Биомасса

Цены на ископаемое топливо, а также природный газ, пропан и электроэнергию растут на протяжении многих лет, и ничто не указывает на то, что эта тенденция должна измениться. Неудивительно, что люди все чаще ищут более дешевые решения. Биомасса идеально вписывается в эту нишу.

Для многих людей, наиболее привычными формами возобновляемой энергии являются ветер и солнце. Но биомасса (растительный материал и отходы животного происхождения) является самым старым источником возобновляемой энергии, используется, как только наши предки узнали тайну огня.

Биомасса возобновляемый источник энергии, не только потому, что энергия в ней исходит от солнца, но и потому, что она может повторно расти в течение относительно короткого периода времени по сравнению с сотнями миллионов лет, которые потребовались для образования ископаемого топлива. Благодаря процессу фотосинтеза, хлорофилл у растений захватывает энергию солнца путем преобразования двуокиси углерода из воздуха и воды из почвы в углеводы - комплексные соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Когда эти углеводы сжигаются, они превращаются обратно в углекислый газ и воду и освобождают энергию, захваченную от солнца.

Энергию биомассы получают из органических веществ (за исключением полезных ископаемых).

Биомасса является одним из наиболее перспективных источников возобновляемой энергии. Часто носители этой энергии рассматриваются как отходы, а не источник энергии. Использование биомассы создает хорошую возможность самостоятельного развития сельских районов и малых городов, а также возможность улучшить окружающую среду за счет существенного снижения выбросов и экономические последствия, связанные с поддержанием существующих и создание новых рабочих мест в сельском и лесном хозяйстве, производстве и эксплуатации оборудования и техники.

Использование биомассы для энергетических целей происходит путем непосредственного сжигания древесины и древесных отходов, соломы, отходов сельскохозяйственных или энергетических культур.

В энергетическом отношении 2 тонны биомассы эквивалентно 1 тонне угля.

К биомассе относятся:

  • биотопливо газообразное (биогаз);
  • жидкое биотопливо;
  • твердые виды биотоплива.

Использование биомассы связанное с энергетической независимостью от внешних поставщиков традиционных видов топлива. Технологии, использующие биомассу, требуют больших первоначальных инвестиций по сравнению с гораздо раньше разработанными и развитыми технологиями ископаемого топлива. Однако, как показывает опыт, практические эксплуатационные расходы, как правило, ниже. Ключевым элементом при определении эффективности затрат часто выступают расходы на приобретение топлива. Тем не менее, с развитием рынка биотоплива, можно ожидать их снижения.

Твердое биотопливо

biomass-fotolia-optimizedКрупнейшими потенциальными поставщиками биотоплива являются лесное и сельское хозяйство, которые могут обеспечить его поставку в ряд систем теплоснабжения, предлагая конкурентно низкие закупочные цены по сравнению с ископаемым топливом.

Твердое биотопливо может использоваться для энергетических целей в виде:

  • массива дерева, щепы, коры и остатков обработки (опилки, стружка, пыль),
  • древесной щепы из быстро растущих видов древесных растений (ива, тополь, осина),
  • соломы и зерна (зерновые и рапс),
  • соломы зерновых культур особых энергетических растений,
  • обезвоженного осадка сточных вод,
  • макулатуры,
  • ряда других материалов и растительных отходов, образующихся на этапах выращивания и сбора, а также обработки промышленной продукции (сено, остатки кукурузы, сахарного тростника, корни, остатки переработки фруктов).

Чаще всего мы говорим об использовании древесины и соломы для производства тепловой энергии. В долгосрочной перспективе ожидается использование твердого биотоплива на предприятиях, производящих тепловую и электрическую энергию.

Жидкие виды биотоплива

Транспорт является динамично развивающимся сектором, практически 100% зависимым от нефти. Одновременно этот сектор постоянно увеличивает участие в загрязнение атмосферы. Осознание этих фактов привело к постепенному увеличению доли альтернативных видов топлива в автомобильном транспорте с целью повышения энергетической безопасности и снижения выбросов парниковых газов.

В настоящее время выделяется три группы альтернативных видов топлива, которые могут достичь значительной доли на рынке топливных материалов, а именно:

  • биотопливо жидкое, в виде биоэтанола, биодизеля и пиролитических масел,
  • природный газ,
  • водород, производимый с использованием возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой энергии и биомассы).

