Odnawialne źródła energii dla rolników (2)

W poprzednim materiale w tym cyklu opisałem pierwszą część odnawialnych źródeł energii, które mogą łatwo znaleźć zastosowanie w rolnictwie. Dziś pora na drugą część.

Ogólne informacje na temat odnawialnych źródeł energii znajdziesz tutaj, w osobnym artykule.

Biopaliwa dla rolnictwa

Zdecydowanie najwięcej uwagi w ostatnich latach poświęcano ciekłym biopaliwom, które można wykorzystać do zasilania silników. Spośród nich wymienić można dwa najpopularniejsze (tak zwane biopaliwa pierwszej generacji):

  • biodiesel, czyli estry metylowe kwasów tłuszczowych, powstające poprzez wymieszanie oleju roślinnego z metanolem w obecności katalizatora,
  • bioetanol, czyli produkowany z surowców roślinnych etanol, alkohol etylowy.

Obydwa te paliwa są powszechnie stosowane jako domieszki do paliw, w ilości nieprzekraczającej kilku procent. Mówią o tym odpowiednie oznaczenia dystrybutorów paliw z domieszkami. Biodiesel zastępuje olej napędowy, zaś bioetanol nadaje się do silników z zapłonem iskrowym, czyli benzynowych. Ani jedno, ani drugie paliwo nie daje się wytworzyć bez odpowiedniej aparatury i niemałego wsadu energetycznego.

Biodiesel

Rzepak to podstawowa uprawa do produkcji oleju w polskiej strefie klimatycznej.

Produkcja biodiesla została tu już u nas omówiona dość dokładnie, więc nie będę tego powtarzał. Dość napisać, że wytwarza się go z następujących surowców:

  • oleju roślinnego (najczęściej, choć i z tłuszczów zwierzęcych technicznie da się go wyprodukować),
  • metanolu,
  • wodorotlenku sodu lub potasu.

W gospodarstwie rolnym wyprodukować można w zasadzie tylko olej roślinny, a i to nie bez odpowiedniej aparatury (tłoczni oleju). Sama produkcja biodiesla też odbywa się na odpowiedniej linii technologicznej.

Czyli produkcję biodiesla na własne potrzeby małego gospodarstwa rolnego można raczej włożyć między bajki. Choć mogę sobie wyobrazić, że przetwarzanie oleju na biodiesel odbywa się w spółdzielni rolniczej, na linii produkcyjnej współfinansowanej przez wielu rolników, z dostarczonego przez nich rzepaku.

Bioetanol, czyli alkohol etylowy z odnawialnych surowców

Alkohol etylowy tradycyjnie produkowano z surowców roślinnych, bogatych w węglowodany, m.in. winogron (wino), ryżu (sake), zbóż (piwo). Dziś oczywiście możliwa jest jego synteza chemiczna (przez uwodornienie etylenu), ale tak otrzymany alkohol nie będzie już biopaliwem.

Produkcja etanolu z surowców rolniczych składać się będzie z dwóch osobnych procesów:

  • fermentacji alkoholowej — przerobienia surowca przez drożdże na mieszankę wody i alkoholu, zawierającej zazwyczaj nie więcej, jak kilkanaście procent alkoholu,
  • destylacji otrzymanej mieszanki, do odpowiedniego stężenia.

Do celów paliwowych używa się najczęściej etanolu w stężeniu powyżej 96%, trudnego do osiągnięcia w prostych urządzeniach do destylacji. Co ciekawe, choć w Polsce jest zakaz destylacji alkoholu na własne potrzeby, można bez problemu kupić zestawy do destylacji za nieduże pieniądze.

Warto jednak zaznaczyć, że proces destylacji alkoholu wymaga bardzo dużo energii. Łącznie, sprawność energetyczna produkcji etanolu jest rzędu 150% (tu znajdziesz obliczenia EROEI etanolu, dokonane dla jednej, konkretnej instalacji produkcji tego paliwa) co oznacza, że zysk energetyczny jest nieznaczny. A i to tylko wtedy, jeśli nie weźmiemy pod uwagę także nakładu energetycznego na wyprodukowanie surowca do fermentacji.

Realnie rzecz ujmując produkcja i wykorzystanie etanolu w rolnictwie nie ma większego sensu, także ze względu na wspomniany wyżej bilans energetyczny. Chyba, że produkowalibyśmy go z surowców odpadowych (np. owoców, nienadających się do sprzedaży) a do destylacji wykorzystywali darmową energię słoneczną.

Sądziłem, że na drugiej części uda mi się zakończyć, ale jest jeszcze kilka aspektów do omówienia, więc za jakiś czas pojawi się tutaj trzecia część artykułu o odnawialnych źródłach energii dla rolników. 🙂

Alkohol etylowy (etanol)

Alkohol etylowy lub etanol to związek organiczny, z grupy alkoholi o wzorze C2H5OH. W temperaturze pokojowej ma postać bezbarwnej cieczy o charakterystycznej woni i piekącym smaku. Jest palny, ale pali się słabo widocznym, niebieskawym płomieniem.

