BIOMASA „množství rostlinné hmoty, která vyroste na určité ploše za určitou dobu“
Zdroje biomasy z
biomasa
• substance biologického původu •
(pěstování rostlin v půdě nebo ve vodě, chov živočichů, produkce organického původu, organické odpady) biomasa je získávána záměrně
• výsledek výrobní činnosti
• biomasa je získávána jako odpad ze zemědělské výroby apod.
Zdroje biomasy z
limity určující využití biomasy pro energetické účely:
• produkce biomasy pro energetické účely konkuruje • • •
dalším způsobům využití biomasy zvyšování produkce biomasy vyžaduje rozšiřovat produkční plochy nebo zvyšovat intenzitu výroby, což přináší zvýšené investice získávání energie z biomasy v současných podmínkách s obtížemi ekonomicky konkuruje využití klasických energetických zdrojů maximální využití zdrojů biomasy k energetickým účelům z celosvětového hlediska je problematické vzhledem k rozmístění zdrojů biomasy a spotřebičů energie, vzhledem k potížím s akumulací, transportem a distribucí získané energie
Zdroje biomasy z
výhody využití biomasy k energetickým účelům:
• menší negativní dopady na životní prostředí • zdroj energie má obnovitelný charakter • snižuje se spotřeba dovážených energetických zdrojů • zdroje biomasy nejsou lokálně omezeny • dají se využívat veškeré spalitelné, popřípadě i toxické, •
odpady řízená produkce biomasy přispívá k vytváření krajiny
Biomasa v ČR z
ČR se se vstupem do EU zavázala plnit smlouvu tzv. „Zelená kniha“ – „Energie pro budoucnost – obnovitelné zdroje energie“.
z
závazek ČR do roku 2010 představuje dosažení 6% podílu obnovitelných zdrojů na celkové energetické spotřebě
Biomasa v ČR – využitelný potenciál
Biomasa v ČR – využitelný potenciál z
z
z
potenciál veškeré biomasy v ČR je přibližně 22 mil. t ročně v celkovém podílu využívání obnovitelných zdrojů by měla biomasa zaujímat 68% (podle „Zelené knihy“) v současné době je podíl energie z biomasy na celkové produkci energie v ČR asi 1,7%
Biomasa využitelná k energetickým účelům z
energetickou biomasu lze rozdělit do pěti základních skupin:
• fytomasa s vysokým obsahem lignocelulózy • fytomasa olejnatých rostlin • fytomasa s vysokým obsahem škrobu a cukru • organické odpady a vedlejší produkty živočišného •
původu směsi různých organických odpadů
Biomasa využitelná k energetickým účelům z
pro získávání energie se využívá:
• biomasa záměrně pěstovaná k tomuto účelu
• cukrová řepa, obilí, brambory, cukrová třtina, olejniny, energetické dřeviny
• biomasy odpadní
• rostlinné zbytky ze zemědělské prvovýroby a údržby • • • •
krajiny odpady z živočišné výroby komunální organické odpady z venkovských sídel organické odpady z potravinářských a průmyslových výrob lesní odpady (dendromasa)
Biomasa využitelná k energetickým účelům
Způsoby využití biomasy k energetickým účelům z
z
způsob využití biomasy k energetickým účelům je dán fyzikálními a chemickými vlastnostmi biomasy důležitým parametrem pro posuzování je vlhkost (obsah sušiny v biomase)
• hodnota 50% sušiny je přibližná hranice mezi mokrými procesy (obsah sušiny je menší než 50%) a suchými procesy (obsah sušiny je větší než 50%)
Výhřevnost biomasy
Druh paliva
Obsah vody
Výhřevnost
[%]
[MJ/kg]
Listnaté dřevo
15
14,605
Jehličnaté dřevo
15
15,584
borovice
20
18,4
vrba
20
16,9
olše
20
16,7
habr
20
16,7
akát
20
16,3
dub
20
15,9
jedle
20
15,9
jasan
20
15,7
buk
20
15,5
smrk
20
15,3
bříza
20
15,0
modřín
20
15,0
topol
20
12,9
Dřevní štěpka
30
12,18
Sláma obilovin
10
15,49
Sláma kukuřice
10
14,40
Lněné stonky
10
16,90
Sláma řepky
10
16,00
Způsoby využití biomasy k energetickým účelům z
způsoby získávání energie z biomasy:
• termochemická přeměna biomasy (suché procesy) • spalování • zplyňování • pyrolýza
• biochemická přeměna biomasy (mokré procesy) • alkoholové kvašení • metanové kvašení
Způsoby využití biomasy k energetickým účelům z
způsoby získávání energie z biomasy:
• fyzikální a chemická přeměna biomasy
• mechanicky (štípání, drcení, lisování, peletování...) • chemicky (esterifikace surových bioolejů)
