ΜΟΝΑΔΑ ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗΣ

Η εταιρεία μας προτείνει τη λύση της αεριοποίησης (gasification) για την θερμοχημική επεξεργασία της βιομάζας. Η αεριοποίηση της βιομάζας προς παραγωγή ενός καύσιμου αερίου είναι σημαντικά αποδοτικότερη διεργασία από την παραδοσιακή μέθοδο της καύσης για δεδομένη ποσότητα βιομάζας. Συγκεκριμένα, η αεριοποιημένη βιομάζα, με τη μορφή ενός σύνθετου καύσιμου αερίου (syngas), τροφοδοτεί μια Μηχανή Εσωτερικής Καύσης [ΜΕΚ], η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε σημαντικά υψηλές αποδόσεις. Το αέριο σύνθεσης αποτελείται κυρίως από μεθάνιο(CH4), μονοξείδιο του άνθρακα(CO), υδρογόνο(Η2), άζωτο(Ν2) και διοξείδιο του άνθρακα(CO2). Αναλόγως με την προέλευση, το αέριο σύνθεσης έχει θερμογόνο δύναμη που κυμαίνεται από 4 ως 6 MJ/Nm3 και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο. Μετά την αρχική παραγωγή του υφίσταται ψύξη, καθαρισμό και αφύγρανση. Σε συνδυασμό με τον κινητήρα λειτουργούν και επιπλέον μονάδες, που βοηθούν στην εξοικονόμηση καυσίμου αλλά και στην ηλεκτροπαραγωγή με εκμετάλλευση της θερμότητας. Σε σχεδιαστική απεικόνιση μπορείτε να δείτε εδώ ένα πρόχειρο layout αεριοποίησης.

Ένα σωστά μελετημένο project αεριοποίησης με ταυτόχρονη εκμετάλλευση θερμότητας είναι εξαιρετικά αποδοτικό. Αν υποθέσουμε συνεχή λειτουργία (8.000h/έτος) μιας μονάδας 100KW. Δεδομένου ότι η τιμή αποζημίωσης της MWh είναι 193€/MWh τότε προκύπτει ένας ετήσιος κύκλος εργασιών 154.400€. Η μονάδα των 100KW απαιτεί ετησίως περίπου 800 τόνους wood chip με μέγιστο ποσοστό υγρασίας 10%. Εναλλακτικά μπορεί να τροφοδοτηθεί με 1000-1200 τόνους υπολειμμάτων καλλιεργειών. Το κόστος πρώτων υλών -σημαντικός παράγοντας για κάθε έργο σχετικό με βιομάζα- διαμορφώνεται ανάμεσα στις τιμές 50-80€/τόνο.

Θα πρέπει να επισημανθεί ότι για κάθε εγκατεστημένο KW ηλεκτροπαραγωγής από αεριοποίηση μπορούμε να εκμεταλλευτούμε 2KW θερμικής ενέργειας. Αυτό σημαίνει ότι μια μονάδα 100KWe αποδίδει 200KWth, ενέργεια που μπορεί άμεσα να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκηπιακή εγκατάσταση ή σε θέρμανση πτηνοτροφικής μονάδας κ.α.

Παρουσίαση μιας τέτοιας μικρής μονάδας συμπαραγωγής ηλεκτρισμού-θερμότητας μπορείτε να δείτε εδώ.

ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΟΥ ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΤΗ

Στα συστήματα αεριοποίησης που εμπορευόμαστε, με μια πρόχειρη ματιά, συμβαίνουν τέσσερις διακριτές θερμικές διεργασίες: Ξήρανση, Πυρόλυση, Καύση, Αναγωγή. Κατά την ξήρανση γίνεται απομάκρυνση της περιεχόμενης υγρασίας. Είναι το πρώτο στάδιο διεργασίας που υφίσταται η εισερχόμενη βιομάζα. Όλη η υγρασία πρέπει να αφαιρεθεί από το καύσιμο πριν συμβεί οποιαδήποτε διεργασία σε θερμοκρασία άνω των 100οC. Πού και πώς συμβαίνει αυτό είναι ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα που πρέπει να επιλυθούν για την επιτυχία αεριοποίησης. Καύσιμο υψηλής περιεκτικότητας σε υγρασία, ή κακή διαχείριση της υγρασίας στο εσωτερικό της βιομάζας, είναι μία από τις πιο συχνές αιτίες για την αποτυχία να παραχθεί καθαρό αέριο σύνθεσης. Στη φάση της πυρόλυσης απουσιάζει το οξυγόνο, ενώ η αυξημένη θερμοκρασία οδηγεί σε διάσπαση της βιομάζας απελευθερώνοντας πίσσα. Τα αέρια και τα υγρά που παράγονται κατά τη διάρκεια χαμηλότερης θερμοκρασίας πυρόλυσης αναφέρονται ως πτητικά. Έτσι, μετά την πυρόλυση και την απομάκρυνση πίσσας και πτητικών, απομένει αυτό που αποκαλούμε ξυλάνθρακα (charcoal). Το ποσό θερμότητας που απαιτείται για την πυρόλυση συνεισφέρει η καύση. Η καύση αποσκοπεί στην παραγωγή θερμότητας, ώστε να είναι εφικτή και η αναγωγή. Είναι δύο διεργασίες που συμβαίνουν ταυτόχρονα και ρυθμίζουν την τελική ποιότητα του παραγόμενου αερίου. Το CO2 και το H2O(άκαυστα προϊόντα) που παράγονται με την καύση, ανάγονται σε CO και Η2(καύσιμα αέρια) κατά την αναγωγή.

