Pelletsbränsle

Träpellets

Pelletsbränslen (eller pellets ) är en typ av fast bränsle gjord av komprimerat organiskt material . Pellets kan tillverkas av någon av fem allmänna kategorier av biomassa : industriavfall och biprodukter, matavfall , jordbruksrester , energigrödor och obehandlat virke . Träpellets är den vanligaste typen av pelletsbränsle och är vanligtvis gjorda av komprimerat sågspån och relaterat industriavfall från fräsning av virke , tillverkning av träprodukter och möbler och konstruktion . Andra industriavfallskällor inkluderar tomma fruktklasar, palmkärnskal , kokosnötskal och trädtoppar och grenar som slängs under avverkning . Så kallade "svarta pellets" är gjorda av biomassa , raffinerade för att likna stenkol och utvecklades för att användas i befintliga koleldade kraftverk . Pellets kategoriseras efter deras värmevärde , fukt- och askhalt samt dimensioner. De kan användas som bränslen för elproduktion, kommersiell uppvärmning eller uppvärmning av bostäder och matlagning .

Pellets är extremt täta och kan tillverkas med en låg fukthalt (under 10%) som gör att de kan förbrännas med en mycket hög förbränningseffektivitet . Dessutom tillåter deras vanliga geometri och ringa storlek automatisk matning med mycket fin kalibrering. De kan matas till en brännare genom skruvmatning eller genom pneumatisk transport. Deras höga densitet tillåter också kompakt lagring och transport över långa sträckor. De kan bekvämt blåsas från en tankbil till en lagerbunker eller silo i kundens lokaler.

Ett brett utbud av pelletskaminer , centralvärmeugnar och andra värmeapparater har utvecklats och marknadsförts sedan mitten av 1980-talet. Med det stigande priset på fossila bränslen sedan 2005 har efterfrågan på pelletsuppvärmning ökat i Europa och Nordamerika , och en betydande industri håller på att växa fram. Enligt International Energy Agency Task 40 har produktionen av träpellets mer än fördubblats mellan 2006 och 2010 till över 14 miljoner ton. I en rapport från 2012 säger Biomass Energy Resource Center att man förväntar sig att produktionen av träpellets i Nordamerika kommer att fördubblas igen under de kommande fem åren.

Bränsle för uppvärmning

Produktion

Pelletsbil fylls på en fabrik i Tyskland.

Pellets framställs genom att komprimera trämaterialet som först har passerat en hammarkvarn för att ge en enhetlig degliknande massa. Denna massa matas till en press, där den pressas genom en form med hål av den storlek som krävs (normalt 6 mm diameter, ibland 8 mm eller större). Pressens höga tryck gör att temperaturen i träet ökar kraftigt och ligninet mjuknar något och bildar ett naturligt "lim" som håller ihop pelleten när den svalnar.

Pellets kan tillverkas av gräs och andra icke-vedartade former av biomassa som inte innehåller lignin. En nyhet från 2005 från Cornell University News antydde att produktionen av gräspellets var mer avancerad i Europa än i Nordamerika. Den föreslog att fördelarna med gräs som råvara inkluderade dess korta växttid (70 dagar) och enkel odling och bearbetning. Berättelsen citerade Jerry Cherney, en jordbruksprofessor vid skolan, som säger att gräs producerar 96 % av värmen från trä och att "vilken blandning av gräs som helst kan användas, klippas i mitten till sensommaren, lämnas på fältet för att läcka ut. mineraler, sedan balade och pelleterade. Torkning av höet krävs inte för pelletering, vilket gör kostnaden för bearbetning mindre än med träpelletering." År 2012 tillkännagav jordbruksdepartementet i Nova Scotia som ett demonstrationsprojekt konvertering av en oljeeldad panna till gräspellets vid en forskningsanläggning.

Bränslepellets för risskal tillverkas genom att komprimera risskal som erhålls som biprodukt av ris som växer från fälten. Den har också liknande egenskaper som träpellets och mer miljövänlig , eftersom råvaran är en avfallsprodukt . Energiinnehållet är cirka 4-4,2 kcal/kg och fukthalten är typiskt mindre än 10 % . Storleken på pellets hålls i allmänhet till cirka 6 mm diameter och 25 mm längd i form av en cylinder; även om större cylinder- eller brikettformer inte är ovanliga. Det är mycket billigare än liknande energipellets och kan komprimeras/tillverkas av skalet på själva gården med hjälp av billiga maskiner. De är generellt mer miljövänliga jämfört med träpellets. I de regioner i världen där vete är den dominerande livsmedelsgrödan, kan veteskal också komprimeras för att producera energipellets, med egenskaper som liknar risskalpellets.

