» Pridaj medzi obľúbené   » Hlavná Stránka

Prihlásenie
Meno: 
Heslo:


Nové firmy
 
Bukemekrsprof
Ěîńęâŕ
arits
Moskow
RuwMup
Quatre Bornes
Jefferyvot
Gliwice

SUN SYSTEM SR
Skalica
Interstomesu
Ěîńęâŕ

XEvilBestzed
Moscow
Najviac hľadané výrazy
 

Inzercia


gpz

Biomasa a jej využitie
 
Pridané: 02.10.2013 Vytlačiť článok
 
Popis viacerých možných spôsobov využitia biomasy a ekonomické prepočty
 
 
 

Biomasa v podobe rastlín je chemicky zakonzervovaná slnečná energia. Je to súčasne jeden z najuniverzálnejších a najrozšírenejších zdrojov energie na Zemi. Okrem toho, že poskytuje výživu, používa sa ako stavebný materiál, vyrába sa z nej papier, lieky alebo chemikálie, je tiež výborným palivom. Biomasa sa ako palivový zdroj využíva od objavenia ohňa. Jej výhodou je, že ponúka nielen veľkú rôznorodosť vstupných surovín, ale aj univerzálne využitie v energetike. Je ju možné využiť nielen na výrobu tepla ale aj na výrobu  elektriny v moderných spaľovacích zariadeniach. Kvapalné a plynné formy biomasy (etanol, metanol, drevoplyn, bioplyn) je tiež možné použiť na pohon motorových vozidiel. Dnes sa však často považuje za nízko kvalitné palivo a v mnohých krajinách sa ani neobjavuje v energetických štatistikách.

CHEMICKÉ ZLOŽENIE BIOMASY 
Hoci chemické zloženie biomasy sa medzi jednotlivými rastlinnými druhmi líši, v priemere rastliny obsahujú asi 25% lignínu a 75% uhľovodíkov alebo cukrov. Uhľovodíková zložka pozostáva z mnohých molekúl cukrov spojených do dlhých reťazcov polymérov. Dve významné zložky uhľovodíkov sú celulóza a hemi-celulóza. Príroda využíva dlhé polyméry celulózy na stavbu vlákien, ktoré dávajú rastlinám potrebnú pevnosť. Lignínová zložka pôsobí ako lepidlo, ktoré drží spolu celulózové vlákna.

AKO VZNIKÁ BIOMASA? 
Rastliny na svoj rast využívajú oxid uhličitý z atmosféry a vodu zo zeme, ktoré vďaka fotosyntéze pretvárajú na uhľovodíky - stavebné články biomasy. Slnečná energia, ktorá je hybnou silou fotosyntézy je v skutočnosti uskladnená v chemických väzbách tohto organického materiálu. Pri spaľovaní biomasy opätovne získavame energiu uskladnenú v chemických väzbách. Kyslík zo vzduchu sa spája s uhlíkom v rastline, pričom vzniká oxid uhličitý a voda. Tento proces je cyklicky uzatvorený, pretože vznikajúci oxid uhličitý je vstupnou látkou pre novú biomasu.

Kolobeh CO2 v prírode. 

BIOMASA AKO PALIVO 
Na rozdiel od dreva, ktoré sa od nepamäti využíva na varenie i kúrenie, v posledných niekoľkých storočiach ľudstvo využíva hlavne fosílnu formu biomasy - uhlie. Toto palivo vzniklo ako výsledok veľmi pomalých chemických procesov, ktoré menili polyméry cukrov na chemickú zložku, ktorá nahradila lignín. Tým sa dodatočné chemické väzby v uhlí stali koncentrovaným zdrojom energie. Všetky fosílne palivá, ktoré dnes spotrebovávame (uhlie, ropa, zemný plyn) sú v podstate pradávnou biomasou. Počas miliónov rokov sa prírodnými procesmi dostala pôvodná biomasa pod zem, kde sa postupne menila na tieto palivá. Hoci fosílne palivá obsahujú rovnaké stavebné prvky (uhlíka a vodík) ako čerstvá biomasa, nie sú považované za zdroje obnoviteľné, pretože ich vznik trval tak dlhú dobu.

