prezentacja dla uczniów szkół gimnazjalnych www.biomasa.org/edukacja Biomasa – co to takiego? prezentacja dla uczniów szkół gimnazjalnych Prezentacja przygotowana w ramach projektu Fundacji Partnerstwo dla Środowiska współfinansowanego przez NFOŚiGW.

Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE - to źródła energii, których zasoby uzupełniają się w naturalnych procesach, co oznacza że są praktycznie niewyczerpalne. Zaliczamy do nich: energię Słońca energię wiatru energię wody energię geotermalną biomasę Courtesy of DOE/NREL Courtesy of DOE/NREL Courtesy of DOE/NREL Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Udział OZE w produkcji energii całkowitej w Polsce biomasa – 92% (bez zaliczania do OZE dużych elektrowni wodnych – 98%) energia wody – 7,3% energia geotermalna – 0,5% energia wiatru – 0,2% energia Słońca – 0,03% Courtesy of DOE/NREL W 2002 roku udział OZE w całkowitym zużyciu energii pierwotnej wynosił 2,75%. www.biomasa.org/edukacja

Co to jest biomasa? Biomasą jest w zasadzie każda materia organiczna. Biomasa to organiczne frakcje produktów, odpadów i pozostałości z rolnictwa (substancje roślinne i zwierzęce), leśnictwa oraz pokrewnych przemysłów, jak również odpady przemysłowe. Do celów energetycznych wykorzystywana jest przede wszystkim biomasa pochodzenia roślinnego, powstała w procesie fotosyntezy. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Rodzaje biomasy wykorzystywanej na cele energetyczne drewno i odpady z przerobu drewna: DREWNO KAWAŁKOWE www.biomasa.org/edukacja TROCINY ZRĘBKI

Rodzaje biomasy wykorzystywanej na cele energetyczne c.d. rośliny pochodzące z upraw energetycznych: - rośliny drzewiaste szybkorosnące, np. wierzby, topole, eukaliptusy; - wieloletnie byliny dwuliścienne, np. topinambur, ślazowiec pensylwański, rdesty; - trawy wieloletnie, np. trzcina pospolita, miskanty. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Rodzaje biomasy wykorzystywanej na cele energetyczne c.d. produkty rolnicze oraz odpady organiczne z rolnictwa: słoma, siano, buraki cukrowe, ziemniaki, trzcina cukrowa, rzepak, pozostałości z przerobu owoców frakcje organiczne odpadów komunalnych oraz komunalnych osadów ściekowych niektóre odpady przemysłowe, np. z przemysłu papierniczego Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Zastosowania biomasy w różnych stanach skupienia BIOPALIWA STAŁE produkcja energii elektrycznej produkcja energii cieplnej BIOPALIWA PŁYNNE paliwo napędowe w transporcie ogniwa paliwowe BIOGAZ gaz dostarczany do sieci gazowej www.biomasa.org/edukacja

Właściwości biopaliw stałych Biopaliwo Wilgotność w % Wartość energetyczna w MJ/kg zrębki 20-60 6-16 drewno kawałkowe 20-30 11-22 słoma 10-20 14,3-15,2 pelety 7-12 16,5-17,5 Im mniejsza wilgotność biopaliwa stałego, tym większa jego wartość energetyczna (opałowa). www.biomasa.org/edukacja

Brykiet drzewny ma zazwyczaj postać walca lub kostki. Brykiet można produkować z różnych rodzajów biomasy roślinnej, najpopularniejszy jest jednak brykiet z odpadów drzewnych oraz ze słomy. Wytwarza się go sprasowując pod wysokim ciśnieniem i bez dodatku substancji klejących rozdrobnione odpady drzewne takie jak trociny, wióry czy zrębki. Brykiet drzewny ma zazwyczaj postać walca lub kostki. www.biomasa.org/edukacja

Rodzaje brykietu brykiet w kształcie długiego na kilka-kilkanaście cm walca o średnicy 50 lub 53 mm i nieregularnej podstawie – produkowany w brykieciarkach mechanicznych, brykiet w kształcie długiego na kilka-kilkanaście cm walca o średnicy 30-80 mm i regularnej bryle – produkowany w brykieciarkach hydraulicznych, brykiet kominkowy w kształcie ośmiokątnego walca z otworem w środku, brykiet w kształcie kostki - najczęściej stosowany w kominkach www.biomasa.org/edukacja

