Biogoriva – zelena energija

Biogorivo je trdo, tekoče ali plinasto gorivo, pridobljeno iz sorazmerno nedavno odmrle biološke snovi, za razliko od fosilnih goriv, ki se pridobivajo iz davno odmrle biološke snovi. Biogoriva je teoretično mogoče pridobivati iz vsakega (biološkega) vira ogljika, vendar so najpogostejši vir rastline, v katerih poteka fotosinteza. Za proizvodnjo biogoriv se uporabljajo različne rastline in snovi rastlinskega izvora.

Vir: www.bodieko.si

Biogoriva se največ uporabljajo za kuhanje in ogrevanje v gospodinjstvih ter za centralno ogrevanje stanovanjskih in drugih stavb. V številnih evropskih državah je več kot 25 % ogrevalne energije pridobljene iz trdih biogoriv, med drugim lesnih peletov, lesnega iverja in slame. Na Švedskem je več kot 35 % vseh stavb (vključno z gospodinjstvi, poslovnimi prostori in ustanovami) ogrevanih z gorivi iz biomase, ki zgorevajo v centralnih kotlih na biomaso z več kot 90-odstotno učinkovitostjo. Uporabljajo se lahko za proizvodnjo pare in električne energije, lahko pa se tudi utekočinijo ali uplinijo za uporabo v prevoznih sredstvih. Za pretvorbo biomase v električno energijo ali v tekoče ali plinasto stanje je po navadi potrebna električna energija, ki je pogosto pridobljena s premogom. Izkoristek izvorne energijske vsebnosti biomase pri proizvodnji električne energije, tekočih biogoriv ali plinastih biogoriv znaša le 25-35 %. Poleg tega so za pretvorbo v tekoče ali plinasto stanje po navadi potrebne velike količine vode.

Industrija biogoriv se širi v Evropi, Aziji in obeh Amerikah. Obstaja celo tehnologija, ki omogoča pretvorbo onesnaženja v obnovljivo biogorivo. Agrogoriva so biogoriva, proizvedena iz poljščin in ne s postopki predelave odpadnih snovi, na primer zajem plinov na smetiščih ali recikliranje rastlinskih olj.

V proizvodnji tekočih in plinastih agrogoriv se pogosto uporabljata dve strategiji. Prva je vzgoja poljščin, ki so bogate s sladkorjem (sladkorni trs, sladkorna pesa in sladki sirek) ali škrobom (koruza); iz njih se z alkoholnim vrenjem pridobiva etilni alkohol (etanol). Druga je vzgoja rastlin, ki vsebujejo velike količine rastlinskega olja (oljna palma, soja, alge idr.). Tem oljem se s segrevanjem zmanjša viskoznost, zato lahko zgorevajo neposredno v dizelskih motorjih ali se s kemično predelavo iz njih proizvedejo goriva, kot je biodizel. Les in stranske proizvode iz lesne industrije je prav tako mogoče pretvoriti v biogoriva, kot so lesni plin, metanol in etanol. Mogoča je tudi proizvodnja celuloznega etanola iz neužitnih rastlinskih delov, vendar je to ekonomsko težje izvedljivo.

Glavne oblike biogoriv

  • Etanol in biodizel,
  • Bioplin,
  • Lesna biomasa.

ETANOL IN BIODIZEL

Svet je preplavila ideja o nadomestitvi bencina z biogorivom (etanol in biodizel), domačim bencinom, narejenim iz pridelkov kot so koruza, soja in sladkorni trs, v osnovi pa ga lahko proizvedemo iz katere koli rastline. Njegovi zagovorniki pravijo, da bi takšna obnovljiva goriva lahko rešila umirajoče podeželsko gospodarstvo, pomagala postati neodvisna od Srednjega vzhoda in, kar je najpomembneje, zmanjšala izpuste toplogrednih plinov. Z razliko od starega ogljika, ki ga v zrak spuščamo z izgorevanjem fosilnih goriv, ogljik v biogorivih izhaja iz ozračja, ko ga skladiščijo rastline v času rastne sezone. Okoljevarstveniki se bojijo, da bodo naraščale cene koruze in soje prisilile kmete v obdelavo obrobne kmetijske zemlje, ki so sedaj namenjene ohranjanju prsti in divjih živali, in bi potencialno na območju neobdelanih kmetijskih zemljišč spuščale v zrak še več ogljika.

