-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
1
BIOMASA SURSA DE ENERGIE. STUDIUL CARACTERISTICI LOR DE
COMBUSTIE. ANALIZA
SI GRAFICE COMPARATIVE.
OBIECTIVE:
1. Biomasa sursa de energie. Definitie, componenta 2. Analizarea
caracteristicilor biomasei si procese de transformare 3.
Caracteristici de combustie. Putere calorica biomasa 4. Cunoasterea
parametrilor de baza pentru centrale. 5. Cunoasterea strategiilor
privind utilizarea biomasei in Romania
1. Biomasa sursa de energie. Definitie, componenta O definiie
cuprinztoare a biomasei este aceea potrivit creia aceasta reprezint
fracia biodegradabil a deeurilor i rezidurilor din agricultur
(inclusiv substanele vegetale i cele animale ), domeniul forestier
i industriile conexe acestuia (fig. 1), precum i fracia
biodegradabil din deeurile municipale i cele industriale [1].
Biomass for energy- material biologic regenerabil
Biomass fall into two main categories:
Woody biomass includes forest products, untreated wood products,
energy crops and short rotation coppice (SRC), which are
quick-growing trees like willow.
Non-woody biomass includes animal waste, industrial and
biodegradable municipal products from food processing and high
energy crops. Examples are rape, sugar cane, maize.
https://www.carbontrust.com/media/88607/ctg074-biomass-fuel-procurement-guide.pdf
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
2
Esenial este c biomasa stocheaz energie solar pe care omul o
poate converti n electricitate, combustibil sau caldur. Se
intenioneaz ca, pn n 2010 (Romania), ponderea surselor regenerabile
de energie n balana resurselor primare s ajung la minimum 12%, fa
de circa 8% n prezent, iar ponderea energiei electrice produse din
surse re-generabile s ajung la minimum 23,5%, fa de 14,3 % n
prezent.
http://www.agir.ro/buletine/337.pdf
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
3
1. Analizarea caracteristicilor biomasei si procese de
transformare
https://www.carbontrust.com/media/88607/ctg074-biomass-fuel-procurement-guide.pdf
Continut umiditate care afecteaza valoarea calorica neta :
Moisture Content (MC) as a % of weight which directly affects the
Net Calorific Value (NCV). Densitate - Bulk density. Dimensiuni
particule: particle size or dimensions. Particule fine (mici
dimensiuni), % din greutate- Fines as a % of weight. Durabilitate
mecanica peleti- Mechanical durability (pellets only). Aditivi-
Additives (normally pellets only). Contaminanti- Contaminants.
Caracteristici comparative combustibili
https://www.carbontrust.com/media/88607/ctg074-biomass-fuel-procurement-guide.pdf
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
4
Combustibili si procese de transformare
3. Caracteristici de combustie. Putere calorica biomasa
Valoarea calorica masura a continutului de energie a
combustibilului. Este cantitatea de caldura generata de unitatea de
combustibil prin combustia completa.
Valoarea caloric se exprima prin:
Gross Calorific Value (GCV) (or Higher Heating Value HHV). or
Net Calorific Value (NCV) (or Lower Heating Value LHV). Net
Calorific Value (NCV) un parametru cheie pentru sistemele de
incalzire- cantitatea de caldura eliberata
prin combustia/arderea completa a unitatii de combustibil cand
vaporii de apa produsi raman ca si vapori si caldura de vaporizare
nu este recuperata.
Gross Calorific Value (GCV) cantitatea de caldura eliberata prin
combustia completa a unitatii de combustibil cand vaporii de apa
produsi se condenseaza si caldura de vaporizare se recupereaza. is
the quantity
Apa se condenseaza prin aducerea produselor de combustie (gaze
de ardere) sub 100C . Aceasta in general nu se aplica
combustibililor pe baza de biomasa avand in vedere ca, gazele de
ardere nu pot fi racite sub ~130C, deci vaporii de apa nu
se pot condensa.
Pentru lemn GVC este de obicei cu 6-7% mai mare decat NCV.
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
5
http://www1.eere.energy.gov/femp/pdfs/bamf_woodwaste.pdf
SISTEM DE INCALZIRE PE LEMN. PARAMETRII DE BAZA
Definitie:
Sistemul de incalzire- este un ansamblu de productie de caldura
continand 4 elemente adaptate pentru utilizarea
unui combustibil solid: - siloz de depozitare; - sistem de
extractie si de transfer al lemnului verde la centrala; - un
generator de caldura centrala; - sistem de epurare gaze si de
evacuare cenusa.
