Bericht zum Stand der Beförderung 2023

Cablevey-Blog

Energieverarbeitung und -produktion aus Biomasse

Ein Teil der Biomasseproduktion

Der Energieverbrauch ist weltweit, insbesondere aber in den Industriegesellschaften, gestiegen, und mit ihm auch Energieverarbeitung und -produktion aus Biomasse. Es wird geschätzt, dass der größte Teil der weltweit verbrauchten Energie aus nicht erneuerbaren Quellen stammt. Zahlreiche Länder haben die negativen langfristigen Auswirkungen der Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Energien erkannt und Zeit, Ressourcen und Kapital für die Entwicklung eines nachhaltigen langfristigen Energieplans aufgewendet. Während es in den zahlreichen Bereichen der erneuerbaren Energien große Fortschritte gab, besteht ein besonderes Interesse an den Möglichkeiten der Biomasse.

Ein Haufen Holzpellets

Über Biomasse

Der Begriff Biomasse umfasst organisches Material, das zur Erzeugung von Bioenergie verwendet wird. Die gebräuchlichste Art der Freisetzung von Chemikalien Energie aus Biomasse geschieht durch Verbrennen. Allerdings können ausgefeiltere Prozesse dazu beitragen, Biomasse in andere nutzbare Energieformen umzuwandeln – Flüssigkeiten und Gase, die daraus gewonnen werden Zersetzung dieser organischen Substanz.

Die Umwandlung von Bioenergie in eine nachhaltige und nützliche Energieversorgung erfolgt durch die Nachahmung natürlicher Prozesse, jedoch schneller. In der Natur wird Biomasse oft dem Abbau durch natürliche Prozesse überlassen. Liegt Biomasse beispielsweise längere Zeit in der Natur am Boden, zerfällt sie nach und nach und setzt Kohlendioxid und gespeicherte Energie frei. Indem wir diesen natürlichen Prozess (oder die dahinter stehenden Prinzipien) sammeln und nutzen, können wir dies tun Geben Sie gespeicherte Energie schnell frei Und zwar auf nützliche Weise. Im Wesentlichen ist Biomasse ein Sammelbegriff für alle pflanzlichen und tierischen Materialien, die zur Bioenergieerzeugung genutzt werden können.

Arten von Biomassebrennstoffen

Biomasseenergie ist eine äußerst vielseitige und vielfältige Form erneuerbarer Energie. Moderne Biomassebrennstoffe können in die folgenden Standardformen veredelt werden:

  • Solide Form – Dies ist die weltweit am weitesten verbreitete Form von Biomasse und umfasst alle organischen Materialien, die umgewandelt und energetisch genutzt werden können.
  • Flüssige Form – Eine Bioraffinerie kann Biomasse in flüssigen Kraftstoff für den Transport umwandeln. Viele Regierungen und Organisationen fördern den Einsatz dieser Biokraftstoffe, um den Planeten und unsere Lebensweise zu schützen.
  • Biogas und Biomethan – Anlagen für erneuerbares Gas und anaerobe Vergärung können Biogas erzeugen. Biogas ist ein vielseitige Energiequelle das zum Heizen, zur Stromerzeugung und sogar zum Kochen genutzt werden kann.
Ein Gasherd

Was genau verbrennen wir – Biomasseressourcen

Bei der energetischen Nutzung von Biomasse stehen vielfältige Ressourcen zur Energiegewinnung zur Verfügung. Die Produktion von Biomasse für unseren Gebrauch wird als Biomasse-Rohstoff bezeichnet. Ein Biomasse-Rohstoff kann in vielen Formen vorliegen. Dies sind einige der beliebtesten Rohstoffe, die wir haben:

  • Spezielle Energiepflanzen – Dabei handelt es sich um Pflanzen, die zur Energieerzeugung angebaut und geerntet werden. Sie können holzig und krautig sein.
  • Rückstände landwirtschaftlicher Nutzpflanzen – Bei der Bioenergieproduktion können auch landwirtschaftliche Abfälle und Rückstände aus anderen Aktivitäten genutzt werden. Diese Nebenprodukte können zu Bioenergie verarbeitet werden, die unseren täglichen Bedarf deckt.
  • Forstwirtschaft oder Waldbiomasse-Rohstoffe sind Kraftwerke in der Welt der erneuerbaren Energien. Rückstände aus der Forstwirtschaft stellen uns eine riesige Quelle fester Biomasse dar, die für umweltfreundlichere Energie genutzt werden kann.
  • Holzabfälle – Bei der Holzverarbeitung fallen viele Nebenprodukte an, die Potenzial zur Energiegewinnung bergen. Holzabfälle und Waldrückstände werden häufig in Holzschnitzel oder Holzpellets umgewandelt, die zum Heizen und zur Stromerzeugung verwendet werden.
  • Siedlungsabfälle – Siedlungsabfälle ermöglichen uns die Umwandlung unserer Abfälle in Biogas.
Ein Haufen Holz

