Przedstawiono sposoby zagospodarowania biomasy roślinnej w Polsce. Zdefiniowano pojęcie biomasy oraz przedstawiono jej główne źródła w Polsce. Podjęto problem postrzegania biomasy jako materiału odpadowego. Przedstawiono możliwości wykorzystania biomasy oraz jej poszczególnych składników na zróżnicowane cele i przeznaczenia.
EN
A review, with 53 refs., on the main sources of plant biomass in Poland and discussing technol. processes for its management. The concept of biomass was defined, its characteristics and valorization possibilities were presented. Its use as an energy material, animal feed, fertilizers, raw material for the prodn. of modern functional materials and biologically active compds. was discussed.
Już przed II wojną światową drewno poddawano zgazowaniu. Gazem tym napędzane były przede wszystkim samochody ciężarowe i osobowe na terenie Niemiec, a po polskich drogach takie pojazdy jeździły jeszcze długo po wojnie. Czy technologia ta może nam pomóc w transformacji energetycznej również dziś?
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę różnych układów poligeneracyjnych zasilanych biomasą umożliwiających jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej, ciepła, chłodu oraz paliw i chemikaliów. Opisano podstawowe elementy tych układów, takie jak moduły kogeneracyjne, czy chłodziarki absorpcyjne. Szczególną uwagę poświęcono wykorzystaniu biomasy jako odnawialnego źródła energii, którą po przetworzeniu (zgazowaniu lub fermentacji metanowej) na gaz syntezowy lub biogaz można wykorzystać jako paliwo w układach poligeneracyjnych. Omówiono przykłady instalacji wykonanych w Polsce. W artykule podkreślono potencjał poligeneracji w kontekście zrównoważonego rozwoju i transformacji energetycznej zgodnych z celami Unii Europejskiej dotyczącymi dekarbonizacji i efektywności energetycznej.
EN
The article presents an analysis of various biomass-powered polygeneration systems that enable simultaneous generation of electricity, heat, cooling, as well as fuels and chemicals. The basic components of these systems, such as cogeneration modules and absorption chillers, are described. Particular attention was given to the use of biomass as a renewable energy source, which, after processing (via gasification or methane fermentation) into syngas or biogas, can be used as fuel for polygeneration systems. Examples of real-life installations in Poland are discussed. The article highlights the potential of polygeneration in the context of sustainable development and energy transformation in line with the European Union’s goals decarbonization and energy efficiency goals.
The combustion or co-combustion of biomass or alternative fuels is important in the energy sector because of the need to reduce the share of fossil fuels. This article is a continuation of previous studies on the behaviour of the mineral matter of selected fuels during the sintering processes. The blends of wheat straw biomass from Polish crops (WS) with bituminous coal from the Makoszowa mine (BC) were studied. The study included proximate and ultimate analysis and oxide analysis of ash blends with the following composition: 10wt% WS/90wt%BC, 25wt% WS/75wt%BC, and 50wt% WS/50wt%BC. Based on the oxide content, a prediction (using FactSage 8.0 software) of the sintering process of the mixtures was tested. The following parameters were determined: slag phase content, specific heat at constant pressure, and ash density. The fracture stress tests were carried out using the mechanical test. Pressure tests were also performed using the pressure drop test method. The test results of all test methods used were compared with each other. Based on this comparison, a clear correlation was found between the sintering temperatures determined by the mechanical method and the pressure drop method and the physical properties of the ashes, such as density and heat capacity, as well as the chemical properties, i.e. the content of the slag phase. The results of the presented research are a valuable addition to the previous work of the authors. The goal of this work is to develop a precise and measurably simple method to determine the sintering temperature of ashes. This is an extremely important issue, especially in the case of the need to use a wide range of fuels in the energy industry.
