Βιομάζα: η "νέα" ενέργεια!

Τι ορίζεται ως βιομάζα;

Ως βιομάζα ορίζεται οποιοδήποτε καύσιμο προέρχεται από ζωντανούς οργανισμούς (ξύλο,φυτικά παράγωγα, υπολλείματα καλλιεργειών,κτηνοτροφικά απόβλητα, κτλ).


Μπορεί να αποτελείται απο συνδυασμό συστατικών ύπο την προϋπόθεση ότι όλα τα συστατικά μπορούν μεμονωμένα να χαρακτηριστούν ως βιομάζα, να αποτελούν δηλαδή, οργανική ύλη.


Η καύση βιομάζας χαρακτηρίζεται ως μια από τις πιο φιλικές προς το περιβάλλον πηγές ενέργειας.
Στη χώρα μας προτιμείται για τις ανάγκες θέρμανσης σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από ότι για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. 

Οικιακή Χρήση:

Αν και χρησιμοποιείται στην Ελληνική περιφέρεια από τη δεκαετία του `80 για τη θέρμανση δεν ήταν ευρέως γνωστή. Τα τελευταία χρόνια, με τη δυσβάσταχτη αύξηση της τιμής του πετρελαίου, έχει γίνει έξαρση και είναι πλέον ένας συνηθισμένος τρόπος παραγωγής θερμικής ενέργειας.

Η αρκετά προσιτή τιμή της βιομάζας και η οικολογική καύση είναι τα συστατικά της επιτυχημένης πορείας της στην οικιακή θέρμανση.

Η ενασχόληση και σε εγχώριο αλλά και σε Ευρωπαϊκό επίπεδο με την εξέλιξη της τεχνολογίας γύρω από την καύση της βιομάζας έχει ως αποτέλεσμα την κυκλοφορία πηγών θέρμανσης υψηλής απόδοσης.

Καυστήρες και λέβητες βιομάζας παράγονται πλέον και από Ευρωπαϊκούς κολοσσούς στο χώρο της θέρμανσης.

Αντάξιας απόδοσης και υψηλών προδιαγραφών λέβητες και καυστήρες παράγουν και Ελληνες κατασκευαστές, δημιουργώντας μια ανερχόμενη βιομηχανία στη χώρα αλλά και τη διαμόρφωση κουλτούρας γύρω από τις εναλλακτικές και οικολογικές πηγές ενέργειας. Η σύγχρονη τεχνολογία, με τους μηδενικούς ρύπους και την απροβλημάτιστη-αυτόματη λειτουργία, επιτρέπει πλέον τη χρήση τέτοιων μορφών ενέργειας μέχρι και στο κέντρο αστικών περιοχών.

Η τάση των τελευταίων χρόνων τόσο σε Ευρωπαϊκό αλλά και σε εγχώριο επίπεδο επιτάσσει την αλλαγή των παραδοσιακών πηγών θέρμανσης (λέβητες πετρελαίου, αερίου, ξύλου, μαζούτ και ηλεκτρικής ενέργειας) με λέβητες βιομάζας.

ΔΕΙΤΕ τη σύγκριση των διάφορων καυσίμων και τις μεθόδους καύσης τους.

Επαγγελματική χρήση:

Από τους πρώτους "πελάτες" της θέρμανσης με βιομάζα ήταν οι αγροτικές και κτηνοτροφικές εγκαταστάσεις που από τη δεκαετία του `80 είχαν στραφεί στην καύση βιομάζας.

Η ευκολία στην πρώτη ύλη και η σχεδόν ανύπαρκτη ,τότε, τιμή βιομάζας ήταν καθοριστικός παράγοντες για να αξιοποιηθεί από τους παραγωγούς της ελληνικής επικράτειας αυτή η εναλλακτική πηγή θέρμανσης.

Από θερμοκήπια και κτηνοτροφία μέχρι τυροκομικές μονάδες και στεγνοκαθαριστήρια αξιοποιούν την παραγωγή θερμού αέρα ή νερού για τις ανάγκες της παραγωγής τους.

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας:

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την καύση βιομάζας είναι κάτι αρκετά καινούριο για τη χώρα μας. Μόλις πρόσφατα, στις αρχές του 2014 επιτράπηκε νόμιμα η δημιουργία σταθμών παραγωγής ενέργειας από βιομάζα, χωρίς βέβαια ακόμα να έχουν λυθεί όλα τα νομικά προβλήματα. Κάτι που σε χώρες του εξωτερικού είναι ήδη διαδεδομένο στη χώρα μας είναι σχεδόν αδύνατο λόγω της γραφειοκρατίας.

