Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Energetické využití biomasy. Obecně se biomasou rozumí jakákoliv obnovující se látka organického původu, tj. rostliny, živočichové a jejich odpady. Celosvětová.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Energetické využití biomasy. Obecně se biomasou rozumí jakákoliv obnovující se látka organického původu, tj. rostliny, živočichové a jejich odpady. Celosvětová."— 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 20.1011 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) uhlí – asi 200 let (v ČR na kratší dobu) zemní plyn – přibližně na 50 - 60 let zemní plyn – přibližně na 50 - 60 let ropa – již jen na 30 - 40 let, nyní je vyčerpána již celá polovina světových zásob ropa – již jen na 30 - 40 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 potenciál fytoenergetiky je 8-12% energetické bilance ČR = výkon 2 velkých elektráren zemědělství schopno dodat nebo vypěstovat 65-75% biomasy = 8-10 mil. zemědělství schopno dodat nebo vypěstovat 65-75% biomasy = 8-10 mil. tun (suš)/rok 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 přímý zdroj obnovitelné energie přispívá k omezení skleníkového efektu přispívá k omezení skleníkového efektu Význam pěstovaných energetických rostlin Význam pěstovaných energetických rostlin efektivní využití „volné“ půdy efektivní využití „volné“ půdy příspěvek k údržbě kulturní krajiny příspěvek k údržbě kulturní krajiny zdroj nových pracovních míst zdroj nových pracovních míst omezování nezaměstnanosti i v odlehlých regionech omezování nezaměstnanosti i v odlehlých regionech

13 Podíl energie z biomasy na celkové produkci energie v Evropě

14

15 Biomasa záměrně produkovaná k energetickým účelům, energetické plodiny: Lignoceluló zové 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) OlejnatéŘepka olejná, slunečnice, len, dýně na semeno Škrobno- cukernaté Brambory, cukrová řepa, obilí (zrno), topinambur, cukrová třtina, kukuřice

16 EkosystémPlocha (milion km²) Čistá produkce (g C/m 2 /rok) Světová primární produkce (bilion tun/rok) Průměrná biomasa (kg C/m 2 ) Světová biomasa (bilion tun) Min. doba potřebná k obnově (roky) Lesy a pralesy51.31 31176.130.51702.923.8 Savany15.090013.504.0060.004.44 Louky9.06005.401.6014.402.67 Tundra8.01401.120.604.804.29 Pouště a polopouště18.0901.620.7012.607.78 Obdělávaná půda14.06509.101.0014.001.54 Bažiny a mokřady2.02 0004.0015.0030.007.50 Jezera a potoky2.02500.500.020.040.08 Celkem kontinentální 149.00774.51115.4012.571 873.4216.23 Oceán332.00125.0041.500.0031.000.02 Celkem mořské361.00152.0154.880.013.870.07 Celkem510.00333.87170.283.681 877.2911.02 Produkce biomasy pro zpracování a spotřebu

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

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

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

20 Zdroje biomasy v ČR Biomasu je nutné zajistit téměř z 1 / 2 záměrným pěstováním energetických rostlin Předpoklad výroby energie z biomasy v r. 2010 druh biomasy energie celkem z toho teplo elektřina v % PJPJGWh dřevo a dřevn í odpad 2433,125,2427 sl á ma obilnin a olejnin 11,715,711,9224 energetick é rostliny 47,16347,7945 bioplyn16,321,815,6535 celkem100133,6100,42231

21 Zdroje elektřiny z obnovitelných zdrojů v ČR Druh 2001 2010 % podíl na Druh 2001 2010 % podíl na (GWh) (GWh) výrobě el. z OZ (GWh) (GWh) výrobě el. z OZ Větrná energie0,6 930 18 Větrná energie0,6 930 18 Voda (MVE)826 1120 21 Voda (MVE)826 1120 21 Voda (VVE)1165 1165 21 Voda (VVE)1165 1165 21 Biomasa 6 2200 40 Biomasa 6 2200 40 Geotermální energie 0 15 0 Geotermální energie 0 15 0 Fotovoltaika 0 15 0 Fotovoltaika 0 15 0 Celkem 1 998 5 445 100 Celkem 1 998 5 445 100

