Biomassa-energie Uitgelegd: Voordelen, Uitdagingen en Toekomstpotentieel

In de wereld van energieproductie is biomassa een van de gangbare manieren om energie te produceren met dierlijke afvalstoffen, houtpellets, enz. om elektriciteit te creëren. Hoewel er milieufactoren kunnen zijn, wordt biomassa-energie een hernieuwbare energiebron genoemd. De discussie of biomassa de groenste energie is ten opzichte van anderen, loopt nog steeds.

De afgelopen jaren blijkt biomassa-energie nuttig en fungeert als alternatieve energiebron met veel potentieel om zowel betrouwbaar als consistent te zijn. In het VK levert biomassa-energie ongeveer 12% van de meer dan 45% hernieuwbare energie die verbruikt wordt, wat het de op een na grootste bijdrager maakt na windenergie. In dit artikel leert u de definitie, toepassingen, typen, werking, milieueffect, voor- en nadelen van biomassa-energie. Ook hoe biomassa omgezet wordt in energie en hoe het gebruikt wordt om elektriciteit te genereren.

Wat is biomassa-energie?

Biomassa betekent simpelweg 'organische stof'. Dat is: biomassa is alles wat leeft of heeft geleefd, zoals dierlijke afvalstoffen, gewasafval, tuinafval, enz. Biomassa-hernieuwbare energie is de energie verkregen via de methode van biomassa-materie te gebruiken. Biomassa haalt en bewaart energie uit de zon; planten absorberen zonenergie in een proces genaamd fotosynthese. De chemische energie in planten wordt doorgegeven aan dieren en mensen die ze eten.

De planten- en dierlijke materialen kunnen ook suikerriet, maïsgewassen, houtkorrels of mest zijn. Deze materialen heeten grondstoffen (feedstocks) wanneer ze als biomassa gebruikt worden.

Volgens de EU en VN is biomassa een hernieuwbare energiebron omdat het vernieuwd kan worden door meer bomen en planten te planten. Het is misschien niet zo groen als gehoopt omdat verbranding van biomassa een koolstofschuld creëert, die tot 104 jaar kan duren om weer geabsorbeerd te worden. Toch wordt het als hernieuwbaar beschouwd vanwege:

• Afallende resten van bosbronnen, zagerijen en schroot hout zullen nooit opgaan.
• Bossen worden goed beheerd vanwege hun voordelen.

Biomassa-bronnen voor energie omvatten:

• Hout en houtverwerkingsafval – vuurhout, houtpellets, houtkorrels, zaaghout en afval van hout- en meubelfabrieken, en zwart liquor van pulp- en papierfabrieken
• Landbouwgewassen en afvalstoffen – maïs, soja, suikerriet, struikgras, houtige planten, algen, en gewas- en voedselverwerkingsresten
• Biogene materialen in huishoudelijk vast afval – papier, katoen, wolproducten, en voedsel, tuin- en houtafval
• Dierlijke mest en humane rioolwater

Toepassingen van biomassa-energie

De toepassingen van biomassa-energie zijn zeer uiteenlopend, maar biomassa-grondstoffen kunnen 3 typen energie creëren: warmte, elektriciteit en biobrandstoffen zoals biodiesel. Meeste biomassa-centrales zijn multitaskers: ze produceren zowel warmte als elektriciteit. Deze centrales heten vaak WKK-centrales (Warmte-Kracht-Koppeling). Ze produceren warmte door de grondstoffen te verbranden, net als duizenden jaren geleden.

Toepassingen variëren van kleine stoomachines in huishoudens tot grote elektriciteitscentralen voor gecentraliseerde utiliteiten. In huishoudelijke toepassingen wordt biomassa voornamelijk voor koken en verwarming gebruikt. Hout is de meest voorkomende brandstof, hoewel andere materialen gebruikt kunnen worden. Nieuwe houtstookovens verbeteren de efficiëntie van koeling of verwarming, wat de benodigde brandstof vermindert.

