b niemczuk - biomasa alternatywa

Biomasa alternatywą dla

węgla kamiennego

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

im. Szymona Szymonowica w Zamościudr Bożena Niemczuk

Lublin, 27 października 2014 r.

„Nie truj powietrza – miej wpływ na to czym oddychasz”

2

Odnawialne Źródła Energii

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk

http://www.google.pl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=D1O2oquJm0CIOM&tbnid=mXVdIz9G17gtqM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.oze.opole.pl%2FOdnawialne_zrodla_energii_(OZE)%2Cstr%2C432.html&ei=_Yq5UY20EojUsgbtgoHYBQ&bvm=bv.47883778,d.bGE&psig=AFQjCNE8napUGdzphhEvDOPOi9FZKycFYA&ust=1371200427803695

http://www.google.pl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=D1O2oquJm0CIOM&tbnid=mXVdIz9G17gtqM:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.oze.opole.pl%2FOdnawialne_zrodla_energii_(OZE)%2Cstr%2C432.html&ei=_Yq5UY20EojUsgbtgoHYBQ&bvm=bv.47883778,d.bGE&psig=AFQjCNE8napUGdzphhEvDOPOi9FZKycFYA&ust=1371200427803695

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk 3

Dlaczego Biomasa?

Naturalne, odnawialne, łatwo dostępne

źródło energii coraz częściej stosowane

w Polsce jako paliwo w zawodowej

elektroenergetyce i energetyce cieplnej

oraz energetyce rozproszonej

4

Przykłady biomasy z upraw

energetycznych


Wierzba wiciowa Ślazowiec pensylwański Spartina preriowa

Topinambur Rdest sachaliński Miskant olbrzymi

5

Rodzaje biomasy stosowanej do celów

energetycznych

produkty z rolnictwa;

odpady roślinne z rolnictwa i leśnictwa;

odpady roślinne z przemysłu spożywczego;

odpady drzewne, za wyjątkiem odpadów drewna, zawierającychmetale ciężkie ze środków konserwujących lub ochronnych;

odpady z roślin włóknistych pochodzących z produkcji masycelulozowej i papieru, jeśli są na miejscu produkcji współspalane,a wytwarzane ciepło jest odzyskiwane; oraz

pelety i brykiety z biomasy pochodzącej z w/w zasobów.

Mieszanki paliwowe węgiel-biomasa


6

Formy handlowe biomasy stosowanej do

celów energetycznych


TROCINY ZRĘBKI

PELETY BRYKIETY BALE

Grupy odpadów, które mogłyby zostać

wykorzystane w energetyce

zmieszane odpady komunalne;

komunalne osady ściekowe;

odpady z rolnictwa, sadownictwa, rybołówstwa, leśnictwa, łowiectwa, przetwórstwa żywności;

odpady z przetwórstwa drewna oraz produkcji płyt i mebli, masy celulozowej, papieru i tektury;

odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowywaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków;

odpady opakowaniowe: papier, tektura, drewno.

Do roku 2020 - 7,5 mln ton odpadów

komunalnych biodegradowalnych


8

Parametry jakościowe paliw istotne dla

energetyki


PRODUKCJA ENERGII

wartość opałowa

zawartość wilgoci

zawartość popiołu

EKSPLOATACJA URZADZEŃ

zawartość siarki

zawartość chloru

zawartość związków alkalicznych

temperatury topliwości popiołu

WARTOŚCI PARAMETRÓW BIOMASY = WARTOŚCI PARAMETRÓW WĘGLA

9

Biomasa i węgiel kamienny –

podobieństwo i różnice (1/5)Podstawowy skład pierwiastkowy (C, H, N, S i O)

Jakościowy: taki sam

Ilościowy:

Zawartość węgla pierwiastkowego w biomasie jest ok. 2 x mniejsza

Zawartość tlenu w biomasie jest ok. 4 x większa

Zawartości siarki i azotu w biomasie jest ok. 5 – 10 x mniejsze

Konsekwencje:

wysoka zawartość części lotnych i wysoka reaktywność biomasy



podobieństwo i różnice (2/5)

Gęstość nasypowa:

biomasy ok. 2,5 x mniejsza

Zawartość wilgoci:

biomasy ok. 5 x większa

Konsekwencje:

droższy transport

i niższa wartość opałowa

(w stanie roboczym)


0

5

10

15

20

25

30

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Zawilżenie biomasy, kg H20/kg mokrego drewna

Wa

rto

ść

op

ało

wa

bio

ma

sy

, k

J/k

g

Zawartość wilgoci



Zawartość wilgoci w biomasie zależy od:

części rośliny, z której pochodzi (pień, łodygi, liście) np. kora chroni drewno przed utratą wilgoci

pory ścięcia:

większa wiosną i latem

mniejsza jesienią i zimą

warunków transportu i przechowywania




Skład substancji mineralnej:

zawartości związków: alkalicznych (w szczególności potasu

i wapnia) – znacznie wyższe w biomasie.