Rynek paliw podlega często znacznym fluktuacjom. Dodatkowo w Unii Europejskiej gwałtownie jest wprowadzana polityka ekologiczna. Powoduje to kolejne duże zmiany na rynku energetycznym. Równocześnie polityka Unii Europejskiej wymusza dokonywanie inwestycji służących transformacji energetycznej przedsiębiorstw. Jedną z możliwości transformacji energetycznej jest substytucja węgla kamiennego przez biomasę. Substytucja taka powinna podlegać ocenie opłacalności ekonomicznej. W warunkach wysokiej niepewności, analiza opłacalności projektów inwestycyjnych jest bardzo trudna. Jednym z elementów pomocnych w przeprowadzeniu takiej analizy są maksymalne racjonalne ceny energii zawartej w biomasie. W artykule przedstawiono najważniejsze czynniki kształtujące, obecnie i w horyzoncie najbliższych lat, ceny biomasy. Jak wykazano, ze względu na dużą ilość czynników, nie jest możliwym stworzenie wiarygodnego modelu uwzględniającego ich wpływ na ceny biomasy. W artykule zaproponowano uproszczony algorytm, oparty o światowe ceny węgla kamiennego i cenę europejskich uprawnień do emisji CO2. Zaproponowany algorytm pozwala wyznaczyć maksymalną racjonalną cenę jednostki energii zawartej w biomasie. W artykule zamieszczono założenia przeprowadzonych obliczeń oraz wyniki dla lat 2025-2028.
EN
The fuel market is often subject to significant fluctuations. Additionally, ecological policy is being rapidly introduced in the European Union. This causes further major changes in the energy market. At the same time, the European Union's policy forces investments aimed at the energy transformation of enterprises. One of the possibilities of energy transformation is the substitution of hard coal by biomass. Such substitution should be subject to an economic viability assessment. In conditions of high uncertainty, analysing the profitability of investment projects is very difficult. One of the elements helpful in conducting such an analysis are the maximum rational prices for energy contained in biomass. The article presents the most important factors shaping biomass prices, currently and in the coming years. As shown, due to the large number of factors, it is not possible to create a reliable model that takes into account their impact on biomass prices. The article proposes a simplified algorithm based on global hard coal prices and the price of European CO2 emission allowances. The proposed algorithm allows you to determine the maximum rational price for a unit of energy contained in biomass. The article contains the assumptions of the calculations and the results for the years 2025-2028.
The paper presents the results of coal-biomass pellets combustion, in the fluidized bed. The paper's significance lies in its ability to demonstrate the impact of a share of coal slurry and biomass waste in the fuel (mixed with hard coal, in pellet form) in its combustion process, which takes place in specific thermal and flow conditions in the fluidized bed. This research is important as it not only emphasizes the importance of waste and biomass incineration, but also underlines the pressing need to transition to these sustainable energy practices, given their properties and potential to reduce carbon dioxide emissions.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań spalania weglowo-biomasowych peletów, w warstwie fluidalnej. Nowatorstwo pracy polega na wykazaniu oddziaływania udziału rozpatrywanego mułu węglowego i odpadów biomasy w paliwie (zmieszanych z węglem kamiennym, w postaci peletu) na proces jego spalania, w określonych warunkach termicznych i przepływowych warstwy fluidalnej. Badania te są ważne, ponieważ nie tylko podkreślają znaczenie spalania odpadów i biomasy, ale również podkreślają pilną potrzebę przej ścia na praktyki w zakresie zrównoważonej energii, biorąc pod uwagę ich Właściwości i potencjał do redukcji emisji dwutlenku węgla.
The efficient management of biomass fly ash is a key factor for the circular economy. Fly ash is produced in large quantities during biomass combustion and may be utilized for various applications, for both environmental and financial benefits. The main limitation of biomass fly ash utilization is its unrecognized potential caused by a lack of consistent law regulations. In this paper, possible paths of biomass fly ash management are discussed. The compositions of 4 fly ashes derived from biomass combustion in Polish units are presented, together with 2 examples of phosphorous-rich ashes. The five most promising ways of management are elaborated: concrete and cement production, phosphorous recovery and fertilizers, composites, ceramics, and sorbents. The latest state-of-the-art research regarding each path is briefly reviewed and current law regulations are introduced. Limitations for the safe management of biomass ash are also discussed.
