Biomassa—uusiutuvan energian kasveista ja eläimistä
Biomassa on uusiutuvaa, orgaanista materiaalia, joka on peräisin kasveista ja eläimistä. Biomassa oli suurin lähde vuotuinen YHDYSVALTAIN energiankulutus, kunnes 1800-luvun puolivälissä. Biomassa on edelleen tärkeä polttoaine monissa maissa, erityisesti ruoanlaittoon ja lämmitykseen kehitysmaissa., Biomassapolttoaineiden käyttö liikenteessä ja sähköntuotannossa lisääntyy monissa kehittyneissä maissa keinona välttää fossiilisten polttoaineiden käytöstä aiheutuvat hiilidioksidipäästöt. Vuonna 2019, biomassa edellyttäen, lähes 5 kvadriljoona British thermal yksikköä (Btu) ja noin 5% koko primäärienergian käytöstä yhdysvalloissa.
biomassa sisältää varastoitua kemiallista energiaa auringosta. Kasvit tuottavat biomassaa yhteyttämällä. Biomassaa voidaan polttaa suoraan lämmön-tai muunnetaan uusiutuvien nestemäisten ja kaasumaisten polttoaineiden läpi erilaisia prosesseja.,v>
Lähde: Mukailtu National Energy Education-Hankkeessa (public domain)
Muuntaa biomassan energia
Biomassa muunnetaan energiaa läpi erilaisia prosesseja, mukaan lukien
- Suora poltto (polttaminen) tuottaa lämpöä
- Thermochemical conversion tuottaa kiinteitä, kaasumaisia ja nestemäisiä polttoaineita,
- Kemiallinen muuntaminen tuottaa nestemäisiä polttoaineita,
- Biologinen muuntaminen tuottaa nestemäisiä ja kaasumaisia polttoaineita
Suora poltto on yleisin tapa muuntaa biomassan hyödyllistä energiaa., Kaikki biomassa voidaan polttaa suoraan rakennusten lämmitykseen ja veden, teolliseen prosessiin lämpöä, ja tuottaa sähköä höyryturbiinit.
biomassan Lämpökemialliseen muuntamiseen kuuluvat pyrolyysi ja kaasutus. Molemmat ovat lämpöhajoamisprosesseja, joissa biomassan raaka-aineita kuumennetaan suljetuissa, paineistetuissa astioissa, joita kutsutaan gassifiereiksi korkeissa lämpötiloissa. Ne eroavat pääasiassa prosessilämpötiloissa ja hapen määrässä, joka on läsnä muuntoprosessissa.,
- Pyrolyysi edellyttää, lämmitys orgaanisia aineita 800–900oF (400-500 oC) lähellä täydellinen ilman vapaata happea. Biomassan pyrolyysi tuottaa polttoaineita, kuten puuhiiltä, bioöljyä, uusiutuvaa dieseliä, metaania ja vetyä.
- Vetykäsittely käytetään prosessi bio-oil (tuotettu nopea pyrolyysi) vedyllä alle koholla lämpötiloja ja paineita katalyytin läsnä ollessa tuottaa uusiutuvaa dieseliä, uusiutuva bensiini ja uusiutuvaa polttoainetta.,
- Kaasutus edellyttää, lämmitys orgaaniset materiaalit 1400–1700oF (800–900oC) injektionesteisiin kontrolloitua määriä vapaan hapen ja/tai höyryn astiaan tuottaa hiilimonoksidia ja vetyä rikas kaasu kutsutaan synteesikaasun tai synteesikaasuksi. Syngasia voidaan käyttää polttoaineena dieselmoottoreissa, lämmityksessä ja sähkön tuottamisessa kaasuturbiineissa. Sitä voidaan käsitellä myös vedyn erottamiseksi kaasusta, ja vetyä voidaan polttaa tai käyttää polttokennoissa. Syngasia voidaan edelleen jalostaa nestemäisten polttoaineiden tuottamiseksi Fischer-Tropsch-menetelmällä.,
kemiallinen muuntaminen prosessi tunnetaan transesteröinti käytetään muuntamalla kasviöljyjä, eläinrasvoja, ja rasvat osaksi rasvahappojen metyyliestereitä (FAME), joita käytetään tuottamaan biodieseliä.
biologiseen muuntamiseen sisältyy käyminen biomassan muuttamiseksi etanoliksi ja anaerobinen mädätys uusiutuvan maakaasun tuottamiseksi. Etanolia käytetään ajoneuvon polttoaineena. Uusiutuvan maakaasun—kutsutaan myös biokaasun ja biometaanin—tuotetaan anaerobisen keittimien klo jätevedenpuhdistamot ja meijeri-ja karja-toimintaa., Se muodostuu myös kiinteiden jätteiden kaatopaikoille ja voidaan ottaa niistä talteen. Asianmukaisesti käsitellyllä uusiutuvalla maakaasulla on samat käyttötarkoitukset kuin fossiilisella polttoaineella tuotetulla maakaasulla.
Tutkijat tutkivat tapoja parantaa näitä menetelmiä ja kehittää muita tapoja muuntaa ja käyttää enemmän biomassan energiaa.
kuinka paljon biomassaa käytetään energiaan?
Vuonna 2019, biomassa edellyttäen, lähes 5 kvadriljoona British thermal yksikköä (Btu), joka vastaa noin 5% koko primäärienergian käytöstä yhdysvalloissa., Tuosta 5 prosentista noin 46 prosenttia oli puusta ja puuperäisestä biomassasta, 45 prosenttia biopolttoaineista (pääasiassa etanolista) ja 9 prosenttia yhdyskuntajätteiden biomassasta.
summat biljoonina Britannian lämpöyksikköinä (TBtu) ja prosenttiosuudet Yhdysvaltain kokonaismäärästä., biomassan energian käyttö kuluttaa alalla vuonna 2019 olivat
- teollisuus—2,451 TBtu—49%
- kuljetus—1,410 TBtu—28%
- asuin—529 TBtu—11%
- sähkö—448 TBtu—9%
- kaupallinen—146 TBtu—3%
teollisuuden ja liikenteen alojen osuus on suurin määrät, energian suhteen sisältöä, ja suurin osuus osakkeiden vuotuinen YHDYSVALTAIN biomassan kulutus. Puutuotteet ja paperiteollisuus käyttävät yhdistetyissä lämpö-ja voimalaitoksissa biomassaa prosessilämpöön ja sähkön tuottamiseen omaan käyttöönsä., Nestemäiset biopolttoaineet (etanoli ja biomassaan perustuva diesel) muodostavat suurimman osan kuljetusalan biomassankulutuksesta.
asuin-ja kauppasektorit käyttävät polttopuuta ja puupellettejä lämmitykseen. Kaupan alalla myös kuluttaa, ja joissakin tapauksissa, myy uusiutuvaa maakaasua tuotetaan kunnan jäteveden käsittelylaitosten ja kaatopaikkojen.
sähkövoimasektori käyttää puu-ja biomassaperäisiä jätteitä sähkön tuottamiseen muille aloille myytäväksi.
päivitetty viimeksi: 28. elokuuta 2020