Proizvodnja etanola iz koruze

Energija fosilnega goriva, porabljena za izdelavo goriva v primerjavi z energijo, ki jo da biogorivo, je 1:1,3. Koruzni etanol v zrak izpušča 22 % manj toplogrednih plinov kot bencin. Koruzo zmeljejo, zmešajo z vodo in grejejo. Dodani encimi spremenijo škrob v sladkor, ki se s postopkom fermentacije ob prisotnosti kvasovk spremeni v alkohol. Le-tega s postopkom destilacije ločijo od vode. Ostanek, znan kot destilacijska zrna, uporabljajo za krmo, odpadne vode z visoko vsebnostjo dušika pa kot gnojilo. V procesu se sprosti veliko CO2; večina tovarn etanola uporablja plin ali premog za proizvodnjo pare v postopku destilacije in fermentacije. Pridelava koruze zahteva dušikovo gnojilo, herbicide in rabo težke dizelske kmetijske mehanizacije. Nekateri proizvodnjo kritizirajo, saj naj bi zahtevala več fosilnega goriva kot ga nadomesti. Izboljšava se kaže z izdelavo zaprtega sistema, kjer naj bi uporabljali bioplin, proizveden iz gnoja živine.

 

Vir: www.ecologic.rs

Sladkorni trs

Cilji Evropske unije (EU) na področju biogoriv pospešujejo povpraševanje po surovinah, kot so sladkorni trs, palmovo olje in soja. To povzroča močno povpraševanje po več kmetijskih zemljiščih. kjer kmetijska zemljišča širijo na račun gozda, barij in drugih habitatov, bogatih z ogljikom, to povzroča znatno povečanje izpustov toplogrednih plinov iz tal in odstranjene vegetacije. Tovrstna širitev na račun naravnih habitatov je pogosto posredna, tj. kultur za pridobivanje biogoriv ne sadijo na gozdna zemljišča, temveč te izpodrivajo druge kulture ali pašnike, ki se zato širijo v gozd. zato tega vprašanja ni možno rešiti v okviru shem certificiranja trajnostnosti, saj le-te po definiciji delujejo na ravni malih kmetij.

Sladkorni trs
Vir: ekologik.si

Proizvodnja etanola iz celuloze

Viri etanola iz celuloze so: ostanki pridelkov v kmetijstvu, odpadki v gozdarstvu, komunalni trdni odpadki, papir, hitrorastoče travne prerije. Energija fosilnega goriva, porabljena za izdelavo goriva v primerjavi z energijo, ki jo da biogorivo, je 1:2-36 (odvisno od načina proizvodnje). Etanol iz celuloze v zrak izpušča 91 % manj toplogrednih plinov kot bencin.

Proizvodnja Biodizla

Kemično se za proizvodnjo biodizla iz rastlinske maščobe porabi manj energije kot za proizvodnjo etanola iz koruze. Največji pomanjkljivosti tega goriva sta majhen pridelek in visoki stroški. Vodilni svetovni proizvajalec je Nemčija (oljna ogrščica), ZDA (soja). Energija fosilnega goriva, porabljenega za izdelavo goriva v primerjavi z energijo, ki jo da biogorivo je 1:2,5. Biodizel v zrak izpušča 91 % manj toplogrednih plinov kot bencin.

Vir: www.bilgievi.gen.tr

 

BIOPLIN

Bioplin je plinski produkt procesa anaerobnega vrenja organskih snovi. To je plin , ki je pridobljen z biološko razdelitvijo organskih osnovi v odsotnosti kisika. Bioplin je vrsta biogoriva. Nastane z fermentacijo bioloških razgradljivih materialov, kot so biomasa, gnoj, komunalni odpadki, zeleni odpadki, rastlinski material. Bioplin je mogoče stisniti,kot zemeljski plin, uporablja se za pogon motornih vozil. Je obnovljivo gorivo.

