Combustível de pelota




Os combustíveis de pelotas (ou pellets ) são biocombustíveis produzidos a partir de matéria orgânica comprimida ou biomassa.  As pelotas podem ser feitas a partir de qualquer uma das cinco categorias gerais de biomassa: resíduos industriais e coprodutos, resíduos alimentares , resíduos agrícolas , cultivos energéticos e madeira virgem .  Os aglomerados de madeira são o tipo mais comum de combustível de aglomerados e são geralmente produzidos a partir de serradura compactada  e resíduos industriais relacionados da moagem de madeira, fabrico de produtos de madeira e mobiliário , econstrução .  Outras fontes de resíduos industriais incluem cachos de frutos vazios, cascas de palmiste , cascas de coco e copas e galhos de árvores descartados durante as operações de corte .Os chamados "grãos de negro" são feitos de biomassa , refinada para assemelhar-se difícil de carvão e foram desenvolvidos para serem utilizados em carvão existentes centrais eléctricas .  As pelotas são categorizadas pelo seu valor de aquecimento , umidade e teor de cinzas e dimensões. Eles podem ser usados ​​como combustíveis para geração de energia, aquecimento comercial ou residencial, ecozinhar . As pelotas são extremamente densas e podem ser produzidas com um baixo teor de umidade (abaixo de 10%) que permite que elas sejam queimadas com uma alta eficiência de combustão .

Além disso, sua geometria regular e tamanho pequeno permitem alimentação automática com calibração muito fina. Eles podem ser alimentados em um queimador por alimentação por trado ou por transporte pneumático . Sua alta densidade também permite armazenamento compacto e transporte por longas distâncias. Eles podem ser convenientemente soprados de um tanque para um depósito ou silo de armazenamento nas instalações do cliente.

Uma ampla gama de fogões a pellets , fornos de aquecimento central e outros aparelhos de aquecimento foram desenvolvidos e comercializados desde meados dos anos 80.  Em 1997, as caldeiras de pellets de madeira totalmente automáticas, com um nível de conforto semelhante às caldeiras a gás e a óleo, tornaram-se disponíveis na Áustria .  Com o aumento do preço dos combustíveis fósseis desde 2005, a demanda por aquecimento de pellets aumentou na Europa e na América do Norte , e uma indústria considerável está surgindo. De acordo com a Tarefa 40 da Agência Internacional de Energia , a produção de aglomerados de madeira mais do que duplicou entre 2006 e 2010, para mais de 14 milhões de toneladas.  Em um relatório de 2012, o Centro de Recursos Energéticos de Biomassa afirma que espera que a produção de pellets de madeira na América do Norte duplique novamente nos próximos cinco anos.

Produção

As pastilhas são produzidas comprimindo o material de madeira que passou primeiro através de um moinho de martelos para proporcionar uma massa semelhante a massa de farinha.  Esta massa é alimentada a uma prensa, onde é espremida através de um molde com furos do tamanho requerido (normalmente 6 mm de diâmetro, às vezes 8 mm ou maior). A alta pressão da prensa faz com que a temperatura da madeira aumente bastante, e a lignina se plastifica levemente, formando uma "cola" natural que mantém o pellet unido enquanto esfria.

As pelotas podem ser feitas de grama e outras formas não-lenhosas de biomassa que não contêm lignina. Uma notícia de 2005 da Cornell University News sugeriu que a produção de pellets de grama era mais avançada na Europa do que na América do Norte. Sugeriu que os benefícios da grama como matéria-prima incluíam seu curto período de crescimento (70 dias) e facilidade de cultivo e processamento. A história citava Jerry Cherney, um professor de agricultura da escola, afirmando que as gramíneas produzem 96% do calor da madeira e que "qualquer mistura de gramíneas pode ser usada, cortada no meio do verão, deixada no campo para se escoar". minerais, em seguida, embalados e peletizados.a secagem do feno não é necessária para a peletização, fazendo com que o custo de processamento seja menor do que com a peletização de madeira ".  Em 2012, o Departamento de Agricultura da Nova Escócia anunciou como projeto de demonstração a conversão de uma caldeira a óleo em pellets de grama em uma instalação de pesquisa.

