SVEUČILIŠTE U RIJECI

TEHNIČKI FAKULTET

ZAVOD ZA TERMODINAMIKU I ENERGETIKU

IZVORI ENERGIJE (BIOMASA, BIOGORIVO, BIOPLIN)

Rijeka, 14.06.2010.

S A D R Ţ A J

Pregled energetskih izvora u 2007. godini prema

izvješću Svjetskog energetskog vijeća s posebnim

osvrtom na biomasu ................................................................................................................ 3 Biomasa .................................................................................................................................. 4

Bioplin .................................................................................................................................... 6

Biodizel ................................................................................................................................. 8

Bioetanol .............................................................................................................................. 14

Postrojenja za korištenje biomase – tehnologija, princip rada ............................................. 17

Pregled energetskih izvora u 2007. godini prema izvješću

Svjetskog energetskog vijeća s posebnim osvrtom na biomasu

Pojam bioenergija označava korištenje biljnih tvari kao izvor energije, to obuhvaća razne

vrste goriva (drvo, energetske nasade, poljoprivredne ostatke, komunalni otpad, odlagališni

(deponijski) plinovi, i sl.), sa primjenom u svim sektorima potrošnje energije: proizvodnja,

prijevoz, industrija, kućanstva, dr. Najveća kategorija koja spada pod bioenergiju je drvo, koji

u svojim različitim oblicima čini oko polovice ukupne opskrbe zapaljivih obnovljivih izvora

energije u svijetu i na njega otpada (oko 48 EJ). Drvena goriva obuhvaćaju tri glavna

proizvoda: ogrjevno drvo, ugljen i crni alkohol (nusproizvod u proizvodnji celuloze i papira).

Potrošnja drva u svijetu za energetske svrhe u 2005 godini bila je oko 22 EJ (ExaJoule=1018

J),

od toga 17,9 EJ otpadalo na ogrjevno drvo, ugljen 1,4 EJ, i 2,7EJ crnog alkohola. Danas

postoje dvije vrste potrošača ogrjevnog drva: u razvijenim zemljama, korisnici ogrjevnog drva

žele koristit visoko efektivno izgaranje pod strogim kontrolama emisije ispušnih plinova. Dok

se u zemljama u razvoju koristi nisko efektivno izgaranje ogrjevnog drva sa visokim stupnjem

emisije štetnih ispušnih plinova. Onečišćenje zraka u zatvorenim prostorima predstavlja

značajan zdravstveni problem u manje razvijenim zemljama. Nakon proizvodnje drvenog

ugljena, sljedeći najveća sekundarna transformacija biomase je električna energija.

Kogeneracijskim postrojenjima se upravljalo pomoću preraĎivačke industrije biomase kao što

su šećer, proizvodi od drveta i kemijskih gnječenja dugi niz godina, uz neke proizvode koji su

nusproizvod i koji se izvoze nacionalnim ili regionalnim mrežama. Suizgaranje biomase s

ugljenom takoĎer je uspješno uvedeno na nekim lokacijama. Procjenjuje se da je u svijetu

proizvodnja električne energije iz biomase iznosila oko 183 TWh (1012

Wh) u 2005 godini, od

čega je gotovo tri četvrtine bilo proizvedeno iz drvnih otpadaka, 14% iz bioplina i 12% od

komunalnog otpada. Zanimanje za biogoriva - etanol i biodizel je uvijek bilo vrlo veliko.

Stalni porast cijena sirove nafte u 2005 i 2006 je rezultirao obratom u tradicionalnom odnosu

cijena bioenergije i sirove nafte. Prvi puta od 1930-ih, cijena nafte uvezene u SAD-u je

premašila cijenu uzgaja kukuruza. Mnoge zemlje su postavile svoje planove za proizvodnju

biogoriva i velikih proizvodnih dobici su ostvareni, osobito u SAD-u i Brazilu. Procjenjuje se

da je svjetska proizvodnja etanola u 2006 ekvivalentna za oko 1,1 EJ, od kojih u SAD - u

iznosila 40% i u Brazilu 37%. Drugo značajno bio gorivo je biodizel, koji se dobiva iz biljnih

ulja, životinjskih masti i masti po esterifikaciju. Rezultat je proizvod koji je pomiješan s

konvencionalnom sirovom naftom, udio u rasponu od 5% do 20%. Druga generacija biodizela