Z hľadiska vplyvu na životné prostredie je veľký rozdiel medzi fosílnou a obnoviteľnou (čerstvou) biomasou. Pri fosílnych palivách dochádza k ovplyvňovanou životného prostredia tým, že pri ich spálení sa do atmosféry dostávajú látky, ktoré boli po mnoho milión rokov uložené pod zemským povrchom. Na rozdiel od nich je spaľovanie čerstvej biomasy z hľadiska emisií skleníkových plynov neutrálne.

Najrozšírenejším palivom z kategórie biomasy je drevo. Drevo ako palivo môže mať rôznu podobu - môže byť využívané ako kusové, ako drevný odpad (napr. vo forme štiepok, alebo peliet) alebo môže byť špeciálne pestované ako energetická rastlina napr. vŕba. Existujú však aj iné zdroje, ktoré hrajú významnú úlohu v energetickej bilancii mnohých krajín. Sem patria napr. organické zvyšky z poľnohospodárskej výroby ako je napr. slama. Biomasou je aj bioplyn získavaný zo skládok komunálneho odpadu, čističiek odpadových vôd alebo hnojovice zo živočíšnej výroby.

Z hľadiska svojej perspektívy je biomasa považovaná za kľúčový obnoviteľný zdroj energie a to tak na úrovni malých ako i veľkých technologických celkov. Už dnes sa podieľa asi 14 % na celosvetovej spotrebe primárnych energetických zdrojov. Avšak pre tri štvrtiny obyvateľstva Zeme, žijúcich prevažne v rozvojových krajinách, je najdôležitejším palivovým zdrojom. V priemere jej podiel na spotrebe energie v týchto krajinách predstavuje asi 38% (v niektorých krajinách až 90%). Je možné predpokladať, že pri raste populácie a znižovaní rezerv fosílnych palív bude jej význam vo svete ďalej narastať.

Biomasa je významným zdrojom aj v niektorých rozvinutých krajinách. Vo Švédsku alebo v susednom Rakúsku sa podieľa asi 15 % na spotrebe energie (u nás je to menej ako 1 %). Vo Švédsku existujú plány na podstatne vyššie využívanie biomasy, ktorá by mala v budúcnosti nahradiť energiu získavanú  v súčasnosti v jadrových elektrárňach. V USA je podiel biomasy na primárnych zdrojoch asi 4 %, čo je asi toľko energie, koľko sa jej získava v jadrových elektrárňach. Väčšina energie biomasy pokrýva spotrebu tepla, avšak významne sa podieľa aj na výrobe elektriny. Dnes v USA pracujú elektrárne spaľujúce biomasu s celkovým elektrickým výkonom viac ako 9000 MW. Podľa niektorých analýz neexistuje žiadna bariéra, aby podiel biomasy na spotrebe energie v USA vzrástol na viac ako 20 %. Biomasa pestovaná na poľnohospodárskej pôde by napr. dokázala bez problémov nahradiť energiu vyrábanú jadrovými reaktormi, a to i bez dôsledkov na ceny poľnohospodárskych plodín. Navyše biomasa pestovaná na výrobu etanolu by dokázala nahradiť viac ako 50 % dovážanej ropy.

Podiel biomasy na výrobe tepla. 

PRODUKCIA BIOMASY 
Biomasa sa podstatne líši od iných zdrojov energie, pretože potrebuje pre svoj rast pôdu. Vo všeobecnosti je možné povedať, že prirodzená produkcia biomasy je asi 5 ton na každý hektár za rok pre drevité rastliny. Túto hodnotu je však možné podstatne zvýšiť zlepšeným hospodárením a výberom rastlín. Napr. pestovanie rýchlorastúcich drevín vedie k 2 až 10-násobnému nárastu produkcie. Vhodným výberom pôdy a pestovaného druhu je v našich klimatických podmienkach bežná produkcia biomasy (sušiny) na úrovni 10 až 15 t/ha/rok. V tropických oblastiach je to 15 až 25 t/ha/rok. Veľmi vysoká produkcia suchej rastlinnej hmoty bola získaná v Brazílii a Etiópii z eukalyptu a to až 40 t/ha/rok. Vysoké výťažky sú tiež možné z bezdrevných rastlín napr. priemerná produkcia cukrovej trstiny vzrástla za posledných niekoľko rokov z 47 na 65 t/ha/rok (vrátane vlhkosti). Rekordná produkcia až 100t/ha/rok bola dosiahnutá v niektorých oblastiach ako sú Južná Afrika, Hawaii alebo Queensland v Austrálii. 
Rozloženie biomasy vo svete. 