En rapport från CORRIM (Consortium On Research on Renewable Industrial Material) för livscykelinventeringen av träpelletstillverkning och -användning uppskattar att energin som krävs för att torka, pelletsera och transportera pellets är mindre än 11 ​​% av pelletsens energiinnehåll om man använder pellets. förtorkat industriellt träavfall. Om pelletsen är gjord direkt av skogsmaterial tar det upp till 18 % av energin att torka veden och ytterligare 8 % för transport och tillverkning av energi. En miljökonsekvensbedömning av exporterade träpellets av Department of Chemical and Mineral Engineering, University of Bologna , Italien och Clean Energy Research Centre, vid University of British Columbia, publicerad 2009, drog slutsatsen att den energi som förbrukades för att transportera kanadensiska träpellets från Vancouver till Stockholm (15 500 km via Panamakanalen ) , är cirka 14 % av träpelletsens totala energiinnehåll.

Pelletsstandarder

Pellets som överensstämmer med de normer som vanligtvis används i Europa (DIN 51731 eller Ö-Norm M-7135) har mindre än 10 % vatteninnehåll, är enhetliga i densitet (högre än 1 ton per kubikmeter, därför sjunker de i vatten) (bulkdensitet ca 0,6-0,7 ton per kubikmeter), har god strukturell styrka och låg damm- och askhalt. Eftersom träfibrerna bryts ner av hammarkvarnen är det praktiskt taget ingen skillnad i den färdiga pelletsen mellan olika träslag. [ citat behövs ] Pellets kan tillverkas av nästan vilken träsort som helst, förutsatt att pelletspressen är utrustad med bra instrumentering kan skillnaderna i fodermaterial kompenseras för i pressförordningen. I Europa finns de Centraleuropa huvudsakliga Österrike produktionsområdena i södra Skandinavien , Finland , , och de baltiska länderna .

Pellets som överensstämmer med europeiska standarder och som innehåller återvunnet trä eller yttre föroreningar anses vara klass B-pellets. Återvunna material såsom spånskivor, behandlat eller målat trä, melaminhartsbelagda paneler och liknande är särskilt olämpliga för användning i pellets, eftersom de kan ge skadliga emissioner och okontrollerade variationer i pelletsens förbränningsegenskaper. [ citat behövs ]

Standarder som används i USA är olika, utvecklade av Pellet Fuels Institute och är, liksom i Europa, inte obligatoriska. [ citat behövs ] Ändå följer många tillverkare, eftersom garantier för USA-tillverkad eller importerad förbränningsutrustning kanske inte täcker skador av pellets som inte överensstämmer med bestämmelserna. fossila Priserna lägre för USA-pellets ökade under prisinflationen för bränslen 2007–2008 , men sjönk senare markant och är generellt på ett pris per energimängdsbasis än de flesta fossila bränslen, exklusive kol .

Tillsynsmyndigheter i Europa och Nordamerika håller på att skärpa utsläppsnormerna för alla former av vedvärme, inklusive träpellets och pelletskaminer. Dessa standarder kommer att bli obligatoriska, med oberoende certifierade tester för att säkerställa efterlevnad. I USA har de nya reglerna som initierades 2009 slutfört EPA:s regulatoriska granskningsprocessen, med nya slutgiltiga regler utfärdade för kommentar den 24 juni 2014. American Lumber Standard Committee kommer att vara den oberoende certifieringsbyrån för de nya pelletsstandarderna.

Faror

Träpellets kan avge stora mängder giftig kolmonoxid vid lagring. Dödsolyckor har skett i privata förråd och ombord på marina fartyg.

Vid hantering avger träpellets fint damm som kan orsaka allvarliga dammexplosioner .

Träpellets lagras vanligtvis i bulk i stora silor. Pellets kan självvärma, antända och ge upphov till en djupt liggande glödbrand som är mycket svår att släcka. Den pyrande branden producerar giftig kolmonoxid och brandfarliga pyrolysgaser som kan leda till siloexplosioner.

Pelletskamindrift

Huvudartikel: Pelletskamin

Det finns tre generella typer av pelletsvärmeapparater: fristående pelletskaminer, pelletsinsatser och pelletspannor .

