╗ Pridaj medzi obż˙benÚ   ╗ Hlavnß Strßnka

Prihlßsenie
Meno: 
Heslo:


NovÚ firmy
 
fynjybqReowack
BEOGRAD,BANOVO BRDO
SellAccs
Al Ladhiqiyah

spiderRourb
Jutiapa
loveawake.ru
Auckland
wazzRourb
Koln
Andreasdpo
Minsk
DavidPyday
Nestor


Najviac hżadanÚ vřrazy
 

Inzercia


gpz

Biomasa a jej vyu┼żitie
 
PridanÚ: 02.10.2013 VytlaŔiŁ Ŕlßnok
 
Popis viacer├Żch mo┼żn├Żch sp├┤sobov vyu┼żitia biomasy a ekonomick├ę prepo─Źty
 
 
 

Biomasa v podobe rastlín je chemicky zakonzervovaná slne─Źná energia. Je to sú─Źasne jeden z najuniverzálnejších a najrozšírenejších zdrojov energie na Zemi. Okrem toho, ┼że poskytuje vý┼żivu, pou┼żíva sa ako stavebný materiál, vyrába sa z nej papier, lieky alebo chemikálie, je tie┼ż výborným palivom. Biomasa sa ako palivový zdroj vyu┼żíva od objavenia oh┼ła. Jej výhodou je, ┼że ponúka nielen ve─żkú rôznorodos┼ą vstupných surovín, ale aj univerzálne vyu┼żitie v energetike. Je ju mo┼żné vyu┼żi┼ą nielen na výrobu tepla ale aj na výrobu  elektriny v moderných spa─żovacích zariadeniach. Kvapalné a plynné formy biomasy (etanol, metanol, drevoplyn, bioplyn) je tie┼ż mo┼żné pou┼żi┼ą na pohon motorových vozidiel. Dnes sa však ─Źasto pova┼żuje za nízko kvalitné palivo a v mnohých krajinách sa ani neobjavuje v energetických štatistikách.

CHEMICKÉ ZLO┼ŻENIE BIOMASY 
Hoci chemické zlo┼żenie biomasy sa medzi jednotlivými rastlinnými druhmi líši, v priemere rastliny obsahujú asi 25% lignínu a 75% uh─żovodíkov alebo cukrov. Uh─żovodíková zlo┼żka pozostáva z mnohých molekúl cukrov spojených do dlhých re┼ąazcov polymérov. Dve významné zlo┼żky uh─żovodíkov sú celulóza a hemi-celulóza. Príroda vyu┼żíva dlhé polyméry celulózy na stavbu vlákien, ktoré dávajú rastlinám potrebnú pevnos┼ą. Lignínová zlo┼żka pôsobí ako lepidlo, ktoré dr┼żí spolu celulózové vlákna.

AKO VZNIKÁ BIOMASA? 
Rastliny na svoj rast vyu┼żívajú oxid uhli─Źitý z atmosféry a vodu zo zeme, ktoré v─Ćaka fotosyntéze pretvárajú na uh─żovodíky - stavebné ─Źlánky biomasy. Slne─Źná energia, ktorá je hybnou silou fotosyntézy je v skuto─Źnosti uskladnená v chemických väzbách tohto organického materiálu. Pri spa─żovaní biomasy opätovne získavame energiu uskladnenú v chemických väzbách. Kyslík zo vzduchu sa spája s uhlíkom v rastline, pri─Źom vzniká oxid uhli─Źitý a voda. Tento proces je cyklicky uzatvorený, preto┼że vznikajúci oxid uhli─Źitý je vstupnou látkou pre novú biomasu.

Kolobeh CO2 v prírode. 

BIOMASA AKO PALIVO 
Na rozdiel od dreva, ktoré sa od nepamäti vyu┼żíva na varenie i kúrenie, v posledných nieko─żkých storo─Źiach ─żudstvo vyu┼żíva hlavne fosílnu formu biomasy - uhlie. Toto palivo vzniklo ako výsledok ve─żmi pomalých chemických procesov, ktoré menili polyméry cukrov na chemickú zlo┼żku, ktorá nahradila lignín. Tým sa dodato─Źné chemické väzby v uhlí stali koncentrovaným zdrojom energie. Všetky fosílne palivá, ktoré dnes spotrebovávame (uhlie, ropa, zemný plyn) sú v podstate pradávnou biomasou. Po─Źas miliónov rokov sa prírodnými procesmi dostala pôvodná biomasa pod zem, kde sa postupne menila na tieto palivá. Hoci fosílne palivá obsahujú rovnaké stavebné prvky (uhlíka a vodík) ako ─Źerstvá biomasa, nie sú pova┼żované za zdroje obnovite─żné, preto┼że ich vznik trval tak dlhú dobu.

