Elektrane Na Biomasu i Otpad

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Seminarski rad iz predmeta "Uvod u energetske sisteme"

Text of Elektrane Na Biomasu i Otpad

SEMINARSKI RADIZ PREDMETA UVOD U ENERGETSKE SISTEME

ELEKTRANE NA BIOMASU I OTPAD

STUDENTI

Nermin JahiSamir HujdurEmir Klopi

UNIVERZITET U TUZLIFAKULTET ELEKTROTEHNIKE

Tuzla, maj 2015. godine

Saetak

Tema seminarskog rada je elektrane na biomasu i otpad. Seminarski rad je podjeljen u dvije cjeline: biomasa i elektrane ne biomasu.Uvodni dio seminarskog rada sadri openite podatke o biomasi kao to su podjela biomase, transformacija biomase te energetske vrijednosti razliitih tipova biomase. U nastavku su kratko opisane vrste biomasa tj odake se dobijaju i njihova primjena u industriji. Takode je i spomenuto par tehnologija za preradu biomase, te procese za pretvorbu biomase u iskoristivu elektrinu energiju.Drigi dio seminarskog rada sadri podjelu elektrana u ovisnosti od vrste biomase te metode izgaranja.Na kraju rada razmotrene su prednosti i nedostatci u koristenju biomase kao izvor energije.

Sadraj1 .Biomasa12 .Vrste biomase22.1Biomasa iz drvne industrije22.2Poljoprivredna biomasa22.3Energetski nasadi32.4Biomasa sa farmi ivotinja32.5Biogoriva32.5.1Prva generacija biogoriva32.5.2Bioalkoholi42.5.1Biodizel42.5.2Biljno ulje52.5.3Bioplin52.5.4Druga generacija biogoriva52.5.5Trea generacija biogoriva52.6Gradski otpad53 .Primarne tehnologije prerade biomase63.1Briketiranje i peletiranje63.2Biohemijska prerada73.2.1Digestija (razgradnja)74 .Procesi pretvorbe biomase u iskoristivu energiju84.1Toplotna pretvorba84.2Hemijska pretvorba84.3Biohemijska pretvorba85 .Elektrane na biomasu i otpad105.1Bioelektrane na drvnu biomasu125.2Bioelektrane na nedrvnu biomasu125.3Bioelektrane na deponijski plin136 .Tehnologije izgaranja146.1Tehnologija izgaranja na reetci146.2Tehnologija izgaranja u fluidiziranom sloju157 .Kogeneracijska postrojenja na biomasu177.1Indirektni plinsko-turbinski process187.2Direktni plinsko-turbinski process188 .Prednosti koritenja biomase199 .Nedostatci biomase20Zakljuak21Bibliografija22

Popis slika

Slika 1. Pelet1Slika 2. Biootpad2Slika 3. Izbor osnovne sirovine za dobijanje biodizela u Europi4Slika 4. Pretvorba biomase9Slika 5. Shema procesa u bioelektrani10Slika 6. Shema bioelektrane11Slika 7. Tipovi loita14Slika 8. Postrojenje u kojem se upotrebljava fluidizirani sloj kao tehnika izgranja16

