Βιομάζα είναι η αποθηκευμένη χημική ενέργεια στα φυτά και τα ζώα. Περιλαμβάνει όλα τα οργανικά συστατικά των φυτών και από χημική άποψη περιέχει κυρίως τα στοιχεία C, H, O στην αναλογία που βρίσκεται στους υδατάνθρακες.
Πρακτικά, στον όρο βιομάζα εμπεριέχεται οποιοδήποτε υλικό προέρχεται άμεσα ή έμμεσα από το φυτικό κόσμο και πιο συγκεκριμένα:
οι φυτικές ύλες που προέρχονται είτε από φυσικά οικοσυστήματα είτε από τις ενεργειακές καλλιέργειες (τα φυτά που καλλιεργούνται ειδικά με σκοπό την παραγωγή βιομάζας για παραγωγή ενέργειας) γεωργικών και δασικών ειδών (π.χ. σόργο, ευκάλυπτος)
τα υποπροϊόντα και κατάλοιπα της φυτικής, ζωικής, δασικής και αλιευτικής παραγωγής (π.χ. άχυρα, φύκη, κτηνοτροφικά απόβλητα, κλαδιά δένδρων)
τα υποπροϊόντα που προέρχονται από τη μεταποίηση ή επεξεργασία των υλικών αυτών (π.χ. ελαιοπυρηνόξυλα, πριονίδι)
το βιολογικής προέλευσης μέρος των αστικών λυμάτων και σκουπιδιών.
Η βιομάζα αποτελεί μία δεσμευμένη και αποθηκευμένη μορφή της ηλιακής ενέργειας και είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυτικών οργανισμών. Κατ αυτήν, η χλωροφύλλη των φυτών μετασχηματίζει την ηλιακή ενέργεια με μια σειρά διεργασιών, χρησιμοποιώντας ως βασικές πρώτες ύλες διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα καθώς και νερό και ανόργανα συστατικά από το έδαφος.
Εφαρμογές
Η χρήση της βιομάζας ως πηγή ενέργειας δεν είναι νέα. Μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα σχεδόν όλες οι ενεργειακές ανάγκες του ανθρώπου καλύπτονταν από ανανεώσιμες ενεργειακές πηγές (βιομάζα,άνεμος, υδατοπτώσεις), με σημαντικότερη πηγή είτε άμεσα είτε έμμεσα τη βιομάζα. Άλλωστε τα καυσόξυλα και οι ξυλάνθρακες μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα κάλυπταν το 97% των ενεργειακών αναγκών.
Οι τεχνολογίες για την ενεργειακή αξιοποίηση της βιομάζας διακρίνονται σε
1. υγρή επεξεργασία της βιομάζας,
αλκοολική ζύμωση, με προϊόν την αιθανόλη
αναερόβια χώνευση, με προϊόν το μεθάνιο
χημική αναγωγή, με προϊόν υγρά καύσιμα
2. ξηρή επεξεργασία της βιομάζας,
πυρόλυση, με προϊόν αέρια καύσιμα
αεριοποίηση, με προϊόντα SNG, μεθανόλη, αμμωνία και παραγωγή ηλεκτρισμού.
3. καύση, για παραγωγή θερμότητας, ατμού και ηλεκτρισμού.
Οι πιο διαδεδομένες εφαρμογές της βιομάζας αφορούν στην παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας, με κυριότερες τις παρακάτω:
1. Θέρμανση θερμοκηπίων
Σε περιοχές όπου υπάρχουν μεγάλες ποσότητες διαθέσιμης βιομάζας, η βιομάζα χρησιμοποιείται σαν καύσιμο σε κατάλληλους λέβητες για τη θέρμανση των θερμοκηπίων.
2. Τηλεθέρμανση
Είναι η προμήθεια θέρμανσης χώρων καθώς και ζεστού νερού χρήσης σε ένα σύνολο κτιρίων, έναν οικισμό, ένα χωριό ή μια πόλη, από έναν κεντρικό σταθμό παραγωγής θερμότητας. Η θερμότητα διανέμεται μέσω μονωμένου δικτύου αγωγών από το σταθμό στα θερμαινόμενα Κτίρια.
