POLITECHNIKA RZESZOWSKAWydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska

i ArchitekturyZakład Infrastruktury i Ekorozwoju

Referat z przedmiotu:

Technologie proekologiczne

Temat: „Wykorzystanie biomasy”

Prowadzący:Mgr inż. Sabina Kordana

Wykonała:Weronika Kosiba

Rok akademicki 2015/2016

Spis treści1. Wstęp.............................................................................................................................................3

2. Cel referatu...................................................................................................................................4

3. Charakterystyka biomasy............................................................................................................4

4. Metody przetwarzania biomasy..................................................................................................8

4.1. Gazyfikacja..................................................................................................................................9

4.2. Piroliza......................................................................................................................................10

4.3. Spalanie.....................................................................................................................................11

4.4. Współspalanie biomasy z węglem..............................................................................................12

4.5. Kogeneracja..............................................................................................................................13

5. Rodzaje biomasy.........................................................................................................................15

5.1. Biomasa stała.......................................................................................................................15

5.1.1. Drewno.............................................................................................................................15

5.1.2. Rośliny z upraw energetycznych......................................................................................17

5.1.3. Słoma................................................................................................................................18

5.2. Biopaliwo ciekłe...................................................................................................................18

5.3. Biopaliwo gazowe.................................................................................................................19

6. Sposoby wykorzystania biomasy...............................................................................................20

7. Korzyści wykorzystywania biomasy.........................................................................................21

8. Wady...........................................................................................................................................23

9. Podsumowanie............................................................................................................................24

2

1. Wstęp

Według Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE biomasa to ulegająca biodegradacji część produktów, odpadów lub pozostałości pochodzenia biologicznego z rolnictwa (łącznie z substancjami roślinnymi i zwierzęcymi), leśnictwa i związanych działów przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także ulegająca biodegradacji część odpadów przemysłowych i miejskich.

Biomasa jest źródłem energii, którego gama zastosowań rośnie z roku na rok. Stosowanie biomasy do ogrzewania pomieszczeń i ciepłej wody użytkowej jest jednym z nich. W istocie jest to naprawdę powrót do sposobów stosowanych przez tysiące lat do ogrzewania pomieszczeń, gotowania czy podgrzewania wody. To źródło energii zostało jednak wyparte przez węgiel, gaz ziemny czy ropę naftową, charakteryzujące się wyższą wartością opałową, prostszym magazynowaniem i lepszą zdolnością transportową [8].

Jednak w obliczu wzrostu zapotrzebowania na energię w krajach na całym świecie oraz pogłębiającego się zanieczyszczenia środowiska, mając na względzie dobro przyszłych pokoleń nowe pozyskiwanie surowców do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej wiąże się zastępowaniem paliw kopalnych, odnawialnymi nośnikami energii. W szczególności biomasą stałą, która oprócz niezaprzeczalnych efektów ekologicznych w skali globalnej, ma ogromne znaczenie w wymiarze społecznym, szczególnie istotne w warunkach polskich. W odróżnieniu od naszych przodków, obecnie dysponujemy nowoczesnymi technologiami, kotłami oraz urządzeniami o wysokiej sprawności, dzięki którym spalanie biomasy nie emituje ogromnej ilości zanieczyszczeń do atmosfery. Drewno jest kompaktowane do mniejszych objętościowo form przez co również zdolność magazynowa i transportowa znacznie się polepsza.

Biomasa jest jednym z najbardziej obiecujących źródeł energii odnawialnej w Polsce przez wzgląd na duże zasoby biomasy. Wykorzystując ją szerzej możliwe będzie wypełnienie zobowiązań wobec Unii Europejskiej polegające na zwiększeniu udziału wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych.

Biomasa jest w stanie zastąpić chociażby częściowo konwencjonalne źródła energii, których zasoby wyczerpują się i dlatego ich cena wzrasta [8]. Biomasa może być również stosowana podczas procesu współspalania, dzięki kogeneracji kilku paliw lub użytkowana w systemach przemysłowych funkcjonujących przy tartakach, zakładach meblarskich i celulozowo-papierniczych, które produkują parę technologiczną lub ciepło na potrzeby produkcyjne. Sektor przemysłu drzewnego wykorzystuje od dawna odpady drzewne powstające w procesach przeróbki drewna.

Wraz z postępem technologii na świecie, jak i w Polsce powstają nowe sposoby wykorzystania biomasy. Jednym z nich jest wytwarzane z biomasy geowłókniny do umacniania poboczy, włókien chłonących pot czy środków higieny osobistej. Są to przykładowe materiały, które powstaną w ramach projektu "Zastosowanie biomasy do wytwarzania polimerowych materiałów przyjaznych środowisku".

3

2. Cel referatu

Celem referatu było przybliżenie zagadnień związanych z wykorzystaniem

odnawialnych źródeł energii w formie biomasy. W niniejszym opracowaniu bliżej opisano

metody przetwarzania biomasy, występujące rodzaje biomasy oraz ich wykorzystanie.

3. Charakterystyka biomasy

Biomasa stanowi trzecie, co do wielkości na świecie, naturalne źródło energii. Rola

odnawialnych źródeł energii w Polsce, po przyjęciu proekologicznych dokumentów

politycznych i rozwiązań prawnych, stale wzrasta i jest wycelowana głównie na

wykorzystanie biomasy. Biomasę można podzielić na paliwa stałe, ciekłe i gazowe [16].

Tabela 1. Możliwości energetycznego wykorzystania biomasy [16]

Biomasa czyli masa materii organicznej zawarta w organizmach zwierzęcych lub

roślinnych określonej przestrzeni powstaje w wyniku reakcji fotosyntezy [7].

4

Biopaliwa stałe

pozostałosci z rolnictwa: słoma zbóż, rzepaku, łetydrewno opałowe: scinki, kora, wióry, zrebki, trocinyodpady z produkcji zwierzecejosady sciekowe odwodnionerosliny energetyczne drzewiaste i trawiaste

Biopaliwa gazowe

biogaz rolniczy z fermentacji gnojowicygaz drzewnygaz wysypiskowybiogaz z fermentacji osadów sciekowychbiogaz z fermentacji odpadów przetwórstwa spożywczego

Biopaliwa ciekłe

biodiesel - olej rzepakowyetanolmetanolbioolejeoleje po smażeniu z placówek żywienia zbiorowego

Biomasa jako nośnik energii

Spalanie biomasy lub produktów jej rozkładu jest wykorzystywane do produkcji

energii cieplnej, która może być przetworzona na inne rodzaje energii. Ilość wyzwolonej

energii podczas spalania zależy od proporcji składników chemicznych oraz zawartości

wilgoci, czyli głównego czynnika determinującego wartość opałową. Zawartość ta zmienia

się w zależności od rodzaju i okresu pozyskiwania i sezonowania (może wahać się od 10% do

aż 60%). Pod względem jakościowym zarówno węgiel jak i biomasa jest taka sama. Różnice

występują w udziałach poszczególnych pierwiastków i związków chemicznych. Inna jest

zawartość następujących pierwiastków: węgiel, wodór, azot, tlen oraz siarka. Zawartość

średnia węgla w biomasie jest dwa razy mniejsza niż w węglu kamiennym, a tlenu jest w niej

średnio cztery razy więcej. Dużą zaletą biomasy jest mniejsza zawartość siarki i azotu.