As pelotas de combustível de casca de arroz são feitas compactando-se a casca de arroz obtida como subproduto do arroz que cresce dos campos. Tem também características semelhantes às pellets de madeira e mais ecológicas, uma vez que a matéria-prima é um produto residual . O conteúdo de energia é de cerca de 4-4,2 kcal / kg e o teor de umidade é tipicamente inferior a 10%. O tamanho dos pellets é geralmente mantido com cerca de 6 mm de diâmetro e 25 mm de comprimento na forma de um cilindro; embora formas maiores de cilindro ou briquete não sejam incomuns. É muito mais barato do que pellets de energia similares e pode ser compactado / fabricado a partir da casca na própria fazenda, usando máquinas baratas. Eles geralmente são mais favoráveis ​​ao meio ambiente, em comparação com pellets de madeira.  Nas regiões do mundo onde o trigo é a cultura alimentar predominante, a casca de trigo também pode ser compactada para produzir pellets de energia, com características semelhantes às pelotas de casca de arroz.

Um relatório do CORRIM (Consórcio sobre Pesquisa em Material Industrial Renovável) para o Inventário de Ciclo de Vida de Fabricação e Utilização de Pellets de Madeira estima que a energia necessária para secar, peletizar e transportar pellets é menor que 11% do conteúdo energético dos pellets se Resíduos de madeira industrial pré-seca. Se as pelotas forem feitas diretamente do material da floresta, serão necessários até 18% da energia para secar a madeira e 8% adicionais para energia de transporte e manufatura. Uma avaliação de impacto ambiental de pelotas de madeira exportadas pelo Departamento de Engenharia Química e Mineral, Universidade de Bolonha , Itália e o Centro de Pesquisa de Energia Limpa, na Universidade da Colúmbia Britânica., publicado em 2009, concluiu que a energia consumida para transportar pellets de madeira canadenses de Vancouver a Estocolmo (15.500 km pelo Canal do Panamá ) representa cerca de 14% do conteúdo energético total das pelotas de madeira.

Padrões de pelotas 
Pellets de acordo com as normas comumente usadas na Europa (DIN 51731 ou Ö-Norma M-7135) têm menos de 10% de água, são uniformes em densidade (mais de 1 tonelada por metro cúbico, assim afunda em água) cerca de 0,6-0,7 toneladas por metro cúbico), têm boa resistência estrutural e baixo teor de pó e cinzas.  Como as fibras de madeira são quebradas pelo moinho de martelos, não há praticamente nenhuma diferença nas pastilhas acabadas entre diferentes tipos de madeira.peletes podem ser feitos a partir de quase qualquer variedade de madeira, desde a prensa pelete é equipado com instrumentação bom, as diferenças em material de alimentação pode ser compensada no regulamento de imprensa. Na Europa, as principais áreas de produção estão localizadas no sul da Escandinávia , na Finlândia , na Europa Central , na Áustria e nos países bálticos .

Pellets de acordo com as normas europeias que contêm madeira reciclada ou contaminantes externos são considerados pelotas Classe B.  Materiais reciclados , como painéis de partículas, madeira tratada ou pintada, painéis revestidos de resina de melamina e similares são particularmente inadequados para uso em pelotas, uma vez que podem produzir emissões nocivas e variações incontroladas nas características de queima das pelotas. Os padrões usados ​​nos Estados Unidos são diferentes, desenvolvidos pelo Instituto de Combustíveis de Pelotas e, como na Europa, não são obrigatórios. Ainda assim, muitos fabricantes de cumprir, como garantias de equipamentos de combustão US-fabricado ou importado pode não cobrir os danos de pelotas não conformes com as normas.  Os preços para pelotas dos EU aumentaram durante a inflação do preço do combustível fóssil de 2007–2008, mas caíram mais tarde marcada e são geralmente mais baixo em uma base por BTU do que a maioria de combustíveis fósseis, excluindo o carvão .

Agências reguladoras na Europa e na América do Norte estão em processo de reforçar os padrões de emissões para todas as formas de calor de madeira, incluindo pellets de madeira e fogões a pellets. Esses padrões se tornarão obrigatórios, com testes certificados independentemente para garantir a conformidade.  Nos Estados Unidos, as novas regras iniciadas em 2009 concluíram o processo de revisão regulatória da EPA ,  com novas regras finais emitidas para comentários em 24 de junho de 2014.O American Lumber Standard Committee será a agência de certificação independente para os novos padrões de pellets.

