Fakultet tehničkih nauka
Depatman: Inžinjerstvo zaštite životne sredine
Predmet: Projektovanje sistema zaštite
BIOMASA I BIOGAS
- Seminarski rad -
Dunja Rakocija
Marta Milošević 32
- Novi Sad 2010 –
1. UVOD
U svetu se trenutno iz fosilnih goriva dobija oko 80% energije. Porast populacije zahteva povećanje
energetske potrošnje, međutim nalazišta fosilnih goriva su ograničena i mnogi naučnici veruju da će
se u narednih sto godina sve rezerve potpuno iskoristiti. Rešenje leži u alternativnim izvorima
energije.
Alternativni izvori energije predstavljaju energetske resurse koji se mogu nadoknaditi prirodnim
procesima i koristiti neograničeno dugo sa tim da njihova potrošnja ne premašuje kapacitet njihovog
obnavljanja. Njih čine nepotrošivi resursi kao sto su: solarna energija, geotermalna energija,
energija vetra, hidroenergija, energija pokretanja morske vode i obnovljivi resursi kao što su
energija biomase i nuklearna fuzija.
Neobnovljivi izvori energije postoje samo u ograničenim količinama na Zemlji i sav materijal
prisutan u obliku neobnovljivih izvora energije će se na kraju potrošiti, i zbog toga se ovim
izvorima mora naći zamena.
Vodeći svetski problem je danas ugrožavanje životne sredine i zbog toga je potrebno obezbediti
alternativne izvore energije koje ne bi imale veliki uticaj na ugrožavanje životne sredine.
S obzirom na deficit konvencionalnih izvora energije (nafte i gasa), u EU je postignut sporazum da
se poveća korišćenje udela energije iz obnovljivih izvora sa 14 na 20%, težeći da se do 2020. godine
ukupna emisija gasova smanji za 12% u odnosu na 1990. godinu. Zato su obnovljivi izvori energije
stavljeni u samo središte njene razvojne politike. Zajednička osobina svih obnovljivih i alternativnih
tehnologija je relativno visok stepen početne investicije, ali i njihova niska operativna cena. Na
osnovu analize tehnoloških ciklusa, ovo čini da je njihova ukupna cena povoljnija.
Kako je potencijal obnovljivih izvora energije ogroman, njihovo dalje tehnološko usavršavanje i
primena treba da budu prioritet ekonomskog razvoja kod nas.
2. BIOMASA
Biomasa je izvor tečnih, čvrstih i gasovitih energenata. Biomasa je najveći obnovljivi izvor
energije. Srbija spada u vrh evropskih zemalja po količini raspoložive a neiskorišćene biomase.
Tehnologije za njeno korišćenje su raspoložive, ekološki prihvatljive i ne spadaju u red visokih
tehnologija. Glavna prepreka većem korišćenju biomase za proizvodnju električne energije leži u
troškovima proizvodnje. Proizvodnja električne energije iz biomase još uvek ima značajno veće
troškove od proizvodnje iz fosilnih goriva.
Biomasa je najstariji izvor energije koji je čovek koristio i predstavlja zbirni pojam za proizvode
biljnog i životinjskog sveta. Biomasa kao obnovljivi izvor energije, uključuje ogrevno drvo, šumski
otpad, piljevinu koru, otpad iz pilana, slamu, kukuruzovinu, stabljike suncokreta, ostatke pri rezidbi
voćnjaka i vinograda, životinjske ekskremente, biorazgradivi komunalni i industrijski otpad i drugo.
Biomase se mogu koristiti za zadovoljenje različitih energetskih potreba, kao sto su proizvodnja
električne energije, zagrevanje domaćinstava, za dobijanje goriva za motorna vozila, kao i za
proizvodnju toplote za industrijske procese. Navedene vrste biomase su slične po sastavu i
tehničkim karakteristikama sa aspekta da se koriste kao biogoriva. Ali, uprkos tome postoje
značajne specifičnosti koje su uslovile razvoj posebnih tehnologija i tehnike za njihovo korišćenje u
energetske svrhe.
