Что нужно знать об энергии биомассы

Когда живые существа умирают, будь то растения или животные, их разлагающиеся останки становятся хранилища полезной энергии.

Возьмем, к примеру, дерево. Открытие огня позволило людям преобразовывать древесину в тепловую энергию (тепло). Продукты обмена веществ, такие как навоз, также полны энергии, которую можно преобразовать в тепло. Все это органическое вещество представляет собой энергетический ресурс, известный как биомасса, который потенциально может решить многие мировые энергетические проблемы.

Что такое энергия биомассы?

Проще говоря, энергия биомассы – это органическая энергия. Он хранится в мертвых и разлагающихся организмах, а также в живых и в органических отходах. Общие источники энергии растительной биомассы включают:

• Древесина и древесные отходы;
• Пищевые отходы;
• Скошенная трава, листья и отмершие растения;
• Растительные материалы кукурузы, проса, сахарного тростника и других культур;
• Водоросли.

Сжигание — самый простой способ получить энергию биомассы. Прямое сгорание, например сжигание дров для обогрева, является наиболее распространенным методом, но есть и другие:

• Пиролиз: Нагревание органического вещества до 800 или 900 градусов практически без кислорода приводит к образованию таких видов топлива, как древесный уголь, бионефть, возобновляемое дизельное топливо, метан и водород.
• Гидроочистка: Соединение биомасла с водородом и катализатором при высокой температуре позволяет получить возобновляемый бензин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей.
• Газификация: Нагревание органического материала до 1400–1700 градусов и введение контролируемого количества кислорода дает богатый водородом синтетический газ, также известный как синтез-газ. Вы можете использовать его непосредственно в качестве топлива или отделить водород для использования в топливных элементах.

Помимо сжигания, установки по производству биомассы также химически преобразуют растительные масла, животные жиры и жиры в биодизельное топливо. Они также производят этанол и биометан посредством ферментации.

До середины 1800-х годов биомасса была крупнейшим источником энергии в США, но в 2022 году на его долю приходилось всего пять процентов общего потребления первичной энергии.

Сегодня, крупнейший завод по переработке биомассы в мире находится в ущелье Северн, в Великобритании. Следующие по величине находятся в Финляндии (три) и Польше. Вместе они производят более 1,5 гигаватт электроэнергии и несколько сотен мегаватт тепловой энергии.

Преимущества и недостатки энергии биомассы

Тимджексон/getty images

В промышленных масштабах древесина и другая биомасса представляют собой альтернативу ископаемому топливу для выработки электроэнергии и производства биотоплива. Преимущества включают в себя:

• Возобновляемый ресурс: В отличие от ископаемого топлива, биомасса регенерирует, хотя и с разной скоростью. Деревьям требуется несколько лет, чтобы вырасти снова. Но кукуруза и трава, а также навоз и сточные воды восстанавливаются за месяцы или даже недели.
• Контролирует загрязнение: Использование энергии, запасенной в биомассе, позволяет использовать парниковые газы, которые выделялись бы в случае естественного разложения материала. Это углеродно-нейтральный процесс, т. е. количество углерода, выделяющегося при горении, равно количеству углерода в организмах, когда они были живы.
• Обильный: Во всех частях света есть живой материал, который можно собирать в виде биомассы.
• Надежный: В отличие от солнечной и ветровой энергии, энергию биомассы можно производить в любое время.

Однако производство энергии из биомассы имеет ряд серьезных недостатков:

• Требуется место: Заводам по производству биомассы требуется много места для хранения, что ограничивает места, где они могут быть расположены. Некоторые заводы выращивают собственный органический материал для переработки, требуя еще больше места.
• Неэффективно: Сжигание дров в печах по своей сути неэффективно, поскольку большая часть выделяемого тепла теряется. Сжигание биомассы на угольных электростанциях — наиболее эффективный способ ее использования, его эффективность по-прежнему составляет лишь 45 процентов.
• Углеродно-нейтральный, но не нулевой уровень выбросов углерода: В отличие от солнечной и ветровой энергии, производство энергии из биомассы приводит к выбросам парниковых газов.
• Негативное воздействие на окружающую среду: Крупномасштабное производство энергии из биомассы может привести к вырубке лесов и монокультурным культурам. Это приводит к истощению почв и увеличению потребности в удобрениях и пестицидах.

Способы использования энергии биомассы дома

Горение дров в камине или дровяной печи – это старинный способ использования энергии биомассы в домашних условиях. Но в наши дни домовладельцы также могут сжигать пеллеты или древесную щепу. Поскольку они производятся из переработанной древесины и опилок, они более безопасны для окружающей среды. И печи на пеллетах более эффективны чем дровяные печи.

Другие методы, такие как переваривание биомассы в герметичном контейнере и сбор биогаза для сжигания, больше подходят для крупных промышленных предприятий, чем для домашнего использования.

Каково будущее энергетики биомассы?

Биомасса может стать жизнеспособной альтернативой ископаемому топливу для производства энергии. Но пока недостатки препятствуют его широкому использованию. Крупные заводы в Европе и других странах демонстрируют его жизнеспособность.

Биомасса, особенно древесина, может быть действительно устойчивой альтернативой ископаемому топливу при следующих условиях:

• Правительства управляют лесами, чтобы новые деревья заменяли деревья, вырубленные на топливо;
• Древесина, используемая для сжигания, практически не имеет ценности для других целей;
• Сбор урожая ведется с целью сохранения биоразнообразия и среды обитания диких животных.

Крис Дезиел работает в строительной сфере более 30 лет. Он помог построить с нуля небольшой город в пустыне Орегона и основал две компании по ландшафтному дизайну. Работал плотником, сантехником и мастером по ремонту мебели. Дезиэль пишет статьи «Сделай сам» с 2010 года и работал онлайн-консультантом, в последнее время в службе Pro Referral компании Home Depot. Его работы были опубликованы на Landlordology, Apartments.com и Hunker. Дезиэль также публикует научные материалы и является заядлым музыкантом.