Shrnutí: Biomasa je organická hmota pocházející z rostlin a živočichů. Jako zdroj energie z biomasy lze využít organický odpad, jako je dřevo, rostlinný odpad, živočišný odpad, potravinový odpad, odpad ze zahrad a dřevní odpad. V tomto článku přesně popíšu, jak fungují elektrárny na biomasu a jaké má jejich fungování výhody a nevýhody.
- Energie uložená v biomase se uvolňuje třemi různými způsoby, které jsem popsal níže
- Biomasu lze jako zdroj energie využít dvěma způsoby: za účelem výroby tepla a za účelem získání energie
- Mezi výhody elektrárny na biomasu patří například spolehlivost a nízké množství odpadu
- Mezi nevýhody pak patří vysoká cena provozu, vznik emisí skleníkových plynů a negativní dopad na životní prostředí
Jak fungují elektrárny na biomasu
Existují tři způsoby, jak uvolnit energii uloženou v biomase pro výrobu bioenergie: spalování, bakteriální rozklad a přeměna na plynné/kapalné palivo.
Spalování
Většina elektřiny vyrobené z biomasy se vyrábí přímým spalováním. Biomasa se spaluje v kotli za účelem výroby vysokotlaké páry. Tato pára proudí přes řadu lopatek turbíny a způsobuje jejich otáčení. Otáčení turbíny pohání generátor a vyrábí elektřinu. Biomasa může také sloužit jako náhrada části uhlí ve stávajícím topeništi elektrárny v procesu zvaném spoluspalování (spalování dvou různých druhů materiálů současně).
Bakteriální rozklad
Organický odpadní materiál, jako je zvířecí trus nebo lidské splašky, se shromažďuje v nádržích bez přístupu kyslíku zvaných fermentory. Zde je materiál rozkládán anaerobními bakteriemi, které produkují metan a další vedlejší produkty za vzniku obnovitelného zemního plynu, který lze následně čistit a využívat k výrobě elektřiny.
Přeměna na plynné nebo kapalné palivo
Biomasu lze zplynováním a pyrolýzou přeměnit na plynné nebo kapalné palivo. Zplyňování je proces, při kterém je pevný materiál biomasy vystaven vysokým teplotám za velmi nízké přítomnosti kyslíku, čímž vzniká syntézní plyn (nebo synplyn) – směs, která se skládá převážně z oxidu uhelnatého a vodíku. Tento plyn lze následně spalovat v běžném kotli a vyrábět z něj elektřinu. Lze jej také použít jako náhradu zemního plynu v plynové turbíně s kombinovaným cyklem.
Biomasu lze jako zdroj energie využít dvěma způsoby:
- Přímé spalování organických materiálů za účelem výroby tepla
- Přeměna biomasy na kapalné biopalivo, které lze následně spalovat za účelem získání energie.
Kapalná biopaliva, jako je bionafta a bioplyn, se obvykle používají jako zdroj paliva, který se využívá pro potřeby dopravy. Při přímém spalování biomasy se z ní vytváří pára, která roztáčí turbínu a vytváří elektřinu. V tomto článku se zaměříme především na energii z biomasy, která vytváří elektřinu, nikoli na biopaliva.
Výhody energie z biomasy
1. Energie z biomasy je obnovitelná
Energie z biomasy je obnovitelnou formou energie. S využíváním materiálů z biomasy se zásoby organických látek zmenšují. Biomasu však lze rychle obnovit.
Právě skutečnost, že zásoby biomasy lze obnovit během lidského života, činí biomasu obnovitelnou.
2. Výroba je spolehlivá
Biomasa je spolehlivým zdrojem, který může kdykoli vyrábět energii. To je výhoda oproti jiným obnovitelným zdrojům energie, jako je větrná a sluneční energie, které jsou nepravidelné.
Když nefouká vítr, nevytvářejí turbíny žádnou větrnou energii. To znamená, že se nemůžete spolehnout na to, že vítr bude vyrábět elektřinu, kdykoli ji budete potřebovat. Pokud ovšem není větrná turbína spojena s bateriovým úložištěm.
Bioenergetické elektrárny lze naproti tomu kdykoli zapnout a vypnout, aby uspokojily poptávku po energii. Dokud je k dispozici biomasa, lze vyrábět elektřinu.
3. Energie z biomasy je dostatek
Jedním z největších pozitiv energie z biomasy je, že jí je dostatek. Každý den se produkuje stále větší množství organického materiálu; biomasu najdete téměř všude na planetě. To znamená, že biomasa nebude mít problém s omezenou dostupností, jako je tomu u fosilních paliv.
S biomasou je však třeba zodpovědně hospodařit, aby její bohaté zásoby zůstaly dobře zásobeny. Pokud bychom dostupnou biomasu spotřebovávali nadměrně, mohli bychom se dostat do problémů s její dostupností, zatímco bychom čekali na doplnění zásob.
4. Snižuje se množství odpadu
Jedním z důvodů, proč je biomasa tak široce dostupná, je skutečnost, že se produkuje velké množství odpadu. Velká část odpadu, který produkujeme, je biologicky rozložitelná, například potravinový a rostlinný odpad. Místo toho, aby se z něj stal odpad, mohli bychom jej místo toho přeměnit na elektřinu.
Energie z biomasy využívá odpad, který by jinak skončil na skládce, a činí ho užitečným. Tím se snižuje množství odpadu, který se ukládá na skládky, což je lepší pro životní prostředí. S menším množstvím odpadu bychom navíc potřebovali menší skládky. Tím se uvolní více půdy, kterou mohou obce využít.
