Download
1 / 29
310 likes | 640 Views
Biomasa Bioplyn. Obecné pojmy. Biomasa * je hmota biologického původu (rostlinného i živočišného). * má zdroj ve slunečním záření a fotosyntéze a patří mezi obnovitelné zdroje energie . * roční světová produkce primární biomasy se odhaduje na 155 miliard tun
E N D
Obecné pojmy Biomasa * je hmota biologického původu (rostlinného i živočišného). * má zdroj ve slunečním záření a fotosyntéze a patří mezi obnovitelné zdroje energie. * roční světová produkce primární biomasy se odhaduje na 155 miliard tun * možnosti využití biomasy - palivo (teplo) - pohonné hmoty (doprava) - výroba elektrické energie * při dalším využívání biomasy je třeba brát i další faktory - zpracování a úprava pro využití - doprava - skladování - …
Uzavřený cyklus uhlíku Fotosyntéza: oxid uhličitý + voda + světelná energie Uzavřený cyklus uhlíku při energetickém využití biomasy omezení skleníkového plynu CO2.
Podíl OZE na bilanci primárních energetických zdrojů v ČR k 31.12.2010
Biomasa rostlinného původu 1. Dřevní odpady – odpady z dřevozpracujícího průmyslu, z lesní těžby, papírnictví 2. Rychle rostoucí dřeviny – cíleně pěstované dřeviny za účelem energetického zpracování, období sklizně je 3-7 let. Nižší požadavky na kvalitu půdy, dostatek vláhy, snadný přístup pro mechanizaci. Obsah vody je okolo 20%, výhřevnost 15 MJ/kg, Příklady – topol, vrba, olše, lípa
Biomasa rostlinného původu 3. Obilní a řepková sláma – spalování, výroba bioplynu 4. Olejnaté rostliny – řepka olejná, slunečnice, … Výroba rostlinných olejů, bionafta
Biomasa rostlinného původu Rostlinné produkty z odpadů a zbytků * Sláma - možnosti využití - nejčastěji spalování Nerovnoměrné získávání, druhotné náklady (vysoušení), doprava. * Zelené rostliny (odpady z pěstování zeleniny, brambor, cukrové řepy, …). Obsahují vysoké procento vody (až 85%), optimální výroba bioplynu. * Dřevnaté odpadové látky (lesní hospodářství, ovocné sady, …). Průměrný obsah vlhkosti je asi 50%, problémy se sušením a transportem.
Biomasa živočišného původu 1. Exkrementy hospodářských zvířat – kejda, hnůj. Složení je dáno druhem zvířat a způsobem ustájení. Pro výrobu bioplynu (metan) rozhoduje obsah sušiny
Palivo z komunálního odpadu * z celkové množství lze využít pouze malou část domovních a průmyslových (které mají stejný charakter jako domovní odpady) odpadů * v ČR vzniká zhruba 300 kg TKO/obyvatele a rok, z toho domácnost asi 260 TKO kg/obyvatele a rok * možnosti využití - výroba bioplynu - u novějších skládek komunálního odpadu systém drenáží pro odvod skládkového bioplynu s následným využitím v kogenerační stanici, výroba tepla a elektrické energie Ukázka realizace: zde - spalování - spalovny (výroba tepla a elektrické energie), zpravidla nerozlišují komunální a organický odpad. Spalovna Liberec: zde
Potenciál pro využití biomasy pro energetické využití (různé odhady)
Spalování biomasy Přímé spalování dřeva a slámy je účelné a ekonomické. V budoucnu je reálný 7% podíl při vytápění místností Požadavky pro spalování: * minimální obsah vlhkosti * použití speciálních kotlů (spalování drobných polétavých částic i plynných těkavých složek) * relativně dlouhá doba hoření plynných složek (až několik vteřin) * vyšší potřeba spalovacího vzduch * filtry pro tuhý popílek Optimální je dvoustupňové spalování 1. fáze zplyňování 2. fáze spalování plynů * další znečišťující látky – oxid uhelnatý, oxidy dusíku, oxidy síry, těžké kovy) * úprava paliva - sláma nařezaná, brikety, pelety - dřevo piliny, výlisky * spalovací zařízení pro domácnosti musí mít snadnou obsluhu, plně nebo částečně automatický režim, vysokou účinnost, možnosti regulace, únosná cena
Spoluspalování biomasy Spoluspalování s jiným typem fosilního paliva: * částečná náhrada fosilního paliva ekologičtějším palivem * zachování výhodných parametrů fosilního paliva * menší objemy biomasy (sušení, doprava, nepravidelná dodávka) * podíl biomasy je (5–20)% Česká republika: * elektrárna Tisová 1 – fluidní kotle, dřevní štěpka do 20% * elektrárna Poříčí – fluidní kotel, v 2011 101 tisíc tun dřevní štěpky * elektrárna Hodonín – fluidní kotel, čistá biomasa, výkon 30MW, denní spotřeba biomasy – 1200 tun.
