Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
BIOMASA
Są to wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także inne części odpadów, które ulegają biodegradacji.
Podział biomasy ze względu na:
a)w zależności od stopnia przetworzenia:
1. surowce energetyczne pierwotne
(drewno, słoma, rośliny energetyczne)
2. surowce energetyczne wtórne
(gnojowica, odpady organiczne, osady ściekowe)
3. surowce energetyczne przetworzone (biogaz, bioetanol, biometanol)
b) w zależności od kierunku pochodzenia:
1biomasa pochodzenia leśnego
2. biomasa pochodzenia rolnego
Źródła biomasy energetycznej:
•Uprawy roślin wieloproduktowych
•Zagospodarowanie odpadów z pielęgnacji lasów, sadów, parków, ogrodów itp.
•Zagospodarowanie odpadów technologicznych przemysłu drzewnego, przetwórczego, rolnictwa, hodowli, odpadów komunalnych itp.
Sposoby przygotowania biomasy:
•Drewno kawałkowe — szczapy
•Brykiety
•Granulat drzewny - pelety
•Ziarno energetyczne
•Zrębki
•Baloty słomy lub siana
•Biogaz
•Biopaliwa płynne
Energię z biomasy można uzyskać w wyniku następujących procesów:
•spalania bezpośredniego,
• pirolizy,
•zagęszczania (granulowanie, brykietowanie),
•gazyfikacji,
•fermentacji alkoholowej,
•syntezy metanolu,
•wykorzystania olejów roślinnych i ich pochodnych jako paliwa.
W praktyce stosowane jest również:
•wspólspalanie węgla z biomasą,
•kogeneracja (skojarzone wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej).
Biomasa jest najmniej kapitałochłonnym OZE. Właściwie rzecz biorąc można stwierdzić, że jej produkcja może przebiegać samoistnie (np. w lasach, puszczach, stepach, czy łąkach). Jednak aby zintensyfikować cały proces należy wziąć pod uwagę dodatkowe koszty związane z przyspieszaniem procesu produkcji (np. nawożenie gleb, walka ze szkodnikami i ochrona roślin).
Biomasa jest produktem reakcji fotosyntezy, która przebiega pod wpływem promieniowania słonecznego (hv).
Do celów energetycznych można pozyskać następujące rodzaje biomasy:
•Drewno odpadowe
•Słomę
•Plony z plantacji energetycznych
•Odpady organiczne
•Biopaliwa płynne
•Biogaz
•Drewno kawałkowe
•Pelety (granulat)
•Brykiet drzewny
•Kora
•Zrębki drzewne
•Wióry
•Trociny
Sposoby konwersji biomasy na energię
>Spalanie bezpośrednie biomasy
>Piroliza
>Gazyfikacja
Procesy biochemiczne
>Kogeneracja
>współspalanie
>Zagęszczanie biomasy
Spalanie bezpośrednie biomasy
jest najstarszym i najbardziej prostym sposobem wykorzystywania energii w niej zawartej, często także uważanym za sposób najbardziej ekonomiczny. Bardzo duże zróżnicowanie biomasy pod względem budowy chemicznej i cech fizycznych (wahania i niestabilność wilgotności, ilości popiołu, zawartości części lotnych) niejednokrotnie powoduje trudności w przebiegu spalania biomasy jak i ograniczeniu emisji składników będących ubocznymi produktami procesów. Zbyt duża wilgotność paliw z biomasy nie tylko zmniejsza ilość uzyskiwanego ciepła podczas spalania, ale także niekorzystnie wpływa na przebieg procesu spalania (spalanie niecałkowite, zwiększona emisja zanieczyszczeń w spalinach).
Spalanie biomasy w tradycyjnych kotłach CO. wymaga zmniejszenia jej wilgotności poniżej 15%.
Podczas spalania czystej biomasy powstają małe ilości popiołu (0,5-12,5%), który nie zawiera szkodliwych substancji i może być wykorzystany jako nawóz mineralny. Wyższe zawartości popiołu świadczą o zanieczyszczeniu surowca. W procesie spalania generuje się aż 90 % energii, otrzymywanej na świecie z biomasy, przy czym spalana może być biomasa we wszystkich stanach skupienia.
Możliwości spalania poszczególnych rodzajów biomasy:
•Tradycyjne i specjalnie konstruowane kotły, piece i kominki - drewno, brykiety
•Współczesne kotły z pełną automatyką - granulat drzewny (pelety), ziarno energetyczne.
zrębki, brykiety
•Kotły średniej i dużej mocy - zrębki, słoma
•Kotły specjalnie projektowane - baloty słomy lub siana
•Kotły i agregaty kogeneracyjne - biogaz i biopaliwa płynne
Piroliza
Piroliza jest procesem termochemicznym przemiany biomasy w ciecz tzw. bioolej lub olej pirolityczny, poprzez ogrzanie biomasy do temperatury 200-600°C przy bardzo małym dostępnie tlenu.
