Definicja biomasy i energia biomasy w najmniejszym stopniu nie dotyczą żywych organizmów. Aby rozwiać wszelkie wątpliwości, Unia Europejska wydała konkretną definicję tego terminu, określając alternatywne, odnawialne źródła energii.
Zgodnie z tymi wytycznymi biomasa jest biodegradowalnym składnikiem produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej, leśnej i rybołówstwa. Do biomasy zalicza się również ulegające biodegradacji odpady domowe i przemysłowe. Produkcja energii cieplnej i elektrycznej w Polsce przestaje opierać się na węglu, w związku z tym alternatywne źródła, w tym pozyskiwanie biomasy, stale zyskują na popularności.
Biomasa jako odnawialne źródło energii, czyli energia z biomasy
Energia słoneczna magazynowana w biomasie
Organizmy roślinne w procesie fotosyntezy akumulują energię słoneczną w biomasie, która w łańcuchu pokarmowym jest przekazywana zwierzętom. Energia biomasy daje się wykorzystać poprzez zamianę jej na inne formy. Spalanie biomasy albo produktów jej rozkładu wytwarza ciepło, które z kolei można zamienić w energię elektryczną.
Typowymi przykładami biomasy do celów techniki energetycznej należą:
- rośliny uprawiane do celów energetycznych – rzepak, kukurydza, wierzba wiciowa, miskant, rdest sachaliński, proso rózgowe i inne;
- odpady i produkty uboczne z gospodarstwa rolnego, leśnego oraz rybackiego;
- resztki i odpady powstające podczas przemysłowej obróbki drewna;
- stare i zużyte drewno z lasu, sektora prywatnego albo przemysłowego;
- wodorosty i rośliny pozyskane w trakcie pielęgnacji akwenów;
- biologiczne odpadki z gospodarstw domowych i zakładów przemysłowych.
Kopalne paliwa jak gaz ziemny, ropa naftowa albo torf nie zaliczają się do surowców biologicznych. Wprawdzie powstały z obumarłej biomasy, jednak ich rozwój trwał bardzo długo.
Podział biomasy na różne grupy
Aby lepiej odróżniać poszczególne surowce, można biomasę sklasyfikować według różnych kryteriów. Istnieje więc możliwość podziału surowca w zależności od zawartości wody na biomasę suchą i świeżą. W drugim przypadku chodzi o świeże rośliny o dużej zawartości wilgoci. Innym kryterium jest pochodzenie biomasy. Może to być biomasa roślinna, zwierzęca albo pochodząca od mikroorganizmów i grzybów.
Biomasa rozmaitego pochodzenia służy do wyrobu biopaliw w stanie stałym, płynnym i gazowym. Paliwa stałe mogą być wytwarzana z każdego rodzaju masy roślinnej, z wykorzystaniem zarówno roślin energetycznych, jak i odpadów drzewnych. Paliwa gazowe powstają w wyniku fermentacji biomasy lub pirolizy drewna. Biooleje i bioalkohole wytwarzane są z różnych surowców przy zastosowaniu różnych technologii. Najczęściej spotykane rodzaje biomasy, to:
1. Drewno i odpady drzewne – drewno, podstawowy niegdyś surowiec energetyczny, dzisiaj nadal odgrywa ważną rolę w budownictwie, meblarstwie i innych sektorach gospodarki. Ma zwykle postać:
- trociny – produkt uboczny przecierania drewna w tartakach, stanowią około 10% surowca;
- wióry – odpady powstające przy toczeniu, frezowaniu i innych formach obróbki drewna;
- zrębki – rozdrobnione drewno małowymiarowe pozyskane w cięciach pielęgnacyjnych (czyszczenia późne) oraz z wierzchołków i innych pozostałości na zrębach i trzebieżach starszych klas wieku;
- kora – wartościowy pod względem energetycznym odpad, częściowo przetwarzany w trakcie obróbki drewna na trociny;
- brykiet – sprasowane trociny, zrębki albo wióry bez dodatku środków wiążących;
- pellet – granulat trocin i wiórów wytłaczany pod wysokim ciśnieniem bez dodatku substancji wiążących.
2. Rośliny szybko rosnące – rośliny energetyczne mogą służyć do wyrobu brykietów i pelletu, są uprawiane na glebach nisko produktywnych albo zdegradowanych, nie tworząc konkurencji dla rolnictwa.
3. Odpady i produkty rolnicze – nadwyżki i odpady rolnicze mogą posłużyć do celów energetycznych.
- słoma – do celów energetycznych wykorzystuje się nadwyżki słomy wszystkich rodzajów zbóż oraz nie przydatną w rolnictwie słomę rzepakową, słonecznikową i bobikową.