PL
Zagospodarowanie popiołów lotnych z biomasy jest ważnym elementem gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Popiół lotny powstaje W znacznych ilościach podczas spalania biomasy, a jego odpowiednie zagospodarowanie może przynieść zarówno korzyści dla środowiska, jak i oszczędności finansowe. Głównym ograniczeniem wykorzystania popiołów lotnych z biomasy jest brak odpowiednich uregulowań prawnych, co powoduje również słabe rozpoznanie możliwości użycia popiołów. W artykule przedstawiono składy 4 popiołów lotnych pochodzących ze spalania biomasy W polskich obiektach energetyki zawodowej oraz 2 przykłady popiołów szczególnie bogatych w fosfor. Omówiono pięć najbardziej obiecujących sposobów wykorzystania: produkcja betonów i cementu, odzysk fosforu i zastosowanie jako nawozy, składnik kompozytów, materiały ceramiczne oraz sorbenty. Przedstawiono aktualne regulacje prawne oraz dokonano krótkiego przeglądu najnowszych badań dotyczących poszczególnych ścieżek. Omówiono także ograniczenia w zakresie bezpiecznego zagospodarowania popiołów z biomasy.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przeprowadzono pirolizę czterech surowców biomasy roślinnej: słomy pszenicznej, paździerzy lnianych, odpadów kukurydzianych i pestek wiśni, w atmosferze CO₂ i w trybie kaskadowego wzrostu temperatury, aż do osiągnięcia 500°C. Do oceny otrzymanych biowęgli zastosowano analizę termograwimetryczną i różnicową kalorymetrię skaningową (DSC). Wyznaczono ubytek masy oraz temperaturę i wielkość efektów cieplnych zachodzących podczas ogrzewania w warunkach utleniających. Wynikiem analiz była ocena efektów cieplnych zachodzących pod wpływem utleniania biowęgli, która potwierdziła możliwość stosowania techniki DSC do oceny ich właściwości energetycznych.
EN
Wheat straw, flax shives, corn waste or cherry pits were pyrolyzed in a CO₂ atmosphere in a cascading temp. increase mode until 500°C was reached. TG anal. and DSC were used to evaluate the obtained biochars. The mass loss, temp. and the magnitude of thermal effects occurring during heating under oxidizing conditions were detd.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii przynosi korzyści środowiskowe. Biomasa jest jednym z podstawowych niekonwencjonalnych źródeł energii w Polsce. Spośród roślin zbożowych uprawianych w Polsce ziarno owsa może być najbardziej przydatne do wykorzystania na cele energetyczne, gdyż ma ono mniejsze znaczenie konsumpcyjne i paszowe, zaś technologia uprawy jest dobrze znana producentom. Wykorzystanie owsa na cele energetyczne jest efektywne ekonomicznie, zwłaszcza jeśli ziarno jest produkowane we własnym gospodarstwie, z wykorzystaniem własnych maszyn i technologii niskonakładowych Wykorzystanie owsa daje korzyści środowiskowe, ponieważ pozwala na ograniczenie zużycia surowców kopalnych oraz zmniejsza emisję uciążliwych gazów i pyłów do atmosfery. Dlatego też podjęto badania w celu określenia wartości opałowej ziarna i zawartość popiołu po jego spaleniu. Wyniki przeprowadzonych badań pozwalają stwierdzić, że formy nieoplewione owsa są bardziej przydatne do produkcji biomasy w porównaniu do form oplewionych. Mają większą wartość kaloryczną i zawierają mniej popiołu.