Produkty powstające w procesie szybkiej pyrolizy:
•produkt ciekły - olej pyrolityczny (75%)
•produkt stały - węgiel drzewny (12%)
•mieszanina gazów palnych (13%).
W dopuszczalnym zakresie możliwa jest elastyczność prowadzenia procesu. Poprzez sterowanie parametrami procesowymi lub zastosowanie odpowiedniego typu katalizatora, w zależności od doraźnych potrzeb ekonomicznych na rynku paliwowo-energetycznym, wpływać można na wydajność i selektywność złożonego układu reakcji chemicznych. Jeśli celem pirolizy biomasy jest np. uzyskanie możliwie najwyższej wydajności produktów ciekłych, wymagane są: umiarkowana temperatura, duża szybkość grzania i krótszy czas przebywania uwalnianych gazów. Zwiększenie wydajności procesowej w kierunku produkcji węgla drzewnego osiągane jest poprzez zastosowanie niższej temperatury i małej szybkości grzania. Wydajność produktów gazowych można zwiększyć poprzez zastosowanie wysokiej temperatury, małej szybkości grzania i zwiększenie średniego czasu przebywania gazów Metoda unieszkodliwiania odpadów (biomasy) w wysokotemperaturowym reaktorze pirolitycznym wyróżnia się zaletami:
•uniwersalnością, tzn. możliwością utylizacji różnego rodzaju odpadów (w tym zmieszanych),
•brakiem powstawania popiołów, pyłów czy emisji spalin (dwutlenek węgla, związki azotu, sadza, dioksyny itd.) w wyniku procesu HTSV,
•znacznie niższymi kosztami utylizacji w porównaniu do innych technologii spalania,
•od pięciu do dwudziestu razy niższą podażą wsadu niż w konwencjonalnych spalarniach,
•neutralnymi dla środowiska końcowymi produktami utylizacji,
•optymalnym wykorzystaniem energii,
•usuwaniem substancji szkodliwych już w trakcie procesu,
•możliwością tworzenia mniejszych zakładów utylizacji.
W procesie pirolizy jako materiał wsadowy kwalifikują się wszelkie odpady, w tym surowce pochodzenia roślinnego (biomasa). W zależności od przetwarzanego materiału wsadowego uzyskuje się różne produkty. Mogą to być wysokoenergetyczny gaz opałowy (o jakości uzyskiwanej w procesach syntezy) i nierozpuszczalny granulat lub krystality w blokach, które doskonale nadają się do dalszego przerobu na materiały izolacyjne, np. wełnę mineralną, lub do produkcji materiałów budowlanych, ze względu na minimalną zawartość metali ciężkich.
Gazyfikacja
jest formą pirolizy przeprowadzanej w stosunkowo wysokiej temperaturze (1200 do 1400 oC) w warunkach ograniczonego dostępu powietrza bądź tlenu, w celu optymalizacji wydajności otrzymywanych składników gazowych - CO, H2, CH4, CO2 i N2.
Jest najnowocześniejszą i najefektywniejszą generacją procesów konwersji energii biomasy. Otrzymuje się stosunkowo małe ilości pozostałości stałych (węgiel drzewny) i popiołu.
Proces gazyfikacji paliw stałych przebiega dwustopniowo:
•w pierwszej komorze w warunkach niedoboru powietrza oraz stosunkowo niskiej temperaturze (450-800°C) paliwo zostaje odgazowane, w wyniku czego powstaje gaz palny oraz mineralna pozostałość (węgiel drzewny),
•w drugim etapie w komorze dopalania w temperaturze około 1000-1200°C i w obecności nadmiaru tlenu następuje spalenie powstałego gazu.
Jedną z zalet tej technologii jest jej wysoka efektywność: podczas gdy małe i średnie urządzenia wykorzystywane do spalania osiągają efektywność rzędu 15-20%, efektywność urządzeń służących do gazyfikacji już teraz wynosi około 35%, a w niedalekiej przyszłości sięgnie 45-50%.
Procesy biochemiczne (3 procesy)
Niektóre formy biomasy zawierają zbyt dużo wody, by można było skutecznie poddawać je spalaniu. Ich wykorzystanie na cele energetyczne jest jednak możliwe dzięki procesom biochemicznym, na przykład fermentacji.