Konsekwencje:

narastanie agresywnych osadów w kotle podczas spalania biomasy.


13

Skład popiołu [%]


Składnik Biomasa Węgiel

SiO2 26,0-54,0 18,0-52,3

Al2O3 1,8-9,5 10,7-33,5

CaO 6,8-41,7 2,9-25,0

Na2O 0,4-0,7 0,7-3,8

K2O 6,4-14,3 0,8-2,9

P2O5 0,9-9,6 0,4-4,1

Zawartość popiołu [%] 1,2-7,5 5,0-12,0

14



Charakterystyczne temperatury topliwości popiołu:

początkowa temperatura deformacji,

temperatura mięknienia popiołu,

temperatura topliwości popiołu,

temperatura płynięcia popiołu.

15

Porównanie właściwości biomasy z węglem


Składnik Biomasa Węgiel

Węgiel [%] 44-51 75-85

Wodór [%] 5,5-7,0 4,8-5,5

Tlen [%] 41-50 8,8-10

Azot [%] 0,1-0,8 1,4-2,3

Siarka [%] 0,01-0,9 0,3-1,5

Chlor [%] 0,01-0,7 0,04-0,4

Części lotne [%] 65-80 35-42

Ciepło spalania

[MJ/kg]

16-20 21-32

16

Wartość opałowa

1 ha wierzby = 12 ton węgla = 18 ton miału węglowego

1,5 tony biomasy = 1 tona węgla

Ciepło spalania biomasy 16-20 MJ/kg

Ciepło spalania węgla 21-32 MJ/kg

6-8 MJ/kg wilgotność 50-60%

15-17 MJ/kg wilgotność 10-20%

19 MJ/kg dla biopaliw całkowicie wysuszonych


17

Analiza | Wilgotność i popiół [%]


0

5

10

15

20

25

30

35

Wilgotność %

Popiół %

18

Analiza | Pierwiastki: S, C [%]


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

S %

C %

19

Analiza | Części lotne [%]


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

CZĘŚCI LOTNE w %

20

Analiza | Ciepło spalania, wartość

opałowa [MJ/kg]


0

5

10

15

20

25

30

Ciepło spalania MJ/kg

Wartość opałowa MJ/kg

21

Dążenie do poprawy jakości powietrza atmosferycznego

Propagowanie eliminowania węgla jako paliwa w kotłowniach lokalnych oraz gospodarstwach domowych;

Promocja ekologicznych nośników energii;

Propagowanie wykorzystania odnawialnych źródeł energii;

Budowa centralnej sieci ciepłowniczej na obszarach zwartej zabudowy;

Termomodernizacja budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej;

Tworzenie warunków dla intensyfikacji ruchu rowerowego;

Wyznaczenie układu ścieżek rowerowych.


Produkcja energii z OZE w kontekście

zrównoważonego rozwoju

Aspekt środowiskowy

mała ingerencja obiektu w środowisko;

ochrona środowiska przed negatywnymi skutkami produkcji energii;

mała ilość odpadów;

wpływ na krajobraz, bioróżnorodność.

22

Produkcja energii w kontekście

zrównoważonego rozwoju

Aspekt społeczny

tworzenie miejsc pracy;

budowa wizerunku regionu, jako miejsca atrakcyjnego dla inwestorów w OŹE;

promocja możliwości rozwoju i korzyści ze stosowania OŹE na danym terenie;

podniesienie poziomu wiedzy społeczeństwa na temat wykorzystania odnawialnych źródeł energii.

Aspekt gospodarczy

wykorzystanie lokalnych zasobów;

wpływ na bezpieczeństwo energetyczne;

zahamowanie odpływu środków wydatkowanych na zakup paliw do produkcji energii w regionie.

23

24

Emisja sezonowa dwutlenku węgla CO2

z kotłowni szkolnej

25

Emisja sezonowa dwutlenku węgla SO2

z kotłowni szkolnej

Emisja dwutlenku siarki - SO2

0,00

100,00

200,00

300,00

1999/2

000

2000/2

001

2001/2

002

2002/2

003

2003/2

004

2004/2

005

2005/2

006

2006/2

007

2007/2

008

2008/2

009

2009/2

010

2010/2

011

2011/2

012

sezony grzew cze

em

isja

zanie

czyszczeń [

kg]

Olej opałowy Pelety

Dziękuję za uwagę!

b niemczuk - biomasa alternatywa

Environment