Z h─żadiska vplyvu na ┼żivotné prostredie je ve─żký rozdiel medzi fosílnou a obnovite─żnou (─Źerstvou) biomasou. Pri fosílnych palivách dochádza k ovplyv┼łovanou ┼żivotného prostredia tým, ┼że pri ich spálení sa do atmosféry dostávajú látky, ktoré boli po mnoho milión rokov ulo┼żené pod zemským povrchom. Na rozdiel od nich je spa─żovanie ─Źerstvej biomasy z h─żadiska emisií skleníkových plynov neutrálne.

Najrozšírenejším palivom z kategórie biomasy je drevo. Drevo ako palivo mô┼że ma┼ą rôznu podobu - mô┼że by┼ą vyu┼żívané ako kusové, ako drevný odpad (napr. vo forme štiepok, alebo peliet) alebo mô┼że by┼ą špeciálne pestované ako energetická rastlina napr. v┼Ľba. Existujú však aj iné zdroje, ktoré hrajú významnú úlohu v energetickej bilancii mnohých krajín. Sem patria napr. organické zvyšky z po─żnohospodárskej výroby ako je napr. slama. Biomasou je aj bioplyn získavaný zo skládok komunálneho odpadu, ─Źisti─Źiek odpadových vôd alebo hnojovice zo ┼żivo─Źíšnej výroby.

Z h─żadiska svojej perspektívy je biomasa pova┼żovaná za k─żú─Źový obnovite─żný zdroj energie a to tak na úrovni malých ako i ve─żkých technologických celkov. U┼ż dnes sa podie─ża asi 14 % na celosvetovej spotrebe primárnych energetických zdrojov. Avšak pre tri štvrtiny obyvate─żstva Zeme, ┼żijúcich preva┼żne v rozvojových krajinách, je najdôle┼żitejším palivovým zdrojom. V priemere jej podiel na spotrebe energie v týchto krajinách predstavuje asi 38% (v niektorých krajinách a┼ż 90%). Je mo┼żné predpoklada┼ą, ┼że pri raste populácie a zni┼żovaní rezerv fosílnych palív bude jej význam vo svete ─Ćalej narasta┼ą.

Biomasa je významným zdrojom aj v niektorých rozvinutých krajinách. Vo Švédsku alebo v susednom Rakúsku sa podie─ża asi 15 % na spotrebe energie (u nás je to menej ako 1 %). Vo Švédsku existujú plány na podstatne vyššie vyu┼żívanie biomasy, ktorá by mala v budúcnosti nahradi┼ą energiu získavanú  v sú─Źasnosti v jadrových elektrár┼łach. V USA je podiel biomasy na primárnych zdrojoch asi 4 %, ─Źo je asi to─żko energie, ko─żko sa jej získava v jadrových elektrár┼łach. Vä─Źšina energie biomasy pokrýva spotrebu tepla, avšak významne sa podie─ża aj na výrobe elektriny. Dnes v USA pracujú elektrárne spa─żujúce biomasu s celkovým elektrickým výkonom viac ako 9000 MW. Pod─ża niektorých analýz neexistuje ┼żiadna bariéra, aby podiel biomasy na spotrebe energie v USA vzrástol na viac ako 20 %. Biomasa pestovaná na po─żnohospodárskej pôde by napr. dokázala bez problémov nahradi┼ą energiu vyrábanú jadrovými reaktormi, a to i bez dôsledkov na ceny po─żnohospodárskych plodín. Navyše biomasa pestovaná na výrobu etanolu by dokázala nahradi┼ą viac ako 50 % dová┼żanej ropy.

Podiel biomasy na výrobe tepla. 

PRODUKCIA BIOMASY 
Biomasa sa podstatne líši od iných zdrojov energie, preto┼że potrebuje pre svoj rast pôdu. Vo všeobecnosti je mo┼żné poveda┼ą, ┼że prirodzená produkcia biomasy je asi 5 ton na ka┼żdý hektár za rok pre drevité rastliny. Túto hodnotu je však mo┼żné podstatne zvýši┼ą zlepšeným hospodárením a výberom rastlín. Napr. pestovanie rýchlorastúcich drevín vedie k 2 a┼ż 10-násobnému nárastu produkcie. Vhodným výberom pôdy a pestovaného druhu je v našich klimatických podmienkach be┼żná produkcia biomasy (sušiny) na úrovni 10 a┼ż 15 t/ha/rok. V tropických oblastiach je to 15 a┼ż 25 t/ha/rok. Ve─żmi vysoká produkcia suchej rastlinnej hmoty bola získaná v Brazílii a Etiópii z eukalyptu a to a┼ż 40 t/ha/rok. Vysoké vý┼ąa┼żky sú tie┼ż mo┼żné z bezdrevných rastlín napr. priemerná produkcia cukrovej trstiny vzrástla za posledných nieko─żko rokov z 47 na 65 t/ha/rok (vrátane vlhkosti). Rekordná produkcia a┼ż 100t/ha/rok bola dosiahnutá v niektorých oblastiach ako sú Ju┼żná Afrika, Hawaii alebo Queensland v Austrálii. 
Rozlo┼żenie biomasy vo svete. 