Energia produsa poata fi distribuita utilizand orice agent : apa
calda, apa s.i., vapori la presiune normala sau la
presiune ridicata.
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
6
4. Cunoasterea parametrilor de baza pentru centrale. Parametrii
de baza pentru o centrala pe lemne (care furnizeaza caldura si apa
calda).
a. Puterea (pentru incalzire, apa calda, producere de caldura la
nivelul de utilizare specifica); Pmax incalzire= GxV(Tint Tex) x
10
-3
G - coefficient de pierderi volumice prin constructie (W/0Cm
3); (0,5-2: 0,5- f. bine izolat);
V - volumul de incalzit al constructiei, m3;
Tint- temperatura interioara, 0C
Text- temperatura exterioara, 0C
Se adauga la valoarea obtinuta un coefficient de siguranta de
20%-50%;
- puterea pentru producerea apei calde depinde de necesarul
zilnic si sistemul de producere (prin acumulare sau instantaneu).
Se poate spune ca puterea necesara pentru apa calda reprezinta cca.
10%
din necesarul total de energie.
b. Necesarul de incalzire (kWh/an) Ni = BxVxDJUx24x10
-3, kWh/an
B- coeficient de recuperare a caldurii (soare) ,(W/0Cm3);
B=80-90%G V - volumul de incalzit al constructiei, m
3;
DJU- depinde de conditiile climatice (perioade de incalzire,
temperatura exterioara, temperatura interioara
solicitata;
Ex: - sezon de incalzire: octombrie- mai - temperatura: 190C
ziua - DJU= 2600 - temperature 160C noaptea - DJU=1900
c. Consumul de energie, kWh/an
Este in functie de consumurile pentru incalzire si apa calda si
de randamentul instalatiei (70-80%).
Cantitatea de combustibil consumat depinde de puterea calorica
inferioara: PCI - PCI lemn uscat: 3500 kWh/tona - PCI lemn umed:
2200 kWh/tona
Emisii anuale nclzire cuKg / t Petrol Gaz Crbuni Microbrichete
din lemn
CO2 3.65 2.75 7.50 0.00
CO 2.53 2.25 3.72 2.53
SO2 7.08 0.00 4.23 0.51
Praf 0.25 0.05 0.54 0.10
Noxe 2.02 1.80 7.27 2.28
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
Petrol Gaz Crbuni Microbrichete din
lemn
CO2 CO SO2 Praf Noxe
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
7
Costuri diferiti combustibili
Indicative prices only Energy Content Price per Unit* Price per
kWh**
Woodchips (35% MC) 3,000 kWh/tonne 90 per tonne 3.0p per kWh
Wood Pellets 4,965 kWh/tonne 200 per tonne 4.0p per kWh
Heating Oil 10.6 kWh/litre 68p per litre 6.5p per kWh
Domestic LPG 7.80 kWh/litre 47p per litre 6.0p per kWh
5. Cunoasterea strategiilor privind utilizarea biomasei in
Romania
STRATEGIE
In acest moment, Romania nu are politici sau obiective specifice
pentru biomasa. Ca urmare, Strategia Energetica a Romaniei
abordeaza biomasa doar in termeni generali. Exista obiective
privind cota de energie regenerabila (ER) in consumul de
electricitate (11% in 2010) si in productia de
electricitate (33% in 2010), dar contributia biomasei nu este
specificata.
http://www.minind.ro/biomasa/Plan_de_Actiune_pentru_Biomasa.pdf
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
8
Directiva europeana 2003/30/EC stabileste un obiectiv (5,75% in
2010) si o reglementare pentru biocombustibili, existand chiar si o
subventie pentru cultivarea plantelor energetice. Cu toate acestea,
nu este bine definita o asociatie care sa reprezinte organizatiile
in domeniu.
Romania are un potential mare de biomasa, provenind mai ales din
deseuri agricole (60%) si forestiere (20%). In acest moment,
tehnologiile pe baza de biomasa sunt cele traditionale si sunt
folosite doar pentru
incalzire.