(obnovljivi dizel) se dobiva obraĎivanjem biljnog ulja pomoću vodika preko katalizatora i

bilo je uključeno (5% do 50%) ili se su-obraĎuju pomoću „dizelskoga goriva“. Proizvodnja

biodizela u 2005-2006 je bila približno 0,3 EJ. Širenje biogoriva nije bez kontroverze, kao i

proizvodnja etanola iz kukuruza, jer je samo marginalno energetski pozitivno, oko 1.4:1, a

dok je kod brazilske šećerne trske omjer od oko 8 jedinica obnovljivog tekućeg goriva na

samo 1 jedinica iz fosilnih goriva na ulazu. Štoviše, proizvodnja kukuruza i etanola je snažno

subvencionira u SAD - u i zemljama EU, dok Brazil ima većinu poljoprivrednih subvencija u

šećernoj industriji. S obzirom na postojeće veliko korištenje šumskih resursa za gorivo,

buduće širenje biomase u svrhe energetske opskrbe će doći prvenstveno iz dva izvora:

poljoprivrednih ostataka i energetskih nasada, kao što su Switchgrass u SAD - u i Miscanthus

u Europi.

Biomasa Biomasa (eng. biomass, njem. Biomasse) odnosi se na živuću ili donedavno živuću materiju,

biljnog ili životinjskog porijekla, koja se može koristiti kao gorivo ili za industrijsku

proizvodnju. Najčešće se koristi direktno u konačnoj potrošnji energije za grijanje, kuhanje ili

zagrijavanje tople vode, ali se može koristiti i za proizvodnju električne energije i topline, te

se odnedavno sve više koristi za proizvodnju biogoriva. TakoĎer može se koristiti u industriji

za proizvodnju vlakana i kemikalija.

Ogrjevna moć biomase: Drvo: 8,2 – 18,7 MJ/kg

Biljni ostaci: 5,8 – 16,7 MJ/kg

Biodizel: 37,2 MJ/l (nafta 42 MJ/l)

Bioetanol: 26,8 MJ/l

Bioplin: 26 MJ/Nm3 (prirodni plin 34-38 MJ/Nm

3)

Kumulativna CO2 neutralnost: ukoliko je godišnje iskorištavanje mase jednako ili manje od

godišnjeg prirasta nove mase. Tada će emisija CO2 pri korištenju biti jednaka emisiji pri

fotosintezi te biomase.

Biomasa je obnovljivi izvor energije, a općenito se može podijeliti na drvnu, ne drvnu i

životinjski otpad, unutar čega se mogu razlikovati:

Drvna biomasa

Ostaci i otpad nastao pri piljenju, brušenju, blanjanju,…

Često je to otpad koji opterećuje poslovanje drvno-preraĎivačke tvrtke

Služi kao gorivo u vlastitim kotlovnicama, sirovina za proizvode, brikete, pelete

Jeftinije je i kvalitetnije gorivo od šumske biomase

(briketi)

(pelete)

Ostaci i otpaci iz poljoprivrede

Slama, kukuruzovina, oklasak, stabljike, koštice, ljuske,…

To je heterogena biomasa različitih svojstava

Ima nisku ogrjevnu vrijednost zbog visokog udjela vlage i različitih primjesa (klor!)

PreraĎuje se prešanjem, baliranjem, peletiranjem,...

Danska: instalirana je elektrana na ostatke žitarica od 450 MW!

Ţivotinjski otpad i ostaci

Anaerobna fermentacija (izmet – sve vrste životinja + zelena masa)

Spaljivanjem (stelja, lešine – peradarske farme)

Bioplin (60% metana, 35% CO2 te 5% smjese vodika, dušika, amonijaka,

sumporovodika, CO, kisika i vodene pare)

Biomasa iz otpada

Zelena frakcija kućnog otpada

Biomasa iz parkova i vrtova s urbanih površina

Mulj iz kolektora otpadnih voda

Bioplin Bioplin (eng. biogas, njem. Biogas) nastaje procesom anaerobnog truljenja životinjskog

izmeta, kanalizacijskog otpada, biomase i najčešće se sastoji od oko 60% metana, 35% CO 2

te 5% smjese vodika, dušika, amonijaka, sumporovodika, CO, kisika i vodene pare.

