Wie wird mit Biomasse Strom gewonnen?
Wie wird mit Biomasse Strom gewonnen?

Wie wird mit Biomasse Strom gewonnen?

Was ist Biomasseenergie? Wie zu erhalten

Biomasseenergie wird von der Menschheit genutzt, seit Menschen mit der Erfindung des Feuers in Höhlen zum Heizen und Kochen lebten. Schauen wir uns diese Energie genauer an.

Was sind Biomasse und Biomasseenergie?

Biomasse ist eine organische Substanz, die aus Materialien von Lebewesen wie Pflanzen und Tieren gebildet oder hergestellt wird. Biomasseenergie ist die in diesen Materialien enthaltene chemische Energie. Die am häufigsten in der Energieerzeugung verwendeten Biomassematerialien sind Pflanzen, Holz und Abfälle. Diese werden Biomasse-Rohstoffe genannt.

Biomasse enthält zunächst Sonnenenergie: Pflanzen wandeln Sonnenenergie durch Photosynthese in Kohlendioxid und Wasser um.

Energie aus diesen Organismen wird durch direkte oder indirekte Methoden in nutzbare Energie umgewandelt. Die Erzeugung von Strom aus der bei der Verbrennung von Biomasse freigesetzten Wärme wird als eine natürliche Methode der Energiegewinnung durch die Verarbeitung von Biokraftstoff als indirekte Methode definiert.

Was sind Biomassebrennstoffe?

Wir sagen Biomasse, aber welche Brennstoffe gelten als Biomasse?

städtischer fester Abfall
Als Biomasse und Energiepflanzen werden Nutzpflanzen wie Mais, Zuckerrüben, Zuckerrohr, Weizen, Kokosnüsse, Baumwolle, Raps, Jatropha, Sonnenblumen, Gras und Reis bewertet.
Tierkot
Abwasser
Abfälle aus der Papier- und Lebensmittelindustrie
Algen und Algen
Wälder: Wälder, die aus Bäumen wie Schwarzpappel, Balsampappel, Espe, Weide, Eukalyptus und Cynara als halbtrockene Feldpflanzen bestehen, werden als Energiewälder bezeichnet.

Wie wird Energie aus Biomasse gewonnen?

Feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe entstehen durch die Verarbeitung von Biomasse-Rohstoffen in mehreren Prozessen. Durch Techniken wie Direktverbrennung, Pyrolyse, Vergasung und anaerobe Zersetzung werden mit Energie aus Biomasse Kraftstoffe wie Biogas, Ethanol, Wasserstoff, Methan, Methanol und Diesel gewonnen. Mit diesen Brennstoffen wird eine nutzbare Endenergieerzeugung bereitgestellt.

Verschiedene Arten von Energie werden durch Prozesse wie direkte Verbrennung, Pyrolyse, Vergasung und anaerobe Zersetzung erzeugt. Biomasse muss getrocknet werden, bevor sie verbrannt werden kann. Das Trocknen durch Erhitzen und Verspröden, ein chemischer Prozess zum Trocknen, wird Torrefizierung genannt.

Beim Torrefizierungsprozess wird die Biomasse auf 200 °C bis 320 °C erhitzt. Die Biomasse wird vollständig getrocknet, bis sie ihre Entfeuchtungseigenschaft verliert. Am Ende des Prozesses verbleiben 90 % seiner Energie in seinem Körper, obwohl er 20 % seiner Masse verliert. Die verlorene Energie und Masse kann als Brennstoff für den Torrefizierungsprozess wiederverwendet werden.

Während des Torrefizierungsprozesses trocknet die Biomasse aus und wird zu Briketts verdichtet. Biomassebriketts sind wasserabweisend; Sie schütten das Wasser in ihrem Körper aus und nehmen kein Wasser von außen auf. Dadurch kann Biomasse in Briketts auch in Feuchträumen gelagert werden. Briketts haben ein sehr hohes Energieniveau und können daher schnell durch direkte Verbrennung verbrannt werden.

Direkte Verbrennung

Seit der Antike betreiben Menschen die direkte Verbrennung von Biomasse. (Das Befeuern eines Feuers mit Holz ist das einfachste Beispiel für die natürliche Verbrennung von Biomasse.) Heute, mit der Entwicklung moderner Verbrennungstechnologien, wird diese Methode immer noch verwendet, um Wärme und Strom aus Biomasse zu erzeugen.

Verbrennung ist die schnelle chemische Reaktion von brennbaren Materialien in der Biomasse mit Sauerstoff und ist eine exotherme Reaktion. Als Ergebnis dieser Reaktion werden Kohlendioxid, Wasserdampf und einige Metalloxide als Produkte freigesetzt.

Bei der direkten Verbrennung setzt die Biomasse Wärme frei und mit dieser Wärme wird überhitzter Dampf erzeugt und das Turbinen-Generator-System produziert Strom.

Luftloser Zerfall

Anaerober Zerfall ist ein Prozess, bei dem Mikroorganismen Stoffe ohne Sauerstoff abbauen. Dieser Prozess ist an Orten wie Deponien von entscheidender Bedeutung, wo eine anaerobe Umgebung geschaffen wird, in der Biomasse zerkleinert und komprimiert wird.

