Digitální učební materiál

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Digitální učební materiál"

Adéla Kolářová
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Digitální učební materiál Číslo projektu Označení materiálu Název školy Autor Tematická oblast Ročník Anotace Metodický pokyn CZ.1.07/1.5.00/ VY_32_INOVACE_D.1.10 Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing. Jan Miroslav Oharek Výroba elektrické energie obnovitelné zdroje roč. -nástavbové a dálkové studium Seznámení žáků se získáváním energie z biomasy Provedení výkladu Zhotoveno květen/2012

Jan Miroslav Oharek Výroba elektrické energie obnovitelné zdroje 1. - 2. roč.

2 Biomasa Sluneční energie uložená v organických materiálech může být uvolněna jejich spálením. Fosilní paliva byla kdysi také biomasou, mezi obnovitelné zdroje je však neřadíme, protože vznikly dávno před tím, než se na Zemi objevil člověk a nelze je již nikdy nahradit jejich spálením nenávratně ztratíme možnost využít je jinak, např. v chemické výrobě. Rostlinná biomasa při svém růstu váže z ovzduší oxid uhličitý, který se při spalování uvolňuje zpět do atmosféry. Z hlediska vypouštění CO2 je tedy cíleně pěstovaná energetická biomasa neutrální. Zdroje biomasy mohou být: přírodní např. dřevní odpad, kůra, rychlerostoucí rostliny a dřeviny, sláma, průmyslové kejda a chlévská mrva pro produkci bioplynu, odpady z jatek, mlékáren, lihovarů, z dřevařských provozoven, kapalná biopaliva, komunální kaly z čistíren odpadních vod, bioplyn ze skládek odpadů, organický komunální odpad. Způsoby získání energie z biomasy: Výroba tepla přímým spalováním v topeništích (dřevo, dřevní odpad, sláma, atd.). Pokud ke spalování dochází za přístupu vzduchu, jedná se o prosté hoření. V případě zahřívání paliva za nepřístupu vzduchu se uvolňuje dřevoplyn, který se odvádí do spalovacího prostoru, kde se spaluje podobně jako ostatní plynná paliva. Zpracování na kvalitnější paliva (pelety, brikety, bioplyn, etanol, bionafta). Výroba elektřiny (kombinovaná výroba elektrické energie a tepla). Suché procesy termochemické přeměny biomasy: spalování a zplyňování. Mokré procesy biochemické přeměny biomasy: fermentace alkoholové kvašení produkce etanolu a anaerobní vyhnívání (bez přístupu vzduchu) metanové kvašení produkce bioplynu. Dalším možným využitím je lisování rostlinných olejů a jejich úprava na bionaftu.

nenávratně ztratíme možnost využít je jinak, např. v chemické výrobě. Rostlinná biomasa při svém růstu váže z ovzduší oxid uhličitý, který se při spalování uvolňuje zpět do atmosféry.

3 Biomasu lze tedy použít přímo jako paliva pro výrobu tepla, nebo pro výrobu bioplynu nebo pro výrobu kapalných paliv. Výhřevnost dokonale suché rostlinné biomasy je 18,6 MJ/kg, v praxi se ale výhřevnost pohybuje kolem MJ/kg a hodně se liší v závislosti na vlhkosti rostlinného materiálu. (Pro srovnání: průměrná výhřevnost černého uhlí je MJ/kg, topného oleje 42 MJ/kg.) Dřevo se pro energetické použití štěpkuje, piliny se lisují do pelet a briket. Sláma se používá jak obilná, tak z olejnin, např. řepky, lisuje se či se z ní také vyrábějí brikety a granule. Pro výrobu etylalkoholu se užívá cukrová řepa, obilí, brambory atd., pro výrobu olejů řepka olejná, slunečnice, len, atd. Rychlerostoucí energetické rostliny jsou např.: topoly, vrby, olše, akát, platan, líska, šťovík, křídlatka, konopí, laskavec, pupalka, komonice, topinambur, psineček, čičorka, sveřep, lesknice. Příklad: Výtopna na biomasu s automatickým kotlem pro spalování štěpky, pilin, resp. slámy. Kotel uvedený jako příklad na obrázku je určen pro výkony do 2,5 MW. Je konstruován jako bezobslužný, pouze s občasným dozorem. Bývá vybaven automatickým přikládáním paliva a je schopen spalovat i méně kvalitní a vlhčí biomasu (dřevní štěpku, kůru, piliny, slámu, papír, atd.). Kotle nad se 100 kw používají pro průmyslové aplikace nebo v systémech centrálního zásobování teplem. Konstruovány jsou jako stavebnice, skládají se ze tří částí: hořák, dohořívací komora, výměník. Někdy se tato zařízení využívají i pro kombinovanou výrobu tepla a elektřiny (kogenerace).

