Biomasa Bioplyn Obecné pojmy Biomasa * je hmota biologického původu (rostlinného i živočišného). * má zdroj ve slunečním záření a fotosyntéze a patří mezi obnovitelné.
Download ReportTranscript Biomasa Bioplyn Obecné pojmy Biomasa * je hmota biologického původu (rostlinného i živočišného). * má zdroj ve slunečním záření a fotosyntéze a patří mezi obnovitelné.
Slide 1
Biomasa
Bioplyn
Slide 2
Obecné pojmy
Biomasa
* je hmota biologického původu (rostlinného i živočišného).
* má zdroj ve slunečním záření a fotosyntéze a patří mezi
obnovitelné zdroje energie.
* roční světová produkce primární biomasy se odhaduje na 155
miliard tun
* možnosti využití biomasy - palivo (teplo)
- pohonné hmoty (doprava)
- výroba elektrické energie
* při dalším využívání biomasy je třeba brát i další faktory
- zpracování a úprava pro využití
- doprava
- skladování
-…
Slide 3
Uzavřený cyklus uhlíku
Fotosyntéza: oxid uhličitý
+ voda + světelná energie
Uzavřený cyklus uhlíku při energetickém využití biomasy omezení
skleníkového plynu CO2.
Slide 4
Podíl OZE na bilanci primárních
energetických zdrojů v ČR k 31.12.2010
Slide 5
Možnosti využití biomasy
Slovensko, rok 2003
22%
44%
25%
2%
D ře vo zp rac ujíc í p rům ys l
K aly z Č O P
Z e m ě d ě ls ká b io m as a
7%
K o m unální o d p ad
L e s ní b io m as a
Slide 6
Biomasa rostlinného původu
1. Dřevní odpady – odpady z dřevozpracujícího průmyslu, z lesní
těžby, papírnictví
2. Rychle rostoucí dřeviny – cíleně pěstované dřeviny za účelem
energetického zpracování, období sklizně je 3-7 let. Nižší
požadavky na kvalitu půdy, dostatek vláhy, snadný přístup pro
mechanizaci. Obsah vody je okolo 20%, výhřevnost 15 MJ/kg,
Příklady – topol, vrba, olše, lípa
Slide 7
Biomasa rostlinného původu
3. Obilní a řepková sláma – spalování, výroba bioplynu
4. Olejnaté rostliny – řepka olejná, slunečnice, … Výroba rostlinných
olejů, bionafta
Slide 8
Biomasa rostlinného původu
Rostlinné produkty z odpadů a zbytků
* Sláma - možnosti využití - nejčastěji spalování
Nerovnoměrné získávání, druhotné náklady (vysoušení), doprava.
* Zelené rostliny (odpady z pěstování zeleniny, brambor, cukrové řepy,
…). Obsahují vysoké procento vody (až 85%), optimální výroba
bioplynu.
* Dřevnaté odpadové látky (lesní hospodářství, ovocné sady, …).
Průměrný obsah vlhkosti je asi 50%, problémy se sušením a
transportem.
Slide 9
Biomasa živočišného původu
1. Exkrementy hospodářských zvířat –
kejda, hnůj. Složení je dáno druhem
zvířat a způsobem ustájení. Pro
výrobu bioplynu (metan) rozhoduje
obsah sušiny
Slide 10
Palivo z komunálního odpadu
* z celkové množství lze využít pouze malou část domovních a
průmyslových (které mají stejný charakter jako domovní odpady)
odpadů
* v ČR vzniká zhruba 300 kg TKO/obyvatele a rok, z toho domácnost
asi 260 TKO kg/obyvatele a rok
* možnosti využití
- výroba bioplynu - u novějších skládek komunálního odpadu systém
drenáží pro odvod skládkového bioplynu s následným využitím v
kogenerační stanici, výroba tepla a elektrické energie
Ukázka realizace: zde
- spalování
- spalovny (výroba tepla a elektrické energie),
zpravidla nerozlišují komunální a organický odpad. Spalovna
Liberec: zde
Slide 11
Potenciál pro využití biomasy pro
energetické využití (různé odhady)
Slide 12
Energetické využití biomasy
Skupina
Technologie
Produkty
Teplo, elektřina
Spalování
Chemické přeměny
(suché procesy)
Zplynování
Pyrolýza
Výstupy
Olej, plyn, dehet, metan,
čpavek, metanol
Elektřina, teplo,
pohon vozidel
Zkapalňování Olej
Chemické přeměny
Metylester řepkového oleje
ve vodním prostředí Esterifikace
Pohon vozidel
(MEŘO)-bionafta
Biologické procesy
Anaerobní
procesy
Bioplyn, metan
Elektřina, teplo,
pohon vozidel
Alkoholové
kvašení
Etanol
Pohon vozidel
Kompostování
Teplo (z chlazení
kompostu)
Slide 13
Spalování biomasy
Přímé spalování dřeva a slámy je účelné a ekonomické.
