Rośliny energetyczne

www.biomasa.org/edukacja
Biomasa – co to
takiego?
prezentacja dla uczniów
szkół gimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne źródła energii
- w skrócie OZE -
to źródła energii, których zasoby uzupełniają się w
naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Zaliczamy do nich:
 energię Słońca
 energię wiatru
 energię wody
 energię geotermalną
 biomasę
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Udział OZE w produkcji energii
całkowitej w Polsce





biomasa – 92% (bez zaliczania do OZE dużych
elektrowni wodnych – 98%)
energia wody – 7,3%
energia geotermalna – 0,5%
energia wiatru – 0,2%
energia Słońca – 0,03%
Courtesy of DOE/NREL
W 2002 roku udział OZE w całkowitym
zużyciu energii pierwotnej wynosił 2,75%.
www.biomasa.org/edukacja
Co to jest biomasa?
Biomasą jest w zasadzie każda materia organiczna.
Biomasa to organiczne frakcje produktów, odpadów i
pozostałości z rolnictwa (substancje roślinne i zwierzęce),
leśnictwa oraz pokrewnych przemysłów, jak również
odpady przemysłowe.
Do celów energetycznych
wykorzystywana jest przede
wszystkim biomasa
pochodzenia roślinnego,
powstała w procesie
fotosyntezy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje biomasy wykorzystywanej
na cele energetyczne

drewno i odpady z przerobu drewna:
DREWNO
KAWAŁKOWE
TROCINY
ZRĘBKI
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje biomasy wykorzystywanej
na cele energetyczne c.d.
rośliny pochodzące z upraw energetycznych:
- rośliny drzewiaste szybkorosnące,
np. wierzby, topole, eukaliptusy;
- wieloletnie byliny dwuliścienne,
np. topinambur, ślazowiec
pensylwański, rdesty;
- trawy wieloletnie,
np. trzcina pospolita, miskanty.

Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje biomasy wykorzystywanej
na cele energetyczne c.d.
produkty rolnicze oraz odpady organiczne
z rolnictwa:
słoma, siano, buraki cukrowe, ziemniaki, trzcina
cukrowa, rzepak, pozostałości z przerobu owoców

frakcje organiczne odpadów komunalnych
oraz komunalnych osadów ściekowych

niektóre odpady przemysłowe,
np. z przemysłu papierniczego

Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zastosowania biomasy w różnych
stanach skupienia
produkcja energii elektrycznej
 produkcja energii cieplnej
BIOPALIWA
STAŁE
BIOPALIWA
PŁYNNE

paliwo napędowe w transporcie
 ogniwa paliwowe

produkcja energii elektrycznej
 produkcja energii cieplnej
 gaz dostarczany do sieci gazowej

BIOGAZ
www.biomasa.org/edukacja
Właściwości biopaliw stałych
Biopaliwo
Wilgotność
w%
Wartość energetyczna
w MJ/kg
zrębki
20-60
6-16
drewno kawałkowe
20-30
11-22
słoma
10-20
14,3-15,2
pelety
7-12
16,5-17,5
Im mniejsza wilgotność biopaliwa stałego,
tym większa jego wartość energetyczna (opałowa).
www.biomasa.org/edukacja
Brykiet
Brykiet można produkować z różnych rodzajów biomasy
roślinnej, najpopularniejszy jest jednak brykiet z odpadów
drzewnych oraz ze słomy.
Wytwarza się go sprasowując pod wysokim
ciśnieniem i bez dodatku substancji
klejących rozdrobnione odpady drzewne
takie jak trociny, wióry czy zrębki.
Brykiet drzewny ma zazwyczaj
postać walca lub kostki.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje brykietu




brykiet w kształcie długiego na kilkakilkanaście cm walca o średnicy
50 lub 53 mm i nieregularnej podstawie
– produkowany w brykieciarkach
mechanicznych,
brykiet w kształcie długiego na kilkakilkanaście cm walca o średnicy 30-80 mm
i regularnej bryle – produkowany w
brykieciarkach hydraulicznych,
brykiet kominkowy w kształcie
ośmiokątnego walca z otworem w środku,
brykiet w kształcie kostki - najczęściej
stosowany w kominkach
www.biomasa.org/edukacja
Produkcja brykietu
Produkcja brykietu przebiega w następujących fazach:
 przygotowanie surowca,
 suszenie,
 rozdrobnienie i przygotowanie
jednorodnej frakcji odpadu,
 brykietowanie bez dodatku substancji
klejących,
 kondycjonowanie, czyli stabilizacja
termiczna i wytrzymałościowa kruchego produktu,
 pakowanie i składowanie.
www.biomasa.org/edukacja
Zastosowania brykietu





