Kurz je zaměřen na problematiku termochemické konverze biomasy a materiálů na její bázi a na energetické a materiálové využití vznikajících plynných, pevných a kapalných produktů. Součástí kurzu je prohloubený přehled všech fyzikálně-chemických vlastností biomasy (elementární složení, obsah prchavé hořlaviny, obsah popele a jeho vlastnosti) a jejich dopad na vlastnosti biomasy a možnosti termochemického zpracování a využití pro výroby tepla, elektrické energie, transportních biopaliv druhé generace a dalších chemických látek.
Kurz je také zaměřen na analýzu existujících omezení při využití biomasy pro energetické a materiálové účely spojených s dostupností vhodných zdrojů (typ, jejich plošná hustota a dostupnost, tržní cena) a překonáním současných technologických problémů spojených s realizací procesů termochemické konverze biomasy.
V kurzu jsou uvedeny jak klasické (spalování, zplyňovaní v pevném a fluidním loži, pomalá střední a nízkoteplotní pyrolýza), tak i nové termochemické postupy (torefakce, rychlá pyrolýza, vícestupňové zplyňování, výroba biocharu, konverze v podmínkách nadkritické vody) využívané pro konverzi energie biomasy. Součástí kurzu je také přehled postupů umožňujících výrobu biopaliv druhé generace z plynných a kapalných produktů termochemické konverze. Značný důraz je kladen na celkovou účinnost výroby elektrické energie a dalších produktů a na opatření pro její zvýšení, dále na analýzu úskalí spojených s praktickou realizací demonstračních a průmyslových zařízení. Součástí kurzu je hodnocení procesů výroby elektrické energie a dalších užitečných produktů z hlediska účinnosti a celkového vlivu na životní prostředí.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
This course is focused on a thermochemical conversion of biomass and biomass based materials and on an energetic and material utilization of its gaseous, solid and liquid products. Part of the course is thorough overview of all physicochemical properties of a biomass (elemental composition, volatile matter content, ash content and ash properties) and their impact on properties of a biomass and possibilities of its thermochemical conversion for production of heat, electricity, second generation biofuels and other chemical substances.
The course is also focused on an analysis of existing restrictions on biomass usage, for energy and material purposes, connected with an availability of suitable sources (type, density per area and availability, market price) and overcoming current technological problems associated with processes of thermochemical conversion of biomass.
In the course both classical (combustion, solid and fluid bed gasification, slow medium and low temperature pyrolysis) as well as new thermochemical processes (torrefaction, flash pyrolysis, multistage gasification, biochar production, supercritical water gasification) are presented. Part of the course is also an overview of all processes suitable for the production of second-generation biofuels from gaseous and liquid products of a thermochemical conversion. Strong emphasis is placed on the overall efficiency of production of electricity and other products, and on possible measures to increase it. Emphasis is also placed on the analysis of pitfalls associated with a construction and operation of a pilot or an industrial facility. Part of the course deals with an evaluation of different thermochemical processes, used for production of electricity and other useful products, in terms of efficiency and overall environmental impact.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Výstupy studia předmětu -
Absolventi předmětu DSP budou umět:
samostatně se orientovat v problematice energetického využiti biomasy,
stanovit a zhodnotit základní fyzikálně-chemické vlastnosti různých typů biomasy, a tak určit jejich chování za podmínek termochemické konverze,
orientovat se v různých typech termochemických procesů transformace energie (spalování, rychlá a pomalá pyrolýza, zplyňování) a mít přehled o zařízeních vhodných pro výrobu elektrické energie (turbíny, motory, palivové články),
zhodnotit možnosti použití různých druhů biomasy pro výrobu energie, zvolit nejlépe vyhovující termochemický proces a zařízení pro výrobu elektrické energie a zhodnotit celkovou účinnost systému,
orientovat se v legislativních a ekonomických aspektech využití biomasy pro energetické účely.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Graduates of the course will be able to:
independently orientate in the problems of energy use of biomass,
determine and evaluate basic physicochemical properties of different types of biomass and assess its behaviour during a thermochemical conversion,
understand different types of thermochemical conversion processes (combustion, fast and slow pyrolysis, gasification) and devices suitable for the production of electricity (turbines, engines, fuel cells),
evaluate potential of biomass types for energy production, choose the most suitable thermochemical process and apparatus for the production of electricity and to assess the overall system efficiency,
understand legislative and economic aspects of biomass utilization.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Podmínky zakončení předmětu (Další požadavky na studenta) -
Vypracovaní písemné rešerše na předem dohodnuté téma.
Úspěšné absolvování ústní části zkoušky.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Elaborate of written essay on pre-agreed topic.
Successful completion of the oral examination.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Literatura -
Povinná:
Godfrey Boyle. Renewable Energy. Power for a Sustainable Future.. United Kingdom : Oxford University Press, 2004, 464 s. ISBN 0-19-926178-4.
Chris Higman, Maarten van der Burgt. Gasification . Burlington, MA 01803, USA: Elsevier, 2008, 423 s. ISBN 978-0-7506-8528-3.
Sjaak van Loo and Jaap Koppejan. The Handbook of Biomass Combustion & Co-firing.. London, United Kingdom: Earthscan, 2008, 426 s. ISBN 978-1-84407-249-1.
Robert C. Brown. Thermochemical Processing of Biomass: Conversion into Fuels, Chemicals and Power.. United Kingdom : Wiley, 2011, 330 s. ISBN 978-0-470-72111-7.
Doporučená:
Harrie Knoef. Handbook Biomass Gasification. Netherlands: BTG, Biomass Technology Group, 2012, 509 s. ISBN 9081938509.
Prabir Basu. Biomass Gasification and Pyrolysis.
