ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ

Η Αεριοποίηση της Βιομάζας είναι μια θερμοχημική διαδικασία στην οποία η στερεή βιομάζα μετατρέπεται σε καύσιμο αέριο (syngas),   με βασικά συστατικά το μονοξείδιο του άνθρακα, το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό επιτυγχάνεται από την αντίδραση της πρώτης ύλης σε υψηλές θερμοκρασίες (> 700 ° C), κατά την οποία έχουμε ατελή καύση, σε συνδυασμό με μία ελεγχόμενη παροχή οξυγόνου και ατμού. Το αέριο μίγμα που προκύπτει ονομάζεται βιοαέριο και μετά την παραγωγή του διηθείται, ψύχεται και τελικά χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε Μηχανές Εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ), οι οποίες είναι συνδεδεμένες με Γεννήτριες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ενέργεια που προέρχεται από την αεριοποίηση και καύση του προκύπτοντος αερίου θεωρείται ότι είναι μια Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας (ΑΠΕ), επειδή οι ενώσεις  της εξαέρωσης λήφθηκαν από προϊόντα  βιομάζας. Το σύστημα αεριοποίησης  βασίζεται σε έναν σταθερής-κλίνης Αεριοποιητή, ή στην πιο εξελιγμένη του μορφή και ανάλογα με τη χρήση σε έναν Αεριοποιητή ρευστοποιημένης-κλίνης.

Η διαδικασία που ακολουθείται στη μέθοδο της αεριοποίησης πιο αναλυτικά είναι η εξής:

Αρχικά θερμαίνεται η βιομάζα εντός του Αεριοποιητή, περίπου στους 100 oC, ώστε να υποστεί ξήρανση και να εξατμιστεί το νερό που περιέχεται σε αυτή. Στo επόμενο στάδιο πραγματοποιείται πυρόλυση της βιομάζας ,περίπου στους 300 oC , κατά την οποία το καύσιμο χάνει το 70% του βάρους του και σχηματίζεται ένα ανθρακούχο υπόλειμμα. Πυρόλυση ουσιαστικά σημαίνει «ατελής καύση», δηλαδή σε θερμοκρασία 600οC το ξύλο αρχίζει να γίνεται πια αέριο. Τα υποπροϊόντα αυτού του σταδίου, τα οποία δεν αεριοποιούνται, είναι η τέφρα και το κάρβουνο. Με την καύση που πραγματοποιείται στο επόμενο στάδιο στους 1400 oC, το ανθρακούχο υπόλειμμα οξειδώνεται και καίγεται μέρος των άλλων παραγόμενων προϊόντων της πυρόλυσης. Στο τελικό στάδιο της αεριοποίησης (~1000 oC), το ανθρακούχο υπόλειμμα με τη βοήθεια του μέσου αεριοποίησης που έχει επιλεγεί, αντιδρούν και παράγουν το επιθυμητό αέριο καύσιμο (syngas).Το αέριο στη συνέχεια θα ψυχθεί και θα πέσει στους 400-500οC.

Με αυτή τη θερμοκρασία εξέρχεται από τους Αεριοποιητές και μπαίνει σε ένα σύστημα καθαρισμού και ψύξης (cyclones, φίλτρα, spray), όπου ψύχεται περισσότερο σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, για να αυξηθεί η ενεργειακή του πυκνότητα, αφού μόνο έτσι μπορεί να αποδώσει ικανοποιητική ισχύ σε ηλεκτρική ενέργεια. Για την ψύξη του αυτή και τον καθαρισμό του από αιωρούμενα σωματίδια (πίσσα και τέφρα), που μειώνουν την απόδοσή του, χρησιμοποιείται καθαρό νερό, το οποίο κυκλοφορεί σε απολύτως κλειστό στεγανό σύστημα. Αφού λοιπόν ψυχθεί, το παραγόμενο αέριο οδηγείται στις Μηχανές Εσωτερικής Καύσης(ΜΕΚ) που διαθέτει η Μονάδα, καίγεται σε συνθήκες τέλειας καύσης πια  και από την καύση αυτή παράγεται μηχανική ενέργεια, η οποία μέσω εγκατεστημένων Γεννητριών μετατρέπεται σε ηλεκτρική και οδηγείται στο Δίκτυο.

