Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Energetické využití biomasy

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Energetické využití biomasy"— Transkript prezentace:

1 Energetické využití biomasy

2 Obecně se biomasou rozumí jakákoliv obnovující se látka organického původu, tj. rostliny, živočichové a jejich odpady. Celosvětová roční produkce biomasy se odhaduje na t.

3 Využívání energie z fosilních paliv

4 Následky drancování surovin

5 Fosilní zdroje energie jsou vyčerpatelné, vydrží přibližně na dobu:
uhlí – asi 200 let (v ČR na kratší dobu) zemní plyn – přibližně na let ropa – již jen na let, nyní je vyčerpána již celá polovina světových zásob

6 Škody způsobené intenzivním využíváním fosilních paliv (svět)

7 Škody způsobené intenzivním využíváním fosilních paliv (ČR)

8

9 Energie užívaná k vytápění v EU (15), ČR a SR

10 Role zemědělství ve fytoenergetice
potenciál fytoenergetiky je 8-12% energetické bilance ČR = výkon 2 velkých elektráren zemědělství schopno dodat nebo vypěstovat 65-75% biomasy = 8-10 mil. tun (suš)/rok

11 Energie z biomasy - obnovitelný charakter - místní zdroje energie
- řízená produkce - péče o krajinu - využití odpadů

12 Význam biomasy pro energii
přímý zdroj obnovitelné energie přispívá k omezení skleníkového efektu Význam pěstovaných energetických rostlin efektivní využití „volné“ půdy příspěvek k údržbě kulturní krajiny zdroj nových pracovních míst omezování nezaměstnanosti i v odlehlých regionech

13 Podíl energie z biomasy na celkové produkci energie v Evropě

14

15 Dřeviny (vrby, topoly, olše, akáty)
Biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům, energetické plodiny: Lignocelulózové Dřeviny (vrby, topoly, olše, akáty) Obiloviny (celé rostliny) Travní porosty (sloní tráva, chrastice, trvalé travní porosty) Ostatní rostliny (konopí seté, čirok, křídlatka, šťovík krmný, sléz topolovka) Olejnaté Řepka olejná, slunečnice, len, dýně na semeno Škrobno-cukernaté Brambory, cukrová řepa, obilí (zrno), topinambur, cukrová třtina, kukuřice

16 Produkce biomasy pro zpracování a spotřebu
Ekosystém Plocha (milion km²) Čistá produkce (g C/m2/rok) Světová primární produkce (bilion tun/rok) Průměrná biomasa (kg C/m2) Světová biomasa (bilion tun) Min. doba potřebná k obnově (roky) Lesy a pralesy 51.3 1 311 76.1 30.5 1702.9 23.8 Savany 15.0 900 13.50 4.00 60.00 4.44 Louky 9.0 600 5.40 1.60 14.40 2.67 Tundra 8.0 140 1.12 0.60 4.80 4.29 Pouště a polopouště 18.0 90 1.62 0.70 12.60 7.78 Obdělávaná půda 14.0 650 9.10 1.00 14.00 1.54 Bažiny a mokřady 2.0 2 000 15.00 30.00 7.50 Jezera a potoky 250 0.50 0.02 0.04 0.08 Celkem kontinentální 149.00 774.51 115.40 12.57 16.23 Oceán 332.00 125.00 41.50 0.003 Celkem mořské 361.00 152.01 54.88 0.01 3.87 0.07 Celkem 510.00 333.87 170.28 3.68 11.02

17 Kolik ropy nahradí energetické plodiny? (Kuchtová, 2003)

18 Zdroje biomasy (upraveno dle Weger, 2005)
Zemědělství Les, krajina & sídla Průmysl, výroba Sláma obilná Sláma řepková Ovocné sady Plantáže drobného ovoce Mýtní lesní těžby Výchovné lesní těžby Údržba veřejné zeleně Údržba břehových porostů, alejí Dřevozpracující průmysl Pilařská výroba Papírenský průmysl Stavební průmysl Potravinářský průmysl Porosty energetických plodin Palivové dříví Recyklace dřevěných výrobků Organické zbytky ze živočišné výroby Travní biomasa TTP Odpad ze zahrádek, Organické zbytky z potravinářského průmyslu Řepkový olej MEŘO a za studena lisovaný Pyrolýzní olej (bio-oil)

19 Energetický potenciál fytomasy v ČR (mil. tun) (Kuchtová, 2003)

20 Předpoklad výroby energie z biomasy v r. 2010
Zdroje biomasy v ČR Předpoklad výroby energie z biomasy v r. 2010 druh biomasy energie celkem z toho teplo elektřina v % PJ GWh dřevo a dřevní odpad 24 33,1 25,2 427 sláma obilnin a olejnin 11,7 15,7 11,9 224 energetické rostliny 47,1 63 47,7 945 bioplyn 16,3 21,8 15,6 535 celkem 100 133,6 100,4 2231 Biomasu je nutné zajistit téměř z 1/2 záměrným pěstováním energetických rostlin