ENERGETICKÁ HODNOTA 
Vzh─żadom na rôzne formy biomasy je aj energia v nej obsiahnutá rôzna. Energetický obsah suchých rastlín (obsah vlhkosti 15-20%) sa pohybuje okolo 14 MJ/kg. Úplne suchá biomasa preto mô┼że by┼ą z poh─żadu energetického obsahu porovnávaná s uhlím, ktoré má výhrevnos┼ą 10 a┼ż 20 MJ/kg pre hnedé uhlie a okolo 30 MJ/kg pre ─Źierne uhlie. V ─Źase zberu však biomasa obsahuje zna─Źné mno┼żstvo vody, ktoré sa pohybuje od 8 do 20 % pre slamu, po 30 a┼ż 60 % pre drevo. Obsah vody v hnojovici, z ktorej sa získava bioplyn je 75 a┼ż 90 % a v niektorých vodných rastlinách ako je napr. hyacint a┼ż 95 %. Na druhej strane obsah vody v uhlí sa pohybuje na úrovni 2 a┼ż 12 %. Z tohto dôvodu je energia biomasy v ─Źase zberu zvy─Źajne ni┼żšia ako v prípade uhlia. Chemické zlo┼żenie biomasy však z nej robí podstatne ekologickejšie palivo ako je uhlie. Súvisí to s tým, ┼że biomasa má ni┼żší obsah síry ako uhlie. Obsah popola pri spálení je tie┼ż ni┼żší ako v prípade uhlia, navyše tento popol neobsahuje toxické kovy a iné kontaminanty a pre jeho obsah ┼żivín je ho mo┼żné vyu┼żi┼ą ako hnojivo. 
Energetický obsah niektorých surovín.

VÝHODY VYU┼ŻÍVANIA BIOMASY AKO PALIVA 
Ekonomický rozvoj vidieka tak v rozvojových ako aj v rozvinutých krajinách je jednou z hlavných výhod pou┼żívania biomasy ako zdroja energie. Výsledkom prechodu na produkciu biopalív býva zvýšenie príjmov po─żnohospodárov, diverzifikácia po─żnohospodárskej produkcie, revitalizácia pôdy, zni┼żovanie emisií z energetiky, zni┼żovanie nadprodukcie potravín a odbúravanie dotácií napr. za neobrábanie pôdy sú. Zvyšovanie príjmov vedie aj k ─Ćalším - nepriamym výhodám - ako je napr. o┼żivenie miestneho hospodárstva. Táto skuto─Źnos┼ą mô┼że v kone─Źnom dôsledku vies┼ą k obmedzeniu migrácie obyvate─żstva z vidieka do miest, ─Źo je vá┼żny problém v mnohých krajinách sveta. Tvorba nových pracovných príle┼żitostí pri vyu┼żívaní biomasy (zber, spracovanie a vyu┼żitie) a priemyselný rozvoj via┼żuci sa na vývoj technológií mô┼że by┼ą obrovský.

EÚ u┼ż nieko─żko rokov pracuje na reforme po─żnohospodárstva a efektívnejšom vyu┼żívaní pôdy. Európske po─żnohospodárstvo dnes spo─Źíva na obmedzenom po─Źte plodín ur─Źených na ob┼żivu ─żudí a zvierat, ktoré sú v sú─Źasnosti ve─żmi silne dotované. Navyše pokles cien týchto plodín vedie k nízkym a ─Źasto ve─żmi nestálym príjmom po─żnohospodárov v mnohých európskych krajinách. Prechod na pestovanie tzv. technických surovín sa ─Źasto uvádza ako jedno z dôle┼żitých riešení problémov po─żnohospodárstva. Pestovanie nových plodín mô┼że otvori┼ą nové trhy a efektívne vyu┼żi┼ą pôdny fond, ktorý je v sú─Źasnosti málo vyu┼żitý. V roku 1991 bolo obrábaných asi 128 milión hektárov pôdy, z nich bolo postupne asi 0,8 milión hektárov vy┼łatých z po─żnohospodárskej produkcie v dôsledku nadprodukcie potravín. V budúcnosti sa plánuje na vyradenie ove─ża vä─Źšia rozloha. Je zrejmé, ┼że preorientovanie sa na nepotravinové plodiny, kam patrí aj biomasa pestovaná pre energetické ú─Źely mô┼że významne pomôc┼ą po─żnohospodárstvu i ekonomike, nako─żko bude mo┼żné zní┼żi┼ą dotácie do tohoto sektora.

Z poh─żadu zni┼żovania emisií skleníkových vplyvov a klimatických zmien majú všetky biotechnológie mimoriadny význam. Nielen rastliny, ktoré po─Źas svojho rastu absorbujú z atmosféry CO2, ale aj vyu┼żívanie bioplynu pozostávajúceho hlavne z metánu (CH4), zo skládok odpadu alebo hnojovice, významne prispievajú k zni┼żovaniu emisií. Metán má v atmosfére a┼ż 20 násobne vyšší ú─Źinok na uvedený jav ako CO2.