Practical Design and Theory. Burlington, MA 01803, USA : Elsevier, 2010, 265 s. ISBN 978-0-12-374988-8.
Thomas B. Reed. Encyclopedia of Biomass Thermal Conversion. The Principles and Technology of Pyrolysis, Gasification & Combustion.. USA: The Biomass Energy Foundation, 2002, 270 s. ISBN 1-60322-055-0.
Poslední úprava: Skoblia Siarhei (01.09.2024)
Obligatory:
Boyle, Godfrey. Renewable energy,power for a sustainable future.. Oxford: Oxford University Press, 2004, 464 s. ISBN 0-19-926178-4.
Chris Higman, Maarten van der Burgt. Gasification . Burlington, MA 01803, USA: Elsevier, 2008, 423 s. ISBN 978-0-7506-8528-3.
Sjaak van Loo and Jaap Koppejan. The Handbook of Biomass Combustion & Co-firing.. London, United Kingdom: Earthscan, 208, 426 s. ISBN 978-1-84407-249-1.
Robert C. Brown. Thermochemical Processing of Biomass: Conversion into Fuels, Chemicals and Power.. United Kingdom : Wiley, 2011, 330 s. ISBN 978-0-470-72111-7.
Recommended:
Harrie Knoef. Handbook Biomass Gasification. Netherlands: BTG, Biomass Technology Group, 2012, 509 s. ISBN 9081938509.
Prabir Basu. Biomass Gasification and Pyrolysis.
Practical Design and Theory. Burlington, MA 01803, USA : Elsevier, 2010, 265 s. ISBN 978-0-12-374988-8.
Thomas B. Reed. Encyclopedia of Biomass Thermal Conversion. The Principles and Technology of Pyrolysis, Gasification & Combustion.. USA: The Biomass Energy Foundation, 2002, 270 s. ISBN 1-60322-055-0.
Poslední úprava: Skoblia Siarhei (01.09.2024)
Sylabus -
1. Nejstarší zdroj energie a jeho současná renesance. Potenciál zdrojů biomasy, jejich dostupnost a možnosti využití pro výrobu energie.
2. Fyzikálně-chemické vlastnosti biomasy a jejich dopad na termochemickou konverzi a výrobu energie.
3. Základní úpravy vlastností surové biomasy (vlhkost, sypná hmotnost, hustota energie) nezbytné pro další efektivní využití (sušení, peletování, briketování, torefakce).
4. Termochemická konverze: definice, základní podmínky, způsoby realizace a možnosti využití pro efektivní výrobu energie a dalších produktů.
5. Technologické postupy výroby elektrické energie z biomasy a produktů termochemické konverze. Vliv termochemické konverze na celkovou účinnost procesu.
6. Termochemická konverze biomasy bez přístupu vzduchu (pyrolýza). Vliv podmínek procesu (teplota, rychlost ohřevu, tlak) na distribuci produktů a jejich složení. Aplikace procesu pyrolýzy pro výrobu plynných, pevných a kapalných produktů a jejich využití ve výrobě energie.
7. Termochemická konverze biomasy v oxidační atmosféře s přebytkem vzduchu (spalování). Přehled vhodných spalovacích zařízení, provozních podmínek a požadavků na kvalitu paliva.
8. Termochemická konverze biomasy za podmínek parciální oxidace (zplyňování) a možnosti využití pro výrobu energie.
9. Termochemická konverze biomasy v nadkritické vodě (hydrotermální zplyňování) a její využití pro výrobu energie, vodíku a methanu.
10. Čištění a úprava produktů termochemické konverze biomasy pro jejich další efektivní energetické využití.
11. Výroba biocharu, jeho klasifikace a možnosti využití ve výrobě energie, pro zlepšování půdních vlastností a k celoplošné sekvestraci CO2.
12. Možnosti výroby kapalných a plynných paliv druhé generace a chemických komodit z produktů termochemické konverze biomasy.
13. Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla z biomasy pomocí termochemické konverze.
14. Demonstrační a komerční zplyňovací a pyrolýzní zařízení ve světě a v ČR.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
1. The oldest energy resource and its present renaissance. Biomass resources potential, availability and possibilities of its utilization.
2. Physicochemical properties of biomass and effect on a thermochemical conversion and production of energy.
3. Biomass properties (moisture, bulk density, energy density) and basic pre-treatment necessary for an efficient utilization (drying, pelletizing, briquetting, torrefaction).
4. Thermochemical conversion: definitions, typical conditions, means of realization and possibilities of utilization for efficient production of energy and other products.
5. Technological processes for production of electricity from biomass and products of its thermochemical conversion. Effects of thermochemical conversion on overall process efficiency.
6. Thermochemical conversion of biomass without air access (pyrolysis). Effect of a process conditions (temperature, heating rate and pressure) on products distribution and composition. Application of a pyrolysis process for production of gaseous, solid and liquid products and their usage for energy production.
7. Thermochemical conversion of a biomass in an oxidizing atmosphere with excess air ratio (combustion). Overview of suitable combustion devices, operating conditions and requirements on fuel properties.
8. Thermochemical conversion of biomass in the partial oxidation conditions (gasification) and possibilities of usage for energy production.
9. Thermochemical conversion of biomass in supercritical water (hydrothermal gasification) and its usage for production of energy, hydrogen and methane.
10. Cleaning and processing products of thermochemical conversion of biomass for their further efficient energy usage.
11. Production of biochar, its classification and potential for usage in energy production, improvement of soil properties and widespread sequestration of CO2.
12. Possibilities of a production of liquid and gaseous second-generation fuels and chemical commodities from products of a thermochemical conversion of biomass.
13. Combined heat and power production from biomass-based fuels by means of a thermochemical conversion.
14. Pilot plants and commercial plants for gasification and pyrolysis in the world and in the Czech Republic.