spalanie w kotłach małej mocy z zasypem
ręcznym lub z automatycznym podawaniem
paliwa - zarówno indywidualnych jak i
zasilających sieci grzewcze,
spalanie w kotłowniach kontenerowych
średniej mocy z automatycznym
systemem podawania paliwa i komputerowo
sterowanym procesem spalania paliwa,
spalanie w kotłach zgazowujących drewno,
współspalanie z węglem,
spalanie w kominkach
www.biomasa.org/edukacja
Zalety brykietu






wysoka wartość opałowa – wyższa niż w przypadku
drewna i podobna jak w przypadku gorszej jakości
węgla kamiennego,
duża gęstość ułatwiająca przechowywanie i dystrybucję,
mała wilgotność umożliwiająca długotrwałe
magazynowanie w suchych pomieszczeniach,
niska zawartość popiołu, który można wykorzystywać
jako nawóz,
niska emisja szkodliwych substancji podczas spalania,
szerokie spektrum zastosowań
www.biomasa.org/edukacja
Pelety
Pelety to cylindryczne w kształcie granulki,
produkowane z odpadów drzewnych, najczęściej z
trocin i wiórów. Mają kilka cm długości i 6-25 mm
średnicy.
Technicznie możliwa jest także produkcja pelet z
kory, zrębków, roślin energetycznych i słomy.
www.biomasa.org/edukacja
Produkcja pelet
Produkcja przebiega w trzech etapach:
 suszenia biomasy,
 mielenia biomasy i
 prasowania - czyli wytłaczania pelet w prasie rotacyjnej,
pod dużym ciśnieniem i bez dodatku substancji klejącej.
Do prasowania pelet używa się
bardzo dużych sił. Dzięki temu w
niewielkich rozmiarów granulacie
zawarte zostają duże ilości
surowca.
www.biomasa.org/edukacja
Zastosowania pelet
Spalane w automatycznych kotłach pelety są
wykorzystywane w instalacjach indywidualnych i w
systemach ciepłowniczych, do ogrzewania budynków
użytkowych i gospodarstw domowych.
Pelety są jednym z najtańszych paliw.
Ich cena jest znacznie niższa od ceny oleju
opałowego.
www.biomasa.org/edukacja
Zalety pelet






wysoka wartość opałowa - wartość energetyczna dobrej
jakości granulatu stanowi ponad 70% wartości
energetycznej najlepszych gatunków węgla,
łatwość i niskie koszty magazynowania i transportu,
.
odporność na samozapłon, zawilgocenia i gnicie,
niska zawartość popiołu, który można poza tym
wykorzystywać jako nawóz ogrodniczy,
niska emisja szkodliwych substancji podczas spalania,
spalanie w automatycznych, bezobsługowych kotłach
www.biomasa.org/edukacja
Uprawy energetyczne
Bogate w związki ligninowe i celulozowe rośliny
energetyczne powinny charakteryzować się:
 dużym przyrostem rocznym,
 wysoką wartością opałową,
 znaczną odpornością na szkodniki i choroby oraz
 stosunkowo niewielkimi wymaganiami glebowymi.
Courtesy of DOE/NREL
Plantacja roślin energetycznych może być użytkowana
średnio przez 15-20 lat.
www.biomasa.org/edukacja
Rośliny energetyczne

Zaletą
niedrzewiastych
roślin energetycznych
jest możliwość
łatwego
zlikwidowania
plantacji, gdy chcemy
inaczej użytkować
grunt rolny.

rośliny uprawne roczne:
zboża, konopie, kukurydza,
rzepak, słonecznik;
rośliny drzewiaste
szybkorosnące: wierzba,
topola, eukaliptus;
szybkorosnące, rokrocznie
plonujące trawy wieloletnie,
np. miskanty;
wieloletnie byliny
Courtesy of DOE/NREL


