Wykaz ważniejszych oznaczeń, skrótów, jednostek 13 Przedmowa 17 Wstęp Charakterystyka biopaliw 21

Transkrypt

1 Wykaz ważniejszych oznaczeń, skrótów, jednostek 13 Przedmowa 17 Wstęp Charakterystyka biopaliw Wprowadzenie Rola i znaczenie biopaliw po przystąpieniu Polski do UE Rodzaje biopaliw Definicja i podział biomasy na biopaliwa Charakterystyka biomasy jako nośnika energii Metody przetwarzania biomasy na biopaliwo Przyszłość biopaliw w Polsce 33 Bibliografia Fotosynteza Wprowadzenie Fotosynteza biomasy Wprowadzenie do mechanizmu fotosyntezy Nośniki energii fotosyntezy Biochemiczny mechanizm fotosyntezy Pozostałe szlaki autotroficznego wiązania CO 2 w biomasę Termodynamika procesu fotosyntezy biomasy Podstawowe etapy procesu fotosyntezy biomasy Sprawność procesu fotosyntezy w ujęciu termodynamicznym Sprawność procesu fotosyntezy w ujęciu biotechnologicznym Sprawność procesu fotosyntezy w ujęciu fizykochemicznym Sprawność procesu fotosyntezy upraw rolnych Techniczne wykorzystanie fotosyntezy Wykorzystanie fotosyntezy do oczyszczania spalin Biotechnologia z wykorzystaniem alg 59

2 6 Spis treści Fotobioogniwa Znaczenie i rola ditlenku węgla w przyrodzie Efekt cieplarniany Ditlenek węgla a globalne ocieplenie Rehabilitacja ditlenku węgla 68 Bibliografia Zasoby biopaliw Wprowadzenie Globalny potencjał energetyczny biomasy do 2050 roku Szacunkowe wartości Metodyka szacowania potencjału biomasy Bilans potencjału nadwyżki produkcji żywności Potencjał bioenergetyczny odłogów i obszarów zdegradowanych Sumaryczny światowy potencjał biopaliw z nadwyżki plonów Światowy potencjał energetyczny pozostałości z upraw rolnych Światowy potencjał energetyczny pozostałości z upraw leśnych Światowy potencjał energetyczny pozostałości hodowlanych Światowy potencjał energetyczny odpadów organicznych Potencjał energetyczny biomateriałów, strumienia kategorii VII Sumaryczny globalny potencjał energetyczny biomasy Metodologia szacowania potencjału bioenergii Metodologia szacowania zasobów bioenergii w Europie Dane statystyczne dotyczące jednostek administracyjnych Rolnicze Bazy Danych Dane dotyczące użytkowania gruntów Sposób prowadzenia obliczeń Areał niezbędny do zaspokojenia potrzeb żywnościowych Potencjalne zasoby energetyczne nadwyżki gruntów rolnych Ocena i sposób szacowania potencjału upraw biopaliw Potencjał energetyczny biomasy w Europie Potencjał energetyczny biomasy w Polsce Model obliczeniowy dla Polski Potencjał energetyczny zasobów biomasy w Polsce 116 Bibliografia Charakterystyka biopaliw Wprowadzenie Drewno Ilość drewna w Polsce Nowoczesne technologie pozyskiwania drewna w lasach w Polsce Rodzaje drewna energetycznego Zrębki Brykiety drzewne Pelety drzewne Inne pozostałe odpady drzewne, takie jak kora, trociny, wióry Plantacje drewna energetycznego Słoma Nadwyżka słomy w Polsce 140

3 Charakterystyka słomy jako nośnika energii Sposoby szacowania zasobów słomy Zasoby słomy w Polsce Rodzaje biopaliwa stałego ze słomy Plantacje energetyczne Powody zakładania plantacji energetycznych Charakterystyka roślin plantacji energetycznych Przyszłościowe rośliny plantacji energetycznych w Polsce Konopie przemysłowe rośliną energetyczną Wpływ plantacji energetycznych na środowisko w Polsce Plantacje energetyczne w warunkach polskich Rachunek energetyczny biopaliw z plantacji energetycznych Niekonwencjonalne rodzaje lub sposoby zagospodarowania biomasy jako biopaliwa Wprowadzenie Owies na tle innych roślin energetycznych Charakterystyka energetyczna owsa Odpady biomasy (komunalne RDF, ściekowe, opony) Nieprzetworzone i przetworzone formy biomasy Palna frakcja odpadów komunalnych (RDF) Zużyte opony Odpady z oczyszczalni ścieków 203 Bibliografia Metody konwersji biomasy spalanie Wprowadzenie Metody konwersji biomasy Spalanie biomasy Kotły na biomasę pochodzenia drzewnego małej mocy Wykorzystanie drewna do produkcji ciepła w Polsce Budowa i zasada działania kotłowni opalanej drewnem Elektrociepłownie na biomasę Spalanie słomy Spalanie owsa Współspalanie biomasy Przegląd metod spalania i współspalania biomasy Stan wiedzy na temat współspalania biomasy Przykłady współspalania biomasy Badania procesu współspalania Wyniki badań współspalania w Ciepłowni Lębork Próby terenowe współspalania RDF Ekonomiczna ocena współspalania biomasy Ekologiczna ocena spalania i współspalania biomasy Technologia ORC w konwersji biomasy Wprowadzenie Obieg ORC Sprawność obiegu ORC Warianty instalacji z obiegiem ORC Kogeneracyjna elektrociepłownia ORC na biomasę 258

