Elektrisk energi fra pellets: er det virkelig muligt?
Ja, det er muligt at producere elektrisk energi fra pellets, men ikke med en almindelig brændeovn eller kedel.
Almindelige pelletanlæg forbruger elektrisk energi til at drive ventilatorer, snegle og tændingssystemer, men de er ikke designet til at producere den. For at få elektricitet fra biomasse er det nødvendigt at integrere en konverteringsteknologi, der kan omdanne forbrændingsvarmen til elektrisk energi.
Det er dette princip, der ligger til grund for mikrokraftvarme med pellets, en teknologi, der gør det muligt samtidig at producere varme og elektrisk energi fra én og samme energikilde.
Hvorfor en pilleovn ikke producerer elektricitet
Forbrænding af pellets genererer termisk energi, ikke elektrisk strøm. For at omdanne varmen til elektricitet er endnu et teknologisk trin nødvendigt:
- forbrænding af biomassen;
- omdannelse af varmen til mekanisk eller direkte elektrisk energi;
- produktion af anvendelig elektrisk energi.
En almindelig brændeovn eller kedel stopper ved det første trin: varmen bruges til at opvarme anlæggets vand eller boligens rum.
De mikrokraftvarmeteknologier med pellets, der findes i dag
Der findes i dag flere forskellige teknologiske løsninger til at producere elektrisk energi fra pellets eller andre faste biomasser. Hver af dem har forskellige egenskaber med hensyn til ydeevne, virkningsgrad, anlægskompleksitet og anvendelsesfleksibilitet.
1. Stirlingmotor drevet af direkte forbrænding af pellets
Stirlingmotoren er en motor med ekstern forbrænding, der udnytter temperaturforskellen mellem en varm og en kold kilde til at generere mekanisk bevægelse og dermed elektrisk energi. I denne konfiguration leveres den varme, motoren har brug for, direkte af forbrændingen af pellets. Dette princip findes i en europæisk løsning, der har været på markedet siden 2015.
For at fordybe dig i Stirlingmotorens funktionsprincip er der en dedikeret artikel tilgængelig.
2. Forgasning med forbrændingsmotor
I denne teknologi forbrændes biomassen ikke direkte. Brændstoffet omdannes først til syntesgas gennem en pyrolyse- og forgasningsproces. Den producerede gas afkøles og renses derefter og bruges til at drive en forbrændingsmotor koblet til en elektrisk generator.
Denne løsning anvendes hovedsageligt på anlæg af større størrelse, generelt fra omkring 20 kWe og opefter, og er mindre velegnet til husholdningsanlæg med lav effekt.
3. Forgasning med Stirlingmotor
Dette er den teknologi, som BioGS-1.0 anvender. Også her omdannes biomassen først til syntesgas gennem forgasning. Syntesgassen forbrændes derefter i et dedikeret kammer for at levere den varme, som Stirlingmotoren har brug for.
Sammenlignet med direkte forbrænding af pellets giver denne tilgang flere fordele:
- højere forbrændingstemperaturer;
- bedre virkningsgrad ved elektrisk omdannelse;
- lavere emissioner ved udstødning;
- bedre procesregulering;
- større fleksibilitet med hensyn til, hvilken biomassetype der kan anvendes.
Adskillelsen mellem forgasningsfasen og energiomdannelsesfasen giver desuden mulighed for en mere effektiv brændstofstyring.
I standardkonfiguration producerer BioGS-1.0 24 kWh elektrisk energi og 140 kWh termisk energi om dagen, med et forbrug på ca. 1,9 kg/t pellets (eller tilsvarende biomasse) og en biokulproduktion på 220-240 g/t.
4. Termoelektriske generatorer baseret på Seebeck-effekten
Seebeck-effekten gør det muligt direkte at omdanne en temperaturforskel til elektrisk strøm uden brug af motorer eller bevægelige mekaniske dele. Det er en reel og veletableret teknologi til:
- selvforsynende sensorer;
- bærbare enheder;
- anvendelser med meget lav effekt.
Inden for husholdningsmikrokraftvarme er det dog stadig en eksperimentel løsning, primært på grund af den begrænsede omdannelsesvirkningsgrad sammenlignet med teknologier baseret på Stirlingmotoren eller forgasning.
Hvilke teknologier er mest modne i dag?
Inden for boligsektoren og den lille kraftvarmeproduktion er de teknologisk mest afprøvede løsninger dem, der er baseret på Stirlingmotoren. Den konstruktive enkelthed, det begrænsede vedligeholdelsesbehov og pålideligheden ved kontinuerlig drift har fremmet udbredelsen sammenlignet med andre teknologier.
Den vigtigste forskel vedrører i stedet den anvendte varmekilde:
- direkte forbrænding af pellets;
- forgasning af biomassen med efterfølgende forbrænding af syntesgassen.
Forgasning eller direkte forbrænding: hvad er forskellene?
Begge tilgange gør det muligt samtidig at producere termisk og elektrisk energi, men de har forskellige egenskaber.
Større fleksibilitet i valget af biomasse
Forgasning gør det muligt at anvende et bredere udvalg af brændstoffer end systemer, der kræver certificerede pellets. Dette kan reducere driftsomkostningerne og øge brændstoftilgængeligheden.
Produktion af biokul
En af de mest interessante fordele ved forgasning er produktionen af biokul. Biokul er et stabilt vegetabilsk kul, der kan udnyttes som jordforbedringsmiddel og som redskab til kulstofbinding. I systemer med direkte forbrænding dannes dette biprodukt ikke.
Potentielt negativt kulstofregnskab
En del af kulstoffet i biomassen immobiliseres i biokullet i stedet for at vende tilbage til atmosfæren. Derfor kan et system baseret på forgasning opnå et kulstofnegativt regnskab, forudsat at hele kredsløbet forvaltes bæredygtigt.
Konklusion
At producere elektrisk energi fra pellets er teknisk muligt takket være mikrokraftvarmesystemer. De teknologier, der er tilgængelige i dag, omfatter Stirlingmotorer drevet direkte af forbrænding af pellets, forgasningssystemer med forbrændingsmotor, forgasning med Stirlingmotor og termoelektriske generatorer baseret på Seebeck-effekten. Blandt disse repræsenterer løsninger baseret på Stirlingmotoren i dag referencen for lille kraftvarmeproduktion, mens forgasning tilføjer fordele som fleksibilitet i brugen af biomasse, produktion af biokul og et potentielt kulstofnegativt regnskab.
For at fordybe dig yderligere i dimensionering, autonomi og installation kan du også se den dedikerede FAQ-side.