên quan, cũng như phần có thể phân hủy sinh học của chất thải công nghiệp và đô thị."
Từ những gì chúng tôi nhận thấy là nói chung, bất kỳ định nghĩa nào về sinh khối bao gồm chủ yếu 2 thuật ngữ; tái tạo và hữu cơ.
Sinh khối như một nguồn năng lượng
Từ xa xưa, con người đã sử dụng sinh khối như một nguồn năng lượng để thực hiện các công việc hàng ngày của mình.
Kể từ khi việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch bắt đầu được duy trì, sinh khối đã bị lãng quên trên một mặt phẳng thấp hơn, nơi đóng góp của nó vào sản xuất năng lượng sơ cấp là không đáng kể.
Ngày nay, nhờ các yếu tố khác nhau, sinh khối đã có sự hồi sinh như một nguồn năng lượng.
Các yếu tố chịu trách nhiệm cho việc hồi sinh sinh khối như một nguồn năng lượng là:
- Giá dầu tăng.
- Tăng sản lượng nông nghiệp.
- Cần tìm cách sử dụng thay thế cho sản xuất nông nghiệp.
- Biến đổi khí hậu
- Khả năng sử dụng kiến thức khoa học kỹ thuật để tối ưu hóa quá trình sản xuất năng lượng.
- Khung kinh tế thuận lợi cho việc phát triển các nhà máy sử dụng sinh khối làm nhiên liệu, nhờ vào trợ cấp sản xuất mà các nhà máy phát điện bằng nguồn này nhận được.
- Khó khăn về mặt pháp lý để phát triển các loại dự án khác, để sinh khối là giải pháp thay thế hợp lý nhất để đầu tư kinh tế có lãi.
Các loại sinh khối
Sinh khối được sử dụng để sản xuất năng lượng được lấy từ tàn tích của rừng, từ các ngành công nghiệp chuyển hóa gỗ lần thứ nhất và thứ hai, từ phần hữu cơ của chất thải rắn đô thị, từ chất thải từ hoạt động chăn nuôi, từ sản phẩm nông nghiệp và lâm nghiệp, cây năng lượng, những sản phẩm dành riêng cho việc khai thác của chúng để lấy sinh khối.
Nói chung là, sinh khối thu được từ bất kỳ sản phẩm hữu cơ nào dễ sử dụng năng lượng, mặc dù đây là những cái chính.
Sinh khối tự nhiên
Sinh khối tự nhiên được tạo ra ở hệ sinh thái tự nhiên. Việc khai thác thâm dụng nguồn tài nguyên này không phù hợp với việc bảo vệ môi trường, mặc dù nó là một trong những nguồn năng lượng chính ở các nước kém phát triển.
Sinh khối tự nhiên này được tạo ra mà không có bất kỳ sự can thiệp nào của con người để sửa đổi hoặc nâng cao nó.
Về cơ bản nó là về tàn dư rừng:
- Các dẫn xuất của việc làm sạch rừng và rừng trồng vẫn còn
- Củi và cành cây
- Cây lá kim
- Lá
Sinh khối dư
Sinh khối còn lại là gì sinh ra trong các hoạt động của con người sử dụng chất hữu cơ. Việc loại bỏ nó trong nhiều trường hợp là một vấn đề. Loại sinh khối này có những lợi thế liên quan trong việc sử dụng:
- Giảm ô nhiễm và rủi ro cháy nổ.
- Giảm không gian bãi chôn lấp.
- Chi phí sản xuất có thể thấp.
- Chi phí vận chuyển có thể thấp.
- Tránh thải khí CO2.
- Tạo công ăn việc làm.
- Góp phần phát triển nông thôn.
Sinh khối còn lại lần lượt được chia thành một loạt các loại được đề cập dưới đây.
Thặng dư nông nghiệp
Thặng dư nông nghiệp không được sử dụng cho con người được coi là thích hợp để sử dụng làm sinh khối cho các mục đích năng lượng.
Việc sử dụng các sản phẩm nông nghiệp được sử dụng trong chuỗi thức ăn của con người đã gây ra một tên xấu không chính đáng về việc sử dụng sinh khối cho các mục đích năng lượng, vì việc sử dụng này đã bị cáo buộc là làm tăng giá thành của một số sản phẩm nông nghiệp vốn là cơ sở của lương thực ở nhiều nước thế giới thứ ba và đang phát triển.
Những thặng dư nông nghiệp này có thể được sử dụng làm nhiên liệu trong các nhà máy phát điện và chuyển hóa thành nhiên liệu sinh học.
