UNIVERSITATEA TEFAN CEL MARE SUCEAVA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRIC I TIINA CALCULATOARELOR

SISTEME MODERNE PENTRU CONDUCEREA

PROCESELOR ENERGETICE - MASTERAT

-INSTALATII DE COGENERARE DE MEDIE SI MICA PUTERE-

CENTRALA DE COGENERARE PE BAZA DE BIOMASACOORDONATOR TIINIFIC:

Prof. Dr. Ing. PAVEL ATANASOAIE

STUDENT:

Macovei Stela Doinita

-SUCEAVA, iunie 2009 -

Faptul ca tarile UE isi axeaza atentia asupra unor sisteme eficiente de furnizare a utilitatilor termice , constituie, un argument forte in favoarea modernizarii sistemelor de termoficare, numite mai recent sisteme de cogenerare. De la bun inceput trebuie precizat ca termoficarea nu este solutia unica de furnizare a caldurii, dar principiul cogenerarii demonstreaza clar eficienta sporita a utilizarii combustibililor fosili in procesul de furnizare a caldurii si energiei electrice. Mai mult decat atat, promovarea cogenerarii conduce la reducerea semnificativa a noxelor degajate in atmosfera prin arderea combustibililor fosili.

CHP sau Cogenerarea este un proces de transformare a energiei in care electricitatea si caldura folositoare sunt produse simultan, intr-un singur proces. Caldura de tip CHP poate fi folosita fie pentru instalatia de termoficare, fie pentru procesele industriale.Procesul CHP poate fi bazat pe folosirea turbinelor de aburi sau de gaz sau a motoarelor pe combustie. Sursa primara de energie poate fi constituita dintr-o gama larga de combustibili, incluzand combustibili de biomasa si fosili, precum si energie geotermala sau solara.

Dupa energia solara ,biomasa a fost folosita in scopuri energetice inca de cand a fost descoperit focul, pentru ca primii oameni s-au incalzit arzand lemne si apoi au descoperit carbunele, petrolul si gazele naturale. Prin ardere atat lemnul, denumit si combustibil bioregenarabil cat si carbunele , petrolul, gazele naturale denumiti si combustibili fosili, degaja in atmosfera bioxidul de carbon, unul din poluatorii responsabili pentru schimbarile climatice ale pamantului din ultima perioada. Diferenta consta in aceea ca biomasa transformata in combustibili fosili are nevoie de o perioada de timp foarte indelungata, milioane de ani, pentru a se regenera pe cand lemnul proaspat se poate regenera intr-o perioada foarte scurta de timp si de aceea acesti combustibili proveniti din biomasa proaspata capata si denumirea de combustibili bioregenerabili.

Deoarece in Suceava suprafaa fondului forestier reprezint 53% din cea a judeului, ocupnd din acest punct de vedere primul loc pe ar, se poate spune ca judetul poate fi un bun rezervor de biomasa tanara. Acesta este si motivul care a facut posibila construirea la Radauti a celei mai mari centrale de cogenerare din tara. Este o centrala in cogenerare care se alimenteaza cu coaja de copac si alte parti neutilizabile in obtinerea de cherestea, produse sub forma de peleti. Peleii folositi sunt combustibili solizi, cu coninut sczut de umiditate, obinui din rumegu, achii de lemn sau chiar scoar de arbori, prin presare mecanic. Acetia reprezint un combustibil solid nou ce rspunde cerinelor actuale de utilizare a energiei curate i regenerabile. Producerea lor nu necesit aditivi sau liani datorit rinilor exitente n mod natural n materia prim de baz.In plus, acestia sunt considerati cea mai ieftina sursa de energie obtinuta din materiale regenerabile, cu 14% mai ieftini decat gazul.

O parte din resturile de material lemnos ramanea in padure sau era deversat in rauri, in ambele cazuri producand grave efecte ecologice. Noua centrala are o tehnologie moderna, cu ardere la temperaturi foarte inalte, care nu lasa in urma decat o substanta inerta, eliminand pericolul acestor deseuri acidificante.Exploatarile forestiere, fabricile de cherestea si in general fabricile de prelucrarea lemnului produc la randul lor o mare cantitate de deseuri lemnoase, care intra in categoria biomasei vegetale de generatia a II a. Exista si asa numita biomasa de generatia I constituita din diverse culturi agricole ca porumb, grau, sfecla de zahar din care se poate obtine combustibilul lichid cu denumirea de bioetanol sau culturile de rapita, floarea soarelui, arahide, palmier de ulei din care poate fi obtinut combustibilul lichid cu denumirea de biodiesel .