In industrie en bedrijven omvat biomassa-energie ruimteverwarming, tapwatverwarming en elektriciteitsopwekking. Meeste industriële faciliteiten zoals zagerijen produceren van nature organisch afval.

In 2020 leverde biomassa-energie ongeveer 4.532 biljoen Britse thermische eenheden (TBtu) of 4,5 quadriljoen Btu, ongeveer 4,9% van het totale primaire energieverbruik in de VS. Ongeveer 2.101 TBtu van hout en houtafgeleide biomassa, 2.000 TBtu van biobrandstoffen (vooral ethanol), en 430 TBtu van biomassa in huishoudelijk afval.

Typen biomassa-energiebronnen

Hieronder de diverse typen biomassa-energiebronnen:

Hout en houtafval

Dit is de meest voorkomende vorm van biomassa-energiebronnen. Het wordt duizenden jaren gebruikt door hout te verbranden voor verwarming en koken. Biomassa blijft een belangrijke energiebron; ongeveer 84% van hout- en houtafvalbrandstof in de VS wordt verbruikt door industrie, commerciële bedrijven en elektriciteitsproducenten. De rest, voornamelijk hout, wordt in huishoudens voor verwarming en koken gebruikt.

Meest voorkomende houtafvalstoffen: bast, zaagsel, houtkorrels, houtafval. Ze leveren slechts ongeveer 2% van de energie die vandaag gebruikt wordt. Veel hout- en papierindustrieën gebruiken houtafval om hun eigen stoom en elektriciteit te produceren. Dit bespaart geld en ze hoeven afval niet te verwerken, evenmin zoveel elektriciteit te kopen.

Huishoudelijk vast afval, stortgas & biogas

Huishoudelijk vast afval (HVA) is afval zoals voedselresten, grasclippings en bladeren. HVA kan een energiebron zijn door verbranding in afval-energiecentrales of door biomassa op te vangen. Bij de eerste wordt afval verbrand om stoom te produceren voor verwarming of elektriciteitsopwekking.

Op stortplaatsen roteert biomassa en vrijkomt methaan, ook wel biogas of stortgas genoemd. Meeste stortplaatsen hebben een systeem om methaan op te vangen als brandstof. Sommige melkveehouders verkrijgen biogas uit tanks genaamd 'vergisters' waar ze mest en dierlijke afvalstoffen uit hun schuren storten.

Biobrandstof

Er zijn twee gangbare biobrandstoffen: ethanol en biodiesel. Deze brandstoffen worden van biomassa-materialen gemaakt, meestal gemengd met petroleumbrandstoffen zoals benzine en diesel. Ze kunnen ook op zich gebruikt worden. Ethanol of biodiesel gebruiken elimineert veel verbranding van fossiele brandstoffen. Deze biobrandstoffen zijn meestal duurder dan fossiele brandstoffen, maar schoner brandend, met minder luchtverontreiniging.

Ethanol is een alcoholbrandstof gemaakt van suiker in graan zoals maïs, sorghum, tarwe, alsof aardappelschillen, rijst, suikerriet, suikerbieten, en grasclippings. Onderzoek loopt nog om ethanol goedkoper te maken door alle plantdelen te gebruiken. Aan de andere kant is biodiesel een brandstof gemaakt met plantaardige oliën, vetten of vetten zoals gerecycleerd restaurantvet. Het wordt in dieselmotoren gebruikt zonder aanpassingen. Biodiesel is hernieuwbaar, veilig, biologisch afbreekbaar, en vermindert de uitstoot van de meeste luchtverontreinigende stoffen.

Milieueffect van biomassa

Biomassa kan de lucht verontreinigen bij verbranding, hoewel minder dan fossiele brandstoffen. Biomassabrandstoffen produceren geen zwavel bij verbranding, maar wel koolstofdioxide, een broeikasgas. Echter, wanneer biomassagewassen groeien, wordt een bijna equivalent bedrag koolstofdioxide vastgelegd door fotosynthese. De verschillende typen biomassa-bronnen en toepassingen beïnvloeden het milieu op verschillende manieren. Bijvoorbeeld: rook van houtverbranding bevat verontreinigingen als koolstofmonoxide en fijn stof; veel gebieden verbieden houtstookovens op hoge vervuilingdagen. Ophalen en gebruiken van stortgas en biogas vermindert de hoeveelheid methaan die in de lucht komt. Methaan is een van de broeikasgassen geassocieerd met wereldwijde klimaatverandering.

