Energie din biomasă

Biomasa se referă la toate materiile organice de origine vegetală și animală. Există multe substanțe organice care pot fi utilizate în scopuri energetice. Acestea includ lemnul și deșeurile de lemn, care au o importanță predominantă, produsele agricole, precum și deșeurile. Toate aceste substanțe pot fi clasificate pe diferite criterii:

• după sursa de origine:
  • vegetală;
  • animale;
  • primară;
  • secundară.

  Biomasa primară (vegetală) a fost utilizată de omenire din timpuri imemoriale — de la stăpânirea focului. Biomasa vegetală (fitomasa) se formează ca urmare a fotosintezei sub formă de polimeri care conțin în principal carbon (C), hidrogen (H) și oxigen (O). În plus, fosforul, azotul, potasiul și urme din multe alte elemente sunt prezente în fitomasă în concentrații mici.

  Din punct de vedere energetic, biomasa poate fi considerată drept energie solară stocată. Utilizarea energetică a biomasei implică fie combustia directă, fie producerea de purtători intermediari de energie: biocombustibili solizi, gazoși sau lichizi.

  Procesul de fotosinteză poate fi reprezentat în general prin următoarea reacție:

  unde CH₂O este formula generalizată pentru carbohidrați (zahăr, amidon, celuloză). Utilizarea energetică a biomasei este determinată în ultimă instanță de reacția

  O comparație între aceste două reacții arată că fotosinteza și utilizarea biomasei create conduc la un ciclu închis în care energia solară este acumulată, stocată și apoi transformată în căldură utilă. Acest ciclu este neutru în ceea ce privește emisiile de CO₂ cu condiția să se planteze o nouă plantă în locul biomasei utilizate, în timpul creșterii căreia tot dioxidul de carbon va fi absorbit din nou.

  Biomasa are o serie de avantaje semnificative ca sursă de energie regenerabilă. Acestea includ:

  • prevalența și disponibilitatea;
  • toate anotimpurile;
  • posibilitatea de a obține diverse produse finale (în plus față de arderea tradițională pentru obținerea de energie electrică și termică, este posibil să se obțină gaz de sinteză, bio-ulei, etanol, biogaz, biohidrogen);
  • reducerea sarcinii antropice asupra mediului natural. Cantitatea de dioxid de carbon eliberată în atmosferă prin utilizarea biomasei este aceeași cu cantitatea de dioxid de carbon absorbită prin creșterea biomasei. În plus, spre deosebire de combustibilii organici, biomasa nu conduce la emisii în atmosferă de poluanți precum metale grele, monoxid de carbon, oxizi de sulf.

  Biomasa ca sursă de energie joacă un rol semnificativ în balanța energetică mondială. În prezent, contribuția biomasei la balanța energetică mondială este estimată la 12-13%, deși este dificil să se țină seama în mod fiabil de utilizarea necomercială a lemnului de foc.

  Anual, în lume se produc aproximativ 220 de miliarde de tone de biomasă pe bază de materie uscată, ceea ce echivalează, ca valoare calorică, cu aproximativ 4 000 EJ. Pentru comparație, consumul anual total de energie în lume este de aproximativ 430 EJ.

  Biomasa are cea mai mare pondere în bilanțul energetic al țărilor în curs de dezvoltare din Africa și Asia, unde lemnul de foc este utilizat în mod tradițional pentru gătit, încălzire și iluminat. În ultimii ani, ponderea biomasei în bilanțurile energetice ale țărilor dezvoltate a crescut semnificativ (tabelul 5.1).

  

  Motivele acestei creșteri rezidă în creșterea constantă a prețurilor combustibililor fosili, în special a petrolului și a gazului, precum și în dorința de înțeles a țărilor de a-și asigura securitatea energetică. În 2003, ponderea biomasei în bilanțul energetic total al Uniunii Europene a fost de 3,6%, ceea ce este puțin mai mare decât contribuția tuturor celorlalte surse regenerabile de energie (3,4%).