Z h─żadiska zni┼żovania emisií síry a obmedzovania kyslého spádu (kyslé da┼żde) má vyu┼żívanie biomasy taktie┼ż ve─żký význam, nako─żko obsah síry v nej je podstatne ni┼żší ako v prípade uhlia alebo ropy. Navyše biomasu je mo┼żné primiešava┼ą do uhlia, a tak ─Ćalej zni┼żova┼ą emisie síry v klasických elektrár┼łach alebo kotolniach.

Vyu┼żívanie biomasy na energetické ú─Źely poskytuje aj ─Ćalšie ekologické výhody. Medzi najdôle┼żitejšie patrí zlepšenie kvality lesov, vôd alebo zamedzenie erózie pôdy. Nevýhodou biomasy ako paliva je, ┼że takmer všetky druhy surovej biomasy podliehajú v normálnych podmienkach rýchlemu rozkladu. Z tohto dôvodu len málo z nich je vhodných na dlhodobé skladovanie a vzh─żadom na ich relatívne nízku energetickú hustotu sú tie┼ż náklady na ich dopravu relatívne vysoké. V sú─Źasnej dobe sa preto h─żadajú cesty, ako ─Źo naju┼żito─Źnejšie vyu┼żi┼ą tento zdroj energie.

VÝROBA ENERGIE Z BIOMASY

Z h─żadiska metódy výroby energie z biomasy sa dnes v praxi presadzujú nasledovné procesy: 
 Priame spa─żovanie. 
 Termochemické spracovanie s cie─żom zvýšenia kvality biopaliva. Sem patrí napr.  pyrolýza alebo sply┼łovanie. 
 Biologické procesy ako sú anerobické hnitie alebo fermentácia, ktoré vedú k produkcii plynných a kvapalných biopalív.

Bezprostredným produktom týchto procesov je teplo vyu┼żívané v mieste výroby alebo v jej blízkosti. Teplo sa vyu┼żíva bu─Ć priamo na prípravu teplej vody alebo na výrobu pary s následným pohonom elektro-generátora a výrobou elektriny. Inými produktmi sú napr. drevné uhlie alebo kvapalné biopalivá na pohon motorových vozidiel.

SPA─ŻOVANIE 
Technológia priameho spa─żovania biomasy je najbe┼żnejším spôsobom jej energetického vyu┼żitia. Je to metóda v praxi overená a komer─Źne dostupná na vysokej úrovni. Spa─żovacie zariadenia sa dodávajú v rôznych prevedeniach a výkonoch, pri─Źom sú schopné spa─żova┼ą prakticky akéko─żvek palivo od dreva cez baly slamy a┼ż po slepa─Źí trus alebo komunálny odpad. Význam má predovšetkým spa─żovanie odpadového dreva a odpadov z po─żnohospodárskej produkcie (slama). Vznikajúce teplo sa vyu┼żíva na vykurovanie, v technologických procesoch (procesné teplo) alebo na výrobu elektrickej energie. 
Spa─żovací proces v dreve prebieha v nasledujúcich fázach: 
 Voda vo vnútri dreva za─Źne vrie┼ą (aj ve─żmi staré a relatívne suché drevo obsahuje a┼ż 15% vody vo svojich bunkových štruktúrach). 
 Z dreva sa postupne uvo─ż┼łuje plyn, pri─Źom pre správne spa─żovanie je potrebné, aby tento plyn horel a neunikal do komína. 
 Vznikajúci plyn sa mieša s atmosferickým vzduchom a horí pri vysokej teplote. 
 Zvyšok dreva (zvä─Źša uhlík) horí tie┼ż, pri─Źom ako odpad vzniká popol.

Pre ú─Źinné spa─żovanie je potrebné zabezpe─Źi┼ą: 
 dostato─Źne vysokú teplotu; 
 dostatok vzduchu 
 dostatok ─Źasu, aby mohlo prebehnú┼ą úplné spálenie biomasy.

Ak pri horení nie je zabezpe─Źený prívod dostato─Źného mno┼żstva vzduchu, horenie je neúplné a vznikajúci dym obsahujúci nespálený uhlík je ─Źierny. Tento proces je sprevádzaný aj charakteristickým zápachom a zna─Źným mno┼żstvom usadenín v komíne, ktoré mô┼żu hrozi┼ą znovu zapálením. Na druhej strane ak je pri horení ve─żké mno┼żstvo vzduchu, klesá teplota a plyny unikajú z dreva nespálené, pri─Źom odnášajú so sebou aj u┼żito─Źnú energiu. Správne mno┼żstvo vzduchu je preto kritické pre dokonalé horenie. Výsledkom je neprítomnos┼ą dymu a zápachu. Regulácia prívodu vzduchu zvä─Źša závisí na pou┼żitom komíne a ceste, ktorou sa vzduch do miesta spa─żovania dostáva.

