Brikettieren: Das Gebot der Stunde

Wenn die Weltbevölkerung wächst, steigen der Konsum und der Lebensstandard, und schließlich steigt auch der Energiebedarf, um diesen Bedarf zu decken. Der Nettoenergiebedarf kann durch die konventionelle Energietechnik, die nur wenige lokale Ressourcen nutzt, nicht gedeckt werden.

Jeder Sektor der indischen Wirtschaft wie Landwirtschaft, Industrie und Verkehr benötigt Energie für den Fortschritt und den Wohlstand von Nation und Gesellschaft. Energie ist der Eckpfeiler der wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung. Infolgedessen steigt der Energieverbrauch in allen Formen weltweit stetig an.

Der Einsatz konventioneller Energien wie Kohle, Öl und Strom hat in den ASEAN-Volkswirtschaften in den letzten 25 Jahren enorm zugenommen. Indien ist der sechstgrößte Energieverbraucher der Welt und verbraucht jährlich etwa 3 Prozent der weltweiten Gesamtenergie. Allerdings deckt die auf Biomasse basierende Energie einen Großteil des Energiebedarfs in ländlichen Gebieten der meisten Entwicklungsländer, einschließlich Indien. Indien produziert jährlich fast 350 Millionen Tonnen Agrarabfälle (Naidu, 1999). Die Hauptrückstände sind Kuhmistkuchen, Reisschalen, Kaffeeschalen, Kokosmark, Zuckerrohrbagasse, Zuckerrohrabfälle, Jutestangen, seidene Wattepads, Erdnussschalen, Senfstängel und Baumwollstängel.

Biomasse als Energiequelle gewinnt als erneuerbare Quelle zunehmend an Bedeutung und gewinnt zusätzlich an Bedeutung, da die Landwirtschaft des Landes eine der Hauptquellen der indischen Wirtschaft ist. Die Nutzung von Biomasse zur Wärmeenergie ist uralt, die Nutzung „moderner Biomasse“ (die einen sauberen Verbrennungsprozess impliziert) ist jedoch jüngeren Datums. In den letzten drei Jahrzehnten wurden mehrere von MNRE im Land finanzierte biomassebasierte Projekte für hochwertige Wärme oder Strom entwickelt. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, dass die Bewertung der Biomasseverfügbarkeit unter Berücksichtigung der derzeitigen Nutzungen in den bestehenden traditionellen Praktiken und gesellschaftlich wesentlichen Bedürfnissen wie Futter, Haushaltsbrennstoff, Stroh und Mist erfolgt.

Biomasse ist seit Beginn der Zivilisation eine der wichtigsten Energiequellen der Menschheit, obwohl ihre Bedeutung mit der Ausweitung der Nutzung von Öl und Kohle im späten 19. Jahrhundert abnahm. Etwa 120–150 Millionen Tonnen Biomasse pro Jahr werden aus land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen erzeugt, was einem Potenzial von etwa 16.000 MW entspricht.

Die Brikettieranlagen sind seit Mitte der 90er Jahre in Indien installiert. Die meisten davon sind selbstfinanzierende Brikettieranlagen und machen vor allem in den westlichen und südlichen Regionen hervorragende Geschäfte. Eine grobe Schätzung geht davon aus, dass allein die Teeindustrie im Bundesstaat Tamil Nadu jährlich rund 50.000 Tonnen Briketts verbraucht, im Bundesstaat Karnataka sind es 20.000 Tonnen von der Indian Tobacco Company. Im Durchschnitt produziert eine typische Brikettieranlage vom Typ Matrize und Stempel (Standardkapazität von 750 kg/h für Sägemehl) zwischen 250 und 300 Tonnen pro Monat, was einem Marktpreis zwischen 1800 und 2500 Rupien pro Tonne (einschließlich) entspricht der Transportkosten) pro Tonne. Die Gewinnspanne ist so gut, dass die Amortisationszeit deutlich innerhalb von 12 Monaten liegt. Wenn Briketts durch Brennholz und Kohle ersetzt werden, ergeben sich direkte Brennstoffkosteneinsparungen in Höhe von 25 bis 30 Prozent, da sich die Verbrennungseffizienz deutlich verbessert. Zu diesen direkten Einsparungen kommen die Vorteile des einfachen Transports, der Handhabung und der Lagerung während der Regenzeit sowie die Arbeitsersparnis beim Schneiden des Brennholzes hinzu. Diese Matrizen- und Stanzanlagen haben ihre Lebensfähigkeit und schnelle Rendite bewiesen (Babu, 2001).