Produkcja brykietu Produkcja brykietu przebiega w następujących fazach: przygotowanie surowca, suszenie, rozdrobnienie i przygotowanie jednorodnej frakcji odpadu, brykietowanie bez dodatku substancji klejących, kondycjonowanie, czyli stabilizacja termiczna i wytrzymałościowa kruchego produktu, pakowanie i składowanie. www.biomasa.org/edukacja

Zastosowania brykietu spalanie w kotłach małej mocy z zasypem ręcznym lub z automatycznym podawaniem paliwa - zarówno indywidualnych jak i zasilających sieci grzewcze, spalanie w kotłowniach kontenerowych średniej mocy z automatycznym systemem podawania paliwa i komputerowo sterowanym procesem spalania paliwa, spalanie w kotłach zgazowujących drewno, współspalanie z węglem, spalanie w kominkach www.biomasa.org/edukacja

Zalety brykietu wysoka wartość opałowa – wyższa niż w przypadku drewna i podobna jak w przypadku gorszej jakości węgla kamiennego, duża gęstość ułatwiająca przechowywanie i dystrybucję, mała wilgotność umożliwiająca długotrwałe magazynowanie w suchych pomieszczeniach, niska zawartość popiołu, który można wykorzystywać jako nawóz, niska emisja szkodliwych substancji podczas spalania, szerokie spektrum zastosowań www.biomasa.org/edukacja

Pelety Pelety to cylindryczne w kształcie granulki, produkowane z odpadów drzewnych, najczęściej z trocin i wiórów. Mają kilka cm długości i 6-25 mm średnicy. Technicznie możliwa jest także produkcja pelet z kory, zrębków, roślin energetycznych i słomy. www.biomasa.org/edukacja

Produkcja pelet Produkcja przebiega w trzech etapach: suszenia biomasy, mielenia biomasy i prasowania - czyli wytłaczania pelet w prasie rotacyjnej, pod dużym ciśnieniem i bez dodatku substancji klejącej. Do prasowania pelet używa się bardzo dużych sił. Dzięki temu w niewielkich rozmiarów granulacie zawarte zostają duże ilości surowca. www.biomasa.org/edukacja

Zastosowania pelet Spalane w automatycznych kotłach pelety są wykorzystywane w instalacjach indywidualnych i w systemach ciepłowniczych, do ogrzewania budynków użytkowych i gospodarstw domowych. Pelety są jednym z najtańszych paliw. Ich cena jest znacznie niższa od ceny oleju opałowego. www.biomasa.org/edukacja

Zalety pelet wysoka wartość opałowa - wartość energetyczna dobrej jakości granulatu stanowi ponad 70% wartości energetycznej najlepszych gatunków węgla, łatwość i niskie koszty magazynowania i transportu, odporność na samozapłon, zawilgocenia i gnicie, niska zawartość popiołu, który można poza tym wykorzystywać jako nawóz ogrodniczy, niska emisja szkodliwych substancji podczas spalania, spalanie w automatycznych, bezobsługowych kotłach . www.biomasa.org/edukacja

Uprawy energetyczne Bogate w związki ligninowe i celulozowe rośliny energetyczne powinny charakteryzować się: dużym przyrostem rocznym, wysoką wartością opałową, znaczną odpornością na szkodniki i choroby oraz stosunkowo niewielkimi wymaganiami glebowymi. Courtesy of DOE/NREL Plantacja roślin energetycznych może być użytkowana średnio przez 15-20 lat. www.biomasa.org/edukacja

