HCOIE osnove BIOMASA, BIOPLIN, ALKOHOLNA GORIVA, BIODIZEL

HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE

BIOMASA

Biomasa (eng. biomass, njem. Biomasse) je u raznim izvornicima različito određena, ali se kao osnovna   može navesti odrednica prema Uredbi o graničnim vrijednostima emisije onečišćujućih tvari u zrak iz stacionarnih izvora   (NN 140/97): ‘Biomasa je gorivo koje se dobiva od biljaka ili dijelova biljaka kao što su drvo, slama, stabljike   žitarica, ljušture itd.’

Biomasa je obnovljivi izvor energije, a općenito se može podijeliti na drvnu, nedrvnu i životinjski otpad, unutar čega se   mogu razlikovati:

  • drvna biomasa (ostaci iz šumarstva, otpadno drvo)
  • drvna uzgojena biomasa (brzorastuće drveće)
  • nedrvna uzgojena biomasa (brzorastuće alge i trave)
  • ostaci i otpaci iz poljoprivrede
  • životinjski otpad i ostaci.

Danas se primjena biomase za proizvodnju energije potiče uvažavajući načelo održivog razvoja. Najčešće se koristi drvna   masa koja je nastala kao sporedni proizvod ili otpad te ostaci koji se ne mogu više iskoristiti. Takva se biomasa koristi   kao gorivo u postrojenjima za proizvodnju električne i toplinske energije ili se prerađuje u plinovita i tekuća goriva   za primjenu u vozilima i kućanstvima. Postoje razne procjene potencijala i uloge biomase u globalnoj energetskoj politici   u budućnosti, no u svim se scenarijima predviđa njezin značajan porast i bitno važnija uloga (tablica 6.1, il. 1).   Za usporedbu može poslužiti podatak kako je 1990. godine potrošnja energije u svijetu iznosila 376,8 EJ, a 2050. godine   se prema raznim scenarijima očekuje potrošnja od 586 do 837 EJ.

DRVNA MASA

Osnovne su značajke pri primjeni šumske ili drvne biomase kao energenta jednake kao   kod svakog goriva:

  • kemijski sastav
  • ogrjevna vrijednost (ogrjevnost)
  • temperatura samozapaljenja
  • temperatura izgaranja
  • fizikalna svojstva koja utječu na ogrjevnost (npr. gustoća, mokrina i dr).

Temeljna veličina za proračun energije iz određene količine drva jest njegova ogrjevnost (ogrjevna vrijednost).   Najveći utjecaj na nju ima mokrina (vlažnost, udio vlage), potom kemijski sastav, gustoća i zdravost drva. Za naše podneblje   i vrste drveća važno je za njegovu ogrjevnost utvrditi ubraja li se ono u listače ili četinjače, odnosno u meko ili   tvrdo drvo, jer je udio pojedinih sastojaka pri tome različit, a različita je i tvar koja se može koristiti kao gorivo.

Jedan od problema koji se pojavljuje pri određivanju toplinske energije dobivene iz šumske biomase predstavlja   pretvorba prostornih u kubične metre.

NEDRVNA MASA

Na ogrjevne vrijednosti nedrvne biomase podjednako utječu udio vlage i pepela. Udio pepela u   nedrvenim biljnim ostacima može iznositi i do 20% pa značajno utječe na ogrjevnost. Općenito, supstance koje čine pepeo   nemaju nikakvu energetsku vrijednost.Osim ostale nedrvne biomase, u Hrvatskoj bi osobitu važnost mogli imati ostaci žitarica. Iskustva iz razvijenih   zemalja, u Europi osobito Danske, pokazuju kako se radi o vrijednom izvoru energije koji se ne bi trebao   zanemariti. Ilustrativan je stoga sljedeći primjer. Nakon berbe kukuruza na obrađenom zemljištu ostaje   kukuruzovina, stablijika s lišćem, oklasak i komušina. Budući da je prosječni odnos zrna i mase (tzv. žetveni omjer)   53% : 47%, proizlazi kako biomase približno ima koliko i zrna. Ako se razluče kukuruzovina i oklasak, tada je   njihov odnos prosječno 82% : 18%, odnosno na proizvedenu 1 t zrna kukuruza dobiva se i 0,89 t biomase kukuruza što   čine 0,71 t kukuruzovine i 0,18 t oklaska. Iako je neosporno kako se nastala biomasa mora prvenstveno vraćati u   zemlju, preporučuje se zaoravanje između 30 i 50% te mase, što znači da za energetsku primjenu ostaje najmanje 30%.