ENERGETICKÁ HODNOTA 
Vzhľadom na rôzne formy biomasy je aj energia v nej obsiahnutá rôzna. Energetický obsah suchých rastlín (obsah vlhkosti 15-20%) sa pohybuje okolo 14 MJ/kg. Úplne suchá biomasa preto môže byť z pohľadu energetického obsahu porovnávaná s uhlím, ktoré má výhrevnosť 10 až 20 MJ/kg pre hnedé uhlie a okolo 30 MJ/kg pre čierne uhlie. V čase zberu však biomasa obsahuje značné množstvo vody, ktoré sa pohybuje od 8 do 20 % pre slamu, po 30 až 60 % pre drevo. Obsah vody v hnojovici, z ktorej sa získava bioplyn je 75 až 90 % a v niektorých vodných rastlinách ako je napr. hyacint až 95 %. Na druhej strane obsah vody v uhlí sa pohybuje na úrovni 2 až 12 %. Z tohto dôvodu je energia biomasy v čase zberu zvyčajne nižšia ako v prípade uhlia. Chemické zloženie biomasy však z nej robí podstatne ekologickejšie palivo ako je uhlie. Súvisí to s tým, že biomasa má nižší obsah síry ako uhlie. Obsah popola pri spálení je tiež nižší ako v prípade uhlia, navyše tento popol neobsahuje toxické kovy a iné kontaminanty a pre jeho obsah živín je ho možné využiť ako hnojivo. 
Energetický obsah niektorých surovín.

VÝHODY VYUŽÍVANIA BIOMASY AKO PALIVA 
Ekonomický rozvoj vidieka tak v rozvojových ako aj v rozvinutých krajinách je jednou z hlavných výhod používania biomasy ako zdroja energie. Výsledkom prechodu na produkciu biopalív býva zvýšenie príjmov poľnohospodárov, diverzifikácia poľnohospodárskej produkcie, revitalizácia pôdy, znižovanie emisií z energetiky, znižovanie nadprodukcie potravín a odbúravanie dotácií napr. za neobrábanie pôdy sú. Zvyšovanie príjmov vedie aj k ďalším - nepriamym výhodám - ako je napr. oživenie miestneho hospodárstva. Táto skutočnosť môže v konečnom dôsledku viesť k obmedzeniu migrácie obyvateľstva z vidieka do miest, čo je vážny problém v mnohých krajinách sveta. Tvorba nových pracovných príležitostí pri využívaní biomasy (zber, spracovanie a využitie) a priemyselný rozvoj viažuci sa na vývoj technológií môže byť obrovský.

EÚ už niekoľko rokov pracuje na reforme poľnohospodárstva a efektívnejšom využívaní pôdy. Európske poľnohospodárstvo dnes spočíva na obmedzenom počte plodín určených na obživu ľudí a zvierat, ktoré sú v súčasnosti veľmi silne dotované. Navyše pokles cien týchto plodín vedie k nízkym a často veľmi nestálym príjmom poľnohospodárov v mnohých európskych krajinách. Prechod na pestovanie tzv. technických surovín sa často uvádza ako jedno z dôležitých riešení problémov poľnohospodárstva. Pestovanie nových plodín môže otvoriť nové trhy a efektívne využiť pôdny fond, ktorý je v súčasnosti málo využitý. V roku 1991 bolo obrábaných asi 128 milión hektárov pôdy, z nich bolo postupne asi 0,8 milión hektárov vyňatých z poľnohospodárskej produkcie v dôsledku nadprodukcie potravín. V budúcnosti sa plánuje na vyradenie oveľa väčšia rozloha. Je zrejmé, že preorientovanie sa na nepotravinové plodiny, kam patrí aj biomasa pestovaná pre energetické účely môže významne pomôcť poľnohospodárstvu i ekonomike, nakoľko bude možné znížiť dotácie do tohoto sektora.

Z pohľadu znižovania emisií skleníkových vplyvov a klimatických zmien majú všetky biotechnológie mimoriadny význam. Nielen rastliny, ktoré počas svojho rastu absorbujú z atmosféry CO2, ale aj využívanie bioplynu pozostávajúceho hlavne z metánu (CH4), zo skládok odpadu alebo hnojovice, významne prispievajú k znižovaniu emisií. Metán má v atmosfére až 20 násobne vyšší účinok na uvedený jav ako CO2.