Bioenergietechnologie

An Technologien zur Umwandlung von Biomasse in Energie mangelt es nicht. Auswahl der richtige Technologie zur Umwandlung organischer Stoffe in Bioenergie ist für die Optimierung der Energieproduktion äußerst wichtig. Dies sind die Technologien, die in der Biomasseindustrie eingesetzt werden:

Direkte Verbrennung

Unter Direktverbrennung versteht man den Prozess, bei dem Biomasse Wärme ausgesetzt und in Energie umgewandelt wird. Es ist die gebräuchlichste Methode zur Umwandlung von Biomasse in Energie. Direktverbrennungsöfen können zur Erzeugung von direkter Wärme oder Dampf verwendet werden. Sie werden im Allgemeinen in zwei Gruppen eingeteilt. Zur ersten Gruppe gehören Öfen mit einem zweistufiger Systemaufbau. Die frühe Phase des Prozesses dient der Trocknung und teilweisen Vergasung, die nächste (und letzte) Phase dient der vollständigen Verbrennung. Zu den beliebten Öfen in dieser Kategorie gehören holländische Steinöfen, Streuheizöfen und Brennstoffzellenöfen.

Die zweite Gruppe wird typischerweise mit feinteiligen Biomasseflüssigkeiten und -rohstoffen verwendet. Es enthält Suspensions- und Wirbelschichtöfen. Schwebeöfen verbrennen Partikel und halten sie dabei in der Schwebe, indem sie turbulente, vorgewärmte Luft einblasen, in die möglicherweise, aber nicht unbedingt, Biomassepartikel eingemischt sind. Wirbelschichtbrennkammern bestehen aus Siedebetten aus vorgewärmtem Sand, die ein Verbrennungsmedium liefern, in das Biomassebrennstoff getropft oder injiziert wird. Diese Systeme machen Roste überflüssig, erfordern jedoch Methoden zum Vorwärmen von Luft oder Sand, um zu funktionieren.

Mitfeuerung

Co-Firing ist eine moderne Praxis Dies hat der Biomasse einen einfachen und erschwinglichen Einstieg in den Energiemarkt ermöglicht. Die Methode besteht aus der gemeinsamen Verbrennung fossiler Brennstoffe (typischerweise Kohle) mit einem Biomasse-Rohstoff. Durch diese Praxis können wir weniger CO2 freisetzen, ohne dass zusätzliche Kosten für den Aufbau neuer Infrastruktur anfallen.

Ein Haufen Kohle

Thermochemische Prozesse

Thermochemische Prozesse erzeugen keine direkte nutzbare Energie. Sie sind darauf ausgelegt, Sauerstoff- und Temperaturbedingungen zu kontrollieren, die Biomasse in praktische Formen von Energieträgern umwandeln können, z Öle, Gas oder Methanol. Diese Formen der Bioenergie sind aufgrund ihrer Eigenschaften und Merkmale vorteilhaft. Sie können eine höhere Energiedichte haben und daher weniger Transportkosten verursachen, oder sie können stabiler sein und angenehme Verbrennungseigenschaften bieten, die sie in Gasturbinen und Verbrennungsmotoren nützlicher machen.

Der Prozess der Pyrolyse

Pyrolyse ist die thermische Zersetzung von Materialien in inerten Atmosphären bei erhöhten Temperaturen. In der Praxis geht es darum, die Biomasse einer Belastung auszusetzen erhöhte Temperaturen und sinkender Sauerstoffgehalt. Dieser Prozess verhindert eine vollständige Verbrennung, führt aber dennoch zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung. Im Allgemeinen entstehen bei dem Prozess flüchtige Produkte und mit Kohlenstoff angereicherte feste Rückstände.

