Biomasse als erneuerbare Energiequelle

Eine weitere interessante alternative Energiequelle, die auch als “erneuerbare Energiequelle” ist die Entwicklung von Biomasseenergie und Bioenergie.

Biomasseenergie ist ein Begriff, der für jede Art von nicht-fossilen Brennstoffen verwendet wird, die als organisch, biologisch oder aus Pflanzenmaterial hergestellt klassifiziert sind und in nutzbare Energie umgewandelt werden können Quelle. Biomasse wird als eine lebenswichtige Ressource auf der Erde angesehen, so dass sie als „bioerneuerbare Ressource“ bezeichnet wird.

Es werden verschiedene Technologien im Zusammenhang mit Biomasse entwickelt, die es ermöglichen, lebende Pflanzenstoffe wie landwirtschaftliche Nutzpflanzen, Samen, Gräser, Wildpflanzen, Bäume und Sträucher usw. sowie organische Abfälle in Form von biologisch abbaubaren Materialien, Müll, Kompost, Tierdung und andere Abfallprodukte in nutzbare Energie umgewandelt werden. Aber was ist Biomasse?

Biomasse nimmt viele Formen an, aber ein gutes Beispiel für “Biomasseenergie” ist das offene Verbrennen von Totholz, Stöcken oder Stroh auf einem Lagerfeuer zum Heizen und Kochen. Diese Art der Biomasseverbrennung ist jedoch nicht sehr effizient, da der größte Teil der erzeugten Wärmeenergie mit dem Rauch aufsteigt.

Eine Energiepflanze aus Biomasse

Durch den Prozess der Photosynthese haben lebende Pflanzen die Fähigkeit, die immense Sonnenenergie zusammen mit dem Kohlenstoff aus der Erdatmosphäre und den aus dem Boden aufgenommenen Nährstoffen einzufangen und zu nutzen, um Biomasse zu erzeugen. Dann können wir Biomasse als jedes organische oder biologische Material definieren, das gespeichertes Sonnenlicht in Form von chemischer Energie enthält.

Die Umwandlung von organischen und biologischen Substanzen, die sonst als Deponieabfall enden würden, in Wärme und Elektrizität ist ein spannender Bereich, der ein großes Potenzial hat, Energie aus bisher ungenutzten Quellen zu erzeugen, ohne die Umwelt direkt zu belasten.

Biomassematerialien, die aus der Verarbeitung von Pflanzenmaterial, Feldfrüchten, Waldabfällen oder Fäkalienabfällen gewonnen werden, können in fester Form vorliegen oder durch eine Vielzahl von Umwandlungs- und Raffinationsprozessen in Flüssigkeiten oder Gase umgewandelt werden, die dann zur Erzeugung von Strom, Wärme oder verwendet werden können Treibstoff. Neben der Bereitstellung von Feststoffen, Brennstoffen und Gasen kann Biomasse auch in den meisten von Menschen hergestellten Materialien verwendet werden, einschließlich Stoffen, Medikamenten, Chemikalien und Baumaterialien.

Biomasseist ebenso wie fossile Brennstoffe (Kohle, Öl oder Erdgas) organische Materie, mit dem Unterschied, dass fossile Brennstoffe über Jahrmillionen aus pflanzlichen und/oder tierischen Überresten in der Erde entstanden sind, während Biomasse dagegen erst jüngeren Datums ist und ist in viel kürzerer Zeit erneuerbar, da Pflanzen kontinuierlich wachsen, Tiere ständig Gülle produzieren und Menschen jeden Tag Abfallstoffe wegwerfen.

Auch die Verwendung von Biomassematerialien als Brennstoff erschöpft ihre Versorgung nicht, da sie ständig angebaut werden, was Biomasse zu einer erneuerbaren Energiequelle macht. Aus diesem Grund glauben viele Menschen, dass “biobasierte Produkte” einschließlich Bioenergie und Biokraftstoffe werden eine wichtige erneuerbare Energiequelle für die Zukunft sein.