Bioplin se uporablja ob prisotnosti anaerobnih gnilišč. Te rastline se lahko hranijo z rastlinami, kot so: koruzna silaža ali biološko razgradljivi odpadki. Bioplin je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije v napravah za čiščenje odplak, plinskega motorja, kjer se odpadne toplote motorja priročno:za ogrevanje gnilišče, kuhanje ogrevsnje prostorov, vode za ogrevanje in procesno ogrevanje.

  • 50-75% metana CH4
  • 25-50% ogljikovega dioksida CO2
  • 0-1% vodika H2
  • 0-10% dušika N2
  • 0-0 % kisika Oo
  • 0-3% vodikovega sulfida H2S

Sestava bioplina se razlikuje glede na izvor procesa anaerobnega gnitja. Za deponijski plin metan je značilna koncentracija okrog 50%. Napredne tehnologije za ravnanje z odpadki pa lahko proizvajajo bioplin z 55-75% CH4.

Razvoj bioplina v državah v razvoju

Domače plinske tovarne spreminjajo živinski gnoj in blato iz stranišč (fekalije) v plin in blato, fermentirano gnojilo. Ta tehnologija je izvedljiva pri manjših imetnikih živine, katera proizvede 50 kg gnoja na dan, za kar zadošča približno 6 prašičev ali 3 krave. Ta gnoj mora imeti možnost da se pobere, pomeša z vodo in se ga dovede v tovarno. Stranišča so lahko povezana. Drugi pogoj je temperatura, ki vpliva na proces fermentacije. Na optimalno 36Co je tehnologija še posebej primerna za tiste, ki živijo v subtropski ali tropski klimi. Zato je ta tehnologija za manjše imetnike v razvijajočih se državah pogosto primerna.

Odvisno od velikosti in lokacije, je tipična opečna trdno kupolasto pokrita plinska tovarna lahko nameščena na dvorišču kmečkega gospodinjstva z investicijo med 300 do 500 dolarji v Azijskih državah in do 1400 dolarji v Afriških. Visoko kakovostna plinska tovarna potrebuje minimalne vzdrževalne stroške in lahko proizvaja plin vsaj 15 do 20 let brez večjih problemov ali dodatnih investicij. Za uporabnika plina zagotavlja čisto energijo za kuhanje, zmanjša notranje onesnaženje zraka in zmanjša čas tradicionalnega zbiranja biomase, še posebej za ženske in otroke. Blato je čisto organsko gnojilo, ki potencialno povečuje poljedelski pridelek.

Domača plinska tehnologija je uveljavljena in uporabljana tehnologija v več delih sveta, še posebej v Aziji. Kar nekaj držav v tej regiji je začelo z velikimi projekti z domačim plinom, kot so npr. Kitajska in Indija. Nizozemska organizacija za razvoj, SNV, podpira nacionalne programe v zvezi z domačim plinom, ki ciljajo na vzpostavljanje komercialnih domačih plinskih sektorjih v katerih lokalna podjetja tržijo, nameščajo in servisirajo plinske tovarne za gospodinjstva. V Aziji SNV dela v Nepalu, Vietnamu, Bangladešu, Kambodžiji, Lao PDR-ju, Pakistanu in Indoneziji, in pa v Afriki v Ruandi, Senegalu, Burkina Faso-u, Etiopiji, Tanzaniji, Ugandi in Keniji.

Opis posameznih delov Bioplinarne

Shranjevalnik ali rezervoar za surovine, ki je lahko različne oblike. Najpogostejši so veliki silosi, prosto stoječi ali vkopani in tudi v obliki vreč. Pomembno je, da se substrat čim prej prenese v reaktor, sicer se poslabša njegov izkoristek. Shranjevanje različnih vrst substratov je v glavnem odvisno od njihove oblike. Preden, le ti pridejo v reaktor je potrebna še določena predelava, kot je mešanje z drugimi substrati, da dobimo boljši izkoristek, rezanje na manjše kose, predgrevanje in tudi termična obdelava zaradi sanitarnih ukrepov.