V budoucnu je reálný 7% podíl při vytápění místností
Požadavky pro spalování:
* minimální obsah vlhkosti
* použití speciálních kotlů (spalování drobných polétavých částic i
plynných těkavých složek)
* relativně dlouhá doba hoření plynných složek (až několik vteřin)
* vyšší potřeba spalovacího vzduch
* filtry pro tuhý popílek
Optimální je dvoustupňové spalování 1. fáze
zplyňování
2. fáze
spalování plynů
* další znečišťující látky – oxid uhelnatý, oxidy dusíku, oxidy síry, těžké
kovy)
* úprava paliva - sláma nařezaná, brikety, pelety
- dřevo piliny, výlisky
* spalovací zařízení pro domácnosti musí mít snadnou obsluhu, plně
nebo částečně automatický režim, vysokou účinnost, možnosti
regulace, únosná cena
Slide 14
Spalování biomasy
Slide 15
Slide 16
Spoluspalování biomasy
Spoluspalování s jiným typem fosilního paliva:
* částečná náhrada fosilního paliva ekologičtějším palivem
* zachování výhodných parametrů fosilního paliva
* menší objemy biomasy (sušení, doprava, nepravidelná dodávka)
* podíl biomasy je (5–20)%
Česká republika:
* elektrárna Tisová 1 – fluidní kotle, dřevní štěpka do 20%
* elektrárna Poříčí – fluidní kotel, v 2011 101 tisíc tun dřevní štěpky
* elektrárna Hodonín – fluidní kotel, čistá biomasa, výkon 30MW, denní
spotřeba biomasy – 1200 tun.
Slide 17
Biochemická přeměna biomasy
Anaerobní procesy – transformace organických látek bez
přístupu kyslíku při mírně zvýšené teplotě na bioplyn a digestát
(zbytek)
Organické látky: biologicky rozložitelné složky komunálního
odpadu, zvířecí exkrementy, organické kaly v čistírnách
odpadních vod
Bioplyn:
metan
oxid uhličitý
ostatní plyny
(50 - 80)%
(20 – 40)%
(1 – 3)%
Výhřevnost bioplynu:
(20 – 24) MJ/m3
Digestát:
hnojivo
Využití bioplynu:
spalování - teplo
- elektrická energie
doprava
Slide 18
Výtěžnost bioplynu
Slide 19
Výroba bioplynu - fermentace
Princip:
výroba spočívá z biologického odbourávání
organických látek v tekutém stavu bez přístupu
kyslíku (anaerobní proces), ve tmě a za určité teplotě.
