Меню Рубрики

Биомасса как источник энергии

Пост опубликован: 7 января, 2021

Биомасса использовалась как источник энергии с самого начала человечества. Сбор дров, хвороста или соломы для отопления с целью «производства» тепловой энергии использовался столетия назад. Современное использование биомассы в энергетических целях, в основном ориентировано на получение материала из специально созданных плантаций видов с лучшими энергетическими параметрами и использование любых отходов лесной или сельскохозяйственной промышленности.

Биомасса является наименее капиталоемким источником зеленой энергии. Она формируется постоянно повсюду на Земле и является практически самосуществующим процессом. Леса, луга, океаны — это места, где постоянно «производится» биомасса. Чтобы использовать ее в энергетических целях, необходимо провести определенные мероприятия, направленные на интенсификацию производства: удобрение, орошение или защиту от вредителей.

Мировые ресурсы биомассы оцениваются в 44 * 1010 ЭДж, но используется только 1/6 этой величины. В настоящее время доля энергии, получаемой из биомассы, составляет 15% мирового потребления. Эта доля больше в развивающихся странах, где она составляет 38% от общего производства энергии.

В мире большая часть электроэнергии из биомассы вырабатывается в Скандинавии, Австрии и Англии, где ежегодно получают около 100 ТВтч энергии.Производство биомассы во многих странах становится важной отраслью сельского хозяйства — оно позволяет управлять отходами.

Что относится к биомассе

виды биомассы

Согласно определению, биомасса — это твердые или жидкие вещества растительного или животного происхождения, которые поддаются биологическому разложению, полученные из продуктов, отходов и остатков сельскохозяйственного и лесного производства, от промышленности, перерабатывающей их продукты, а также доля других биоразлагаемых отходов.

Следующие формы биомассы используются в энергетических целях:

  • сельскохозяйственные отходы — солома зерновых, кукурузная солома, сено, отходы масличных и бобовых культур;
  • отходы лесной промышленности — древесина, отходы деревопереработки, кора, опилки, щепа и их переработанные формы (гранулы);
  • урожайность энергетических плантаций — ива корзиночная, мальва Вирджиния, тополя, некоторые виды трав, топинамбур, мискантус, тростник и другие;
  • органические отходы — отстой сточных вод, жидкий навоз, макулатура;
  • биотопливо — растительные масла, биоэтанол, биодизель;
  • биогаз — из жидкого навоза, осадков сточных вод, свалок.

Биомасса — условия эксплуатации

Основным параметром, определяющим эффективность производства энергии из биомассы, является доступность ее ресурсов. По данным, в ЕС потенциал биомассы, которая может быть использована в энергетических целях, с учетом только остатков лесного производства, составляет до 70 миллионов м3. Еще одним важным источником биомассы являются упомянутые энергетические плантации. Ежегодно с квадратного метра энергетических плантаций можно получить от 15 до 45 кВтч энергии. Эти растения можно выращивать на бедных и деградированных почвах.

Биомасса — технологии и применение

биомасса растений

Биомассу можно использовать в энергетике тремя основными способами:

  1. прямое сжигание в котлах (солома, дрова, гранулы, щепа)
  2. совместное сжигание с традиционными энергоносителями (мазут, уголь, газ)
  3. сжигание продуктов переработки биомассы — ферментации или этерификации (биогаз, биодизель, метанол, этанол)

Энергетические ресурсы биомассы можно разделить на две группы:

  • твердофазные энергоносители, пригодные для сжигания, пиролиза и парокислородной газификации в смесь оксида и диоксида углерода, водорода и метана. Этот газ можно преобразовать в электричество и тепло по соответствующим технологиям.
  • компоненты биомассы превращаются в жидкое топливо и биогаз, который представляет собой смесь 60% об. метан и 40% CO2.

Технологии переработки биомассы

  1. Пиролиз — это наиболее распространенный метод получения энергии из биомассы (90% мирового производства энергии из биомассы приходится на использование этой технологии), который используется как для получения тепла, так и электроэнергии. Котельные установки для сжигания подходят для переработки различных видов биомассы, в основном древесины, щепы, опилок и соломы.  Процесс, проводимый при температуре выше 600 С и без доступа воздуха, на выходе которого получается жидкое биотопливо. Лучшим сырьем для процесса пиролиза является древесина, но поскольку эта технология находится только в начале своего развития, можно предположить, что любой тип биомассы может быть преобразован в процессе пиролиза.
  2. Газификация — это процесс термохимического преобразования, который отличается от сжигания тем, что продуктом процесса является не тепло, а газ, который после сгорания обеспечивает желаемую тепловую энергию. Газ также можно использовать в специальных турбинах для производства электроэнергии. Преимущество газификации — высокая эффективность процесса, достигающая 50%.
  3. Когенерация — это процесс одновременной выработки тепла и электроэнергии. В системах когенерации достигаются меньшие выбросы загрязняющих веществ.
  4. Биохимические процессы — некоторые формы биомассы, содержащие большое количество воды, используются в процессе ферментации, где продуктом разложения биомассы является спирт, используемый для производства биотоплива. Также используются процессы ферментации метана, продуктом которого является биогаз (смесь метана и углекислого газа). В энергетических целях в процессе ферментации используются навоз животных, отходы пищевой промышленности, бытовые отходы на свалках и отстой сточных вод.

Эффективность биомассы

Теплотворная способность биомассы в два раза ниже, чем у угля, предполагается, что 1Mg каменного угля равен 2Mg сухой биомассы в энергетическом выражении. Теплотворная способность соломы или древесины колеблется в пределах 10-14 МДж / кг, а каменного угля — 25 МДж / кг [9]. Прямое сжигание биомассы в паровых котлах достигает КПД около 70%. Дальнейшее преобразование в электричество в паровом цикле имеет КПД 20%.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector