1. Biomasa alternatywą dla
węgla kamiennego
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Szymona Szymonowica w Zamościu
dr Bożena Niemczuk
Lublin, 27 października 2014 r.
„Nie truj powietrza – miej wpływ na to czym oddychasz”
3. 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. 4
Przykłady biomasy z upraw
energetycznych
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
Wierzba wiciowa Ślazowiec pensylwański Spartina preriowa
Topinambur Rdest sachaliński Miskant olbrzymi
5. 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, zawierających
metale ciężkie ze środków konserwujących lub ochronnych;
odpady z roślin włóknistych pochodzących z produkcji masy
celulozowej 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
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
6. 6
Formy handlowe biomasy stosowanej do
celów energetycznych
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
TROCINY ZRĘBKI
PELETY BRYKIETY BALE
7. 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
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk 7
8. 8
Parametry jakościowe paliw istotne dla
energetyki
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
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. 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
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
10. Biomasa i węgiel kamienny –
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)
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk 10
0
5
10
15
20
25
30
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%
Zawilżenie biomasy, kg H20/kg mokrego drewna
Wartośćopałowabiomasy,kJ/kg
Zawartość wilgoci
11. Biomasa i węgiel kamienny –
podobieństwo i różnice (3/5)
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
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk 11
12. Biomasa i węgiel kamienny –
podobieństwo i różnice (4/5)
Skład substancji mineralnej:
zawartości związków: alkalicznych (w szczególności potasu
i wapnia) – znacznie wyższe w biomasie.
Konsekwencje:
narastanie agresywnych osadów w kotle podczas spalania biomasy.
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk 12
13. 13
Skład popiołu [%]
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
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. 14
Biomasa i węgiel kamienny –
podobieństwo i różnice (5/5)
Charakterystyczne temperatury
topliwości popiołu:
początkowa temperatura deformacji,
temperatura mięknienia popiołu,
temperatura topliwości popiołu,
temperatura płynięcia popiołu.
15. 15
Porównanie właściwości biomasy z węglem
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
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. 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
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
17. 17
Analiza | Wilgotność i popiół [%]
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
0
5
10
15
20
25
30
35
Wilgotność %
Popiół %
18. 18
Analiza | Pierwiastki: S, C [%]
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
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. 19
Analiza | Części lotne [%]
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
CZĘŚCI LOTNE w %
20. 20
Analiza | Ciepło spalania, wartość
opałowa [MJ/kg]
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
0
5
10
15
20
25
30
Ciepło spalania MJ/kg
Wartość opałowa MJ/kg
21. 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.
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Szymona Szymonowica w Zamościu, dr Bożena Niemczuk
22. 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
23. 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