Reaktor, kjer se vrši anaerobna fermentacija. Substrati se tukaj segrevajo in premešajo tako, da se omogoči potek procesa. V procesu dobimo dva produkta, in sicer bioplin ter predelan substrat, ki nam lahko služi kot gnojilo. Mešanje se izvaja periodično, saj je pomembna pravilna in enakomerna temperatura substratov ter pravilna mešanost, za delovanje bakterij in preprečevanje nastajanja sedimentov.

Rezervoar za skladiščenje trdnih odpadkov-gnojila. Tukaj se skladišči odpadni material iz procesa fermentacije.

Filter kondenzata, ki odstranjuje odvečno vlago iz plina.

Kompresor za komprimiranje in transport plina.

Plinohram, kjer se skladišči večja količina plina za kompenziranje nihanja porabe v omrežju.

Sistem so-proizvodnje električne in toplotne energije (kogeneracija).

Plinsko omrežje; sem lahko dovajamo bioplin, če ga ne porabljamo v generatorju.

Električno omrežje je mesto, kamor dovajamo proizvedeno električno energijo.

Porabniki toplote so na primer gospodinjstva in deloma sam sistem, ki porabljajo odpadno toploto sistema, za so-proizvodnjo električne energije.

LESNA BIOMASA

K lesni biomasi uvrščamo gozdne ostanke, ostanke pri industrijski predelavi lesa in kemično neobdelan les. Med gozdne ostanke sodijo vejevje, krošnje, debla majhnih premerov ter manj kakovosten les, ki ni primeren za nadaljnjo industrijsko predelavo. Ostanki so posledica rednih sečenj, nege mladih gozdov ter pospravnih in sanitarnih sečenj. Pri industrijski obdelavi lesa nastajajo ostanki primarne in sekundarne predelave (žaganje, krajniki, lubje, prah…). Med preostali kemično neobdelan les uvrščamo produkte kmetijske dejavnosti v sadovnjakih in vinogradih ter že uporabljen les in njegove izdelke (gajbice, palete…).

Sekanci

Za ogrevanje s sekanci ni potrebno posekati nobenega dodatnega drevesa, saj vsako leto zraste za tretjino več lesa kot znaša količina dejansko potrebnega lesa. Poleg tega je ogrevanje s sekanci varno tudi v kriznih razmerah. Za izdelavo sekancev je primeren tako les, poškodovan v nevihti, kot vejevje, prav tako tudi ostanki žaganja, tesarski in mizarski odpadki.

Peleti

Lesni peleti so sestavljeni iz čistega naravnega lesa. Peleti nastanejo pod visokim tlakom, brez kemično-sintetičnih vezivnih materialov, kontrola kakovosti pa zagotavlja čisto gorivo z malo vlage in visoko kurilno vrednostjo (ca. 5kWh/kg). Peleti se prodajajo v kilogramih, pri čimer je 1 m3 pelet tezak približno 650 kg. Peleti se dostavljajo s cisterno neposredno v skladišče.

Uporaba lesne biomase

Relativno velika pogozdenost Slovenije omogoča primerjavo s podobnimi evropskimi državami, npr. z Avstrijo, s Švedsko ali Finsko.

Avstrija

Žage so v Avstriji najpomembnejši predelovalci in uporabniki lesne biomase. Same je predelajo več kot 50%. Celotna količina lesne biomase je od 7 Mio m3 v petdesetih letih narasla na  13 Mio m3. Papirna industrija porabi približno 5,7 Mio m3, v glavnem žagarske ostanke, 3,5 Mio m3 gre v predelavo. Poraba lesa za kurjavo se od leta  1970 povečuje. Lesna biomasa je v letu  1970 predstavljala 3,3% celotne primarne energije oz. 7,8% celotne domače primarne energije. Leta 1990 je delež biomase narastel na 8,6% celotne primarne energije, kar je predstavljalo že 24% domače primarne energije. Največji uporabnik lesne biomase so gospodinjstva (4,2 Mio m3), kmetijstvo (3,1 Mio m3) in industrija (1,6 Mio m3).

