Biomasa – co to takiego?

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

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

3. Courtesy of DOE/NREL 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% W 2002 roku udział OZE w całkowitym zużyciu energii pierwotnej wynosił 2,75%. www.biomasa.org/edukacja

4. Courtesy of DOE/NREL 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. www.biomasa.org/edukacja

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

6. Courtesy of DOE/NREL 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. www.biomasa.org/edukacja

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

8. Zastosowania biomasy w różnych stanach skupienia www.biomasa.org/edukacja

9. Właściwości biopaliw stałych Im mniejsza wilgotność biopaliwa stałego,tym większa jego wartość energetyczna (opałowa). www.biomasa.org/edukacja

10. Brykiet 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

11. Rodzaje brykietu • brykiet w kształcie długiego na kilka-kilkanaście cm walca o średnicy50 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

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

13. Zastosowania brykietu • spalanie wkotłach małej mocy z zasypem ręcznym lub z automatycznym podawaniem paliwa - zarówno indywidualnych jak i zasilających sieci grzewcze, • spalanie wkotłowniach kontenerowychśredniej mocy z automatycznymsystemem podawania paliwa i komputerowo sterowanym procesem spalania paliwa, • spalanie wkotłach zgazowujących drewno, • współspalanie z węglem, • spalanie wkominkach www.biomasa.org/edukacja

14. 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 substancjipodczas spalania, • szerokie spektrum zastosowań www.biomasa.org/edukacja

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

16. 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

17. 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

18. Zalety pelet • wysoka wartość opałowa - wartość energetyczna dobrej jakości granulatu stanowi ponad 70% wartości energetycznej najlepszych gatunków węgla, • łatwośći 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 substancjipodczas spalania, • spalanie w automatycznych, bezobsługowych kotłach . www.biomasa.org/edukacja

19. Courtesy of DOE/NREL 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. Plantacja roślin energetycznych może być użytkowana średnio przez 15-20 lat. www.biomasa.org/edukacja

20. Courtesy of DOE/NREL 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. www.biomasa.org/edukacja

21. Courtesy of DOE/NREL 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 www.biomasa.org/edukacja

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

23. © Marek Cios Courtesy of DOE/NREL 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. www.biomasa.org/edukacja

24. 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

25. Courtesy of DOE/NREL Wierzba wiciowa • szybkorosnące odmiany wierzby to jedne z najczęściej uprawianych roślin energetycznych, • plantacje zakłada się wiosną, sadzącna wilgotnej glebie zrzezy, czyli fragmentypędów 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 www.biomasa.org/edukacja

26. 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

27. 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

28. 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

29. 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

30. 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

31. 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