BIOPLIN

Bioplin (eng. biogas, njem. Biogas) nastaje procesom anaerobnog truljenja biomase i najčešće se sastoji   od oko 60% metana, 35% CO 2 te 5% smjese vodika, dušika, amonijaka, sumporovodika, CO, kisika i vodene pare. Dobiveni   se bioplin najčešće koristi za dobivanje toplinske i/ili električne energije izgaranjem u kotlovima, plinskim motorima   ili turbinama.

Njegova su svojstva kao goriva u uskoj vezi s udjelom metana. Ogrjevna je vrijednost izravno proporcionalna količini metana,   a zbog ugljičnog dioksida manja je količina zraka potrebnog za izgaranje. Ogrjevna vrijednost bioplina kreće se od 25 do   26 MJ/m 3 normnom.

ALKOHOLNA GORIVA

Etanol se može proizvoditi od tri osnovne vrste biomase:

  • šećera (od šećerne trske, melase)
  • škroba (od kukuruza)
  • celuloze (od drva, poljoprivrednih ostataka).

Sirovine bogate šećerima vrlo su pogodne za proizvodnju etanola, budući da već sadržavaju jednostavne šećere glukozu   i fruktozu koji mogu fermentirati izravno u etanol. Sirovine bogate škrobom sadržavaju velike molekule ugljikovodika   koje treba razložiti na jednostavne šećere procesom saharifikacije. To zahtijeva još jednu fazu u procesu proizvodnje   što povećava troškove. Ugljikovodici u sirovinama bogatim celulozom sastavljeni su od još većih molekula i trebaju   se konvertirati u šećere koji mogu fermentirati kiselom ili enzimatskom hidrolizom. Najznačajnije biljne vrste koje   se uzgajaju za proizvodnju etanola su šećerna trska, slatki sirak, cassava i kukuruz.

Osnovne faze u procesu proizvodnje etanola su:

  • priprema sirovine
  • fermentacija
  • destilacija etanola.

Priprema sirovine je zapravo hidroliza molekula škroba enzimima u šećer koji može fermentirati.   Uobičajena tehnologija za proizvodnju etanola je fermentacija u peći s običnim kvascem za proizvodnju 8   do 10%-tnog alkohola nakon 24 do 72 h fermentacije. Nakon toga slijedi destilacija tog alkohola u   nekoliko faza čime se dobiva 95%-tni etanol. Za proizvodnju posve čistog etanola, kakav se koristi za miješanje s   benzinom, dodaje se benzen i nastavlja destilacija te se dobiva 99,8%-tni etanol.

Vodeća zemlja u proizvodnji i primjeni etanola za vozila je Brazil, u kojem se svake godine proizvede više od 15 milijardi   l. Oko 15% brazilskih vozila se kreće na čisti etanol, dok preostala koriste 20%-tnu smjesu s benzinom. Etanol se   počeo proizvoditi kako bi se smanjila brazilska ovisnost o inozemnoj nafti i otvorilo dodatno tržište domaćim   proizvođačima šećera. U SAD-u etanolske smejse čine oko 9% ukupne godišnje prodaje benzina i pretpostavlja se kako su   američka vozila od 1979. godine do danas prešla približno 3 trilijuna km koristeći etanolske smjese.

Za proizvodnju metanola mogu se koristiti sirovine s visokim udjelom celuloze kao što je drvo   i neki ostaci iz poljoprivrede. Tehnologija je posve različita od one za proizvodnju etanola. Proizvodnja se odvija   u dvije faze. U prvoj se sirovina konvertira u plinoviti međuproizvod iz kojeg se sintetizira metanol. Faza   sinteze metanola je dobro poznata i komercijalno dokazana, dok je faza rasplinjavanja još u razvoju. Takva   istraživanja se provode u zemljama s velikim drvnim potencijalom kao što su Švedska i Brazil, a primjena   takvih postrojenja se očekuje uskoro.

Po mnogim su svojstvima etanol i metanol vrlo slični benzinu. Etanol se može koristiti u motorima   s unutarnjim izgaranjem uz dodavanje benzinu ili kao njegova potpuna zamjena. Za dodavanje do 20% etanola u benzin   nisu potrebne nikakve preinake ni zahvati na motoru, dok za dodavanje većeg udjela ili za pogon samo na etanol   treba djelomično modificirati motor što poskupljuje cijenu takvih vozila za oko 5 do 10%. Slično kao etanol, metanol   se može koristiti kao dodatak benzinu ili kao posebno gorivo. Zbog ponešto drukčijeg načina izgaranja nego benzin   mogu se pojaviti određene poteškoće koje se rješavaju dodavanjem određenih dodataka.