Švedska

Uporaba lesne biomase na Švedskem stalno narašča, leta  1994 je zanašala že  144 PJ. Z upoštevanjem ostankov kemične obdelave lesa predstavlja uporaba goriv na osnovi lesne biomase  12% celotne primarne energije. Najpomembnejši uporabnik je papirna industrija (57%), področje široke porabe s storitvami (17%), velik razcvet pa doživlja tudi daljinsko ogrevanje na lesno biomaso (14% celotne lesne biomase).

Finska

Med vsemi industrijskimi državami ima Finska najvišji delež biomase v primarni energiji (6,7% lesna biomasa, 8,8% ostanki pri kemični obdelavi lesa). Lesna biomasa se le malo uporablja za daljinsko ogrevanje, precej več šota. Več se uporablja za ogrevanje individualnih hiš, vendar pa se je njena poraba zmanjšala od 96 PJ v letu 1970 na 46 PJ v letu 1980. Nasprotno pa se poraba biomase v industriji od leta  1970 (21 PJ) vztrajno povečuje in je v letu 1994 znašala 46 PJ.

Kotli na polena

Razvoj pri kotlih na polena, je v preteklem desetletju naredil velik napredek na področju tehnologije zgorevanja lesa, zmanjševanja okolju škodljivih emisij, povečevanja izkoristkov in udobja posluževanja.

  • Povečevanje zalogovnika za polena in kurjenje do 1 m dolgih polen (odvisno od tipa kotla);
  • razmejitev procesa zgorevanja lesa na primarno in sekundarno, kar ima za posledico minimalno količino okolju škodljivih emisij in povečanje izkoristka kotla na 90 ali več odstotkov,
  • Izgorevalna komora
  • prehod iz naravnega vleka zraka na prisilni vlek s pomočjo vgrajenih ventilatorjev,
  • elektronsko uravnavanje razmerja primarnega in sekundarnega zraka s pomočjo lambda sonde,
  • uravnavanje intenzivnosti zgorevanja med 50 in 100 % kotla, ne da bi pri tem padel izkoristek kotla pod 90% in ne da bi se emisije škodljivih plinov povečale,
  • podaljšanje obdobja gorenja enega polnjenja kotla na 5-12 ur, kot tudi zmožnost ohranjanja žerjavice do 12 ur po končanem zgorevanju lesa,
  • popolno izgorevanje lesa in s tem močno znižanje količine preostalega pepela (med 0,5-1%),
  • minimalne to plotne izgube kotla zaradi dobre in temeljite izolacije.
Vir: www.finance.si

 

Avtomatizirani kotli na lesne sekance

Kotli na sekance spadajo v skupino kurilnih naprav s samodejnim doziranjem goriva in predstavljajo enega bolj izpopolnjenih načinov ogrevanja z lesom. Najsodobnejše naprave se lahko glede zanesljivosti in udobnosti rabe ter vzdrževanja primerjajo s kotli na olje ali plin.

Glavne prednosti kotlov na sekance so:

  • popolnoma avtomatsko delovanje,
  • udobna oskrba s toploto,
  • z avtomatskim doziranjem goriva je zagotovljeno optimalno zgorevanje,
  • visoki izkoristki (preko 90%),
  • nizke emisije škodljivih snovi v ozračje,
  • nizki tekoči stroški ogrevanja.

Glavne slabosti kotlov na sekance so:

  • visoke začetne investicije,
  • potreben je velik in ustrezen prostor za skladiščenje lesnih sekancev (zalogovnik).
Vir: ekoles.si

 

Peč na kurjenje s peleti

Največja slabost lesnih sekancev je v tem, da tako skladišče kot zalogovnik zahtevata relativno veliko prostora – precej več kot kotli na plin ali kurilno olje. Zato se v zadnjem času v enodružinskih hišah bolj uveljavljajo lesni peleti, ki so ne le veliko bolj kompaktni od sekancev temveč tudi veliko bolj homogeno gorivo. Mogoče jih je kupiti v 20 – 50 kg vrečah ali pa jih naročiti tako kot kurilno olje – tovornjak, cisterna jih dostavi na dom in po cevi spusti naročeno količino v skladišče.