• získávání odpadního tepla při zpracování biomasy
• kompostování • aerobní čištění odpadních vod • anaerobní fermentace pevných organických odpadů
Způsoby využití biomasy k energetickým účelům
Způsoby využití biomasy k energetickým účelům – tepelná přeměna z
Pyrolýza
• termický rozklad organických látek na nízkomolekulární • • •
sloučeniny provádí se při atmosférickém, zvýšeném nebo i sníženém tlaku za vysokých nebo nízkých teplot umožňuje zpracování komunálních odpadů kombinace zpracování pěstované biomasy a odpadů v jednom zařízení je považováno za velmi perspektivní
Způsoby využití biomasy k energetickým účelům – tepelná přeměna z
Zplyňování
• pro zplyňování je nejvhodnější palivové či odpadní dřevo •
získané při těžbě nebo v dřevozpracujících závodech dřevo se převážně zplyňuje za přístupu vzduchu – zplyňování dřeva ve zplyňovači má následující průběh:
• sušení • pyrolýza • oxidace • redukce
• základní technologie zplyňování jsou: • protiproudá • souproudá • fluidní
Zpracování biomasy pro energetické účely z
zpracováním biomasy lze získat tyto druhy biomasy:
• pevná paliva • palivové dřevo, dřevní štěpka, pelety, brikety, • •
kůra, piliny kapalná paliva • metanol, etanol, oleje, pyrolýzní oleje plynná paliva • bioplyn (CH4), dřevoplyn (CO CH4), pyrolýzní plyn, syntézní plyn (CO H2)
Zpracování biomasy pro energetické účely
Spalování biopaliv z
z
spalování je chemický pochod, při kterém se slučují hořlavé prvky obsažené v hořlavině paliva s kyslíkem spalovací reakce se označují za reakce exotermické C + O2 + N → CO2 + N + teplo 1 H 2 + O2 + N → H 2O + N + teplo 2 S + O2 + N → SO2 + N + teplo
Emise ze spalování z
samotný proces spalování biomasy je ovlivněn mnoha faktory:
• vysoký podíl uvolňované prchavé hořlaviny při teplotách • • • •
nad 200°C dlouhé plameny – obtížný průnik kyslíku pro spalování dlouhá doba prohořívání spalitelných plynů – možnost tvorby sazí vyšší spotřeba spalovacího vzduchu nízká hustota fytopaliv
Emise ze spalování
Kombinované spalování biomasy a uhlí z
některé elektrárny na území ČR využívající biomasu:
• elektrárna Tisová • elektrárna Poříčí • elektrárna Hodonín • elektrárna Ledvice • elektrárna ve Dvoře Královém • teplárna v Plzni
Kombinované spalování biomasy a uhlí
Anaerobní fermentace - bioplyn z
z
z
biologický rozklad organických látek v anaerobních podmínkách (bez přívodu kyslíku) výsledkem rozkladu je směs plynů a fermentovaný zbytek organické látky směs plynů obsahuje dva základní plyny:
• metan (CH4) • oxid uhličitý (CO2)
Anaerobní fermentace - bioplyn z
proces anaerobní fermentace
• • • •
I. fáze – hydrolýza II. fáze – acidogeneze III. fáze – acetogeneze IV. fáze - metanogeneze
Produkce bioplynu podle druhu substrátu
Produkce bioplynu podle druhu substrátu
Vlastnosti bioplynu z
výhřevnost
• •
je určena majoritním obsahem metanu (CH4) spalné teplo suchého bioplynu má stejnou hodnotu jako výhřevnost
Využití bioplynu k energetickým účelům
Využití bioplynu k energetickým účelům z
z
bioplyn je možné využívat všude, kde se používají i jiná plynná paliva mezi způsoby energetického využití patří:
• přímé spalování • výroba elektrické energie a ohřev teplonosného média • • •
(kogenerace) výroba elektrické energie, ohřev teplonosného média, výroba chladu (trigenerace) pohon spalovacích motorů nebo turbín využití bioplynu v palivových článcích
Výzkum ve výrobě a využití bioplynu z
současné výzkumné projekty v oblasti bioplynu:
• šlechtění energetických rostlin a dřevin • technologický výzkum kofermentace materiálů • • •
agrárního, průmyslového a komunálního odpadu vývoj efektivnějších jednotek na výrobu elektrické energie, tepla a chladu efektivnější využití bioplynu v palivových článcích, mikroturbínách, pro pohon Stirlingova motoru využití bioplynu jako chemické suroviny
Využití energie biomasy zhodnocení z
rizikem ve využívání biomasy jsou:
• přírodní vlivy • složitá technologie • logistika
Využití energie biomasy zhodnocení
