Biomasa jest organicznym produktem fotosyntezy. Nie jest jednak tak przetworzona jak ropa naftowa czy węgiel. Najważniejszą jej cechą jest to, że nie powoduje ona dużej emisji dwutlenku siarki. Bilans dwutlenku węgla powstającego w wyniku spalania biomasy jest równy zeru. Biomasa jest magazynem energii promieniowania słonecznego, którą stanowią drewno i jego odpady, słoma, pelety, specjalnie uprawiane rośliny energetyczne.
Wykorzystując biomasę jako materiał opałowy do atmosfery emitowane są mniejsze ilości dwutlenku węgla i siarki.
Drewno energetyczne
Drewno energetyczne uzyskiwane bezpośrednio lub pośrednio z lasów w formie drewna, kory, igieł i liści nie poddanych obróbce chemicznej. Uzyskać je można także z materiałów pochodzących z rozbiórki domów lub odpadów budowlanych.
Biorąc pod uwagę źródło pochodzenia, wyróżnić można:
- leśne drzewo energetyczne, które nie było wcześniej wykorzystane; są to przede wszystkim elementy powstałe po wycince drzew, pnie; odpady i produkty uboczne przemysłu drzewnego, takie jak kora, trociny, wióry;
- drewno energetyczne z odzysku – opakowania, szalunki, materiał budowlany (z rozbiórki domów).
Drewno przerobione i nieprzerobione
W zależności od formy występowania i metody pozyskiwania drewno dzieli się na przerobione i nieprzerobione. Nie przerobione drewno to: drewno opałowe, paliwo rozgniatane (drewno, kora lub liście rozdrobnione w zgniataczu), paliwo rozbijane, zrębki paliwowe uzyskane z drewna poddanego rozdrobnieniu narzędziami nożowymi na kawałki od 5 do 50 mm.
Przerobione drewno energetyczne to trociny, brykiet (powstaje przez sprasowanie rozdrobnionego drewna energetycznego), granulki wytwarzane podobnie jak brykiet a także pył drzewny (powstaje z wysuszonego materiału surowego poddanego mieleniu na cząstki).
Skład chemiczny drewna:
- węgiel – 50-52%
- wodór – 6-6,5%
- tlen – 40-44%
- azot – 0,2%
- siarka – 0,1%
- woda – 20-60%
- popiół (wapń, magnez, potas) – 0,5%
Wartość opałowa drewna
Największą wartość opałową ma suche drewno. Przy zerowej wilgotności wynosi ona 19,2 GJ na tonę suchej masy. Wartość opałowa zmniejsza się ze wzrostem zawartości wody. Gdy drewno wykorzystywane jest jako materiał służący do rozpałki bądź jako paliwo zastępcze, wilgotność drewna nie ma większego znaczenia.
Przeczytaj: Czy warto inwestować w kotły na biopaliwo
Charakterystyczną cechą drewna energetycznego jest wysoka zawartość składników lotnych. Około 80% suchej masy drewna odparowuje podczas suchej destylacji (ogrzewania), a tylko 20% zbudowane jest z nielotnych związków węgla, które ulegają spaleniu.W związku z tym spalanie drewna energetycznego wymaga specjalnych technik i kotłów.
Piroliza – proces suchej destylacji drewna, polegający na termicznym rozkładzie substancji organicznych i nieorganicznych w czasie ograniczonej dostawy tlenu. Proces ten wykorzystywany jest do pozyskiwania z drewna gazu drzewnego.
Pelety i brykiety
Pelety powstają w wyniku przepychania pod ciśnieniem rozdrobnionych części drewna, słomy, wierzby energetycznej przez matrycę z otworami. W wyniku tego, powstaje granulat o średnicy od 8 do 10 mm. Produkcja pelet odbywa się bez udziału substancji chemicznych. Jako opał są materiałem bardzo wygodnym, ponieważ forma granulatu pozwala na zastosowanie automatycznych systemów podawania paliwa i regulacji procesu spalania.
Ze spalenia 2 kg pelet można uzyskać tyle samo kalorii co ze spalenia 1l oleju opałowego. Wartość kaloryczna wynosi 18-19 MJ/kg. Efektywne spalanie pelet następuje w kotłach wyposażonych w specjalne palniki, które mają możliwość regulacji mocy. Odpowiednie proporcje paliwa i powietrza dostarczane do palnika powodują, że zagazowane pelety palą się intensywnym płomieniem.