Anaerobno truljenje biomase uključuje bakterijsku razgradnju, a odvija se u tri osnovne faze:

hidroliza, kisela faza i faza metana.

Rezultat truljenja: C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4

Dobiveni se bioplin najčešće koristi za dobivanje toplinske i/ili električne energije izgaranjem

u kotlovima, plinskim motorima ili turbinama.

Njegova su svojstva kao goriva u uskoj vezi s udjelom metana. Ogrjevna je vrijednost izravno

proporcionalna količini metana, a zbog ugljičnog dioksida manja je količina zraka potrebnog

za izgaranje.

(„pogon“ proizvodnje bioplina na farmi u Indiji)

Proizvodnja bioplina

Mezofilna fermentacija

spremnik se grije na temp. 25-35°C

punjenje ostaje u spremniku 15-30 dana

proizvodnja bioplina manje pruduktivna

trebaju veći spremnici za fermentaciju

Termofilna fermentacija

spremnik se grije na temp. 49-60°C

punjenje ostaje u spremniku 12-14 dana

proizvodnja bioplina intenzivnija

bolje uništavanje patogenih organizama

skuplja tehnologija/nadzor procesa, veća potrošnja energije i složeniji proces

Količina bioplina i energije dobivene iz ţivotinjskog otpada:

Biogorivo Biodizel

Biodizel je komercijalni naziv pod kojim se ME (metil-ester), bez dodanog mineralnog

dizelskog goriva, nalazi na tržištu tekućih goriva i prodaje krajnjim korisnicima, predstavlja

alternativu običnom dizelu (moguća upotreba na svakom dizel motoru uz male preinake)

proizvedenom iz fosilnih goriva. Nastaje transesterifikacijom biljnih ulja (uljane repice, soje,

suncokreta, palminih ulja, kukuruza) s alkoholom, biorazgradiv je i „nije“ opasan za okoliš. U

nekim zemljama Europske Unije, biodizel je već zastupljen u gorivima (u odreĎenom

postotku), te takoĎer neka vozila već mogu voziti na 100%-tni biodizel.

Proizvodnja i potrošnja biodizela:

(biodizel dobiven suncokretovim

sjemenkama)

Potrošnja u svijetu

Zapaljivost goriva:

Flash point – temperatura

zapaljenja para goriva, potreban

izvor topline (iskra, plamen...)

Autoignition temp. – temperatura

spontanog izgaranja (uz normalan

utjecaj atmosfere, bez iskri i

plamena)

Postupak proizvodnje biodizela

Biodizel se proizvodi kemijskim procesom

nazvanim transesterifikacija u kojoj se

glicerin odvaja od masti i biljnog ulja.

Procesom se dobiju dva proizvoda - metilni

esteri (kemijsko ime za biodizel) i glicerin.

Glicerin je vrijedan nusprodukt koji se koristi

za proizvodnju sapuna i sličnih proizvoda.

Tipovi biodizela:

100% -tni biodizel B100 – preinake na motoru nužne

20%-tni B20 – može se koristiti kod svih diesel motora bez preinaka

5%-tni B5

2%-tni B2

Ekološke prednosti:

Korištenje vlastitih obnovljivih prirodnih energetskih resursa

Emisija ispušnih plinova čišća za 50%, smanjene količine ugljikovih i dušikovih

oksida

Kao dodatak dizelskom gorivu 20% biodizela smanjuje ukupnu količinu svih štetnih

sastojaka dizelskih motora za više od 35%

Gotovo da nema sumpora (<<0.001%), fosfora i olova

Količina čaĎe u ispušnim plinovima je manja za 50%

Tijekom proizvodnog procesa nema štetnih utjecaja na okoliš

Totalno biorazgradivo gorivo

Sirovina za biodizel su biljke uljarice i korišteno (otpadno) jestivo ulje kao i masti

životinjskog porijekla (zbrinjavanje otpadnih masti i ulja!)