Umwandlung organischer Stoffe durch Karbonisierung

Bei der Karbonisierung handelt es sich um den Prozess der destruktiven Destillation, um organisches Material in Kohlenstoff umzuwandeln. Es handelt sich um einen uralten Pyrolyseprozess, der in der Neuzeit optimiert wurde, um konsistent Holzkohle herzustellen. Der Prozess beseitigt flüchtige Holzbestandteile, ein Prozess, der als Trockenholzdestillation bekannt ist. Bei der Destillation von trockenem Holz kommt es aufgrund des verringerten Wasserstoff- und Sauerstoffgehalts im Holz zu einer Kohlenstoffakkumulation. 

Typischerweise wird Karbonisierung verwendet Holz, das vielen physikalisch-chemischen Veränderungen unterliegt wenn es höheren Temperaturen ausgesetzt wird. Moderne Methoden haben zu einer höheren Effizienz des Prozesses geführt, was es uns ermöglicht, ihn in großem Maßstab durchzuführen. Innovationen auf diesem Gebiet haben zu drei Möglichkeiten zur Herstellung von Holzkohle geführt:

  • Innenbeheizt – die häufigste Form, die durch die Verbrennung von Rohmaterial in einem Ofen kontrolliert wird. Mit dieser Methode wird die gebräuchlichste Form von Holzkohle hergestellt.
  • Von außen beheizt – Dadurch kann Sauerstoff vollständig aus dem Prozess entfernt werden, wodurch mehr und hochwertigere Holzkohle entsteht. Der Prozess erfordert die Nutzung externer Brennstoffquellen wie Brennholz oder fossiler Brennstoff.
  • Heißes zirkulierendes Gas – Systeme, die erhitztes Gas rezirkulieren, können große Mengen Holzkohle und andere Nebenprodukte erzeugen. Diese Systeme sind jedoch durch hohe Investitionskosten begrenzt.

Der Prozess der Vergasung

Bei der Vergasung wird Biomasse in Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umgewandelt. Dies geschieht durch Vergaser (oben offen oder geschlossen), die so konzipiert sind, dass sie ideale Bedingungen für die Vergasung schaffen. Vergasung erfordert Temperaturen von etwa 1.472 °F (800 °C) und kontrollierte Mengen an Sauerstoff oder Dampf. Diese hohen Temperaturen und kontrollierten Umgebungen führen zu chemischen Reaktionen, die Biomasse in Gase umwandeln, die zur Erzeugung von Bioenergie verwendet werden können.

Katalytische Verflüssigung

Die katalytische Verflüssigung von Biomasse zielt darauf ab, aus organischen Materialien flüssige Kraftstoffe und Chemikalien herzustellen. Die Technologie hinter der katalytischen Verflüssigung ist darauf ausgelegt, qualitativ hochwertigere Produkte mit einer höheren Energiedichte herzustellen. Der Prozess selbst ist ein Thermochemischer Prozess mit hohem Druck und niedriger Temperatur das in der flüssigen Phase durchgeführt wird. Für eine erfolgreiche Verflüssigung benötigt der Prozess einen hohen Wasserstoffpartialdruck oder einen Katalysator. Trotz des enormen Potenzials der katalytischen Verflüssigung schränken technische Probleme häufig die Möglichkeiten dieser Technologie ein.

Wie ein Katalysator funktioniert, zeigt das Video unten.

Biochemische Prozesse

Mikroorganismen werden seit langem zur Herstellung von Kraftstoffen wie Ethanol genutzt. Die moderne Welt hat jedoch erkannt, dass diese Organismen enormes biochemisches Potenzial in der Behandlung und Umwandlung organischer Abfälle. Die mikrobielle Technik hat den Einsatz von Fermentationstechnologien (anaerob und aerob) in Biogas ermöglicht.

Anaerobe Fermentation

Bei der anaeroben Fermentation oder anaeroben Vergärung werden natürliche Prozesse zur Erzeugung von Biogas genutzt. Der Prozess erzeugt methanreiches Biogas aus Gülle und Ernterückständen. Dies geschieht durch den Einsatz gemischter methanogener Bakterienkulturen, die bei optimalen Temperaturen wachsen können. Während des Prozesses der anaeroben Fermentation Mikroorganismen zersetzen organische Materialien und Abfälle in einer sauerstofffreien Umgebung. 

Der Prozess erfolgt in vier Phasen; Hydrolyse, Fermentation (Acidogenese), Acetogenese und Methanogenese. Im letzten Schritt des Prozesses entstehen Biogas und nasse Rückstände (Gärreste). Wenn sie gut funktionieren, können die Bakterien 90% Biomasse in Biogas umwandeln, die dann als Energie zum Kochen und Beleuchten genutzt werden kann.

