UNIVERZITET U TUZLI
MAŠINSKI FAKULTET Odsjek: Mehatronika Predmet: Mehatronika u energetici
Seminarski rad MONITORING KOD ELEKTRANA NA BIOPLIN , BIOMASU I GRADSKI OTPAD OTPAD
Student:
Kovačević Mirnes
Profesor:
Dr.Sc.Sandira Dr.Sc.Sandira Eljšan, van.prof
UVOD
čine brojni, najrazličitiji proizvodi biljnog i životinjskog sveta kao što su grane, kora drveta i piljevina iz šumarstva i drvne industrije, slama, kukuruzovina, stabljike suncokreta, kore od jabuka iz poljoprivrede, životinjski izmet i ostaci iz stočarstva, komunalni i industrijski otpad… Biomasu
Biomasa dolazi u: č v r s t o o m , tte kuć e m (biodizel, bioetanol, biometanol) i plinovitom stan ju (npr. bioplin, plin iz rasplin javan ja biomase, deponi j jsk i plin)
Ogrjevna moć biomase: •
Drvo: 8,2 – 18,7 MJ/kg
•
Biljni ostaci: 5,8 – 16,7 MJ/kg
•
Biodizel: 37,2 MJ/l (nafta 42 MJ/l)
•
Bioetanol: 26,8 MJ/l
•
Bioplin: 26 MJ/Nm3 (prirodni plin 34-38 MJ/Nm3)
Kumulativna CO2 neutralnost: ukoliko je godišnje iskorištavanje mase jednako ili manje od godišnjeg prirasta nove mase. Tada će emisija CO2 pri korištenju biti jednaka emisiji prifotosintezi te biomase.
Vrste biomase: 1. Šumska biomasa Ostaci i otpad iz drvne industrije, nastali redovitim gospodarenjem šumama, prostorno i ogrjevno drvo. Zgušnjavanje (briketiranje i peletiranje): smanjivanje volumena (radi transporta, automatizacije loženja)
2. Biomasa iz drvne industrije
Ostaci i otpad pri piljenju, brušenju, blanjanju.Gorivo u vlastitim kotlovnicama, sirovina za proizvode, brikete... Jeftinije i kvalitetnije gorivo od šumske biomase.
3. Poljoprivredna biomasa Ostatak pri uzgoju poljoprivrednih proizvoda za primarnu namjenu (prehrana ljudi i stoke, industrijsko bilje) – jednogodišnji i višegodišnji nasadi Svojstva: heterogenost , niska ogrijevna moć, visok
udio vlage
4. Energetski nasadi
Biljke bogate uljem ili šećerom, s velikom količinom suhe tvari kao što su: - brzorastuće drveće i kineske trske s godišnjim prinosom od 17 tona po hektaru, - eukaliptus: 35 t suhe tvari, - zelene alge s prinosom od 50 tona po hektaru, - biljke bogate uljem ili šećerom, Svojstva: Kratka ophodnja, veliki prinosi. Korištenje otpadnih voda, gnojiva i taloga.
5. Biomasa sa f armi životin ja Izmet životin ja (anaerobna razgradn ja u digestoru), spal j jivan je lešina (npr. peradarsk e f arme). Bioplin: m ješavina - metana CH4 (40-75 %), - ugl j jičnog diok sida CO2 (25-60 %) i - otprilik e 2 % ostalih plinova (vodik a H2,sumporovodik a H2S, ugl j jik ovog monok sida CO). • •
• •
Bioplin jje otprilik e 20 % lak ši od zrak a i bez mirisa jje i bo je. Temperatura zapal j jen ja mu jje između 650 i 750 °C, a gori čisto plavim plamenom. N jegova k alori j jsk a vri j jednost jje ok o 20 MJ / Nm3 i gori sa ok o 60 %-om učink ovitošću u k onvenc. bioplinsk o j peći
6. Biogoriva •
molekula škroba enzimima u šećeru koji fermentira u alkohol (šećerna trska, kukuruz, drvo, poljoprivredni Etanol (alkoholno gorivo) nastaje hidrolizom ostaci).
•
Biodizel nastaje esterifikacijom biljnih ulja s alkoholom (uljana repica, suncokret soja, otpadno jestivo ulje, loj)
Svojstva slična motornim gorivima (miješanje ili upotre ba u čistom obliku)
Proizvodnja bioetanola iz kukuruza •
150 mil. litara bioetanola godišnje
•
~ 315 000 t zrna kukuruza godišnje
•
Potrebno oranicnih površina (uvjet 8 t/ha): ~ 40 000 ha/godišnje
•
Proizvodnja biodizela, Infinita, Španjolska
•
Površina 65 000 m2
•
Upošljava 75 osoba
•
Kapacitet: 600 000 t biodizela godišnje
•
~ 1 800 000 t zrna uljane repice
•
Potrebno oranicnih površina (uvjet 3 t/ha):
•
~ 600 000 ha/godišnje
Bioplinsko postrojenje (Njemacka) - Osnovano 2007. - 330 kWel - Sirovina 10 000 t/god organskog otpada iz restorana, prehrambeni proizvodi s isteklim rokom trajanja… - Elektricna i toplinska energija
7. Gradski otpad “Zeleni dio” recikliranog kućnog otpada, biomasa iz parkova i vrtova, mulj iz kolektora otpadnih voda. Veliki investicijski troškovi, ali uz zbrinjavanje otpada – ekološki prihvatljivo!