  Utilizarea energetică comercială a biomasei se concentrează în principal pe deșeurile din silvicultură, prelucrarea lemnului și industriile celulozei și hârtiei. Deșeurile agricole (paie, turte, coji etc.) sunt utilizate într-o anumită măsură.

  Pe lângă deșeurile vegetale, în presa mondială se discută despre crearea de plantații energetice speciale. Aceste plantații ar trebui să fie plantate cu plante cu randament ridicat, cu creștere rapidă, care sunt utilizate în întregime în scopuri energetice. La aceasta, condiția principală este reînnoirea continuă a plantațiilor în locul plantelor tăiate. În acest caz, emisiile de CO₂emis în atmosferă în timpul utilizării energetice a plantelor va fi reintrodus în procesul de fotosinteză. Aceleași idei stau la baza cultivării microalgelor, cum ar fi chlorella.

  Deși această abordare este atractivă în principiu, perspectivele de răspândire a plantațiilor energetice nu sunt evidente. Astfel de plantații necesită teren, apă, îngrășăminte, adică tot ceea ce este necesar și pentru producția de alimente. În contextul penuriei de alimente în lume, concurența nu va fi în favoarea energiei.

  O sursă importantă și destul de mare de biomasă este reprezentată de deșeurile municipale solide (MSW). Se estimează că un locuitor urban mediu produce 300-400 kg de deșeuri solide menajere pe an. Cu o putere calorifică medie a RSU de 5-6 GJ/t, aceasta înseamnă că, într-un oraș cu o populație de 1 milion de persoane, RSU pot furniza 2-3 PJ/an de energie.

  Deșeurile sunt incinerate în principal în instalații energetice de dimensiuni relativ mici, fie singure, fie în combinație cu cărbunele. Arderea directă a deșeurilor în cuptoare industriale este dificilă din cauza densității energetice volumetrice scăzute. Prin urmare, deșeurile au fost recent brichetate sau transformate în așa-numitele pelete înainte de incinerare. Această ultimă tehnologie este deosebit de răspândită. De exemplu, în SUA, producția anuală de pelete depășește 0,7 milioane de tone, iar echivalentul lor energetic este de aproximativ 12 PJ.

  Pentru a produce pelete, biomasa este mai întâi mărunțită la o dimensiune a particulelor de aproximativ 3 mm și uscată. Această masă este apoi extrudată sub presiune ridicată cu ajutorul unui extrudor cu șurub. Se obțin astfel cilindri solizi cu o lungime de până la 10-15 mm și un diametru de aproximativ 5 mm, care au o putere calorifică de 5 kWh/kg. Deoarece procesul se desfășoară la presiune ridicată, masa este încălzită și nu este necesară adăugarea de liant (spre deosebire de brichetare). Procesul necesită un aport energetic considerabil de 50-100 kWh/t peleți, ceea ce duce la o creștere a costului peleților față de materia primă cu aproximativ 50 USD/t. Costul peleților comparativ cu cel al materiei prime este de aproximativ 50 USD/t. În prezent, în SUA, peleții se vând cu aproximativ 6 USD/GJ și sunt foarte solicitați.

  Conținut

  • Tehnologii bioenergetice moderne
  • Tratamentul biochimic al deșeurilor organice
  • Utilizarea biomasei în Rusia
  • Centrale termice autonome pe combustibil de piroliză

  Tehnologii bioenergetice moderne

  Bioenergia a devenit un sector energetic independent în ultimii 10-15 ani. În multe țări ale lumii, contribuția sa la balanța energetică a țărilor depășește contribuția totală a altor surse regenerabile de energie.

  Bioenergia industrială modernă este reprezentată de diverse tehnologii.

