Biomasa – Energia odnawialna z roślin i zwierząt
biomasa jest odnawialnym materiałem organicznym pochodzącym z roślin i zwierząt. Biomasa była największym źródłem całkowitego rocznego zużycia energii w USA do połowy 1800 roku. Biomasa nadal jest ważnym paliwem w wielu krajach, zwłaszcza do gotowania i ogrzewania w krajach rozwijających się., Wykorzystanie paliw z biomasy do transportu i wytwarzania energii elektrycznej rośnie w wielu krajach rozwiniętych, co pozwala uniknąć emisji dwutlenku węgla z paliw kopalnych. W 2019 roku biomasa dostarczyła prawie 5 bilionów brytyjskich jednostek cieplnych (Btu) i około 5% całkowitego zużycia energii pierwotnej w Stanach Zjednoczonych.
Biomasa zawiera zmagazynowaną energię chemiczną ze słońca. Rośliny wytwarzają biomasę w procesie fotosyntezy. Biomasa może być spalana bezpośrednio na ciepło lub przekształcana w odnawialne paliwa ciekłe i gazowe w różnych procesach.,v>
źródło: zaadaptowane z krajowego projektu edukacji energetycznej (domena publiczna)
Konwersja biomasy na energię
biomasa jest przekształcana w energię w różnych procesach, w tym
- bezpośrednie spalanie (spalanie) w celu wytworzenia ciepła
- Konwersja Termochemiczna w celu wytworzenia paliwa ciekłe
- konwersja chemiczna do produkcji paliw ciekłych
- konwersja biologiczna do produkcji paliw ciekłych i gazowych
spalanie bezpośrednie jest najczęstszą metodą przekształcania biomasy w energię użyteczną., Cała biomasa może być spalana bezpośrednio do ogrzewania budynków i wody, do przemysłowego ciepła procesowego oraz do wytwarzania energii elektrycznej w turbinach parowych.
Termochemiczna konwersja biomasy obejmuje pirolizę i zgazowanie. Oba są procesami rozkładu termicznego, w których materiały wsadowe biomasy są podgrzewane w zamkniętych, ciśnieniowych naczyniach zwanych gazami w wysokich temperaturach. Różnią się one głównie temperaturą procesu i ilością tlenu obecnego podczas procesu konwersji.,
- piroliza polega na ogrzaniu materiałów organicznych do temperatury 800–900oF (400-500 oC) przy prawie całkowitym braku wolnego tlenu. Piroliza biomasy wytwarza paliwa, takie jak węgiel drzewny, bio-olej, odnawialny olej napędowy, metan i wodór.
- Hydrotreating jest używany do przetwarzania bio-oleju (wytwarzanego przez szybką pirolizę) z wodorem w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach w obecności katalizatora do produkcji odnawialnego oleju napędowego, odnawialnej benzyny i odnawialnego paliwa do silników odrzutowych.,
- zgazowanie polega na podgrzaniu materiałów organicznych do 1400 – 1700of (800–900oC) za pomocą zastrzyków kontrolowanej ilości wolnego tlenu i / lub pary wodnej do naczynia w celu wytworzenia tlenku węgla i gazu bogatego w wodór, zwanego gazem syntezowym lub gazem syntezowym. Gaz syntezowy może być stosowany jako paliwo do silników Diesla, do ogrzewania i do wytwarzania energii elektrycznej w turbinach gazowych. Może być również traktowany w celu oddzielenia wodoru od gazu, a wodór może być spalany lub używany w ogniwach paliwowych. Gaz syntezowy może być dalej przetwarzany do produkcji paliw płynnych w procesie Fischera-Tropscha.,
proces konwersji chemicznej znany jako transestryfikacji jest stosowany do przetwarzania olejów roślinnych, tłuszczów zwierzęcych i smarów w estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME), które są wykorzystywane do produkcji biodiesla.
konwersja biologiczna obejmuje fermentację w celu przekształcenia biomasy w etanol i fermentację beztlenową w celu wytworzenia odnawialnego gazu ziemnego. Etanol jest używany jako paliwo samochodowe. Odnawialny gaz ziemny-zwany także biogazem lub biometanem-jest wytwarzany w beztlenowych komorach fermentacyjnych w oczyszczalniach ścieków oraz w zakładach mleczarskich i hodowlanych., Tworzy się również na składowiskach odpadów stałych i może być pozyskiwany z nich. Właściwie przetworzony odnawialny gaz ziemny ma takie same zastosowania jak gaz ziemny z paliw kopalnych.
naukowcy pracują nad sposobami udoskonalenia tych metod i opracowania innych sposobów konwersji i wykorzystania większej ilości biomasy do celów energetycznych.
ile biomasy zużywa się na energię?
w 2019 roku biomasa dostarczyła prawie 5 bilionów brytyjskich jednostek cieplnych( Btu), co stanowi około 5% całkowitego zużycia energii pierwotnej w Stanach Zjednoczonych., Z tego 5%, około 46% pochodziło z drewna i biomasy drzewnej, 45% z biopaliw (głównie etanolu), a 9% z biomasy z odpadów komunalnych.
, wykorzystanie energii biomasy przez sektor zużywający w 2019 r.wynosiło
- przemysłowe—2451 TBtu—49%
- transport—1410 TBtu—28%
- mieszkaniowe—529 TBtu—11%
- energia elektryczna—448 TBtu—9%
- komercyjne—146 TBtu—3%
przemysłowa i sektor transportu stanowią największe ilości, pod względem zawartości energii, i największy udział procentowy całkowitego rocznego zużycia biomasy w USA. Przemysł drzewny i papierniczy wykorzystuje biomasę w elektrociepłowniach do wytwarzania ciepła procesowego i wytwarzania energii elektrycznej na własny użytek., Biopaliwa ciekłe (etanol i olej napędowy oparty na biomasie) stanowią większość zużycia biomasy w sektorze transportu.
sektor mieszkaniowy i komercyjny wykorzystuje drewno opałowe i pellet drzewny do ogrzewania. Sektor komercyjny zużywa również, a w niektórych przypadkach sprzedaje odnawialny gaz ziemny wytwarzany w komunalnych oczyszczalniach ścieków i na składowiskach odpadów.
sektor elektroenergetyczny wykorzystuje odpady z drewna i biomasy do wytwarzania energii elektrycznej na sprzedaż do innych sektorów.
Ostatnia aktualizacja: 28 sierpnia 2020 roku