Holzkohle ist ein traditioneller Brennstoff, der in vielen Entwicklungsländern häufig zur Deckung grundlegender Haushaltsbedürfnisse verwendet wird und der zum Schutz von Wäldern und Wildtieren gestoppt werden muss. Es gilt in vielen Gegenden als bester Brennstoff für die meisten herkömmlichen Kochherde und wird in städtischen Gebieten wegen seiner rauchfreien Verbrennung bevorzugt. Indien verfügt über 247 Milliarden Tonnen fossile Kohlereserven, von denen nur 52,24 Milliarden Tonnen abbaubare Reserven sind. Während des 10. Plans betrug der Kohlebedarf 332 Millionen Tonnen, während 301 Millionen Tonnen verfügbar waren und 31 Millionen Tonnen fehlten. Dieser Mangel wird im 12. Plan Maharashtra 87 Millionen Tonnen betragen. Die Energy Development Agency hat bisher 36 Biomasse-Energieprojekte mit einer Kapazität von 336 MW genehmigt und der aus diesen Projekten erzeugte Strom wird voraussichtlich in Phasen von drei Jahren zur Verfügung gestellt.

Es wurde geschätzt, dass 110-150 Millionen Tonnen Ernterückstände über die derzeitige Verwendung als Viehfutter, Bau- und Industrierohstoff und als Industriebrennstoff hinausgehen. Aufgrund ihrer heterogenen Beschaffenheit besitzen Biomassematerialien von Natur aus geringe Schüttdichten und daher ist es schwierig, große Mengen an Biomasse effizient und wirtschaftlich zu handhaben. Daher fallen bei der Materialhandhabung, dem Transport, der Lagerung usw. hohe Kosten an. Der Transport verursachte unter Berücksichtigung aller Faktoren die zweithöchsten Kosten, wenn das Biomassekraftwerk mit voller Kapazität betrieben wurde (Kumar et al.2003). Es wird darauf hingewiesen, dass die Transportkosten mit zunehmender Kraftwerksgröße steigen werden. Um den negativen Handhabungsaspekten von Massenbiomasse entgegenzuwirken, ist unbedingt eine Verdichtung erforderlich. Wenn solche Ernterückstände in Briketts umgewandelt werden, können sie eine große und zuverlässige Rohstoffquelle für die thermochemische Umwandlung darstellen (Anonymous, 2002).

Viele Entwicklungsländer produzieren große Mengen an Agrarrückständen, diese werden jedoch ineffizient genutzt, was zu einer erheblichen Umweltverschmutzung führt. Die Hauptrückstände sind Reisschalen, Kaffeeschalen, Kokosmark, Jutestangen, Bagasse, Erdnussschalen, Senfstängel und Baumwollstängel. Auch Sägespäne, ein Mahlrückstand, sind in großen Mengen vorhanden. Abgesehen von den Problemen bei Transport, Lagerung und Handhabung ist die direkte Verbrennung loser Biomasse in herkömmlichen Rosten mit einem sehr geringen thermischen Wirkungsgrad und einer weit verbreiteten Luftverschmutzung verbunden (Grover und Mishra, 1996).

Laut einer von der Zentralregierung durchgeführten Umfrage beträgt das Potenzial der Stromerzeugung aus landwirtschaftlichen Abfällen im Land 16.000 MW und in Maharashtra 781 MW. Ein qualitativ hochwertiges verdichtetes Produkt ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass die positiven Auswirkungen der Verdichtung nicht gemindert werden. Daher werden der vorverdichteten Biomasse häufig künstliche Bindemittel zugesetzt, um die Brikettqualität zu verbessern. Studien haben gezeigt, dass verschiedene Biomassemahlungen ohne den Einsatz des künstlichen Bindemittels gut binden. Solche Rohstoffe verfügen über natürliche Bindemittel, die ihnen nach der Verdichtung besondere Eigenschaften verleihen. Daher ist ein effizientes Design und ein kostengünstiges Verdichtungssystem erforderlich, das die Durchführbarkeit der Biomasseverdichtung für die Futtermittel-, Chemikalien- und Energieproduktion verbessert. Über Holzbrennstoffe liegen umfassende Informationen vor, umfassende Daten zu anderen Arten von Biomasse- oder Biomassebrikettbrennstoffen wurden jedoch nicht entwickelt. Daher ist die Umwandlung verfügbarer Biomasse in Verdichtung eine schwierige Aufgabe und es bedarf umfassender Forschung, um kostengünstige und einfache Technologien zu entwickeln, die für Landwirte leicht zugänglich sind, um die Abfallbiomasse in wertvolle Energie umzuwandeln, um zusätzliche Erträge zu erzielen und die Landwirtschaft zu einem Energie produzierenden Unternehmen zu machen.

Brikettierung:

Ein Brikett ist ein komprimierter Block aus Kohlenstaub oder anderem brennbaren Biomassematerial wie Holzkohle, Sägemehl, Holzspänen, Torf, Reishülsen usw.