1) FERMENTACJA ALKOHOLOWA to proces rozkładu węglowodanów, zachodzący po dodaniu drożdży do takich surowców, jak zboże, pszenica, winogrona czy buraki cukrowe i zapewnieniu temu materiałowi warunków beztlenowych. Produktem tego rodzaju fermentacji jest alkohol. W procesie fermentacji alkoholowej powstaje najpopularniejsze biopaliwo płynne - bioetanol, stanowiący 90% wszystkich stosowanych biopaliw ciekłych. Bioetanol wykorzystuje się najczęściej w charakterze domieszki do benzyny, stanowiącej od 5 do 10% paliwa, jest on jednak stosowany również jako samodzielne paliwo.
2) ESTRYFIKACJA OLEJU. Polega ona na przemianie oleju zawierającego metanol (rzepakowego, sojowego, gorczycowego itp.) w estry metylowe. Tak powstaje biodiesel, biopaliwo płynne, które podobnie jak etanol może być wykorzystywane bądź samodzielnie, bądź też w charakterze dodatku do paliw tradycyjnych (stanowi wtedy 5-25% mieszanki). Biodiesel to biopaliwo płynne, którego sprzedaż wzrasta obecnie najszybciej.
3)FERMENTACJA METANOWA to następujący przy ograniczonym dostępie tlenu proces rozkładu wielkocząsteczkowych substancji organicznych (głównie węglowodanów, białka, tłuszczów i ich pochodnych) do alkoholi lub niższych kwasów organicznych, a także metanu, dwutlenku węgla i wody.
KOGENERACJA
czyli skojarzone wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej, powoduje mniejsze zużycie paliwa i mniejszą emisję substancji szkodliwych niż proces oddzielnej produkcji elektryczności i ciepła. W układach skojarzonych wskaźnik wykorzystania energii chemicznej paliwa wynosi aż 80-90%, co jest możliwe dzięki odzyskiwaniu wysokiej jakości ciepła ze spalin. Kogeneracja jest więc korzystna zarówno ze względów termodynamicznych, jak i z ekonomicznego czy ekologicznego punktu widzenia. Produkcję energii w skojarzeniu można stosować wszędzie tam, gdzie równocześnie występuje zapotrzebowanie na energię cieplną i elektryczną. Rodzaj zastosowanej technologii zależy przy tym od rodzaju wybranego paliwa: na przykład dla systemów, które w charakterze paliwa wykorzystują słomę, najodpowiedniejsza jest elektrociepłownia z turbiną parową, bądź też - przy mniejszych wartościach mocy elektrycznej — z silnikiem parowym. Podstawowe elementy układu, opartego na słomie to kocioł parowy z podgrzewaczem pary, turbina parowa i generator energii elektrycznej. Rozdrobnione w systemie obróbki wstępnej paliwo podawane jest najpierw do śluzy ogniowej, a następnie podajnikiem ślimakowym na ruszt schodkowy, gdzie następuje spalanie. Para, która podczas spalania powstaje w kotle, jest dostarczana do turbiny parowej. Ostatni element systemu skojarzonego to podłączony do sieci przemysłowej generator.
WSPÓŁSPALANIE
Spalanie lub współspalanie biomasy jest atrakcyjne ze względu na relatywnie niskie koszty produkcji energii cieplnej czy elektrycznej oraz niewielką emisję w porównaniu z innymi konwencjonalnymi źródłami energii. Współspalanie węgla z biomasą jest również popierane przez obecny stan prawny w Polsce ze względu na niskie emisje tlenków siarki, tlenków azotu, pyłów i popiołów.
Zagęszczanie biomasy
Stosowane w przemyśle technologie przetwarzania rozdrobnionych materiałów pochodzenia roślinnego, poprzez ich scalanie w procesie ciśnieniowej aglomeracji, są zróżnicowane ze względu na przeznaczenie wytworzonego produktu. Najczęściej spotykanym, w praktyce przemysłowej, rodzajem ciśnieniowej aglomeracji jest granulowanie i brykietowanie. Granulowanie jest jedną z form procesu ciśnieniowej aglomeracji, realizowanego za pomocą specjalnych maszyn, w których rozdrobniony materiał roślinny pod działaniem sił zewnętrznych i wewnętrznych ulega zagęszczeniu a otrzymany produkt (granulat, brykiet) otrzymuje określoną, stałą postać geometryczną. Brykietowania - produkt tego procesu - brykiet - różni od granulatu się tylko wymiarami.
