Биомасса является значительным и в значительной степени неиспользованным источником устойчивой энергии. Это не на 100 % экологично и не устраняет все недостатки отрасли, связанной с ископаемым топливом, но обещает стать важной и преобразующей частью мировой энергетической инфраструктуры. Пришло время пролить свет на то, как работает эта энергетическая система и изучить плюсы и минусы биомассы. Эта технология может иметь жизненно важное значение, поскольку мир переходит к более чистой и устойчивой энергии.
Как работает энергия биомассы?
Прежде чем углубляться в плюсы и минусы биомассы, стоит понять, как работает механика этих энергетических систем. Лежащий в основе механизм довольно прост, но принимает различные формы в зависимости от энергетических потребностей приложения, доступного запаса топлива и других факторов.
Вот три различных типа биоэнергетических технологий, используемых в настоящее время:
- Прямое сжигание
Прямое сжигание — сжигание биологического материала — является наиболее распространенной формой технологии биомассы, используемой во всем мире. Если вы знакомы с разведением костра, чтобы согреться ночью, и поиском сухих дров для сжигания, то вы приняли участие в самой простой форме производства энергии из биомассы с прямым сжиганием.
В более сложных формах прямое сжигание вырабатывает электроэнергию за счет сжигания биологических веществ в корпусе котла, а затем использования полученного пара с помощью лопастей турбины. Вращение лопастей дает механическую энергию, преобразованную генератором в полезную электроэнергию.
Примеры материалов биомассы, используемых в системах сжигания, включают дворовые и фермерские отходы, такие как солома, шелуха и стебли, побочные продукты растений, древесину или древесные гранулы и даже водоросли.
- Анаэробное пищеварение
Анаэробное сбраживание, или бактериальная композиция, вырабатывает энергию с использованием материалов, непригодных для других целей. Для прямого сжигания может использоваться свежесрубленная древесина или древесные гранулы, а для анаэробного сбраживания используются такие материалы, как твердые биологические вещества с очистных сооружений, пищевые отходы и навоз.
Эти материалы собираются в герметичном реакторе для сбора энергии, где микробы быстро разрушают биологическое вещество. В процессе пищеварения образуются биогазы, состоящие из сероводорода, метана и CO2, которые можно улавливать и использовать аналогично природному газу.
- Преобразование газа/топлива
Также возможно преобразовать биомассу в жидкое или газообразное топливо. В одном процессе, газификации, биомасса помещается в вакуум и подвергается воздействию экстремальных температур для создания синтез-газа. Этот газ можно использовать в обычных котельных для выработки полезной электроэнергии.
Другой процесс преобразования — пиролиз — похож на газификацию, но нагревает биомассу при более низких температурах. В результате получается своего рода «био-масло», которое можно использовать вместо обычного масла для приведения в действие двигателей, печей, турбин и других механических средств.
Каковы преимущества энергии биомассы?
Энергетические системы на основе биомассы могут многое предложить искусственной среде, особенно когда экологическое сознание находится на небывало высоком уровне. Вот самые важные преимущества:
- Возобновляемый ресурс
Материалы, используемые в реакторах на биомассе любого типа, являются возобновляемыми. Возделываемые земли дают практически бесконечный запас твердых биологических отходов. Леса — при добросовестном управлении — дают древесину, которую можно сжигать, чтобы согреться, или превращать в электричество.
- Сокращает отходы материала
На свалки поступает опасно огромное количество твердых отходов. Например, США имеют огромное влияние на вместимость свалок и ежегодно производят почти 300 миллионов тонн твердых бытовых отходов.
Значительная часть может быть использована для производства энергии с помощью реакторов на биомассе, предотвращая ее разложение на свалках и выделение метана и других парниковых газов.
- Надежность
Люди часто отмечают, что основные возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер, не надежны во всех условиях. Солнце не всегда светит, и ветер не всегда дует, когда вам это нужно. Тем не менее, это менее жизнеспособная критика с добавлением емкости аккумулятора.
С другой стороны, при использовании энергии биомассы такого недостатка нет. Он не доступен с перерывами, как ветер — почти всегда есть что-то, что можно сжечь, в зависимости от сезона.
- Сокращает использование ископаемого топлива
Национальные энергетические системы предпринимают шаги по переходу от ископаемых видов топлива, в то время как местные экономики и сообщества могут взять на себя обязательства по увеличению инвестиций в биоэнергетику. Газ, полученный из биомассы, имеет ироническое двойное преимущество: его можно использовать во многих существующих газовых, бензиновых и дизельных установках и инфраструктуре, но он одновременно снижает зависимость от этих более вредных для окружающей среды источников энергии.
Каковы недостатки энергии биомассы?
Разговор о плюсах и минусах биомассы не будет полным без честного учета ее недостатков. Некоторые из этих недостатков зависят от выбранного метода биомассы, но важно понимать их полностью:
- Загрязнение
Сжигание биологического материала более экологично, чем сжигание угля, но биомасса по-прежнему выделяет определенные загрязняющие вещества в окружающую среду. Сюда входят CO2, летучие органические соединения (ЛОС) и оксиды азота.
- Вырубка леса
Инвестиции в энергетические системы на основе биомассы обычно приводят к локальной, а иногда и к катастрофической вырубке лесов в районах с небольшим количеством доступной биомассы, кроме живых деревьев.
Ученые на нескольких континентах выступают со все более настоятельными призывами найти альтернативы энергетическим системам на биомассе, основанным на старовозрастных лесах.
Доступные источники энергии и природные ресурсы страны, в конечном счете, зависят от удачи. Вот почему согласованные, организованные усилия — такие как договоры Организации Объединенных Наций по климату и планы по отучению менее развитых стран от потенциально разрушительных энергетических технологий — жизненно важны в ближайшие годы.
- Расходы
Многие страны в целом с оптимизмом смотрят на способность биомассы вносить свой вклад в национальный портфель производства энергии. Тем не менее, это реалистично в отношении некоторых недостатков, включая затраты.
Конечно, энергетические системы на основе биомассы часто дороже, чем другие возобновляемые технологии, такие как солнечная энергия и ветряные турбины. Однако это противоречит наблюдению, что даже самые дорогостоящие формы биоэнергии по-прежнему столь же доступны — или дешевле, чем — энергетические системы на ископаемом топливе.
Рассмотрите плюсы и минусы биомассы
К сожалению, нет никакой гарантии, что леса, используемые для производства такого количества энергии, будут устойчиво управляться или будут выращены заново. Это может привести к тому, что любые форматы биомассы, не основанные на рекуперации энергии из биологических отходов, могут лишить их роли в мировом энергетическом портфеле будущего.
По данным NRDC, солнечная, ветровая и геотермальная энергия не требуют десятилетий ожидания , чтобы возобновиться. В отрасли еще много инноваций, но, похоже, это текущие фавориты, чтобы выиграть день, когда дело доходит до возобновляемой энергии.