В краткосрочной перспективе, учитывая существующую сеть распределения топлива, самым простым является использование:

  • рапсового масла, переработанного в сложный метиловый эфир из рапсового жмыха, которое может использоваться в чистом виде в приспособленных транспортных средствах (например, в Германии, Австрии), смешанный с обычным дизельным топливом в количестве до 30% для определенных групп автомобилей (Франция, Чехия) или в количестве до 5%, в широко используемом топливе для дизельных двигателей (Франция, Чехия и Италия). Кроме того, эфир может быть использован вместо мазута или в качестве дополнения для этого топлива, примером является отопление нового здания Парламента Германии, а также Ватикана;
  • этилового спирта, который может представлять собой компонент бензина (Франция, Испания), или быть использован в качестве топлива в чистом виде (Швеция). Большинство транспортных средств без каких-либо модификаций двигателя могут использовать топливо с 15% добавкой биоэтанола (обезвоженного этилового спирта).

Биотопливо газовое

Биогаз - газообразная форма биомассы - образуется на свалках органических отходов и очистных сооружений.

Биогаз как один из элементов биомассы, пригодной для энергетических целей, может возникнуть в процессе анаэробной ферментации отходов животноводства в сельскохозяйственных биогазовых установках, на очистных сооружениях сточных вод и органических отходов на муниципальных свалках.

Полученный газ представляет собой смесь метана и двуокиси углерода. Никакой дополнительной обработки. Для его использования нужна сеть передачи топлива и оборудование для сжигания.

Биогаз с высоким содержанием метана (более 40%) может использоваться для полезных целей, в первую очередь для производства энергии. В последнее время большие надежды возлагают на использование жидких топлив, получаемых из биомассы.

Преимущества энергетического использования биомассы:

  • выделение энергии при минимальных затратах,
  • снижение платы за использование окружающей среды,
  • эффективное использование биоотходов (без их утилизации),
  • возможность получения финансовой помощи из экологических фондов.

Котлы на биомассе - виды и применение:

Пиролизные

В современных котлах для сжигания древесины процесс осуществляется таким образом, чтобы он протекал правильно и безопасно для домочадцев и окружающей среды. Образование копоти в процессе горения ограничено до минимума.

Сначала производиться сушка и дегазация древесины, помещенной в камеру сгорания. Затем имеет место процесс полного сгорания, протекающий при температуре около 1000 градусов Цельсия, при котором происходит дожигание частиц. Последним этапом является полное сгорание, то есть догорание твердых частиц, падающих с решетки. Это явление пиролиза или сухой перегонки древесины, в результате которого получают древесный газ. Он происходит при плотно закрытых загрузочной камере котла и дымоходе, а вентилятор поставляет только небольшое количество воздуха. Полученный газ направляют в сопло, к которому также подается так называемый вторичный воздух.

Из-за сложного процесса сгорания котел должен быть оснащен обширной автоматизацией, что также обеспечивает высокую эффективность его работы.

Пиролизные котлы предназначены для сжигания дров любого размера. Это могут быть даже обрезки и древесные стружки, хотя, в процессе использования такого топлива праильно сжигать мелкие деревяшки вместе с большими.

Стальные пиролизные котлы предназначены для древесины твердых пород; сжигание хвойных пород может привести к повреждению агрегата из-за коррозионных свойств смолы, содержащейся в ней, для такого дерева предназначены котлы с теплообменником из нержавеющей стали.

Котлы с ретортной горелкой

Обычные котлы требуют интенсивного технического обслуживания - частого добавления топлива и очистки золы. Альтернативой для них являются котлы оснащенные лотком и автоматической подачей топлива. Такие котлы кроме мелкого угля также могут сжигать древесные гранулы, а некоторые из них – зерна злаковых культур. Конструкция горелок в таких котлах предотвращает спекание золы в результате сжигания биотоплива, а контролеры имеют программы для оптимизации работы в зависимости от вида используемого топлива.

Эти котлы работают с лотком топлива. Обычно он продается в комплекте с котлом. Оптимально подобранный лоток для пеллет емкостью 180 л обеспечивает работу устройства в автоматическом режиме в течение 7 дней. Для сжигания пеллет и зерна используются шнековые и пневматические питатели. Пеллетный котел может работать, например, с системой солнечных батарей или камином с водяной рубашкой.

Ретортный котел достигает очень высокой эффективности, а его работа в значительной степени автоматизирована.

