Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας(Α.Π.Ε.)
Ενότητα 6: Βιομάζα
Σπύρος Τσιώλης
Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ
ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ
Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα ΠειραιάΤεχνολογικού ΤομέαΑνώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα ΠειραιάΤεχνολογικού Τομέα
Άδειες Χρήσης
•Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειεςχρήσης Creative Commons.
•Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειταισε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσηςαναφέρεται ρητώς.
2
Χρηματοδότηση
•Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσιατου εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.
•Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΑνώτατοΕκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχειχρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικούυλικού.
•Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του ΕπιχειρησιακούΠρογράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» καισυγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕυρωπαϊκόΚοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.
3
Σκοποί Ενότητας
Ο στόχος της 6ης ενότητας είναι να αποκτήσει ο φοιτητήςγνώσεις σχετικά με το δυναμικό της βιομάζας, τις τεχνολογίεςεκμετάλλευσής της και να είναι ικανός να κάνει ενεργειακούςυπολογισμούς από μονάδες βιομάζας για παραγωγή ηλεκτρικήςενέργειας και θερμότητας (Συμπαραγωγή)
4
Περιεχόμενα Ενότητας
•Εισαγωγή στη Βιομάζα
•Δυναμικό
•Πλεονεκτήματα
•Μειονεκτήματα
•Ενεργειακή Αξιοποίηση
•Τηλεθέρμανση
•Ενεργειακές Καλλιέργειες
5
Εισαγωγή Βιομάζα - 1
Τι είναι Βιομάζα;
Βιομάζα με την ευρύτερη έννοια του όρου περιλαμβάνειοποιοδήποτε υλικό που προέρχεται από ζωντανούςοργανισμούς και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο ή για τηπαραγωγή στερεών, υγρών και αέριων καυσίμων
6
Εισαγωγή Βιομάζα - 2
Ορίζεται η ύλη που έχει βιολογική (οργανική) προέλευση:
•Οι φυτικές ύλες που προέρχονται είτε από φυσικάοικοσυστήματα, όπως π.χ. τα αυτοφυή φυτά και δάση
•Είτε από τις ενεργειακές καλλιέργειες γεωργικών και δασικώνειδών, όπως π.χ. το σόργο το σακχαρούχο, το καλάμι, οευκάλυπτος κ.ά.
7
Εισαγωγή Βιομάζα - 3
Τα υποπροϊόντα και κατάλοιπα της φυτικής, ζωικής, δασικής καιαλιευτικής παραγωγής, όπως π.χ. τα άχυρα, στελέχηαραβόσιτου, στελέχη βαμβακιάς, κλαδοδέματα, κλαδιάδένδρων, φύκι, κτηνοτροφικά απόβλητα, οι κληματίδες κ.ά.,
8
Εισαγωγή Βιομάζα - 4
Τα υποπροϊόντα που προέρχονται από τη μεταποίηση ήεπεξεργασία των υλικών, όπως π.χ. τα ελαιοπυρηνόξυλα,υπολείμματα εκκοκκισμού βαμβακιού, το πριονίδι κ.ά.
Το βιολογικής προέλευσης μέρος των αστικών λυμάτων καισκουπιδιών.
9
Εισαγωγή Βιομάζα - 5
Η βιομάζα αποτελεί μία δεσμευμένη και αποθηκευμένη μορφήτης ηλιακής ενέργειας και είναι αποτέλεσμα τηςφωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυτικών οργανισμών.Κατ’ αυτήν, η χλωροφύλλη των φυτών μετασχηματίζει τηνηλιακή ενέργεια με μια σειρά διεργασιών, χρησιμοποιώντας ωςβασικές πρώτες ύλες διοξείδιο του άνθρακα από τηνατμόσφαιρα καθώς και νερό και ανόργανα συστατικά από τοέδαφος.
