Biomasa: seminarski rad

UNIVERZITET U TUZLI

MAŠINSKI FAKULTET

ENERGETSKO MAŠINSTVO

Seminarski rad

BIOMASA

Mentor:

Kandidat:

Dr. Sci.

Mirsad Đonlagić

Moamer Mucić,

dipl.ing.

Tuzla, April 2012

Moamer Mucić

BIOMASA

Seminarski rad

SADRŽAJ

Sadržaj

Abstrakt

1.0 En

ergija biomase

1.1

Pojam biomase

1.2

Izvori biomase

1.3

Osobine biomase -

održivost

1.4

Svjetske rezerve i potrošnja biomase

2.0

Proizvodnja energije termičkim tretmanom biomase

2.1

Konvencionalni ciklus

2.2

Postrojenja sa rešetkom

2.3

Postrojenja sa injekcionim spaljivanjem

2.4

Postrojenja za spaljivanje u fluidiziranom sloju

2.5

Namjenski uređaji

2.6

Rasplinjavanje biomase i drugi napredni postupci

2.7

Zajedničko spaljivanje sa fosilnim gorivima

3.0

Sistemi za proizvodnju energije

3.1

Sistemi za proizvodnju toplinske energije

3.2

Sistemi za proizvodnju električne energije

3.3

CHP sistemi za proizvodnju energije

4.0

Ekološki aspekti korištenja biomase

4.1

Globalno zatopljenje

4.2

Uzroci globalnog zatopljenja

4.3

Posledice globalnog zatopljenja

5.0

Zaključak

6.0 Literatura

Moamer Mucić

BIOMASA

Seminarski rad

1.0

Energija biomase

1.1

Pojam biomase

Biomasa

je generički izraz kojim su opisani svi oblici organske materije,

uključujući drvo, poljoprivredne kulture i otpad, životinjske ekstremente i ljudski otpad.

Pojam se takođe odnosi i na derivate kao što su biodizel, biogorivo i etanol.

Biomasa je obnovljivi izvor energije, koji kao biljna masa bez obzira kako je

uzgojena, planski ili izrasla divlje, predstavlja značajan obnovljivi izvor energije, sa oko
70 milijardi tona godišnje produkcije i oko 1800 milijardi tona postojeće biomase na
zemljinoj površini.

a osnovu tih podataka, Američki odjel za obnovljive izvore energije procjenjuje

ukupni godišnji potencijal globalne godišnje produkcije biomase na

8907

Prema tome, produkcija biomase oko osam puta je veća od procijenjene ukupne svjetske
godišnje potrošnje energije iz svih resursa koja iznosi oko

358

J. Trenutno,

svjetsko stanovništvo troši samo oko 7% godišnje produkcije biomase, dok je njeno

učešće u globalnom energetskom bilansu oko 17%, s tim da treba uzeti u obzir činjenicu

da biomasa predstavlja osnovu energetskog bilansa nerazvijenih zemalja Azije i Afrike,

te da je ovako visok udio biomase u globalnom energetskom bilansu direktna posljedica
te činjenice.

Biomasu čine brojni proizvodi biljnog i životinjskog svijeta. Može se

direktno

pretvarati u energiju izgaranjem,

te tako proizvesti vodena para za grijanje u industriji i

kućanstvima te dobivati električna energija u malim termoelektranama. Fermentacija u

alkohol zasad je najrazvijenija metoda hemijske konverzije biomase. Bioplin nastao

fermentacijom bez prisutnosti kisika sadrži metan i ugljik te se može upotrebljavati kao

gorivo, a ostali savremeni postupci korištenja energije biomase uključuju i pirolizu,

rasplinjavanje te dobivanje vodika. Glavna je prednost biomase,

u odnosu na fosilna

goriva,

manja emisija štetnih plinova i otpadnih voda. Dodatne su prednosti zbrinjavanje

i iskorištavanje otpada i ostataka iz poljoprivrede, šumarstva i drvne industrije,
smanjenje uvoza energenta, ulaganje u poljoprivredu i nerazvijena područja i povećanje

sigurnosti opskrbe energijom. Predviđa se da će do sredine stoljeća u svijetu udjel