Methanproduktion auf Deponien

Das Gas, das auf Deponien entsteht, wird als Deponiegas, kurz LFG, bezeichnet. Es entsteht aus dem natürliche mikrobielle Zersetzung von Siedlungsabfällen oder MSW und besteht typischerweise aus 50% Kohlendioxid und 50% Methan, abhängig von der organischen Substanz im Müll. Die Menge an produziertem LFG hängt von der Menge an organischem Material in der Deponie ab. 

Sobald LFG gelagert ist, muss es einen Reinigungsprozess durchlaufen, der es ermöglicht, es als Biogas in Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen zur Strom- und Wärmeerzeugung zu nutzen. Methan ist ein starkes Treibhausgas, das durch ungenutzte Mülldeponien in die Atmosphäre gelangt. Seine Rückgewinnung liefert uns nicht nur eine Form von Bioenergie, sondern auch verringert die Auswirkungen von Methanemissionen zur globalen Erwärmung.

Ethanol-Fermentation

Ethanol wird hauptsächlich als Ersatz für importiertes Rohöl verwendet, um die Abhängigkeit von importierten Energiequellen zu verringern. Fortschritte in der Fermentationstechnologie haben verwandelte Ethanol in einen Erdölersatz und Kraftstoffverstärker, der gut für die Umwelt und wirtschaftlich vorteilhaft ist. Die häufigste Quelle für die Ethanolfermentation ist Zuckerrohr und süßes Sorghum oder Maniok.

Biodiesel und erneuerbarer Diesel

Während Pflanzenöle schon lange in Dieselmotoren verwendet werden, bieten uns moderne Lösungen eine viel umweltfreundlichere Alternative für den Transport. Biodiesel und erneuerbarer Diesel sind beides Kraftstoffe auf Biomassebasis, die aus Biomasse oder aus Biomasse gewonnenen Materialien hergestellt werden. Diese Kraftstoffe sind hauptsächlich in Dieselmotoren eingesetzt, sie können aber auch als Heizstoffe verwendet werden. Trotz der Ähnlichkeiten dieser Kraftstoffe handelt es sich immer noch um zwei unterschiedliche Kraftstoffe, die sich in ihren physikalischen Eigenschaften und ihrer Herstellung unterscheiden.

Biodiesel wird hauptsächlich durch einen Prozess namens hergestellt Umesterung. Es geht zunächst einmal darum Entfernen von Wasser und Verunreinigungen aus dem Biomasse-Rohstoff. Diese Pflanzenöle oder tierischen Fette werden mit Alkohol (normalerweise Methanol) und einem Katalysator vermischt, um ein Öl zu erzeugen, das eher Diesel auf Erdölbasis ähnelt. Das Ergebnis dieses Prozesses sind Glycerin und Fettsäuremethylester. 

Glycerin ist ein Zucker Wird typischerweise in Kosmetika und Pharmazeutika verwendet, während Ester das sind, was wir als Biodiesel bezeichnen, der am häufigsten als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet wird. Erneuerbarer Diesel, auch bekannt als Diesel der zweiten Generation oder grüner Diesel, ist ein petrodieselähnlicher Kraftstoff, der aus Biomassequellen gewonnen wird, bei denen es sich chemisch nicht um Ester handelt. Es ist diese Unterscheidung, die Biodiesel und erneuerbaren Diesel unterscheidet.

Die Energieverarbeitung und -produktion von Biomasse ist mit unseren Schüttguthandhabungsgeräten einfacher

Unabhängig davon, welche Verarbeitungsmethode Sie verwenden, benötigen Sie wahrscheinlich das richtige Förderbandsystem für die Handhabung zahlreicher Größen, Gewichte und Formen von Biomasse. Die meisten Bioraffinerien und Verarbeitungsbetriebe, die Biomasse in großen Mengen verarbeiten, benötigen ein kostengünstiges, abfallarmes, zuverlässiges und sicheres Fördersystem, das die Margen erhöht. Cablevey Conveyors hat eine breite Auswahl von geschlossene Rohrschleppseil- und Scheibenförderer Dies gewährleistet einen sauberen, sicheren und effizienten Umgang mit Biomasse. Egal, ob Sie ein maßgeschneidertes Förderband für Ihr Lager oder ein industrielles Förderband für Lebensmittel benötigen, kontaktiere uns heute Wir helfen Ihnen dabei, Ihre Abläufe zu optimieren.

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