Za wykorzystaniem pelet jako paliwa przemawia wiele argumentów praktycznych i środowiskowych:
•zapewnienie obiegu w przyrodzie tzw. „węgla neutralnego",
•zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych,
•ograniczenie uzależnienie energetyki od paliw kopalnych takich jak gaz ziemny, węgiel i ropa naftowa,
•ograniczenie częstotliwości czyszczenia urządzeń spalających,
•brak pyłów i gazów wywołujących alergię w spalinach
•łatwość i wygoda użycia pelet jako paliwa,
•łatwość przechowywania i ograniczenie powierzchni przechowywania,
•dobra dostępność surowca do ich produkcji,
•brak odpadów niepożądanych dla środowiska powstających w trakcie produkcji,
•obniżenie kosztów w przemyśle drzewnym poprzez bardzo efektywne zagospodarowanie odpadów,
•możliwość automatyzacji zadawania paliwa do pieca (zadanie użytkownika ogranicza się jedynie do napełnienie co kilka, kilkadziesiąt dni zasobnika z paliwem),
•niewrażliwość cen paliwa w postaci pelet od aktualnej sytuacji politycznej (ceny peletu nie podlegają silnym wahaniom, jak ceny ropy czy gazu).
ZASADY ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII
Do odnawialnych źródeł energii zalicza się:
•Energię wodną (w tym energię fal i prądów morskich),
•Energię wiatrową,
•Energię słoneczną,
•Energię geotermalną,
•Energię drewna odnawialnego,
•Biopaliwo i biogaz,
•Wodór,
•Biomasę.
ENERGETYKA WODNA
W wyniku recesów chemicznych i biochemicznych woda jest w ciągłym ruchu. Napędem tych ruchów jest oczywiście energia słoneczna pochodząca ze Słońca, a także częściowo oddziaływania grawitacyjne. Energia słoneczna ogrzewa wodę, która parując tworzy chmury, z tych zaś tworzą się chmury opadowe, czyli woda wraca z powrotem na Ziemię. W hydrosferze oprócz wymiany ciepła i masy zachodzi również wymiana pędu. Energetykę wodną możemy wykorzystać na dwa sposoby - w rzekach i w oceanach. W rzekach wykorzystuje się różnicę poziomów a także przepływy, zaś w oceanach fale i prądy morskie. Dokładne wytłumaczenie teoretyczne ilości energii jaką możemy otrzymać wymagałoby w tym momencie zastosowania serii wzorków o skomplikowanym wyglądzie. Najłatwiej jest wykorzystać turbiny wodne, które znane są już od dawien dawna. Turbinę taką zanurza się w strumieniu wody posiadającym pewną energię, która z kolei jest przekładana na łopaty turbiny. Zaczyna się ona kręcić, co powoduje wytworzenie energii, elektrycznej. Istnieje pięć rodzajów elektrowni wodnych: przepływowe bez zbiornika, regulacyjne z dużym zbiornikiem, zbiornikowe, kaskadowe i szczytowo-pompowe, której najlepszym przykładem jest elektrownia na górze Żar. Główną wadą energetyki wodnej jest ingerencja w środowisko, a także czasami duże nakłady inwestycyjne.
ENERGETYKA WIATROWA
Energia wiatru jest pochodną energii słonecznej. Powietrze jest ogrzewane przez promieniowanie słońca i konwekcję. Ruch wirowy i siła Coriolisa wpływają na przemieszczanie się mas powietrza. Jak wiadomo jednak nie wszystkie miejsca są odpowiednie do stawiania turbin wiatrowych. W Polsce takimi miejscami mogłyby się stać głównie tereny nadmorskie, gdzie wiatr pochodzi prosto znad wód morskich. Korzyści energetyki wiatrowej: wyprodukowanie lkWh elektryczności z turbin wiatrowych pozwala (w stosunku do energetyki konwencjonalnej) uniknąć emisji około 6 gramów SO2, nieco ponad 4 g N0x, 700 g dwutlenku węgla i prawie 50 gramów pyłów. Szacuje się że do roku 2020 będziemy w Polsce w stanie zmniejszyć ilość emitowanych tlenków azotu, węgla i siarki nawet do 4640 109 g, i to tylko dzięki energetyce wiatrowej.