  • Tehnologii termochimice:
    • arderea directă — obținerea de căldură și energie electrică;
    • producerea peletelor — obținerea de energie termică și electrică, gaz de sinteză, hidrogen, hidrocarburi lichide petroliere;
    • gazeificare — obținerea de gaz de sinteză, hidrogen, energie termică și electrică;
    • fest-piroliza — producerea de hidrocarburi lichide;
    • sinteză — producția de metanol;
    • producția de bioetanol — furnizarea de energie pentru transport;
    • producția de biodiesel — furnizare de energie pentru transport;
    • producția de biohidrogen — furnizare de energie pentru transport, producerea de căldură și electricitate;
    • producția de biogaz — furnizare de energie pentru transport, căldură și generare de electricitate.

    În condițiile din Rusia, locul de frunte va fi ocupat de tehnologiile moderne de biogaz, extrem de rentabile, dezvoltate de oamenii de știință și specialiștii autohtoni. Locul al doilea ca importanță va fi ocupat de producția de pelete și gazeificare — piroliză, urmate de producția de etanol din deșeurile de la producția de zahăr.

    Toate deșeurile organice ale complexului agroindustrial pot fi utilizate pentru producerea de biogaz. Până la 135 de milioane de tone de pelete pot fi produse din deșeuri vegetale, transformate în 133 de miliarde m 3 de gaz de sinteză, care, la rândul său, poate fi utilizat pentru a produce până la 69 de miliarde m 3 de biohidrogen.

    În Rusia, sunt generate anual aproximativ 60 de milioane de tone de deșeuri menajere, 130 de milioane de tone de deșeuri animale și de păsări și 10 milioane de tone de nămol de epurare. Procesarea biochimică a deșeurilor animale și avicole se bazează pe digestia anaerobă. Ca urmare a acestui proces, masa organică a deșeurilor este transformată în biogaz (până la 70% metan și 30% dioxid de carbon) de către anumite tulpini de bacterii.

    Tratamentul biochimic al deșeurilor organice

    În reciclarea biochimică, deșeurile organice se descompun ca urmare a activității bacteriilor anaerobe. Aceste bacterii sunt de obicei prezente pe fundul mlaștinilor sau în alte zone în care nu există aer și descompun materia organică pentru a produce biogaz.

    Biogazul produs în timpul prelucrării anaerobe (fără acces la aer) a diferitelor substanțe și deșeuri (tabelul 5.2) constă în 50-70% metan, 30-45% dioxid de carbon, 1-2% hidrogen sulfurat, precum și impurități de hidrogen, amoniac și oxizi de azot. Puterea sa calorică este de aproximativ 22-27 MJ/kg.

    

    În instalațiile de mici dimensiuni, biogazul este ars direct în arzătoare de gaz de joasă presiune, cu posibila coroziune a echipamentelor din cauza prezenței dioxidului de carbon și, mai ales, a hidrogenului sulfurat.

    În instalațiile mari, precum și în instalațiile de tratare a deșeurilor care furnizează biogaz consumatorilor municipali și industriali, impuritățile sunt eliminate. Conținutul de metan al gazului este ajustat la 99,8 %, iar puterea calorifică este de până la 37,3 MJ/kg. Metanul purificat este colectat în rezervoare, de unde este livrat consumatorilor prin conducte de gaz.

    În plus față de biogaz, prelucrarea anaerobă a deșeurilor produce îngrășăminte valoroase (bogate în azot), reduce poluarea mediului etc. Tehnologia digestiei anaerobe a deșeurilor este utilizată pentru a produce îngrășăminte valoroase (bogate în azot).

    Tehnologia digestiei anaerobe este utilizată pe scară largă în industria creșterii animalelor. Această tehnologie de utilizare a deșeurilor organice în instalațiile de creștere a animalelor asigură un grad ridicat de dezinfecție a deșeurilor, obținerea de îngrășăminte organice în cel mai scurt timp posibil, precum și producerea de combustibil energetic neconvențional — biogaz.

    

    Figura 5.1 prezintă schema de principiu a digestiei anaerobe continue a deșeurilor organice. Gunoiul de grajd de la ferme este introdus în rezervorul de preparare a materiei prime 1, unde se realizează amestecarea completă, eliminarea solidelor și umezirea până la 94-96%. Materia primă preparată este introdusă prin pompa de dozare 2 în digestorul 3, unde procesul de digestie are loc sub acțiunea bacteriilor. Biogazul rezultat este evacuat din partea superioară a digestorului în suportul de gaz 5, de unde ajunge la consumatori, iar restul gunoiului de grajd digerat (îngrășământ) din partea inferioară ajunge în colectorul de îngrășământ 7, de unde este deja transportat pe câmp.