Konsekwencją takiego składu biomasy jest wysoka zawartość części lotnych (80%) i jej

wysoka reaktywność [5].

Tabela 1. Porównawcza analiza techniczna i elementarna biomasy i węgla kamiennego [5]

Składnik MiaraSłoma

żółta

Słoma

szara

Drewno

bez koryZrębki Kora Wierzba

Węgiel

kamienny

Wilgoć % 10-20 10-25 5-60 20-50 45-65 50-60 5-10

Części

lotne% 70-80 70-80 >70 76-86 69-77 >70 25-40

Popiół % 5 3 0,4-0,5 0,8-1,4 3,5-8,0 1,1-4,0 8,5-11

C % 45-48 43-48 48-52 47-52 48-52 47-51 76-87

H % 5-6 5-6 6,2-6,4 6,1-6,3 4,6-6,8 5,8-6,7 3,5-5

O % 36-48 36-48 38-42 38-45 24,3-42,4 40-46 2,8-11,3

Cl % 0,97 0,14 0,01-0,03 0,02 0,01-0,03 0,02-0,05 <0,1

N % 0,3-0,6 0,3-0,6 0,1-0,5 <0,3 0,3-0,8 0,2-0,8 0,8-1,5

S % 0,05-0,2 0,05-0,2 <0,05 <0,05 <0,05 0,02-0,1 0,5-3,1

K % 1,3 0,7 0,02-0,05 0,02 0,1-0,4 0,2-0,5 0,003

Ca % 0,5 0,1 0,1-1,5 0,04 0,02-0,08 0,2-0,7 4-12

Ciepło

spalaniaMJ/kg 17,4 17,4 18,5-20 19,2-19,4 18-23 18,4-19,2 26-28,3

Gęstość kg/m3 100-170 100-170 390-640 250-350 320 120 1100-1500

Temp.

topnieniast. C 800-1000 800-1000 1300-1700 1000-1400 1400-1700 n.o. 1100-1400

5

Wilgotność – wilgotność bezwzględna drewna iglastego wynosi od 100 do 150%,

drewna miękkiego liściastego 80-120% natomiast twardego liściastego 55-65%. Podział

drewna w zależności od wilgotności:

mokre <70%,

świeże 25-70%,

załadowczo-suche 13-20%.

Podczas składowania na powietrzu drewno po około 1,5 do 2 lat (bez wpływu

czynników atmosferycznych) uzyskuje wilgotność od około 18 do 20% (minimalnie do 13%).

Wilgotność wynoszącą 8% można uzyskać tylko w ramach „sztucznego” suszenia

instalacjami suszarniczymi. Po ścięciu drzewa drewno zaczyna zmniejszać swoją wilgotność

aż do osiągnięcia stanu równowagi [5]. Wilgotność wpływa również na technologię spalania,

transport oraz magazynowanie biomasy.

Ciepło spalania określa ilość energii, jaka zostaje uwolniona z paliwa w chemicznym

procesie spalania (oksydacji) na skutek łączenia się tlenu zawartego w powietrzu z palnymi

składnikami paliwa [8]. Dla drewna i słomy palnymi składnikami są węgiel i węglowodory

powstałe podczas rozkładu składników drewna podczas spalania.

Wartość opałowa inaczej nazywana wartość kaloryczna jest to ciepło spalania

pomniejszone o straty ciepła na podgrzanie i odparowanie wody. Niekorzystną cechą biomasy

jest jej wysoka i zmienna zawartość wilgoci. Zależy ona od rodzaju, okresu pozyskiwania

i sezonowania biomasy, może się wahać od 10% do nawet 60%. Wartość opałowa w bardzo

dużym stopniu zależy od wilgotności, ponieważ im suchsze paliwo tym mniej wody będzie

musiało zostać odparowane w procesie spalania i tym efektywniejszy będzie proces. Głównie

z tego powodu ilość pozyskiwanej energii jest mniejsza w porównaniu do paliw

konwencjonalnych.

Gęstość – zawartość wilgoci w drewnie wpływa również na gęstość drewna. Dlatego

dla porównania gęstość różnych rodzajów drewna podaje się dla standardowej zawartości

15%. Na gęstość ma również wpływ gatunek drzewa.

Wartość opałowa drewna zależy od zawartości wilgoci i dla suchej masy organicznej

drewna o przeciętnym składzie chemicznym wynosi około 18 400 kJ/kg. Wartość opałowa

liczona na objętość paliwa wzrasta ze wzrostem gęstości paliwa.

6

Zawartość części lotnych – drewno i słoma zawierają duże ilości części lotnych,

czasem nawet do 85%. Proces spalania składa się dla nich z etapów: suszenia, przemiany w

węgiel drzewny z wydzieleniem frakcji lotnych, spalania węgla drzewnego.

Substancje mineralne w biomasie – głównymi budulcami tkanek roślinnych są

związki organiczne. Organiczna materia formuje się w struktury celulozy (40 do 50%),

ligniny (20-30%), substancji białkowych, tłuszczy i olei tłuszczowych, wosków, żywic czy

kutyny [5].

Wykorzystanie biomasy do celów energetycznych wiąże się z przezwyciężeniem

pewnych barier [2].

Rysunek 1. Bariery związane z wykorzystaniem biomasy [2]

Większość tych problemów można uniknąć poprzez zwiększenie gęstości biomasy

oraz poprzez technologie przetwarzania z węglem jako stabilizatorem procesu.

7

stosunkowo niskie i zróżnicowane ciepło spalania ( na jednostkę masy) duże zróżnicowanie zawartości wilgoci zależne od rodzaju biomasy i okresu jej sezonowania (do 50%) wysoka zawartość części lotnych ‐ problemy w kontrolowaniu spalania, dokładnie zmieniające się warunki zapłonu i spalania trudności w dozowaniu paliwa wynikające z postaci biomasy duża powierzchnia składowania i trudności z transportem wynikają z małej gęstości nasypowej trudności w utrzymaniu jakości paliwa na stałym poziomie niższa wartość opałowa duża zawartość związków alkaicznych takich jak: potas, fosfor, wapń, a w przypadku roślin jednorocznych duża zawartość chloru może prowadzić do narastania agresywnych osadów w kotle

Właściwości fizykochemiczne

koszty pozyskiwania jednostki masykoszty transportu

Bariery ekonomiczne

odpowiednie technologie i rozwiązania techniczne dla indywidualnego zużytkowania biomasy

Bariery techniczne

4. Metody przetwarzania biomasy

Biomasa może być wykorzystana energetycznie na wiele sposobów między innymi

przez bezpośrednie spalanie w odpowiednich kotłach, zgazowanie biomasy oraz spalanie gazu

w silnikach spalinowych, współspalanie z konwencjonalnymi nośnikami energii (np. węgiel),

produkcję biopaliw ciekłych przez fermentację czy estryfikację. Na rysunku 2 przedstawiono

klasyfikację metod przetworzenia biomasy na paliwa.

