Solid biofuels

Biobrandstoffen kunnen ook direct gebruikt worden in een verscheidenheid van processen. Het meest verspreide en traditionele gebruik is de directe verbranding van biomassa zoals brandhout voor verwarming en koken. Dit is duidelijk een weinig efficiënte manier van het gebruik van biomassa.

Bovendien heeft dit een aantal bewezen schadelijke gevolgen voor de volksgezondheid door de emissie van roet (o.m. ademhalingsziekten) en negatieve effecten voor de gezondheid van zwangere vrouwen als gevolg van de CO-uitstoot.

Biomassa wordt tegenwoordig ook direct gebruikt in meer efficiënte centrales voor de opwekking van elektriciteit. Met zo'n 9733 megawatt in de Verenigde Staten (in 2002) is biomassa de grootste bron van niet-hydro hernieuwbare elektriciteit.

Er zijn vier klassen van primaire biomassasystemen: direct gestookt, meegestookt, vergassing, en modulaire systemen. De meeste van de huidige biomassacentrales zijn direct gestookte systemen, vergelijkbaar met de energiecentrales waar gestookt wordt met fossiele brandstoffen. De biomassa wordt verbrand in een ketel om stoom onder hoge druk te produceren. De stoom wordt ingevoerd in stoomturbines, waar het over een reeks van aërodynamische turbineschoepen stroomt. Hierdoor begint de turbine te draaien waardoor de aangekoppelde generator aangedreven wordt en er elektriciteit geproduceerd wordt.

Stoomgeneratietechnologie is zeer betrouwbaar maar de doelmatigheid ervan is beperkt. De centrales met kleine capaciteit zijn vaak lager in efficiëntie als gevolg van economische beperkingen. Efficiëntieverhogende apparatuur is niet betaalbaar Hoewel er technieken bestaan om de efficiëntie met meer dan 40% te verhogen, schommelen de werkelijke efficiëntieverbeteringen slechts rond de 20%.

In meegestookte systemen wordt, in een bestaande oven, steenkool voor een deel vervangen door biomassa. Op korte termijn is het de meest haalbare kaart voor het introduceren van nieuwe elektriciteitsopwekking. Omdat veel van de bestaande kerncentrale-apparatuur kan gebruikt worden zonder grote aanpassingen, is mede - stoken veel minder duur dan de bouw van een volledig nieuwe biomassa-energiecentrale. Vergeleken met de kolen vermindert biomassa de uitstoot van zwaveldioxide (SO2), stikstofoxiden (NOx), en andere uitstoot in de lucht. Na het afstellen van de ketel voor piekprestaties, is er weinig of geen verlies aan efficiëntie als gevolg van het toevoegen van biomassa. Hierdoor kan de energie in de biomassa worden omgezet in elektriciteit met de hoge efficiëntie (in het 33-37% bereik) van moderne kolencentrales.

Biomassavergassingssystemen opereren door verwarming van biomassa in een omgeving waar de vaste biomassa afbreekt tot een ontvlambaar gas. Dit biedt voordelen ten opzichte van het direct verbranden van biomassa. Dit biogas kan worden gereinigd en gefilterd om gevaarlijke chemische verbindingen te verwijderen. In meer efficiënte elektriciteitscentrales kan het gas gebruikt worden in zgn. gecombineerde cycli. Dit is een combinatie van gasturbines en stoomturbines die elektriciteit produceren. De efficiëntie van deze systemen kan 60% bereiken.

Vergassingsystemen worden gekoppeld aan brandstofcelsystemen voor toekomstige toepassingen. Brandstofcellen zetten waterstofgas in elektriciteit (en warmte) met behulp van een elektrochemisch proces. Er is zeer weinig uitstoot in de lucht en het primaire uitlaatgas wordt waterdamp. Als de kosten van brandstofcellen en biomassavergassingssystemen lager worden, zullen deze systemen in aantal toenemen.

Modulaire systemen werken op basis van sommige van eerdergenoemde technologieën, maar dan op microniveau .Toepassingen ervan zijn te vinden in kleinschaliger projecten in het raam van plattelandsontwikkeling of van de expansie van een individuele onderneming. Deze systemen zijn in volle ontwikkeling. Ze zullen vooral hun nut kunnen bewijzen in afgelegen gebieden waar biomassa overvloedig aanwezig is en elektriciteit schaars. Vooral voor ontwikkelingslanden zijn deze systemen beloftevol.