Nije klasificiran kao opasna tvar – jeftiniji, jednostavniji i sigurniji transport i

skladištenje

Visoka točka zapaljenja (~150°C)

Nema štetnih utjecaja na zdravlje

Nema štetnih reakcija

Ispušni plinovi nemaju neugodan miris

Nema emisije CO2

Utjecaj na rad dizelskog motora:

Izgara učinkovitije – stvara manje čaĎe i taloga u motoru

Ima odlična svojstva podmazivanja, sadrži odreĎene količine glicerina (1% biodizela

povećava svojstva podmazivanja za 65%)

Smanjuje trošenje pumpe visokog pritiska i motora – duži vijek motora!

Kemijski reagira s gumenim i plastičnim materijalima

Higroskopno je – privlači vodu

Razvija manje konjskih snaga (~10%)

Ekonomske prednosti:

Srazmjerno niski troškovi proizvodnje povrtnog ulja i dizela

Moguća individualna i združna proizvodnja sirovog povrtnog ulja i biodizela – manji

proizvodnji pogoni – decentralizacija i poticanje regionalne proizvodnje

Ne troše se devizna sredstva plaćanja predviĎena za uvoz nafte – jačanje financijskih

tokova i preraspodjela sredstava u druge svrhe

Visokoekonomično gorivo za zemlje koje ga same proizvode i nemaju izvore fosilnih

goriva

Proizvodnja otvara tisuće radnih mjesta

Potiče poljoprivredu – uljane repice obogaćuju tlo i povećavaju prinos monokultura

Poticanje stočarstva – kruta masa nakon prešanja ulja je kvalitetna stočna hrana

Na neiskorištenom zemljištu uz prometnice (zagaĎenom!) moguće uljanu repicu za

proizvodnju biodizela

Distribucija moguća uz postojeću infrastrukturu

Činjenice o biodizelu:

Biodizel je obnovljivo gorivo (obnovljivi izvor energije) koje se može proizvoditi od

algi, biljnog ulja, životinjskih masnoća ili iz recikliranih restoranskih masnoća.

Biodizel se može proizvoditi lokalno u većini država.

Biodizel nije isto što i biljna ulja koja se koriste u nekim dizel vozilima (sama ili

pomiješana s pravim dizel gorivima).

Biodizel je biorazgradiv, nije otrovan i tipično proizvodi oko 60% manje emisije

ugljičnog dioksida gledajući cijeli životni vijek. To je zbog toga jer prilikom rasta

biljke uzimaju iz atmosfere odreĎeni dio ugljičnog dioksida u procesu koji se zove

fotosinteza.

Biodizel je općenito skuplji za kupiti od normalnih fosilnih dizel goriva, ali ta bi

razlika mogla nestati zbog ekonomije veličine, rastućih cijena goriva i poreznih

poticaja od strane država. U Njemačkoj je na primjer biodizel općenito jeftiniji od

normalnog dizela na benzinskim postajama koje prodaju oba goriva.

Biodizel koriste milijuni vlasnika automobila u Europi, osobito u Njemačkoj. S

tržišnim udjelom od skoro tri posto njemačkog tržišta dizelskim gorivima, biodizel je

postao alternativno gorivo broj jedan i upotreba tog goriva će se zasigurno povećavati.

Udio sumpora u biodizelu je gotovo zanemariva (< 0,001%). Uz to biodizel je lako

biorazgradiv i ne predstavlja opasnost u vidu onečišćenja tla i podzemnih voda u

slučaju nezgode.

Energetska vrijednost biodizela je oko 90% energetske vrijednosti običnog dizela.

U Sjedinjenim Američkim Državama biodizel je jedino alternativno gorivo koje je

zadovoljilo uvjete prilikom testiranja utjecaja na zdravlje prema zakonu o čistom

zraku (Clean Air Act - 1990).

Ukoliko će se koristiti deforestacija šuma i monokulturne poljoprivredne tehnike,

biodizel bi mogao postati ozbiljna prijetnja okolišu.

Biodizel se često miješa s običnim dizel gorivima. Kada je mješavina u postocima od

20% biodizela i 80% normalnog dizela onda se to zove mješavina B20. Neki ljudi

pogrešno vjeruju da je ta mješavina zapravo čisti biodizel.