Rysunek 2. Podział metod przetwarzania biomasy na paliwa: stałe, ciekłe i gazowe [11]

Tak przetworzona biomasa nabywa wiele pozytywnych cech, takich jak: zwiększenie

koncentracji energii, ujednorodnienie, usunięcie odorów, zwiększenie udziału pożądanych

składników i jednoczesne pozbycie się szkodliwych lub balastowych [11]. Biopaliwo

uzyskane w wyniku przetwarzania biomasy może być wykorzystane w energetyce,

komunikacji, rolnictwie, budownictwie czy przemyśle. Biopaliwo można również

przekształcić na inne formy energii np. cieplną, mechaniczną lub elektryczną. Jednoczesne

wytwarzanie dwóch lub trzech postaci energii w jednym miejscu nazywa się odpowiednio

kogeneracją oraz trigeneracją i poprawia znacznie sprawność produkcji energii. W procesach

oraz technologiach przetwarzania biomasy stosuje się rozkład: bakteryjny, termiczny,

fermentacyjny, hydrolityczny, mechaniczny czy inne [10].

8

4.1. Gazyfikacja

Gazyfikacja biomasy to proces poprzedzający spalanie w silnikach i kotłach, dzięki

któremu możliwe jest przetwarzanie biopaliw stałych w gaz [17].

Rysunek 3. Sposoby wykorzystania gazu ze zgazowania

Zgazowanie to zamiana substancji zawierającej pierwiastek węgiel w gaz, w wyniku

tego procesu otrzymuje się gaz syntezowy (o składzie tlenek węgla, dwutlenek węgla atom

wodoru, metan) oraz pozostałość mineralną czyli popiół [15].

Produkty uboczne (kondensujące się lotne i ciekłe substancje smoliste) powstają w

zależności od sposobu realizacji procesu. Wytworzony synagaz wykorzystywany jest do

produkcji energii elektrycznej i/lub energii cieplnej. Może być również traktowany jako

substrat do dalszej produkcji chemicznej [6].

Powstały gaz może być wykorzystywany w maszynach, wykonujących pracę

mechaniczną, ale także kuchenkach gazowych czy w turbinach, służących do produkcji

elektryczności i ciepła [17].

Procesowi zgazowania można poddać drewno, torf, odpady komunalne

i przemysłowe, mieszankę odpadów komunalnych, węgla czy inne, proces ten jest

wykorzystywany gdy paliwo sprawia trudności w czasie spalania przez wzgląd na

heterogeniczność, budowę czy właściwości. Zgazowanie biomasy przebiega przez kilka stref:

suszenia, pirolizy, spalania, redukcji, czasem reforming części lotnych oraz zgazowanie stałej

pozostałości węglowej [6].

Skład gazu syntezowego zależy od składu paliwa, wielkości zgazowanych cząstek,

czynnika gazującego, parametrów reakcji (ciśnienia, temperatury, zawartości wilgoci),

konstrukcji reaktora [6].

9

Do głównych zalet procesu gazyfikacji można zaliczyć jej wysoką efektywność

sięgająca na razie 35% (w przyszłości możliwe że wzrośnie do 45-50%) podczas gdy

efektywność małych i średnich urządzeń do spalania wynosi nie całe 15-20% [3].

4.2. Piroliza

Piroliza to proces przeprowadzany w temperaturze ponad 600 stopni C bez dostępu

powietrza, w którym cząsteczki związków chemicznych o dużej masie cząsteczkowej są

rozszczepianie na cząsteczki mniejsze [17].

Pirolityczny termiczny rozkład biomasy jest procesem bardzo złożonym. Podczas

niego wzajemnie nakładają się na siebie reakcje dehydratacji czyli odwodnienia,

izomeryzacji, aromatyzacji, zwęglenia, utlenienia oraz towarzyszące reakcje wtórne takie jak

kraking, termiczny rozkład wody do gazu wodnego, reakcje syntezy syngazu i kondensacji.

Produktami w zależności od parametrów technologicznych (głównie temperatury, obecności

wody, tlenu i gazów oraz szybkości jej wzrostu) są: para wodna, smoły, tlenki węgla,

węglowodory alifatyczne i aromatyczne, wodór i węgiel, polimery [11].

Piroliza to technologia, znajdująca się dopiero we wczesnym stadium rozwoju.

Produktem tego procesu jest ciekłe biopaliwo (bioolej lub olej pirolityczny), który jest

złożoną miksturą utlenionych węglowodorów. Piroliza posiada większą niż w przypadku

spalania i gazyfikacji łatwość transportowania produktu wyjściowego, dzięki czemu możliwe

jest ograniczenie kosztów transportu.

Rozróżnia się pirolizę konwencjonalną, szybką oraz błyskawiczną, w zależności od

warunków przebiegu tego procesu. Proces pirolizy przebiega następująco: najpierw paliwo

suszy się do wilgotności poniżej 10%, następnie biomasę mieli się na bardzo małe cząsteczki,

aby zapewnić szybki przebieg reakcji, kolejnym etapem jest reakcja pirolizy, w kolejnej fazie

wydzielane są produkty stałe, aż do ostatniego etapu czyli schładzania i gromadzenia bio-

oleju [3].

Proces pirolizy biomasy rozpoczyna się od temperatury 200 stopni C, lecz może sięgać

nawet temperatury plazmy. W jego wyniku powstaje węgiel drzewny i gazy pirolityczne. W

temperaturze pokojowej z gazu wykrapla się około 30 procent wagowych mieszaniny olejów,

alkoholi, węglowodorów u innych związków organicznych [10].

10

Piroliza i zgazowanie są procesami przyszłościowymi przez wzgląd na możliwość

spalania pozyskanego gazu w silnikach gazowych lub turbinach bądź zaopatrywania ogniw

paliwowych [16].

4.3. Spalanie

Proces spalania używany jest najbardziej rozpowszechniony i najprostszą formą

pozyskiwania energii z biomasy do wytwarzania ciepła jak i energii elektrycznej. Biomasa

może być spalana we wszystkich stanach skupienia [17].

Konstrukcja instalacji oraz warunki w jakich będzie spalana biomasa są zależne od

rodzaju biomasy. Krytyczna wartość opałowa samopodtrzymującego się spalania wynosi 6,8

MJ/kg, dodatkowo do zainicjonowania spalania, biomasę należy podgrzać do temperatury

zapłonu. Ze względu na zmienne wartości opałowe, temperatury zapłonu oraz właściwości

różnych form biomasy konstrukcja kotłów i palników też jest różnorodna. Biomasę można

spalić bezpośrednio lub uszlachetnić nią węgiel, ponieważ zawartość w siarki i pyłu

w biomasie jest bardzo niska i waha się od 1% do tylko 0,01% [10]. Spalanie to reakcja

chemiczna między paliwem, a tlenem w której powstaje dwutlenek węgla i woda oraz

wydziela się ciepło [12].

