Iš bendro atsinaujinančiosios energijos suvartojimo bioenergijai teko 65 %. Tik 35 % teko visoms kitoms atsinaujinančiosios energijos rūšims: 27 % – hidroenergijai, 3,2 % – vėjo0 energijai, 4 % geoterminei ir 0,5 % – Saulės energijai. ES medienos bioenergijai šiuo metu tenka lyderio pozicijos tarp atsinaujinančios energijos šaltinių.
Visi bioenergijos ištekliai savo ruožtu pagal pobūdį išskiriami į 3 grupes:
- 1. Kietoji biomasė (medienos atliekos, žemės ūkio pasėlių atliekos ir kt.);
- 2. Biodujų gamyba;
- Biodegalų autotransportui gamyba.
Europos sąjungoje 2004 m. buvo pagaminta ir suvartota 55,4 milijonai tne kietosios biomasės. Tai sudarė 3,2 % visos suvartotos pirminės energijos. Stambiausias kietosios biomasės gamintojas yra miškingos Skandinavijos šalys.
1.1 Biomasė
Bio masė – tai seniausias energijos šaltinis, kurį žmogus pradėjo vartoti prieš daugelį tūkstantmečių metų, kai tik išmoko įžiebti ugnį. Seniausiai pradėta vartoti biomasė energijai gaminti – tai mediena.
Bio masė pagal konsistenciją skirstoma į:
- Sausą biomasę: miško biomasė (medžiai, miško atliekos, medžio pramonės atliekos), agrokultūrų biomasė, alyvų išspaudos, grūdinių kultūrų šiaudai, energetiniai pasėliai.
- Šlapią biomasę: jūros dumbliai, gyvūlių mėšlas, organinės skystos atliekos.
- Biomasė pagal kilmę skirstoma į augalinę ir gyvulinę.Augalinė biomasė susideda iš šių pagrindinių medžiagų:
- Anglies hidratų
- Riebalų ir aliejų
- Proteino
- Lignino
Be šių medžiagų biomasėje dar randama dervų, alkaloidų, pigmentų
Biomasė yra ,,substancijų mišinys”, į kurį įeina:
- Anglis(50%)
- Vandenilis(6%)
- Deguonis(43%)
- Azotas
- Kalis
- Fosforas
- Siera ir kitų elementų pėdsakai
Biomasės atsiradimas ir jos suirimas – tai energijos virtimo i medžiagą ir medžiagos virtimo į energiją nuolatinio gamtos ciklinio proceso dalis. Augalas augdamas kaupia Saulės išspinduliuota energiją. Biomasė degdama atiduoda augimo metu sukauptą Saulės energiją. Saulės energijos konversija į biomasę vyksta fotosintezės proceso metu.
1.1 Biodujos
Biodujos susidaro yrant bet kokiai organinei medžiagai bedeguonėje aplinkoje. Biodujos – tai unikalus pagal dujinių dalių sudėtį mišinys, kuris susidaro kaip galutinis atliekų organinės dalies anaerobinio mikrobiologinio rūgimo arba cheminių reakcijų tarp suirusių atliekų dalių rezultatas. Jų sudėtyje būna metano (40-75 proc.), anglies dioksido (25-50 proc.), azoto (6-7 proc.), deguonies, vandenilio, sieros vandenilio, amonio junginių, vandens garų (iki 2 proc.) ir kitų junginių.
1.2 Biodujos Lietuvoje
Lietuvoje biodujų energetika plėtojama jau dešimt metų. Šiuo metu veikia šešios biodujų jėgainės, perdirbančios miestų nuotekų dumblą (Kauno ir Utenos vandenvalos įmonės), maisto pramonės atliekas (Panevėžio „SEMA“ ir AB „Rokiškio sūris“), kiaulių mėšlą ir įvairias organines atliekas (ŽŪB „Vyčia“ ir UAB „Lekėčiai“). Visos jėgainės pajėgios perdirbti apie 340 tūkst. tonų organinių atliekų per metus. Bendra visų jėgainių energetinė galia siekia 16 MW. Keturios biodujų jėgainės 2002 metais pagamino apie 22 mln. kWh šiluminės ir elektros energijos. Lietuvos biodujų energetinis potencialas siekia 500 mln. kWh per metus. Didžiąją dalį (apie 70-80 proc.) biodujų tikimasi išgauti iš žemės ūkio gamybos atliekų.
