BIOMASA kot energijski virAvtor: Peter Jakopič

TerminologijaBIOMASA - v širokem pomenu označuje vsako organsko snov. Najpogosteje se uporablja za snovi, ki so potencialni viri energije

BIOGORIVO – tekoča in plinasta goriva, pridobljena iz biomase

BIOMASA (trdno biogorivo) – v ožjem pomenu predstavlja “biomasa” končno obliko vira energije v trdni obliki

LESNA BIOMASA briketi, peleti, sekanci

LES

DRUGO Industrijski in kmetijski ostanki, uporabljen les

BIODIESEL metilni ester

BIOPLIN, metan

BIOETANOL

Uporaba primarne energije v svetu

Uporaba biomase v svetu

Stanje v Sloveniji

Evropska direktiva: 5.75% biogoriv do leta 2010

Viri in načini izrabe biomase

UPLINJANJE

Lesna biomasa

LESNI PELETI-VIZITKAŠtevilke,podatki in dejstva -vse o peletih

 

PELETI•Prodobljeni iz ostankov žaganja, oblancev•1000 kg peletov je 1,5 m3• Zelo suhi - Vsebnost vode do 8 % •Za 1 tono peletov potrebni cca 2 toni svežega lesa

SEKANCI•Leseni ostanki, vejevje •1000kg sekancev je cca 5m^3•Vsebnost vode: 20-30%

BRIKETI

So večji stiskanci , ki so narejeni s stiskanjem lubja, suhega lesnega prahu, oblancev ter drugih neonesnaženih lesnih ostankov.

POLENA

V zadnjem času porast cene konvencionalnega lesenega kuriva zaradi dražjih cen mineralnih goriv ter izboljšane tehnologije peči (zalogovniki, kombinirane peči…)

Bioplin - Uplinjanje, pirolizaPiroliza je proces, pri katerem iz organskega materiala s segrevanjem in omejenim dotokom zraka ločimo trdne in lahko uplinljive komponente.

- več tipov pirolize, glede na željene produkte:

Process Residence time

Heating Rage (°C/min)

Temp. Range Max (°C)

Product (max. wt %) G-L-S

Very slow (carbonisation)

hr-days <<1 (300-400) 400 Char

Slow upto 30 min. 5-100 (400-600) 600 Char, bio-oil gasFlash 0.5 – 5 sec 100 (450-600) 650 Bio-oil chemicals,

fuel gasUltra <0.5 sec 1000 – 10000 (700-900) 1000 Chemicals, fuel gas

Note: G-Gas, L-Liquid, S – Solid Char

Methane 2 - 4 %Hydrogen 10 - 20%

Carbon Monoxide 15 - 30%

Carbon dioyide 5 - 15 %

Water 6-8%

Nitrogen 45-60%

Reakcije pri postopku uplinjanja:

C + CO2 = 2CO – 172600 kJ/kg mol (Boudouard reaction)C + H2O = H2 + CO – 131000 kJ/kg mol (water gas reaction – Fischer Trops reaction)CO + H2O = CO2 + H2 + 42000 kj/kg mol (water-shift-reaction)C + 2H2 = CH4 + 75000 kJ/kg mol (Hydrogeneration reaction)

Primer: Efektivnost Fischer Tropsch postopka na peletih

Skupna efektivnost FT postopka 51,2% (Ptasinski 2004)

Tekoče gorivo: 38,5%

Ostali plini: 12,7%

Peleti: 10% vlaga

Skupen iznos:

2,39MJ/kg – mehanskega dela v dieselskem motorju

2,34MJ/kg – elektrčne energije

Bioplin - Anaerobno vrenje

Postopek anaerobnega vrenja poteka v treh stopnjah :

1. stopnja : hidroliza – razkroj velikih molekul (pretežno celuloze) v manjše z encimi, ki jih izločajo bakterije.

2. stopnja : “kisla” faza (acid phase) – še vedno komplicirane molekule (proteini, maščobe, ogljikovih hidrati) se razgradijo v maščobne organske kisline, ogljikov dioksid, vodik, amoniak in nečistoče

3. stopnja : razgradnja maščobnih kislin na metan in ogljikov dioksid.

Primer pridobivanja bioplina na farmi Ihan:

- 4 x 1250 m3 reaktorji

- Z usedanjem, prečiščevanjem dobijo iz 750 – 900 cca 250m3 gnojevke dnevno

- V procesu anaerobne fermentacije pridobijo dnevno 40 ton organskega gnojila ter 4000m3 bioplina (metan)

- Bioplin poganja generatorje, skupne moči 3600kW

Bioetanol – alkoholno vrenjeC6H12O6 = 2CO2 + 2C2H5OH

Prednosti v primerjavi z bencinom:

-Čistejše izgorevanje, ne pušča usedlin

-Višje oktansko število, višja temperatura vžiga, manj eksploziven, varnejši

-Visoka izparilna toplota – nižja temperatura motorja

Slabosti

-Manjša energijska vrednost

-Higroskopičen, površinsko aktiven – zahtevnejše shranjevanje

-gorivo E-85:

Se v veliki meri uporablja v ZDA in na Švedskem. Je mešanica bencina in etanola (cca70-85% etanola). Uporablja se za t.i. “flex-fuel“ vozila (FFV – flex fuel vechile)

Postopek pridobivanja bioetanola:

1. Mletje organskega materiala (snovi, ki vsebujejo sladkor, škrob)

2. Sterilizacija

3. Kuhanje z dodanimi encimi (alfa – amilaza) cca 30min

4. Ohlajanje, dodajanje enicmov (gluko – amilaza), nastane sladkor, primeren za fermentacijo (dekstroza)

5. Fermentacija (vrenje): z dodanimi kvasovkami

6. Destilacija (2krat, dobimo 95% etanol)

7. Dehidracija

8. “Denaturizacija” – dodatek strupene snovi (npr bencin), da se etanola ne da uporabljati za pitje

Biodiesel-zmes metilnih estrov maščobnih kislin

-Pridobivamo ga z preestrenjem iz različnih organskih materialov, ki vsebujejo maščobe

-Večja viskoznost, manjša hlapnost od bencina

Pridobivanje:

CH2COOR1|CHCOOR1 + 3 CH3OH → (CH2OH)2CH-OH + 3 CH3COO-R1|CH2COOR1

Primerjava z mineralnim dizlom

Pridobivanje biodizla

Glavne faze:

-Iztiskanje

-Estrenje v reaktorjih

-Ločevanje glicerolne in estrske faze

-Izpiranje

-sušenje

Bioenergija

Braytonov cikel

Rankinov cikel

Kombiniran cikel