22 Zdroje možné biomasy k energetickému využití v ČR. Surovinový zdroj Plocha (ha) Výnos z plochy celkem Zdroje lesní biomasy: těžba v lesích celkem 24 653 13 200 000 m 3 dřeva produkce klestu celkem 590 860 m 3 odpad při manipulaci na místech odvozu 80 000 m 3 odpad při manipulaci na manipulačně-expedičních skladech 139 000 m 3 palivové dřevo 780 000 m 3 biomasa z prořezávek 60 000 m 3 odpady v dřevozpracujícím průmyslu 350 000 t Pevný domovní odpad 2 600 000 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) + nevzniká více CO 2 než bylo rostlinami přijato + nízký obsah S (sláma 0,1%, seno do 0,5%, hn. uhlí min. 2%) + kontrola vzniku N x optimální teplotou plamene + nízký obsah těžkých kovů (v popelu) - úlet jemného popílku = odlučovače, filtry - nutná úprava (krácení, štípání, sekání, lisování, mletí, sušení) - vlhká biomasa = aromatické uhlovodíky

26 Energetická výtěžnost fytomasy (Strašil, 2006)

27

28 RostlinaVýnos suché hmoty t/ha/rok Spalné teplo MJ/kg Produkce energie GJ/ha Tritikale9,015,0135,0 Žito9,015,0135,0 Sláma obilovin4,514,364,4 Lesknice rákosovitá15,014,5217,5 Třtina rákosovitáN14,5N Šťovík krmný18,017,8320,4 Slézy, proskurník8,819,6154,3 Bělotrn modrý16,517,5323,6 Dřevní štěpka - plantáž11,715-17,5190,0 Energetická výtěžnost rostlin

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, m 3, kWh) Výhřevnost (MJ v 1 kg, m 3, kWh) Cena (Kč/GJ) (Kč/GJ) Účinnost zař. (%) Upr. cena (Kč/GJ) Hnědé uhlí prům. 1 250 148960149 Hnědé uhlí kval. 1 250 148985105 Uhelné brikety 2 200 1812270175 Černé uhlí 2 100 258570120 Koks 4 200 2815070214 Zemní plyn 5,33316192175 Plyn4,553313892150 Topná nafta 12 300 4328694304 LTO 5 200 4112794135 Elektřina přímo 1,13,6306100306 Biomasa do 500 t 60013388048 500 - 1 000 t 1 200 13778096 1 000 – 1 500 t 1 800 1311580144 pod 500 Kč/t = sláma, dřevní odpad, vytrvalé rostliny 500 - 1 000 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 CH 4 a oxid uhličitý CO 2. 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. Bioplyn je směs plynů, z nichž hlavní jsou metan CH 4 a oxid uhličitý CO 2. 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 m 3 bioplynu/den 1 kg biologicky rozložitelných látek = 0,7 – 1,0 m 3 bioplynu/den

36 Složení a využití bioplynu Složení bioplynu: metan55-80 % CO 2 20-45% N 2, H 2 0, H 2 S odsíření (+ 3-5% vzduchu do nádrže ) Využití:  plynové motory – tlakové ventily, čerpadla, generátory  po malých úpravách - plynové spotřebiče 1 m 3 bioplynu = 1,6 – 1,9 kWh Výhřevnost (60 % metanu): 20 – 25 000 KJ/m 3

37 Srovnání vlastností různých bioplynů. (výhřevnosti platí pro stav 15°C, 101 325 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 ) Pšenice62,02–5370-4208-20 Ječmen52,02-4310-3507-13 Žito55,53,536013 Proso zrno 70,02-5330-3707-18 Kukuřice na zeleno 11,0476731,9