1.3 Biodujų jėgainės
Biodujų jėgainės sandara ir technologinė schema priklauso nuo įvairių veiksnių: žaliavos rūšies ir sudėties, jos pristatymo būdo, bioreaktorių tipo ir dydžio, proceso parametrų, perdirbto substrato panaudojimo, pagamintų biodujų kiekio ir sudėties, energetinės konversijos įrenginių tipo ir kiekio, pagamintos energijos vartotojų. Klasikinėje biodujų jėgainėje įrengiami žaliavos surinkimo, paruošimo bei transportavimo įrenginiai, bioreaktoriai, pagamintų biodujų saugyklos, valymo ir deginimo įrenginiai, perdirbtos biomasės rezervuarai, technologinių įrenginių valdikliai, elektros ir šiluminės energijos tinklai. Perdirbama biomasė į biodujų reaktorius gali būti tiekiama tiesiogiai vamzdynais iš atliekų šaltinio (fermos, gamybos cecho) arba atvežama iš kitų objektų. Skirtingų rūšių biomasė sumaišoma surinkimo rezervuare. Didelės koncentracijos ir energinio potencialo organinės atliekos (skerdyklų, aliejaus ar margarino) gali būti laikomos atskirai (statinėse, konteineriuose) ir tiekiamos į reaktorių dalimis, siekiant reguliuoti gaminamų biodujų kiekį. Kaupyklos dydis priklauso nuo perdirbamos biomasės kiekio, tiekimo grafiko bei jėgainės darbo režimo. Biomasė kaupimo rezervuaruose turi būti nuolatos arba periodiškai maišoma, kad nesisluoksniuotų ir nesusidarytų nuosėdos.
Pagrindinis biodujų jėgainės produktas – biodujos naudojamos elektros ir šiluminei energijai gaminti. Biodujų deginimas dujiniuose vandens katiluose yra paprasčiausias energetinės konversijos būdas. Šiuo atveju naudojami įprasti dujiniai katilai, skirti gamtinėms dujoms deginti. Šilumos gamyba biodujų jėgainėse naudinga tik tais atvejais, kai yra pastovus šilumos energijos vartojimas. Ekonomiškiau ir patikimiau biodujas deginti vidaus degimo varikliuose, kurie suka elektros generatorius. Tokie agregatai (kogeneratoriai) gamina elektros ir šilumos energiją. Juose naudojami asinchroniniai bei sinchroniniai elektros generatoriai ir dujiniai Oto arba dyzeliniai varikliai, naudojantys biodujų ir dyzelino (iki 10 proc.) mišinį. Šilumos energija išgaunama iš variklio aušinimo sistemos. Perdirbta biomasė tinka laukams tręšti. Tačiau aplinkosaugos bei agrotechnikos reikalavimai riboja trąšų panaudojimo grafikus. Todėl biodujų jėgainėse tenka įrengti kaupyklas, kuriose tilptų per 6-9 mėnesius perdirbtos biomasės kiekis. Perdirbtą biomasę galima panaudoti koncentruotoms trąšoms ar kompostui gaminti. Tuomet substratas separuojamas, o tirštoji frakcija kompostuojama arba granuliuojama. Skystoji dalis naudojama laukams laistyti.
Biodujų gamyba iš organinių atliekų ar energetinių augalų masės yra ekonomiškai patraukli veikla. Energijos gamyba iš vietinių atsinaujinančių resursų plėtoja vietos ekonomiką, stimuliuoja naujas veiklos rūšis, didina užimtumą. Biodujoms gaminti naudojamos labai pigios žaliavos arba jos nieko nekainuoja. Antra vertus, už atliekų perdirbimą imamas mokestis. Šis mokestis kartais sudaro apie pusę biodujų jėgainės pajamų.
Biodujų reaktoriuose perdirbta biomasė yra gera trąša, turtinga augalams reikalingų maisto medžiagų: azoto, kalio ir fosforo. Mineralines trąšas pakeitus organinėmis, gaunama papildoma nauda: sumažėja energijos sąnaudos trąšoms gaminti ir transportuoti, mažiau teršiama aplinka, pagerėja dirvos savybės. Be to, bioreaktoriuose perdirbta biomasė yra homogeniškesnė ir tolygiau paskleidžiama laukuose
Biodujų nauda:
- Decentralizuota, naši energijos gamyba.
- Apsirūpinimas šildymu bei elekta pastoviomis kainomis.
- Pelningas perteklinės šilumos ar elektros energijos pardavimas.
- Po biodujų gamybos likęs substratas – puiki trąša.
- Žymiai sumažintas biologinių atliekų kvapo skleidimas.
- Ektyvus sandėliavimas.
1.1 Biodegalai
Biodegalai – tai biologinės kilmės skystas kuras transportui. Pagrindinės biodegalų rūšys yra biodyzelinas ir bioetanolis. Biodyzelinas skirtas dyzeliniams varikliams, o bioetanolis – benzininiams. Bioetanolis – tik iš javų ar kitų kultūrų išgautas etanolis. Jis įmaišomas į benziną. Tačiau biodyzelino, kaip ir biodegalų, sąvoka Lietuvoje nėra vienareiškmė. Spaudoje ir praktikoje priimta, kad biodyzelinas yra mineralinio dyzelino ir gryno biologinio dyzelino mišinys. Įstatymas nurodo, kad biodyzelinas yra metilo (etilo) esteris, pagamintas iš augalinės kilmės aliejų ar gyvūninės kilmės riebalų, prilygstantis dyzelino kokybei, skirtas naudoti kaip biokuras. Vadinasi, biodyzelinas yra „grynas“ produktas. Biodegalai (biokuras) yra iš biomasės pagaminti degūs dujiniai, skystieji ir kietieji produktai, naudojami energijai gaminti. Teisinė samprata yra teisingesnė, nes neleidžia dyzelino su labai maža gryno biodyzelino priemaiša vadinti biodyzelinu.