Perigos 

Os pellets de madeira, em especial os recém fabricados, são quimicamente ativos e podem esgotar a atmosfera do oxigênio necessário para sustentar a vida.

As pelotas da madeira podem também emitir grandes quantidades do monóxido de carbono venenoso . Acidentes fatais ocorreram em armazéns privados  e embarcações marítimas a bordo. Quando manuseadas, os aglomerados de madeira liberam poeira fina que pode causar sérias explosões de poeira .

Operação de fogão da pelota 

Existem três tipos gerais de aparelhos de aquecimento de pellets, fogões de pellet, pellet inserts e pellet boilers . Os fogões de pellets "parecem fogões a lenha tradicionais, mas funcionam mais como um forno moderno. [Combustível, madeira ou outros pellets de biomassa, são armazenados em uma lixeira chamada funil. A tremonha pode estar localizada na parte superior do aparelho, na lateral ou remotamente.] Um trado mecânico alimenta automaticamente os pellets em uma panela queimada, onde são incinerados a uma temperatura tão alta que não criam entupimento da fossa. creosote e pouquíssima cinza ou emissões… “Tubos trocadores de calor”: Envia ar aquecido pelo fogo para a sala ... “Ventilador de convecção”: Circula ar através de tubos de troca de calor e entra na sala… A maior diferença entre um fogão a pellets e… um fogão a lenha é que, por dentro, o fogão a pellets é um dispositivo de alta tecnologia com uma placa de circuito, um termostato e ventiladores - todos trabalham juntos para [regular a temperatura e] aquecer seu espaço com eficiência ”.

Um inserto de fogão a pellets é um fogão que é inserido em uma alvenaria existente ou lareira de madeira pré-fabricada . Veja Inserção da lareira

As caldeiras de pellets são sistemas autônomos de aquecimento central e água quente projetados para substituir os sistemas tradicionais de combustíveis fósseis em aplicações residenciais, comerciais e institucionais. As caldeiras automáticas ou de pellets incluem silos para armazenamento a granel de pellets, um sistema de distribuição de combustível que movimenta o combustível do silo para o funil, um controlador lógico para regular a temperatura em várias zonas de aquecimento e um sistema automatizado de remoção de cinzas para longo prazo operações.

As cestas de pelotas permitem que uma pessoa aqueça sua casa usando pellets em fogões existentes ou lareiras.

Saída de energia e eficiência

O conteúdo energético dos pellets de madeira é de aproximadamente 4,7 - 5,2 MWh / t  (~ 7450 BTU / lb).

Os fogões e caldeiras de pellets de madeira de alta eficiência foram desenvolvidos nos últimos anos, oferecendo tipicamente eficiências de combustão de mais de 85%.  A mais nova geração de caldeiras de pellets de madeira pode funcionar no modo de condensação e, portanto, atingir valores de eficiência 12% mais altos.  As caldeiras de pellets de madeira têm um controle limitado sobre a taxa e a presença de combustão em comparação com sistemas líquidos ou gasosos; no entanto, por essa razão, eles são mais adequados para sistemas de aquecimento hidrônico devido à maior capacidade do sistema hidrônico de armazenar calor.  Queimadores de pelotas capazes de serem adaptados para caldeiras a óleo também estão disponíveis.

Emissões de poluição do ar 
Emissões como NO x , SO x e compostos orgânicos voláteis de equipamentos de queima de pelotas são em geral muito baixas em comparação com outras formas de aquecimento por combustão. Um problema reconhecido é a emissão de partículas finas para o ar, especialmente em áreas urbanas que têm uma alta concentração de sistemas de aquecimento de pellets ou sistemas de aquecimento de carvão ou óleo nas proximidades. Estas emissões de PM 2,5 de fogões e caldeiras de pellets mais antigos podem ser problemáticas de perto, especialmente em comparação com o gás natural (ou biogás renovável ), embora em grandes instalaçõesprecipitadores eletrostáticos , separadores ciclônicos ou filtros de partículas de manga podem controlar particulados quando mantidos e operados adequadamente.