Efektywne spalanie drewna powinno przebiegać w trzech następujących fazach [12]:

suszenia (odparowanie wilgoci) oraz nagrzanie,

odgazowanie i spalanie gazu drzewnego – termiczny rozkład paliwa oraz spalenie

wydzielonych części lotnych,

dopalania gazu karbonizatu.

Efektywność przebiegu procesu spalania zależna jest od ilości dostarczanego

powietrza, wilgotności i gęstości paliwa [12]. Spalane mogą być różne rodzaje biomasy

między innymi drewno kawałkowe, zrębki, trociny, słoma i inne. Charakterystyczne

właściwości fizyko-chemiczne biomasy warunkują stosowanie odpowiednich rozwiązań

technologicznych. Lotne związki zawarte w drewnie wymagają specjalnych technik spalania,

oraz konstrukcji kotłów. Nieodpowiednie rozwiązania technologiczne wiążą się z emisją

szkodliwych substancji do atmosfery, która może zniweczyć korzystny efekt ekologiczny

biomasy [17]. Na rynku urządzeń małej mocy (od kilkunastu kW do 2 MW) znajduje się

sporo nowatorskich rozwiązań, głównie jest to spowodowane wymaganiami co do

ekonomicznej i ekologicznej sprawności procesu bezpośredniego spalania [13].

11

4.4. Współspalanie biomasy z węglem

Współspalanie węgla w mieszaninie z rozdrobnioną biomasą może być prowadzone

efektywnie nie tylko w energetyce przemysłowej (kotły rusztowe, fluidalne oraz pyłowe) ale

również w ogrzewnictwie indywidualnym (kotły małej mocy). Jedynym warunkiem jest

stosowanie optymalnego udziału biomasy w mieszance paliwowej, gwarantujące efektywny

pod względem energetycznym i ekologicznym przebieg procesu [14].

Całkowity udział technologii współspalania biomasy w elektrociepłowniach

węglowych i elektrowniach jest równy 40% w całkowitej sprzedaży energii ze źródeł

odnawialnych. Udział ten jest największy ze wszystkich technologii odnawialnych źródeł

energii [3].

Biomasę z węglem można spalać na kilka sposobów [4]:

1. Bezpośrednie współspalanie, najtańsza i najprostsza metoda wykorzystania

biomasy do produkcji energii w elektrowniach węglowych. Biomasę spala się

w palenisku węgla. Pozwala wykorzystać do 3% biomasy.

2. Współspalanie pośrednie, wykorzystujące gazogenerator do konwersji biomasy

stałej w gaz. Zapewnia wysoki stopień elastyczności wykorzystywanego paliwa

gazowego, które może być oczyszczone przed spalaniem.

3. Równoległe współspalanie. Jest prowadzone poprzez zainstalowanie dwóch

oddzielnych kotów: jednego opalanego biomasą, oraz drugiego zasilanego

węglem. Każde z paliw spalane jest w innym kotle.

Udział biomasy współ-spalanej z węglem wynika z typu kotła i właściwości

używanego węgla, najbardziej przystosowane do zmian właściwości wprowadzanego paliwa

są kotły fluidalne, a najmniej – kotły pyłowe. W większości elektrowni zawodowych

w Polsce pracują kotły pyłowe, a podawanie wraz z węglem biomasy powoduje zmniejszenie

sprawności kotła minimum o 1%. Proporcja obecnie stosowana to 4-15% wsadu biomasy

w stosunku do 75-96% węgla. Większy udział biomasy wymusza inwestycje systemu

rozdrabniania, jak i wymianę palników, co znacznie zwiększa koszty dostosowania instalacji

spalania węgla do nowych potrzeb. Lepsza sytuacja jest przy wykorzystaniu kotłów

fluidalnych, których konstrukcja pozwala na spalanie paliwa w gorszych parametrach czyli

mniejszej kaloryczności, większej wilgotności [3].

12

Ze względu na komorę spalania i temperaturę topnienia popiołu ze słomy występują

ograniczenia ilości współspalanej biomasy. Kotły wymagają specjalnej konstrukcji

charakteryzującej się zwiększoną powierzchnią wymiany ciepła i lepszym mieszaniem spalin

przy dużych współczynnikach nadmiaru powietrza [16].

Dzięki technologii współspalania zmniejsza się emisja substancji szkodliwych dla

środowiska (SO2, NOx, zanieczyszczeń organicznych, redukcja CO2), ale również ograniczana

jest postępująca degradacja środowiska w wyniku wydobywania paliw kopalnych

i deponowania w środowisku odpadów przemysłu wydobywczego, ograniczenie erozji gleby,

regulacja gospodarki wodnej i asymilacja zanieczyszczeń powietrza poprzez uprawy

energetyczne [13].

4.5. Kogeneracja

Kogeneracja jest to wspólne wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej, powodujecie

mniejsze zużycie paliwa oraz mniejszą emisję substancji szkodliwych, niż oddzielne procesy

produkcji elektryczności i ciepła (zmniejszenie zużycia paliwa do 30%). W układach

kogeneracyjnych wskaźnik użycia energii chemicznej paliwa sięga aż 80-90%, dzięki

odzyskiwaniu wysokiej jakości ciepła ze spalin. Kogeneracja jest opłacalna oraz ekologiczna

[17].

Rodzaj zastosowanej technologii zależy przy tym od rodzaju wybranego paliwa.

Zalety stosowania układów kogeneracyjnych to [17]:

zmniejszenie zużycia paliwa na wytworzenie jednostki energii,

zmniejszenie strat energii w sieciach przesyłowych,

obniżenie kosztów energii dla użytkowników,

redukcja emisji zanieczyszczeń,

możliwość utylizacji biogazu oraz rozproszenie źródeł.

4.6. Procesy biochemiczne

Biomasę zawierającą zbyt duże ilości wody, można wykorzystać na cele energetyczne

dzięki procesom biochemicznym, na przykład fermentacji. Fermentacja biomasy może być

prowadzona z użyciem tlenu lub bez jego wykorzystania. Produktami fermentacji tlenowej

mogą być metanol, etanol i inne związki, natomiast fermentacji beztlenowej bakteryjnej

13

biogaz. W procesie można otrzymać paliwo ciekłe lub gazowe spalane w kotłach, silnikach

spalinowych lub przetwarzane na inne formy energii [9].

Fermentacja alkoholowa to beztlenowy rozkład węglowodanów, po uprzednim

dodaniu drożdży do zboża, pszenicy, winogron czy buraków cukrowych. Produktem tego

rodzaju fermentacji jest alkohol, bioetanol stanowiący 90% wszystkich stosowanych biopaliw

ciekłych, który wykorzystuje się jako domieszki do benzyny. Bioetanol można również

stosować jako samodzielne paliwo.