Hoci priame spa─żovanie je najjednoduchšou a najbe┼żnejšou metódou vyu┼żitia energie biomasy, nie v┼żdy je to proces ú─Źinný. Príkladom mô┼że zohriatie vody nad oh┼łom. Energetický obsah 1 m3 suchého dreva je asi 10 GJ, alebo 10 milión kJ. Na zvýšenie teploty jedného litra vody o jeden stupe┼ł je potrebných 4,2 kJ tepla. Na zovretie litra vody by preto malo posta─Źi┼ą asi 400 kJ, ─Źo zodpovedá pribli┼żne 40 kubických centimetrov dreva. V praxi však pri otvorenom ohni potrebujeme ove─ża viac dreva ─Źasto a┼ż 50-krát viac , ─Źo znamená ┼że ú─Źinnos┼ą spa─żovacieho procesu pri otvorenom ohni je asi 2 %. Súvisí to s tým, ┼że vä─Źšia ─Źas┼ą energie dreva uniká bez ú┼żitku. Navrhnutie spa─żovacieho kotla, ktorý by sa vyzna─Źoval podstatne vyššou ú─Źinnos┼ąou si preto vy┼żaduje pochopenie celého spa─żovacieho procesu. Dôle┼żitým krokom je pochopenie odparovania vody z dreva, teda procesu ktorý energiu spotrebováva. Spotrebovaná energia však predstavuje len malé percento z celkovej vyu┼żite─żnej energie. Moderné spa─żovacie systémy sú ve─żmi podobné tým, ktoré sa vyu┼żívajú na spa─żovanie uhlia a vyzna─Źujú sa ú─Źinnos┼ąou spa─żovania a┼ż 90%.

PYROLÝZA 
Pyrolýza je jednoduchý a pravdepodobne najstarší spôsob úpravy biomasy na palivo vyššej kvality - tzv. drevné uhlie. Na jeho výrobu je okrem dreva mo┼żné vyu┼żi┼ą aj iné suroviny napr. slamu. Pyrolýza spo─Źíva v zohrievaní biomasy (ktorá je ─Źasto rozdrvená a dodávaná do reaktora) v neprítomnosti vzduchu na teplotu 300 - 500 st. Celzia, a┼ż do doby pokia─ż všetky prchavé látky z nej neuniknú. Zvyšok - drevné uhlie  je palivo, ktoré má takmer dvojnásobnú energetickú hustotu v porovnaní so vstupnou surovinou a navyše lepšie horí (horí pri vyššej teplote). V mnohých krajinách sveta sa dnes vyrába drevené uhlie pyrolýzou dreva. V závislosti na obsahu vlhkosti a ú─Źinnosti procesu je potrebných asi 4-10 ton dreva na výrobu jednej tony drevného uhlia.

Pyrolýza mô┼że prebieha┼ą aj v prítomnosti malého mno┼żstva vzduchu (sply┼łovanie), vody (parné sply┼łovanie) alebo vodíka (hydrogenácia). Nielen drevné uhlie, ale aj iné produkty pyrolýzy majú zna─Źný energetický význam. Moderné pyrolytické systémy sú schopné zhroma┼ż─Ćova┼ą prchavé produkty vznikajúce pri tomto procese. Jedným z ve─żmi u┼żito─Źných produktov mô┼że by┼ą napr. metán, vhodný na výrobu elektriny v plynových turbínach. Kvapalné produkty pyrolýzy majú potenciál podobný rope avšak obsahujú niektoré kyseliny, a musia by┼ą preto pred pou┼żitím upravené. Rýchla pyrolýza dreva pri teplote 800-900 st. Celzia vedie k produkcii len 10% drevného uhlia a a┼ż 60% materiálu sa mení na energeticky hodnotné palivo - plyn bohatý na vodík a oxid uho─żnatý. Tým sa rýchla pyrolýza stáva aj konkurentom be┼żnému sply┼łovaciemu procesu (pozri ni┼żšie), avšak na rozdiel od sply┼łovania nie je  v sú─Źasnosti dostupná na komer─Źnej úrovni.

V sú─Źasnosti je pyrolýza pova┼żovaná za prí┼ąa┼żlivú technológiu. Súvisí to aj s tým, ┼że prebieha pri relatívne nízkych teplotách, ─Źo vedie k ni┼żšej emisii potenciálnych škodlivín v porovnaní s úplným spa─żovaním biomasy. Ni┼żšie emisie pri tomto procese viedli aj k pokusom o pyrolýzu takých materiálov ako sú plasty alebo pneumatiky.

SPLY┼çOVANIE 
Základné princípy sply┼łovania biomasy sú známe od za─Źiatku 19.storo─Źia. Táto technológia bolo nato─żko univerzálna a spo─żahlivá, ┼że po─Źas 2.svetovej vojny sa na európskych cestách pohybovalo nieko─żko miliónov vozidiel so sply┼łovacím agregátom vyrábajúcim drevoplyn spa─żovaný v motore vozidla. Nástupom širokého vyu┼żívania ropných produktov záujem o túto technológiu postupne opadol. O┼żivenie nastalo a┼ż po ropnej kríze v 70-tych rokoch.