Aquecimento Global 

Há incerteza até que ponto o aquecimento ou a eletricidade pela queima de pellets de madeira contribui para a mudança climática global, assim como a forma como o impacto no clima se compara ao impacto do uso de fontes concorrentes de calor. Os fatores na incerteza incluem a fonte de madeira, as emissões de dióxido de carbono da produção e transporte, bem como da combustão final, e qual escala de tempo é apropriada para a consideração.

Um relatório do Manomet Center for Conservation Sciences , "Biomass Sustainability and Carbon Policy Study" publicado em junho de 2010 para o Departamento de Recursos Energéticos de Massachusetts, conclui que a queima de biomassa como pellets de madeira ou lascas de madeira libera uma grande quantidade de CO2 no ar, criando uma "dívida de carbono" que não é aposentada por 20 a 25 anos e após a qual há um benefício líquido.  Em junho de 2011, o departamento estava se preparando para arquivar o seu regulamento final, esperando apertar significativamente os controles sobre o uso de biomassa para energia, incluindo pellets de madeira.  Os proponentes de energia de biomassa contestaram as conclusões do relatório Manomet, e cientistas apontaram descuidos no relatório, sugerindo que os impactos climáticos são piores do que o relatado.

Até ca. Em 2008, foi comumente assumido, mesmo em artigos científicos, que a energia de biomassa (inclusive de pellets de madeira) é neutra em carbono, em grande parte porque se acreditava que a regeneração da vegetação recapturava e armazenava o carbono que é emitido para o ar.  Então, artigos científicos estudando as implicações climáticas da biomassa começaram a aparecer, o que refutou a suposição simplista de sua neutralidade de carbono . De acordo com o Centro de Recursos de Energia de Biomassa, a suposição de neutralidade de carbono "mudou para o reconhecimento de que as implicações de carbono da biomassa dependem de como o combustível é colhido, de quais tipos de floresta, quais tipos de manejo florestal são aplicada e como a biomassa é usada ao longo do tempo e em toda a paisagem. ”

Em 2011, doze proeminentes organizações ambientais dos EUA adotaram políticas que estabelecem um alto padrão de incentivos governamentais para a energia de biomassa, incluindo as pellets de madeira. Afirma, em parte, que “as fontes e instalações de fogo que se qualificam para incentivos (governamentais) devem resultar em menor ciclo de vida, emissões cumulativas e líquidas de GEE e acidificação oceânica, dentro de 20 anos e também a longo prazo, do que a energia. fontes que substituem ou competem. "

Sustentabilidade 
A indústria de produtos de madeira está preocupada que, se for instituída a utilização em larga escala de energia de madeira, o fornecimento de matérias-primas para construção e fabricação será significativamente reduzido.

Custo 
Devido ao rápido aumento da popularidade desde 2005, a disponibilidade e o custo das pelotas podem ser um problema.  Esta é uma consideração importante quando se compra um fogão a pellets, forno, cestas de pellets ou outros dispositivos conhecidos na indústria como Bradley Burners.  No entanto, a produção atual de pelotas está aumentando e há planos para trazer várias novas usinas de pelotização on-line nos EUA em 2008–2009.

O custo dos pellets pode ser afetado pelo ciclo de construção, levando a flutuações no fornecimento de serragem e cortes.

Pela liberação do Escritório de Energia e Planejamento de New Hampshire sobre Preços de Combustível atualizada em 5 de outubro de 2015, o custo do Fuelóleo # 2 entregue pode ser comparado ao custo de Pellets de Combustível de Madeira a Granel com seu equivalente em BTU: 1 tonelada = 118,97 galões de óleo combustível # 2. Isso pressupõe que uma tonelada de pelotas produza 16.500.000 BTUs e um galão de óleo combustível Nº2 produza 138.690 BTU. Assim, se o preço do óleo combustível no. 2 for de US $ 1,90 / galão, o preço de equilíbrio para as pelotas será de US $ 238,00 / tonelada entregue.

Uso por região 

Europa 

O uso em toda a Europa varia de acordo com os regulamentos do governo. Na Holanda , Bélgica e Reino Unido , as pelotas são usadas principalmente em usinas de energia de grande porte. A maior usina do Reino Unido, a usina Drax , converteu algumas de suas unidades em queimadores de pellets a partir de 2012; em 2015, a Drax tornou o Reino Unido o maior recipiente das exportações de pellets de madeira dos EUA.  Na Dinamarca e na Suécia , as pelotas são usadas em usinas de energia de larga escala, sistemas de aquecimento urbano de média escala e aquecimento residencial de pequena escala. Na Alemanha , Áustria , Itália e Françaos pellets são usados ​​principalmente para o calor residencial e industrial de pequena escala.