Z hľadiska znižovania emisií síry a obmedzovania kyslého spádu (kyslé dažde) má využívanie biomasy taktiež veľký význam, nakoľko obsah síry v nej je podstatne nižší ako v prípade uhlia alebo ropy. Navyše biomasu je možné primiešavať do uhlia, a tak ďalej znižovať emisie síry v klasických elektrárňach alebo kotolniach.

Využívanie biomasy na energetické účely poskytuje aj ďalšie ekologické výhody. Medzi najdôležitejšie patrí zlepšenie kvality lesov, vôd alebo zamedzenie erózie pôdy. Nevýhodou biomasy ako paliva je, že takmer všetky druhy surovej biomasy podliehajú v normálnych podmienkach rýchlemu rozkladu. Z tohto dôvodu len málo z nich je vhodných na dlhodobé skladovanie a vzhľadom na ich relatívne nízku energetickú hustotu sú tiež náklady na ich dopravu relatívne vysoké. V súčasnej dobe sa preto hľadajú cesty, ako čo najužitočnejšie využiť tento zdroj energie.

VÝROBA ENERGIE Z BIOMASY

Z hľadiska metódy výroby energie z biomasy sa dnes v praxi presadzujú nasledovné procesy: 
 Priame spaľovanie. 
 Termochemické spracovanie s cieľom zvýšenia kvality biopaliva. Sem patrí napr.  pyrolýza alebo splyňovanie. 
 Biologické procesy ako sú anerobické hnitie alebo fermentácia, ktoré vedú k produkcii plynných a kvapalných biopalív.

Bezprostredným produktom týchto procesov je teplo využívané v mieste výroby alebo v jej blízkosti. Teplo sa využíva buď priamo na prípravu teplej vody alebo na výrobu pary s následným pohonom elektro-generátora a výrobou elektriny. Inými produktmi sú napr. drevné uhlie alebo kvapalné biopalivá na pohon motorových vozidiel.

SPAĽOVANIE 
Technológia priameho spaľovania biomasy je najbežnejším spôsobom jej energetického využitia. Je to metóda v praxi overená a komerčne dostupná na vysokej úrovni. Spaľovacie zariadenia sa dodávajú v rôznych prevedeniach a výkonoch, pričom sú schopné spaľovať prakticky akékoľvek palivo od dreva cez baly slamy až po slepačí trus alebo komunálny odpad. Význam má predovšetkým spaľovanie odpadového dreva a odpadov z poľnohospodárskej produkcie (slama). Vznikajúce teplo sa využíva na vykurovanie, v technologických procesoch (procesné teplo) alebo na výrobu elektrickej energie. 
Spaľovací proces v dreve prebieha v nasledujúcich fázach: 
 Voda vo vnútri dreva začne vrieť (aj veľmi staré a relatívne suché drevo obsahuje až 15% vody vo svojich bunkových štruktúrach). 
 Z dreva sa postupne uvoľňuje plyn, pričom pre správne spaľovanie je potrebné, aby tento plyn horel a neunikal do komína. 
 Vznikajúci plyn sa mieša s atmosferickým vzduchom a horí pri vysokej teplote. 
 Zvyšok dreva (zväčša uhlík) horí tiež, pričom ako odpad vzniká popol.

Pre účinné spaľovanie je potrebné zabezpečiť: 
 dostatočne vysokú teplotu; 
 dostatok vzduchu 
 dostatok času, aby mohlo prebehnúť úplné spálenie biomasy.

Ak pri horení nie je zabezpečený prívod dostatočného množstva vzduchu, horenie je neúplné a vznikajúci dym obsahujúci nespálený uhlík je čierny. Tento proces je sprevádzaný aj charakteristickým zápachom a značným množstvom usadenín v komíne, ktoré môžu hroziť znovu zapálením. Na druhej strane ak je pri horení veľké množstvo vzduchu, klesá teplota a plyny unikajú z dreva nespálené, pričom odnášajú so sebou aj užitočnú energiu. Správne množstvo vzduchu je preto kritické pre dokonalé horenie. Výsledkom je neprítomnosť dymu a zápachu. Regulácia prívodu vzduchu zväčša závisí na použitom komíne a ceste, ktorou sa vzduch do miesta spaľovania dostáva.