- siano – wysuszone rośliny zielne, zwłaszcza z dużą ilością zdrewniałych łodyg (o małej wartości dla rolnictwa).
4. Odpady z gospodarstw rolnych – gnojówka, obornik służą do produkcji biogazu.
5. Odpady z zakładów przetwórstwa rolno-spożywczego – produkcja biogazu z odpadów pochodzących m.in. z cukrowni, browaru, rzeźni, zakładów produkcji pasz, przetwórstwa ryb itp. pozwala na jednoczesną utylizację odpadów.
Od odpadów organicznych do energii z biomasy cieplnej i elektrycznej
Biomasa – odnawialne źródła energii
Magazynowanie energii słonecznej przez rośliny w swoich tkankach daje możliwość odzyskania jej na różne sposoby. Z jednej strony biomasa może być spalana w ciepłowniach i elektrowniach, a uzyskana energia cieplna zamieniana w ciepło w mieszkaniach albo prąd elektryczny w sieci. Z drugiej strony istnieją technologie przerobu masy organicznej na biopaliwo do napędu silników spalinowych.
Magazynowanie energii elektrycznej wytwarzanej z siły wiatru albo promieniowania słonecznego stanowi poważny problem. Trudno też dokładnie przewidzieć i zaplanować moc elektrowni uzależnionej od kaprysów przyrody – długotrwałe opady deszczu redukują sprawność paneli fotowoltaicznych, a słaby wiatr unieruchamia elektrownie wiatrowe. Nie dotyczy to wytwarzania energii z biomasy, która zgromadzona w odpowiednich ilościach zapewnia płynną i stabilną produkcję.
Olej roślinny i bioetanol zastępują tradycyjny olej napędowy i benzynę. Surowcami do ich wytwarzania jest biomasa roślin energetycznych i zbóż. Biogaz produkowany z biomasy może być zamiennikiem w pojazdach z silnikami gazowymi.
Opłacalność wykorzystania biomasy do celów energetycznych
Biomasa stanowi potencjalnie największe źródło energii. Na jednym hektarze gruntów rolnych możliwe jest zebranie ok. 10 ton biomasy, której wartość energetyczna przewyższa równowartością 10 ton węgla. W przeciwieństwie do węgla kamiennego i innych paliw kopalnych, biomasa nie emituje dużej ilości związków siarki.
W Polsce znaczny udział w biomasie wykorzystywanej do celów energetycznych odgrywa słoma odpadowa, osady ściekowe oraz odpady drzewne. Głównym ubocznym produktem rolniczej działalności jest słoma. Część słomy służy na paszę i ściółkę, a także jako nawóz organiczny. Pozostała ilość jest przerabiana na brykiety i pellet.
Ograniczeniem dla energetyki opartej na wykorzystaniu biomasy jest u nas trudność z jej dostępnością. Aby można było wykorzystać biomasę odpadową i rolniczą, trzeba ją odpowiednio przygotować i przetworzyć. Zautomatyzowanie procesu spalania wymaga przerobienie surowca na odpowiedni granulat. Opłacalność skupu surowca-biomasy i przerobu na energię cieplną i elektryczną przez polskich producentów zależy jednak od odpowiedniej polityki na wszystkich szczeblach – lokalnym, krajowym i międzynarodowym.
Zalety i wady wykorzystania energii biomasy
Poważną zaletą biomasy jest jej różnorodna możliwość zastosowania: energia elektryczna, energia cieplna, podgrzewanie wody użytkowej, a także jako biopaliwo. Do czego energia biomasy zostanie użyta, zależy od aktualnych potrzeb i tym samym napędza popyt. Chodzi tutaj o odnawialne źródła energii, które zapewniają stałą dostępność przy zrównoważonym użytkowaniu. Na dodatek biologiczne surowce odrastają stosunkowo szybko, przez co ich produkcja na świecie może osiągać wysoki poziom. Uprawa i pozyskiwanie roślin szybko rosnących wpływa pozytywnie na bilans dwutlenku węgla. Rośliny wiążą go i mniej tego gazu przedostaje się do atmosfery.
Energia elektryczna wytwarzana w Polsce w oparciu o biomasę może współtworzyć klaster energetyczny. Klaster energetyczny jest rozwiązaniem wspomagającym niezależność energetyczną określonych terytorialnie obszarów kraju. Wadą biologicznych surowców jest ich produkcja na świecie na ograniczonej powierzchni. W pewnych warunkach może stanowić konkurencję dla produkcji żywności.
Marek Lont
0 komentarzy