Rozklad probíhá zhruba 1 měsíc
Fermentace:
a) mokrá metoda organické odpady se dopraví do máchací nádrže,
přidává se voda (kontinuální proces)
směs je vedena do bioreaktoru (fermentační nádrž)
zbytek po fermentaci se uskladňuje ve sběrných
nádržích k dalšímu zpracování (hnojivo)
b) suchá metoda hmota s vyšším obsahem sušiny (kravský hnůj) se
umístí do velkých košů a zamezí přístupu vzduchu,
vznikající bioplyn je odsáván (vsázkový proces)
Možnosti získávání bioplynu:
1. Skládkový bioplyn
2. Kalový bioplyn (ČOV)
3. Fermentační nádrže v rámci zemědělské činnosti
Slide 20
Fermentory . mokrá metoda
Slide 21
Fermentory
Horizontální:
objem nádrže - (50 – 100) m3
nádrž může být mobilní
plyn se hromadí v horní části,
odtud do plynojemu
Vertikální:
objem nádrže - (250-5000) m3
Slide 22
Suchá metoda
(video)
Slide 23
Suchá metoda
Slide 24
Slide 25
Využití bioplynu
1. Výroba tepla a elektrické energie (KJ)
2. Doprava
nutná speciální síť čerpacích stanic a úprava motorů, optimální
využití v blízkosti zdroje bioplynu vhodné pro autobusy,
zemědělské stroje
3. Do plynárenské sítě a k výrobcům tepla
požadavek čištění před transportem
Slide 26
Využití bioplynu
Slide 27
Biopaliva
Výhody:
* obnovitelnost a biologická odbouratelnost (za 28 dní je odbouráno
98%, u klasické nafty 40%)
* nízký obsah emisí a vysoká mazací schopnost
* neobsahuje síru, nulový efekt CO2 (uzavřený cyklus)
* možnost výroby z vlastních zdrojů
Nevýhody:
*
*
*
*
*
*
ekonomická náročnost výroby, zkrácená doba skladování
energetická náročnost
devastace zemědělské půdy
problematika geneticky modifikovaných rostlin
v kontaktu s vodou vznikají kyseliny, která způsobují korozi
uvolňování organických usazenin zanášení palivového filtru
Slide 28
Biopaliva
Vývoj a označení biopaliva
Biopaliva I. generace - bioetanol ( z obilí, cukrové řepy, kukuřice),
MEŘO (řepka olejná). V současnosti u nás nejvíce používané
Biopaliva II. generace - energeticky náročnější, poměr využití je 5:1 (z
5 tun biomasy 1 tuna paliva). Hlavní surovinou je nepotravinářská
biomasa (dřevní a rostlinné zbytky, sláma, seno, energetické
rostliny, biologický odpad. Produktem je bioetanol, organická
forma motorové nafty, methanol
Biopaliva III. generace - geneticky modifikované plodiny – vyšší
výtěžnost, nekonkuruje pěstování potravin, vodní řasy, sinice.
Zatím ve stádium vývoje a experimentů.
V současné době je v ČR
povinný 6% podíl biosložky
v klasické naftě a 4,1%
bioethanolu v benzínu
Slide 29
Materiály
ČEA
Mastný a spol.
Ochodek
Moderní využití biomasy
Obnovitelné zdroje energie
Technologie pro přípravu a energetické využití
biomasy
www.fortex.cz
Biomasa
Bioplyn
Slide 2
Obecné pojmy
Biomasa
* je hmota biologického původu (rostlinného i živočišného).
* má zdroj ve slunečním záření a fotosyntéze a patří mezi
obnovitelné zdroje energie.
* roční světová produkce primární biomasy se odhaduje na 155
miliard tun
* možnosti využití biomasy - palivo (teplo)
- pohonné hmoty (doprava)
- výroba elektrické energie
* při dalším využívání biomasy je třeba brát i další faktory
- zpracování a úprava pro využití
- doprava
- skladování
-…
Slide 3
Uzavřený cyklus uhlíku
Fotosyntéza: oxid uhličitý
+ voda + světelná energie
Uzavřený cyklus uhlíku při energetickém využití biomasy omezení
skleníkového plynu CO2.
Slide 4
Podíl OZE na bilanci primárních
energetických zdrojů v ČR k 31.12.2010
Slide 5
Možnosti využití biomasy
Slovensko, rok 2003
22%
44%
25%
2%
D ře vo zp rac ujíc í p rům ys l
K aly z Č O P
Z e m ě d ě ls ká b io m as a
7%
K o m unální o d p ad
L e s ní b io m as a
Slide 6
Biomasa rostlinného původu
1. Dřevní odpady – odpady z dřevozpracujícího průmyslu, z lesní
těžby, papírnictví
2. Rychle rostoucí dřeviny – cíleně pěstované dřeviny za účelem
energetického zpracování, období sklizně je 3-7 let. Nižší
požadavky na kvalitu půdy, dostatek vláhy, snadný přístup pro
mechanizaci. Obsah vody je okolo 20%, výhřevnost 15 MJ/kg,
Příklady – topol, vrba, olše, lípa
Slide 7
Biomasa rostlinného původu
3. Obilní a řepková sláma – spalování, výroba bioplynu
4. Olejnaté rostliny – řepka olejná, slunečnice, … Výroba rostlinných
olejů, bionafta
Slide 8
Biomasa rostlinného původu
Rostlinné produkty z odpadů a zbytků
* Sláma - možnosti využití - nejčastěji spalování
Nerovnoměrné získávání, druhotné náklady (vysoušení), doprava.
