BIOMASA Opracował: Patryk Krupa ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII

energia Warunkiem istnienia każdej cywilizacji – starej czy nowej jest energia. Alvin Tofler

Energia Wzrost zapotrzebowania na energię, spowodowany szybkim rozwojem gospodarczym, ograniczona ilość zasobów kopalnych, a także nadmierne zanieczyszczenie środowiska, spowodowały w ostatnich latach, duże zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii.

Struktura zużycia paliw w Unii Europejskiej

Struktura zużycia paliw w Polsce

Odnawialne źródła energii Rozwój technologii wykorzystujących odnawialne źródła energii – OZE: - energia promieniowania słonecznego, - energia wiatru, - energia wiatru, - energia wodna, - energia wodna, - fale, - fale, - pływy morskie, - pływy morskie, - energia geotermalna, - energia geotermalna, - biomasa - biomasa jest jednym z kluczowych założeń polityki energetycznej Unii Europejskiej

Odnawialne zasoby energetyczne Polski Uszeregowanie technicznego potencjału energetycznego odnawialnych zasobów energii (OZE) KolejnośćZasoby energii odnawialnej Potencjał energetyczny Udział Procentowy 1Energia geotermalna PJ/rok99,8% (!) 2Biomasa407 PJ/rok 0,2 % 3Energia słoneczna280 PJ/rok 4Energia wiatru140 PJ/rok 5Energia wodna43 PJ/rok Razem PJ/rok100% POLSKA: PJ/rok (2002 POLSKA: PJ/rok (2002)

Polityka energetyczna Polski Wykorzystanie energii odnawialnej w Polsce w 1999 roku na podstawie danych ECEO Rodzaj energii odnawialnej Produkcja energii w PJ Produkcja energii w % Biomasa 101,8 98,05 Energia wodna 1,9 1,83 Energia geotermalna 0,1 Energia wiatru 0,01 Energia promieniowania słonecznego 0,01 Ogółem 103,82 100

Polityka energetyczna Polski Ilościowe oszacowanie wykorzystania energii odnawialnej w Polsce jest obecnie rzeczą bardzo trudną, ponieważ informacje na ten temat są dostępne jedynie za pośrednictwem specjalnych badań ankietowych.

Struktura przyrostu mocy w energetyce odnawialnej w Polsce do roku 2010 wg Strategii rozwoju energetyki odnawialnej

Biomasa Największe nadzieje na wykorzystanie, jako odnawialne źródło energii, są wiązane z biomasą. Jej udział w bilansie paliwowym energetyki odnawialnej w Polsce rośnie z roku na rok. Biomasa może być używana na cele energetyczne w procesach bezpośredniego spalania biopaliw stałych (drewna, słomy), gazowych w postaci biogazu lub przetwarzana na paliwa ciekłe (olej, alkohol).

Biomasa To masa materii w organizmach żywych. Może być wykorzystana jako pokarm (energia) dla człowieka lub jako energia elektryczna. Do uzyskania energii wykorzystuje się: - drewno słabe technologicznie, - odchody zwierząt, - słomę, wodorosty, - odpady organiczne, - osady ściekowe, - oraz oleje roślinne, - tłuszcze zwierzęce. Spalanie biomasy jest korzystniejsze niż paliw kopalnych, bo emituje mniej siarki oraz dwutlenku węgla, który był wchłaniany przez rośliny, które stworzyły biomasę.

Udział biomasy w produkcji energii 1984 – 13% energii światowej 1990 – 12% energii światowej 2000 – 14% energii światowej Słoma: ton biomasy równoważy 5-10 ton węgla. Produkujemy ok. 25 mln ton rocznie Drewno: Przyrosty roczne wynoszą ok.4 m3 z 1 ha W Polsce jest 5mln. ha, co daje rocznie 40 mln ton drzewa w tym połowa tarcicy co odpowiada 8 mln ton węgla kamiennego Olej rzepakowy: obecnie produkuje się 0,4 mln. ton na rok przewiduje się pokrycie 50% zapotrzebowania na olej napędowy w rolnictwie w roku 2030

Wartość opałowa Słoma żółta – 14,3 MJ/kg Słoma szara – 15,2 MJ/kg Drewno opałowe – 13 MJ/kg Diestr (olej nap. z rzepaku) – 37,1 MJ/kg Etanol – 25 MJ/KG Węgiel kamienny – 25 MJ/kg Gaz ziemny – 48 MJ/kg

Wartość opałowa słomy [GJ/m3] słoma luźna: 0,25 - 0,58 słoma pocięta: 0,47 - 0,68 słoma sprasowana: 1,04 – 1,91 brykiety ze słomy: 3,56 – 5,33 zrębki drewna: 3,85 – 5,43 szczapy drewna: 3,09 – 7,74 brykiety z drewna: 9,11 – 12,38 ziarno owsa: 6,92 – 10,38 węgiel kamienny (orzech): 17,50 – 20,63 Źródło: Gradziuk 2006