Estryfikacja oleju polega ona na przemianie oleju zawierającego metanol

(rzepakowego, sojowego, gorczycowego itp.) w estry metylowe, dzięki czemu powstaje

biodiesel, biopaliwo płynne. Podobnie jak etanol może być ono stosowane samodzielnie, bądź

w charakterze dodatku do paliw tradycyjnych (w tym przypadku stanowi wtedy 5-25%

mieszanki). Biodiesel to bardzo popularne biopaliwo płynne, którego sprzedaż wzrasta

obecnie najszybciej.

Fermentacja metanowa to proces rozkładu wielkocząsteczkowych substancji

organicznych prowadzony przy ograniczonym dostępie tlenu do alkoholi lub niższych

kwasów organicznych, a także metanu, dwutlenku węgla i wody [17].

Produktem fermentacji metanowej jest biogaz czyli mieszanina gazów składająca się

przede wszystkim z metanu i dwutlenku węgla. Produkty stałe to nierozkładalne czy trudno

rozkładalne osady oraz biomasa bakteryjna. Odchody zwierzęce, odpady przetwórstwa

spożywczego, odpady z wysypisk komunalnych czy osady z oczyszczalni ścieków

wykorzystywane są do fermentacji w celach energetycznych [3].

14

5. Rodzaje biomasy

Biomasa może znajdować się w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym.

Na składowiskach odpadów i przy oczyszczalniach ścieków, podczas beztlenowej fermentacji

substancji organicznych, tworzy się biogaz. Biomasa w postaci ciekłej to alkohole

produkowane z roślin o dużej zawartości cukru lub biodiesel wytworzony z roślin oleistych.

Poniżej zaprezentowano charakterystyki poszczególnych rodzajów biomasy.

5.1. Biomasa stała

5.1.1. Drewno

Drewno posiada wysokie walory energetyczne oraz jest ogólnodostępne [5].

Niezagospodarowane części ścinanych drzew czy odpady z obróbki drewna stanowią

corocznie kilkanaście milionów ton. Z tego względu powinny być zagospodarowane

w pierwszej kolejności. Drewno posiada dużą zawartość części lotnych, małą zawartość

popiołu oraz niską zawartość siarki. Ważny jest gatunek drzewa, a w szczególności czy

wykorzystywane są drzewa liściaste czy iglaste [5].

Podział drewna ze względu na źródło pochodzenia [9]:

• Leśne drzewo – biomasa z odpadów po wycince drzew oraz karczowania pni, czy

odpady i produkty uboczne przemysłu leśnego (kora, trociny, wióry).

• Drewno z celowych upraw energetycznych (topola, wierzba, osika).

• Drewno energetyczne z odzysku np. drewno z rozbiórki domów.

Biorąc pod uwagę różne analizy można wnioskować iż w Polsce nie ma możliwości

pozyskiwania większej ilości drewna opałowego bez wprowadzania dużych plantacji

energetycznych szybko rosnących drzew [15].

Drewno energetyczne ze względu na formę dzieli się na:

Drewno kawałkowe – czyli pnie, gałęzie, korzenie lub wierzchołki drzew, przeważnie

podzielone odcinki o długości 15-35 cm [12]. Innymi słowy stanowi je pozostałość

drewna konstrukcyjnego, odpady z produkcji przycinanych na wymiar półwyrobów,

materiały niespełniające norm półwyrobu oraz drewno odpadowe [5]. Wartość opałowa

drewna kawałkowego wynosi od 11-22 MJ/kg, wilgotność waha się od 15 do 60% i zależy

od rodzaju, czasu i sposobu przechowywania. Zawartość popiołu waha się w przedziale

0.6-1.5% [12]. Drewno kawałkowe zawiera niewielkie ilości kory [5].

15

Trociny – produkt odpadowy powstały podczas piłowania, skrawania, frezowania drewna

[5]. Surowiec ten stanowi około 10 % drewna przerabianego w tartaku [12]. Rozmiar

trocin waha się od 1 do 5 mm [5]. Po oczyszczeniu z drewna kawałkowego trociny,

stanowią wartościowe paliwo możliwe do wykorzystania w kotłowni [12]. Trociny są

bardzo cennym paliwem jednak mają również kilka wad. Można do nich zaliczyć

skomplikowane magazynowanie oraz podatność na zawilgocenia oraz zaparzania.

W związku z tym trociny muszą być spalane najbliżej miejsca ich wytworzenia [5].

Pyły i mączki – powstają przy mechanicznej obróbce drewna. Średnica ich wynosi poniżej

2 mm, natomiast wartość opałowa 15-19 MJ/kg przy niskiej wilgotności (3.8-6.4 %).

Wadą pyłów i mączki jest ich zwiększona wybuchowość [12].

Wióry – produkt uboczny przemysłu drzewnego, który powstaje podczas skrawania

i frezowania. Wióry charakteryzują się niską wilgotnością wahającą się od 5 do 15% oraz

niewielką zawartością zanieczyszczeń [5].

Zrębki drzewne – są to długie rozdrobnione ścinki o różnych kształtach. Ścinki te mogą

mieć długość od 5 do 50 mm, nieregularny kształt [12]. Wartość opałowa zrębków wynosi

około 6-16 MJ/kg natomiast wilgotność 20-60% [12]. Wykorzystywane jako paliwo do

kotłów oraz do produkcji płyt wiórowych. Wadą zrębków jest wrażliwość na wahania

wilgotności powietrza i podatność na choroby grzybowe [12]. W czasie dłuższego

magazynowania powinny być raz na jakiś czas przewracane [5].

Kora – posiada wysoką wartość opałową (18.5-20 MJ/kg) oraz dość dużą wilgotność (55-

65%). Kora stanowi od 10 do 15 % masy pozyskiwanego drewna. Popiół zawarty w korze

ma tendencję do żużlowania. Podczas obróbki drewna część kory zostaje przetworzona na

trociny. Przed spaleniem korę należy rozdrobnić, jednak proces ten przebiega szybko i nie

jest energochłonny [5, 12].

Brykiet drzewny – powstaje przez sprasowanie suchego, rozdrobnionego drewna pod

ciśnieniem. Najczęściej występuje w kształcie walca bądź kostki. Brykiet to

prostopadłościan bądź walec o długości 20-300 cm i średnicy 20-80 mm. Charakteryzuje

się on wysoką wartością opałową, niską wilgotnością oraz zawartością popiołu. Z powodu

dużego zagęszczenia materiału proces spalania odbywa się stopniowo i wolno. Wartość

opałowa brykietu drzewnego sięga 19-21 MJ/kg, wilgotność nie przekracza 15%.

16

Pelety drzewne – są to niewielkie granulki produkowane najczęściej z trocin lub wiórów.

Tak jak brykiet drzewny wytwarzany jest bez dodatku substancji klejącej i pod dużym

ciśnieniem. Granulaty te mają długość 5-40 mm, średnicę 6-25 mm. Pelety charakteryzują

się łatwością transportowania, magazynowania oraz eksploatacji, a także bardzo niską

zawartością popiołu. Wartość opałowa granulatu odpadów drzewnych wynosi 16.5-17.5

MJ/kg, wilgotność 8-12%, niewielka zawartość popiołu 0,4-1% oraz substancji

szczególnie nie przyjaznych środowisku [12].