    Procesul de digestie se poate realiza în mediu mezofil, la temperaturi de 20-40 °C, și termofil, la temperaturi de 45-70 °C. Pentru a menține temperatura necesară, materia primă este încălzită în digestori prin pomparea apei calde preparate în cazanul 9 prin serpentine. Ponderea biogazului pentru această încălzire este, de obicei, de 20-30 % din producția totală a digestorului.

    Cantitatea de biogaz produs și calitatea îngrășământului depind nu numai de temperatură, ci și de durata de digestie a materiilor prime în digestori. În special, la o durată de digestie a gunoiului de grajd de 5 zile, cantitatea de biogaz produsă este de 50%, 10 zile — 90% și 20 de zile — 98% din maximul posibil. În funcție de durata adoptată de digestie a materiilor prime, se determină volumul necesar al digestorului și cantitatea de materii prime proaspete adăugate în acesta. Pentru a intensifica procesul de digestie, o parte din biogazul provenit din rezervorul de gaz este trimis înapoi în digestor de către compresorul 4, iar întreaga masă din digestor este amestecată.

    

    Fig.5.2 prezintă schema de utilizare integrată a apei termale, în care din puțul 8 o parte a apei termale este direcționată către schimbătorul de căldură 9 pentru încălzirea materiilor prime din digestorul 3, iar cealaltă parte a apei este direcționată către instalația de seră 10. Din schimbătorul de căldură, apa termică este direcționată către sistemul de încălzire a subsolului și, în continuare, cu o temperatură mai scăzută (25-28 °C), către bazinul de reproducere a peștilor 12, care primește, de asemenea, o altă parte a apei de la instalația de seră.

    Utilizarea biomasei în Rusia

    Rusia are un potențial bioenergetic uriaș (tabelul 5.3). În primul rând, este vorba de pădure, care ocupă 60% din teritoriul țării și produce anual aproape un sfert din creșterea mondială a biomasei. Cu toate acestea, contribuția biomasei la consumul de energie este mai degrabă nesemnificativă. Cifrele care caracterizează această contribuție variază foarte mult în funcție de sursă, și nu vorbim despre procente, ci despre perioade. Conform estimărilor experților, consumul de biomasă în Rusia este de cel puțin 70 de milioane de tone de echivalent combustibil.

    

    Conform datelor pentru 2005, cantitatea totală de deșeuri organice ale complexului agroindustrial a fost de 624,2 milioane de tone (225 milioane de tone de materie uscată — s.c.e.), cu un conținut energetic brut total de 80,6 milioane de tec.

    Odată cu apariția fermelor în Rusia, a existat nevoia de a crea complexe destul de ușor de utilizat pentru producerea de biogaz din deșeuri organice.

    Instalația individuală de biogaz IBGU-1, dezvoltată de Centrul EcoRos (Moscova), este concepută pentru prelucrarea fără deșeuri a oricăror deșeuri organice generate în ferme pentru a produce biogaz și îngrășăminte organice ecologice. Aceste îngrășăminte sunt bogate în azot, fosfor, potasiu și alte macro și micro componente necesare pentru viața plantelor. O tonă de astfel de îngrășăminte corespunde la aproximativ 80-100 de tone de deșeuri organice (gunoi de grajd). Volumul zilnic de deșeuri organice prelucrate poate varia de la 50 la 200 kg, la un conținut de umiditate de până la 85 %. Volumul zilnic de biogaz emis, în funcție de volumul de materii prime organice, variază de la 3 la 12 m 3 . Biogazul conține metan (55-60%) și dioxid de carbon, iar puterea sa calorică ajunge la 25 MJ/m 3 , ceea ce este echivalent cu 0,7 litri de păcură sau 3,5 kg de lemn de foc. Acesta poate fi utilizat în gospodării pentru gătit, încălzirea spațiilor și poate fi ars în cuptoarele cazanelor.