Biomasseenergie als Kraftstoff

Bis vor etwa 400 Jahren, als der Mensch begann, Kohle aus dem Boden zu graben, war die Welt fast ausschließlich von Biomasse und biomasseähnlichen Produkten als Energiequelle abhängig. Biomasse ist auch heute noch eine wichtige Energiequelle, und in den letzten Jahren hat Biomasseenergie als kommerzieller Brennstoff an Boden gewonnen, der als Holzkohle zum Kochen, Brennholz zum Heizen und Pflanzen, die speziell wegen ihres Energiegehalts angebaut werden, gekauft wird. Bei dieser Verwendung werden Biomassematerialien als „Rohstoffe“ bezeichnet.

Biomasse liegt in allen drei Grundformen der Materie vor: fest, flüssig und gasförmig, die wiederum in primäre (erzeugt durch direkte Nutzung von Sonnenenergie durch Photosynthese) und sekundäre (erzeugt durch Zersetzung oder Umwandlung organischer Substanzen) unterteilt werden können ) Produkte. Die aus diesen drei Zuständen gewonnenen Biokraftstoffe sind definiert als:

Feste Biomasse –&# 160; auch bekannt als „Ausgangsmaterial“, bei denen es sich um feste oder komprimierte organische Stoffe in Form von Pellets handelt, die ihre gespeicherte Energie durch Verbrennung und Verbrennen freisetzen. Zu festen Biomassen oder Rohstoffen gehören:

• Holz & Holzreste wie Bäume, Sträucher, Sägemehl, Pellets, Hackschnitzel und Altholz.
• Landwirtschaftliche Reststoffe wie Stroh, Gräser, Samen, Wurzeln, getrocknete Pflanzen , Nussschalen und Schalen.
• Energiepflanzen aus Holzkohle, Torflaubstreu und Moos.
• Verarbeitete Abfälle wie Abfälle aus der Bagasse-Anlage.
• Tierische Abfälle wie getrocknete Gülle und Gülle.
• Feste Siedlungsabfälle aus Hausmüll und Hausmüll.

Flüssige Biomasse   –  auch bekannt als “Biokraftstoff”, ist jede Art von Flüssigkeit oder Flüssigkeit, die aus noch wachsenden oder wachsenden Feststoffen hergestellt wird irgendwann am Leben, das zu einer Art Treibstoff verarbeitet werden kann. Flüssige Biomasse oder Biokraftstoffflüssigkeiten umfassen:

• Reine Pflanzenöle aus Sonnenblumen- und Rapssamen oder recycelte pflanzliche Altöle.
• Kraftstoffe auf Methanol-, Ethanol- und Alkoholbasis, fermentiert aus Mais, Getreide und anderem Pflanzenmaterial.
• Biodiesel destilliert aus Pflanzenölen und tierischen Fetten.
• Kraftstoffe der P-Serie, die verschiedene feste und flüssige Stoffe miteinander mischen, um einen Kraftstoff herzustellen.

Gas Biomasse – auch als “Biogas” bekannt, ist jede Art von natürliches Formiergas, das von verrottenden Pflanzen, verrottendem Müll, verrottenden Tieren, Gülle und Gülle abgegeben wird und als Brennstoff verwendet werden kann. Zu flüssiger Biomasse oder Biogas gehören:

• Methan aus zersetzenden Pflanzen, Tieren und Gülle.
• Biogase aus verrottendem Müll auf Deponien.
• Wasserstoff für Batterien und Brennstoffzellen .
• Synthesegas gemischt aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff.
• Erdgas aus fossilen Brennstoffen.

Energie aus Biomasse

Es gibt vier Hauptwege, auf denen organische Pflanzen und Materialien direkt als Biomasse oder als Biokraftstoff, der Teil einer erneuerbaren Energiequelle ist, verwendet werden können.

Thermische Verbrennung von Biomasse   –   die Verbrennung fester Biomassematerialien, auch Verbrennung genannt, in Luft ist heute die häufigste Verwendung von Biomassebrennstoffen. Die dabei freigesetzte Bioenergie wird direkt zum Heizen von Räumen und Wasser sowie zum Kochen und Waschen verwendet.

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Die häusliche thermische Verbrennung von festen Biomassematerialien zum Kochen und Raumheizen kann eine attraktive Alternative zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen sein, insbesondere wenn die Biobrennstoffe zu wirtschaftlichen Preisen erhältlich sind oder, insbesondere in abgelegenen oder ländlichen Gebieten, wo der Biobrennstoff zum Sammeln verfügbar ist Verbraucher vor Ort.