Sply┼łovanie je proces, pri ktorom sú produkované hor─żavé plyny ako vodík, oxid uho─żnatý, metán a niektoré nehor─żavé produkty. Celý proces prebieha pri nedokonalom (─Źiasto─Źnom) horení a ohrievaní biomasy teplom vznikajúcim pri horení. Vznikajúca zmes plynov má vysokú energetickú hodnotu a mô┼że by┼ą pou┼żitá ako iné plynné palivá tak pri výrobe tepla a elektriny ako aj v motorových  vozidlách. Vo vozidlách však tento plyn vedie k ni┼żšiemu výkonu motora asi o 40 %.

Sply┼łovanie prebieha v kotli s obmedzeným prístupom vzduchu. Nedostatok kyslíka spôsobuje nedokonalé horenie. Pri úplnom horení uh─żovodíkov (z ktorých sa drevo skladá) sa kyslík spája s uhlíkom pri─Źom vzniká CO2 a H2O. Obmedzený prístup vzduchu ešte stále umo┼ż┼łuje mierne horenie, pri ktorom vzniká CO avšak vodík sa nespája len s kyslíkom za vzniku molekuly vody, ale uvo─ż┼łuje sa ako ─Źistý plyn - H2. Pri procese sa uvo─ż┼łujú aj iné zlo┼żky ako napr. uhlík, ktorý tvorí dym. Teplo vznikajúce pri nedokonalom spa─żovaní sa vyu┼żíva na to, aby sa porušovali väzby medzi uh─żovodíkovými atómmi. Vznikajúce uhlíkové a vodíkové atómy sa však spájajú s inými, pri─Źom sa uvo─ż┼łuje teplo, ktoré udr┼żuje celý proces bez dodávania energie zvonku. Výsledkom je vznik plynov, ktoré sa ─Ćalej mô┼żu spa─żova┼ą. Zlo┼żenie plynov je nasledujúce:

V závislosti na konštrukcii sply┼łovacieho zariadenia je mo┼żné zvýši┼ą podiel produkovaného metánu alebo iných plynov. Sply┼łovanie je teda jednoduchý proces výroby plynných palív z palív pevných.

SYNTETICKÉ PALIVÁ 
Sply┼łovacie zariadenie, ktoré namiesto vzduchu pou┼żíva ─Źistý kyslík, vyrába zmes plynov skladujúcu sa hlavne z H2, CO a CO2. Výhodou tohto procesu je, ┼że po odstránení CO2 vzniká tzv. syntetický plyn, z ktorého je mo┼żné vyrobi┼ą takmer akýko─żvek uh─żovodík. Reakciou H2 s CO je mo┼żné získa┼ą ─Źistý metán (CH4). Iným ved─żajším produktom je metanol (CH3OH), ktorý mô┼że slú┼żi┼ą ako priama náhrada za benzín v spa─żovacích motoroch. Tento postup výroby metanolu je však relatívne drahý a v sú─Źasnosti na komer─Źnej báze neprebieha. Technológia je overená a okrem biomasy sa mô┼że na výrobu syntetického plynu (a následne metanolu) vyu┼żíva┼ą aj uhlie.

FERMENTÁCIA 
Fermentácia roztokov cukrov je spôsob výroby etanolu (etylalkoholu) z biomasy. Je to anerobický biologický proces, pri ktorom sa cukry menia pôsobením mikroorganizmov (kvasnice) na alkohol - etanol resp. metanol. Etanol je ve─żmi kvalitné kvapalné palivo, ktoré podobne ako metanol je mo┼żné vyu┼żi┼ą ako náhradu za benzín v motorových vozidlách. Toto palivo je v sú─Źasnosti vo ve─żkom rozsahu vyu┼żívané hlavne v Brazílii. Ro─Źne sa v tejto krajine vyrobí asi 12 miliárd litrov etanolu, ktorý vyu┼żíva viac ako 5 miliónov automobilov jazdiacich na ─Źistý etanol a pribli┼żne 9 miliónov automobilov jazdiacich na zmes  20 - 22 % alkoholu a asi 80 % benzínu.

Na výrobu etanolu ale aj metanolu sa ako vhodné suroviny dajú vyu┼żi┼ą viaceré rastliny napr. obilie, zemiaky, kukurica, cukrová trstina, cukrová repa, ovocie a iné plodiny. Hodnota ktorejko─żvek vstupnej suroviny pre fermenta─Źný proces závisí na jednoduchosti s akou je mo┼żné z nej získa┼ą cukry. Najlepšou surovinou sa ukazuje cukrová trstina resp. melasa vznikajúca po extrakcii š┼ąavy z nej. Inými vhodnými surovinami sú zemiaky alebo obilniny. Cukry je mo┼żné vyrobi┼ą aj z celulózy (dreva), avšak proces je komplikovanejší. Celulóza sa najskôr pomelie a potom zmieša s horúcou kyselinou. Po 30 hodinách kaša obsahuje asi 6-10 % alkoholu, ktorý je mo┼żné získa┼ą destiláciou. Vzh─żadom na to, ┼że pou┼żitá surovina sa nepremení celá na  biopalivo, vznikajú pri tomto procese cenné ved─żajšie produkty, ktoré mô┼żu nahradi┼ą bielkovinové krmivá.