ENERGETYKA SŁONECZNA
Promieniowanie elektromagnetyczne, szczególnie to posiadające małą długość fali jest promieniowaniem wysokoenergetycznym, jednak jego droga ze Słońca do Ziemi nie odbywa się od tak sobie po prostu. Promieniowanie „wystrzelone z jądra słonecznego napotyka po drodze wiele cząstek elektronów i jąder atomowych. W wyniku tych zderzeń część energii zostaje zaabsorbowana, a osłabione promieniowanie rusza w dalszą drogę. Energię słoneczną możemy wykorzystać w różnoraki sposób, zależnie od technologii, jaką przyjmiemy za użyteczną. Obecnie główne nurty prowadzą nas w kierunku wytwarzania ciepła a także energii elektrycznej. Wykorzystanie promieni słonecznych do ogrzewania jest już powszechnie znana i coraz częściej staje się konkurencyjna w stosunku do ogrzewania tradycyjnego. Często jednak potrzeby i pomysły wykorzystanie energii Słońca są daleko ciekawsze, bowiem przetwarzamy ją na inne rodzaje energii. Największy wpływ na mechanizmy przetwarzania energii słonecznej mają technologie, po jakie jesteśmy w stanie sięgnąć. W obecnym Świecie do takich technologii wiodących zalicza się:
•Kolektory słoneczne
•Diody cieplne, helielektrownie
•Fotoogniwa
Żeby wytwarzanie energii ze Słońca było procesem wydajnym potrzebna jest dobra lokalizacja. Taką dobrą lokalizację określa jednostka zwana godziną słoneczną, która może być też wyrażana w kWh/m2. W Polsce najwięcej godzin słonecznych notuje się na Wybrzeżu i Warszawie, najmniej zaś na Śląsku Szacuje się że np. w Gdynie można uzyskać prawie 4 i pół tysiąca M]/m2. Wykorzystywanie energii słonecznej ma swoje plusy i minusy. Do zalet należy zaliczyć przede wszystkim wszechobecność, a także darmowość, za to wada jest jedna nie każda lokalizacja jest odpowiednio wydajna.
ENERGETYKA GEOTERMALNA
Energia geotermalna to energia, a właściwie jej nadwyżka w stosunku do energii odpowiadającej średniej temperaturze powierzchni Ziemi. Rzeczywiste wartości energii geotermalnej zmieniają się wraz z kilkoma czynnikami np. wraz z szerokością geograficzną, porą roku itp. Energia geotermalna znana już była od wielu setek lat. Zasoby ciepła geotermalnego są ogromne. Wysokie zasoby energii wewnętrznej Ziemi: samo ciepło docierające na powietrznię którego wartość wynosi 4 xl017kJ, czyli 20 razy tyle co całość prądu elektrycznego przetwarzana w ciągu roku na całej Ziemi. W przypadku źródeł wysokotemperaturowych najkorzystniejsze są napędy turbinowe, które wykorzystują bezpośrednio energię pary wodnej wydobywającej się na powierzchnię Ziemi. Budowane są też tzw. siłownie binarne, z podwójnym obiegiem termodynamicznym, oraz siłownie trójobiegowe (dla źródeł energii wysokociśnieniowych dodatkowo wzbogacanych metanem w geopłynie. Taki metan może być po separacji spalany w silniku wysokoprężnym). Zasoby geotermalne są zarówno w Polsce, jak i na Świecie duże. Najbogatsze złoża znajdują się na Podbeskidziu, a szczególnie w okolicach Suchej Beskidzkiej i Makowa Podhalańskiego. W tamtych rejonach temperatura wody sięga 80 stopni na głębokości zaledwie 2 km.
Ze względu na dostępność źródeł energii geotermalnej możemy ją podzielić na kilka klas:
•Zasoby dostępne - zasoby do głębokości 3000m
•Zasoby statyczne - zasoby zgromadzone w wodach grawitacyjnych występujących w porach, szczelinach skalnych, zbiornikach danej objętości
•Zasoby statyczne wydobywane
•Zasoby dyspozycyjne - ilość energii możliwa do uzyskania w ciągu roku, w danym regionie.
•Zasoby eksploatacyjne
Energetyka geotermalna przynosi środowisku wiele korzyści ekologicznych. Przede wszystkim jej wykorzystanie wpływa znacząco na ograniczenie emisji tlenków węgla siarki i azotu do atmosfery. Co więcej uruchomienie kolejnych zakładów geotermalnych umożliwia ograniczenie zużycia paliw kopalnych np. węgla. Energetyka geotermalna nie jest jednak idealna i może przynosić także efekty negatywne. Jedną z głównych wad tego rodzaju energetyki jest emisja siarkowodoru, który zgodnie z prawem musi być pochłonięty przez specjalne instalacje, co znacząco zwiększa koszty budowy elektrowni.
ENERGETYKA WODOROWA
Wodór, to paliwo przyszłości. Wodór można otrzymywać wieloma metodami, jednak najczęściej na skalę przemysłową stosuje się jedynie kilka z nich.
...