Rośliny energetyczne rośliny uprawne roczne: zboża, konopie, kukurydza, rzepak, słonecznik; rośliny drzewiaste szybkorosnące: wierzba, topola, eukaliptus; szybkorosnące, rokrocznie plonujące trawy wieloletnie, np. miskanty; wieloletnie byliny Zaletą niedrzewiastych roślin energetycznych jest możliwość łatwego zlikwidowania plantacji, gdy chcemy inaczej użytkować grunt rolny. Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Rośliny energetyczne uprawiane w Polsce wierzba wiciowa, ślazowiec pensylwański (malwa pensylwańska), słonecznik bulwiasty (topinambur), róża wielokwiatowa, rdest sachaliński, trawy wieloletnie, np. miskanty, spartina preriowa, palczatka Gerarda Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Zastosowania roślin energetycznych Z roślin energetycznych produkuje się: energię elektryczną, energię cieplną, paliwa ciekłe, paliwa gazowe. Courtesy of DOE/NREL Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Zastosowania roślin energetycznych Energię tę pozyskuje się w procesach: spalania - roślin lub wytworzonego z nich brykietu czy pelet, gazyfikacji, pirolizy - czyli obróbki cieplnej bez dostępu tlenu, fermentacji, hydrolizy, estryfikacji. © Marek Cios Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Inne zastosowania roślin energetycznych poza wykorzystaniem na cele energetyczne rośliny energetyczne mają także szereg innych zastosowań; są wykorzystywane w przemyśle spożywczym, celulozowo-papierniczym, farmaceutycznym i chemicznym, a także w budownictwie, ogrodnictwie i zielarstwie; służą też jako pasze dla zwierząt i jako rośliny dekoracyjne www.biomasa.org/edukacja

Wierzba wiciowa szybkorosnące odmiany wierzby to jedne z najczęściej uprawianych roślin energetycznych, plantacje zakłada się wiosną, sadząc na wilgotnej glebie zrzezy, czyli fragmenty pędów długości 20-25 cm, drewno pozyskuje się w cyklach jednorocznych, dwuletnich i trzyletnich, z jednego hektara uprawy można pozyskać około 10-15 ton suchej masy rocznie Courtesy of DOE/NREL www.biomasa.org/edukacja

Zalety upraw energetycznych Uprawy energetyczne umożliwiają: zagospodarowanie nieużytków rolnych; rekultywację terenów poprzemysłowych, utylizację osadów ściekowych, wykorzystywanych jako nawóz, tworzenie pasów ochronnych zieleni przy autostradach i wokół fabryk. Inną zaletą roślin energetycznych jest szerokie spektrum zastosowań pozaenergetycznych. www.biomasa.org/edukacja

Biogaz Biogaz, czyli gaz wysypiskowy to mieszanina gazów, powstająca w wyniku fermentacji metanowej. Biogaz składa się głównie z: metanu (40-70%) i dwutlenku węgla (40-50%) oraz z niewielkich ilości (ok.1%) innych gazów, np. siarkowodoru, amoniaku czy azotu. Do celów energetycznych można wykorzystywać biogaz, w którym metan stanowi ponad 40%. www.biomasa.org/edukacja

Powstawanie biogazu Fermentacja metanowa to następujący przy ograniczonym dostępie tlenu proces rozkładu wielkocząsteczkowych substancji organicznych do alkoholi lub niższych kwasów organicznych, a także metanu, dwutlenku węgla i wody. Do celów energetycznych wykorzystuje się biogaz, powstający w wyniku fermentacji: odpadów organicznych na składowiskach odpadów, odpadów zwierzęcych w gospodarstwach rolnych, osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków. www.biomasa.org/edukacja

Zastosowania biogazu Z biogazu produkuje się: energię elektryczną w silnikach iskrowych i w turbinach, energię cieplną w specjalnie przystosowanych kotłach, energię elektryczną i energię cieplną w układach skojarzonych. Poza tym biogaz jest: dostarczany do sieci gazowej, wykorzystywany jako paliwo napędowe, wykorzystywany w procesach technologicznych. www.biomasa.org/edukacja

Zalety wykorzystania biogazu ograniczanie emisji metanu, który jest gazem cieplarnianym; zapobieganie zanieczyszczeniu gleby i wody; uzyskiwanie wydajnego nawozu naturalnego; obniżanie kosztów składowania odpadów; zmniejszenie odoru wysypiska; poprawa stanu środowiska w pobliżu wysypiska www.biomasa.org/edukacja

Zalety wykorzystania biomasy zerowy bilans emisji dwutlenku węgla – ilość CO2 emitowana podczas spalania jest równoważona ilością CO2 pochłanianego przez rośliny w procesie fotosyntezy, mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych emisja innych zanieczyszczeń; wykorzystanie lokalnych źródeł energii; tworzenie nowych miejsc pracy, zwłaszcza na terenach wiejskich; zagospodarowanie nieużytków; utylizacja odpadów www.biomasa.org/edukacja