Η τεχνολογία Αεριοποίησης Βιομάζας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί μια από τις πιο εξελιγμένες ενεργειακές τεχνολογίες, αφού συνδυάζει ικανοποιητική απόδοση ισχύος με απόλυτη φιλικότητα απέναντι στο περιβάλλον. Σε σχέση με τους συμβατικούς τρόπους παραγωγής (καύση λιγνίτη, πετρελαίου, φυσικού αερίου), δε μολύνει το περιβάλλον με διαδικασίες εξόρυξης και καύσης που αποδίδουν βλαβερούς υδρογονάνθρακες και σωματίδια στο περιβάλλον, συστατικά άκρως καρκινογόνα και τα οποία απουσιάζουν εντελώς στην περίπτωσή των μονάδων αεριοποίησης Βιομάζας .Με αυτή τη διαδικασία  παράγεται ελάχιστο διοξείδιο του άνθρακα, γεγονός πολύ σημαντικό αφού όλοι οι άλλοι τρόποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, απελευθερώνουν ως γνωστόν μεγάλες ποσότητες του αερίου αυτού, που είναι και το κύριο αίτιο του φαινομένου του θερμοκηπίου.

Με την παραπάνω διεργασία (ατελή καύση), παράγεται  εντός κλειστού και ασφαλούς κυκλώματος υψηλό ποσοστό μονοξείδιο του άνθρακα, που είναι ουσιαστικά το συστατικό που οδηγεί στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην περίπτωσή μας. Όλη η ποσότητα μονοξειδίου καίγεται εξ’ ολοκλήρου μετά στις μηχανές και η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια οφείλεται στην καύση του. Για αυτό και στα καυσαέρια των Μηχανών Εσωτερικής Καύσης εκλύονται ασήμαντα ποσοστά ρύπων στην ατμόσφαιρα.

Η αεριοποίηση λοιπόν είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί φυσική καύσιμη ύλη που καίγεται μερικώς σε ελεγχόμενες συνθήκες. Δεν γίνεται δηλαδή καμιά διαρροή αερίου ή υγρού, αφού όλα τα συστήματα είναι στεγανά. Και έτσι πρέπει να συμβαίνει, αφού αν υπάρξουν απώλειες στην ποσότητα του αερίου, μειώνεται και η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια. Επιπλέον οφέλη που μπορούμε να εκμεταλλευτούμε από την συγκεκριμένη τεχνολογία είναι το υψηλό παραγόμενο θερμικό φορτίο που προκύπτει από την ψύξη της Μηχανής Εσωτερικής Καύσης, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση και έχει αρκετές εφαρμογές (π.χ. θερμοκηπιακές μονάδες). Επίσης τα υπολείμματα τέφρας της αεριοποίησης που συλλέγονται μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αγροτικές καλλιέργειες.

Η αξιοποίηση της Βιομάζας  για την παραγωγή ενέργειας μέσω της Αεριοποίησης είναι μια τεχνολογία με μακρά ιστορία. Η πρόοδος της τεχνολογίας έχει οδηγήσει στην εγκατάσταση χιλιάδων μονάδων στον κόσμο, τόσο σε υπαίθριες εγκαταστάσεις όσο και σε Δημόσια κτήρια (σχολεία, νοσοκομεία κ,α), εμπορικά κέντρα, βιομηχανικούς χώρους. Ειδικότερα στην Κεντρική και Βόρεια Ευρώπη, η Αεριοποίηση της Βιομάζας αποτελεί τον πρώτο τομέα παραγωγής ενέργειας από ΑΠΕ. Μεγάλο μέρος  των τηλεθερμικών συστημάτων  των πόλεων της Ευρώπης  στηρίζεται σε Μονάδες Συμπαραγωγής Ηλεκτρικής Ενεργείας και θερμότητας  από Αεριοποίηση Βιομάζας.