Hoci priame spaľovanie je najjednoduchšou a najbežnejšou metódou využitia energie biomasy, nie vždy je to proces účinný. Príkladom môže zohriatie vody nad ohňom. Energetický obsah 1 m3 suchého dreva je asi 10 GJ, alebo 10 milión kJ. Na zvýšenie teploty jedného litra vody o jeden stupeň je potrebných 4,2 kJ tepla. Na zovretie litra vody by preto malo postačiť asi 400 kJ, čo zodpovedá približne 40 kubických centimetrov dreva. V praxi však pri otvorenom ohni potrebujeme oveľa viac dreva často až 50-krát viac , čo znamená že účinnosť spaľovacieho procesu pri otvorenom ohni je asi 2 %. Súvisí to s tým, že väčšia časť energie dreva uniká bez úžitku. Navrhnutie spaľovacieho kotla, ktorý by sa vyznačoval podstatne vyššou účinnosťou si preto vyžaduje pochopenie celého spaľovacieho procesu. Dôležitým krokom je pochopenie odparovania vody z dreva, teda procesu ktorý energiu spotrebováva. Spotrebovaná energia však predstavuje len malé percento z celkovej využiteľnej energie. Moderné spaľovacie systémy sú veľmi podobné tým, ktoré sa využívajú na spaľovanie uhlia a vyznačujú sa účinnosťou spaľovania až 90%.

PYROLÝZA 
Pyrolýza je jednoduchý a pravdepodobne najstarší spôsob úpravy biomasy na palivo vyššej kvality - tzv. drevné uhlie. Na jeho výrobu je okrem dreva možné využiť aj iné suroviny napr. slamu. Pyrolýza spočíva v zohrievaní biomasy (ktorá je často rozdrvená a dodávaná do reaktora) v neprítomnosti vzduchu na teplotu 300 - 500 st. Celzia, až do doby pokiaľ všetky prchavé látky z nej neuniknú. Zvyšok - drevné uhlie  je palivo, ktoré má takmer dvojnásobnú energetickú hustotu v porovnaní so vstupnou surovinou a navyše lepšie horí (horí pri vyššej teplote). V mnohých krajinách sveta sa dnes vyrába drevené uhlie pyrolýzou dreva. V závislosti na obsahu vlhkosti a účinnosti procesu je potrebných asi 4-10 ton dreva na výrobu jednej tony drevného uhlia.

Pyrolýza môže prebiehať aj v prítomnosti malého množstva vzduchu (splyňovanie), vody (parné splyňovanie) alebo vodíka (hydrogenácia). Nielen drevné uhlie, ale aj iné produkty pyrolýzy majú značný energetický význam. Moderné pyrolytické systémy sú schopné zhromažďovať prchavé produkty vznikajúce pri tomto procese. Jedným z veľmi užitočných produktov môže byť napr. metán, vhodný na výrobu elektriny v plynových turbínach. Kvapalné produkty pyrolýzy majú potenciál podobný rope avšak obsahujú niektoré kyseliny, a musia byť preto pred použitím upravené. Rýchla pyrolýza dreva pri teplote 800-900 st. Celzia vedie k produkcii len 10% drevného uhlia a až 60% materiálu sa mení na energeticky hodnotné palivo - plyn bohatý na vodík a oxid uhoľnatý. Tým sa rýchla pyrolýza stáva aj konkurentom bežnému splyňovaciemu procesu (pozri nižšie), avšak na rozdiel od splyňovania nie je  v súčasnosti dostupná na komerčnej úrovni.

V súčasnosti je pyrolýza považovaná za príťažlivú technológiu. Súvisí to aj s tým, že prebieha pri relatívne nízkych teplotách, čo vedie k nižšej emisii potenciálnych škodlivín v porovnaní s úplným spaľovaním biomasy. Nižšie emisie pri tomto procese viedli aj k pokusom o pyrolýzu takých materiálov ako sú plasty alebo pneumatiky.

SPLYŇOVANIE 
Základné princípy splyňovania biomasy sú známe od začiatku 19.storočia. Táto technológia bolo natoľko univerzálna a spoľahlivá, že počas 2.svetovej vojny sa na európskych cestách pohybovalo niekoľko miliónov vozidiel so splyňovacím agregátom vyrábajúcim drevoplyn spaľovaný v motore vozidla. Nástupom širokého využívania ropných produktov záujem o túto technológiu postupne opadol. Oživenie nastalo až po ropnej kríze v 70-tych rokoch.

