Behovet av rena och förnybara energikällor har ökat i takt med att världen kämpar med klimatförändringarna och utarmningen av fossila bränslen. Därför söker världen alternativa energikällor. Två av de mest lovande alternativen är biomassa och bioenergi. Dessa resurser utgör ett flexibelt och miljövänligt substitut för traditionella energikällor genom att utnyttja kraften hos organiska material för att generera bränsle, elektricitet och värme.
Vad är biomassa?
Bioenergi framställs av organiskt material, känt som ”biomassa”, och består av organiska komponenter som främst kommer från levande eller nyss döda växter och djur. Trä, matavfall, jordbruksrester och även alger tillhör denna grupp. Bioenergi har använts av människor sedan de tidigaste hominiderna byggde vedeldar för värme och matlagning. Numera används den främst för elproduktion och uppvärmning.
Enligt International Energy Agency (IEA) ökade andelen modern bioenergi mellan 2010 och 2022 med i genomsnitt nästan 3 % årligen, och denna trend fortsätter. För närvarande kommer cirka 6 % av världens energiförsörjning och 55 % av den förnybara energin från modern bioenergi, vilket gör den till den största förnybara energikällan. Med scenariot för nettonollutsläpp till 2050 (NZE) i sikte kommer bioenergi att ersätta fossila bränslen i snabb takt till 2030.
5 Huvudtyper och exempel på biomassa
1. Trä och jordbruksprodukter: biomassa som härrör från skogar, jordbruksgrödor och rester. Exempel: stockar, träflis, halm, majshalm.
2. Fast avfall: organiskt material som finns i kommunalt fast avfall (MSW). Exempel: matrester, papper, kartong.
3. Deponigas och biogas: gaser som produceras från anaerob nedbrytning av organiskt material i deponeringsanläggningar och rötkammare. Exempel: metan från deponeringsanläggningar, biogas från stallgödsel.
4. Alkoholbränslen: bränslen som härrör från jäsning av sockerarter från växter. Exempel: etanol från majs, biodiesel från sojabönor.
5. Vattenbiomassa: biomassa som härrör från vattenväxter och alger. Exempel: mikroalger, tång.
Är biomassa en ren energikälla?
Eftersom biomassa är sammansatt av material som härrör från levande varelser, inklusive växter och djur, är den organisk. Växter, ved och strömaterial är de vanligaste biomassaresurserna för energi. Biomassaenergi är också en icke-förnybar energikälla. Den energi som finns i biomassa är från början solenergi. Den tillförs växterna genom fotosyntes, som omvandlar koldioxid och vatten till näring (kolhydrater). Växternas näring kan omvandlas, både direkt och indirekt, till användbar energi. Biomassa kan förbrännas direkt för att ge värme, som sedan omvandlas till el, eller bearbetas till biobränsle (indirekt).
”Biomassa är en integrerad del av jordens kolcykel. Kolets kretslopp är den process där kol omsätts mellan jordens alla reservoarer: atmosfär, hydrosfär, biosfär och litosfär.”
Biomass Energy, National Geographic Education
Källorna, hanteringen och användningen av biomassa avgör om den räknas som ren energi eller inte. Biomassa har potential att bli en renare energikälla när den utvinns ansvarsfullt och utnyttjas effektivt. Den kan dock förvärra föroreningar och försämra miljön om den hanteras på ett felaktigt sätt.
Omvandla biomassa till bioenergi
Biomassa kan omvandlas till bioenergi genom olika processer:
- Förbränning: direkt förbränning av biomassa för att producera värme, som kan användas för att generera el.
- Förgasning: omvandling av biomassa till syntesgas (en blandning av kolmonoxid, väte och metan) i en högtemperaturprocess.
- Pyrolys: nedbrytning av biomassa vid höga temperaturer i frånvaro av syre, vilket ger bioolja, syntesgas och träkol.
- Anaerob nedbrytning: nedbrytning av organiskt material av bakterier i en syrefri miljö som producerar biogas (främst metan och koldioxid).