Poniższa lista przedstawia niektóre istotne parametry etanolu:

  • temperatura topnienia: -114,2°C,
  • temperatura wrzenia: 78,3°C,
  • gęstość: 0,7893 g/cm3 (dotyczy etanolu absolutnego),
  • wartość opałowa: 21,2 MJ/l, 26,8 MJ/kg,
  • liczba oktanowa: 108,6 .

W praktyce etanol absolutny, tj. etanol w stężeniu 100% spotykany i wykorzystywany jest rzadko. Najpopularniejszą formą stosowania alkoholu etylowego jest spirytus, który stanowi mieszanina etanolu (95,6%) z wodą.

Czytaj dalej…

Kaloryczność gatunków drewna

Na łamach serwisu wiele razy wspominaliśmy o różnych sposobach wykorzystania biomasy do celów energetycznych. Ale jaką kaloryczność ma drewno? Jak różni się ciepło spalania i wartość opałowa różnych gatunków drewna? Lepsze jest iglaste, czy liściaste?

W artykule „Jakie drewno zamiast benzyny” omówione zostały powody, dla których drewno jest doskonałym paliwem do produkcji gazu generatorowego. Istotne znaczenie przy jego produkcji ma wartość opałowa surowca użytego do jego produkcji.

Poniższa tabela przedstawia kaloryczność różnych gatunków drewna plus kilku innych paliw dla porównania. Zachęcam do zajrzenia do artykułu ciepło spalania a wartość opałowa, który ułatwi zrozumienie różnicy między tymi dwoma pojęciami.

Gatunek Ciepło spalania
(MJ/kg)
Wartość opałowa
(MJ/kg)
Wartość opałowa
(kWh/kg)
sosna21,215,84,4
świerk20,515,84,4
jodła19,515,84,4
brzoza20,1
15,54,3
buk20,115,14,2
dąb18,415,14,2
olcha18,114,84,1
wierzba energetyczna16 (*)
torf15,9
węgiel brunatny19,7
węgiel kamienny
28,4
węgiel drzewny 29,1

(*) Dla 30% wilgotności.

Dane na podstawie oferty handlowej Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Lublinie oraz artykułu o jakości drewna z punktu widzenia spalania (kaloryczności, dymieniu itd.).

Drewno opałowe wykorzystywane jest w wielu różnych sytuacjach (np. jeśli chodzi o ogrzewanie na drewno) i zazwyczaj im wyższa jego kaloryczność, tym lepiej. Warto jednak zwrócić uwagę, że kaloryczność najczęściej podawana jest w odniesieniu do kilograma drewna (bo tak można ją laboratoryjnie zmierzyć), nie zaś do metra przestrzennego (tj. stosu drewna opałowego o objętości 1 m³).

Kupując drewno w większych ilościach płacimy raczej za metry przestrzenne, co do zasady, lepiej kupować jest więc drewno cięższe (o większej gęstości). Trudno jest przeliczyć wartość opałową na metry przestrzenne.

Niniejszy tekst pojawił się tu po raz pierwszy w 2008 r., a powyżej znajduje się jego zaktualizowana, rozszerzona i uzupełniona wersja.

Nowe oznaczenia na stacjach, czyli ile biopaliwa w paliwie?

W ubiegły weekend na stacji benzynowej w Gdańsku zobaczyłem na dystrybutorach nowe oznaczenia, które bardzo mnie zaintrygowały. Postanowiłem je uwiecznić na fotografii, a później dowiedziałem się, że to oznaka zmian w zakresie oznaczeń paliw na stacjach. Że takie dodatkowe informacje mają się pojawić na stacjach w całym kraju.

I jeśli mam być szczery, bardzo jestem z tej zmiany zadowolony, co postaram się uzasadnić nieco niżej.

Przez internet przetoczyło się już trochę artykułów na ten temat. Sprawa pojawiła się także na stronie głównej serwisu Wykop.pl, gdzie nie do końca spotkała się ze zrozumieniem. Szkoda.  Czytaj dalej…

OMG! Etanol z kukurydzy jest beznadziejny (zdaniem IPCC)

Na Wykopie ekscytacja spowodowana wnioskiem wyciągniętym przez IPCC, czyli międzyrządowy panel ekspertów w sprawie zmian klimatu przy ONZ. Ktoś z rozpędu opatrzył znalezisko stwierdzeniem, że niby biodiesel jest bardziej szkodliwy dla środowiska, niż paliwa kopalne.

Oczywiście nie chodzi o biodiesel, tylko o bioetanol wytwarzany z kukurydzy, czyli jednego z najpopularniejszych w Ameryce Północnej zbóż. Tak popularnego, ze aż trzeba na siłę szukać dla niego zbytu… O plastiku z kukurydzy już pisałem. Czytaj dalej…