Η παραγωγή ενέργειας γίνεται με ευρέως με 2 τρόπους.
Ο πιο παλιός, είναι η παραγωγή ατμού υψηλής πίεσης και η περιστροφή στροβίλου-γεννήτριας.
Ο πιο σύγχρονος και αποδοτικός είναι η αεριοποίηση της βιομάζας και η καύση των παραγόμενων αερίων από κινητήρα εσωτερικής καύσης αερίου συνδεδεμένου με γεννήτρια. Οργανικός Κύκλος Rankine (ORC)
Σε μελλοντικό άρθρο θα αναλύσουμε τις μεθόδους αυτές.

Το οικολογικό πρατήριο του μέλλοντος:commons.wikimedia.org

Καύσιμα (βιομάζα):

Τα πιο διαδεδομένα καύσιμα βιομάζας στη χώρα μας είναι:

Pellet (Wood Pellet)

Το pellet είναι το προϊόν συμπίεσης πριονιδιού που παράγεται κατά την επεξεργασία ξύλου, στεγνού και χωρίς βερνίκια. Η συσσωμάτωση των πριονιδιών οφείλεται στη λιγνίνη που εμπεριέχεται στο ίδιο το ξύλο. Στα μη εγκεκριμμένα pellet χρησιμοποιείται κόλλα ή άλλα συνδετικά. Το pellet είναι οικολογικό αφού πρόκειται για φυσικό ξύλο και όχι μόνο καθώς επαναχρησιμοποιούνται τα υπολείμματα ξύλου που σε μεγάλο βαθμό προκείπτουν από την επεξεργασία ξύλου σε μεγάλες μονάδες ξυλείας. Με τη χρήση πελλετ μειώνονται οι ρύποι στο περιβάλλον και επειδή έχει χαμηλούς ρύπους κατά την καύση και επειδή απαιτεί μικρή δαπάνη ενέργειας για την παραγωγή-τυποποίησή του. Είναι όμως και οικονομικό και συγκριτικά με τα ορυκτά και αέρια καύσιμα ενώ κατατάσσεται σε ένα από τα οικονομικότερα στερεά καύσιμα. Η πολύ αποδοτική του καύση λόγω του μεγάλου λόγου επιφάνειας καύσης προς όγκο αλλά και τα μικρά επίπεδα τέφρας προδίδουν την ποιότητα του συγκεκριμένου καυσίμου.


Ένα καλής ποιότητας σκληρό & ξηρό ξύλο μπορεί να φτάσει σε θερμιδική αξία τα 4,4 kWh/ kg (ή 3.780 kcal/ kg) με απόδοση καύσης 45 – 50%, το pellet εξασφαλίζει μια θερμιδική αξία 5,3 kWh/ kg (ή 4.560 kcal / kg) με απόδοση καύσης 90%, χωρίς ανάγκη ωρίμανσης & ξήρανσης. Στην πραγματικότητα 1 kg Pellet αποδίδει στην καύση όσο και 2,5 kg ξύλα ! Και σχετικά με την ξυλεία, είναι πολύ πιο πρακτική η αποθήκευση του, καθώς πωλείται σε συσκευασίες των 15 kg, χωρίς απώλεια βάρους στον χώρο αποθήκευσής του, ενώ επιτρέπει και τον αυτοματισμό στη θέρμανση.

Ελαιοπυρήνα / πυρηνόξυλο

Η ελαιοπυρήνα προκύπτει από τα υπολείμματα της επεξεργασίας των ελιών για την παραγωγή ελαιολάδου ή πυρηνελαίου (διαχωρισμός από τον ελαιοπολτό). Η επεξεργασία του γίνεται στα πυρηνελαιουργεία. Το μεγάλο πλεονέκτημα της ελαιοπυρήνας είναι ότι στη χώρα μας, με τη μεγάλη παραγωγή ελιών, υπάρχει μεγάλη προσφορά και έτσι έχει πολύ χαμηλή τιμή. Υποδιαίστερη στην θερμιδική απόδοση από τα pellets αλλά με την πιο χαμηλή τιμη έχουμε ένα πιο οικονονικό καύσιμο. Εκτός από τον ελαιοπυρήνα υπάρχει και το πυρηνόξυλο ή επεξεργασμένη ελαιοπυρήνα. Για να προκύψει, η ελαιοπυρήνα, τοποθετείται σε μηχάνημα φυγοκέντρισης και επιπλέον ξήρανσης κάνοντας τη άοσμη και πιο αποδοτική. Προς το παρόν η τιμή της είναι αρκετά ανεβασμένη και το κάνει ένα καύσιμο εξίσου συμφέρον με τα πελλετ αλλά όχι με την ελαιοπυρήνα.