biomase u potrošnji energije iznositi između 30 i 40 %. Švedska je npr. 1998. dobivala iz
korištenja biomase 18% energije, a Finska 10%. Prema dokumentima EU predviđ

a se da

će proizvodnja energije iz biomase u odnosu na ostale obnovljive izvore energije 20

iznositi 7

%. Ukrajina ima instalirane kapacitete od 320 MW za dobivanje struje upravo

korištenjem biomase. Budući da BiH cilja na članstvo u Evropskoj Uniji, u nastavku je

opisano trenutno stanje u državama Europske

nije. To je zbog toga jer u BiH za sada još

nije dovoljno razvijen sistem iskorištavanja bioenergije (osim drva za grijanje prostorija
i vode).

Energija od drva.

U Evropskoj Uniji 58% primarne energije dobivene od

obnovljivih izvora energije dolazi iz drva. Tu veliki udio ima tradicionalno iskorištavanje
potencijala šuma. U Francuskoj se proizvodi najviše primarne energije iz drva. To je u

Moamer Mucić

BIOMASA

Seminarski rad

2000. godini iznosilo 9,8 Mtoe energije dobivene na taj način. Švedska (8,3 Mtoe) i

Finska (7,5 Mtoe) također znatno koriste energiju iz drva. Iako toplinska potrošnja

(grijanje kuća, grijanje vode) predstavlja glavni dio proizvodnje energije, dio energije

drva se pretvara i u električnu energiju. U

2000

. godini u Evropskoj Uniji na taj nač

proizvedeno je 1

TWh električne energije. Plan je da se 201

. godine proizvede 100

Mtoe energije iz drva, a trenutni trend pokazuje da će biti ostvareno 62 Mtoe. Najvažnija
je pretvorba u električnu energiju.

Bioplin.

Između 1990. i 2000. godine kontinuirano se povećavao broj elektrana

na bioplin. Danas ima oko 3000 elektrana u Evropi, a treba im dodati i 450 odlagališta

smeća koja valoriziraju bioplin. Godišnja proizvodnja tih pogona je oko 2,3 Mtoe, a to je

oko 5% od ukupno proizvedene energije od biomase u Evropi. Velika Britanija je vodeći

proizvođač korisne energije iz bioplina sa 0,

9 M

toe ili 39% evropske proizvodnje. Ta

energija dobiva se iz više od 400 postrojenja. Njemačka je na drugom mjestu sa 0,

5 Mtoe

u 2000. godini. Najveći napredak u Njemačkoj proizlazi iz bioplina dobivenog
agrokulturom. U 2000. uključeno je 400 dodatnih takvih pogona i sad

ih ima preko

1000

. Na trećem mjestu je Francuska sa 0,2 Mtoe godišnje proizvodnje. Cilj Evropske

Unije je 15 Mtoe proizvedene bioplinom. Da bi se to postiglo potreban je godišnji rast od

bar 30%.

Bioplin je mješavina:

metana CH4 (40

75 %),

ugljičnog dioksida CO2 (25

60 %) i

otprilike 2 % ostalih plinova (H2, H2S, CO).

Bioplin je otprilike 20 % lakši od zraka i bez mirisa i boje. Temperatura

zapaljenja mu je između 650 i 750°C , a gori čisto plavim plamenom. Njegova kalorijska

vrijednost je oko 20 MJ/m3

i gori sa oko 60 %

učinkovitošću u konvencionalnoj

bioplinskoj peći.

Postrojenje za proizvodnju bioplina naziva se digestor. Budući da se u

njemu događaju različite hemijske i mikrobiološke reakcije, poznat je i kao fermentator,

te bioreaktor ili anaerobni reaktor. Glavna mu je funkcija da pruži anaerobne uvjete
(nepropustan za zrak i vodu). Kompletni digestorski s

istem s

e sastoji od jame (cisterne)

za sakupljanje gnojiva, spremnika za miješanje, cijevi za odvođenje digestora, spremnika
i sistema za iskorištavanje plina.