Biodizel se koristi i za mnoštvo ne-motornih upotreba kao što su otapala i

odstranjivala boje.

Biodizel ima znatno višu točku zapaljivosti od običnih dizela (iznad 160 °C). To znači

da je rizik od zapaljenja prilikom transporta, skladištenja i upotrebe znatno manji nego

kod običnih dizel goriva.

Biodizel je u federalnom zakonu u SAD-u označen kao "alternativno gorivo" i

registriran kod agencije za zaštitu okoliša kao gorivo i dodatak gorivima.

Očekuje se da će tržište biodizela rasti s nekoliko stotina milijuna galona po godini

danas na više od milijarde galona po godini do godine 2010.

Biogoriva se trenutno proizvode od šećerne trske, kukuruza, žitarica i soje, a u isto

vrijeme na Zemlji živi oko 850 milijuna ljudi koji nemaju dovoljno hrane i gladuju.

Kukuruz je glavna sirovina za trenutnu masovnu proizvodnju biogoriva poput

biodizela i etanola. Kukuruz koji je prije bio namijenjen za proizvodnju hrane sada

kupuju proizvoĎači biogoriva koji su spremni platiti veću cijenu od proizvoĎača hrane.

Biodizel je pokazao da ima performanse slične običnim dizel gorivima u više od 50

milijuna cestovnih milja u gotovo svim tipovima vozila, bezbrojnim off-road miljama

i bezbrojnim satima pogona plovila.

Biodizel ima smanjeni nivo emisije poliaromatskih ugljikovodika (Polycyclic aromatic

hydrocarbons - PAH) i nitro-poliaromatskih ugljikovodika koji su identificirani kao

tvari koje potencijalno uzrokuju rak.

Biodizel je mnogo bolje mazivo od normalnih dizelskih goriva i produžuje životni

vijek motora. Njemački kamion zaslužio je zapis u Guinness-ovoj knjizi rekorda time

što je prešao više od 1,25 milijuna kilometara (780.000 milja) na biodizel s

originalnim motorom.

Proizvodnja biodizela kod kuće, više na http://www.vidiauto.com/autotech/biodizel

(biodizel je popularno gorivo kod starijih modela Mercedesa)

Količina dobivenog biodizela:

L/ha (litara/hektru) = 100 L/km

2

gal/acre (galona/jutru) = 935,4 L/km2

Bioetanol

Bioetanol predstavlja alternativu benzinu (do 20% ide u benzinski motor bez preinaka).

Proizvodi se iz šećerne trske, kukuruza, ječma, krumpira, suncokreta, žita, drva i još nekih

biomasa. Nastaje hidrolizom molekula škroba enzimima u šećer koji fermentira u alkohol.

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Proizvodnja etanola

Tehnologija za proizvodnju bioetanola se može podijeliti u tri faze:

1. Prethodna obrada supstrata - priprema sirovine

2. Fermentacija supstrata

3. Izdvajanje proizvoda (destilacija, rektifikacija, pročišćavanje i obezvodnjavanje).

Vodeće zemlje po potrošnji bioetanola u EU

Vodeće zemlje po proizvodnji bioetanola

Najintenzivnija proizvodnja je u Sjevernoj Americi i Brazilu. Europska Unija već troši znatne

količine bioetanola. Hrvatska ima veliki potencijal za proizvodnju i izvoz bioetanola.

Svijet

EU

(benzinska crpka u Sao Paulo-u)

Količine dobivenog bioetanola iz biljaka

L/ha (litara/hektru) = 100 L/km2

gal/acre (galona/jutru) = 935,4 L/km2

Flex-fuel vozila: etanol i benzin se nalaze u zasebnim spremnicima, a izgaraju istom

spremniku (sa drugačijim omjerima).

Bi-fuel vozila: u jednom spremniku je benzin/dizel, a u drugom prirodni plin/hidrogen, motor

izgara iz jednog ili drugog spremnika (ne miješa se kao kod flex-fuel vozila).

Kombinacija flex-fuel + bi-fuel = multifuel.

Kod izgaranja na čisti etanol (E100) poželjno je imati dodatni spremnik benzina, jer kod

niskih temperatura (-15°C) postoji problem kod startanja.