    Instalația este compusă dintr-un bioreactor (figura 5.3) cu un volum de 2,2 m 3 și un suport de gaz umed cu un volum de 3 m 3 (figura 5.4). Instalația procesează gunoiul de grajd de la două până la șase bovine (până la 200 kg pe zi) sau gunoiul de grajd de la 20-60 de bovine mici și porci pe zi.

    

    În plus, deșeurile vegetale precum varza, paiele, tulpinile de porumb și floarea-soarelui și deșeurile alimentare pot fi utilizate ca materii prime.

    

    Aplicarea acestor tehnologii face posibilă rezolvarea simultană a mai multor probleme:

    • sanitare și de mediu (eliminarea și dezinfectarea deșeurilor)
    • energetice (obținerea de combustibil de calitate — biogaz și, în consecință, energie termică și electrică);
    • agrochimice (obținerea de îngrășăminte organice foarte eficiente);
    • social (îmbunătățirea condițiilor de muncă și de viață ale populației, creșterea randamentului culturilor, reducând în același timp utilizarea îngrășămintelor chimice, a pesticidelor și a produselor fitosanitare).

    Setul IBGU-1 este produs în serie și, în deplină stare de funcționare în fabrică, este transportat pe un KAMAZ cu o semiremorcă. Acesta este proiectat pentru a funcționa în orice condiții climatice.

    Unitățile de biogaz IBGU-1 și BIOEN-1 sunt produse de JSC Centre EcoRos, JSC Stroytekhnika-Tulsky Plant, JSC Yurginsky Machine-Building Plant, JSC Zavolzhsky Automobile Repair Plant.

    Modulul autonom de bioenergie pentru fermele mijlocii (BIOEN-1) este conceput pentru prelucrarea fără deșeuri și ecologică a deșeurilor organice din producția agricolă (gunoi de grajd, bălegar, deșeuri menajere solide, deșeuri alimentare, reziduuri vegetale) în combustibil gazos — biogaz, transformat ulterior în energie electrică și termică și în îngrășăminte organice ecologice.

    Echipamentul modulului include: două bioreactoare — digestere cu metanol de 5 m 3 fiecare, un depozit de gaz umed de 12 m 3 . Modulul poate fi echipat, de asemenea, cu un generator de căldură cu biogaz cu o capacitate de 23 kW, un generator electric cu o capacitate de 4 kW, un aragaz cu biogaz cu arzător de uz casnic, arzătoare cu biogaz cu infraroșu cu o capacitate de 5 kW.

    Suprafața încăperii încălzite de BIOEN-1 este cuprinsă între 150 și 200 m2; cantitatea zilnică de deșeuri prelucrate la 85% umiditate — până la 1 tonă; cantitatea de biogaz produs (60% metan — până la 40 m 3 /zi; cantitatea de energie electrică produsă — până la 80 kWh/zi, energie termică — până la 230 kWh/zi; cantitatea de îngrășăminte organice produse — 1 tonă/zi; necesarul propriu de energie pentru menținerea procesului termofilic este de 30%.

    Modulul „BIOEN-1” poate fi asamblat în baterii de două, trei și patru seturi.

    Tehnologiile biogazului pot fi utilizate eficient în orice regiune climatică a Rusiei. În plus, acestea fac posibilă producerea nu numai a combustibilului gazos, ci și a îngrășămintelor organice foarte eficiente, care au primit marca comercială BIOUD. Eficiența ridicată a îngrășămintelor BIOUD se explică prin acțiunea auxinelor (stimulatori biologici ai creșterii plantelor), care sporesc activitatea biologică a plantelor, accelerează absorbția dioxidului de carbon și sporesc acumularea de masă verde. 1 tonă de BIOUD este suficientă pentru a trata 1 ha de teren.