5.1.2. Rośliny z upraw energetycznych

Rośliny z celowych upraw energetycznych wykorzystywane są do produkcji zarówno

energii cieplnej jak i elektrycznej oraz ciekłych i gazowych paliw. Dzięki niezwykłym

właściwościom roślin energetycznych możliwe jest zagospodarowanie terenów

zdegradowanych i nisko produktywnych. W korzeniach takich roślin akumulowane są metale

ciężkie przez co gleba już nawet w 15 lat może być oczyszczona z zanieczyszczeń. Rośliny

energetyczne charakteryzują się dużym przyrostem rocznym, wysoką wartością opałową,

odpornością na choroby i szkodniki oraz niewielkimi wymaganiami glebowymi. Uprawy

monokulturowe są jednak zagrożeniem dla bioróżnorodności oraz wyjaławiają glebę. Do

roślin energetycznych zaliczane są rośliny wykorzystywane do produkcji etanolu, rośliny

oleiste (rzepak, słonecznik i len) z których wytłacza się olej roślinny, rośliny jednoroczne,

o dużej zawartości cukru i skrobi (zboża, ziemniaki, buraki, kukurydza na ziarno), rośliny

o dużym przyroście biomasy (np. miskant, wierzba, ślazowiec), które mogą być stosowane

m.in. w celach grzewczych [3].

W Polsce na plantacjach energetycznych rośnie wierzba, topola, ślazowiec

pensylwański, słonecznik bulwiasty, róża bezkolcowa, trawa chińska, rdest sachaliński,

miskant olbrzymi czy cukrowy [10].

5.1.3. Słoma

Słoma jest najczęściej wykorzystywanym surowcem energetycznym wśród produktów

i odpadów rolniczych. Są to wysuszone źdźbła i łodygi zbóż, roślin strączkowych, rzepaku

czy lnu. Słoma do celów energetycznych jest wykorzystywana drugorzędnie, dopiero gdy jej

większa część zostaje wykorzystana jako ściółka lub pasza w hodowli zwierząt.

17

Wykorzystywanie słomy ma również dodatkową zaletę - zapobiega jej spalaniu na polach

czyli chroni środowisko [5]. Słoma jest dość uciążliwym paliwem głownie ze względu na

bardzo niską gęstość energetyczną, a jej prawidłowe spalanie wymaga kotłów o specjalnej

konstrukcji - innych niż dla paliw kopalnych i biomasy drzewnej [5]. Najczęściej jednak

słoma zostaje zebrana dopiero po jej sprasowaniu dzięki czemu gęstość zwiększa się ponad

dwukrotnie. Słoma w postaci bel i balotów zajmuje mniej miejsca i może być zebrana

mechanicznie. Można rozróżnić dwa rodzaje słomy: słomę żółtą zebraną od razu po żniwach

oraz słomę szarą zebraną dopiero po pewnym czasie. Słoma szara poddawana jest działaniu

różnych zjawisk atmosferycznych takich jak deszcz, który wymywa metale alkaiczne i chlor.

Z tego względu wykorzystywanie do produkcji energii słomy szarej jest korzystniejsze

i zapobiega korozji kotłów oraz powstawaniu żużla tak jak w przypadku słomy żółtej. Po

zakończeniu sezonowania słomy, zostaje ona wysuszona. Słoma powinna być wykorzystana

jak najbliżej miejsca jej powstania [5]. Słomę jako biomasę wykorzystuje się w formie

balotów (bel) o kształcie prostopadłościanu lub cylindra. Występują małe baloty

prostopadłościenne, bele wielkowymiarowe o wysokim stopniu sprasowania, czy też bele

o przekroju okrągłym. Wartość opałowa suchej słomy wynosi około 14-15 MJ/kg, można to

zinterpretować że 1,5 tony słomy wydziela tyle samo energii co 1 tona węgla. Słoma to

materiał niejednorodny, o dużej objętości i mniejszej wartości energetycznej dlatego prasuje

się ją do form balotów [12].

5.2. Biopaliwo ciekłe

Biomasa w stanie ciekłym to między innymi oleje roślinne, bioolej otrzymany dzięki

pirolizie, biodiesel – estryfikowany olej rzepakowy oraz bioalkohole. Najbardziej

popularnymi biopaliwami są estry kwasów tłuszczowych (biodiesel) i bioetanol [12]. Oleje

roślinne nie mogą być bez wcześniejszego przetworzenia używane jako paliwo napędowe,

wyjątek stanowią specjalne przystosowane do tego silniki. Bioolej może być wykorzystywany

w kotłach, palnikach, turbinach i generatorach prądu, a jego spalanie nie emituje dwutlenku

siarki i jest neutralne w stosunku do tlenku węgla. Biodiesel wykorzystywany jest w

charakterze substytutu oleju napędowego czy jako dodatku do oleju napędowego. Etanol jest

najpowszechniej używanym bioalkoholem. Można go używać jako paliwo napędowe

stosowane w silnikach przystosowanych do zasilania etanolem lub jako dodatek do benzyny

aby ulepszyć proces spalania. Metanol ma niższą wartość energetyczną od etanolu i używa

się go rzadziej. Biopaliwa ciekłe nie przyczyniają się do wzrostu emisji CO2, ponieważ

wydzielany ditlenek węgla jest asymilowany przez rośliny podczas wzrostu. Dyrektywny Unii

18

Europejskiej zobowiązują kraje członkowskie do zwiększania udziału biopaliw

wykorzystywanych w transporcie samochodowym [5]. Wybór źródła surowców do produkcji

biopaliw ciekłych zależy od specyfiki upraw regionalnych i dostępności roślin

w poszczególnych państwach. Bioetanol wytwarzany jest z cukrów (węglowodorów)

w wyniku fermentacji, w UE wykorzystywane są do tego buraki cukrowe i ziarna zbóż.

W Polsce bioetanol produkowany jest z żyta i ziemniaków. Biodiesel wytwarzany jest z roślin

oleistych, czasem tłuszczów zwierzęcych [5].

5.3. Biopaliwo gazowe

Biomasa w formie gazowej to biogaz, który powstaje podczas fermentacji beztlenowej

odpadów organicznych na składowiskach odpadów, odpadów zwierzęcych w gospodarstwach

rolnych oraz osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków. Składowiska odpadów

z których ulatnia się powstały gazy wysypiskowy (biogaz) są zagrożeniem dla mieszkańców

i środowiska. Gaz ten charakteryzuje się większą gęstością od powietrza, małą zawartością

tlenu oraz łatwopalnością. Substancje organiczne są rozkładane przez bakterie na związki

proste. Ponad połowa substancji organicznej zamienia się w biogaz. Składa się on w głównej

mierze z metanu oraz dwutlenku węgla. W biogazie występują również mniejsze ilości azotu,

siarkowodoru, tlenku węgla, amoniaku czy tlenu. Biogaz zawierający powyżej 40% metanu

może zostać wykorzystany do produkcji energii. Proces rozkładu materii organicznej

zachodzi szybciej gdy utrzymana jest stabilna wysoka temperatura, wysoka wilgotność,

odpowiednie pH oraz minimalny dostęp do powietrza. Biomasa w formie gazowej może być

wykorzystana do produkcji energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach, energii

cieplnej w kotłach lub jednocześnie energii cieplnej i elektrycznej w układach skojarzonych.