Котлы для сжигания соломы

Тюки помещают в вертикальную загрузочную камеру. Перегородка, отделяющая ее от камеры сгорания, имеет в нижней части отверстие. Напротив него находиться вентилятор, подающий воздух перпендикулярно к тюку. Летучие газы попадают в камеру сгорания, в направлении противоположном движению потока воздуха, и там догорают. Когда тюк соломы догорает, на его место подается следующий.

Выбор хорошего котла на биомассе. 7 вещей, на которые нужно обратить внимание перед покупкой

Покупка котла на биомассе может быть очень хорошим решением, но только при определенных условиях. Ведь не каждое устройство, стоящее на складе будет идеально работать в условиях конкретного дома. Поэтому к покупке нужно подготовиться заранее. На что обратить внимание при выборе котла на биомассе? Вот 7 наиболее важных вещей:

  1. Энергетический баланс здания, который определяет его потребность в энергии. Это ключевой вопрос. Выбор слишком большого котла будет на самом деле вызывать проблемы в дальнейшей эксплуатации (подогрев воды, неправильная работа установки, чрезмерное потребление топлива). С другой стороны, малый котел не нагревает должным образом помещения.
  2. Планируемый ассортимент сжигаемого топлива - при выборе котла, вы должны знать, какой вид топлива будете использовать. Наиболее удобно использовать, конечно, пеллеты, но если у вас есть доступ к зерну и соломе, то лучше выбрать котел с другой горелкой. Следует учитывать колебание цен на топливо и проверить, какое будет наиболее легко доступным - это поможет при принятии решения о выборе конкретного типа котла.
  3. Пакетный или ретортный? - Если вы заботитесь о комфортном использовании и максимальной автоматизации работы котла, то, безусловно, лучше выбрать ретортный с внешним баком (чем просторнее, тем реже придется добавлять топливо). В случае свободного доступа к соломе и другой сельскохозяйственной продукции стоит рассматривать пакетный котел без лотка.
  4. КПД – кпд современных котлов на биомассе очень высокий (превышает 90%), но все же есть устройства, которое в этом отношении превосходят аналоги. Непревзойденными являются пиролизные котлы и, если ваш бюджет позволяет, лучше рассмотреть такую покупку.
  5. Стоимость покупки - котлы на биомассе, безусловно, не дешевые. Стоимость устройства средней мощности хорошего качества с подавателем и продвинутой автоматизацией может свободно достигать несколько десятков тысяч. Помните также, что топливо не так дешево, как уголь или даже дерево. Все это принимается во внимание - с точки зрения конкретной семьи еще может оказаться более выгодным использования котла, например, газового.
  6. Драйвер - современный котел на биомассе должен иметь возможность управления ним снаружи котельной и высокий уровень взаимодействия с другими элементами системы отопления (напольным отоплением, солнечными батареями, тепловыми насосами). Если мы хотим полностью автоматизировать котельную, то необходимо выбрать котел, оснащенный передовыми техническими решениями.
  7. Форма и расположение дымового канала и бака - котел следует покупать тогда, когда уже есть котельная, и мы знаем, где находиться выходное отверстие для дымохода. В этом случае легко выбрать форму и размер, которые подходят для помещения. Нет ничего хуже, чем покупка котла, который по прибытии на место не может быть установлен без существенных модификаций.

Правильный выбор котла на биомассе является основой его дальнейшей бесперебойной работы. Любые ошибки на данном этапе, к сожалению, очень дороги и обременительны ремонтом.

Установка котла на биомассе:

Твердотопливные котлы могут работать эффективно работать с насосом или защищенным открытым сосудом. А это означает риск быстрой коррозии радиатора вследствие контакта воды с воздухом.

Что сделать для работы установки в закрытой системе, и в то время использования котла на твердом топливе? Можно использовать буферную емкость, то есть накопительный бак или пластинчатый теплообменник. Такое устройство соединяет два водные контуры – обогревающий помещение и радиатор. Он также может объединить несколько независимых источников нагрева, к примеру, котел на твердом топливе, котел на жидком топливе и солнечный коллектор.

Буфер обмена также необходим в системе с водогрейным котлом, работающим на соломе, так как при ее сжигании выделяется большое количество тепла, но это длиться недолго. Накопительный резервуар собирает тепло и таким образом сглаживает неровности работы котла – вследствие чего температура воды на выходе из бака резко не меняется.

Рекомендуется, чтобы минимальная вместимость резервуара составляла 500 литров на 10 кВт тепловой мощности котла. К сожалению, такой бак очень большой, громоздкий и не в каждое здание его можно внести, к тому же он слишком дорогой.