- Fermentering: mikrobiell omvandling av biomassa till alkoholer som etanol och butanol.
Biomassakraftverk
Ångan som genereras vid förbränning av växt- eller djurmaterial i en förbränningskammare driver ett biomassakraftverk. Genom att använda biomassa som genereras på ett ansvarsfullt sätt, bidrar dessa kraftverk i hög grad till att minska beroendet av fossila bränslen och begränsa klimatförändringarna. Titta i den stegvisa guiden nedan för att lära dig mer om hur biomassakraftverk fungerar:
- Förberedelser och bränsleförsörjning: insamling, lagring och bearbetning av biomassamaterial, som t.ex. träflis, jordbruksrester och organiskt avfall, för att garantera en enhetlig storlek och fukthalt.
- Bränslematningssystem: transportband används för att transportera bearbetad biomassa till förbränningskammaren. Matningsmekanismen reglerar inmatningshastigheten för biomassa för att bibehålla idealiska förbränningsförhållanden.
- Förbränning och förgasning: biomassan förbränns för att producera värme, som i sin tur genererar ånga. Alternativt omvandlas biomassan till syntesgas (en blandning av gaser) i en högtemperaturprocess. Sedan förbränns syntesgasen i turbiner eller motorer för att producera värme.
- Ånggenerering: pannor och värmeväxlare använder värmen från förbränning eller förgasning för att omvandla vatten till högtrycksånga. Turbiner kopplade till elektriska generatorer drivs av denna ånga.
- Elproduktion: en ångturbin omvandlar termisk energi från ånga till mekanisk energi som sedan driver en generator för att producera elektrisk ström. Energin från turbinen driver en generator för att producera el.
- Avfallshantering och återvinning: eventuella andra rester från förbränningen av biomassa samlas in och antingen kasseras eller återvinns för användning inom jordbruk eller anläggningar. Dessutom kan en del av ångan återvinnas vid turbinutgången och användas som bränsle. Detta kallas kraftvärme.
Biomassans roll för förnybar energi
Biomassa är en hållbar energikälla som kan användas för att minska beroendet av fossila bränslen och minska utsläppen av växthusgaser. Enligt europeiska bestämmelserska ”biomassa för energi produceras, bearbetas och användas på ett hållbart och effektivt sätt för att minska utsläppen av växthusgaser och bevara ekosystemtjänsterna”. Biomassa har flera funktioner inom produktionen av förnybar energi:
1. Mångsidig energiproduktion
Energi från biomassa kan omvandlas till en mängd olika former, som t.ex. värme, elektricitet och flytande bränslen. Anpassningsförmågan gör den till en användbar komponent i den förnybara energimixen. De primära metoderna för att producera bioenergi är följande:
- Heat Production: Heating homes, businesses, and district heating systems through the direct burning of biomass materials like wood and agricultural waste. As per IEA, buildings can get low-temperature heat from biomass combustion systems, up to 100°C, for heating (e.g. central heating systems of a building or a heating grid) and hot water supply.
- Elproduktion: direkt förbränning, förgasning eller anaerob rötning är de metoder som används av biomassakraftverk för att generera energi. Dessa anläggningar kan producera kontinuerlig, tillförlitlig el när de används som baslast-energikällor.
- Biobränslen: bearbetar biomassa för att producera flytande bränslen som etanol och biodiesel, som kan användas i transportmedel och bidra till att minska beroendet av bränslen som utvinns av petroleum.
2. Avfallshantering och användning
Biomassaenergi hjälper till att hantera och utnyttja organiskt avfallsmaterial, minska mängden avfall som skickas till deponeringsanläggningar och minimera metanutsläppen. Genom att omvandla jordbruksrester, matavfall och andra organiska biprodukter till energi främjar biomassa ett mer hållbart avfallshanteringssystem och bidrar till en cirkulär ekonomi.
3. Koldioxidneutralitet och begränsning av klimatförändringar
Eftersom koldioxiden (CO₂) som absorberas av växter under tillväxten kompenserar för den koldioxid som genereras vid förbränningen av biomassaenergi, betraktas biomassaenergi ofta som koldioxidneutral. Jämfört med fossila bränslen minskar denna slutna kolcykel nettoutsläppen av växthusgaser, vilket kan bidra till att bromsa klimatförändringarna.