www.biomasa.org/edukacja
Rośliny energetyczne uprawiane
w Polsce






wierzba wiciowa,
ślazowiec pensylwański (malwa pensylwańska),
słonecznik bulwiasty (topinambur),
róża wielokwiatowa,
rdest sachaliński,
trawy wieloletnie, np. miskanty,
spartina preriowa, palczatka Gerarda
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zastosowania roślin energetycznych
Z roślin energetycznych produkuje się:
 energię elektryczną,
 energię cieplną,
 paliwa ciekłe,
 paliwa gazowe.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zastosowania roślin energetycznych
Energię tę pozyskuje się w procesach:
 spalania - roślin lub wytworzonego z
nich brykietu czy pelet,
 gazyfikacji,
 pirolizy - czyli obróbki cieplnej bez
dostępu tlenu,
 fermentacji,
 hydrolizy,
 estryfikacji.
© Marek Cios
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Inne zastosowania roślin
energetycznych
poza wykorzystaniem na cele energetyczne rośliny
energetyczne mają także szereg innych zastosowań;
 są wykorzystywane w przemyśle spożywczym,
celulozowo-papierniczym, farmaceutycznym i
chemicznym, a także w budownictwie, ogrodnictwie i
zielarstwie;
 służą też jako pasze dla zwierząt i jako rośliny
dekoracyjne

www.biomasa.org/edukacja
Wierzba wiciowa
szybkorosnące odmiany wierzby to jedne z
najczęściej uprawianych roślin energetycznych,

plantacje zakłada się wiosną, sadząc
na wilgotnej glebie zrzezy, czyli fragmenty
pędów długości 20-25 cm,

Courtesy of DOE/NREL
drewno pozyskuje się w cyklach jednorocznych,
dwuletnich i trzyletnich,
 z jednego hektara uprawy można pozyskać
około 10-15 ton suchej masy rocznie

www.biomasa.org/edukacja
Zalety upraw energetycznych
Uprawy energetyczne umożliwiają:
 zagospodarowanie nieużytków rolnych;
 rekultywację terenów poprzemysłowych,
 utylizację osadów ściekowych, wykorzystywanych
jako nawóz,
 tworzenie pasów ochronnych zieleni przy
autostradach i wokół fabryk.
Inną zaletą roślin energetycznych jest szerokie
spektrum zastosowań pozaenergetycznych.
www.biomasa.org/edukacja
Biogaz
Biogaz, czyli gaz wysypiskowy to mieszanina gazów,
powstająca w wyniku fermentacji metanowej.
Do celów energetycznych
można wykorzystywać
biogaz, w którym metan
stanowi ponad 40%.
Biogaz składa się głównie z:
 metanu (40-70%)
 i dwutlenku węgla (40-50%)
 oraz z niewielkich ilości (ok.1%) innych gazów,
np. siarkowodoru, amoniaku czy azotu.
www.biomasa.org/edukacja
Powstawanie biogazu
Fermentacja metanowa to następujący przy ograniczonym
dostępie tlenu proces rozkładu wielkocząsteczkowych
substancji organicznych do alkoholi lub niższych kwasów
organicznych, a także metanu, dwutlenku węgla i wody.
Do celów energetycznych wykorzystuje się biogaz,
powstający w wyniku fermentacji:
 odpadów organicznych na składowiskach odpadów,
 odpadów zwierzęcych w gospodarstwach rolnych,
 osadów ściekowych w oczyszczalniach ścieków.
www.biomasa.org/edukacja
Zastosowania biogazu
Z biogazu produkuje się:
 energię elektryczną w silnikach iskrowych i w turbinach,
 energię cieplną w specjalnie przystosowanych kotłach,
 energię elektryczną i energię cieplną w układach
skojarzonych.
Poza tym biogaz jest:
 dostarczany do sieci gazowej,
 wykorzystywany jako paliwo napędowe,
 wykorzystywany w procesach technologicznych.
www.biomasa.org/edukacja
Zalety wykorzystania biogazu






ograniczanie emisji metanu, który jest gazem
cieplarnianym;
zapobieganie zanieczyszczeniu gleby i wody;
uzyskiwanie wydajnego nawozu naturalnego;
obniżanie kosztów składowania odpadów;
zmniejszenie odoru wysypiska;
poprawa stanu środowiska w pobliżu wysypiska
www.biomasa.org/edukacja
Zalety wykorzystania biomasy






zerowy bilans emisji dwutlenku węgla – ilość CO2
emitowana podczas spalania jest równoważona
ilością CO2 pochłanianego przez rośliny w procesie
fotosyntezy,
mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych emisja
innych zanieczyszczeń;
wykorzystanie lokalnych źródeł energii;
tworzenie nowych miejsc pracy, zwłaszcza na
terenach wiejskich;
zagospodarowanie nieużytków;
utylizacja odpadów
www.biomasa.org/edukacja