Die Nutzung in kleinem Maßstab, wie zum Beispiel für das Kochen zu Hause und das Verbrennen in offenen Kaminen, ist normalerweise sehr ineffizient, da der Großteil der Energie aus Holzbiomasse als Abwärme durch den Schornstein geht. Hocheffiziente Kochöfen, Heimheizöfen und Kaminsysteme wurden speziell für die Verbrennung von Biomasseenergie entwickelt und sind jetzt weit verbreitet.

Größere Öfen und Kessel wurden auch zum Verbrennen verschiedener Arten fester Biomassematerialien wie Abfallholz, Holzhackschnitzel, Baumstämme, Sägemehl und Nussschalen entweder mit oder ohne hohem Feuchtigkeitsgehalt entwickelt. Die größeren Einheiten können über einen breiten Bereich von Partikelgrößen und -zusammensetzungen hinweg sehr effizient sein und erreichen nahezu die Leistung herkömmlicher öl- oder gasbefeuerter Öfen.

Stromerzeugung aus Biomasse – Biokraft oder Biomassestrom nutzt die Wärme und/oder den Dampf, die durch die Verbrennung des Ausgangsmaterials entstehen, um Strom zu erzeugen. Die meisten Stromerzeugungsstationen und konventionellen Kraftwerke verwenden fossile Brennstoffe in Form von Kohle als primäre Brennstoffquelle. Aktuelle Prognosen deuten darauf hin, dass die Nutzung von Kraftwerkskohle zur Stromerzeugung weltweit in den nächsten Jahrzehnten erheblich zunehmen wird, sodass die Marktnachfrage nach hocheffizienten, sauberen Kohlekraftwerken hoch ist.

Durch Vormischen der Kohle mit festem Biomasse-Ausgangsmaterial kann eine neue Art von Brennstoff zur Verbrennung in bestehenden kohlebefeuerten Kesseln hergestellt werden. Der Mischbrennstoff kann nach wie vor durch die gleichen Kohlehandhabungs-, Mahl- und Feuerungssysteme wie zuvor verarbeitet werden. Der Vorteil besteht jetzt darin, dass die Mitverbrennung fester Biomasse die Abhängigkeit der Kraftwerke von nur fossilen Brennstoffen verringert und den Abfallaschegehalt und schädlichen Schwefel reduziert und CO2-Kohlenstoffemissionen.

Bei der Stromerzeugung werden sowohl dedizierte Biomasse- als auch Biomasse-Kofeuerungskraftwerke eingesetzt, wobei die groß angelegte Biomasse-Kofeuerung einer der effizientesten und kostengünstigsten Ansätze zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen ist . Der Hauptvorteil von Biomasse-Kofeuerungskraftwerken besteht darin, dass Biomasse viel billiger ist als Kohle, also ist die Kofeuerung billiger als die reine Verbrennung von Kohle.

Nahezu die gesamte Stromerzeugung aus Biomasse verwendet Dampfturbinen. Die gemeinsame Verbrennung von Biomasse und Kohle zur Erzeugung der erforderlichen Dampfmenge zum Antrieb der Turbinen erzeugt Gase, die aufgefangen, gereinigt und als weiteres Bioenergieprodukt verwendet werden können.

Die Mitverbrennung von Biomasse zur Stromerzeugung kann auch anderen Industrien wie Forstwirtschaft, Holzprodukten, Zellstoff und Papier, Landwirtschaft und Lebensmittelverarbeitung usw. eine Möglichkeit bieten, ihre großen Mengen an brennbaren Biomasserückständen zu verkaufen, anstatt sie auf Deponien zu entsorgen. Die Kosten für verarbeitete Biomassebrennstoffe können niedrig sein, wenn große Mengen an Holz und landwirtschaftlichen Abfällen verfügbar sind.

Vergasung von Biomasse  – ein Unterabschnitt von Biomasse ist Biogas, ein natürlich produziertes Gas, das aus biologischen Quellen wie Tiermist, verrottenden Abfällen und Algen gewonnen wird. Eine weitere nützliche Form der Bioenergie ist die Vergasung von Biomasse zu einem Brennstoff, der dann direkt verwendet oder per Straße oder Pipeline zum Endverbraucher zur Wärme- oder Stromerzeugung transportiert werden kann.