EN
The use of renewable energy sources brings environmental benefits. Biomass is one of the basic non-conventional energy sources in Poland. Among the cereal crops cultivated in Poland, oat grain may be the most useful for energy purposes, as it has less consumption and feed significance, and the cultivation technology is well known to producers. The use of oats for energy purposes is economically effective, especially if the grain is produced on one's own farm, using one's own machines and low-cost technologies. The use of oats brings environmental benefits, as it allows for the reduction of the consumption of fossil raw materials and reduces the emission of harmful gases and dust into the atmosphere. Therefore, research was undertaken to determine the calorific value of grain and the ash content after its combustion. The results of the conducted research allow us to state that naked forms of oats are more useful for biomass production compared to hulled forms. They have a higher calorific value and contain less ash.
The paper presents an emergy analysis of the poultry farm regarding shifting energy sources from fossil fuels to biomass generated onsite in broilers and hen eggs rearing systems. It has been found that the manure produced on the farm has sufficient energy potential to replace the currently used energy carriers, both for heating and electricity supply. Replacing the currently used conventional energy resources with chicken manure will increase the emission charges. However, implementation of low-emission combustion techniques can help with reducing the emissions. Emergy analysis showed that for the conventional energy mix used in the farm, the Renewability Index (REN) is 0.5797, the Environmental Loading Ratio (ELR) is 171.49 and the Emergy Yield Ratio (EYR) has a value of about 1. If energy carriers are replaced by chicken manure, the REN may increase by 6.19% and the ELR may decrease by 6.11%. These relatively small changes should be considered in the context of the large scale of chicken production in Poland.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zawarte są informacje na temat charakterystyki biomasy. Opisano wybrane rośliny przeznaczone do produkcji biomasy oraz podział biomasy przeznaczonej do celów energetycznych na grupy i sposoby konwersji biomasy na biopaliwa. Kolejna część poświęcona jest kotłom na biomasę, ich rodzajom, zmechanizowaniu i zasadzie działania. Ostatnim etapem jest opis modelu matematycznego procesu spalania biomasy.
EN
The article provides information about the characteristics of biomass. It describes selected plants intended for biomass production, categorizes biomass for energy purposes into groups, and discusses methods of converting biomass into biofuels The next section focuses on biomass boilers, their types, mechanization, and operational principles. The final stage involves the description of a mathematical model for the biomass combustion process.
Wkrótce spodziewane jest zwiększenie podaży biomasy stałej poprzez uprawę roślin energetycznych. Dane sugerują możliwość uprawy tych roślin na glebach średniej jakości. Bliższe środowisku metody pozyskiwania energii są obecnie jednym z głównych priorytetów naukowców.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this study, a binary fluidised bed made out of quartz sand and cenospheres for the biomass combustion process was created. Materials were fluidised with air to achieve a vertical density profile (from 0.5 g/cm³ to 1.1 g/cm³) resulting from grains segregation. The density profile was selected to ensure optimal control over the location of the combusted fuel particle. This involved positioning the process as close to the bottom sieve as possible. Fluidised bed combustion was carried out at temperatures of 600°C, 700°C, 820°C and 870°C using straw, willow and sawmill pellets as fuels. Qualitative and quantitative analysis of flue gases was performed using an FTIR spectrometer. Over 90% carbon conversion from the biomass to carbon dioxide was achieved at 700°C. At 820°C and 870°C, 100% of biomass carbon left the reactor as CO2. The composition of organic compounds in the process products remained low, reaching a maximum of 3.0% wt. at 600°C. To gain further insights into the processes occurring in the immediate vicinity of biomass samples, a complementary TGA/FTIR analysis was conducted. This aimed to clarify the impact of the biomass particle decomposition stage in the fluidised bed combustion process. The proposed mechanism for biomass combustion in the binary fluidised bed contains the particle decomposition stage and the subsequent stage resulting from the coalescence of bubbles containing flammable components and bubbles containing oxidiser.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This study demonstrates that the process of mushroom production, from straw acquisition through substrate preparation to mushroom harvesting, and the utilisation of the remaining biomass as a valuable soil conditioner allows for minimising residue and reducing the use of mineral fertilisers It helps fill the gaps in the currently deficient manure in agricultural production, which has a significant positive impact on the natural environment as well as the economic aspect of production. Because of the biotransformation of organic matter in straw with the addition of nitrogen (from poultry litter) and calcium compounds (gypsum) in the mushroom cultivation process, a biomorphic mass with high fertiliser values is produced, as confirmed by research. The above fits into the framework of carbon farming, enabling maximum, fully ecological, and climate-friendly use of post-production agricultural biomass. The presented solution of "from the field to the mushroom farm and back to the field" seems decidedly more beneficial than straw fertilisation as it allows for a much broader assurance of continuity in the carbon cycle.