Kotel na pelete deluje podobno kot kotel na lesne sekance. V primerjavi s sekanci je ta tehnologija znatno dražja, je pa še bolj čista, predvsem pa potrebujemo manj prostora za skladiščenje peletov. Peleti so močno stisnjeni, predhodno zmleti, lesni ostanki, zelo izenačeni in suhi, zato je njihova kurilna vrednost znatno večja. V primerjavi s sekanci je potrebno za pelete štirikrat manj prostora. Kurjenje s peleti je možno že v pečeh z močjo od 5 kW naprej in so torej primerni razen za centralno tudi za ogrevanje posameznih prostorov ali etaž.

Vir fotografije: www.instalater.si

ENERGETSKA BILANCA REPUBLIKE SLOVENIJE ZA LETO 2010

Leto 2010 je bilo v luči energetske statistike v marsičem podobno predhodnemu letu. Tako se je oskrba z energijo povečala za 2 %, končna poraba energije pa za 3 %.

V letu 2010 se je v Sloveniji končna poraba energije glede na leto 2009 povečala za 3%

Na višjo skupno končno porabo je vplivala predvsem višja poraba obnovljivih virov energije za 10 %, toplote za 7 % ter električne energije in zemeljskega plina za 6 %. Ponovno, že drugo leto zapored pa se je znižala poraba tekočih goriv in sicer za 2 %. Medtem, ko je poraba dizelskega goriva ostala približno na isti ravni kot leto prej, pa se je poraba motornih bencinov v letu 2010 znižala za 5 %.

Poraba biogoriv (biobencin in biodizel) v prometu se je v letu 2010 glede na leto 2009 povečala za 53 %, vendar je v skupni porabi energije v prometu še vedno predstavljala le 2,5%.

V letu 2010 je bila energetska odvisnost Slovenije 48%

Energetska odvisnost Slovenije je bila v letu 2010 še vedno relativno nizka in sicer 48 %. V primerjavi z letom 2009 se je povišala za 0,8 odstotne točke. Med domače vire energije v Sloveniji prištevamo domač premog, električno energijo proizvedeno v nuklearni elektrarni in hidroelektrarnah ter obnovljive vire energije (biomasa, bioplin, odpadki). S temi viri pokrijemo 52 % potreb po energiji. Pri ostalih energetskih virih kot so premogi višjih kurilnosti, naftni proizvodi in zemeljski plin pa je Slovenija odvisna od uvoza.

Delež električne energije proizvedene iz obnovljivih virov v Sloveniji je v letu 2010 znašal 30%

V letu 2010 je bil v Sloveniji delež električne energije proizvedene iz obnovljivih virov enak kot v letu 2009, to je 30 %. Izrazit porast proizvedene električne energije je bil v letu 2010 zabeležen pri fotovoltaiki (za 222 %) in bioplinu (za 117 %), vendar so bile proizvedene količine še vedno relativno skromne in so skupaj dosegle manj kot pol odstotka celotne proizvedene električne energije v Sloveniji.

Deleži proizvedene električne energije iz obnovljivih virov so bili naslednji: 95 % električne energije je bilo proizvedene v hidroelektrarnah, dobra 2 % iz lesa in lesnih ostankov, 1 % iz bioplina, 2 % pa skupaj iz ostalih virov (deponijski plin, fotovoltaika, plin čistilnih naprav in industrijski odpadki).

Vir: www.ekokuce.com

 

Viri: Wikipedija, www.ecos.si, instalater.si, ARSO, biomasa.zgs.gov.si, www.pasivnagradnja.com, www.aure.gov.si

Aleš Rozman

Komentarji

Komentarji

Dodaj odgovor