Gaz wysypiskowy może być wykorzystywany jako paliwo do pojazdów i procesów

technologicznych może być również dostarczony do sieci gazowej. Biogaz może zastępować

gaz ziemny i być spalany w kotłach [17].

6. Sposoby wykorzystania biomasy

Biomasa jest bardzo różnorodna i można ją wykorzystać na kilka sposobów. Na cele

energetyczne biomasa może być używana [1]:

• w procesach bezpośredniego spalania biopaliw stałych np. drewna, osadów

ściekowych czy słomy,

• konwersji na paliwa ciekłe tj. estry oleju rzepakowego, alkohol,

19

• przetwarzanie na paliwa gazowe – biogaz rolniczy, z oczyszczalni ścieków.

Do konwersji biomasy można zastosować metody chemiczne, biochemiczne lub

fizyczne [1]. Biomasa jest wykorzystywana w celu produkcji ciepła, energii elektrycznej

i/lub ewentualnie produktów chemicznych. Obecnie prowadzone są badania bogatej w popiół

biomasy pochodzenia rolniczego lub stałych odpadów organicznych o dużej zawartości

wilgoci, ponieważ inne bardziej upowszechnione jej formy zostały już obszernie zbadane.

Nowe typy paliw biomasowych wymagają odkrycia nowych procesów konwersji lub

modyfikacji istniejących [18].

W teraźniejszości procesy konwersji biomasy używane są na skalę przemysłową.

Biomasa może być stosowana lokalnie, w tym wypadku eliminuję się koszty związane

z transportem. W tym celu rozwijane są technologie mini oraz mikro-CHP, produkujące

energię elektryczną bądź ciepło do mocy 1 MW (nie wymagają zużycia powyżej 100 kg

surowca na godzinę). Jednostki tego typu idealnie wpasowują się do lokalnych warunków

dostarczania biomasy oraz zaopatrywania obszarów wiejskich w energię elektryczną lub

cieplną. Do wdrożenia takich technologii na większą skalę potrzeba głębszych badań

dotyczących doboru materiałów konstrukcyjnych, zasilania, zjawisk żużlowania i emisji, tak

aby były one opłacalne ekonomicznie [18].

Biomasa jest głównie stosowana w przemyśle jako opał, rzadziej w gospodarstwach

domowych do ogrzewania i gotowania, jednak jest ona często wykorzystywana tam jako opał

dodatkowy w piecach czy kominkach. Niejednokrotnie biomasa jest dodatkowym paliwem w

elektrowniach opalanych tradycyjnymi paliwami, dzięki czemu dwutlenek węgla jest

redukowany. Inna część biomasy jest poddawana procesowi gnilnemu (przy pomocy baterii

betlenowych). Dzięki czemu wytwarzany jest biogaz, przetwarzany na paliwo [19].

Niestandardową metodą wykorzystania biomasy jest wytwarzanie z niej geowłókniny

do umacniania poboczy, produkcji włókien chłonących pot czy środków higieny osobistej.

Podstawowym surowcem na którym pracują naukowcy jest biomasa roślinna. Jednym ze

sposobów przerobienia biomasy na użyteczne produkty jest otrzymanie tzw. nanowłókien

celulozowych, w wyniku obróbki metodami enzymatycznymi i fizyko-chemicznymi. Celem

naukowców nie są jednak włókna same w sobie, ale przetworzenie ich na innowacyjne

materiały kompozytowe. Z otrzymanych materiałów włóknistych będą powstawały włókna

odzieżowe, włókna chłonące pot, środki higieny osobistej, chusteczki higieniczne czy

pieluchy [20].

20

7. Korzyści wykorzystywania biomasy

Ekologiczne [2 i 14]:

• Redukcja emisji substancji szkodliwych dla środowiska (SO2, NOx

i zanieczyszczeń organicznych, metali ciężkich).

• Zmniejszenie emisji CO2, odpowiedzialnego za efekt cieplarniany, (tzw. zerowa

emisja zanieczyszczeń),

• Zmniejszenie degradacji środowiska w wyniku wydobywania paliw kopalnych

oraz deponowania odpadów o charakterze biomasy w środowisku, ograniczenie

degradacji środowiska w wyniku niezorganizowanych, procesów bio‐rozkładu

deponowanej biomasy.

• Pod uprawę roślin energetycznych można wykorzystywać obszary o glebie

skażonej np. metalami ciężkimi, czyli obszary nienadające się do uprawy roślin

stanowiących surowiec do produkcji żywności i paszy.

• Rośliny energetyczne mogą akumulować zanieczyszczenia gleby w swoim

systemie korzeniowym.

Ekonomiczne i społeczne [2 i 14]:

• Zmniejszenie zużycia paliw konwencjonalnych, nieodnawialnych.

• Zagospodarowanie trwałych nadwyżek występujących na rynku żywnościowym.

• Wykorzystanie doświadczeń z rozwijającego się rynku technologii

wykorzystujących biomasę w kraju i UE.

• Rozwój współpracy międzyregionalnej i międzynarodowej związany

z wykorzystaniem zasobów biomasy.

• Wykorzystanie potencjału energetycznego biomasy.

• Możliwość obniżenia kosztów inwestycyjnych w technologiach pozyskiwania

biomasy.

• Zmniejszenie kosztów surowców energetycznych.

• Wdrożenie nowych instrumentów ekonomicznych i prawnych, które powinny

zwiększyć atrakcyjność inwestowania w innowacyjne technologie pozyskiwania

biomasy.

• Stymulacja rozwoju nowoczesnych technologii.

21

• Rozwój lokalnych rynków pracy, aktywizacja gospodarcza regionów dotkniętych

bezrobociem (dodatkowe miejsca pracy dla ludności lokalnej przy produkcji i

dostawie paliwa ).

• Rozwój regionalnej i lokalnej zrównoważonej polityki energetycznej

wykorzystującej zasoby biomasy.

• Rozwój wielu sektorów gospodarki poprawa warunków życia ludności.

• Zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego krajów.

• Możliwość współpracy krajowych i zagranicznych ośrodków naukowych, które

zajmują się technologiami pozyskania biomasy.

• Wzrost konkurencyjności wykorzystania biomasy ze względu na wysokie nakłady

finansowe na modernizację i remonty elektrowni konwencjonalnych.

• Realizacja międzynarodowych zobowiązań w zakresie redukcji emisji szkodliwych

substancji do atmosfery.

• Badania naukowe nad tanimi technologiami pozyskiwania biomasy.

• Unikniecie kosztów wywozu i składowania odpadów organicznych na

składowiska.

• Zmniejszenie opłat za korzystanie ze środowiska.