Porównanie właściwości biomasy z węglem kamiennym (źródło: Serup i in. 2001, Kotowski 2003) SkładnikSłoma zbożowa Zrębki drzewne PeletyWęgiel kamienny Wilgotność % < 812 Popiół % s.m.4,81< 0,512 Węgiel % s.m.47,45053,659 Tlen % s.m ,17,3 Chlor % s.m.0,40,02< 0,10,08 Azot % s.m.0,60,30,11 Siarka % s.m.0.120,05< 0,10,8 Wartość opałowa MJ/kg s.m. 17,919,419,625

Zasoby biomasy w Polsce 25 mln ton słomy zbożowej i rzepakowej, oraz siana 2,5 mln m3 drewna opałowego 100 dużych wysypisk nadaje się produkcji biogazu. Już dziś uzyskujemy 5,44 MW energii elektrycznej i 3,5 MW energii cieplnej

Nasze zobowiązania zużycia energii odnawialnej Dyrektywa Parlamentu Europejskiego rady 2001/77/EC z dnia 27 września 2001 w sprawie promowania energii elektrycznej produkowanej z odnawialnych źródeł energii na wewnętrznym rynku energetycznym. W Polsce uwzględniona w formie nowelizacji ustawy Prawo Energetyczne. Akt wykonawczy - rozporządzenie ministra gospodarki i pracy z 9 grudnia 2004 w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu energii elektrycznej i ciepła, wytworzonych w odnawialnych źródłach energii. Rozporządzenie weszło w życie 1 stycznia Obowiązek będzie spełniony, gdy udział ilościowy w % energii elektrycznej poch. ze źródeł odnawialnych wyniesie: 2008 – 5,4% 2009 – 7,0% 2010 – 9,0%

Biomasa - spalanie Spalając materię organiczną uzyskujemy energię cieplną, która może posłużyć do produkcji energii elektrycznej. Używa się do tego najczęściej odpadów drewna, słomy, niektórych odpadów domowych, rolniczych i przemysłowych. Ilość emitowanego CO 2 w wyniku spalania jest równa jego asymilacji przez okres wzrostu rośliny. źródło:

Biomasa – przemiany chemiczne Niektóre uprawy takie jak np. rzepak, wierzba, trzcina cukrowa, kukurydza, czy niektóre zboża mogą być przekształcone w biopaliwa.

Biomasa – fermentacja W wyniku fermentacji materii organicznej (np. odchodów zwierzęcych, odpadów komunalnych) otrzymujemy m.in. metanol, etanol i biogaz, wykorzystywane jako paliwo lub do produkcji energii. zdjęcie: beztlenowa fermentacja komorowa, źródło:

BiomasaZ A L E T Y duży potencjał techniczny (dostępność ziemi uprawnej) w niektórych regionach utylizacja niektórych odpadów i ścieków zagospodarowanie i wykorzystanie terenów pod uprawy W A D Y konieczność prowadzenia uprawy zajmowanie pod uprawę terenów cennych przyrodniczo spalanie – wydzielanie szkodliwych substancji jałowienie gleb

Energetyczne wykorzystanie biopaliw stałych jest najszybciej rozwijającym się rodzajem energetyki odnawialnej w Polsce : -odpady drzewne -plantacje energetyczne -słoma

W dalszej perspektywie poza bezpośrednim spalaniem w kotłach energetycznych, dodatkowo nabierać będzie znaczenia termiczna konwersja poprzez gazyfikację lub pyrolizę (procesy termicznego zgazowywania paliw w warunkach niedoboru tlenu) z wytworzeniem gazów, spalanych następnie w silnikach spalinowych lub turbinach gazowych do produkcji energii elektrycznej i ciepła w skojarzeniu

Technologie energetycznego wykorzystania gazu wysypiskowego (głównie do produkcji energii elektrycznej lub w skojarzeniu z produkcją energii cieplnej) należą do najszybciej rozwijających się gałęzi energetyki odnawialnej na świecie.

Potencjał techniczny wykorzystania biogazu z oczyszczalni ścieków do celów energetycznych Jest bardzo wysoki. Do bezpośredniej produkcji biogazu najlepiej dostosowane są oczyszczalnie biologiczne, stosowane we wszystkich oczyszczalniach ścieków komunalnych oraz w części oczyszczalni przemysłowych.