    Energotechnology JSC (Sankt Petersburg) produce generatoare de gaze termochimice. Într-un astfel de generator de gaze, în urma prelucrării termice a biomasei, se obține un combustibil gazos, care poate fi utilizat fără purificare suplimentară pentru ardere în cuptoare de cazane cu abur și apă caldă, în diverse instalații tehnologice pentru încălzire și uscare, motoare staționare cu ardere internă pentru obținerea de energie electrică, utilități publice pentru obținerea de apă caldă și încălzirea spațiilor de locuit. Materia primă inițială pentru generatorul de gaz este orice deșeu organic.

    Tabelul 5.4 prezintă caracteristicile instalațiilor de bioenergie produse în Rusia. Instalațiile sunt produse în serie, perioada de amortizare în unele cazuri poate fi numărată în luni, cu toate acestea, nu există o cerere generalizată pentru acestea. Problemele locale de aprovizionare cu energie sunt adesea rezolvate în pierdere, iar combustibilii fosili importați sunt favorizați atunci când rezervele de biomasă sunt practic nelimitate.

    

    

    În ultimii ani, în Rusia a apărut o nouă afacere — producția de biocombustibili (peleți de lemn, brichete, așchii de combustibil). Potrivit experților, numai în regiunea de Nord-Vest numărul întreprinderilor care produc astfel de combustibil a crescut de 10 ori în 5 ani. Se preconizează că, în câțiva ani, producția de peleți de combustibil în țară va crește de 3-4 ori mai mult.

    Specificul noii afaceri este că este orientată în principal spre export și, în timp ce întreprinderile situate în partea europeană a Rusiei își oferă produsele în principal peninsulei scandinave, Italiei, Germaniei și altor consumatori europeni, colegii lor din Siberia mizează și pe piețele estice. De exemplu, conducerea fabricii de peleți deschisă la sfârșitul anului 2006 pe baza fabricii de prelucrare a lemnului „Yenisei” (Teritoriul Krasnoyarsk) intenționează să își furnizeze produsele în Japonia și, eventual, în timp, pe piața rusă.

    Conform estimărilor experților, în Rusia se produc aproximativ 30 de mii de tone de pelete. Cu toate acestea, adunarea directă a capacităților de producție ale tuturor fabricilor de peleți din Rusia dă o valoare cu aproape un ordin de mărime mai mare — 280 de mii de tone.

    Producția de peleți din deșeuri vegetale (paie, tulpini, coji, pălămidă etc.) poate ajunge la 147 de milioane de tone. Cele mai importante districte federale pot fi districtele Sud, Volga, Central și Siberian (evidențiate în tabelul 5.5).

    

    Districtul Federal de Sud este în măsură să satisfacă necesitățile de combustibil și energie nu numai ale complexului său agroindustrial, ci și ale districtului în ansamblul său: populația rurală a districtului este de 9,7 milioane de persoane, iar necesarul lor de energie electrică la nivelul actual se poate ridica (la o rată de 3-4 kWh/(persoană-zi)) la 14 miliarde kWh/an, ceea ce va necesita până la 6 miliarde m 3 /an de biogaz, sau 21% din producția sa posibilă (28 miliarde m 3 ). — 14 miliarde kWh/an, ceea ce ar necesita până la 6 miliarde m 3 /an de biogaz, sau 21% din producția sa posibilă (28 miliarde m 3 ). Raionul consumă până la 3,4 milioane de tone de benzină și până la 4,3 milioane de tone de motorină pe an, iar pentru înlocuirea acestora este nevoie de până la 15,4 miliarde m 3 de biogaz. Astfel, numai în detrimentul producției de biogaz, întregul raion poate furniza, de asemenea, combustibil pentru transportul și mașinile agricole.

    Rusia are posibilități de dezvoltare intensivă a aproape tuturor domeniilor moderne de utilizare a biomasei pentru energie. În plus, este posibil să se exporte anumite tipuri de suporturi bioenergetice, în primul rând peleți și etanol de transport. Progresele Rusiei în domeniul tehnologiilor și echipamentelor pentru gazeificarea și piroliza lemnului, producția de etanol din zahăr și materii prime amidonoase, producția și utilizarea biogazului și biohidrogenului îndeplinesc cerințele mondiale.