Energetický obsah etanolu je asi 30 GJ/t, alebo 24 GJ/m3. Celý proces fermentácie si vy┼żaduje zna─Źný prísun tepla, ktoré sa zvy─Źajne vyrába spa─żovaním rastlinných zvyškov. Hoci strata energie je pri výrobe etanolu ve─żká, býva zvy─Źajne vykompenzovaná kvalitou paliva a jeho transportovate─żnos┼ąou.

ANEROBICKÉ VYHNÍVANIE 
Príroda má schopnos┼ą postara┼ą sa o likvidáciu organických zvyškov cestou ich rozkladu. Anerobické hnitie podobne ako pyrolýza prebieha v prostredí bez prítomnosti vzduchu, avšak proces hnitia prebieha pomocou baktérií kým pyrolýza pri pôsobení vysokej teploty. Hnitie organických zvyškov prebieha všade v  teplom a vlhkom prostredí a dokonca aj pod vodou, kde vedie k tvorbe plynov vystupujúcich na hladinu. Ke─Ć┼że vznikajúce plyny sú hor─żavé, mô┼że dochádza┼ą k ich samozapáleniu, ─Źo v minulosti viedlo k tajomným úkazom nad hladinou jazier.  Tento jav bol vysvetlený len v 18. storo─Źí, ke─Ć sa podarilo pochopi┼ą proces anerobického hnitia, ktorý prebieha bez prítomnosti vzduchu (kyslíka). V roku 1776 ho opísal Alessandro Volta a v roku 1800 Humphery Davy ako prvý pozoroval prítomnos┼ą hor─żavého metánu v hnojovici. Plyn vznikajúci nad hladinou jazier podobne ako plyn vznikajúci pri hnití organických látok v inom prostredí sa nazýva bioplyn a skladá sa hlavne z metánu (CH4) a oxidu uhli─Źitého (CO2).

Získavanie bioplynu z odpadov a jeho spa─żovanie plynovými turbínami je proces nenáro─Źný a technologické prvky sú be┼żne dostupné trhu. Nenáro─Źnos┼ą získavania bioplynu a jeho premeny na u┼żito─Źnú energiu je evidentná aj tým, ┼że v rozvojových krajinách ako je India alebo ─îína existuje nieko─żko miliónov ve─żmi jednoduchých rodinných zariadení, vyu┼żívajúcich bioplyn len na výrobu tepla na varenie v domácnostiach.

BIOPALIVÁ

Pod pojmom biopalivá sa ukrýva ve─żký po─Źet zdrojov energie organického pôvodu od dreva a┼ż po organický materiál na skládkach komunálneho odpadu. Biopalivá sú v podstate všetky tuhé, kvapalné a plynné  palivá vyrobené z organických látok bu─Ć priamo z rastlín alebo nepriamo z priemyselných, po─żnohospodárskych alebo domácich odpadov. Rastliny okrem toho, ┼że ich mô┼żeme získava┼ą priamo z prírody,  je mo┼żné aj špeciálne pestova┼ą pre energetické ú─Źely.

VÝROBA ELEKTRINY 
Tradi─Źný spôsob výroby elektriny z biomasy je vo vä─Źšine prípadov zalo┼żený na jej priamom spa─żovaní a výrobe pary, ktorá pohá┼ła parnú turbínu podobne ako je to v uho─żných elektrár┼łach. Táto technológia je dnes ve─żmi prepracovaná a umo┼ż┼łuje pou┼żitie viacerých druhov vstupných surovín. Jej nevýhodou je, ┼że si vy┼żaduje relatívne vysoké investi─Źné náklady na jednotku výkonu, celková ú─Źinnos┼ą výroby je nízka a navyše neposkytuje mo┼żnosti ─Ćalšieho zlepšenia.

Výroba elektriny sply┼łovaním biomasy je novou metódou. Namiesto priameho spa─żovania biomasy sa vyu┼żíva proces jej sply┼łovania a následného spa─żovania plynu v plynovej turbíne podobne ako je to pri výrobe elektriny v elektrár┼łach na plyn. Výhodou tejto technológie je ove─ża vyššia ú─Źinnos┼ą, nako─żko pri sply┼łovaní a┼ż 65-70% energie obsiahnutej v biomase sa premie┼ła na hor─żavý plyn. Investi─Źné náklady na výstavbu plynových turbín sú relatívne nízke a navyše tu existujú zna─Źné mo┼żnosti zlepšovania technológie. Hoci metóda sply┼łovania poskytuje viacero výhod ešte nie je dostato─Źne rozvinutá, na to aby mohla by┼ą be┼żne pou┼żívaná. 
Elektrárne so sply┼łovaním biomasy pozostávajú z nasledujúcich komponentov: 
 Zariadenie na prípravu a dopravu paliva 
 Sply┼łovacia reaktorová nádoba 
 ─îisti─Źka plynov a zmiešavací systém 
 Turbína resp. spa─żovací motor.