5. Výroba je uhlíkově neutrální
Emise oxidu uhličitého jsou hnací silou změny klimatu. Biomasa je považována za uhlíkově neutrální zdroj energie, protože zapadá do přirozeného koloběhu uhlíku, což tradiční fosilní paliva nedělají.
Při výrobě energie z biomasy se do atmosféry uvolňuje oxid uhličitý. Jedná se však o stejné množství oxidu uhličitého, které bylo absorbováno rostlinami během jejich životního cyklu. Při spalování biomasy se tedy do atmosféry neuvolňují žádné „nové“ emise uhlíku. Když pak vyrostou nové rostliny, pohltí oxid uhličitý z atmosféry zpět a znovu vstoupí do koloběhu.
Nevýhody energie z biomasy
1. Výroba je drahá
Výroba energie z biomasy může být spojena s vysokou cenou. Za prvé, výstavba zařízení na výrobu energie z biomasy vyžaduje značné počáteční investice. Dále je třeba vzít v úvahu náklady na sklizeň a přepravu materiálů z biomasy. Navíc je třeba organický materiál po dodání do elektrárny uskladnit, což vyžaduje ještě více peněz. To vše činí biomasu dražší než jiné obnovitelné možnosti na trhu.
Jiné obnovitelné zdroje, například solární, tyto pravidelné náklady na dopravu a skladování nevyžadují. Jakmile je solární elektrárna postavena, není třeba palivo nikam dopravovat ani skladovat sluneční světlo.
I když je biomasa dražší než jiné obnovitelné zdroje, je stále levnější než fosilní paliva. Sklizeň biomasy stojí mnohem méně než těžba a získávání fosilních paliv.
2. Vyžaduje dostatek prostoru
Zařízení na výrobu energie z biomasy potřebují poměrně hodně místa, hlavně kvůli potřebě skladovacích prostor. To omezuje místa, kde lze elektrárny na energii z biomasy postavit.
Některé elektrárny na biomasu také pěstují vlastní organický materiál. Tyto rostliny mohou potřebovat velké množství prostoru, aby mohly pěstovat plodiny nebo malé lesy. Energetické elektrárny na biomasu, které si pěstují vlastní palivo, spotřebují více půdy na kilowatthodinu vyrobené elektřiny.
3. Uvolňují se emise skleníkových plynů
Jak jsme již uvedli, energie z biomasy je uhlíkově neutrální. Z biomasy se však do atmosféry stále uvolňuje oxid uhličitý. Jiné obnovitelné zdroje mají nulové emise uhlíku, což je z hlediska boje proti změně klimatu mnohem lepší. Čím méně oxidu uhličitého se uvolňuje – tím lépe.
Uhlík není to jediné, co se z biomasy uvolňuje do atmosféry. Spalováním dřeva a dalších paliv z biomasy se uvolňuje mnoho dalších skleníkových plynů, především oxidy dusíku, oxid uhelnatý a metan. Metan významně přispívá ke znečištění ovzduší a změně klimatu, protože zadržuje asi 30x více tepla než oxid uhličitý.
4. Negativní vliv na životní prostředí
Přestože je energie z biomasy obnovitelná, není nejšetrnější k životnímu prostředí.
Spoléhání se na energii z biomasy by mohlo vést k ničivému odlesňování. Protože elektrárny na biomasu potřebují více materiálu, mohly by se lesy kácet rychleji. Může také podporovat pěstování monokulturních plodin, což snižuje biologickou rozmanitost a zbavuje půdu živin, takže oblasti jsou náchylnější k erozi.
Některé rostliny na biomasu jsou závislé na velkém množství fosforečných hnojiv, aby vyprodukovaly potřebné množství pro výrobu energie. Nadměrné používání hnojiv může způsobit vážné škody na místních vodních tocích a na volně žijících zvířatech, zejména ptácích. Také samotné využívání rostlin pro výrobu energie z biomasy by mohlo zvýšit množství používaných hnojiv a pesticidů a negativně ovlivnit okolní ekosystém.
5. Elektrárna na biomasu není efektivní
V současné době není energie z biomasy tak účinná jako jiné zdroje energie. V mnoha případech je ke spalování organického materiálu zapotřebí více energie, než se při tomto procesu skutečně vyrobí. Pokud chceme biomasu využívat ve velkém měřítku, budou se muset objevit nové technologie, které ji zefektivní.
Často kladené dotazy
❓Jak efektivní jsou elektrárny na biomasu?
Účinnost zařízení se pohybuje kolem 30 % v závislosti na velikosti zařízení. Tato technologie se používá k likvidaci velkého množství zbytků a odpadů.
❓Je energie získaná z biomasy neomezená?
Biomasa je poměrně nekonečným zdrojem energie, protože je vedlejším produktem všech procesů, které již používáme. Od zemědělství přes lesní hospodářství až po potravinový odpad – vždy je k dispozici čerstvý materiál, takže je obnovitelná.
❓Proč není energie z biomasy udržitelná?
Biomasou se rozumí spalování rostlinné hmoty za účelem získání energie. Životnímu prostředí škodí zejména spalování biomasy z lesů – tedy stromů – pro výrobu elektřiny. Těžba dřeva pro výrobu energie okamžitě zhoršuje klimatické změny a škody, které způsobuje, mohou přetrvávat po mnoho desetiletí nebo dokonce staletí.
Užitečné odkazy
Výhody a nevýhody elektrárny na biomasu [ENG] – energysage.com
Je biomasa skutečně obnovitelná? [ENG] – nrel.gov
