Wykonał Praca dyplomowa magisterska nt. Politechnika Łódzka Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Katedra Inżynierii Środowiska Praca dyplomowa magisterska nt. Ekologiczne paliwa stałe, płynne i gazowe jako źródła energii odnawialnej Wykonał Bartosz Misiaczyk Nr albumu 115672 Promotor pracy prof. dr hab. inż. Maciej Urbaniak

1.Wstęp Celem pracy jest analityczne przedstawienie alternatywnych nośników energii, które w niedalekiej przyszłości będę mogły zastąpić znane, naturalne paliwa nieodnawialne. Energetyka konwencjonalna oparta jest na węglu, ropie i gazie, a produktami ich spalania są pyły, tlenki siarki, azotu i węgla. Produkty te w znacznym stopniu zanieczyszczają wodę, glebę i powietrze. Zakłada się, że energetyka przyszłości oparta na paliwach odnawialnych, proekologicznych powinna być przyjazna człowiekowi wraz z jego otoczeniem. Do odnawialnych źródeł energii zaliczamy: wiatr, wodę, biomasę, promieniowanie słoneczne oraz inne. W pracy przedstawiono analitycznie każdy z rodzajów energii odnawialnej, z położeniem akcentu na biomasę. Uważa się, że ze wszystkich ekologicznych źródeł energetycznych najistotniejsze znaczenie ma biomasa. Biomasa spełnia bardzo ważną rolę także w kształtowaniu środowiska, a znaczenie jej z upływem czasu zacznie wzrastać. Polska ze względu na możliwości uprawy i przetwarzania biomasy ma pełne szanse znaleźć się na czele krajów Unii Europejskiej. Obecnie udział energii odnawialnej w tym biomasy w całej konsumpcji energetycznej Polski jest znikomy (Lewandowski 2006). Włączenie produktów z biomasy może być przyczyną zwiększenia niezależności paliwowej naszego kraju. W pracy przedstawiono pozytywne i negatywne strony wykorzystania poszczególnych paliw odnawialnych.

Odnawialne źródła energii i podział Odnawialne źródła energii– źródła energii, których używanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem. Przeciwieństwem ich są nieodnawialne źródła energii czyli źródła, których wykorzystanie postępuje znacznie szybciej niż naturalne odtwarzanie. Odnawialne źródła energii to: 1. energia wody z elektrowni wodnych 2. energia biomasy 3 .energia wiatru 4 .energia pływów 5 .energia termiczna wód i oceanów 6 .energia geotermalna 7 .energia słoneczna

1 - energia z elektrowni wodnych na rzekach 3 TW ∙ a (2,857 TW) 2 - energia z biomasy 6 TW ∙ a (1,2 PJ/(a ∙ ha) 3 - energia wiatru 3 TW ∙ a (1 PW) 4 - energia pływów 0,045 TW ∙ a (1,57 PW pływy, 2,5 PW fale) 5 – energia termiczna mórz i oceanów 1 TW∙ a 6 - energia geotermalna 2 TW ∙ a 7 – energia słoneczna 2,2 TW ∙ a Rys. 1. Techniczne możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii (wykres opracowano na podstawie materiałów autorstwa Bogdanienko 1989,Lewandowski 2006)

Przy obecnym stanie techniki możliwe jest wykorzystanie rocznie tylko 17,245 TW (terawat) energii z jej źródeł odnawialnych. Jednak ilość ta jest wystarczająca do pokrycia zapotrzebowania energetycznego całego świata. Zauważyć można, że największe możliwości stwarza wykorzystanie biomasy

Według obowiązujących przepisów (Dz. U. nr 104,poz. 971 z 30. 05 Według obowiązujących przepisów (Dz. U. nr 104,poz.971 z 30.05.2003 r.) za biomasę uważa się substancję pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej oraz leśnej, a także z przemysłu (Rogulska 2006). Podstawowymi składnikami biomasy są węglowodany (dwucukry, cukry proste), skrobia (amyloza, ok.20%, i amylopektyny, ok. 80%), lignina (biopolimer ,w którego skład wchodzą nienasycone alkohole i fenole) (Wichrowski 1996). Energię z biomasy można uzyskać w procesie spalania, gazyfikacji, fermentacji metanowej lub alkoholowej oraz z wykorzystania olejów pochodzenia roślinnego jako paliwa.