Popis skraenica

BIHBosna i HercegovinaCHP Combined Heat and Power

Biomasa

Opti pojam biomase je veoma irok i podrazumijeva organsku materiju biljnog i ivotinjksog porijekla. Biomasa se odnosi na ivuu ili donedavno ivuu materiju, koja se moe koristiti kao gorivo ili za industrijsku proizvodnju. Biomasu ine proizvodi biljnog i ivotinjskog svijeta, u to se ubrajaju neiskoriteni djelovi umarsko-drvne industrije, poljoprivredne proizvodnje, prehrambene industrije, komunalnog otpada organskog porijekla i sl. Slika 1. PeletPrema procentima od ukupno nastale biomase na Zemlji iskoristi se manje od 4%. Energetska primjena biomase veim djelom je ograniea na drvo kao gorivo za loenje, pto nije ekoloki opravdano. Primarna prednost biomase kao izvora energije je u njenoj obnovljivostiKoritenje biomase u BiH ima znaaj za trenutno rjeavanje problema manjka energije i njene visoke cijene. Biomasa ne ukljuuje organske tvari koje su promijenjene raznim geolokim procesima.Biomasa se koristi za generiranje toplote koja se moe onda iskoristiti izmeu ostalog i za proizvodnju elektrine energije. Kao najjednostavniji primjeri biomase mogu se spomenuti mrtvo drvee i drveno iverje koji su pokazali vrlo velik potencijal kao izvor energije. U biomasu se takoe ubrajaju biljni i ivotinjski materijali koriteni prilikom proizvodnje raznih vlakana i hemikalija. Biomasa ima veoma dugu istoriju jer je u svojim osnovnim oblicima koritena od samih poetaka ovjeanstva. Paljenje drvea u peinama moe se smatrati prvim primitivnim koritenjem biomase za dobijanje energije: tu se radi o pretvaranju energije iz organskih materijala u toplotu. Jednostavno reeno vatra pretvara organski materijal iz drva u toplotu. Energija biomase dobija se iz pet razliitih izvora: smea, drvne mase, raznih otpada, otpadnih plinova i alkoholnih goriva. Biomasa moe biti relativno jednostavno prevedena u upotrebljive izvore energije poput metana ili goriva za transport poput etanola i biodizela. Postoje razne tehnologije iskoritavanja energije iz biomase: direktno za grijanje, pretvaranje toplote u elektrinu energiju, pretvaranje u neki drugi oblik goriva poput tekuih biogoriva ili zapaljivog bioplina. Biomasa svakim danom postaje sve popularnija i prihvaenija irom svijeta. Biomasa se i dalje spominje u mnogim debatama kod kojih se razrauju prednosti i mane, naroito kad se biomasa uporedi s ostalim obnovljivim izvorima energije. Usprkos raznim miljenima, veina naunika i dalje tvrdi da biomasa ima mnoge prednosti pred fosilnim gorivima i da znatno pridonosi smanjenju ukupne emisije ugljikovog dioksida u atmosferu.

Vrste biomase

Biomasa dolazi u: vrstom stanju (briketirana biomasa), tenom stanju (biodizel, bioetanol, biometanol), gasovitom stanju (biogas, deponijski gas).

Slika 2. Biootpad1.1 Biomasa iz drvne industrije

Biomasu iz drvne industrije ine ostatci i otpad pri rezanju, brusenju i drugim vrstama obrade drveta. Biomasu iz drvne industrije koristimo kao gorivo u kotlovnicama i kao sirovinu za proizvodnju briketa. Otpad koji optereuje poslovanje drvnih industrija je daleko opravdaniji nego koritenje fosilnih goriva.1.2 Poljoprivredna biomasa

Poljoprivrednu biomasu ine ostatci jednogodinjih kultura kao to su: slama, kukuruzovina, oklasak, stabljike, ljuske, kopice.U naoj zemlji se ne vodi velika briga o ovom izvoru energije, pa ak moemo rei da drutvo i drava imaju podcjenivaki stav prema energiji poljoprivredne mase. Iskoristivovost biomase kukurzovine za energetsku primjenu iznosi najmanje 30%. Iako se to cini kao malo, za poljoprivredna podrucija gdje se proizvodnja kukuruza mjeru u stotinama hiljada tona to predstavlja znaajan izvor energije.1.3 Energetski nasadi

Biljke bogate uljem ili ecerom kao pto su: Brzorastue drvee, Eukaliptus, Zelene alge.Osobine ovakvih energestkih nasada su : Kratka oplodnja, veliki prinost, Koritenje otpadnih voda,gnojiva i taloga (vegetacijski filteri), Izbjegavanje vikova u poljoprivrednoj proizvodnji.1.4 Biomasa sa farmi ivotinja