10
Εισαγωγή Βιομάζα - 6
Η διεργασία αυτή μπορεί να παρασταθεί σχηματικά ως εξής:
Νερό + Διοξείδιο του Άνθρακα +Ηλιακή Ενέργεια (φωτόνια) +Ανόργανα Στοιχεία Βιομάζα + Οξυγόνο
11
Δυναμικό Βιομάζας - 1
Δυναμικό
Παγκόσμιο:
•172 δισεκ. τόνοι ανά έτος ξηρού υλικού, με ενεργειακόπεριεχόμενο δεκαπλάσιο της ενέργειας που καταναλίσκεταιπαγκοσμίως στο ίδιο διάστημα.
•Το τεράστιο αυτό ενεργειακό δυναμικό παραμένει κατά τομεγαλύτερο μέρος του ανεκμετάλλευτο, καθώς, σύμφωνα μεπρόσφατες εκτιμήσεις, μόνο το 1/7 της παγκόσμιαςκατανάλωσης ενέργειας καλύπτεται από τη βιομάζα καιαφορά κυρίως τις παραδοσιακές χρήσεις της (καυσόξυλακλπ.).
12
Δυναμικό Βιομάζας - 2
Η συμμετοχή της βιομάζας (%) στην παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας
13
Δυναμικό Βιομάζας - 3
Δυναμικό
Ελλάδα:
•Διαθέσιμα γεωργικά και δασικά υπολείμματα ισοδυναμούνενεργειακά με 3‑4 εκατ. τόνους πετρελαίου
•Το δυναμικό των ενεργειακών καλλιεργειών μπορεί, με τασημερινά δεδομένα, να ξεπεράσει άνετα εκείνο τωνγεωργικών και δασικών υπολειμμάτων
•Το ποσό αυτό αντιστοιχεί ενεργειακά στο 30-40% τηςποσότητας του πετρελαίου που καταναλώνεται ετησίως στηχώρα μας
14
Βιομάζα 1
Ένας τόνος βιομάζας ισοδυναμεί με περίπου 0,4 τόνουςπετρελαίου.
Χρήση:
Παραγωγή θερμότητας στον οικιακό τομέα (μαγειρική,θέρμανση), για τη θέρμανση θερμοκηπίων, σε ελαιουργεία,καθώς και, με τη χρήση πιο εξελιγμένων τεχνολογιών, στηβιομηχανία (εκκοκκιστήρια βαμβακιού, παραγωγή προϊόντωνξυλείας, ασβεστοκάμινοι κ.ά.).
15
Βιομάζα 2
Ως πρώτη ύλη χρησιμοποιούνται:
•Υποπροϊόντα της βιομηχανίας ξύλου
•Ελαιοπυρηνόξυλα
•Κουκούτσια ροδάκινων και άλλων φρούτων
•Τσόφλια αμυγδάλων
•Βιομάζα δασικής προέλευσης
•Άχυρο σιτηρών
•Υπολείμματα εκκοκκισμού κ.ά.
16
Βιομάζα 3
Καλές Προοπτικές:
•Μεγάλο και άμεσα διαθέσιμο δυναμικό
•Σε ανταγωνιστικές τιμές
•7.500.000 τόνοι γεωργικών υπολειμμάτων γεωργικώνκαλλιεργειών σιτηρών, αραβόσιτου, βαμβακιού, καπνού,ηλίανθου, κλαδοδεμάτων, κληματίδων, πυρηνόξυλου
•2.700.000 τόνοι δασικών υπολειμμάτων κλάδοι, φλοιοί
17
Βιομάζα 4
Ενεργειακές Καλλιέργειες:
•10 εκατομμύρια στρέμματα περιθωριοποιήθηκαν λόγωτης Ευρωπαϊκής γεωργικής πολιτικής (πλεονάσματα)
•Η αξιοποίησή τους θα μπορούσε να δώσει το 50 έως 60 %της ετήσιας κατανάλωσης του πετρελαίου στη χώρα
18
Βιομάζα 5
Πλεονεκτήματα:
•Η αποτροπή του φαινομένου του θερμοκηπίου (CO2)
•Η αποφυγή της επιβάρυνσης της ατμόσφαιρας με SO2(όξινη βροχή)