4 8 Spis treści 5.6. Małe elektrociepłownie kogeneracja rozproszona Zalety i wady małych jednostek kogeneracyjnych Mikroturbiny gazowe Turbina gazowa o odwróconym obiegu Obieg Kaliny Wykorzystanie silnika Stirlinga do konwersji energii z biomasy Wykorzystanie ogniw paliwowych do konwersji energii z biomasy Podsumowanie 276 Bibliografia Termiczne metody konwersji biomasy karbonizacja, zgazowanie i hydrotermiczny reforming Wprowadzenie Metody termicznej konwersji biomasy Mechanizmy suchego termicznego rozkładu biomasy Biokarbonizacja biomasy Biokarbonat Biokarbonizery Produkcja biokarbonatu w Polsce Zgazowanie biomasy Warunki zgazowania biomasy Sposoby zgazowania biomasy Typy urządzeń do zgazowania biomasy Typy urządzeń do zgazowania biokarbonatu Doświadczenia zagraniczne ze zgazowania biomasy Polskie doświadczenia ze zgazowaniem biomasy Zgazowanie biomasy przez hydrotermiczny reforming Stany fizyczne wody Właściwości wody w stanie nadkrytycznym (SCW) Stan nadkrytyczny (SCW) wody jako czynnik zgazowania biomasy Utleniające właściwości wody w stanie nadkrytycznym Przykłady wykorzystania wody w stanie nadkrytycznym do zgazowania biomasy Reaktory SCWG do zgazowania biomasy Zgazowanie biomasy wysokotemperaturową parą wodną (HiTS) Przyszłość technologii SCWG 309 Bibliografia Termiczne metody konwersji biomasy piroliza Wprowadzenie rys historyczny pirolizy Mechanizmy pirolizy biomasy Kinetyka pirolizy biomasy Wprowadzenie Mechanizmy kinetyki pirolizy Badania eksperymentalne pirolizy biomasy Zagadnienia techniczne pirolizy biomasy Typy reaktorów pirolitycznych Ogólna charakterystyka pirolizerów 329

5 Pirolizer młynowy i rurowy Pirolizer fluidalny i bębnowy Pirolizer stożkowy obrotowy, cyklonowy i PyRos Przykłady instalacji pirolitycznych Przegląd najnowszych technologii pirolizy biomasy Instalacja szybkiej pirolizy BTG Technologia Pyrocycling Instalacja do konwersji biomasy ENTECH Technologia WGT Technologia Ragaillera Technologia HD-PAWA-THERM Instalacja recyklingu RDF Instalacja quasi-ciągłego recyklingu opon Technologia ciągłej pirolizy całych opon Podsumowanie 343 Bibliografia Katalityczna konwersja biomasy Wprowadzenie Biodegradacja termiczno-katalityczna z uwodornieniem Katalityczny mechanizm rozkładu i upłynniania biomasy Uwodornienie ciekłych produktów pirolizy biomasy Katalityczne upłynnianie biomasy do paliw metodą GtL Katalityczne upłynnianie syngazu z biomasy do GtL Mechanizmy reakcji Fischera-Tropscha produkcji biopaliw GtL Technologia i reaktory Sasol do syntezy paliw GtL Technologia SMDS Technologia ExxonMobile produkcji GtL Katalityczne upłynnianie biomasy do paliw BtL Technologia Carbo V firmy CHOREN Technologia firmy Alphakat Polskie próby katalitycznego rozkładu biomasy Biopaliwo nowej generacji DME Technologie produkcji metanolu i DME z biomasy Dwuetapowa technologia produkcji DME Jednoetapowa synteza DME bezpośrednio z syngazu Grassolina Właściwości celulozy Średnio- i niskotemperaturowe metody rozkładu celulozy Rozkład celulozy cieczami jonowymi Technologia AFEX rozkładu celulozy Perspektywy produkcji grassoliny Podsumowanie 376 Bibliografia Biopaliwa płynne biodiesel Wprowadzenie Rodzaje biopaliw płynnych Klasyfikacja biopaliw płynnych 383