Pelletskaminer fungerar som moderna ugnar , där bränsle, ved eller annan biomassapellets förvaras i en förvaringsbehållare som kallas en behållare. Behållaren kan placeras på toppen av apparaten, på sidan av den eller på avstånd. En mekanisk skruv matar automatiskt in pellets i en brännkärl. Därifrån brinner de vid höga temperaturer med minimala utsläpp. Värmeväxlarrör skickar luft uppvärmd av eld till rummet. Konvektionsfläktar cirkulerar luft genom värmeväxlarrör och in i rummet. Pelletskaminer har kretskort inuti som fungerar som en termostat och för att reglera temperaturen.

En pelletskaminsats är en kamin som sätts in i en befintlig murad eller prefabricerad vedkamin likt en eldstadsinsats .

Pelletspannor är fristående centralvärme- och varmvattensystem utformade för att ersätta traditionella fossila bränslesystem i bostäder, kommersiella och institutionella applikationer. Automatiska eller automatiska pelletspannor inkluderar silos för bulklagring av pellets, ett bränsletillförselsystem som flyttar bränslet från silon till behållaren, en logisk styrenhet för att reglera temperaturen över flera uppvärmningszoner och ett automatiskt askborttagningssystem för långtidsautomatiserad operationer.

Pelletskorgar låter en person värma sitt hem med hjälp av pellets i befintliga kaminer eller eldstäder.

Energiproduktion och effektivitet

Träpelletsvärmare

Energiinnehållet i träpellets är cirka 4,7 – 5,2 MWh / ton (~7450 BTU/lb), 14,4-20,3 MJ/kg .

Högeffektiva pelletskaminer och pannor har utvecklats under de senaste åren och erbjuder vanligtvis en förbränningseffektivitet på över 85 %. Den senaste generationen av pelletspannor kan arbeta i kondenseringsläge och uppnår därför 12 % högre verkningsgrad. Träpelletspannor har begränsad kontroll över förbränningshastigheten och förekomsten av förbränning jämfört med vätske- eller gaseldade system; men av denna anledning är de bättre lämpade för vattenbaserade värmesystem på grund av vattensystemets större förmåga att lagra värme. [ citat behövs ] Pelletsbrännare som kan eftermonteras till oljeeldade pannor finns också tillgängliga.

Luftföroreningsutsläpp

Utsläpp som NO x , SO x och flyktiga organiska föreningar från pelletsförbränningsutrustning är generellt sett mycket låga i jämförelse med andra former av förbränningsvärme. Ett erkänt problem är utsläpp av fina partiklar till luften, särskilt i stadsområden som har en hög koncentration av pelletsvärmesystem eller kol- eller oljevärmesystem i närheten. Dessa PM 2,5 -utsläpp från äldre pelletskaminer och pannor kan vara problematiska på nära håll, särskilt i jämförelse med naturgas (eller förnybar biogas ), men på stora installationer kan elektrostatiska avskiljare , cyklonseparatorer eller partikelfilter kontrollera partiklar när de underhålls på rätt sätt och opererades.

Klimatförändringsaspekter

Ytterligare information: Biomassa (energi) § Klimatpåverkan och Bioenergi § Kolneutralitet för skogsbiomassa

Det råder osäkerhet i vilken grad framställning av värme eller elektricitet genom att elda träpellets bidrar till den globala klimatförändringen, samt hur påverkan på klimatet står sig i jämförelse med effekten av att använda konkurrerande värmekällor. Faktorer i osäkerheten är bland annat vedkällan, koldioxidutsläpp från produktion och transporter samt från slutförbränning och vilken tidsskala som är lämplig för övervägandet.

En rapport från 2010 drog slutsatsen att förbränning av biomassa som träpellets eller flis släpper ut en stor mängd CO 2 i luften, vilket skapar en "kolskuld" som inte går i pension på 20–25 år och efter det finns en nettovinst. Andra har ifrågasatt dessa slutsatser, och forskare har påpekat förbiseenden i rapporten, vilket tyder på att klimatpåverkan är värre än vad som rapporterats.

Tills ca. 2008 antogs det allmänt, även i vetenskapliga artiklar, att biomassaenergi (inklusive från träpellets) är koldioxidneutral, till stor del för att återväxt av vegetation ansågs återta och lagra kolet som släpps ut till luften. Sedan började vetenskapliga artiklar som studerade klimatkonsekvenserna av biomassa dyka upp som motbevisade det förenklade antagandet om dess koldioxidneutralitet . Enligt Biomass Energy Resource Center har antagandet om koldioxidneutralitet "skiftat till ett erkännande av att kolimplikationerna av biomassa beror på hur bränslet skördas, från vilka skogstyper, vilken typ av skogsbruk som tillämpas och hur biomassan är används över tid och över landskapet."