Arten von Brikettiermaschinen:

Brikettiermaschine vom Typ Schneckenpressextruder

Brikettiermaschine mit hydraulischer Kolbenpresse

Mechanische Brikettiermaschine vom Typ Kolbenpresse

1. Brikettiermaschine vom Typ Schneckenpressextruder:

Die Brikettiermaschine vom Typ Schneckenpressextruder besteht aus einem Antriebsmotor, einer Schnecke, einer Düse, einem Trichter und einem Kraftübertragungssystem. Zur Kraftübertragung vom Motor auf die Schnecke dienen Riemenscheibe und Riemen. Das Rohmaterial wird den Trichtern zugeführt, die es durch Schwerkraft zur Schnecke befördern. Aufgrund der Schneckengeometrie wird das Material nach vorne gedrückt. Während das Material gedrückt wird, wird es komprimiert und das komprimierte Material tritt in Form von Briketts aus der Matrize aus.

2. Brikettiermaschine vom Typ hydraulische Kolbenpresse:

Das Funktionsprinzip ist grundsätzlich das gleiche wie bei der mechanischen Kolbenpresse. Der Unterschied besteht darin, dass die Energie auf den Kolben von einem Elektromotor über ein Hochdruck-Hydraulikölsystem übertragen wird. Auf diese Weise kann die Maschine sehr kompakt und leicht gebaut werden, da die Kräfte im Presszylinder und nicht über den Rahmen ausgeglichen werden. Das Material wird vor dem Presszylinder durch einen Vorschubzylinder zugeführt, der das Material häufig in mehreren Hüben vorverdichtet, bevor der Hauptzylinder mit Druck beaufschlagt wird. Der gesamte Vorgang wird durch ein Programm gesteuert, das je nach Eingangsmaterial und gewünschter Produktqualität geändert werden kann. Die Geschwindigkeit des Pressenzylinders ist bei hydraulischer Pressung wesentlich langsamer als bei mechanischer Pressung, was zu deutlich geringeren Ausstoßleistungen führt.

3. Mechanische Brikettiermaschine vom Typ Kolbenpresse:

Ein hin- und hergehender Kolben drückt das Material in eine konische Matrize, wo es verdichtet wird und an dem vom vorherigen Hub in der Matrize verbliebenen Material haftet. In einem auf die eigentliche Matrize folgenden Abschnitt ist eine kontrollierte Expansion und Abkühlung des Endlosbriketts möglich. Das diesen Abschnitt verlassende Brikett ist noch relativ warm und zerbrechlich und benötigt eine weitere Kühlstrecke, bevor es in Stücke der gewünschten Länge gebrochen werden kann.

Vorteile von Briketts:

Durch das Verdichten von Biomasseabfällen zu Briketts wird das Volumen um das Zehnfache reduziert, was die Lagerung und den Transport wesentlich einfacher macht als lose Biomasseabfälle. Aufgrund der Größe und Form von Briketts lassen sie sich leicht lagern.

Durch den Kompressionsprozess können die Briketts viel länger brennen, als wenn sie lose im Originalzustand wären.

Je nach Grundmaterial produzieren sie keine oder nur wenig Flugasche. Darüber hinaus geben Briketts keine Gase oder giftige Chemikalien wie Schwefel ab.

Biomasse ist der Hauptbestandteil bei der Herstellung von Briketts. Woher bekommen wir diese Biomasse? Schauen Sie sich um, hier, dort und überall gibt es jede Menge Biomassematerialien.

.Da Briketts im Inland aus pflanzlichen und tierischen Abfällen hergestellt werden können, sind sie kostengünstiger in der Herstellung und werden daher zu niedrigeren Preisen verkauft.

Für Briketts werden organische Materialien verwendet, die häufig vorkommen und erneuerbar sind. Daher sind wir von der Nachhaltigkeit dieser Kraftstoffquelle überzeugt.

Solche Brikettieranlagen könnten in Gruppen von Dörfern auf Missionsbasis eingerichtet werden, um die Transportkosten für sperrige Biomasse zu senken. Ernterückstände, Zuckerrohrabfälle, Baumwollstängel, Sägemehl, Reishülsen, beschnittene Äste und Blätter von Obstbäumen usw. Dies wird es den Landwirten ermöglichen, zusätzliches Einkommen zu erzielen und gleichzeitig die ansonsten verschwendete/karbonisierte Biomasse in wertvolle Energiebriketts umzuwandeln in gleichem Maße die Energiekrise abmildern.

Autoren -

Prof. AD Chendake

(Shivshankar College für Agrartechnik, Mirajgaon, Ahmednagar)

Dr. SB Patil

(Dr. DY Patil – College of Agricultural Engineering & Technology, Talsande, Kolhapur)