Utilizarea biomasei de generatia I , ridica in prezent unele probleme de etica, datorita posibilitatii utilizarii suprafetelor planetei pentru obtinerea de combustibili, in detrimentul utilizarii pentru culturi alimentare, in conditiile in care o parte insemnata a populatiei planetei mai sufera de foame. In aceste conditii majoritatea statelor dezvoltate au initiat, in ultima perioada, ample programe pentru utilizarea in scopuri energetice a biomasei vegetale prospete din generatia a II a. Principala diferen dintre energia obinut din combustibilii clasici i respectiv biomas este urmtoarea: combustibilii fosili nu pot fi transformai n energie utilizabil dect dup mii de ani, n timp ce energia biomasei este regenerabil putnd fi folosit an de an. Biomasa proaspata poate fi prelucrata in diverse moduri : - arderea - produce energie termica. - fermentarea - produce biogaz. - presarea sau peletizarea - produce combustibil solid (brichete sau peleti) .- distilarea - produce combustibil lichid ( bioetanol, biodiesel) .

Prin fermentare, 1 tona de biomasa poate produce 70 - 150 mc de biogaz iar prin cogenerare poate produce 190 kw de electricitate. Un kilogram de biomasa prospata poate produce energie pentru a face sa functioneze: - un fier de calcat ( 1000 w) timp de 10 minute - un televizor (80 w) timp de 1 ora si 45 minute. - un bec ( 60 w) timp de 2 ore si 20 minute Tarile dezvoltate din Europa au trecut de cativa ani buni la programe intensive de exploatare a acestui rezervor nesecat de energie bioregenerabila curata si rezultatele sunt pe masura. In Romania avem un volum imens de biomasa proaspata de generatia a II a, neutilizata si care de multe ori o intalnim poluand malurile si albiile raurilor de munte asa incat nu va trece mult timp pana cand Comunitatea Europeana va aplica probabil sanctiuni severe pentru a ne opri de la inconstienta de care dam dovada in folosirea resurselor proprii de energie regenerabila.

Fondul forestier al Romaniei are o suprafata totala de 6,4 mil. ha. din care cca 65 % in proprietate publica de stat si restul in proprietate privata. Cantitatea totala de lemn pe picior existenta pe aceasta suprafata este de 1350 mil. mc. Cresterea naturala medie anuala a fondului forestier al Romaniei se cifreaza in jurul valorii de 5,6 mil. mc. la care se adauga impaduririle efecutate anual pe cca 18000 ha din fondul forestier. Volumul total anual de masa lemnoasa taiata in exploatarile forestiere este de cca 10 mil mc , cifra fluctuanta de la an la an si in general greu de controlat in ultima perioada, lasand loc la multe speculatii. Daca luam in considerare faptul ca din masa lemnoasa pe picior taiata, ajunge in produsul finit numai o cantitate de maxim 50 % avem dimensiunea volumului deseurilor lemnoase , deci a biomasei care numai din lemnul exploatat poate depasi 5 mil mc anual. Daca la aceasta cantitate mai adaugam si biomasa rezultata din operatiile de intretinere a padurilor si in general a fondului forestier precum si cea rezultata din prelucrarea secundara a lemnului, avem o imagine cat de cat completa a volumului de biomasa vegetala din Romania ce asteapta sa fie reconvertit in energie. Noua centrala in cogenerare pe care a inaugurat-o Compania Schweighofer la Radauti va produce 17 MW - energie termica, folosita si pentru incalzirea si utilitatile partii administrative a fabricii de cherestea de la Radauti, dar mai ales in scop industrial, in procesul de prelucrare a lemnului pentru cherestea. Aburul va mai produce si 5 MW energie electrica, ce va fi livrata in reteaua nationala.Aceeasi firma va inaugura la Sebes o alta centrala de cogenerare pe biomasa, cu o putere la jumatate fata de cea din Radauti si intentioneaza sa investeasca inca 25 - 30 de milioane de euro intr-o alta centrala de acest tip tot in Sebes, ce va avea o capacitate de 8,5 MW de energie electrica.

Intelegand importanta pe care ar trebui s-o acorde promovarii de strategii pentru obtinerea energiei regenerabile, autoritile din tara noastra intenioneaz s introduc, din 2009, o nou tax care s sprijine producia de energie n centralele de nalt eficien. Consumatorii de electricitate vor trebui, de anul viitor, s plteasc o tax destinat sprijinirii produciei de energie n centralele de cogenerare, care realizeaz simultan electricitate i cldur, i cu un randament de peste 80%. Msura va ncuraja, potrivit autoritilor, promovarea investiiilor n instalaii noi, mai puin poluante, i economiile de combustibil.

Principiul de functionare a centralei de cogenerare pe baza de biomasa de la RadautiDescrierea procesului: Producerea gazului are loc intr-un reactor care este umplut cu combustibil natural introdus prin partea de sus prin metoda surubului (insurubarii) lui Arhimede. Cenusa este eliminata la baza reactorului intr-un container. La iesirea din reactor gazul are o temperature de 550 C si contine un anumit numar de poluanti (gudron, particule). Inainte de a fi injectat intr-un motor standard pe gaz, gazul este racit si trece prin diverse stadii de tratare: racitor, spalare cu apa, si filtrare.

Sistemul de spalare cu apa functioneaza intr-un circuit inchis, care include o mini-uzina de tratare a apei. Apa suplimentara, rezultata in urma condensarii apei continute de gaz, (umiditatea lemnului) este evacuata dupa tratare in reteaua de apa reziduala.

PAGE 7