Elektrane na biomasu i otpad
Svako termoenergetsko postrojenje sastoji se od 4 glavna dijela: kotla, turbine, kondenzatora i pumpe.
Kod elektrana na biomasu i otpad specifično je da kao gorivo u kotao ulazi biomasa i otpad.
U kotlu se događa proces izgaranja koji možemo podijeliti na: -
izgaranje u fluidiziranom sloju izgaranje na rešetci.
Tehnologija izgaranjem pretvara biomasu u toplinsku energiju, a iz nje se pomoću određenih strojeva pretvara u nekoliko oblika potrebne energije kao što su: električna energija, topli zrak, topla voda i para
Tehnologija izgaranja na rešetci •
Izgaranje se događa u kotlu u kojemu je smještena rešetka na kojoj se nalazi biomasa i otpad koji se sagorijeva.
•
•
Izgaranje na rešetki je stari proces sličan izgaranju u fluidiziranom sloju uz razliku što fluidizirani sloj ima jednoliko i bolje izgaranje. Nedostatak izgaranja na rešetci očituje se kod goriva nejednolike kvalitete i s visokim udjelom vlage kad postizanje ravnomjernog sagorijevanja predstavlja poseban problem Tehnologija izgaranja u fluidiziranom sloju
izgaranjem pretvara biomasu u vrući
•
Izgaranje u fluidiziranom sloju granulirani sloj na pijesku.
•
Ubrizgavanje zraka u taj sloj stvara turbulencije zraka koje pogoduju procesu izgaranja biomase. Tako stvorene turbulencije dolaze u potpuni kontakt s gorivom pospješujući njegovo potpuno i zgaranje.
•
Osnovni nedostatak je visoka cijena, pa se
ovi sustavi koriste obično za
postrojenja veća od 5MW. Princip rada termoelektrane - toplane na slamu (u Danskoj) •
Prethodno osušena slama se sprema u skladištu slame od kud se transportira do sjeckalice slame a zatim se usitnjeno sjeno odvodi u komoru za sagorjevanje koja ima vibraciono ložište koje omogučava bolje izgaranje .
•
Dimni plinovi nastali izgaranjem slame prenose toplinu na cijevi kroz koje struji voda te uslajed toga nastaje para koja odlazi u parnu turbinu, gdje se
okretaji parne turbine prenose na generator koji proizvodi električnu energiju.
Načini sagorijevanja biomase •
Rasplinjavanje je termohemijska pretvorba na visokoj temperaturi (i do 1400 °C) uz ograničen dovod kisika a provodi se zbog toga da se poveća efikasnost proizvodnje.
•
Piroliza je razlaganje supstance pod uticajem visoke temperature bez uticaja drugih agenasa
•
Oksidacija i redukcija su hemijske reakcije pri kojima tvar što se oksidira (otpušta) elektrone, a tvar koja se reducira (prima) elektrone.
Prednosti koristenja biomase (privredni i ekoloski)
Privredni aspekti za kori š tenje biomase •
cijene biomase - biomasa ima jako nisku gotovo zanamarljivu cijenu - cijena biomase za grijanje I proizvodnju električne energije je gotovo konkurentna cijeni fosilnih goriva - cijena etanola je na granici konkurentnosti - cijena biodizela je duplo skuplja od cijene običnog dizela , ali je ekološka
opravdanost biodizela višestruko veća •
povećanom eksploatacijom biomase javlja se potreba za većim brojem radnika koji će je proizvoditi I vršiti njenu preradu,distribuciju,prodaju I sl. Ekološ ki aspekti za koriš tenje biomase:
•
bio razgradivost biomase u tlu je izvrsna jer gotovo 95% materije biomase se razgradi za 28 dana.
•
prilikom sagorjevanja biomase dobija se tzv. isti pepeo.
•
u potpunosti je biomasa obnovljiv izvor energije
•
sva ta biomasa već postoji na planeti Zemlji I nije je potrebno stvarati , ve ć je treba samo planski iskoristiti , i pomoći joj u regeneraciji , to nije slučaj sa fosilnim gorivima. Nedostaci biomase:
•
manipulacioni i ekonomski problemi sa sakupljanjem, pakovanjem i
skladištenjem biomase, •
periodičnost nastanka biomase,10
•
mala zapreminska masa i toplotna moc biomase svedena na jedinicu zapremine,
•
nepovol jan oblik i visoka vlažnost biomase,
•
ekonomske investicije postrojenja za sagorevanje biomase su znatna, itd.
Literatura: www.hr.wikipedia.org www.obnovljiviizvorienergije.rs www.mojaenergija.hr http://www.eihp.hr