Την ελαιοπυρήνα μπορείτε να προμηθευτείτε είτε σε σακιά των 25-35 κιλών, είτε χύμα, ενώ η επεξεργασμένη είναι σε τυποποιημένες συσκευασίες συνήθως 20κιλών. Η θερμογόνος δύναμή του είναι σχετικά χαμηλότερη από αυτή του pellet, κυμαίνεται περίπου στα 4,15 kWh/ kg (ή 3.570 kcal / kg), αλλά επειδή το κόστος αγοράς του είναι αμελητέο, η οικονομία είναι σημαντική, με περιθώρια εξοικονόμησης λειτουργικών δαπανών θέρμανσης της τάξης του 80%!

Ξύλο

Το ξύλο είναι το συνηθισμενο καύσιμο που υπάρχες στη φύση. Γνωστό για την ευκολία εύρεσης και τις διαθέσιμες ποσότητες όπως επίσης και η δυνατότητα να έχει κάποιος το δικό του καύσιμο δωρεάν. Η τιμή του βέβαια λόγω αυξημένης ζήτησης τα τελευταία χρόνια έχει ανέβει αισθητά. Σημαντικό να γνωρίζει ο καταναλωτής ότι η ποιότητα και η απόδοση καύσης διαφέρει από το είδος του ξύλου όπως και την περιεχόμενη υγρασία.
Αποφύγετε φρεσκοκομμένα ξύλα! Προσπαθήστε να προμηθεύεστε τα ξύλα της χρονιάς πριν τις πρώτες βροχές και αποθηκεύστε τα σε περιβάλλον προστατευμένο από βροχή και έντονη υγρασία. Η υγρασία στο ξύλο χαμηλώνει αισθητά την ποιότητα και απόδοση καύσης με αποτέλεσμα τη σπατάλη περισσότερου καυσίμου για ίδιο θερμικό αποτέλεσμα αλλά και ελέγχου της καύσης.
Προτιμήστε ξύλα προερχόμενα από κωνοφόρα δένδρα καθώς έχουν μεγαλύτερη θερμική απόδοση αλλά επίσης καλύτερη καύση και λιγότερα υπολείμματα καύσης(στάχτη). Η ελιά επίσης που στη χώρα μας έχουμε σε μεγάλη διαθεσιμότητα δεν έχει μεγάλη θερμική απόδοση αλλά ανασταλτικός παράγοντας είναι η έντονη τέφρα λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε θείο.


Χρησιμοποιήστε ξεραμένα ξύλα, και προτιμήστε τα κωνοφόρα. Η θερμική απόδοσή τους κυμαίνεται γύρω στα 4 kWh/kg (3.480 kcal / kg) με απόδοση καύσης στο 90%. Το μεγάλο μειονέκτημα του ξύλου είναι ότι δεν είναι ελεγχόμενη η καύση του και δε μπορεί να επιτευχθεί μεγάλη απόδοση καύσης. Οι δύο κυριότεροι λόγοι, το ακανόνιστο και μεγάλο σχετικά μέγεθος που έχουν τα κούτσουρα και το μεγάλο ποσοστό στάχτης(τέφρα) που εμποδίζει την καλή καύση και μειώνει απότομα το ρυθμό καύσης. Το δεύτερο μειονέκτημα είναι η μη αυτόματη τροφοδοσία, κάτι το οποίο απαιτεί συχνή επιθεώρηση, τροφοδοσία και καθαρισμό.
Βέβαια αν διαθέτετε τα δικά σας ξύλα, το πολύ χαμηλό κόστος εξισορροπούν τα δύο του μειονεκτήματα.