Głównym zamysłem było zbadanie zaobserwowanego we wcześniejszych badaniach efektu zauważalnie intensywniejszej konwersji termicznej pszenicy, która była prażona na cele browarnicze w mieszance z drobną frakcją pyłu drzewnego. Takie zboże po oddzieleniu od drobnej frakcji uzyskało ciemniejszą barwę i utraciło więcej części lotnych. Postawiono wtedy hipotezę, że może to być spowodowane utlenieniem się części materiału pyłowego i dostarczeniem w ten sposób dodatkowego ciepła do procesu w egzotermicznych reakcjach. Oprócz sprawdzenia wpływu różnych parametrów na proces właśnie zbadanie poprawności tej hipotezy uznano za główny cel pracy. Odbyło się to na stanowisku z dobrze izolowaną przestrzenią roboczą, w której próbki mogłyby być toryfikowane zarówno w warunkach beztlenowych, jak i w atmosferze z zadanym udziałem tlenu. W toku badań przyjęte założenie, że to przede wszystkim tlen oddziałujący z drobną frakcją powoduje znaczące różnice w procesie, okazało się niewystarczające. Na podstawie otrzymanych wyników można wnioskować, że o ile obecność tlenu w procesie istotnie wpływa na stopień konwersji termicznej, o tyle wpływ frakcji drobnej nie jest do końca jednoznaczny, co może wskazywać na znaczące działanie również innego mechanizmu.
The article presents the upgrading of biogas to biomethane using membranes. Currently, most of the biogas produced in Europe is burned in cogeneration units to produce electricity and heat. Upgrading raw biogas into biomethane seems to be future-proof and promising, especially considering the possibility of injecting enriched biogas into the transmission network or using it in the transport sector. A future solution is the enrichment of biogas into biomethane as an energy carrier. Waste-free purification of gas streams, recycling of raw materials and reducing energy consumption are possible, among others, thanks to the use of technologies using membrane modules. Factors that determine the profitability of a biogas enrichment installation are the selectivity of the membrane towards the separated gases, permeability, lifetime, temperature and humidity range, maintenance and replacement costs. An important problem is the lack of legal regulations in Poland regarding biomethane as a transport fuel. Currently, work is underway on legal regulations that will allow for the widespread use of treated biomethane in transport and the possibility of injecting it into gas networks.
Niniejsza praca naukowa dotyczy wyników badań związanych z analizą zamienności paliw stałych dla kotłów grzewczych małej mocy. Opracowanie skupia się na wskaźnikach ekologicznych oraz ekonomicznych wybranych paliw stałych konwencjonalnych i odnawialnych. Wyniki badań dają wgląd w proces spalania konkretnych paliw biomasowych w oparciu o analizę techniczną, a także badania emisji substancji szkodliwych. Otrzymane rezultaty badań cieplnych oraz emisyjnych posłużyły do określenia średnich stężeń masowych emitowanych substancji szkodliwych oraz do oszacowania średnich parametrów cieplnych kotła, takich jak moc, sprawność i temperatura spalin. Zestawienie zebranych parametrów umożliwiło stworzenie szerszego obrazu procesu spalania biomasy, określenie konsekwencji środowiskowych używania badanych wsadów oraz oszacowanie wpływu zmiany obecnie eksploatowanych paliw kopalnych na biomasę. Przedstawiona analiza ekonomiczna pozwoliła także zauważyć potencjał ekonomiczny w przypadku słomy z pszenicy jako paliwa biomasowego.
