バイオマスエネルギー資源の理解

エネルギー生産の世界では、バイオマスは、動物の排泄物、木質ペレットなどを使用して電気を生成する一般的な方法の 1 つです。環境要因もあるかもしれませんが、バイオマスエネルギーは再生可能エネルギー源と呼ばれています。バイオマスが他のエネルギーと比較して最も環境に優しいタイプのエネルギーであるかどうかについては、まだ議論が続いています.

長年にわたり、バイオマスエネルギーは有益であると思われ、信頼性と一貫性の両方を備えた多くの可能性を持つ代替エネルギー源として機能しています.今日の英国では、再生可能エネルギーの 45% 以上が消費されており、バイオマス エネルギーは約 12% を提供しています。これは、風力に次いで 2 番目に大きな貢献者となります。今日は、バイオマス エネルギーの定義、用途、種類、働き、環境への影響、長所と短所を知ることができます。また、バイオマスがどのようにエネルギーに変換され、発電にどのように使用されるかについても知ることができます。

バイオマスエネルギーとは?

バイオマスは単に「有機物」を意味します。つまり、バイオマスとは、動物の排泄物、作物の排泄物、庭の排泄物など、生きている、または生きていたものすべてです。したがって、バイオマス再生可能エネルギーは、バイオマス物質を使用する方法から得られる電力です。バイオマスは太陽からエネルギーを得て貯蔵し、植物は光合成と呼ばれるプロセスで太陽のエネルギーを吸収します。植物の化学エネルギーは動物に伝わり、人々はそれらを食べます.

植物や動物の材料は、サトウキビ、トウモロコシ、木材チップ、さらには糞である場合もあります.これらの材料は、バイオマスとして使用される場合、原料と呼ばれます。

EU と国連によると、バイオマスは、より多くの木や植物を植えることで更新できるため、再生可能なエネルギー源です。しかし、バイオマスを燃やすと炭素負債が発生し、再吸収するのに最大104年かかる可能性があるため、期待するほど環境に優しくないかもしれません.しかし、以下の理由により、依然として再生可能な資源と見なされています:

• 森林資源、工場、廃材からの廃棄物残留物がなくなることはありません。
• 森林はその恩恵により適切に管理されています。

エネルギーのバイオマス源には以下が含まれます:

• 木材および木材加工廃棄物 – 薪、木質ペレット、木材チップ、製材および家具工場のおがくずおよび廃棄物、パルプおよび製紙工場からの黒液
• 農作物と廃棄物 - トウモロコシ、大豆、サトウキビ、スイッチグラス、木本植物、藻類、および作物と食品加工残渣
• 都市の固形廃棄物に含まれる生物由来物質 – 紙、綿、羊毛製品、食品、庭、木くず
• 動物の糞尿と下水

バイオマスエネルギーの応用

バイオマスエネルギーの用途は非常に広大ですが、バイオマス原料を使用して3種類のエネルギーを作り出すことができます。熱、電気、バイオディーゼルなどのバイオ燃料。ほとんどのバイオマスプラントは、熱と電気の両方を生成するため、複数のタスクをこなします。これらのプラントは、CHP (Combined Heat and Power) プラントと呼ばれることがよくあります。何千年も行われているのと同じように、原料を燃やすだけで熱を発生させます。

バイオマス エネルギーの用途は、家庭で使用される小型のストーブから、電力を生産するための集中型ユーティリティによって使用される大規模な発電所までさまざまです。住宅用途では、バイオマスは主に調理と暖房に使用されます。木材は最も一般的な燃料資源ですが、他の材料も利用できます。新しい設計の薪ストーブは、冷却または加熱システムの効率を改善し、必要な燃料の量を減らすことができます。

産業やビジネスでは、バイオマスエネルギーの使用には、暖房、給湯暖房、および発電が含まれます。製材所などのほとんどの産業施設では、自然に有機廃棄物が発生します。

2020 年には、バイオマス エネルギーは、約 4,532 兆英国熱量単位 (TBtu) または約 4.5 千兆 (Btu) を提供します。これは、米国の総一次エネルギー消費量の約 4.9% です。約 2,101 TBtu は木材および木材由来のバイオマスから、2,000 TBtu はバイオ燃料 (主にエタノール) から、430 TBtu は都市廃棄物のバイオマスからのものでした。

バイオマスエネルギー資源の種類

以下は、さまざまな種類のバイオマス エネルギー源です。

木と木くず

これらは、バイオマスエネルギー源の最も一般的な形態です。何千年もの間、薪を燃やして暖房や料理に使用してきました。バイオマスは今日も主要なエネルギー源であり続けており、米国で使用される木材および木材廃棄物燃料の約 84% は、産業、商業事業、および電力生産者によって消費されています。残りは、主に木材で、家の暖房や調理に使用されます。

最も一般的な木材廃棄物には、樹皮、おがくず、木材チップ、および木材スクラップが含まれます。それらは、今日使用されているエネルギーの約 2% しか提供していません。多くの木材および製紙産業は、木材廃棄物を使用して独自の蒸気と電気を生成しています。これにより、会社はより多くのお金を節約でき、廃棄物を処分する必要がなくなり、電力も節約できます。

都市固形廃棄物、埋め立てガス、バイオガス

都市固形廃棄物 (MSW) は、生ゴミ、刈り取った芝生、落ち葉などの生ゴミです。 MSW は、廃棄物発電プラントで MSW を燃焼させるか、バイオマスを回収することにより、エネルギー源となります。最初のものでは、ごみを燃やして蒸気を生成し、暖房または発電に使用します。