Splyňovanie je proces, pri ktorom sú produkované horľavé plyny ako vodík, oxid uhoľnatý, metán a niektoré nehorľavé produkty. Celý proces prebieha pri nedokonalom (čiastočnom) horení a ohrievaní biomasy teplom vznikajúcim pri horení. Vznikajúca zmes plynov má vysokú energetickú hodnotu a môže byť použitá ako iné plynné palivá tak pri výrobe tepla a elektriny ako aj v motorových  vozidlách. Vo vozidlách však tento plyn vedie k nižšiemu výkonu motora asi o 40 %.

Splyňovanie prebieha v kotli s obmedzeným prístupom vzduchu. Nedostatok kyslíka spôsobuje nedokonalé horenie. Pri úplnom horení uhľovodíkov (z ktorých sa drevo skladá) sa kyslík spája s uhlíkom pričom vzniká CO2 a H2O. Obmedzený prístup vzduchu ešte stále umožňuje mierne horenie, pri ktorom vzniká CO avšak vodík sa nespája len s kyslíkom za vzniku molekuly vody, ale uvoľňuje sa ako čistý plyn - H2. Pri procese sa uvoľňujú aj iné zložky ako napr. uhlík, ktorý tvorí dym. Teplo vznikajúce pri nedokonalom spaľovaní sa využíva na to, aby sa porušovali väzby medzi uhľovodíkovými atómmi. Vznikajúce uhlíkové a vodíkové atómy sa však spájajú s inými, pričom sa uvoľňuje teplo, ktoré udržuje celý proces bez dodávania energie zvonku. Výsledkom je vznik plynov, ktoré sa ďalej môžu spaľovať. Zloženie plynov je nasledujúce:

V závislosti na konštrukcii splyňovacieho zariadenia je možné zvýšiť podiel produkovaného metánu alebo iných plynov. Splyňovanie je teda jednoduchý proces výroby plynných palív z palív pevných.

SYNTETICKÉ PALIVÁ 
Splyňovacie zariadenie, ktoré namiesto vzduchu používa čistý kyslík, vyrába zmes plynov skladujúcu sa hlavne z H2, CO a CO2. Výhodou tohto procesu je, že po odstránení CO2 vzniká tzv. syntetický plyn, z ktorého je možné vyrobiť takmer akýkoľvek uhľovodík. Reakciou H2 s CO je možné získať čistý metán (CH4). Iným vedľajším produktom je metanol (CH3OH), ktorý môže slúžiť ako priama náhrada za benzín v spaľovacích motoroch. Tento postup výroby metanolu je však relatívne drahý a v súčasnosti na komerčnej báze neprebieha. Technológia je overená a okrem biomasy sa môže na výrobu syntetického plynu (a následne metanolu) využívať aj uhlie.

FERMENTÁCIA 
Fermentácia roztokov cukrov je spôsob výroby etanolu (etylalkoholu) z biomasy. Je to anerobický biologický proces, pri ktorom sa cukry menia pôsobením mikroorganizmov (kvasnice) na alkohol - etanol resp. metanol. Etanol je veľmi kvalitné kvapalné palivo, ktoré podobne ako metanol je možné využiť ako náhradu za benzín v motorových vozidlách. Toto palivo je v súčasnosti vo veľkom rozsahu využívané hlavne v Brazílii. Ročne sa v tejto krajine vyrobí asi 12 miliárd litrov etanolu, ktorý využíva viac ako 5 miliónov automobilov jazdiacich na čistý etanol a približne 9 miliónov automobilov jazdiacich na zmes  20 - 22 % alkoholu a asi 80 % benzínu.

Na výrobu etanolu ale aj metanolu sa ako vhodné suroviny dajú využiť viaceré rastliny napr. obilie, zemiaky, kukurica, cukrová trstina, cukrová repa, ovocie a iné plodiny. Hodnota ktorejkoľvek vstupnej suroviny pre fermentačný proces závisí na jednoduchosti s akou je možné z nej získať cukry. Najlepšou surovinou sa ukazuje cukrová trstina resp. melasa vznikajúca po extrakcii šťavy z nej. Inými vhodnými surovinami sú zemiaky alebo obilniny. Cukry je možné vyrobiť aj z celulózy (dreva), avšak proces je komplikovanejší. Celulóza sa najskôr pomelie a potom zmieša s horúcou kyselinou. Po 30 hodinách kaša obsahuje asi 6-10 % alkoholu, ktorý je možné získať destiláciou. Vzhľadom na to, že použitá surovina sa nepremení celá na  biopalivo, vznikajú pri tomto procese cenné vedľajšie produkty, ktoré môžu nahradiť bielkovinové krmivá.