Detta avsnitt är ett utdrag från Hållbar energi § Bioenergi .

Bioenergins klimatpåverkan varierar avsevärt beroende på varifrån biomassaråvarorna kommer och hur de odlas. Till exempel frigörs koldioxid vid eldning av ved för energi; dessa utsläpp kan kompenseras avsevärt om träden som skördades ersätts av nya träd i en välskött skog, eftersom de nya träden kommer att absorbera koldioxid från luften när de växer. Etablering och odling av bioenergigrödor kan dock tränga undan naturliga ekosystem , försämra jordar och förbruka vattenresurser och syntetiska gödselmedel. Ungefär en tredjedel av allt virke som används för bränsle skördas ohållbart. Bioenergiråvaror kräver vanligtvis betydande mängder energi för att skörda, torka och transportera; energianvändningen för dessa processer kan avge växthusgaser. I vissa fall kan effekterna av förändrad markanvändning , odling och bearbetning resultera i högre totala koldioxidutsläpp för bioenergi jämfört med användning av fossila bränslen.

Användning av jordbruksmark för odling av biomassa kan leda till att mindre mark blir tillgänglig för odling av mat . I USA har cirka 10 % av motorbensinen ersatts av majsbaserad etanol , vilket kräver en betydande del av skörden. I Malaysia och Indonesien har röjning av skog för att producera palmolja för biodiesel lett till allvarliga sociala och miljömässiga effekter , eftersom dessa skogar är kritiska kolsänkor och livsmiljöer för olika arter. Eftersom fotosyntesen bara fångar en liten del av energin i solljus, kräver produktion av en viss mängd bioenergi en stor mängd mark jämfört med andra förnybara energikällor.

Hållbarhet

Ytterligare information: Hållbart skogsbruk

Träproduktindustrin är orolig för att om storskalig användning av träenergi inleds kommer tillgången på råvaror för konstruktion och tillverkning ( virke) att minska avsevärt.

Kosta

På grund av den snabba ökningen i popularitet sedan 2005 kan pellets tillgänglighet och kostnad vara ett problem. Detta är ett viktigt övervägande när du köper en pelletskamin, ugn, pelletskorgar eller andra enheter som i branschen kallas Bradley Burners. Den nuvarande pelletsproduktionen ökar dock och det finns planer på att ta flera nya pelletsbruk online i USA under 2008–2009.

Kostnaden för pelletsen kan påverkas av att byggcykeln leder till fluktuationer i tillgången på sågspån och avverkningar.

Enligt New Hampshire Office of Energy and Planning-release om bränslepriser uppdaterad den 5 oktober 2015, kan kostnaden för #2 levererad eldningsolja jämföras med kostnaden för Bulk-levererade träbränslepellets med deras BTU-ekvivalent: 1 ton pellets = 118,97 gallon av #2 eldningsolja. Detta förutsätter att ett ton pellets producerar 16 500 000 BTU och en gallon #2 Fuel Oil producerar 138 690 BTU. Så om #2 eldningsolja levererad kostar $1,90/gal, är breakeven-priset för pellets $238,00/ton levererat.

Användning per region

Europa

EU-pelletsanvändning (ton)
Land 2013
Storbritannien 4 540 000
Italien 3 300 000
Danmark 2 500 000
Nederländerna 2 000 000
Sverige 1 650 000
Tyskland 1 600 000
Belgien 1 320 000

Användningen i Europa varierar beroende på statliga bestämmelser. I Nederländerna , Belgien och Storbritannien används pellets främst i storskaliga kraftverk. Storbritanniens största kraftverk, kraftverket Drax , konverterade några av sina enheter till pelletsbrännare med början 2012; 2015 hade Drax gjort Storbritannien till den största mottagaren av export av träpellets från USA. I Danmark och Sverige används pellets i storskaliga kraftverk, medelstora fjärrvärmesystem och småskalig bostadsvärme. I Tyskland , Österrike , Italien och Frankrike används pellets mest för småskalig bostads- och industrivärme.