21 Zdroje elektřiny z obnovitelných zdrojů v ČR
Druh % podíl na (GWh) (GWh) výrobě el. z OZ Větrná energie 0, Voda (MVE) Voda (VVE) Biomasa Geotermální energie Fotovoltaika Celkem

22 Zdroje možné biomasy k energetickému využití v ČR.
Surovinový zdroj Plocha (ha) Výnos z plochy celkem Zdroje lesní biomasy: těžba v lesích celkem m3 dřeva produkce klestu celkem m3 odpad při manipulaci na místech odvozu m3 odpad při manipulaci na manipulačně-expedičních skladech m3 palivové dřevo m3 biomasa z prořezávek m3 odpady v dřevozpracujícím průmyslu t Pevný domovní odpad t

23 Způsoby získávání energie z biomasy:
a) termochemická přeměna biomasy (suché procesy) -         pyrolýza -         zplyňování -         spalování b) biochemická přeměna biomasy (mokré procesy) -         metanové kvašení -         alkoholové kvašení c) chemická přeměna biomasy -         esterifikace d) získávání odpadního tepla při zpracování biomasy (při kompostování, čištění odpadních vod apod.)

24

25 Výhody a nevýhody spalování biomasy (upraveno dle Weger, 2005)
- úlet jemného popílku = odlučovače, filtry - nutná úprava (krácení, štípání, sekání, lisování, mletí, sušení) - vlhká biomasa = aromatické uhlovodíky + nevzniká více CO2 než bylo rostlinami přijato + nízký obsah S (sláma 0,1%, seno do 0,5%, hn. uhlí min. 2%) + kontrola vzniku Nx optimální teplotou plamene + nízký obsah těžkých kovů (v popelu)

26 Energetická výtěžnost fytomasy (Strašil, 2006)

27

28 Energetická výtěžnost rostlin
Rostlina Výnos suché hmoty t/ha/rok Spalné teplo MJ/kg Produkce energie GJ/ha Tritikale 9,0 15,0 135,0 Žito Sláma obilovin 4,5 14,3 64,4 Lesknice rákosovitá 14,5 217,5 Třtina rákosovitá N Šťovík krmný 18,0 17,8 320,4 Slézy, proskurník 8,8 19,6 154,3 Bělotrn modrý 16,5 17,5 323,6 Dřevní štěpka - plantáž 11,7 15-17,5 190,0

29 Strašil, 2006

30 (zdroj: Strašil, 2006)

31 Export pelet za současných ekonomických podmínek

32 Porovnání ceny zdrojů tepla (upraveno dle Kloz, 2005)
Palivo Jedn. cena + DPH (Kč/t, m3, kWh) Výhřevnost (MJ v 1 kg, m3, kWh) Cena (Kč/GJ) Účinnost zař. (%) Upr. cena Hnědé uhlí prům. 1 250 14 89 60 149 Hnědé uhlí kval. 85 105 Uhelné brikety 2 200 18 122 70 175 Černé uhlí 2 100 25 120 Koks 4 200 28 150 214 Zemní plyn 5,3 33 161 92 Plyn 4,55 138 Topná nafta 12 300 43 286 94 304 LTO 5 200 41 127 135 Elektřina přímo 1,1 3,6 306 100 Biomasa do 500 t 600 13 38 80 48 t 1 200 77 96 1 000 – t 1 800 115 144 pod 500 Kč/t = sláma, dřevní odpad, vytrvalé rostliny Kč/t = většina EP, štěpka rychle rostoucích rostlin 1 500 Kč/t = upravená surovina: brikety, pelety, polena

33

34 Bioplyn Bioplyn je směs plynů, z nichž hlavní jsou metan CH4 a oxid uhličitý CO2. Vzniká mikrobiálním rozkladem organické hmoty za nepřístupu vzduchu (tzv. anaerobní fermentací nebo digescí). Energeticky využitelný bioplyn (dále jen BP) je vyráběn ve specializovaných technologických zařízeních tzv. bioplynových stanicích (dále jen BPS). BP také vzniká v tělesech komunálních skládek, kde bývá pro další využití jímán systémem sběrných studní a čerpacích stanic.

35 Metanové kvašení výkaly VDJ = 1,5 m3 bioplynu/den
1 kg biologicky rozložitelných látek = 0,7 – 1,0 m3 bioplynu/den

36 Složení a využití bioplynu
Složení bioplynu: metan % CO % N2, H20, H2S odsíření (+ 3-5% vzduchu do nádrže) Využití: plynové motory – tlakové ventily, čerpadla, generátory po malých úpravách - plynové spotřebiče 1 m3 bioplynu = 1,6 – 1,9 kWh Výhřevnost (60 % metanu): 20 – KJ/m3

37 Srovnání vlastností různých bioplynů
Srovnání vlastností různých bioplynů. (výhřevnosti platí pro stav 15°C, kPa)

38 Rostliny vhodné k výrobě bioplynu
vyšší obsah N nižší obsah C:N (< 33) biomasa víceletých pícnin (vojtěška, jeteloviny) z rekultivací biomasa z trvale zatravněných ploch čerstvé, siláž (senáž) = širší spektrum rostlin než pro tuhá biopaliva výhodné je spojení se zpracováním kejdy a organických odpadů

39

40

41

42 Alkoholové kvašení Alkoholové kvašení cukrů = etanol
Výchozí suroviny = cukr, škrob, celulóza 1 kg cukru = teor. 0,65 l čistého lihu Praktická výtěžnost = 90-95% (vedlejší produkty – glycerin aj.)