    Centrale termice autonome pe combustibil de piroliză

    Biomasa vegetală sub formă de deșeuri din prelucrarea lemnului și din producția vegetală poate servi ca alternativă la materiile prime energetice fosile (cărbune, petrol, gaz) în producția de energie termică și electrică. Tehnologiile moderne de conversie a biomasei vegetale fac posibilă producerea de combustibil glucidic solid, lichid și gazos, care, spre deosebire de combustibilul pe bază de hidrocarburi, are indicatori ridicați de siguranță pentru mediu și asigură dezvoltarea durabilă a regiunilor îndepărtate de zăcămintele de materii prime fosile.

    Piroliza — prelucrarea termochimică a materiei organice într-un mediu fără oxigen, care este cea mai universală metodă tehnologică de producere a biocombustibilului. Cu ajutorul acestei metode este posibil să se controleze raportul dintre fracțiunile solide (cărbune), lichide (bio-ulei) și gazoase (gaz de piroliză) ale materiilor prime vegetale într-un interval foarte larg, prin modificarea temperaturii și a duratei procesului. Oricare dintre aceste fracțiuni este adecvată pentru producerea combinată de energie termică și electrică prin una sau alta dintre metodele cunoscute, dintre care cea mai tradițională este arderea în cazane cu abur, cu conversia ulterioară a energiei aburului în energie electrică în turbine cu abur.

    Turbinele cu gaz au cel mai mare randament, dar sunt utilizate efectiv pentru puteri mai mari de 500 kW(e). Pentru capacități mai mici, se utilizează motoare cu combustie internă diesel sau pe benzină, care pot fi adaptate cu succes pentru funcționarea cu combustibil de piroliză.

    Mini-CHP autonome pe biocombustibili includ un modul de piroliză și o unitate diesel-generator. Principalele elemente ale modulului de piroliză sunt un reactor, în care componentele organice ale materiei prime vegetale inițiale se descompun în timpul încălzirii, cu formarea și trecerea în faza de vapori a compușilor mai ușori, și un condensator, în care o parte din produsele de vapori, la răcire, se transformă în stare lichidă (bio-ulei). Partea necondensată a produselor formează gazul de piroliză. Raportul dintre masa produsului lichid și masa produsului gazos poate varia de la 0,1 la 5 în funcție de temperatura și durata procesului termochimic. În plus față de fracțiunile lichidă și gazoasă, reactorul produce o anumită cantitate de produs solid, care este apropiat de cărbunele de lemn în ceea ce privește proprietățile sale fizice și chimice. Procesul termochimic este energofag. O mare parte din energia furnizată reactorului din exterior este utilizată pentru încălzirea și evaporarea umidității conținute în biomasa vegetală. Includerea unei camere preliminare de eliminare a umidității în modulul de piroliză permite reducerea semnificativă a consumului total de energie în timpul producerii biocombustibilului.

    Fig.5.5 prezintă schema funcțională a unei mini-HPP care include un modul de piroliză și o unitate diesel-generator.

    

    Tot gazul produs de modulul de piroliză este introdus printr-un filtru fin în motorul cu ardere internă al grupului electrogenerator. Bio-uleiul este colectat într-un rezervor, de unde o parte a acestuia este returnată modulului de piroliză pentru ardere și menținerea temperaturii necesare în reactor. Căldura eliberată în condensator, precum și gazele de eșapament de la motorul cu ardere internă sunt utilizate într-un schimbător de căldură pentru a produce apă caldă. Dacă este necesar, surplusul de bio-ulei poate fi, de asemenea, utilizat drept combustibil în sistemul de încălzire și poate furniza apă caldă consumatorilor. Cărbunele de lemn poate fi utilizat atât ca combustibil, cât și ca materie primă pentru producția de oțel, filtre de adsorbție etc.