Storbritannien har initierat ett bidragssystem kallat Renewable Heat Incentive (RHI) som gör det möjligt för pelletspanninstallationer utanför hushåll och hushåll att ta emot betalningar under en period på mellan 7 och 20 år. Det är det första sådana systemet i världen och syftar till att öka mängden förnybar energi som genereras i Storbritannien, i linje med EU:s åtaganden. Skottland och Nordirland har separata men liknande system. Från våren 2015 måste alla biomassaägare – vare sig de är inhemska eller kommersiella – köpa sina bränslen från BSL (Biomass Suppliers List) godkända leverantörer för att få RHI-betalningar. The Renewable Heat Incentive-skandalen, även kallad "cash for ash-skandalen", var en politisk skandal i Nordirland som kretsade kring ett misslyckat incitamentsprogram för förnybar energi (pelletsbränning).

Pellets används i stor utsträckning i Sverige, den största pelletsproducenten i Europa, främst som ett alternativ till oljeeldad centralvärme. I Österrike, den ledande marknaden för centralvärmeugnar för pellets (i förhållande till befolkningen), uppskattas det att 2/3 av alla nya hushållsvärmeugnar är pelletsbrännare. I Italien har en stor marknad för automatiskt matade pelletskaminer utvecklats. Italiens huvudsakliga användningsområde för pellets är småskaliga privata bostads- och industripannor för uppvärmning.

År 2014 i Tyskland uppgick den totala förbrukningen av träpellets per år till 2,2 miljoner ton. Dessa pellets konsumeras huvudsakligen av småskalig uppvärmningssektor. Sameldningsverken som använder pelletssektorn för energiproduktion är inte utbredda i landet. Den största mängden träpellets är certifierad med DINplus, och det är pellets av högsta kvalitet. Som regel exporteras pellets av lägre kvalitet.

Redan 1997 blev en helautomatisk pelletspanna med liknande komfortnivå som olje- och gaspannor tillgänglig i Österrike .

Indien

2019 började Indien samelda biomassapellets i koleldade kraftverk runt huvudstaden Delhi för att minska luftföroreningarna orsakade av stubb/biomassa som brinner på öppna fält för att rensa fälten för att så nästa gröda. Planer är att använda biomassapellets för kraftproduktion i hela landet för att utnyttja nästan 145 miljoner ton jordbruksrester för att ersätta lika stora mängder importerat kol i kraftproduktionen.

Nya Zeeland

Den totala försäljningen av träpellets i Nya Zeeland var 3–500 000 ton 2013. Nybyggnation av nya träpelletsanläggningar har gett en enorm ökning av produktionskapaciteten. Nature's Flame bearbetningsanläggning för träpellets i Taupo kommer i slutet av 2019 att fördubbla sin årliga produktionskapacitet till 85 000 ton. Azwood Energy driver en anläggning för bearbetning av träpellets i Nelson, som använder mer än 1,2 miljoner kubikmeter skogsrester varje år för att tillhandahålla kolneutralt bränsle för hushållsbruk, sjukhus, skolor och industriella processer, inklusive mjölkbearbetning.

Förenta staterna

Vissa företag importerar europeiskt tillverkade pannor. Från och med 2009 använde cirka 800 000 amerikaner träpellets för värme. Det uppskattades att 2,33 miljoner ton träpellets skulle användas för värme i USA 2013. USA:s export av träpellets till Europa växte från 1,24 miljoner ton 2006 till 7 miljoner ton 2012, men skogarna växte ännu mer.

Andra användningsområden

Hästsängkläder

När små mängder vatten tillsätts till träpellets expanderar de och återgår till sågspån. Detta gör dem lämpliga att använda som hästbädd . Den enkla förvaringen och transporten är ytterligare fördelar jämfört med traditionella sängkläder. Vissa träslag, inklusive valnöt, kan dock vara giftiga för hästar och bör aldrig användas som strö.

I Thailand produceras pellets av risskal för djursängkläder. De har en hög absorptionshastighet vilket gör dem idealiska för ändamålet.

Boskapsfoder

Biomassapellets gjorda av ätbart material kan också användas som boskapsfoder genom att importera från långt borta foderöverskottsställen för att övervinna foderbristen.

Absorbenter

Träpellets används också för att absorbera förorenat vatten vid borrning av olje- eller gaskällor.

Matlagning

Träpelletsgrillar har blivit populära som ett mångsidigt sätt att grilla, baka och röka . Storleken på pelletsen gör den användbar för att skapa en vedeldad grill som fortfarande kontrollerar temperaturen exakt.

Se även

Källor

externa länkar

Scholia har en ämnesprofil för Pelletsbränsle .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pellet_fuel&oldid=1139971156 "