Wykorzystanie biogazu z gnojowicy. Gospodarstwa hodowlane produkują duże ilości odchodów zwierzęcych. Tradycyjnie są one używane jako nawóz lub niekiedy składowane na wysypiskach. Obydwie metody mogą powodować problemy ekologiczne związane z zanieczyszczeniem rzek i wód podziemnych, emisje odorów oraz inne zagrożenia zdrowia. Jedną z ekologiczne dopuszczalnych form utylizacji tych odpadów jest fermentacja beztlenowa.

W zależności od surowca biogaz jest otrzymywany z: - osadów ściekowych – nadmierny osad czynny, osad z osadników wstępnych, skratki, - osadów ściekowych – nadmierny osad czynny, osad z osadników wstępnych, skratki, - ścieków lub odpadów przemysłowych – gorzelni, wytwórni drożdży, - ścieków lub odpadów przemysłowych – gorzelni, wytwórni drożdży, - odpadów płynnych z przetwórstwa rolniczego – spożywczego, wywary z gotowania mięs, zbitki z zakładów jajczarskich, wytłoki z owoców, treści żołądków i jelit, osady z rzeźni i procesów spożywczych, przeterminowane mleko, - odpadów płynnych z przetwórstwa rolniczego – spożywczego, wywary z gotowania mięs, zbitki z zakładów jajczarskich, wytłoki z owoców, treści żołądków i jelit, osady z rzeźni i procesów spożywczych, przeterminowane mleko,

- odchodów zwierzęcych – gnojówka, gnojowica, obornik, wody gnojowe, - odpadów organicznych - traw, słomy, liści buraków, liści ziemniaków, łętów ziemniaczanych, kukurydzy, przeterminowanych i zepsutych kiszonek, resztek pożniwnych takich jak słoma pszenna, słoma żytnia, słoma rzepakowa, organiczna frakcja odpadów komunalnych. - odpadów organicznych - traw, słomy, liści buraków, liści ziemniaków, łętów ziemniaczanych, kukurydzy, przeterminowanych i zepsutych kiszonek, resztek pożniwnych takich jak słoma pszenna, słoma żytnia, słoma rzepakowa, organiczna frakcja odpadów komunalnych. - roślin energetycznych – poplony, zboża, trawy, miscantus gigantea. - roślin energetycznych – poplony, zboża, trawy, miscantus gigantea.

Biogaz rolniczy nie znajduje jak do tej pory w Polsce zrozumienia w kręgach decydentów oraz środowiskach zarządzających i doradczych. Brak jest całkowity odzwierciedlenia postępu zachodzącego w Europie i świecie.

Biopaliwa ciekłe otrzymane z konwersji biomasy, takie jak benzyna z dodatkiem etanolu jak i paliwo otrzymywane z tłuszczów roślinnych lub zwierzęcych. Obecnie zgodnie z polskimi normami, etanol może stanowić jedynie 5% dodatek do paliwa tradycyjnego. Do produkcji alkoholu etylowego można stosować: zboże, ziemniaki, buraki, melasę.

biomasy Schemat – produkcja ->spalanie biomasy

Kotły na biomasę Nowoczesne kotły c.o. na biomasę zostały zaprojektowane na zupełnie innej zasadzie niż kotły gazowe. Mają dużą pojemność wodną i dużą powierzchnię wymiany ciepła. Mogą współpracować z tanimi grzejnikami żeliwnymi. Regulacja mocy następuje przez zmniejszanie lub zwiększanie nawiewu powietrza do urządzenia.

Kotły te mogą być wyposażone w sterowany elektronicznie nadmuch i stabilizator temperatury lub mechaniczny miarkownik ciągu. Mają konstrukcję dwukomorową. Komora pierwsza jest komorą spalania, a komora druga – dopalania i wymiany ciepła. Duża komora spalania daje możliwooeć palenia z nominalną mocą przez 6-8 godzin.

Azbiornik Bkocioł Cprzenośnik transportowy Dprzewód doprowadzający brykiety z biomasy Epalnik

W dobrze ocieplonym domu, przy temperaturze powietrza zewnętrznego ok. 0°C, załadunek kotła wystarcza nawet na 12 godzin. Konstrukcja komory spalania i górnego zasypu umożliwia łatwy załadunek dużych kawałków drewna. Można je przesypywać wiórami lub trocinami dla uzyskania większej masy przy jednorazowym załadunku. System dopalania spalin powoduje, że znacznie maleje emisja CO, węglowodorów i sadzy, a sprawność rośnie. ogranicza to do minimum zjawisko zarastania kotła i komina sadzą czy smołą.

Paliwo może być umieszczone w sąsiednim pomieszczeniu (fot. PGK System)

info Dodatkowe materiały znajdują się na CD: - filmy - dokumenty w wersji PDF

KONIEC Dziękuję za uwagę Patryk Krupa ® 2008 krupers.info