Exista unele initiative izolate de a utiliza tehnologii moderne
pe baza de rumegus in vederea producerii de caldura, si pe
principiul gazeificarii lemnului pentru co-generare.
Toate cele trei piete (caldura, electricitate, biocombustibili)
sunt caracterizate prin deficiente de organizare. Principalele
obstacole sunt dimensiunile mici ale fermelor (dimensiunea medie
este de 2 ha), cooperarea limitata si lipsa unui sistem de
colectare a deseurilor agricole.
O alta problema este lipsa finantarii proiectelor. 1TWh= 10
18 kWh
350 GWh (30 mii tep)
SRE- surse de energie regenerabila
Biomasa este sursa principala de SRE-C n Romnia. n 2004, aceasta
a avut ca rezultat producerea a 3 047 ktoe.
O alt cantitate de 68 ktoe a fost produs prin caldura
geotermala. Nici productia de caldur a biomasei si nici productia
de caldur geotermal nu au crescut ntre 1997 si 2004.
-
LABORATOR 3
Tehnologii neconventionale 2012-2013 Dr. ing. O. Zeleniuc Page
9
SRE: Surse regenerabile de energie
E-SRE: Energia electric produs din surse regenerabile de energie
SRE-C: Producerea de caldur si frig din surse regenerabile de
energie Biocombustibili: Include n principal biodiesel si
bioetanol
Biomasa: Include biomasa solida, bioreziduurile si biogazul CHP:
Caldura si Energia combinate
GWh: gigawatt or ktoe: Echivalent cu o mie tone produs
petrolier
MW: megawatt TWh: terawatt or PV: Tehnologie foto-voltaic pentru
producerea de energie electric din energia solar
Soiuri de salcie energetic nregistrate UPOV, de provenien
suedez: Tora (EU 627) Tora este o salcie siberian provenind din
ncruciarea speciilor SW i arpe. Specia are
ramuri lungi i un trunchi mai redus fa de alte specii. Tulpina
are culoare maro-nchis i este lucioas. Tora este adeseori curbat,
motenind aceast particularitate de la specia arpe. Curbarea poate
diferi de la an la an, n funcie de vreme i de tratamentul cu
chimicale. Are o performan ridicat de producie, fapt ce l transform
ntr-o specie preferat. Tora rezist ruginii frunzei i duntorilor.
Aceast specie nu este agreat de animalele slbatice, fiind evitat de
iepuri, cprioare i cerbi.
Tordis (EU 9288) Tordis provine din ncruciarea speciilor Tora i
Ulv. Se dezvolt excepional chiar din primul an (ajungnd la nlimi de
peste 4 m) n zonele din sudul Suediei i n Polonia, specia Tordis
rezist la rugina frunzei.
Sven (EU 11635) Sven provine din ncruciarea speciilor Jorun i
Bjorn. Sven are frunze lanceolate (orientate n sus), trunchi drept
cu ramuri mai rare, la fel ca i Tora. Specia are o performant
ridicat de producie, la fel ca Tora, rezist la rugina frunzei ns
duntorii atac lstarii acestei plante.
Inger (EU 11635) Inger provine din ncruciarea unei specii ruse
(din zona Novoszibirszk) cu specia Jorr. Se dezvolt mai bine pe sol
uscat dect celelalte specii. La recoltare este mai uscat dect Tora
i crete mai des, datorit numrului mai mare de lstari secundari.
Aceti lstari secundari (lstari sileptice) nu sunt rezisteni i cad
la pregtirea materiei de nmulire. Inger rezist la rugina frunzei i
la duntori.
Jorr (EU 0626) Jorr este o specie olandez, care rezist bine la
rugina frunzei. Specia se caracterizeaz prin cretere rapid in
perioada plantrii. Planta cu o tulpin de culoare verde-nchis i
stufoas este o specie gri. Este caracterizat de o producie medie i
o rezistent medie la rugina frunzei. Jorr este utilizat cu succes
la epurarea apei reziduale, dezvoltndu-se optim i n astfel de
medii.
Ofert de pre Butaii (lungimea de 18 cm) ale speciilor mai sus
prezentate pot fi achiziionate (Romnia) la preul de 0,08 EUR.
(Pentru un ha sunt necesare cca. 14.000 de butai) La toate
contractele de livrare de butai anexate o descriere tehnologic
detaliat de cultivarea slciei.