Cây năng lượng
Các loại cây năng lượng được đề cập ở trên là các loại cây trồng cụ thể dành riêng cho sản xuất năng lượng.
Không giống như cây nông nghiệp truyền thống, đặc điểm chính của chúng là năng suất sinh khối cao và tính mộc mạc cao, thể hiện ở các đặc điểm như khả năng chống chịu hạn, bệnh tật, sức sống dẻo dai, sinh trưởng sớm, khả năng tái sinh và thích nghi với vùng đất biên.
Cây năng lượng có thể bao gồm các loại cây trồng truyền thống (ngũ cốc, mía đường, hạt có dầu) và các loại cây không thông thường (cynara, pataca, lúa miến ngọt) đang là đối tượng của nhiều nghiên cứu để xác định nhu cầu canh tác của chúng.
Các quá trình biến đổi sinh khối
Như đã thấy ở trên, sự đa dạng tồn tại của các vật liệu được bao gồm trong khái niệm sinh khối cho phép tạo ra một nhiều quá trình biến đổi có thể xảy ra của sinh khối này thành năng lượng.
Vì lý do này, sinh khối có thể được chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác nhau bằng cách áp dụng các quá trình chuyển đổi khác nhau, các dạng năng lượng này là:
Nhiệt và hơi nước
Có thể tạo ra nhiệt và hơi nước bằng cách đốt sinh khối hoặc khí sinh học.
Nhiệt có thể là sản phẩm chính cho các ứng dụng sưởi ấm và nấu nướng, hoặc nó có thể là sản phẩm phụ của quá trình phát điện trong các nhà máy đồng phát điện và hơi nước.
Nhiên liệu khí
Khí sinh học được sản xuất trong quá trình phân hủy kỵ khí hoặc khí hóa có thể được sử dụng trong động cơ đốt trong để phát điện, sưởi ấm và điều hòa nhiệt độ trong các lĩnh vực gia dụng, thương mại và thể chế và trong các phương tiện được cải tiến.
Nhiên liệu sinh học
Việc sản xuất nhiên liệu sinh học như ethanol và diesel sinh học (bạn có thể xem bài viết Cách tự chế dầu diesel sinh học) có tiềm năng thay thế một lượng đáng kể nhiên liệu hóa thạch trong nhiều ứng dụng giao thông vận tải.
Việc sử dụng rộng rãi ethanol ở Brazil đã cho thấy, trong hơn 20 năm, nhiên liệu sinh học khả thi về mặt kỹ thuật trên quy mô lớn.
Tại Hoa Kỳ và Châu Âu, sản lượng của chúng ngày càng tăng và chúng đang được bán trên thị trường trộn với các dẫn xuất dầu mỏ.
Ví dụ, hỗn hợp được gọi là E20, bao gồm 20% etanol và 80% dầu mỏ, có thể áp dụng trong hầu hết các động cơ đánh lửa.
Hiện tại, loại nhiên liệu này nhận được một số loại trợ cấp hoặc viện trợ của nhà nướcTuy nhiên, trong tương lai, với sự gia tăng của cây năng lượng và quy mô kinh tế, việc giảm chi phí có thể làm cho sản xuất của họ có tính cạnh tranh.
Điện
Điện được tạo ra từ sinh khối có thể được tiếp thị là "năng lượng xanh", vì nó không gây ra hiệu ứng nhà kính vì không thải ra khí carbon dioxide (CO2).
Loại năng lượng này có thể cung cấp các lựa chọn mới cho thị trường, vì cơ cấu chi phí của nó sẽ cho phép người dùng hỗ trợ mức đầu tư cao hơn vào các công nghệ hiệu quả, điều này sẽ làm tăng ngành năng lượng sinh học.
Đồng phát (nhiệt và điện)
Đồng thế hệ đề cập đến sản xuất đồng thời hơi nước và điện, có thể được áp dụng cho nhiều quy trình công nghiệp đòi hỏi cả hai dạng năng lượng.
Ví dụ như ở Trung Mỹ, quy trình này rất phổ biến trong ngành công nghiệp đường, nơi có thể tận dụng chất thải của quá trình, chủ yếu là bã mía.
Do độ tin cậy cao của bã mía sẵn có, theo truyền thống, đồng sản xuất được thực hiện khá hiệu quả. Tuy nhiên, trong những năm gần đây đã có xu hướng cải tiến quy trình để tạo ra nhiều điện hơn và bán phần thặng dư lên lưới điện.
Các quy trình có thể được tuân theo để thực hiện chuyển đổi này có thể được chia thành vật lý, hóa lý, nhiệt hóa và sinh học.