3. Παραγωγή ενέργειας σε βιομηχανίες
Τα υπολείμματα στις βιομηχανίες επεξεργασίας ξύλου (πριονίδι, πούδρα κλπ) χρησιμοποιούνται για την κάλυψη των θερμικών αναγκών της διεργασίας καθώς και άλλων αναγκών θέρμανσης.
Τα υπολείμματα και τα υποπροϊόντα της παραγωγικής διαδικασίας στις γεωργικές βιομηχανίες (ελαιουργεία, βιομηχανίες ρυζιού, εκκοκιστήρια κλπ) καίγονται για την κάλυψη των θερμικών τους αναγκών.ή/και μέρος των ηλεκτρικών τους αναγκών.
4. Παραγωγή ενέργειας σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού και χώρους υγειονομικής ταφής απορριμάτων
Το βιοαέριο που παράγεται από την αναερόβια χώνευση των υγρών αποβλήτων σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού, και των απορριμάτων σε ΧΥΤΑ καίγεται σε μηχανές εσωτερικής καύσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Παράλληλα μπορεί να αξιοποιείται η θερμική ενέργεια των καυσαερίων και του ψυκτικού μέσου των μηχανών για να καλυφθούν ανάγκες της διεργασίας ή και άλλες ανάγκες θέρμανσης.
5. Υγρά βιοκαύσιμα στις μεταφορές
Τα πιο συνηθισμένα βιοκαύσιμα στο εμπόριο είναι το βιοντήζελ, μεθυλεστέρας που παράγεται κυρίως από ελαιούχους σπόρους (ηλίανθος, ελαιοκράμβη) και χρησιμοποιείται είτε μόνο του είτε σε μίγμα με πετρέλαιο κίνησης σε πετρελαιοκινητήρες και η βιοαιθανόλη, που παράγεται από σακχαρούχα, αμυλούχα και κυτταρινούχα φυτά (σιτάρι, καλαμπόκι, σόργο, τεύτλα) και χρησιμοποιείται είτε ως έχει σε βενζινοκινητήρες που έχουν υποστεί μετατροπή, είτε σε μίγμα με βενζίνη σε κανονικούς βεζινοκινητήρες, ενώ τέλος μπορεί να μεταραπεί σε ΕΤΒΕ (πρόσθετο βενζίνης).
6. Θέρμανση κτιρίων
Εκτός από την καύση των καυσόξυλων σε τζάκια και σόμπες, η χρήση της βιομάζας γίνεται συνήθως με την καύση θρυμμάτων ξύλου (wood chips) ή συσσωματωμάτων (pellets, μικρά πεπιεσμένα κομμάτια από σκόνη ξύλου ή αγροτικά παραπροϊόντα) σε σύγχρονους λέβητες, είτε ατομικούς είτε κεντρικούς, υψηλής τεχνολογίας με αυτόματη τροφοδοσία καυσίμου και ηλεκτρονικά ελεγχόμενη παροχή αέρα, οι οποίοι είναι σε θέση να αποδώσουν περισσότερο από το 90% της ενέργειας που περιέχεται στο ξύλο για θέρμανση.
Ειδικά για κτίρια στον αστικό χώρο, όπου η διαθέσιμη επιφάνεια για τοποθέτηση φωτοβολταϊκών και ηλιακών συλλεκτών είναι περιορισμένη, ή ακόμα και όταν δεν είναι δυνατή η εκσκαφή για τοποθέτηση σωλήνων εναλλακτών θερμότητας για χρήση αβαθούς γεωθερμίας, μια εναλλακτική λύση αποτελεί η χρήση καυστήρα βιομάζας σε συνδυασμό με ηλιακή ενέργεια και αποθήκη θερμότητας. Στην περίπτωση αυτή η ηλιακή ενέργεια θα χρησιμοποιείται για προθέρμανση και ο καυστήρας βιομάζας για την κύρια θέρμανση.