Καλαμπόκι

Το καλαμπόκι ή αραβόσιτος είναι ένα από τα πιο ισχυρά καύσιμα που υπάρχουν στη φύση: μπορεί να μετακινηθεί και να αποθηκευθεί εύκολα και έχει θερμογόνο αξία κατ’ ελάχιστο 5,60 kWh/ kg (ή 4.800 kcal /kg, με υγρασία ≥ 15%). Η τιμή του, στεγνό, μπορεί να φθάσει και τις 6.200 kcal/kg! Oι κόκκοι του Αραβοσίτου εξασφαλίζουν καθαρή και ουδέτερη καύση, καλύτερη από τα ορυκτά καύσιμα (όπως το πετρέλαιο, ντήζελ, μαζούτ και τον άνθρακα) . Ο αραβόσιτος είναι απολύτως οικολογικός & μια από τις καλύτερες Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας: Η τιμή του είναι από τις χαμηλότερες από πλευράς καυσίμων, με κόστος μόνον 0,15 – 0,24 € / kg. Προϊόν β’ ποιότητας, από πλευράς βρώσιμης χρήσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καύση.


Η θερμική του ισχύς, όπως έχει ειπωθεί, μπορεί να φθάσει τις 6.200 kcal / kg και καιγόμενος σε ειδικές σόμπες ή λέβητες, όταν η απόδοσή τους πλησιάζει το 90%, δεν εκπέμπει καπνό και το ξηρό υπόλειμμα καύσης του είναι περίπου ίσο με εκείνο των pellets. Για να ξεπεραστούν ορισμένα μειονεκτήματα της καύσης του, όπως ο σχηματισμός σκληρού ιζήματος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μείγμα με pellets ή τρίμματα βιομάζας – nocciollino – (σε αναλογία 40 έως 60%): με τον τρόπο αυτό θα έχετε την τέλεια λειτουργία του θερμαντήρα (ή λέβητα) πολλαπλών καυσίμων Pasian και τη μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση.

Μπρικέτες 

Υπάρχουν δύο ειδών μπρικέτες: οι μπρικέτες ξύλου και οι μπρικέτες κάρβουνου(βιοκάρβουνο).
Οι μπρικέτες ξύλου κατασκευάζονται με παρόμοιο τρόπο με τα πέλλετ (pellet), αποτελούνται από υψηλής συμπίεσης πιρονίδι ξύλου (συνήθως κωνοφόρου) χωρίς προσθήκη ρητίνης ή άλλων συνδετικών υλικών. Οι μπρικέτες ξύλου αντικαθιστούν τα κούτσουρα σαν τρόπο καύσης. Η απόδοσή τους είναι πολύ μεγαλύτερη καθώς έχουμε συγκεκριμένο μέγεθος, ίδια πυκνότητα σε όλο το καύσιμο και πολύ χαμηλό επίπεδο υγρασίας. Η τιμή τους είναι αρκετά προσιτή (ίδια επίπεδα με πέλλετ ξύλου (wood pellets). Τα επίπεδα στάχτης(τέφρα) είναι πολύ μικρά,χαμηλότερο από 1%. Η αποθήκευσή τους είναι εύκολη καθώς ένα κυβικό μέτρο ζυγίζει 1,1 τόνο. Μειονέκτημά τους η μη αυτόματη καύση.

Μπρικέτες ξύλου τοποθετούνται σε ειδικά δοχεία όπου μεταφέρονται εντός κλιβάνων ανθρακοποίησης και στην συνέχεια περνούν από ψύξη.
Εύκολη έναυση λόγω χαμηλής ποσότητας υγρασίας (κάτω από 5%). Λόγω της διπλάσιας σχεδόν συμπίεσης που έχει η μπρικέτα έναντι του φυσικού ξύλου, το βιοκάρβουνο διαθέτει σημαντικά μεγαλύτερη θερμογόνο δύναμη συγκριτικά με το ξύλο αλλά και το κλασικό κάρβουνο έχοντας 7.500 kcal/kg.