Quá trình đốt cháy trong nhà máy sinh khối
Nói một cách đơn giản, đốt cháy là một phản ứng hóa học khá nhanh, kết hợp oxy từ không khí (chất oxi hóa là gì) với các yếu tố oxy hóa khác nhau của nhiên liệu do đó bắt nguồn một sự giải phóng nhiệt.
Vì lý do này, để quá trình hóa học này xảy ra, 4 trường hợp sau phải xảy ra:
- Phải có đủ lượng nhiên liệu, tức là sinh khối.
- Nó phải tạo ra một lượng khí đốt vừa đủ, chứa lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoặc phản ứng với nhiên liệu.
- Nhiệt độ phải đủ cao để phản ứng xảy ra và duy trì được lâu. Nếu nhiệt độ không vượt quá một giá trị nhất định, gọi là nhiệt độ bắt lửa, chất oxy hóa và nhiên liệu không phản ứng.
- Phải có chất khởi động quá trình cháy, thường là ngọn lửa đã có từ trước. Điều này có nghĩa là các phần tử khác thường tham gia vào quá trình đánh lửa của hệ thống đốt, thậm chí cả các loại nhiên liệu khác.
Xử lý sơ bộ sinh khối
Trước khi đốt trong lò hơi, sinh khối phải trải qua quá trình chuẩn bị trước, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phản ứng giữa nhiên liệu và chất oxy hóa.
Quá trình này tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đốt cháy vì về cơ bản nó điều chỉnh độ hạt và độ ẩm.
Tập hợp các quy trình hoặc các xử lý trước đó có ba mục tiêu cơ bản:
- Đồng nhất đầu vào của sinh khối vào lò hơi, để lò hơi nhận được dòng năng lượng không đổi có giá trị tương tự.
- Giảm bớt đo hạt của nó để tăng diện tích bề mặt cụ thể của nó.
Trên thực tế, kích thước hạt càng nhỏ, diện tích bề mặt cho nhiên liệu và chất ôxy hóa phản ứng càng lớn, do đó đẩy nhanh phản ứng và giảm lượng sinh khối không phản ứng (không cháy) - Giảm độ ẩm mà nó chứa, tránh rằng một phần nhiệt thoát ra trong quá trình đốt cháy được sử dụng làm nhiệt hóa hơi của nước, làm giảm nhiệt độ của khói.
Tất cả điều này cũng phải được thực hiện với tiêu thụ năng lượng thấp nhất có thể, vì tất cả năng lượng tiêu thụ trong các quá trình này, trừ khi là năng lượng dư hoặc năng lượng có thể được sử dụng miễn phí, sẽ có nghĩa là năng lượng ròng do nhà máy tạo ra sẽ giảm.
Lò hơi sinh khối
Lò hơi chắc chắn là thiết bị chính của nhà máy nhiệt điện đốt sinh khối.
Trong đó thực hiện quá trình biến đổi năng lượng hóa học có trong sinh khối thành nhiệt năng, sau này sẽ chuyển hóa thành cơ năng.
Lò hơi ngoài vai trò là thiết bị chính còn là mối quan tâm chính của các cán bộ kỹ thuật phụ trách vận hành một nhà máy.
Không nghi ngờ gì nữa, thiết bị có thể gây ra nhiều sự cố tiềm ẩn nhất, gây ra nhiều thời gian chết nhất và yêu cầu bảo trì nghiêm ngặt nhất.
Nguyên nhân tại sao lò hơi là thiết bị có vấn đề như sau:
- Nó là một công nghệ mới nổi, chưa phát triển đầy đủ. Đối mặt với kinh nghiệm tích lũy được trong các quá trình đốt cháy khác giải phóng một lượng lớn nhiệt năng từ quá trình oxy hóa nhiên liệu rắn, chẳng hạn như các nhà máy than, quá trình đốt sinh khối phải đối mặt với hàng loạt vấn đề mới chưa được giải quyết. đã được giải quyết hoàn toàn thỏa đáng.
- Hàm lượng kali và clo cao trong sinh khối gây ra cáu cặn và ăn mòn ở các bộ phận khác nhau của lò hơi.
- Quá trình đốt cháy không hoàn toàn ổn định, có sự thay đổi đáng kể về áp suất và nhiệt độ.
- Có một khó khăn lớn trong việc tự động hóa hoàn toàn việc điều khiển lò hơi, do sự thay đổi của các điều kiện trong đó sinh khối có thể được trình bày ở lối vào.