Energetický obsah etanolu je asi 30 GJ/t, alebo 24 GJ/m3. Celý proces fermentácie si vyžaduje značný prísun tepla, ktoré sa zvyčajne vyrába spaľovaním rastlinných zvyškov. Hoci strata energie je pri výrobe etanolu veľká, býva zvyčajne vykompenzovaná kvalitou paliva a jeho transportovateľnosťou.

ANEROBICKÉ VYHNÍVANIE 
Príroda má schopnosť postarať sa o likvidáciu organických zvyškov cestou ich rozkladu. Anerobické hnitie podobne ako pyrolýza prebieha v prostredí bez prítomnosti vzduchu, avšak proces hnitia prebieha pomocou baktérií kým pyrolýza pri pôsobení vysokej teploty. Hnitie organických zvyškov prebieha všade v  teplom a vlhkom prostredí a dokonca aj pod vodou, kde vedie k tvorbe plynov vystupujúcich na hladinu. Keďže vznikajúce plyny sú horľavé, môže dochádzať k ich samozapáleniu, čo v minulosti viedlo k tajomným úkazom nad hladinou jazier.  Tento jav bol vysvetlený len v 18. storočí, keď sa podarilo pochopiť proces anerobického hnitia, ktorý prebieha bez prítomnosti vzduchu (kyslíka). V roku 1776 ho opísal Alessandro Volta a v roku 1800 Humphery Davy ako prvý pozoroval prítomnosť horľavého metánu v hnojovici. Plyn vznikajúci nad hladinou jazier podobne ako plyn vznikajúci pri hnití organických látok v inom prostredí sa nazýva bioplyn a skladá sa hlavne z metánu (CH4) a oxidu uhličitého (CO2).

Získavanie bioplynu z odpadov a jeho spaľovanie plynovými turbínami je proces nenáročný a technologické prvky sú bežne dostupné trhu. Nenáročnosť získavania bioplynu a jeho premeny na užitočnú energiu je evidentná aj tým, že v rozvojových krajinách ako je India alebo Čína existuje niekoľko miliónov veľmi jednoduchých rodinných zariadení, využívajúcich bioplyn len na výrobu tepla na varenie v domácnostiach.

BIOPALIVÁ

Pod pojmom biopalivá sa ukrýva veľký počet zdrojov energie organického pôvodu od dreva až po organický materiál na skládkach komunálneho odpadu. Biopalivá sú v podstate všetky tuhé, kvapalné a plynné  palivá vyrobené z organických látok buď priamo z rastlín alebo nepriamo z priemyselných, poľnohospodárskych alebo domácich odpadov. Rastliny okrem toho, že ich môžeme získavať priamo z prírody,  je možné aj špeciálne pestovať pre energetické účely.

VÝROBA ELEKTRINY 
Tradičný spôsob výroby elektriny z biomasy je vo väčšine prípadov založený na jej priamom spaľovaní a výrobe pary, ktorá poháňa parnú turbínu podobne ako je to v uhoľných elektrárňach. Táto technológia je dnes veľmi prepracovaná a umožňuje použitie viacerých druhov vstupných surovín. Jej nevýhodou je, že si vyžaduje relatívne vysoké investičné náklady na jednotku výkonu, celková účinnosť výroby je nízka a navyše neposkytuje možnosti ďalšieho zlepšenia.