• Redukcja bezproduktywnego spalania biomasy na polach.

• Poprawa opłacalności produkcji rolniczej.

8. Wady

Słabe punkty wykorzystywania biomasy [9 i 14]:

• ryzyko zaniku bioróżnorodności roślin,

• emisja gazów cieplarnianych (GHG) z pól uprawnych,

• degradacja gleb, skażenie gleb i wód nawozami i pestycydami z upraw,

• problemy z transportem surowca (odchody zwierzęce) i koncentracją produkcji

biogazu,

• spalanie biomasy powoduje wydzielenie tlenków azotu NOx, których koszt

usunięcia jest wysoki,

• konkurowanie z uprawami na cele żywnościowe,

• biomasa zanieczyszczona pestycydami, tworzywami sztucznymi czy innymi

substancjami powoduje tworzenie się toksycznych dioksyn i furanów,

• niższa wartość energetyczna biomasy w porównaniu do paliw kopalnych.

22

9. Podsumowanie

Od zarania dziejów ludzkość potrzebowała różnych źródeł energii, głównym źródłem są

paliwa z których w wyniku spalania wyzwalana jest energia cieplna. Wykorzystywanie energii

pozwala na rozwój gospodarczy, społeczny i poprawę warunków życia dlatego nie odłączny jest stały

wzrost zapotrzebowania na energię.

Odnawialne źródła energii stają się coraz bardziej popularne przez problemy ochrony

środowiska przyrodniczego, związane z eksploatacją i wyczerpywaniem się zasobów paliw

konwencjonalnych, jak również emisją zanieczyszczeń. Kraje człokowskie Unii Europejskiej muszą

podporządkować się jej ustaleniom w związku z działaniami w zakresie energii oraz przeciwdziałaniu

zmianom klimatu. Widoczną redukcja ilości emitowanych substancji, szczególnie szkodliwych dla

środowiska, uzyskuje się dzięki wykorzystaniu biomasy na cele energetyczne. Wytwarzanie energii

z biomasy nie powinno odbywać się ze szkodą dla pozyskania odpowiednich zasobów żywności dla

ludzi oraz pasz dla zwierząt.

Wykorzystywanie niekonwencjonalnych źródeł energii jest bardzo istotne z kilku powodów.

Wykorzystując biomasę do produkcji energii można spowolnić proces degradacji środowiska.

Spalanie biomasy jest o wiele mniej szkodliwe niż spalanie paliw konwencjonalnych. Do atmosfery

dostaje się mniejsza ilość dwutlenku węgla, która zostaje zneutralizowana poprzez fotosyntezę roślin.

Kolejnym ważnym aspektem jest zagospodarowanie odpadów i przeciwdziałanie marnotrawstwu

żywności i produktów. W ten sposób państwo może zarobić oraz pozbyć się szkodliwych odpadów.

Główną słabością stałej biomasy jest szeroki zakres wilgotności, od której zależy głównie

wartość pozyskanej energii. Im wyższa jest wilgotność tym mniej energii pozostaje z procesu spalania.

Z tego też powodu biomasa wydziela mniej energii w procesie spalania w porównaniu do węgla

kamiennego czy gazu ziemnego, ponieważ zarówno węgiel kamienny jak i gaz ziemny zawierają

znacznie mniej wody. Sezonowanie stałej biomasy może znacznie zmniejszyć zawartość wody,

dlatego zazwyczaj stosuje się je przed spalaniem. Inne właściwości biomasy wpływają w mniejszym

stopniu na uzyskane ciepło spalania. Istnieje wiele metod przetwarzania biomasy w tym termiczne,

mechaniczne i chemiczne. Biopaliwo może zostać wykorzystane w wieloraki sposób: w komunikacji,

budownictwie, w energetyce można również przetworzyć je na inne formy energii. Biogaz używany

jest do produkcji energii elektrycznej w silnikach iskrowych czy turbinach, energii cieplnej w kotłach.

Istnieje też możliwość wytworzenia jednocześnie energii cieplnej i elektrycznej w układach

skojarzonych. Najczęściej wykorzystywaną stałą biomasą jest słoma oraz odpady drewniane.

Natomiast najpopularniejszym biopaliwem w postaci płynnej jest etanol.

23

Bibliografia

[1.] Adamczyk F., Frąckowiak P., Zbytek Z., Sposoby wykorzystywania biomasy stałej na cele

energetyczne, Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna, Nr 5 2010.

[2.] Boral K., Analiza energetycznego wykorzystania biomasy.

[3.] Deluga J. i in., Materiał wspierający realizację programu „Odnawialne źródła energii”, Koszalin

2013.

[4.] Dzikuć M., Znaczenie wykorzystania współspalania biomasy w produkcji energii elektrycznej w

Polsce, Prace naukowe uniwersytetu ekonomicznego we Wrocławiu, Nr 361 2014.

[5.] Gałusza M., Paruch J. (red.), Odnawialne i niekonwencjonalne źródła energii. Poradnik, Tarbonus,

Kraków – Tarnobrzeg 2008.

[6.] Głodek E., Zgazowanie biomasy. Przewodnik, Opole 2010.

[7.] Jastrzębska G., Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, Wydawnictwa Naukowo-

Techniczne, Warszawa 2009.

[8.] Juliszewski T., Ogrzewanie biomasą, PWRiL, Poznań 2009.

[9.] Lewandowski W., Proekologiczne odnawialne źródła energii, Wydawnictwa Naukowo-

Techniczne, Warszawa 2007.

[10.] Lewandowski W. i in., Nowoczesne metody termochemicznej konwersji biomasy w paliwa gazowe,

ciekłe i stałe, Proceedings of ECOpole, Tom 4, Nr 2.

[11.] Lewandowski W., Ryms M., Biopaliwa. Proekologiczne odnawialne źródła energii, WNT,

Warszawa 2013.

[12.] Kołodziej B., Matyka M. (red.), Odnawialne źródła energii. Rolnicze surowce energetyczne,

Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Poznań 2012.

[13.] Kubica K., Spalanie biomasy i jej współspalanie z węglem – techniki, korzyści i bariery.

[14.] Stankiewicz D., Produkcja rolna na cele energetyczne jako instrument polityki klimatycznej, Studia

BAS Nr 1(29) 2012.

[15.] Tytko R. (red.), Odnawialne źródła energii, Kraków 2005.

[16.] Wojciechowski H., Układy kogeneracyjne z organicznym obiegiem Rankine’a wykorzystujące

biomasę.

[17.] http://www.biomasa.org.pl/ [Data dostępu 13.12.2015 r.]

[18.] https://www.ien.com.pl/energetyczne-wykorzystanie-biomasy/ [Data dostępu 13.12.2015 r.]

[19.] http://www.naukowiec.org/wiedza/inzynieria-srodowiska/wykorzystanie-energii-

biomasy_841.html/ [Data dostępu 13.12.2015 r.]

[20.] http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,370417,biomasa-zrodlem-cennych-biowlokien.html/

[Data dostępu 13.12.2015 r.]

24