* Zelené rostliny (odpady z pěstování zeleniny, brambor, cukrové řepy,
…). Obsahují vysoké procento vody (až 85%), optimální výroba
bioplynu.
* Dřevnaté odpadové látky (lesní hospodářství, ovocné sady, …).
Průměrný obsah vlhkosti je asi 50%, problémy se sušením a
transportem.
Slide 9
Biomasa živočišného původu
1. Exkrementy hospodářských zvířat –
kejda, hnůj. Složení je dáno druhem
zvířat a způsobem ustájení. Pro
výrobu bioplynu (metan) rozhoduje
obsah sušiny
Slide 10
Palivo z komunálního odpadu
* z celkové množství lze využít pouze malou část domovních a
průmyslových (které mají stejný charakter jako domovní odpady)
odpadů
* v ČR vzniká zhruba 300 kg TKO/obyvatele a rok, z toho domácnost
asi 260 TKO kg/obyvatele a rok
* možnosti využití
- výroba bioplynu - u novějších skládek komunálního odpadu systém
drenáží pro odvod skládkového bioplynu s následným využitím v
kogenerační stanici, výroba tepla a elektrické energie
Ukázka realizace: zde
- spalování
- spalovny (výroba tepla a elektrické energie),
zpravidla nerozlišují komunální a organický odpad. Spalovna
Liberec: zde
Slide 11
Potenciál pro využití biomasy pro
energetické využití (různé odhady)
Slide 12
Energetické využití biomasy
Skupina
Technologie
Produkty
Teplo, elektřina
Spalování
Chemické přeměny
(suché procesy)
Zplynování
Pyrolýza
Výstupy
Olej, plyn, dehet, metan,
čpavek, metanol
Elektřina, teplo,
pohon vozidel
Zkapalňování Olej
Chemické přeměny
Metylester řepkového oleje
ve vodním prostředí Esterifikace
Pohon vozidel
(MEŘO)-bionafta
Biologické procesy
Anaerobní
procesy
Bioplyn, metan
Elektřina, teplo,
pohon vozidel
Alkoholové
kvašení
Etanol
Pohon vozidel
Kompostování
Teplo (z chlazení
kompostu)
Slide 13
Spalování biomasy
Přímé spalování dřeva a slámy je účelné a ekonomické.
V budoucnu je reálný 7% podíl při vytápění místností
Požadavky pro spalování:
* minimální obsah vlhkosti
* použití speciálních kotlů (spalování drobných polétavých částic i
plynných těkavých složek)
* relativně dlouhá doba hoření plynných složek (až několik vteřin)
* vyšší potřeba spalovacího vzduch
* filtry pro tuhý popílek
Optimální je dvoustupňové spalování 1. fáze
zplyňování
2. fáze
spalování plynů
* další znečišťující látky – oxid uhelnatý, oxidy dusíku, oxidy síry, těžké
kovy)
* úprava paliva - sláma nařezaná, brikety, pelety
- dřevo piliny, výlisky
* spalovací zařízení pro domácnosti musí mít snadnou obsluhu, plně
nebo částečně automatický režim, vysokou účinnost, možnosti
regulace, únosná cena
Slide 14
Spalování biomasy
Slide 15
Slide 16
Spoluspalování biomasy
Spoluspalování s jiným typem fosilního paliva:
* částečná náhrada fosilního paliva ekologičtějším palivem
* zachování výhodných parametrů fosilního paliva
* menší objemy biomasy (sušení, doprava, nepravidelná dodávka)
* podíl biomasy je (5–20)%
Česká republika:
* elektrárna Tisová 1 – fluidní kotle, dřevní štěpka do 20%
* elektrárna Poříčí – fluidní kotel, v 2011 101 tisíc tun dřevní štěpky
* elektrárna Hodonín – fluidní kotel, čistá biomasa, výkon 30MW, denní
spotřeba biomasy – 1200 tun.