Biogas ist die biologische anaerobe (bakterielle Zersetzung ohne Sauerstoff) Vergärung von Biomassematerialien, die ein gasförmiges 60/40-Gemisch aus Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) erzeugt. Wenn Sie jemals Blasen gesehen haben, die aus einem sumpfigen Sumpfgebiet oder einem mit Algen gefüllten Teich aufsteigen, dann ist das natürlich produziertes Methan. Das Methan wird mit herkömmlicher Technologie vom Kohlendioxid getrennt, um ein Erdgassystem oder einen anderen Verbraucher mit Gas zu versorgen.

Wie das Gas in den orangefarbenen Flüssiggaskanistern (LPG) kann Biogas konventionell verbrannt werden Öfen, Öfen und Boiler zum Kochen, Heizen oder Beleuchten des Hauses. Es kann auch verwendet werden, um Verbrennungsmotoren anzutreiben, um ein Auto anzutreiben oder Strom zu erzeugen.

Energie aus Biogas bietet viele Vorteile gegenüber herkömmlichem Erdgas. Mit Biogas betriebene Kraftwerke können schnell, einfach und für viel weniger Geld pro Kilowatt gebaut werden als Kohle-, Öl- oder Kernkraftwerke. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen ist “Biogas” ist ein nachwachsender Rohstoff.

Das Methan, das durch die bakterielle Zersetzung organischer Stoffe entsteht, wird immer noch auf natürliche Weise auf Deponien und Ackerland produziert, unabhängig davon, ob es als Gas verwendet wird oder nicht. Methan ist auch ein wichtiges Treibhausgas und trägt maßgeblich zum Problem der globalen Erwärmung bei, sodass die Verbrennung von Biogas eine hervorragende Energiequelle darstellt, die der Umwelt zugute kommt. Schließlich kann der Rückstand, der bei der Verbrennung von Biogas übrig bleibt, Belebtschlamm genannt, getrocknet und auf dem Land als Dünger verwendet werden.

Flüssige Umwandlung von Biomasse   –   eine weitere aufregende alternative Energie ist die Produktion von Biomassebrennstoffen, die als Biokraftstoff bezeichnet werden. Biokraftstoff ist flüssiger Kraftstoff, der aus Biomasse hergestellt wird, normalerweise aus Pflanzenmaterial. Es gibt viele Arten von Biokraftstoffen, darunter einige gängige wie Methanol und Ethanol sowie synthetisches Benzin, Biodiesel und Flugkraftstoffe.

Ethanol (Ethylalkohol) Biokraftstoff, der aus Mais, Zuckerrohr und Soja gewonnen wird Bohnen, ist heute der weltweit am weitesten verbreitete Biokraftstoff und wird allgemein als “erneuerbare Energiequelle” weil es in erster Linie das Ergebnis der Umwandlung der Sonnenenergie in nutzbare Energie ist.

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Der Transport erfordert auch Kraftstoff, und Ethanol kann für den Betrieb von Autos verwendet werden, wodurch Benzin als bedeutende Quelle für die Automobilindustrie ersetzt oder ergänzt wird Treibstoff. Ethanol als Kraftstoff verbrennt sauberer als Benzin und erzeugt dadurch weniger Schadstoffe und Emissionen. Biodiesel ist ein weiterer flüssiger Biokraftstoff, der als Alternative zu Mineralöldiesel für den Verbrennungsmotor verwendet werden kann.

Biodiesel ist ein sauerstoffhaltiger Biokraftstoff auf Esterbasis, der im Allgemeinen aus der Verarbeitung von Pflanzenölen oder tierischen Fetten hergestellt wird. Es ist jedoch üblich, verschiedene prozentuale Mischungen von Biodiesel mit einer Vielzahl von Pflanzenölen wie Palmöl und Rapsöl zu verwenden, um die Effizienz und Lebensdauer des Motors zu erhöhen und einen ultrasauberen Dieselkraftstoff zu erzeugen. Biodiesel hat viele Vorteile als Transportdiesel und kann in jeder Art von Dieselmotor von Autos bis hin zu großen Lastwagen verwendet werden, was den Wechsel zu Biodiesel sehr einfach macht.