- Lợi nhuận của các nhà máy, ngay cả với phí bảo hiểm cho sản xuất điện do luật pháp Tây Ban Nha đưa ra, rất chặt chẽ, buộc phải tiết kiệm cho tất cả các thành phần, bao gồm cả lò hơi. Vì vậy, các vật liệu tốt nhất hoặc kỹ thuật tốt nhất không được sử dụng, do chi phí tăng lên mà chúng kéo theo.
Chỉ một Lựa chọn đúng loại lò hơi có thể dẫn đến thành công trong việc đạt được dự án phát điện sinh khốiĐồng thời, một sự lựa chọn không phù hợp sẽ khiến việc đầu tư vào loại nhà máy này, vốn chiếm từ 1 đến 3 triệu euro cho mỗi MW điện lắp đặt, rất khó có thể sinh lời.
Nhà máy nhiệt điện sinh khối
Nhà máy nhiệt điện sinh khối là một nhà máy phát điện tận dụng năng lượng hóa học có trong một lượng sinh khối nhất định và được giải phóng dưới dạng nhiệt năng thông qua quá trình đốt cháy.
Trước hết, một nhà máy thu hồi năng lượng sinh khối phải có một hệ thống tiền xử lý sinh khối, với mục đích chính là giảm độ ẩm mà nó có, để điều chỉnh kích thước và độ đồng đều của sinh khối, nhằm tiêu chuẩn hóa các điều kiện. vào lò hơi và đạt hiệu suất cao nhất của hệ thống đốt.
Khi năng lượng nhiệt được giải phóng trong một lò thích hợp, các khí được giải phóng trong quá trình đốt cháy, bao gồm CO2 và H2O chủ yếu cùng với các chất rắn và khí khác, trao đổi nhiệt của chúng trong một lò hơi, qua đó nước lưu thông và thường được chuyển thành hơi nước ở áp suất và nhiệt độ nhất định.
Khí đốt sinh khối đi qua lò hơi, chuyển năng lượng của chúng thành nước / hơi trong các giai đoạn khác nhau: tường nước, bộ quá nhiệt, chùm hóa hơi, bộ tiết kiệm và bộ làm nóng sơ bộ không khí.
Hơi nước dưới áp suất được tạo thành trong lò hơi sau đó được vận chuyển đến tuabin, nơi nó nở ra, tạo ra một sự chuyển đổi năng lượng mới qua đó năng lượng tiềm năng chứa trong hơi nước dưới áp suất được chuyển đổi đầu tiên là động năng và sau đó là cơ năng quay.
Khung pháp lý cho các nhà máy nhiệt điện sinh khối ở Tây Ban Nha
Sản xuất điện ở Tây Ban Nha tương ứng với nhà đầu tư tư nhân, mặc dù nó là một hoạt động được nhà nước quản lý chặt chẽ.
Các luật và nghị định khác nhau điều chỉnh hoạt động này, và điều cần thiết là bất kỳ kỹ thuật viên nào làm việc trong các nhà máy điện sinh khối phải biết khung pháp lý này.
Các hoạt động khác nhau liên quan đến năng lượng điện chịu sự can thiệp nhất định của nhà nước, do tầm quan trọng của các hoạt động này.
Theo truyền thống, đặc tính của Dịch vụ công đã được sử dụng, trong đó Nhà nước chịu trách nhiệm sản xuất, vận chuyển, phân phối và thương mại hóa năng lượng điện.
Ngày nay nó không còn là một Dịch vụ công nữa, vì những hoạt động này đã được tự do hóa hoàn toàn.
Sự can thiệp của cộng đồng hiện đang được duy trì vì chúng là những hoạt động chịu sự điều chỉnh chặt chẽ. Sẽ rất thú vị khi nghiên cứu ngay từ đầu các định mức khác nhau có thể ảnh hưởng đến các hoạt động liên quan đến sản xuất, vận chuyển và bán năng lượng điện như thế nào.
Sinh khối sử dụng trong gia đình
Mặc dù tôi đã tập trung nhiều hơn vào việc thu được năng lượng cho điện, việc sử dụng sinh khối để tạo ra nhiệt để sưởi ấm cũng đã được đề cập và tốt hơn là ở cấp độ gia đình với các nồi hơi và bếp nấu dành riêng cho nó.
Nếu muốn biết thêm thông tin, bạn có thể đọc bài viết của đồng nghiệp Germán của tôi Mọi thứ bạn cần biết về bếp dạng viên
Bằng cách này, sẽ không có ai ngăn cản bạn về vấn đề sinh khối và ai biết được, có lẽ bạn dám lắp đặt một trong những loại bếp này trong nhà của mình.