43 Výtěžnost etanolu Plodina % škrobu (cukru) v čerstvé hmotě
Výnos produktu (t.ha-1) Výtěžnost etanolu (l.t-1 ) Výtěžnost etanolu (hl.ha-1) Pšenice 62,0 2–5 8-20 Ječmen 52,0 2-4 7-13 Žito 55,5 3,5 360 13 Proso zrno 70,0 2-5 7-18 Kukuřice na zeleno 11,0 47 67 31,9

44

45 Výnos etanolu u různých kulturních plodin
Výnos etanolu u různých kulturních plodin (podle různých autorů) Výnos etanolu u různých kulturních plodin Druh Škrob/cukr v % čerstvé hmoty Výnos (t/ha) Výtěžnost etanolu (l/t) (hl/ha) Řepa krmná 9,7 90 59 53 Řepa cukrová 16,0 90 – 100 38 – 48 Brambory 18,0 100 – 120 22 – 33 Kukuřice na zrno 60,0 4 - 8 360 – 400 15 – 30 Kukuřice na zeleno 11,0 47 67 31,9 Pšenice zrno 62,0 2 – 5 370 – 420 8 – 20 Ječmen zrno 52,0 2 – 4 310 – 350 7 – 13 Žito zrno 55,5 3,5 36 12,8 Proso zrno 70,0 330 – 370 7 – 18 Čirok zrno 1 – 6 340 3,4 – 20 Topinambur hlízy 17,0 77 15 – 31

46 Emise CO2 pro různé druhy paliva
Druh paliva Emisní faktor Hnědé uhlí 0,36 t CO2 /MWh výhřevnosti paliva Černé uhlí 0,33 t CO2 /MWh výhřevnosti paliva Těžký topný olej 0,27 t CO2 /MWh výhřevnosti paliva Lehký topný olej 0,26 t CO2 /MWh výhřevnosti paliva Zemní plyn 0,20 t CO2 /MWh výhřevnosti paliva Biomasa 0 t CO2 /MWh výhřevnosti paliva Elektřina 1,17 t CO2 /MWh elektřiny

47

48 Parametry hodnocení technologické kvality obilního zrna pro produkci etanolu upraveno dle Petr 2004
Pšenice Tritikale Vlhkost, obsah vody v zrnu (%), max. 14 Objemová hmotnost (kg/hl), min. 73 68 Příměsi (%), max. 12 Nečistoty (%), max. 3 Pádové číslo (s) - Obsah škrobu v sušině zrna(%), min. 60 Obsah hrubého proteinu v sušině zrna (%), opt. 10

49 Výhody použití tritikale pro produkci bioetanolu (Upraveno dle Petr, 2004)
Vysoký výnosový potenciál v méně příznivých agroekologických podmínkách (obilnářská, bramborářská a horská oblast), nejvýnosnější odrůdy: Kitaro, Lamberto, Tricolor, Sekundo Výnosová stabilita, tolerance k horší předplodině Nižší nároky na hnojení a dobrý zdravotní stav v porovnání s pšenicí Nízké náklady na hnojiva a pesticidy Vysoká amylolytická aktivita v porovnání s pšenicí, nižší pádové číslo Velmi podobný obsah škrobu v sušině zrna u registrovaných odrůd, okolo 66 – 69%

50 Bionafta + - biologická rozložitelnost (21 dnů)
naftové motory bez zvláštních úprav pozitivní C bilance (méně CO2 než činí spotřeba pole řepky) kouřivost činí 50% ve srovnání s naftou (lepší prohoření směsi + 2 atomy O2) vedlejší produkt glycerol - snižuje se výkon motoru (usazeniny na pístu) častější výměna motorového oleje (po 100 max. po 200 motohodinách) agresivní k plastům i pryži, tj. výměna hadiček – vitonové (tetrafluoretylen, odolný i vůči H2SO4!) nižší výhřevnost (83% proti 86% nafty, obsahuje méně C), tj. vyšší spotřeba paliva

51 Energetická bilance MEŘO:
INPUT  17,6 GJ/ha OUTPUT  46,6 GJ/ha Energetický zisk z 1 ha = 2,65 x


Stáhnout ppt "Energetické využití biomasy"

Podobné prezentace


Reklamy Google