Biochemická přeměna biomasy Anaerobní procesy – transformace organických látek bez přístupu kyslíku při mírně zvýšené teplotě na bioplyn a digestát (zbytek) Organické látky: biologicky rozložitelné složky komunálního odpadu, zvířecí exkrementy, organické kaly v čistírnách odpadních vod Bioplyn: metan (50 - 80)% oxid uhličitý (20 – 40)% ostatní plyny (1 – 3)% Výhřevnost bioplynu: (20 – 24) MJ/m3 Digestát: hnojivo Využití bioplynu: spalování - teplo - elektrická energie doprava
Výroba bioplynu - fermentace Princip: výroba spočívá z biologického odbourávání organických látek v tekutém stavu bez přístupu kyslíku (anaerobní proces), ve tmě a za určité teplotě. Rozklad probíhá zhruba 1 měsíc Fermentace: a) mokrá metoda organické odpady se dopraví do máchací nádrže, přidává se voda (kontinuální proces) směs je vedena do bioreaktoru (fermentační nádrž) zbytek po fermentaci se uskladňuje ve sběrných nádržích k dalšímu zpracování (hnojivo) b) suchá metoda hmota s vyšším obsahem sušiny (kravský hnůj) se umístí do velkých košů a zamezí přístupu vzduchu, vznikající bioplyn je odsáván (vsázkový proces) Možnosti získávání bioplynu: 1. Skládkový bioplyn 2. Kalový bioplyn (ČOV) 3. Fermentační nádrže v rámci zemědělské činnosti
Fermentory Horizontální: objem nádrže - (50 – 100) m3 nádrž může být mobilní plyn se hromadí v horní části, odtud do plynojemu Vertikální: objem nádrže - (250-5000) m3
Využití bioplynu 1. Výroba tepla a elektrické energie (KJ) 2. Doprava nutná speciální síť čerpacích stanic a úprava motorů, optimální využití v blízkosti zdroje bioplynu vhodné pro autobusy, zemědělské stroje 3. Do plynárenské sítě a k výrobcům tepla požadavek čištění před transportem
Biopaliva Výhody: * obnovitelnost a biologická odbouratelnost (za 28 dní je odbouráno 98%, u klasické nafty 40%) * nízký obsah emisí a vysoká mazací schopnost * neobsahuje síru, nulový efekt CO2 (uzavřený cyklus) * možnost výroby z vlastních zdrojů Nevýhody: * ekonomická náročnost výroby, zkrácená doba skladování * energetická náročnost * devastace zemědělské půdy * problematika geneticky modifikovaných rostlin * v kontaktu s vodou vznikají kyseliny, která způsobují korozi * uvolňování organických usazenin zanášení palivového filtru
Biopaliva Vývoj a označení biopaliva Biopaliva I. generace - bioetanol ( z obilí, cukrové řepy, kukuřice), MEŘO (řepka olejná). V současnosti u nás nejvíce používané Biopaliva II. generace - energeticky náročnější, poměr využití je 5:1 (z 5 tun biomasy 1 tuna paliva). Hlavní surovinou je nepotravinářská biomasa (dřevní a rostlinné zbytky, sláma, seno, energetické rostliny, biologický odpad. Produktem je bioetanol, organická forma motorové nafty, methanol Biopaliva III. generace - geneticky modifikované plodiny – vyšší výtěžnost, nekonkuruje pěstování potravin, vodní řasy, sinice. Zatím ve stádium vývoje a experimentů. V současné době je v ČR povinný 6% podíl biosložky v klasické naftě a 4,1% bioethanolu v benzínu
Materiály ČEA Moderní využití biomasy Mastný a spol. Obnovitelné zdroje energie Ochodek Technologie pro přípravu a energetické využití biomasy www.fortex.cz