ΟΙ ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ

Τα αγροτικά υπολείμματα είναι παραπροϊόντα διαθέσιμα στο χωράφι της παραγωγής καλλιεργειών που προορίζονται για τροφή, ίνες ή ζωοτροφή. Μερικά συλλέγονται για διάφορες τελικές χρήσεις, κυρίως ως ζωοτροφές ή υλικά στρωμνής, ενώ άλλα δεν αξιοποιούνται καθόλου. Επίσης, εξετάζεται η καλλιέργεια καλαμποκιού για παραγωγή ενσιρώματος, το οποίο μετά από διαδικασία αφύγρανσης γίνεται κατάλληλο για χρήση. Ο όρος «αγροτικά υπολείμματα» αναφέρεται στα μέρη μιας καλλιέργειας που δε συλλέγονται ως μέρος των συνηθισμένων αγροτικών πρακτικών αλλά αφήνονται συνήθως στο χωράφι. Τα πιο τυπικά και γνωστά παραδείγματα είναι το άχυρο σιτηρών (στάρι, κριθάρι, σίκαλη, βρώμη), αλλά και τα υπολείμματα αραβοσίτου, το άχυρο ρυζιού, τα στελέχη βαμβακιάς και άλλα. Συνήθως, τα υπολείμματα αυτά δεν έχουν διατροφική αξία για τους ανθρώπους και η χρήση τους σε διεργασίες που παράγουν άλλα εμπορεύματα (π.χ. παραγωγή χαρτιού) ίσως είναι δυνατή αλλά παραμένει περιορισμένη. Αυτό μπορεί να δίνει την εντύπωση ότι τα υπολείμματα αυτά είναι εύκολα διαθέσιμα για εφαρμογές βιοενέργειας. Ωστόσο, πολλά από τα πιο σημαντικά υπολείμματα, όπως το άχυρο, βρίσκουν τελικές χρήσεις ως υλικά για την εκτροφή και τη στρωμνή ζώων ή την παραγωγή μανιταριών. Επίσης, η απομάκρυνσή τους από το έδαφος ίσως υπόκειται σε περιβαλλοντικούς περιορισμούς, όπως τη διατήρηση των εδαφών.

Επιλέγοντας τα υπολείμματα σιταριού και καλαμποκιού πετυχαίνουμε χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία (15% για το άχυρο και 25% για τα υπολείμματα αραβόσιτου) καθώς και αρκετά υψηλή θερμογόνο δύναμη (12-14 MJ/Kg). Από την άλλη, κάποια είδη υπολειμμάτων έχουν εναλλακτικές χρήσεις και αυτό σημαίνει ότι η παραγωγή βιοενέργειας πρέπει να τις ανταγωνιστεί. Τα άχυρα είναι τα σημαντικότερα από τα υπολείμματα αυτά και οι πιο σημαντικές τους χρήσεις αφορούν την τροφή και στρωμνή ζώων. Η παραγωγή μανιταριών είναι μια άλλη πιθανή χρήση - το άχυρο χρησιμοποιείται ως υπόστρωμα μαζί με κοπριά ή υπολείμματα πτηνοτροφικών μονάδων. Ορισμένα υπολείμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως πρώτη ύλη για άλλους σκοπούς (π.χ. παραγωγή χαρτιού και χαρτοπολτού ή σπίτια φτιαγμένα από αχυρόμπαλες), ωστόσο τέτοιες εφαρμογές δεν είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες και έχουν μικρή επίδραση στη διαθεσιμότητα σε επίπεδο χώρας - σε τοπικό ή περιφερειακό επίπεδο, εάν υπάρχουν τέτοιες εναλλακτικές χρήσεις, πρέπει να εξετάζονται ανά περίπτωση. Η χρήση του άχυρου ως ζωοτροφή και υλικό στρωμνής εξαρτάται από αρκετούς παράγοντες, όπως την ίδια τη διαθεσιμότητα του άχυρου (εάν είναι πολύ χαμηλή αναζητούνται εναλλακτικές), τον αριθμό των ζώων, το μέγεθος των κτηνοτροφικών μονάδων, τη διάρκεια του χρόνου για την όποια τα ζώα είναι κλεισμένα, κτλ. Το κριθάρι και η βρώμη έχουν υψηλότερη διατροφική αξία και προτιμούνται.