Fiat Siena Tetrafuel 1.4 je prvi multifuel auto proizveden u Brazilu koji ima višestruke

spremnike, može se pogoniti kao flex-fuel na čisti benzin/E20-E25 goriva (20-25% etanola,

ostalo benzin)/čisti etanol (E100); ili se može pogoniti kao bi-fuel u kombinaciji sa prirodnim

plinom.

Postrojenja za korištenje biomase – tehnologija,

princip rada

Elektrane na biomasu i otpad

Svako termoenergetsko postrojenje sastoji se od 4 glavna dijela: kotla, turbine,

kondenzatora i pumpe. Kod elektrana na biomasu i otpad specifično je da kao gorivo u

kotao ulazi biomasa i otpad. U kotlu se dogaĎa proces izgaranja koji možemo podijeliti na

izgaranje u fluidiziranom sloju i izgaranje na rešetci.

Postrojenja za izgaranje biomase i otpada mogu izgarati mnoga otpadna goriva. Tehnologija

izgaranjem pretvara biomasu u toplinsku energiju, a iz nje se pomoću odreĎenih strojeva

pretvara u nekoliko oblika potrebne energije kao što su: električna energija, topli zrak,

topla voda i para. Postoji nekoliko tehnologija za izgaranje, a to su: razna ložišta (u kojima

se ujedno najjednostavnije izgara), te posebno graĎeni parni kotlovi za izgaranje biomase.

Tehnologija izgaranja na rešetci

Izgaranje se dogaĎa u kotlu u kojemu je smještena rešetka u na kojoj se nalazi biomasa i otpad

koji se sagorijeva. Izgaranje na rešetki je stari proces sličan izgaranju u fluidiziranom sloju uz

razliku što fluidizirani sloj ima jednoliko i bolje izgaranje. Za postrojenja male i srednje snage

(tipično do 5 MW) izgaranje goriva iz krute biomase provodi se najčešće na rešetki, koja

omogućava miješanje goriva i kontroliran dovod zraka. Izgaranje na rešetki je pouzdana i

dokazana tehnologija, a razne izvedbe omogućuju relativno visok stupanj kontrole i

efikasnosti. Nedostatak izgaranja na rešetci očituje se kod goriva nejednolike kvalitete i s

visokim udjelom vlage, kad postizanje ravnomjernog sagorijevanja predstavlja poseban

problem. Ravnomjerno i potpuno sagorijevanje povećava efikasnost i smanjuje emisiju štetnih

plinova.

(postrojenje u kojem se rabi tehnologija izgaranja na rešetci)

Postrojenje na slici je uobičajeno postrojenje koje se koristi izgaranjem na rešetci. Postrojenje

se sastoji od: Spremište goriva (1) gdje gorivo dolazi kamionima u obliku otpada,drvnih

otpada i sl. zatim se to gorivo kroz sustav za dostavu goriva (2) dovodi u prostor u kojem se

nalazi rešetka (3). Ispod rešetke se dovodi zrak za izgaranje (8). Taj zrak se pomoću

ventilatora dovodi ispod rešetke i tako pospješuje izgaranje. Ispod rešetke se takoĎer nalazi

vlažni sakupljač troske (9). U njemu se nalazi voda koja služi da se troska,koja nastane kao

otpad izgaranjem hladi. Na rešetki se nalazi gorivo koje izgara u komori za izgaranje (4).

Prilikom izgaranja oslobaĎaju se dimni plinovi. Dimni plinovi nastali izgaranjem prolaze kroz

isparivač (5). Tamo se isparuje voda s druge strane cijevi. U njemu se voda isparava i odlazi u

pregrijač vodene pare (6) a zatim odlazi u proces. Dimni plinovi odlaze u ekonomajzer (7).

Pošto dimni plinovi dolaze vrući, a voda je hladna, u ovom dijelu dimne plinove hladimo,a

vodu grijemo.Za okoliš je štetno da vrući plinovi odlaze u atmosferu, pa na ovaj način i

čuvamo okoliš i vršimo energetsku racionalizaciju postrojenja. Nakon toga dimni plinovi

prolazi kroz ciklon (10). On odvaja krupne krute čestice iz dimnih plinova. Zatim dimni

plinovi odlaze u prostor s filterima (11) gdje se izdvajaju sitne krute čestice filtriraju. To se

radi zbog sprečavanja onečišćenja atmosfere. Nakon pročišćavanja ostatak izlazi kroz dimnjak

(12) u okoliš.