Biomasse zersetzt sich in einer sauerstofffreien Umgebung und setzt Methan oder Biogas frei, eine wertvolle Energiequelle. Dieses produzierte Methan kann fossile Brennstoffe ersetzen. Airless Fäulnis wird auch in Viehbetrieben praktiziert. Gülle und andere tierische Exkremente werden verwendet, um den Energiebedarf der Farm zu decken.

Pyrolyse

Pyrolyse ist ein Verfahren zum Erhitzen von Biomasse. Bei der Pyrolyse wird die Biomasse unter Sauerstoffausschluss auf eine Temperatur zwischen 200 °C und 300 °C erhitzt. Während des Pyrolyseprozesses werden ein schwarzer flüssiger Brennstoff, der als Pyrolyseöl bekannt ist, ein synthetisches Gas, das als Syngas bezeichnet wird, und ein fester Rückstand, der als Biokohle (Biokohle) bezeichnet wird, freigesetzt. Alle diese Komponenten können energetisch genutzt werden.

Vergasung

Die Vergasung erzeugt brennbares Gas durch die Hochtemperaturzersetzung von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen wie Biomasse. Dabei wird Biomasse mit Luft in der Brennstoffzelle kontrolliert verbrannt, wobei Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Stickstoff sowie brennbare Gase wie Wasserstoff und Methan freigesetzt werden.

Biophotolyse

Biophotolyse ist der Prozess der Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus einigen mikroskopisch kleinen Algen unter Verwendung von Sonnenenergie. Diese Algen im Meerwasser funktionieren wie eine Art Solarzelle und bauen Meerwasser photosynthetisch ab.

Flüssige Biokraftstoffproduktion mit Biomasse

Biomasse ist die einzige erneuerbare Energiequelle, aus der flüssige Kraftstoffe wie Ethanol und Biodiesel hergestellt werden können. Biokraftstoffe werden in vielen Ländern im Vergasungsprozess hergestellt und als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet.

Ethanol wird durch Fermentation von Biomassen in kohlenstoffreicher Hydratation wie Zuckerrohr, Weizen oder Mais hergestellt. Biodiesel wird durch die Kombination von Ethanol mit tierischen Fetten, recycelten Speiseölen oder Pflanzenölen hergestellt.

Obwohl Biokraftstoffe nicht so effizient wie Benzin sind, werden sie mit Benzin gemischt, um Fahrzeuge und andere Maschinen effizient zu nutzen, ohne die Emissionen fossiler Brennstoffe zu verursachen.

Energievorteile aus Biomasse

Biomasse ist eine saubere, erneuerbare Energiequelle.
Biomasseressourcen wie Bäume, Feldfrüchte und feste Siedlungsabfälle sind ständig verfügbar und können nachhaltig bewirtschaftet werden.
Die nachhaltige Nutzung von Bäumen und Feldfrüchten reduziert die CO2-Emissionen, indem sie das Kohlendioxid der Atmung absorbiert.
Im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Quellen wie Sonne und Wind kann Energie aus Biomasse bei Bedarf genutzt werden.
Es kann fast überall auf der Erde angebaut werden.
Gute Kenntnisse in Biomasseproduktion und Kreislauftechnologien
Lagerfähig sein
Sauber sein und keine Umweltverschmutzung verursachen
Geringe Emission von Treibhausgasen, die einen Treibhauseffekt verursachen
Es verursacht keinen sauren Regen

Nachteile der Energie aus Biomasse

Biomasse-Rohstoffe können nicht so schnell erneuert werden, wie sie verbraucht werden. In einigen Fällen macht diese Biomasse sie zu einer nicht erneuerbaren Ressource. Zum Beispiel dauert es Hunderte von Jahren, bis sich Wälder regenerieren.
Viele Biomassen benötigen Ackerland für ihre Entwicklung. Dies bedeutet, dass Land, das für Biokraftstoffe wie Mais und Sojabohnen genutzt wird, ungeeignet für den Anbau von Nahrungsmitteln oder die Bereitstellung eines natürlichen Lebensraums wird.
Wenn Bäume nicht planmäßig und nachhaltig gefällt werden, um Holz und Biomasse zu gewinnen, kann Energie aus Biomasse zu einer umweltschädlichen Ressource werden.
Da Biomasse zu fast 50 % aus Wasser besteht, ist ihre Energiedichte geringer als bei fossilen Brennstoffen.
Auch viele Biomassekraftwerke benötigen zur Wirtschaftlichkeit fossile Brennstoffe.
Bei der Verbrennung setzt die Verbrennung von Biomasse Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickoxide und andere Schadstoffe und Partikel frei. Wenn diese Schadstoffe nicht aufgefangen und recycelt werden, erzeugt die Verbrennung von Biomasse Rauch und schädliche Emissionen in die Umwelt.

Fazit

Da Energie aus Biomasse eine Ressource ist, die gespeichert und bei Bedarf verwendet werden kann, wird sie folglich eine wesentliche Rolle beim Übergang zu 100 % erneuerbarer Energie spielen. Selbstverständlich soll die Verarbeitung dieser Ressource und deren Nutzung zur Energiegewinnung umweltschonend und nachhaltig erfolgen. Andernfalls wird es nur zu einer Quelle, die sich nicht von fossilen Brennstoffen unterscheidet.

 

 

 

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