Elenergi från pellets: är det verkligen möjligt?

Ja, det är möjligt att producera elenergi från pellets, men inte med en traditionell kamin eller panna.

Vanliga pelletsanläggningar förbrukar elenergi för att driva fläktar, skruvmatare och tändsystem, men de är inte konstruerade för att producera den. För att få elenergi från biomassa krävs en omvandlingsteknik som kan omvandla förbränningsvärmen till elenergi.

Det är denna princip som ligger till grund för mikrokraftvärme med pellets, en teknik som gör det möjligt att samtidigt producera värme och elenergi från en enda energikälla.

Varför en pelletskamin inte producerar elenergi

Förbränningen av pellets genererar termisk energi, inte elektrisk ström. För att omvandla värme till elenergi krävs ytterligare ett tekniskt steg:

  1. förbränning av biomassan;
  2. omvandling av värmen till mekanisk energi eller direkt till elenergi;
  3. produktion av användbar elenergi.

En traditionell kamin eller panna stannar vid det första steget: värmen används för att värma upp anläggningens vatten eller bostadens utrymmen.

Mikrokraftvärmetekniker med pellets som finns tillgängliga idag

Idag finns det flera tekniska lösningar för att producera elenergi från pellets eller andra fasta biomassor. Var och en har olika egenskaper vad gäller prestanda, verkningsgrad, anläggningens komplexitet och användningsflexibilitet.

1. Stirlingmotor som drivs av direkt förbränning av pellets

Stirlingmotorn är en motor med extern förbränning som utnyttjar temperaturskillnaden mellan en varm och en kall källa för att generera mekanisk rörelse och därmed elenergi. I denna konfiguration tillförs den värme som motorn behöver direkt av pelletsförbränningen. Denna princip tillämpas i en europeisk lösning som har funnits på marknaden sedan 2015.

För en djupare genomgång av Stirlingmotorns funktionsprincip finns en dedikerad artikel.

2. Förgasning med förbränningsmotor

I denna teknik förbränns inte biomassan direkt. Bränslet omvandlas först till syntesgas genom en pyrolys- och förgasningsprocess. Den producerade gasen kyls, renas och används sedan för att driva en förbränningsmotor kopplad till en elgenerator.

Denna lösning tillämpas främst i större anläggningar, generellt från cirka 20 kWe, och är mindre lämplig för hushållsanläggningar med låg effekt.

3. Förgasning med Stirlingmotor

Detta är den teknik som används i BioGS-1.0. Även här omvandlas biomassan först till syntesgas genom förgasning. Syntesgasen förbränns därefter i en dedikerad kammare för att tillföra den värme som Stirlingmotorn behöver.

Jämfört med direkt förbränning av pellets erbjuder detta tillvägagångssätt flera fördelar:

  • högre förbränningstemperaturer;
  • högre verkningsgrad vid elomvandlingen;
  • lägre utsläpp vid avgasningen;
  • bättre kontroll av processen;
  • större flexibilitet vad gäller den biomassa som kan användas.

Uppdelningen mellan förgasningsfasen och energiomvandlingsfasen möjliggör dessutom en effektivare hantering av bränslet.

I standardkonfiguration producerar BioGS-1.0 24 kWh elenergi och 140 kWh värmeenergi per dygn, med en förbrukning på cirka 1,9 kg/h pellets (eller motsvarande biomassa) och en biokolsproduktion på 220-240 g/h.

4. Termoelektriska generatorer baserade på Seebeckeffekten

Seebeckeffekten gör det möjligt att direkt omvandla en temperaturskillnad till elektrisk ström, utan motorer eller rörliga mekaniska delar. Det är en verklig och väletablerad teknik för:

  • autonoma sensorer;
  • bärbara enheter;
  • tillämpningar med mycket låg effekt.

Inom hushållens mikrokraftvärme är den dock fortfarande en experimentell lösning, framför allt på grund av den begränsade omvandlingsverkningsgraden jämfört med tekniker baserade på Stirlingmotorn eller förgasning.

Vilka tekniker är mest mogna idag?

Inom bostadssektorn och den småskaliga kraftvärmen är de tekniskt mest väletablerade lösningarna de som bygger på Stirlingmotorn. Den enkla konstruktionen, det låga underhållsbehovet och tillförlitligheten vid kontinuerlig drift har gynnat spridningen jämfört med andra tekniker.

Den viktigaste skillnaden gäller i stället vilken värmekälla som används:

  • direkt förbränning av pellets;
  • förgasning av biomassan med efterföljande förbränning av syntesgasen.

Förgasning eller direkt förbränning: vilka är skillnaderna?

Båda metoderna gör det möjligt att samtidigt producera termisk och elektrisk energi, men de har olika egenskaper.

Större flexibilitet vid val av biomassa
Förgasning gör det möjligt att använda ett bredare urval av bränslen jämfört med system som kräver certifierade pellets. Detta kan sänka driftskostnaden och öka bränslets tillgänglighet.

Biokolsproduktion
En av de mest intressanta fördelarna med förgasning är produktionen av biokol. Biokol är ett stabilt vegetabiliskt kol som kan användas som jordförbättringsmedel och som ett verktyg för kolsekvestrering. I system med direkt förbränning bildas inte denna biprodukt.

Potentiellt negativ koldioxidbalans
En del av kolet i biomassan binds i biokolet i stället för att återgå till atmosfären. Av denna anledning kan ett system baserat på förgasning uppnå en koldioxidnegativ balans, förutsatt att hela kretsloppet hanteras på ett hållbart sätt.

Slutsats

Att producera elenergi från pellets är tekniskt möjligt tack vare mikrokraftvärmesystem. De tekniker som finns tillgängliga idag inkluderar Stirlingmotorer som drivs direkt av pelletsförbränning, förgasningssystem med förbränningsmotor, förgasning med Stirlingmotor samt termoelektriska generatorer baserade på Seebeckeffekten. Av dessa representerar lösningar baserade på Stirlingmotorn idag referensen för småskalig kraftvärme, medan förgasning tillför fördelar som flexibilitet vid användning av biomassa, biokolsproduktion och en potentiellt koldioxidnegativ balans.

För mer information om dimensionering, drifttid och installation, se även vår dedikerade FAQ-sida.