Θρυμματισμένο Ξύλο

Το θρυμματισμένο ξύλο αποτελεί παραπροϊόν της βιομηχανίας επεξεργασίας ξύλου ή τον θρυμματισμό ξύλων από κλάδεμα ή επί σκοπού για τη δημιουργία ενός βιοκαυσίμου. Η παρασκευή του είναι εύκολη καθώς οικιακοί θρυμματιστές πωλούνται με πολύ χαμηλό κόστος αγοράς. Αν λοιπόν έχετε διαθέσιμα αρκετά κλαδιά και λεπτά ξύλα μπορείτε μόνοι σας να παράγεται το δικό σας βιοκαύσιμο. Δεν είναι ένα ευρέος διαθέσιμο καύσιμο καθώς η βιομηχανία ξύλου το επαναχρησιμοποιεί, καθορίζοντας όμως ταυτόχρονα την πολύ χαμηλή τίμή του.

Η χαμηλή θερμική του απόδοση δεν το καθιστά ελκυστικό ως καύσιμο. Με μισή θερμική απόδοση από το ξύλο (μέσος όρος 2kw/kg) και μεγάλο όγκο λόγω χαμηλής πυκνότητας είναι ένα καύσιμο που απαιτεί μεγάλους ρυθμούς καύσης αλλά και τροφοδοσίας.

Κελύφη-Τσόφλια

Τα κελύφη-τσόφλια των ξηρών καρπών (καρυδιών, αμυγδάλων, φουντουκιών, φιστικιών Αιγίνης και κουκουναριών πεύκων) θρυμματισμένα κατάλληλα είναι από τα πιο αποδοτικά καύσιμα. Χαρακτηρίζονται για το πολύ χαμηλό κόστος αγοράς καθώς μικρό αγοραστικό κοινό εκδηλώνει ενδιαφέρον για την αγορά και γιαυτό αποτελεί ένα εναλλακτικό και μοντέρνο καυσιμο καθώς αξιοποιούμε κάτι το οποίο μέχρι πρόσφατα αποτελούσε στην ιδανικότερη περίπτωση λίπασμα. Σημαντικό τους πλεονέκτημα η σχεδόν μηδενική υγρασία που προσφέρει υψηλή θερμική απόδοση αλλά και πολύ χαμηλά επίπεδα τέφρας(στάχτης), κάτω από 2%.

Ως υπολλείματα παραγωγών ή της βιομηχανίας ξηρών καρπών αποτελεί ένα κατά τόπους ευρέσιμο ή μη καύσιμο και αυτό είναι το βασικό του μειονέκτημα. Σε περιοχές που είναι ευρέως διαθέσιμο αποτελεί μια πολύ καλή εναλλακτική βιοκαυσίμου. Ενδεικτικά τα κελύφη αμυγδάλων έχουν θερμική απόδοση από 4,5 έχω 5 kcal/kg με υγρασία κάτω από 6% και υπολείμματα καύσης μικρότερα του 2%.

Κουκούτσια καρπών

Τα κουκούτσια καρπών αποτελούν ένα υψηλής θερμικής απόδοσης καύσιμο και ταυτόχρονα οικονομικό. Στη χώρα μας, ειδικά τα κουκούτσια από ροδάκινο και βερύκυκου βρίσκονται σε περιοχές της βόρειας Ελλάδας με σχετικά μεγάλη ευκολία. Αποτελούν παραπροϊόν της βιομηχανίας κονσερβοποίησης-κομποστοποίησης φρούτων. Αποτελούν ενα καύσιμο το οποίο για χρειάζεται ένα μικρό άλεσμα - σπάσιμο για να μπορεί να περνά από τους κοχλίες τροφοδοσίας στους λέβητες στερεών καυσίμων.

Η υψηλή θερμική τους απόδοση 5,5-5,8 kcal/kgr, τα χαμηλά επίπεδα υγρασίας(μικρότερη από 8%) και τα μηδαμινά υπολείμματα(πόσοτητα στάχτης μικρότερη από 1%), τα καθιστά ελκυστικά ως καύσιμα

Άλλα γνωστά καύσιμα βιομάζας μη διαδεδομένα στη χώρα μας είναι:

Η σόγια με θερμική απόδοση περίπου 4000kcal/kg και το αγροπέλλετ(agropellet) που αποτελείται από αγροτικά υπολείμματα συμπιεσμένα στη μορφή των wood pellets.

Καύση βιομάζας:

Η καύση βιομάζας γίνεται είτε σε ειδικούς λέβητες βιομάζας, είτε με καυστήρες βιομάζας που τοποθετούνται σε λέβητες καύσης υγρών ή αερίων καυσίμων.

Δείτε καύση βιομάζας:

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιομάζας(με παραγωγή ατμού)