(Pro srovnání: průměrná výhřevnost černého uhlí je 24 29 MJ/kg, topného oleje 42 MJ/kg.) Dřevo se pro energetické použití štěpkuje, piliny se lisují do pelet a briket.

4 Použití biomasy V první polovině minulého století byl český venkov soběstačný v zásobování energií díky dřevu. Dnes je v ČR instalováno asi jen kotlů na spalování biomasy. Pro vytápění rodinných domů existují kotle na dřevo, pro větší výkony se používají kotle na spalování pilin nebo slámy, v největších kotlích se spaluje dřevní štěpka. Od roku 2000 se spaluje biomasa také ve velkých uhelných elektrárnách energetické společnosti ČEZ. Dřevní štěpka se míchá s uhlím v poměru 1:10 (tj. váhově, objemově je to téměř 1:1). V podmínkách České republiky je biomasa nejperspektivnějším obnovitelným zdrojem energie. Ve střednědobém až dlouhodobém výhledu se očekává instalování kogeneračních jednotek (malých tepláren) poháněných bioplynem z levných vyhřívaných nádrží, kde se anaerobně zpracovává mokrá biomasa, například hnůj, odpadní vody a čistírenské kaly, nebo velkých kogeneračních soustav, které přímo spalují nebo zplyňují biomasu. Pro zemědělce by mohlo být přitažlivé pěstování energetických plodin. Výhody užití biomasy: - obnovitelný zdroj energie, neutrální vzhledem k produkci CO 2 - tuzemský zdroj energie, který není vázán jen na určitou lokalitu, - pěstováním energetických plodin je možné využívat přebytečnou zemědělskou půdu nebo půdu, která se nehodí k potravinářské výrobě, - likvidace odpadů, zbytek po zpracování lze využít jako hnojiva, - možnost spalování pevných komunálních odpadů. Nevýhody užití biomasy: - větší obsah vody a tudíž nižší výhřevnost, - větší objem paliva, vyšší nároky na skladovací prostory, - nutnost úpravy paliva (sušení, tvarování, atd.) vyžadují investice do nových zařízení, - u výroby a využití bioplynu poměrně vysoké investiční náklady na technická zařízení, což zvyšuje cenu vyrobené energie, - poměrně složitá manipulace s palivem ve srovnání s plynem, elektřinou - nutnost likvidace popela, - pouze lokální využití paliva.

Od roku 2000 se spaluje biomasa také ve velkých uhelných elektrárnách energetické společnosti ČEZ. Dřevní štěpka se míchá s uhlím v poměru 1:10 (tj. váhově, objemově je to téměř 1:1).

6 Použitá literatura: Vypracováno se souhlasem a podporou ČEZ, a. s., z materiálů vzdělávacího programu Energie pro každého.

Podobné dokumenty

Obnovitelné zdroje energie

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov Obnovitelné zdroje energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Pracovní materiály pro výuku předmětu. 1 2 1 je hmota organického původu (rostlinného