Pri spa─żovaní plynov v motoroch alebo turbínach sa vy┼żaduje pou┼żitie ve─żmi ─Źistého plynu. Na výrobu takéhoto plynu sú potrebné nielen dodato─Źné zariadenia ako sú chladi─Źe a zmiešavacie systémy, ale aj špeciálne upravená reaktorová nádoba, ─Źo celú technológiu zna─Źne komplikuje. Navyše technológia je dos┼ą citlivá na pou┼żitý typ biomasy (rôzne druhy sa správajú odlišne), ─Źo si vy┼żaduje vyššiu kontrolu vstupných surovín ako v iných typoch elektrární. Najlepším palivom býva drevné uhlie zbavené vlhkosti a iných prchavých látok, to však znamená osobitné zariadenie na jeho výrobu.

V najjednoduchších plynových turbínach sú horúce odpadové plyny vypúš┼ąané priamo do ovzdušia. V moderných technológiách sú však tieto plyny vyu┼żívané na výrobu pary v osobitných parogenerátoroch. Táto para sa mô┼że pou┼żi┼ą bu─Ć na vykurovanie objektov (kogenera─Źná jednotka), alebo je vhá┼łaná spä┼ą do turbíny, ─Źím sa zvyšuje výkon a ú─Źinnos┼ą výroby (Steam-injected gas turbine - STIG), alebo sa pou┼żije na ─Ćalšiu výrobu elektriny v parnej turbíne (Gas turbine/steam turbine combined cycle - GTCC), ─Źo taktie┼ż vedie k zvýšeniu celkového výkonu a ú─Źinnosti zariadenia.

Z uvedeného je zrejmé, ┼że elektrárne so sply┼łovaním biomasy sú podstatne zlo┼żitejšie ako zariadenia (kotle) pou┼żívané len na výrobu tepla. Napriek tomu sú do vývoja uvedených sply┼łovacích technológií dnes investované milióny dolárov ro─Źne. V pozadí je snaha o nahradenie zemného plynu, ktorý je dnes uprednost┼łovaný pri výrobe elektriny uhlím, ktorého zásoby sú ove─ża vä─Źšie. Sply┼łovanie uhlia a následná výroba elektriny nemajú také ne┼żiadúce dopady na ┼żivotné prostredie ako klasické spa─żovanie uhlia, a preto sa táto metóda ozna─Źuje ako tzv. ─Źisté spa─żovanie uhlia. Vývoj týchto technológií však umo┼ż┼łuje aj pou┼żívanie biomasy ako paliva, ktoré je dos┼ą podobné uhliu (Biomass integrated gasifier/gas turbines - BlG/GT). Výhodou biomasy v porovnaní s uhlím je, ┼że sa ─żahšie sply┼łuje a má ve─żmi nízky obsah síry, ─Źo zna─Źne zni┼żuje náklady na výrobu elektriny a dáva uvedenej technológii BIG/GT ve─żkú perspektívu do budúcnosti.

SPOLO─îNÉ SPA─ŻOVANIE UHLIA A BIOMASY 
Spolo─Źné spa─żovanie uhlia a biomasy je vzh─żadom na podobnos┼ą uvedených palív mo┼żné. Je to tie┼ż jedna z ciest zni┼żovania emisií spojených s výrobou elektriny v uho─żných elektrár┼łach. Vo svete dnes pracuje viacero takýchto elektrární, ktoré sa líšia zastúpením biomasy v zmesnom palive. Be┼żne sa podiel biomasy pohybuje na úrovni 5 - 20 %, zvyšok tvorí uhlie. Moderná elektráre┼ł so spolo─Źným spa─żovaním biomasy a uhlia bola postavená v roku 1999 v rakúskom Zeltwegu. Biomasa tu nie je priamo primiešavaná do paliva, ale je najskôr sply┼łovaná a tieto plyny sú spolo─Źne spa─żované s uhlím v zariadení s celkovým výkonom 10 MW. Spotreba dreva (štiepky) ako paliva predstavuje 16 m3 za

 
 

Novinky emailom
Mßte zßujem dostßvaŁ do emailovej schrßnky novinky, informßcia Ŕlßnky z tohto portßlu?
Prihlßste sa!
Email:

TOP ponuky
HżadaŁ v ponukßch:
 

TOP Ŕlßnky
 
www.byvajme.sk® Hlavnß Strßnka | Kontakty | Registrßcia