Kao sirovine biomase sa farmi ivotinja koristi se: izmet ivotinja te spaljivanje leina, a krajnji produkt je biogas. Biogas je mjeavina metana, ugljen dioksida, i otprilike 2% ostalih gasova. Biogas je 20% laki od zrake, nema miris i boju. Njegova temperatura zapaljenja je izmeu 650 i 750 C, a gori isto plavim plamenom. Njegova kalorijska vrijednost je 20MJ/Nm3 i gori sa oko 60%-tnom efikasnou u konvencionalnim biogasnim peima.1.5 Biogoriva

Biogoriva su goriva koja se dobivaju preradom biomase. Njihova energija je dobivena fiksacijom ugljika, tj. redukcijom ugljika iz zraka u organske spojeve. Ugljik u biogorivima dolazi iz atmosfere, odakle ga biljke uzimaju tijekom rasta. Biogoriva se najee koriste za prijevoz i u kuanstvu. Veina goriva za prijevozna sredstva su kapljevita jer vozila zahtijevaju veliku gustou energije. Veliku gustou energije najlake i najefikasnije je dobiti motorom s unutarnjim izgaranjem, a on zahtijeva da gorivo bude isto. Goriva koja najlake izgaraju su kapljevita i plinovita (mogu se ukapljivati), praktina su za prijenos i izgaraju isto (bez krutih produkata).1.5.1 Prva generacija biogorivaPrva generacija biogoriva su biogoriva sastavljena od eera, kroba, biljnog ulja i ivotinjskih masti, koritenjem konvencionalnih tehnologija. Osnovne sirovine za proizvodnju biogoriva prve generacije esto su itarice i sjemenje.1.5.2 BioalkoholiBioloki proizvedeni alkoholi, najee etanol, rijetko propanol i butanol, dobivaju se radom mikroorganizama i enzima - fermentacijom eera, kroba ili celuloze.Bioetanol predstavlja alternativu benzinu. Uglavnom se dobiva iz kukuruza i eerne tske, a moe se dobiti i od penice jeaa i krompira bioetanola da bi se proizveo isti rad. Prednost etanola je vei oktanski broj to omoguava vei kompresijski omjer motora za poveanu termalnu efikasnost.. Veina dananjih automobila moe voziti na mjeavine s 15% bioetanola i ostatkom benzina. Etanol ima manju gustou energije od benzina, tj. potrebna je vea masa Za proizvodnju metanola mogu se koristiti sirovine s visokim udjelom celuloze, kao to je drvo i neki ostaci iz poljoprivrede. Tehnologija je posve razliita od one za proizvodnju etanola. U prvoj se sirovina konvertira u plinoviti meuproizvod iz kojeg se sintetizira metanol. Slino kao etanol, metanol se moe koristiti kao dodatak benzinu ili kao posebno gorivo.5. BiodizelBiodizel je gorivo za motorna vozila koje se dobija od ulja uljane repice ili recikliranog otpadnog jestivog ulja. Sirovine biodizela su masti ivotinjskog podrijetla, biljna ulja, soja, goruica, suncokret, palmino ulje, alge, itd. Dobija se kroz proces esterifikacije, tako to biljno ulje reagira s metanolom i natrijevim hidroksidom kao katalizatorom, te nastaje ester masnih kiselina zajedno s ostalim nusproduktima: glicerolom, gliceridskim talogom i sapunom. Ulja se mjeaju sa natrijevim hidroksidom i metanolom te iz kemijske reakcije nastaje biodizel i glicerol. Biodizel je siguran za rukovanje i transport jer je biorazgradiv, 10 puta manje otrovan od kuhinjske soli i izgara na relativno visokoj temperaturi (148C).Izbor osnovne sirovine za dobijanje biodizela zavisi od specifi ni uslova i prilika u konkretnim zemljama, u Europi se za proizvodnju biodizela najvi e koristi ulje uljane repice (82,8%) i ulje suncokreta (12,5%), dok se u Americi najvi e koristi ulje soje, a u azijskim zemljama se koristi i palmino ulje.

Slika 3. Izbor osnovne sirovine za dobijanje biodizela u Europi1.5.4 Biljno uljeJestivo biljno ulje se uglavnom ne koristi kao gorivo, ali manje kvalitetno ulje se moe korist