O Reino Unido iniciou um esquema de subsídio chamado Incentivo ao Calor Renovável (RHI), que permite que instalações de caldeiras de madeira não domésticas e domésticas recebam pagamentos durante um período de 7 a 20 anos. É o primeiro esquema desse tipo no mundo e visa aumentar a quantidade de energia renovável gerada no Reino Unido, em conformidade com os compromissos da UE . A Escócia e a Irlanda do Norte têm esquemas separados, mas semelhantes. A partir da primavera de 2015, qualquer proprietário de biomassa - seja doméstico ou comercial - deve comprar seus combustíveis de fornecedores aprovados pela BSL (Lista de Fornecedores de Biomassa) para receber pagamentos de RHI.

Os pellets são amplamente utilizados na Suécia, o principal produtor de pellets na Europa, principalmente como uma alternativa ao aquecimento central a óleo. Na Áustria, o principal mercado para a pelota fornos de aquecimento central (em relação à sua população), estima-se que 2 / 3 de todos os novos fornos de aquecimento doméstico são queimadores de peletes. Na Itália, um grande mercado para fogões de pellet alimentados automaticamente se desenvolveu. O principal uso da Itália para pelotas é o uso de pequenas caldeiras privadas residenciais e industriais para aquecimento.

Em 2014, na Alemanha, o consumo total de pellets de madeira por ano foi de 2,2 milhões de toneladas. Estes pellets são consumidos predominantemente pelo setor residencial de aquecimento de pequena escala. As usinas de co-queima que usam o setor de pellets para a produção de energia não são muito difundidas no país. A maior quantidade de pellets de madeira é certificada com DINplus e estes são os pellets da mais alta qualidade. Como regra, os pellets de menor qualidade são exportados.

Índia 
em 2019, a Índia começou a co-disparar pelotas de biomassa em usinas movidas a carvão em torno de sua capital, Deli, para reduzir a poluição do ar causada pela queima de restolho / biomassa em campos abertos para limpar os campos para semear a próxima safra.  Planos são feitos para usar pellets de biomassa para geração de energia em todo o país para utilizar quase 145 milhões de toneladas de resíduos agrícolas para substituir a quantidade igual de carvão importado na geração de energia.

Nova Zelândia 
As vendas totais de pellets de madeira na Nova Zelândia foram de 3 a 5 mil toneladas em 2003. A recente construção de novas usinas de pellets de madeira proporcionou um enorme aumento na capacidade de produção.

Estados Unidos 
Algumas empresas importam caldeiras fabricadas na Europa. A partir de 2009, cerca de 800.000 americanos estavam usando pellets de madeira para o calor.  Estima-se que 2,33 milhões de toneladas de pellets de madeira serão utilizados para o calor nos EUA em 2013.A exportação de pellets de madeira para a Europa cresceu de 1,24 milhões de toneladas em 2006 para 7 milhões em 2012, mas as florestas cresceu ainda mais.

Outros usos
Cama de cavalo
Quando pequenas quantidades de água são adicionadas a pellets de madeira, elas se expandem e voltam à serragem. Isso os torna adequados para usar como cama de cavalo . A facilidade de armazenamento e transporte são benefícios adicionais em relação à cama tradicional. No entanto, algumas espécies de madeira, incluindo a nogueira, podem ser tóxicas para cavalos e nunca devem ser usadas para camas.

Na Tailândia , pelotas de casca de arroz estão sendo produzidas para cama de animais. Eles têm uma alta taxa de absorção, o que os torna ideais para o propósito.

Forragem de gado 
Os pellets de biomassa feitos a partir de matéria comestível também podem ser usados ​​como forragem de gado importando de lugares excedentes de forragem para superar a escassez de forragem.

Absorventes 
Os pellets de madeira também são usados ​​para absorver água contaminada ao perfurar poços de petróleo ou gás.
Cozinhar
Grelhas de pellets de madeira ganharam popularidade como uma forma versátil de grelhar, assar e fumar. O tamanho dos pellets torna-o útil para criar uma grelha a lenha que ainda controla a sua temperatura com precisão

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