•Η μείωση της ενεργειακής εξάρτησης
•Η εξασφάλιση εργασίας και η συγκράτηση των αγροτικώνπληθυσμών
19
Βιομάζα 6
Μειονεκτήματα:
•Ο μεγάλος όγκος της και η μεγάλη περιεκτικότητά της σευγρασία
•Η δυσκολία στη συλλογή, μεταποίηση, μεταφορά καιαποθήκευσή της
•Οι δαπανηρότερες εγκαταστάσεις και εξοπλισμός
•Η μεγάλη διασπορά και η εποχιακή παραγωγή της
20
Βιομάζα 7
21
Βιομάζα 8
Ενεργειακή Αξιοποίηση:
Απ’ ευθείας καύση:
•Παραγωγή θερμότητας, ψύξης, ηλεκτρισμού
•Μετατροπή της σε αέρια, υγρά ή/και στερεά καύσιμαμέσω θερμοχημικών ή βιοχημικών διεργασιών
22
Βιομάζα 9
23
Βιομάζα 10
Κάλυψη των αναγκών θέρμανσης-ψύξης ή/και ηλεκτρισμού σεγεωργικές και άλλες βιομηχανίες:
•Συμβατικοί σταθμοί 15 - 40%
•Συμπαραγωγή 75 - 85%
•Καταναλωτές θερμότητας
•Ίδια κατανάλωση, εκκοκκιστήρια:
•σε 17 μόνο για θερμότητα
•Κοντά σε μεγάλους καταναλωτές
24
Βιομάζα 11
Τηλεθέρμανση κατοικημένων περιοχών.
Θέρμανση θερμοκηπίων:
•Το 10% της συνολικής έκτασης θερμοκηπίων χρησιμοποιούνβιομάζα
25
Βιομάζα 12
Παραγωγή υγρών καυσίμων με βιοχημική μετατροπήβιομάζας:
26
Βιομάζα 13
Παραγωγή καυσίμων με θερμοχημική μετατροπή βιομάζας:
27
ΒιομάζαΕνεργειακές Καλλιέργειες - 1
Χώρα Τόνοι ή
Καλλιέργεια
Τελικό προϊόν
Χρήσεις
Τόνοι ήστρέμματα/έτος
Βραζιλία
Ζαχαροκάλαμο.
Αλκοόλη
καύσιμομεταφοράς
9 εκατομμύριατόνοι/έτος
ΗΠΑ
καλαμπόκι
Αλκοόλη
καύσιμομεταφοράς
4εκατομμύριατόνοι/έτος
Γαλλία
Ζαχαρότευτλα,σιτάρι, κλπ
Αλκοόλη
καύσιμομεταφοράς
75.000 τόνοι/έτος
Άλλες χώρες τηςΕ.Ε.
ελαιοκράμβη&ηλίανθος
βιοντήζελ
καύσιμομεταφοράς
500.000 τόνοι/έτος
Σουηδία
ιτιά
ψιλοτεμαχισμένοξύλο
καύση
1.700.000στρέμματα/έτος
28
Ενεργειακές Καλλιέργειες:
Καλάμι, 3 τόνοι / στρέμμα, πολυετές
ΒιομάζαΕνεργειακές Καλλιέργειες - 2
29
ΒιομάζαΕνεργειακές Καλλιέργειες - 3
Αγριοαγγινάρα:
2,5 - 3 τόνοι / στρέμμα, πολυετές, δεν απαιτεί άρδευση
30
Βιοαέριο:
•Ως καυσίμου σε μηχανές εσωτερικής καύσης, για τηνπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού
•Αυτό αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και διοξείδιο τουάνθρακα και παράγεται από την αναερόβια χώνευσηκτηνοτροφικών κυρίως αποβλήτων, όπως είναι τα λύμματατων χοιροστασίων, πτηνοτροφίων, βουστασίων, καθώς καιβιομηχανικών και αστικών οργανικών απορριμμάτων,παραγωγή λιπάσματος.
•Αστικά απορρίμματα, ΧΥΤΑ
Βιομάζα 14
31
Βιομάζα 15
32
Βιομάζα 16
Παραγωγή οργανοχημικών λιπασμάτων από πτηνοτροφικάαπόβλητα
•Παραγωγή λιπασμάτων
33
Βιομάζα 17
34
Τέλος Ενότητας
