BIOMASA kot energijski vir Avtor: Peter Jakopič

1. BIOMASA kot energijski virAvtor: Peter Jakopič

2. Terminologija BIOMASA - v širokem pomenu označuje vsako organsko snov. Najpogosteje se uporablja za snovi, ki so potencialni viri energije BIOMASA (trdno biogorivo) – v ožjem pomenu predstavlja “biomasa” končno obliko vira energije v trdni obliki BIOGORIVO – tekoča in plinasta goriva, pridobljena iz biomase BIOETANOL LESNA BIOMASA briketi, peleti, sekanci DRUGO Industrijski in kmetijski ostanki, uporabljen les BIODIESEL metilni ester BIOPLIN, metan LES

3. Uporaba primarne energije v svetu

5. Uporaba biomase v svetu

6. Stanje v Sloveniji Evropska direktiva: 5.75% biogoriv do leta 2010

7. Viri in načini izrabe biomase UPLINJANJE

9. LESNI PELETI-VIZITKAŠtevilke,podatki in dejstva -vse o peletih Lesna biomasa • 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%

10. 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…)

11. 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 gas Flash 0.5 – 5 sec 100 (450-600) 650 Bio-oil chemicals, fuel gas Ultra <0.5 sec 1000 – 10000 (700-900) 1000 Chemicals, fuel gas Note: G-Gas, L-Liquid, S – Solid Char Bioplin - Uplinjanje, piroliza Piroliza 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:

12. 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)

15. 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

16. 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.

18. 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

19. Bioetanol – alkoholno vrenje C6H12O6 = 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)

20. Postopek pridobivanja bioetanola: • Mletje organskega materiala (snovi, ki vsebujejo sladkor, škrob) • Sterilizacija • Kuhanje z dodanimi encimi (alfa – amilaza) cca 30min • Ohlajanje, dodajanje enicmov (gluko – amilaza), nastane sladkor, primeren za fermentacijo (dekstroza) • Fermentacija (vrenje): z dodanimi kvasovkami • Destilacija (2krat, dobimo 95% etanol) • Dehidracija • “Denaturizacija” – dodatek strupene snovi (npr bencin), da se etanola ne da uporabljati za pitje

21. 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

23. Primerjava z mineralnim dizlom

24. Pridobivanje biodizla • Glavne faze: • Iztiskanje • Estrenje v reaktorjih • Ločevanje glicerolne in estrske faze • Izpiranje • sušenje

26. Bioenergija

27. Braytonov cikel

28. Rankinov cikel

29. Kombiniran cikel