bioenergetyka

slomaGłówną zaletą energetyki opartej na biomasie w stosunku do paliw kopalnych (które także pochodzą z biomasy rosnącej wiele milionów lat temu) jest „zerowa” emisja dwutlenku węgla – gazu cieplarnianego uważanego za główną przyczynę ocieplenia ziemskiego klimatu. Emisję CO2 z biomasy uważamy za zerową bo wynika to z krótkotrwałego obiegu pierwiastka węgla w przyrodzie – dwutlenek węgla pochłonięty przez rośliny w procesie fotosyntezy w czasie ich wzrostu zostaje uwolniony do atmosfery w czasie jej spalenia.

Spalanie biomasy

Spalanie biomasy to najstarszy i najbardziej typowy sposób jej wykorzystania. Jak w każdym procesie spalania także i tutaj mamy do czynienia z emisją zanieczyszczeń pyłowo-gazowych. Dlatego konieczne jest stosowanie odpowiednio przystosowanych urządzeń – podajników biomasy, specjalnej konstrukcji rusztów, kotłów z izolowana komorą spalania – aby zapewnić odpowiednie warunki spalania i zmniejszać uciążliwość na środowisko tego procesu. Trzeba także pamiętać o zagrożeniach wybuchowych i pożarowych towarzyszących składowaniu, transportowaniu i obróbce biomasy.

biomasa drzewna

peletySpalanie biomasy jest usprawiedliwione jako element energetyki rozproszonej. Spalanie lub współspalanie biomasy w instalacjach dużej skali jest związane z jej pozyskiwaniem z dużego obszaru i  generuje liczne dodatkowe problemy środowiskowe. Emisje (także CO2) towarzyszące zbiorowi, przygotowaniu i transportowi biomasy na duże odległości całkowicie niwelują efekt redukcji gazów cieplarnianych. Dodatkowe problemy występują w rolnictwie w związku z wielkopowierzchniowymi uprawami monokulturowymi. Kolejnym problemem jest spadek sprawności energetycznej bloków zaprojektowanych do spalania paliw o większej kaloryczności i mniejszym zanieczyszczeniu substancjami mineralnymi. Energetyka zawodowa spala biomasę tylko dla pieniędzy z zielonych certyfikatów, które przewyższają koszty zakupu biomasy, przeróbki systemu podawania paliwa oraz koszty zwiększonej intensywności remontów.

Pozostała termiczna konwersja biomasy

Zgazowanie czyli niezupełne spalanie biomasy to jej obróbka trermiczna prowadzona przy niedoborze tlenu celem otrzymania paliwa gazowego tzw. gazu syntezowego, którego główne składniki palne to tlenek węgla i wodór. Niskoemisyjne spalanie paliwa gazowego jest znacznie łatwiejsze niż spalanie biomasy stałej.

Technologie zgazowania biomasy i kopalnych paliw stałych znajdują się w fazie dynamicznego rozwoju. Najważniejszym ogniwem wydaje się oczyszczanie i schłodzenie otrzymanego gazu. Istotne są także technologie konwersji energii chemicznej niskokalorycznego gazu na energię elektryczną i ciepło.

Piroliza to, podobnie jak zgazowanie, termiczna konwersja biomasy prowadzona w takich parametrach aby efektem było otrzymanie paliwa ciekłego i tzw. koksiku. Technologia ta znajduje się w fazie wczesnego rozwoju i mamy do czynienia zazwyczaj z pilotażowymi i demonstracyjnymi obiektami.

Toryfikacja biomasy – w określonych warunkach niedomiaru tlenu i temperatury można uzyskać paliwo stałe, tzw. biowęgiel, o ciekawych własnościach fizycznych – np. jest higrofobowy. Istnieje kilka wdrożeń tej technologii ale nie osiągnęła ona jeszcze dojrzałości rynkowej

Biologiczna konwersja biomasy

Fermentacja beztlenowa to jeden z najstarszych procesów stosowanych przez naturę. Archea bakterie metanogenne w warunkach beztlenowych rozkładają substancje organiczne na proste węglowodory. Obserwacja tego procesu doprowadziła do rozwoju technologii biogazowych – gdzie w kontrolowanych warunkach optymalizujemy produkcję biogazu (metanu i dwutlenku węgla) z dostępnych biodegradowalnych odpadów lub biomasy rolniczej. Biogaz zazwyczaj spalamy w stacjonarnych agregatach kogeneracyjnych wytwarzając ciepło i energię elektryczną.

Fizyko-chemiczna konwersja biomasy

W wyniku fizyko-chemiczna konwersji biomasy otrzymujemy biopaliwa np. oleje roślinne, tłuszcze zwierzęce, estry metylowe kwasów tłuszczowych (biodiesel) oraz etanol.