Výroba elektriny splyňovaním biomasy je novou metódou. Namiesto priameho spaľovania biomasy sa využíva proces jej splyňovania a následného spaľovania plynu v plynovej turbíne podobne ako je to pri výrobe elektriny v elektrárňach na plyn. Výhodou tejto technológie je oveľa vyššia účinnosť, nakoľko pri splyňovaní až 65-70% energie obsiahnutej v biomase sa premieňa na horľavý plyn. Investičné náklady na výstavbu plynových turbín sú relatívne nízke a navyše tu existujú značné možnosti zlepšovania technológie. Hoci metóda splyňovania poskytuje viacero výhod ešte nie je dostatočne rozvinutá, na to aby mohla byť bežne používaná. 
Elektrárne so splyňovaním biomasy pozostávajú z nasledujúcich komponentov: 
 Zariadenie na prípravu a dopravu paliva 
 Splyňovacia reaktorová nádoba 
 Čistička plynov a zmiešavací systém 
 Turbína resp. spaľovací motor.

Pri spaľovaní plynov v motoroch alebo turbínach sa vyžaduje použitie veľmi čistého plynu. Na výrobu takéhoto plynu sú potrebné nielen dodatočné zariadenia ako sú chladiče a zmiešavacie systémy, ale aj špeciálne upravená reaktorová nádoba, čo celú technológiu značne komplikuje. Navyše technológia je dosť citlivá na použitý typ biomasy (rôzne druhy sa správajú odlišne), čo si vyžaduje vyššiu kontrolu vstupných surovín ako v iných typoch elektrární. Najlepším palivom býva drevné uhlie zbavené vlhkosti a iných prchavých látok, to však znamená osobitné zariadenie na jeho výrobu.

V najjednoduchších plynových turbínach sú horúce odpadové plyny vypúšťané priamo do ovzdušia. V moderných technológiách sú však tieto plyny využívané na výrobu pary v osobitných parogenerátoroch. Táto para sa môže použiť buď na vykurovanie objektov (kogeneračná jednotka), alebo je vháňaná späť do turbíny, čím sa zvyšuje výkon a účinnosť výroby (Steam-injected gas turbine - STIG), alebo sa použije na ďalšiu výrobu elektriny v parnej turbíne (Gas turbine/steam turbine combined cycle - GTCC), čo taktiež vedie k zvýšeniu celkového výkonu a účinnosti zariadenia.

Z uvedeného je zrejmé, že elektrárne so splyňovaním biomasy sú podstatne zložitejšie ako zariadenia (kotle) používané len na výrobu tepla. Napriek tomu sú do vývoja uvedených splyňovacích technológií dnes investované milióny dolárov ročne. V pozadí je snaha o nahradenie zemného plynu, ktorý je dnes uprednostňovaný pri výrobe elektriny uhlím, ktorého zásoby sú oveľa väčšie. Splyňovanie uhlia a následná výroba elektriny nemajú také nežiadúce dopady na životné prostredie ako klasické spaľovanie uhlia, a preto sa táto metóda označuje ako tzv. čisté spaľovanie uhlia. Vývoj týchto technológií však umožňuje aj používanie biomasy ako paliva, ktoré je dosť podobné uhliu (Biomass integrated gasifier/gas turbines - BlG/GT). Výhodou biomasy v porovnaní s uhlím je, že sa ľahšie splyňuje a má veľmi nízky obsah síry, čo značne znižuje náklady na výrobu elektriny a dáva uvedenej technológii BIG/GT veľkú perspektívu do budúcnosti.

SPOLOČNÉ SPAĽOVANIE UHLIA A BIOMASY 
Spoločné spaľovanie uhlia a biomasy je vzhľadom na podobnosť uvedených palív možné. Je to tiež jedna z ciest znižovania emisií spojených s výrobou elektriny v uhoľných elektrárňach. Vo svete dnes pracuje viacero takýchto elektrární, ktoré sa líšia zastúpením biomasy v zmesnom palive. Bežne sa podiel biomasy pohybuje na úrovni 5 - 20 %, zvyšok tvorí uhlie. Moderná elektráreň so spoločným spaľovaním biomasy a uhlia bola postavená v roku 1999 v rakúskom Zeltwegu. Biomasa tu nie je priamo primiešavaná do paliva, ale je najskôr splyňovaná a tieto plyny sú spoločne spaľované s uhlím v zariadení s celkovým výkonom 10 MW. Spotreba dreva (štiepky) ako paliva predstavuje 16 m3 za

 
 

Novinky emailom
Máte záujem dostávať do emailovej schránky novinky, informácia články z tohto portálu?
Prihláste sa!
Email:

TOP ponuky
Hľadať v ponukách:
 

TOP články
 
www.byvajme.sk® Hlavná Stránka | Kontakty | Registrácia