Biogoriva

su sastavljena od dva različita sektora: etanol i biodizel goriva. Etanol

se koristi kao dod

atak za benzinske motore, a biodizel kao dodatak za dizelske motore.

Neki motori dopuštaju upotrebu čistog etanola ili biodizela, ali to je ograničeno

državnim regulativama. Količina proizvedenog etanola godišnje je porasla sa 47.500
tona 1993. na 19

.000 tona 2000. godine. Glavni proizvođač ovog goriva je Francuska sa

91.000 tona proizvedenih 2000. Španjolska je na drugom mjestu sa 80.000 tona.
Sljedeća je Švedska sa 20.000 tona. Proizvodnja biodizela povećala se još više. Od 55.000
tona 1992. narasla je na 700.000 tona u 2000. godini. I u ovoj grani Francuska je vodeća

sa 47% ili 328.000 tona. Njemačka drži drugo mjesto sa 246.000 tona. U Evropskoj Uniji
još samo tri države proizvode biodizelsko gorivo: Italija (78.000 tona), Austrija (27.600

Moamer Mucić

BIOMASA

Seminarski rad

odizel je komercijalni naziv pod kojim se metil

ester, bez dodanog mineralnog

dizelskog goriva, nalazi na tržištu tekućih goriva i prodaje krajnjim korisnicima.

Standardizirano je tekuće nemineralno gorivo, neotrovan, biorazgradiv

zamjena je za

mineralno

gorivo, a može se proizvoditi iz biljnih ulja, recikliranog otpadnog jestivog

ulja ili životinjske masti procesom esterifikacije, pri čemu kao sporedni proizvod nastaje

glicerol. Metil

ester je hemijski spoj dobiven reakcijom (esterifikacija) biljnog ulja

(uljana repica, suncokret, soja, palma, ricinus itd.) ili životinjske masti s metanolom u
prisutnosti katalizatora.

Osobine su visoka viskoznost koja se postiže esterifikacijom metanolom, bolja

mazivost koja se postiže odstranjivanjem sumpora i aromata (za razliku od mineralnog

dizela), i bioragradivost.

Izbor osnovne sirovine za dobijanje biodizela ovisi o

specifičnim uslovima i prilikama u konkretnim zemljama, u Europi se za proizvodnju

biodizela najviše koristi ulje uljane repice (82,8%) i ulje suncokreta (12,5%), dok se u
Americi najviše koristi ulje soje, a u azijskim zemljama se koristi i palmino ulje.

Energija dobivena sagorijevanjem biomase, ako se posmatra sa ekološkog

stanovišta, ima mnoge prednosti nad konvencionalnim, neobnovljivim izvorima energije
(fosilnim gorivima):

•

Na globalnoj osnovi, korištenje energije termičkim tretmanom biomase može

može značajno doprinijeti smanjivanju efekta globalnog zagrijavanja.

Spaljivanjem biomase proizvodi se ugljen dioksid na isti način na koji se to

dešava i kod spaljivanja fosilnih goriva, međutim, rast novozasađene biomase

troši otprilike istu količinu ugljen dioksida što rezultira time da energija iz

biomase, ako se ona koristi na održivi način, predstavlja, u principu „

neutralnu energiju“, što nije slučaj sa fosilnim gorivima.

•

Zamjena fosilnih goriva biomasom povoljno utiče na smanjenje emisije

sumpordioksida koji izaziva kisele kiše, uzrokuje degradiranje opšteg

zdravstvenog stanja stanovništva, kao i eliminaciju brojnih drugih ekološki

štetnih posljedica.

•

epeo preostao nakon spaljivanja biomase, koji u drugim slučajevima predstavlja

opterećenje po okolinu, velikim dijelom se može vratiti u okolinu, korištenjem

iskoristivog dijela pepela kao đubriva u poljoprivrednoj proizvodnji.

Mnoge Evropske zemlje načinile su značajan iskorak u pogledu iskorištavanja

ovog značajnog energetskog potencijala, što je posebno izraženo kroz izgradnju sistema

daljinskog grijanja na bazi postrojenja za termički tretman biomase i to, prvenstveno,
koncipiranih kao postrojenja za istovremenu proizvodnju toplotne i električne energije.