44

45 Výnos etanolu u různých kulturních plodin (podle různých autorů) DruhŠkrob/cukr v % čerstvé hmoty Výnos (t/ha) Výtěžnost etanolu (l/t) Výtěžnost etanolu (hl/ha) Řepa krmná 9,7905953 Řepa cukrová16,030 - 5090 – 10038 – 48 Brambory18,020 - 30100 – 12022 – 33 Kukuřice na zrno60,04 - 8360 – 40015 – 30 Kukuřice na zeleno11,0476731,9 Pšenice zrno62,02 – 5370 – 4208 – 20 Ječmen zrno52,02 – 4310 – 3507 – 13 Žito zrno55,53,53612,8 Proso zrno70,02 – 5330 – 3707 – 18 Čirok zrno70,01 – 63403,4 – 20 Topinambur hlízy17,020 - 407715 – 31 Výnos etanolu u různých kulturních plodin

46 Druh palivaEmisní faktor Hnědé uhlí0,36 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva Černé uhlí0,33 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva Těžký topný olej0,27 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva Lehký topný olej0,26 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva Zemní plyn0,20 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva Biomasa0 t CO 2 /MWh výhřevnosti paliva Elektřina1,17 t CO 2 /MWh elektřiny Emise CO 2 pro různé druhy paliva

47

48 Parametry hodnocení technologické kvality obilního zrna pro produkci etanolu upraveno dle Petr 2004 ParametrPšeniceTritikale Vlhkost, obsah vody v zrnu (%), max. 1414 Objemová hmotnost (kg/hl), min. 7368 Příměsi (%), max. 1212 Nečistoty (%), max. 33 Pádové číslo (s) 150-300- Obsah škrobu v sušině zrna(%), min. 6060 Obsah hrubého proteinu v sušině zrna (%), opt. 1010

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 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 Výnosová stabilita, tolerance k horší předplodině Nižší nároky na hnojení a dobrý zdravotní stav v porovnání s pšenicí Nižší nároky na hnojení a dobrý zdravotní stav v porovnání s pšenicí Nízké náklady na hnojiva a pesticidy Nízké náklady na hnojiva a pesticidy Vysoká amylolytická aktivita v porovnání s pšenicí, nižší pádové číslo Vysoká amylolytická aktivita v porovnání s pšenicí, nižší pádové číslo Velmi podobný obsah škrobu v sušině zrna u registrovaných odrůd, okolo 66 – 69% Velmi podobný obsah škrobu v sušině zrna u registrovaných odrůd, okolo 66 – 69%

50 Bionafta+ biologická rozložitelnost (21 dnů) biologická rozložitelnost (21 dnů) naftové motory bez zvláštních úprav naftové motory bez zvláštních úprav pozitivní C bilance (méně CO 2 než činí spotřeba pole řepky) pozitivní C bilance (méně CO 2 než činí spotřeba pole řepky) kouřivost činí 50% ve srovnání s naftou (lepší prohoření směsi + 2 atomy O 2 ) kouřivost činí 50% ve srovnání s naftou (lepší prohoření směsi + 2 atomy O 2 ) vedlejší produkt glycerol vedlejší produkt glycerol - snižuje se výkon motoru (usazeniny na pístu) snižuje se výkon motoru (usazeniny na pístu) častější výměna motorového oleje (po 100 max. po 200 motohodinách) častější výměna motorového oleje (po 100 max. po 200 motohodinách) agresivní k plastům i pryži, tj. výměna hadiček – vitonové (tetrafluoretylen, odolný i vůči H 2 SO 4 !) agresivní k plastům i pryži, tj. výměna hadiček – vitonové (tetrafluoretylen, odolný i vůči H 2 SO 4 !) nižší výhřevnost (83% proti 86% nafty, obsahuje méně C), tj. vyšší spotřeba paliva 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. Obecně se biomasou rozumí jakákoliv obnovující se látka organického původu, tj. rostliny, živočichové a jejich odpady. Celosvětová."

Podobné prezentace


Reklamy Google