Priežastys, skatinančios biodegalų naudojimą: indėlis į patikimą energijos tiekimą, indėlis į šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo mažinimą, platesnis atsinaujinančios energijos panaudojimo skatinimas ir naujų rinkų žemės ūkyje plėtra.
1.2 Biodyzelino pranašumai
Biodyzelinas gaminamas iš augalinės kilmės aliejaus. Tradiciškai Lietuvoje buvo paplitusi linininkystė ir mūsų šalyje nuo seno kaip maistas ir kaip vaistas gaminamas ir vartojamas sėmenų aliejus. Jis gali būti naudojamas ir biodegalams gaminti, tačiau žlugus linų pramonei pastaraisiais metais šalyje plito rapsų auginimas. Rapsų žalioji masė buvo naudojama pašarams, o aliejus – tekstilės, odos pramonėje, muilo, linoleumo, aliejinių dažų, pokosto gamyboje, o rafinuotas ir hidrintas – margarino gamyboje.
Riebalų rūgščių metilo esteris (RRME) – iš rapsų aliejaus esterifikacijos būdu pagamintas rapsų metilo esteris, skirtas tik dyzeliniams varikliams. Paprastai dyzeliniams varikliams yra naudojamas tradicinių dyzelinių degalų ir RRME mišinys – biodyzelinas. Optimalus biologinių dyzelinių degalų mišinys gaunamas 35 proc. RME sumaišius su 65 proc. tradicinių dyzelinių degalų.
Biodyzelinas gerina variklio tepimą. Naudojant biodyzeliną deginių dūmingumas sumažėja iki 60 proc., palyginti su mineraliniu dyzelinu, todėl vykdant mašinų techninę apžiūrą biodyzelinu galės dirbti mašinos, kurių techninė būklė neleistų jomis važinėti naudojant tradicinį mineralinį dyzeliną. RRME pasižymi ir didesniu deguonies kiekiu, palyginti su dyzelinu (10,8 proc.), todėl jis geriau sudega variklyje. Naudojant biodegalus praktiškai neišmetami į aplinką sieros junginiai. Biožaliava yra neutrali CO2 emisijų požiūriu.
Biodyzelinas tirpdo per ilgesnį laiką degalų bakuose, filtrų korpusuose ir vamzdynuose susikaupusias nuosėdas. Staiga padidėjęs teršalų kiekis gali užkimšti kuro sistemos filtrus ir sutrikdyti visos maitinimo sistemos darbą. Ypač tai aktualu, kai degalai laikomi atsitiktinėse nešvariose talpyklose ir į bakus pilami nefiltruoti. Todėl prieš biodyzelino panaudojimą rekomenduojama išplauti visą maitinimo sistemą, pakeisti filtravimo elementus arba visuomet jų turėti atsargai.
Biodyzelinas šiek tiek veikia gumines detales, tačiau tyrimai, atlikti Čekijoje, rodo, kad naudojant RRME ir mineralinio dyzelino mišinį 30/70 proporcijomis neigiami poveikiai nėra tokie pastebimi ir mišinį galima naudoti įprastuose varikliuose nekeičiant jų konstrukcijos, eksploatavimo reikalavimų.
1.3 Biodegalų perspektyvos
Biodegalų gamybos ir naudojimo klausimais Lietuvoje intensyviau buvo pradėta domėtis pastarąjį dešimtmetį. Iki tol pavieniai entuziastai vykdė teorinius tyrimus, o išvados dažnai buvo prieštaringos ir, neskaitant kai kurių išimčių, dažnai buvo orientuojamos į tendencingai neigiamas.
Remiantis praktiniais tyrimų rezultatais ir literatūrinės medžiagos analize, buvo konstatuojama, kad biodegalai šalyje neturi ateities. Tik nuolat griežtėjantys aplinkosauginiai reikalavimai ir beveik nepaliaujamai kylančios energijos išteklių kainos vėl privertė prisiminti biodegalų gamybos ir naudojimo galimybių tyrimus.
Daugelyje Vakarų Europos šalių ir JAV sukaupta biodegalų gamybos ir vartojimo patirtis, veikia biodegalų gamyklos, yra sukurtas biodegalinių tinklas (Vokietijoje yra apie 800 biodegalinių), parengta techninė jų gamybos ir naudojimo dokumentacija, net automobilių gamybos pramonė buvo iš dalies perorientuota atsižvelgiant į kai kurias biodegalų specifines charakteristikas. Tuo pačiu metu mūsų šalyje iki šiol buvo bandoma įrodinėti, kad biodegalai nėra perspektyvus pakaitalas tradiciniam mineraliniam kurui.
Tačiau, kaip ir dauguma naujovių, biodegalai, skindamiesi kelią, užima deramą vietą tiek tyrimų, tiek gamybos ir praktinio naudojimo srityse.