BIODIZEL

Metilni ester repičinog ulja , poznatiji pod trgovačkim nazivom biodizel, dobiva se od   ulja uljane repice ili recikliranog otpadnog jestivog ulja. Kemijski se opisuje kao monoalkoholni ester. Kroz   proces esterifikacije, biljno ulje reagira s metanolom i natrijevim hidroksidom kao katalizatorom te nastaje ester   masnih kiselina zajedno s ostalim nusproduktima: glicerolom, gliceridskim talogom i sapunom. Biodizel pripada skupini   derivata srednje dugih, C 16 – C 18 lančanih masnih kiselina. Te molekule pokazuju strukturnu sličnost s molekulama   mineralnog dizelskog goriva.

Biodizel je gorivo za motorna vozila koje se dobiva od repičinog ulja ili drugih biljnih ulja   esterifikacijom s metanolom. Pri tome nastaje gorivo koje ima svojstva jednaka onima klasičnog dizela iz mineralnog   ulja. Može se koristiti u potpunosti kao zamjena za mineralni dizel ili kao smjesa s njim u različitim omjerima.   Visoka mazivost biodizela u usporedbi s mineralnim uzrokuje manje trošenje klipova, brtvenih prstenova, stijenki cilindara   i preciznih dijelova crpke za ubrizgavanje. Pri primjeni ponajviše treba na umu imati sljedeća osnovna svojstva:

  • biodizel se može primijeniti gotovo u svakom dizelskom motoru, pri čemu za sam pogon vozilo ne zahtijeva     nikakve izmjene
  • cijevi za gorivo i za povrat goriva iz crpke te brtve koje dolaze u dodir s gorivom treba zamijeniti     materijalima prikladnima za biodizel kao što je fluor-kaučuk (trgovački naziv Viton), poznat i kao FPM-ECO-ECO,     jer agensi u biodizelu, pogotovo pri povišenoj temperaturi, u roku od 6 do 10 mjeseci mogu uzrokovati     propuštanje cijevi
  • biodizel je agresivan prema laku za karoserije pa pri ulijevanju goriva treba odmah obrisati poškropljene     površine
  • ako se prethodno koristilo samo konvencionalno dizelsko gorivo, nakon prvih 1 do 2 punjenja spremnika biodizelom     treba zamijeniti filtar za gorivo, zbog toga što biodizel može otopiti nečistoće zadržane u njemu
  • u pojedinim slučajevima može doći do razrjeđivanja motornog ulja i to kada je motor dulje vrijeme bio vožen samo     s malim opterećenjem jer kao i kod konvencionalnog dizela, dolazi do prodora neizgorenog goriva u motorno ulje     te slijedi razrjeđivanje, a tada treba skratiti rokove za izmjenu ulja koje proizvođač inače preporučuje
  • moguće je smanjenje snage motora za 3 do 5%, što povlači i proporcionalni porast potrošnje goriva
  • biodizel je bez aditiva zimi prikladan za primjenu na temperaturama ne nižima od -8 °C.

HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE  ( HCOIE )

Advertisements

About CROATIAN CENTER of RENEWABLE ENERGY SOURCES

CROATIAN CENTER of RENEWABLE ENERGY SOURCES (CCRES)• was founded in 1988 as the non-profit European Association for Renewable Energy that conducts its work independently of political parties, institutions, commercial enterprises and interest groups, • is dedicated to the cause of completely substituting for nuclear and fossil energy through renewable energy, • regards solar energy supply as essential to preserve the natural resources and a prerequisite for a sustainable economy,• acts to change conventional political priorities and common infrastructures in favor of renewable energy, from the local to the international level, • brings together expertise from the fields of politics, economy, science, and culture to promote the entry of solar energy, • provides the opportunity to play a part in the sociocultural movement for renewable energy by joining the association for everyone, • considers full renewable energy supply a momentous and visionary goal - the challenge of the century to humanity. Zeljko Serdar Head of CCRES association solarserdar@gmail.com
This entry was posted in ALTERNATIVE, ALTERNATIVE ENERGY, CCRES, CROATIAN CENTER of RENEWABLE ENERGY SOURCES, GREEN ENERGY, HCOIE, HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE, PASSIVE ENERGY, RENEWABLE ENERGY, RENEWABLE ENERGY CENTER SOLAR SERDAR, SOLAR SERDAR and tagged , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s