Biokraftstoffe können viele Vorteile gegenüber herkömmlichem Öl und Kraftstoffen auf Kohlenstoffbasis bieten. Ein großer Vorteil von Biokraftstoff ist, dass er erneuerbar ist. Biokraftstoff ist eine aufregende Perspektive, da er es den Landwirten ermöglicht, überschüssige Ernten in Kraftstoff umzuwandeln, aber das Ausmaß dieser Vorteile hängt davon ab, wie eine Biokraftstoffpflanze angebaut und in einen nutzbaren Kraftstoff umgewandelt wird. Biokraftstoff reduziert auch die Abhängigkeit von importiertem Öl, da ein Großteil des Kraftstoffs innerhalb eines Landes produziert werden kann.

Die Herstellung von Biokraftstoffen hat jedoch auch viele Nachteile. Zur Herstellung von Biokraftstoff muss Energie aus fossilen Brennstoffen verwendet werden, was sie weniger effizient macht. Große Flächen werden benötigt, um die für die Biokraftstoffproduktion angebauten Pflanzen zu unterstützen, wodurch die für die Lebensmittelproduktion verfügbare Fläche verringert wird, was wiederum zu anderen Problemen wie einem Anstieg der Lebensmittelpreise und einer Verknappung bestimmter Lebensmittelpflanzen auf dem Weltmarkt führen könnte.

Tutorial-Zusammenfassung

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Verwendung von BiomasseDie Erzeugung sauberer erneuerbarer Energie kann unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern, die Treibhausgasemissionen verringern und Umweltverschmutzung und Abfallmanagementprobleme verringern.

Durch den Prozess der Photosynthese haben Pflanzen die Fähigkeit, gewonnene Energie einzufangen und zu nutzen von der Sonne, zusammen mit Kohlenstoff aus der Erdatmosphäre und Nährstoffen aus unseren Böden, um Biomasse zu erzeugen, die dann durch die Verbrennung organischer Materialien als Bioenergie genutzt werden kann.

Biomasse hat als Bioenergie-Brennstoff viele Vorteile, da sie Abfall und Emissionen reduziert, eine Vielzahl verschiedener Pflanzen verwendet, die Landwirte unterstützt, neue sauberere und erneuerbare Alternativen zu Rohöl und konventionellen fossilen Brennstoffen produziert. Aber nicht alles, was mit Energie aus Biomasse in Verbindung gebracht wird, ist grün, denn auch sie hat ihre Nachteile.

Beispielsweise ist Biomasse nur solange erneuerbar, wie sie nicht schneller verbraucht wird, als sie ersetzt werden kann. Feste Formen von Biomassebrennstoffen haben einen viel geringeren Energiegehalt als fossile Brennstoffe. Außerdem werden fossile Brennstoffe verbraucht, um Bioenergie-Brennstoffe zu produzieren, und große Flächen werden benötigt, um die Bäume und Feldfrüchte anzubauen, was die für die Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion verfügbare Fläche verringert.

“Biomasse” und “Bioenergie” gibt es in den dortigen Grundformen eines Feststoffs, einer Flüssigkeit oder eines Gases. Feste Biomasse kann so verwendet werden, wie sie gefunden wird, und das Verbrennen von Biomasse erzeugt Wärme, die dann in Energie umgewandelt werden kann, aber feste Biomassebrennstoffe haben einen viel geringeren Energiegehalt als fossile Brennstoffe. Flüssige Biomasse in Form von Biokraftstoff ist ein sauberer erneuerbarer Kraftstoff, der aus pflanzlichen Altölen, tierischen Fetten und Pflanzen hergestellt wird. Die gängigsten Biokraftstoffe sind “Ethanol” und “Biodiesel”. Beide Produkte können als Alternative zu herkömmlichen Kraftstoffen für den Transport verwendet werden.

Biogas ist ein Gasgemisch, das durch die Fermentation von Abfallstoffen unter anaeroben Bedingungen (ohne Luft) entsteht. Dabei entstehen verschiedene Gase, darunter Methan, Kohlendioxid, Stickstoff und Wasserstoff. Da Biogas so viel Methan enthält, kann es als alternative Energiequelle zu Erdgas sowohl zum Kochen als auch zum Heizen verwendet werden.

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