Biomasa nastala kao produkt (ostatak) poljoprivredne proizvodnje najcešće se prikuplja u obliku
manjih ili većih četvrtastih bala ili većih rol bala, različitih gustina. Forma biomase koja ostaje na
1
Naziv zemlje
Količina (tona)
Švedska
1,600,000
Nemačka
800 000
Austrija
600 000
Finska
400 000
Baltičke države
800 000
Rusija
300 000
Ostali
1 000 000
Ukupno
5 500 000
Tabela 1: Proizvodnja peleta u Evropi u 2007.godini (procena) (Izvor: Vapo Oy, Mp. Martti
Savolainen London, 2.11.2007)
Za razliku od većine razvijenih zemalja, u Srbiji se primena drvne biomase za proizvodnju novih
oblika drvnih goriva, a time i energije, još uvek nalazi na samom početku. U toku 2007. i prvoj
polovini 2008. godine, izgrađeno je nekoliko pogona za proizvodnju drvnih peleta, a u Beogradu je
u toku probna upotreba drvne biomase (drvnih briketa i peleta) u jednoj od gradskih toplana.
Razlozi zaostatka Srbije u ovoj oblasti su brojni, a neki od značajnijih su nedostatak institucionalne
podrške, izostanak adekvatne legislative, nedovoljne investicije, nedostatak znanja i nizak nivo
tehnološkog razvoja.
Slika 1: Drvna biomasa
Biomasa u poljoprivredi
– poljoprivredom se bavi veliki deo stanovništva u Srbiji. Nešto ispod
polovine populacije (44 %) živi u ruralnim područjima, baveći se poljoprivredom i aktivnostima
vezanim za nju. Trgovina poljoprivrednim proizvodima čini 12,8% ukupnog iznosa spoljno-
trgovinske razmene. (Bogunović i Bogdanov, 2009). Postoje tri osnovna oblika korišćenja biomase
u poljoprivredi - za ishranu stoke, kao sirovina za industrijsku preradu i za proizvodnju toplotne
energije. U poslednje vreme se reaktivira i četvrti oblik korišćenja biomase kao organskog đubriva
(stajnjaka).
Ostaci ratarske proizvodnje
– gajeni usevi sa potencijalom za proizvodnju biogoriva u Srbiji su
soja, suncokret, kukuruz i uljana repica. Ovaj tip proizvodnje biljaka za dobijanje biogoriva započet
je 2007. godine kada je izgrađena prva fabrika za proizvodnju biodizela.
3
Slika
2: Biljni ostaci (strnjika ječma)
Slika 3: Sitnilica za biljne ostatke
Ostaci rezidbe u voćarstvu i vinogradarstvu
– jedna od glavnih tehnoloških operacija u voćarstvu i
vinogradarstvu je rezidba. Delovi krune odbačeni rezidbom mogu biti iskorišćeni u energetske
svrhe. Dodatni izvor otpadaka biomase pri gajenju voćaka i vinograda je zamena starih izrođenih
stabala novim. Zamena se vrši svakih 10 do 25 godina u zavisnosti od vrste voćaka koje se gaje.
Ova aktivnost je uobičajena za dobro organizovane i održavane voćnjake.
Biootpad u stočarskoj proizvodnji
– tečno đubrivo koje se dobija prilikom gajenja goveda i svinja
zajedno sa živinskim otpadom predstavlja jos jedan potencijalni izvor obnovljive energije. Zbog
visokog sadržaja vode (do 90%), ovi ostaci podležu aerobnim procesima, u cilju dobijanja đubriva
povoljnih za životnu sredinu.
Biomasa u šumarstvu
– energija na bazi drveta je ekološki prihvatljiv izvor energije zbog
sposobnosti da smanji emitovanje gasova koji doprinose stvaranju efekta staklene bašte.
4. ELEMENTARNI HEMIJSKI SASTAV BIOMASE
U tabeli je prikazan hemijski sastav određenih vrsta sirovina dobijenih iz poljoprivrede, koje se
mogu upotrebiti za dobijanje briketa, u odnosu na strukturu kod drveta.