埋立地では、バイオマスは腐敗し、バイオガスまたは埋立地ガスとも呼ばれるメタンガスを放出します。ほとんどの埋め立て地には、燃料源として使用されるメタンガスを収集するシステムがあります。一部の酪農家は、牛舎からのすべての泥と肥料を入れる「ダイジェスター」と呼ばれるタンクからバイオガスを取得します。

バイオ燃料

エタノールとバイオディーゼルを含む 2 つの一般的なバイオ燃料があります。これらの燃料はバイオマス材料から作られ、通常はガソリンやディーゼル燃料などの石油燃料と混合されます。それらは単独で使用できますが。ただし、エタノールまたはバイオディーゼルを使用すると、化石燃料の燃焼が大幅に削減されます。これらのバイオ燃料は通常、化石燃料よりも高価ですが、よりクリーンな燃焼燃料であり、大気汚染物質の生成が少なくなります。

エタノールは、とうもろこし、モロコシ、小麦、ジャガイモの皮、米、サトウキビ、サトウダイコン、庭の刈り取りなどの穀物に含まれる砂糖から作られるアルコール燃料です。植物や木のすべての部分を利用してエタノールを安くする方法については、現在も研究が続けられています。一方、バイオディーゼルは、植物油、脂肪、またはリサイクルされたレストランのグリースなどのグリースで作られた燃料です。ディーゼルエンジンをそのまま使用しています。バイオディーゼルは再生可能な燃料であり、安全で生分解性があり、ほとんどの大気汚染物質の排出を削減します。

バイオマスの環境への影響

バイオマスは化石燃料としてではありませんが、燃焼すると空気を汚染する可能性があります。バイオマス燃料は、燃焼時に硫黄のような汚染物質を生成しませんが、温室効果ガスである二酸化炭素を放出します。しかし、バイオマス作物が栽培されると、ほぼ同量の二酸化炭素が光合成によって取り込まれます。さまざまな種類のバイオマス資源と用途は、さまざまな方法で環境に影響を与えます。たとえば、木材を燃やすことによる煙には、一酸化炭素や粒子状物質などの汚染物質が含まれており、国のほとんどの地域では、汚染度の高い日に薪を燃やす暖炉やストーブの使用が許可されません。また、埋立地とバイオガスを収集して使用すると、大気中に放出されるメタンの量が減少します。メタンは、地球規模の気候変動に関連する温室効果ガスの 1 つです。

バイオマスがエネルギーに変換される仕組み

バイオマスのエネルギーへの変換は、次のようなさまざまなプロセスを通じて行われます。

• 熱を発生させるための直接燃焼 (燃焼)。
• 固体、気体、液体燃料を生成するための熱化学変換
• 液体燃料を生成するための化学変換
• 液体および気体燃料を生成するための生物学的変換

直接燃焼は、バイオマスを有用なエネルギーに変換する最も一般的な形式です。バイオマスは、建物や水の暖房、産業プロセス、蒸気タービンでの発電のために直接燃やすことができます。エステル交換として知られる化学変換プロセスでは、植物油、動物性脂肪、グリースを脂肪酸メチルエステルに変換するために使用されます。バイオディーゼルの生産に使用されます。

生物学的変換には、バイオマスをエタノールに変換するための発酵と、再生可能な天然ガスを生成するための嫌気性消化が含まれます。この再生可能な天然ガスは、バイオガスまたはバイオメタンとも呼ばれます。

バイオマスが燃焼すると、蒸気を生成するために使用される熱の形でエネルギーを放出します。蒸気からのエネルギーは、パイプを通ってタービンを動かすように導かれます。蒸気は上昇してタービンを動かし、最終的に家庭や産業用の電気や熱を生成します。

バイオマスがエネルギーに変換される仕組みについて詳しくは、以下のビデオをご覧ください。

バイオマスエネルギー資源の長所と短所

利点:

以下は、さまざまな用途におけるバイオマス エネルギーの利点です。

• バイオマスはクリーンなエネルギー源です。
• 母なる自然とビジネスに良い。
• バイオマスは二酸化炭素を排出し、独自の成長のために回収します。
• 埋め立て地がいっぱいになる可能性を最小限に抑えます
• 有害な廃棄物は有用なエネルギーに変換されます。
• バイオマス資源の排出は有害ではありません。
• バイオマス エネルギーは完全に自然なものであり、使用しても副作用はありません。
• バイオマス資源のライフ サイクルが完了しました。
• 再生可能な資源です。
• バイオマス エネルギーは、化石燃料への依存を緩和します。
• バイオマス資源は、さまざまな製品の開発に使用できます。

短所:

バイオマス エネルギー資源の利点にもかかわらず、いくつかの制限がまだ発生します。以下は、さまざまな用途におけるバイオマス エネルギーの欠点です。

• エタノールなどのバイオディーゼルは化石燃料に比べて効率が悪い
• パフォーマンスを向上させるために、化石燃料と混合されることもあります。
• バイオマスの燃焼には多くのスペースが必要です。
• バイオマス資源が燃焼されると、メタンなどのガスが環境に排出されます。
• バイオマス エネルギーを使用すると、環境が悪化します。
• 母なる自然に害を及ぼす可能性があります。

結論

EU と国連によると、バイオマスは、より多くの木や植物を植えることで更新できるため、再生可能なエネルギー源です。バイオマス再生可能エネルギーとは、バイオマスを利用した方法で得られる電力です。バイオマス原料は、3 種類のエネルギーを作り出すために使用できます。熱、電気、バイオディーゼルなどのバイオ燃料。バイオマスエネルギーの定義、用途、種類、働き、長所と短所についてのこの記事は以上です。また、バイオマスがどのようにエネルギーに変換され、どのように発電に使用されるかについても学びました。

読書から多くのことを学べることを願っています。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう、またね！