Hoe biomassa omgezet wordt in energie

Omzetten van biomassa in energie kan plaatsvinden via diverse processen:

• Directe verbranding (branden) om warmte te produceren.
• Thermochemische omzetting om vaste, gasvormige en vloeibare brandstoffen te produceren.
• Chemische omzetting om vloeibare brandstoffen te produceren.
• Biologische omzetting om vloeibare en gasvormige brandstoffen te produceren.

Directe verbranding is de meest gangbare vorm van omzetting van biomassa in bruikbare energie. Biomassa kan direct verbrand worden voor gebouwverwarming en water, industriële processen, en elektriciteitsopwekking in stoomturbines. In een chemisch omzettingsproces genaamd transesterificering, worden plantaardige oliën, dierlijke vetten en vetten omgezet in vetzuurmethylesters. Dit produceert biodiesel.

De biologische omzetting omvat fermentatie om biomassa in ethanol om te zetten en anaerobe vergisting om hernieuwbaar natuurlijk gas te produceren. Dit hernieuwbare natuurlijke gas heet ook biogas of biomethaan.

Wanneer biomassa verbrand wordt, vrijkomt energie als warmte die gebruikt wordt om stoom te genereren. De energie uit de stoom wordt door pijpen geleid om turbines aan te drijven. De stoom stijgt om turbines te laten draaien die uiteindelijk elektriciteit produceren of warmte genereren voor huishoudens en industrieën.

Bekijk de video hieronder voor meer over hoe biomassa omgezet wordt in energie:

Voor- en nadelen van biomassa-energiebronnen

Voordelen:

Hieronder de voordelen van biomassa-energie in hun toepassingen.

• Biomassa is een schone energiebron.
• Het is goed voor moeder natuur en bedrijven.
• Biomassa emiteert koolstofdioxide en vangt het weer voor eigen groei.
• Minimaliseert de kans op opvulling van stortplaatsen.
• Schadelijke afvalstoffen worden omgezet in nuttige energie.
• De uitstoot van biomassa-bronnen is niet schadelijk.
• Biomassa-energie is volledig natuurlijk en heeft geen bijwerkingen bij gebruik.
• De levenscyclus van biomassa-bronnen is compleet.
• Ze zijn hernieuwbare bronnen.
• Biomassa-energie verlaagt de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.
• Biomassa-bronnen kunnen gebruikt worden om diverse producten te ontwikkelen.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen zijn er beperkingen. Hieronder de nadelen van biomassa-energie in toepassingen.

• Biodiesel zoals ethanol is relatief inefficiënt ten opzichte van fossiele brandstof.
• Ze worden soms gemengd met fossiele brandstof om beter te presteren.
• Verbranding van biomassa vereist veel ruimte.
• Gassen zoals methaan worden in de omgeving vrijgegeven bij verbranding van biomassa.
• Gebruik van biomassa-energie leidt tot milieudegradatie.
• Het kan schadelijk zijn voor moeder natuur.

Conclusie

Volgens EU en VN is biomassa een hernieuwbare energiebron omdat het vernieuwd kan worden door meer bomen en planten te planten. Biomassa-hernieuwbare energie is de kracht verkregen via de methode van biomassa-materie te gebruiken. Biomassa-grondstoffen kunnen 3 typen energie creëren: warmte, elektriciteit, en biobrandstoffen zoals biodiesel. Dit was het voor dit artikel over definitie, toepassingen, typen, werking, voor- en nadelen van biomassa-energie. U leerde ook hoe biomassa omgezet wordt in energie en hoe het elektriciteit genereert.

Ik hoop dat u er veel aan heeft gehad; deel het graag met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot de volgende keer!