Biomasa to: Biopaliwa stałe : Drewno opałowe (zrębki, trociny, ścinki) Rośliny energetyczne Pozostałości rolnicze Torf Osady ściekowe odwodnione Odpady z przemysłu przetwórczego (pestki, łuski, wytłoki) Inne np. (makulatura) Biopaliwa gazowe: Biogaz rolniczy (fermentacja gnojowicy) Biogaz z fermentacji odpadów przetwórstwa spożywczego Biogaz z fermentacji osadów ściekowych Gaz wysypiskowy Gaz drzewny Wodór Biopaliwa płynne: Biodisel (paliwo rzepakowe) Etanol z cukrów Metanol Paliwa płynne z celulozy (benzyna, biooleje)

Wykorzystanie biomasy może mieć miejsce nie tylko dlatego, że przy jej produkcji wykorzystywane są odpady oraz pozostałości rolnicze, lecz z uwagi na istniejące i znane technologię do produkcji i przetwarzania tego nośnika. Technologie te są stosunkowo tańsze w porównaniu do innych co sprawia, że następuje znaczny wzrost wykorzystania biomasy. Choć kraje Unii Europejskiej emitują znacznie mniej dwutlenku węgla niż kraje Azji oraz Ameryki Północnej, to w dalszym ciągu prowadzone są starania nad zminimalizowaniem emisji zanieczyszczeń. Wzrost popularności tego rodzaju energii ma w niedalekiej przyszłości przyczynić się do poprawy obecnego stanu środowiska, jednak wzrost ten jest różny w krajach europejskich, udział energii odnawialnej wacha się w od 1 – 70%. Największy jej udział dotyczy Austrii.

Unia Europejska wykorzystanie energii odnawialnej do 2020 r Unia Europejska wykorzystanie energii odnawialnej do 2020 r. ustaliła w ilości 20% dla wszystkich krajów członkowskich. Polska ma narzucony udział 10% energii odnawialnej do końca 2010 r i 14% do końca 2014 r. Na wykresie widać procentowe wykorzystanie energii odnawialnej w Polsce. 98,05 1,83 0,1 Wykorzystanie energii odnawialnej w Polsce. 100 90 80 70 60 Procent (%) 50 40 30 20 0,01 0,01 10 1 2 3 4 5 Biomas Energia wodna Energia geotermalna Energia wiatru Energia słoneczna

Wnioski W pracy wyjaśniono sposoby otrzymywania energii stosując paliwa odnawialne ograniczające skażenia powietrza, gleby i wody. Zostały przedstawione metody stopniowej eliminacji nieodnawialnych źródeł energii takich jak węgiel, ropa, gaz i zastępowaniem ich źródłami odnawialnymi takimi jak wiatr, woda, biomasa czy promieniowanie. Stwierdzono, że biomasa jest największym nośnikiem energii a jej potencjał wynosi 3 ∙ 10^15 MJ/a. Stwierdzono również, że jest to najmniej kapitałochłonny rodzaj energii. W samej Polsce ocenia się, że potencjał niewykorzystanej biomasy wynosi 104 PJ/a, natomiast całkowity potencjał do zagospodarowania jest czterokrotnie większy. Wykorzystanie biomasy może zapewnić: - stałą dostawę krajowego nośnika energii, - niezależność paliwową Polski, - nowe miejsce pracy, - ograniczenie emisji CO2 z paliw nieodnawialnych - zwiększenie dochodu rolniczego z ziemi, oraz wiele innych pozytywnych aspektów.