4. Landsbygdsutveckling och ekonomiska fördelar
Energiprojekt för biomassa kan stimulera ekonomisk utveckling på landsbygden genom att skapa jobb och ge nya inkomstmöjligheter för jordbrukare och markägare. Produktion, insamling, bearbetning och transport av biomassamaterial stimulerar lokala ekonomier och kan leda till förbättrad infrastruktur.
5. Energisäkerhet och diversifiering
Biomassa förbättrar energisäkerheten genom att diversifiera energikällan. Det stärker energisystemets motståndskraft och minskar beroendet av importerade fossila bränslen. I områden rika på skogs- och jordbruksresurser kan biomassa också vara en tillförlitlig energikälla.
6. Stöd till andra förnybara energikällor
Biomassa kan komplettera andra förnybara energikällor som vind och sol. Den ger en distribuerbar och stabil energiförsörjning som kan fylla luckor när intermittenta förnybara källor inte producerar el. Biomassakraftverk kan till exempel arbeta kontinuerligt och anpassa sin produktion för att matcha efterfrågan, vilket ger mer stabila elnät. En kombination av värme och kraft (kraftvärme) kan öka systemets totala effektivitet med upp till 90 %, enligt IEA.
Biomassa och dess påverkan på miljön
Biomassa och bioenergi har stora fördelar för miljön och utgör en hållbar energikälla. Biomassa betraktas som koldioxidneutral, eftersom den koldioxid som tas upp under tillväxten kompenserar för den koldioxid som frigörs efter förbränningen. Genom att minska nettoutsläppen av växthusgaser bidrar den till att bromsa klimatförändringarna. Metanutsläpp och användning av deponeringsnläggningar minskar också genom att organiskt avfall och jordbruksrester återanvänds för energi.
Genom att diversifiera energiförsörjningen och minska beroendet av fossila bränslen förbättrar biomassaenergin energisäkerheten, särskilt i områden med ett överflöd på biomassaresurser. Dessutom uppmuntrar den till landsbygdsutveckling, genom att ge bönder och markägare nya inkomstkällor och sysselsättningsmöjligheter. Det finns dock även nackdelar med biomassaenergi, som t.ex. kravet på hållbar resursförvaltning för att stoppa avskogning och markförstöring och luftföroreningar från förbränningen. Livsmedelssäkerheten kan också påverkas av genom konkurrensen om markanvändningen för antingen energi eller jordbruk.
För att maximera fördelarna med biomassa är hållbara inköp och effektiva omvandlingstekniker viktiga. Policyer som stöder hållbara metoder och avancerad teknik är ett sätt att lösa miljöproblemen. Med noggrann förvaltning kan biomassa spela en avgörande roll i omställningen till en renare, mer hållbar energiframtid, bidra till att bekämpa klimatförändringarna och främja miljömässig hållbarhet.
Rekommenderade produkter
Att garantera säkerheten för personalen i biomassakraftverk kan vara en utmaning. Därför, för att förebygga risker för skador och sjukdomar, presenterar vi nedan några personliga skyddsutrustningar (PPE) som är lämpliga för detta område.
Detektor för brännbar gas, KPS
Detektor för brännbar gas detekterar naturgas, metan, etan, propan, butan, aceton, alkohol, ammoniak, ånga, kolmonoxid, bensin, jetbränsle, vätelösningsmedel, lackförtunning och nafta.
Återanvändbar heltäckande mask, 3M
Detta återanvändbara andningsskydd med heltäckande ansiktsmask är lätt, bekvämt och enkelt att använda. I kombination med lämpliga 3MTM-partikelfilter eller patroner kan det skydda andningsorganen mot partiklar samt en mängd gaser och ångor.
Sensorer för brännbara gaser, FIGARO
Denna gassensor av halvledartyp har lång livslängd, låg strömförbrukning och extremt hög känslighet för metangas.