Hemijski sastav
%
Slama
Oklasje
kukuruza
Ljuske
suncokreta
Drvo
Ugljenik
44,84
56,87
50,57
50,30
Vodonik
5,68
5,08
5,68
6,20
Kiseonik + Azot 41,48
35,89
40,91 + 0,57
43,10
Pepeo
8,00
2,16
2,27
0,40
Tabela 2: Elementarni hemijski sastav biomase (Ostojić, 1996)
4.1 Elementarna analiza biomase
Elementarna analiza je hemijska analiza koja obuhvata ukupnu masu biomase. Ova analiza se može
predstaviti izrazom (maseni udeli %):
C + H + O + N + S + A + W = 100%
Gde su
C, H, O, N, S, A, W
-maseni udeli ugljenika, vodonika, kiseonika, azota, sumpora, pepela i
vlage u radnoj masi biomase, %.
4
5. TEHNOLOGIJE ZA ENERGETSKE TRANSFORMACIJE
BIOMASE
Za korišćenje biomase u energetske svrhe stoje na raspolaganju klasične i savremene tehnologije
sagorevanja, gasifikacije i pirolize uglja, pri čemu je samo tehnologija sagorevanja dostigla punu
zrelost. Značajnije korišćenje biomase u energetske svrhe, zahteva modifikaciju ovih tehnologija jer
biomasa ima karakteristične osobine kao što su: veliki procenat vlage i isparljivih gorivih materija,
kao i lako topivi pepeo.
Za dobijanje toplotne energije iz biomase moguće je koristiti tehnologiju sagorevanja, gasifikaciju
ili pirolizu. Za sagorevanje biomase, u zavisnosti od njenog oblika, vrste i vlažnosti koriste se
klasične tehnologije sagorevanja na rešetci (nepokretnoj, pokretnoj, kosoj i stepenastoj), kao i
sagorevanje u mehurastom ili cirkulacionom fluidizovanom sloju.
5.1. Tehnologije energetskog iskorišćenja biomase
Nove tehnologije konverzije biomase zahtevaju:
Efikasan način iskorošćenja biomase;
Konkurentnost cene u odnosu na energiju iz fosilnih goriva i
Manji uticaj na okolinu.
Tehnologije sagorevanja:
Tehnologije direktnog sagorevanja;
Tehnologija kosagorevanja;
Gasifikacija i piroliza i
Kombinovana proizvodnja električne i toplotne energije iz biomase
(kogeneracija).
6. BRIKETIRANJE I PELETIRANJE
Briketiranje biomase predstavlja proces koji nesumnjivo spada u ekološki čiste tehnologije. Ovim
procesom se otpadna masa iz poljoprivrede, šumarstva a i iz ostalih grana proizvodnje koje generišu
ovakav otpad prerađuje u gotov proizvod, tj. briket.
Briket
u odnosu na svoju sirovinu (biomasu) ima velike prednosti u energetskim svrhama, pre
svega pri manipulaciji. Sagorevanjem ovog proizvoda oslobađaju se zanemarljive količine štetnih
materija koje ne zagađuju životnu sredinu i zbog toga ovo gorivo se može smatrati ekološki čistim.
Velika prednost ove vrste energetskog goriva u odnosu na postojeća fosilna goriva je njegova
obnovljivost. Briketi se mogu koristiti kao hrana za domaće životinje (hranljive biomase), gorivo za
roštilj, hranljivi supstrat za negovanje biljaka, sredstvo protiv komaraca itd.
Pelet
je gorivo izrađeno od drvne mase, bez hemijskih dodataka, i apsolutno nije štetno po zdravlje
čoveka i okolinu. Proizvodi se kao i briketi od drvnih ostataka u specijalno dizajniranim presama.
Pri sagorevanju ostaje mala količina pepela, tako da se čišćenje peći u kojima pelet sagoreva može
obavljati samo jednom nedeljno. Pelet je veoma visoke kalorične moći do 5,4 kWh/kg. Jednostavno
i lako se koristi. Pakuje se i prodaje u plastičnim džakovima od po 15 kg, što je dovoljno za grejanje
tokom 35 sati. Peleti su forma biogoriva sa solidnom sadašnošću i još boljom budućnošću. Oni su
transportabilni, zbog velike gustine pogodni za skladištenje, lako se ostvaruje automatsko loženje, a
to je i goirvo najviše ujednačenosti karakteristike.
6