EN
The present research work concerns the subject of the analysis of the interchangeability of solid fuels in low-power boilers. The study focuses on ecological and economic indicators of selected conventional and renewable solid fuels. The results provide insight into the combustion process of specific biomass fuels created on the basis of technical analysis and fuel interchangeability analysis as well as the research on the emission of harmful substances. The obtained results of thermal and emission tests were used to determine the average mass concentrations of emitted harmful substances and to estimate the average thermal parameters of the boiler, such as power, efficiency and flue gas temperature. The summary of the collected parameters enabled the creation of a broader picture of the biomass combustion process, allowed for the estimations of the environmental consequences of the use of the tested feedstocks and revealed the predicted impacts of changing the currently used fossil fuels on biomass. The presented economic analysis also revealed the profitable potential of wheat straw as a biomass fuel.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Łupiny orzechów laskowych, produkt uboczny przemysłu spożywczego, mają znaczny potencjał jako prekursor do produkcji węgla aktywnego ze względu na ich dużą dostępność i dużą zawartość węgla. Przedstawiono badania możliwości przekształcenia łupin orzechów laskowych w węgiel aktywny, wykorzystany do oczyszczania ścieków z zanieczyszczeń organicznych. Porównano procesy aktywacji fizycznej i chemicznej otrzymanego węgla. Otrzymano wysoce porowaty materiał o powierzchni właściwej 1211 m²/g. Ponadto przedstawiono izotermy adsorpcji i oznaczono pojemność adsorpcyjną biowęgla względem rodaminy B.
EN
Hazelnut shells were pyrolyzed at 500°C for 1 h. The obtained biochar was activated phys. with CO₂ at 800°C or chem. with KOH at 850°C. A porous material with a sp. surface area of 1211 m²/g was obtained. The adsorption properties of activated C were tested in relation to the adsorption of rhodamine B. The adsorption capacity was 64.4 mg/g. The Langmuir, Freundlich, Sips and Toth adsorption equil. models were used to describe the rhodamine adsorption isotherm. The best fit to the exptl. data was observed for the Sips isotherm.
Azot jest ważnym makroskładnikiem biomasy, ponieważ odgrywa istotną rolę w procesach metabolicznych, produkcji białek, syntezie aminokwasów, enzymów, hormonów oraz jest składnikiem chlorofilu. Ocena jego niedoborów w uprawach kukurydzy jest przedmiotem badań naukowych. W artykule zaprezentowano wyniki pomiarów w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych wskaźników teledetekcyjnych kukurydzy uprawianej w wariantach nawożenia 0-150 kg·N/ha. Zaproponowana metoda oceny niedoboru azotu z wykorzystaniem sensora Crop Circle pozwala na autonomiczne sterowanie precyzyjnym nawożeniem doglebowym w projektowanym rozwiązaniu robota polowego.
EN
Nitrogen is an important macronutrient of biomass because it plays an important role in metabolic processes, protein production, amino acid synthesis, enzymes, hormones and is a component of chlorophyll. The assessment of its deficiencies in maize crops is the subject of scientific research. The article presents the results of measurements in controlled laboratory conditions of remote sensing indices of maize cultivated in fertilization variants of 0-150 kg·N/ha. The proposed method of assessing nitrogen deficiency using the Crop Circle sensor allows for autonomous control of precise soil fertilization in the designed solution of a field robot.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.