Tehnologija izgaranja u fluidiziranom sloju

Izgaranje u fluidiziranom sloju izgaranjem pretvara biomasu u vrući granulirani sloj na

pijesku. Ubrizgavanje zraka u taj sloj stvara turbulencije zraka koje pogoduju procesu

izgaranja biomase. Naime, tako stvorene turbulencije dolaze u potpuni kontakt s gorivom

pospješujući njegovo potpuno izgaranje. Na ovaj način se kontrolira razvijanje topline i

omogućava da temperature procesa budu ispod 972 °C reducirajući emisiju dušičnog

monoksida. Kotlovi u kojima se koristi fluidizirani sloj mogu koristiti goriva sa visokom

koncentracijom pepela, niskokalorična goriva kao što su ostaci poljoprivredne proizvodnje,

otpadci od sječe šuma. Ova tehnologija u odnosu na izgaranje na rešetci pruža znatno veću

fleksibilnost u pogledu zahtjeva na kvalitetu i vlažnost goriva. Korištenjem ove tehnologija,

za goriva s visokim udjelom vlage i neujednačene kvalitete moguće je postizanje efikasnosti

kotla i do 90% uz znatno smanjenje štetnih emisija. Osnovni nedostatak je visoka cijena, pa se

ovi sustavi koriste obično za postrojenja veća od 5MW.

(ventilatori koji se koriste u tehnologiji izgaranja u fluidiziranom sloju)

(postrojenje u kojem se upotrebljava fluidizirani sloj kao tehnika izgaranja)

Korištenje briketirane drvne mase u proizvodnji toplinske energije

1 - cijevi s vodom

2 - spremnik peleta

3 - pužni vijak za transport

peleta do ložišta

4 - ložište

5 - spremnik za pepeo

6 - otvor za izlaz dimnih

plinova

7 - otvor za punjenje

spremnika peletima

8 - gumb za pokretanje rada

Princip rada termoelektrane - toplane na slamu (u Danskoj)

Prethodno osušena slama se sprema u skladištu slame od kud se transportira do sjeckalice

slame gdje se bale sjena usitnjavaju te se usitnjeno sjeno odvodi u komoru za sagorjevanje

koja ima vibraciono ložište koje omogučava bolje izgaranje . Dimni plinovi nastali izgaranjem

slame prenose toplinu na cijevi kroz koje struji voda te uslajed toga nastaje para koja odlazi u

parnu turbinu, gdje se okretaji parne turbine prenose na generator koji proizvodi električnu

energiju. Para iz turbine odlazi u konderzator gdje se ponovo ukapljuje te se opet vrača u

kotao pa opet u turbinu čime se stvara zatvoreni kružni proces. Konderzator je hlaĎen vodom

koja se usljed zagrijavanja kod konderzatora koristi za grijanje.

Tehnologije za pretvorbu biomase u energiju

Primarne tehnologije: - termokemijske pretvorbe

- biokemijske pretvorbe

Sekundarne tehnologije: - Parna i plinska turbina

- Motor s unutrašnjim izgaranjem

- Stirling motori

- Gorive ćelije

Proces sagorijevanja 1) Zagrijavanje i sušenje

2) Destilacija (isparavanje) hlapivih

sastojaka – piroliza

3) Izgaranje hlapivih sastojaka

4) Izgaranje čvrstog ugljika

Načini sagorijevanja biomase

Rasplinjavanje je termokemijska pretvorba na visokoj temperaturi (i do 1400 °C) uz

ograničen dovod kisika a provodi se zbog toga da se poveća efikasnost proizvodnje.

Piroliza je razlaganje supstance pod uticajem visoke temperature bez uticaja drugih agenasa

(oksidacijskih ili redukcijskih sredstava). Najčešće se pirolizom složena kemijska jedinka

raspadaju na jednostavnije jedinke

Oksidacija i redukcija su kemijske reakcije pri kojima tvar što se oksidira (otpušta)

elektrone, a tvar koja se reducira (prima) elektrone.