6 10 Spis treści Biopaliwa I, II, III i IV generacji Pochodzenie biodiesla Surowce do produkcji biodiesla Wprowadzenie Olej rzepakowy Alkohole Katalizatory stosowane przy produkcji biodiesla Rodzaje estryfikacji kwasów tłuszczowych Przemysłowe metody prowadzenia procesu transestryfikacji Wiadomości ogólne Metoda produkcji biodiesla stosowana przez firmę Henkel Proces produkcji biodiesla opracowany przez firmę Lurgi Wielostopniowa technologia Connemanna Technologia estryfikacji oleju sojowego Technologia estryfikacji zużytych tłuszczów LUT Technologia opracowana w ICHP Metoda Cvengrosa-Powazaneca Proces Vogel&Noot Inne wybrane technologie produkcji FAME Gliceryna jako produkt uboczny produkcji biodiesla Metody zagospodarowania gliceryny Próba rozwiązania problemu gliceryny dzięki Gliperolowi Koszty produkcji FAME Biodiesel eksploatacja Normy do badań biodiesla Badania eksploatacyjne biodiesla w autobusach miejskich Badania eksploatacyjne biodiesla w generatorze prądotwórczym Badania przydatności biodiesla w silnikach okrętowych Polskie doświadczenia w produkcji biodiesla Elstar Oils S.A. Elbląg, zakład w Malborku Czechowice-Dziedzice w ramach Grupy LOTOS S.A Rafineria Trzebinia w ramach Grupy PKN ORLEN Produkcja biopaliw na potrzeby własne Warunki produkcji biopaliw na potrzeby własne Analiza energetyczna produkcji biopaliwa RME Analiza ekonomiczna produkcji biopaliwa RME Dokumenty europejskie i ustawodawstwo krajowe dotyczące biopaliw i biokomponentów Regulacje prawne o charakterze ramowym Regulacje prawne o charakterze szczegółowym Regulacje prawne dotyczące indywidualnej produkcji biopaliw Wpływ ustawodawstwa na rynek biopaliw w Polsce Szanse rozwoju biopaliw Podsumowanie 434 Bibliografia Biopaliwa płynne bioetanol Wprowadzenie Charakterystyka bioetanolu 442

7 Surowce do produkcji bioetanolu Mechanizm fermentacji alkoholowej Metody produkcji bioetanolu Trzy etapy produkcji etanolu Technologia Iogen Technologia ICM Technologia z użyciem wody w stanie nadkrytycznym Biorafinerie perspektywą rozwoju produkcji bioetanolu Światowa produkcja bioetanolu Niemieckie działania w zakresie promocji biopaliw i biokomponentów Badania bioetanolu jako paliwa do silników spalinowych 459 Bibliografia Biogaz Wprowadzenie Mechanizm powstawania biogazu Technologie wytwarzania i zagospodarowania biogazu Biogaz z oczyszczalni ścieków Biogaz z wysypisk śmieci Charakterystyka gazu wysypiskowego Technologie pozyskiwania biogazu z odpadów Wybrane europejskie przykłady pozyskiwania biogazu z odpadów Eksploatacja gazu wysypiskowego w Polsce Pozyskiwanie biogazu w gospodarstwach rolnych Rolnicze źródła biogazu Technologie pozyskiwania biogazu w rolnictwie Pozyskiwanie biogazu na polskiej wsi Korzyści i potencjał energetyczny biogazu Koncepcja wiejskiej spółdzielczej elektrociepłowni opalanej biogazem Biogaz w świetle prawa Biogaz rolniczy w Prawie energetycznym Świadectwa pochodzenia biogazu Kolorowe certyfikaty Konwersja biogazu Wprowadzenie Metody wzbogacania i oczyszczania biogazu Konwersja biogazu w cieplną energię użytkową Konwersja biogazu w energię elektryczną Koncepcje zagospodarowania ciepła odpadowego z konwersji biogazu Konwersja biogazu w energię mechaniczną Zalety i wady produkcji energii z biogazu Biogaz a bezpieczeństwo energetyczne Polski 510 Bibliografia 512