Brykiet to produkt wytwarzany w procesie ciśnieniowego sprasowania odpadów drewnianych, słomy żółtej i szarej, zrębków wierzby energetycznej, itp. Brykiety są produktem całkowicie ekologicznym. Nie zawierają żadnych dodatków chemicznych. Jako materiał są wygodne w użyciu, nie brudzą, spalają się niemal w całości. Powstały popiół można wykorzystać jako nawóz mineralny. Brykiet można używać wszędzie tam, gdzie dotychczas używano drewna lub innego paliwa stałego. Nadaje się do spalania w kominkach oraz piecach na gaz drzewny. Dzięki zagęszczeniu masy i niskiej zawartości wilgoci brykiet ma wyższą wartość opałową niż drewno nieprzetworzone.
Zalety brykietu
- wartość opałowa porównywalna jest ze średniej jakości węglem kamiennym,
- duża gęstość - większa niż gęstość drewna, z którego został wytworzony,
- niższa wilgotność w porównaniu z wilgotnością suchego drewna,
- korzystna cena w stosunku do drożejących paliw kopalnych,
- niska emisja dwutlenku siarki oraz innych substancji szkodliwych,
- mała ilość powstającego popiołu, który może być stosowany jako nawóz,
Radzimy:Jak spalać węgiel, by zaoszczędzić na ogrzewaniu
Opał, który można uprawiać - rośliny energetyczne
Biomasę, poza pozyskiwaniem drewna z lasów i drzew rosnących przy drogach, uzyskać można uprawiając rośliny energetyczne. Jednym z najbardziej przystosowanych do polskich warunków klimatycznych i najbardziej wydajna jest wierzba Salix viminalis.
Wartość opałowa suchej masy wierzby wynosi 18 MJ/kg. Wydajność krzewów jest dość duża.Charakteryzuje się dużym przyrostem wynoszącym do 20-25 ton masy suchej na 1 hektar rocznie.
Inną z bardziej znanych roślin hodowanych do celów energetycznych jest odmiana PETEMI malwy pensylwańskiej. Rozważając założenie plantacji warto też rozważyć roślinę trawiastą o nazwie miskant olbrzymi. Jest on mniej popularny w Polsce, ale bardzo wydajny. Posiada podobną wartość opałową do roślin wymienionych powyżej. Jego produktywność po trzech latach od rozpoczęcia uprawy wynosi do 30 ton suchej masy z 1 ha.
Słoma
Najpoważniejszym źródłem energii odnawialnej w Polsce jest słoma. Wchodzi ona w skład grupy paliw odnawialnych, które wraz z biogazem i biopaliwami płynnymi, tworzą grupę biopaliw.
Wartość opałowa słomy wynosi około 15 MJ/kg suchej masy. Przy spalaniu słomy wytwarza się taka sama ilość dwutlenku węgla jak przy jej mineralizacji.
Słoma jest paliwem trudnym do spalenia. Przy tradycyjnym spalaniu, sprawność procesu wynosi od 35% do 70%. Przyczyną jest niewłaściwe mieszanie paliwa z powietrzem. Wskutek tego część paliwa nie ulega spaleniu. Warunkiem całkowitego spaleniu słomy jest utrzymanie wilgotności na poziomie 15%.
Jakość słomy
Słoma dostarczona do kotłowni musi spełnić wymagania dotyczące wilgotności i stopnia uwiądu. Zawartość wilgoci w słomie jest najważniejszym kryterium kwalifikującym słomę jako paliwo. Wysoka wilgotność może spowodować trudności w przechowywaniu słomy, zwiększenia kosztów transportu, niewłaściwe działanie instalacji i obniżenie wydajności kotła.
Stopień uwiądu świadczy o tym, jak długo słoma leżała na polu. Podczas procesu więdnięcia kolor słomy zmienia się z żółtego na szary. W związku z tym, dla oceny stopnia zwiędnięcia jest stosowanie określenia ''słoma żółta'' lub ''słoma szara''.
Słoma, która ma większy stopień uwiądu ma mniejsze stężenie alkaloidów i związku chloru. Przyczynia się to do zmniejszenia ryzyka wystąpienia problemów ze szlaką i korozją kotłów.