Slide 17
Biochemická přeměna biomasy
Anaerobní procesy – transformace organických látek bez
přístupu kyslíku při mírně zvýšené teplotě na bioplyn a digestát
(zbytek)
Organické látky: biologicky rozložitelné složky komunálního
odpadu, zvířecí exkrementy, organické kaly v čistírnách
odpadních vod
Bioplyn:
metan
oxid uhličitý
ostatní plyny
(50 - 80)%
(20 – 40)%
(1 – 3)%
Výhřevnost bioplynu:
(20 – 24) MJ/m3
Digestát:
hnojivo
Využití bioplynu:
spalování - teplo
- elektrická energie
doprava
Slide 18
Výtěžnost bioplynu
Slide 19
Výroba bioplynu - fermentace
Princip:
výroba spočívá z biologického odbourávání
organických látek v tekutém stavu bez přístupu
kyslíku (anaerobní proces), ve tmě a za určité teplotě.
Rozklad probíhá zhruba 1 měsíc
Fermentace:
a) mokrá metoda organické odpady se dopraví do máchací nádrže,
přidává se voda (kontinuální proces)
směs je vedena do bioreaktoru (fermentační nádrž)
zbytek po fermentaci se uskladňuje ve sběrných
nádržích k dalšímu zpracování (hnojivo)
b) suchá metoda hmota s vyšším obsahem sušiny (kravský hnůj) se
umístí do velkých košů a zamezí přístupu vzduchu,
vznikající bioplyn je odsáván (vsázkový proces)
Možnosti získávání bioplynu:
1. Skládkový bioplyn
2. Kalový bioplyn (ČOV)
3. Fermentační nádrže v rámci zemědělské činnosti
Slide 20
Fermentory . mokrá metoda
Slide 21
Fermentory
Horizontální:
objem nádrže - (50 – 100) m3
nádrž může být mobilní
plyn se hromadí v horní části,
odtud do plynojemu
Vertikální:
objem nádrže - (250-5000) m3
Slide 22
Suchá metoda
(video)
Slide 23
Suchá metoda
Slide 24
Slide 25
Využití bioplynu
1. Výroba tepla a elektrické energie (KJ)
2. Doprava
nutná speciální síť čerpacích stanic a úprava motorů, optimální
využití v blízkosti zdroje bioplynu vhodné pro autobusy,
zemědělské stroje
3. Do plynárenské sítě a k výrobcům tepla
požadavek čištění před transportem
Slide 26
Využití bioplynu
Slide 27
Biopaliva
Výhody:
* obnovitelnost a biologická odbouratelnost (za 28 dní je odbouráno
98%, u klasické nafty 40%)
* nízký obsah emisí a vysoká mazací schopnost
* neobsahuje síru, nulový efekt CO2 (uzavřený cyklus)
* možnost výroby z vlastních zdrojů
Nevýhody:
*
*
*
*
*
*
ekonomická náročnost výroby, zkrácená doba skladování
energetická náročnost
devastace zemědělské půdy
problematika geneticky modifikovaných rostlin
v kontaktu s vodou vznikají kyseliny, která způsobují korozi
uvolňování organických usazenin zanášení palivového filtru
Slide 28
Biopaliva
Vývoj a označení biopaliva
Biopaliva I. generace - bioetanol ( z obilí, cukrové řepy, kukuřice),
MEŘO (řepka olejná). V současnosti u nás nejvíce používané
Biopaliva II. generace - energeticky náročnější, poměr využití je 5:1 (z
5 tun biomasy 1 tuna paliva). Hlavní surovinou je nepotravinářská
biomasa (dřevní a rostlinné zbytky, sláma, seno, energetické
rostliny, biologický odpad. Produktem je bioetanol, organická
forma motorové nafty, methanol
Biopaliva III. generace - geneticky modifikované plodiny – vyšší
výtěžnost, nekonkuruje pěstování potravin, vodní řasy, sinice.
Zatím ve stádium vývoje a experimentů.
V současné době je v ČR
povinný 6% podíl biosložky
v klasické naftě a 4,1%
bioethanolu v benzínu
Slide 29
Materiály
ČEA
Mastný a spol.
Ochodek
Moderní využití biomasy
Obnovitelné zdroje energie
Technologie pro přípravu a energetické využití
biomasy
www.fortex.cz