Mała elektrownia wiatrowa to elektrownie wiatrowe niewielkich mocy mające zastosowanie w zasilaniu dedykowanych odbiorników małej mocy. Często Małe elektrownie Wiatrowe (MEW) określane są mianem Przydomowych Elektrowni Wiatrowych.

Określenie czy dana elektrownia zalicza się do grupy małych zależy od wielkości jej łopat. Jeżeli średnica wirnika nie przekracza 2 m to przyjmujemy, że są to małe elektrownie wiatrowe. Precyzyjną definicję określa norma IEC 61400-02, w połączeniu z lokalnymi regulacjami według niej małą elektrownią wiatrową można nazwać elektrownię, która spełnia następujące warunki:

Powierzchnia zakreślana przez łopaty turbiny mniejsza od 200 m², ale większa niż 2 m²;
Moc znamionowa jest mniejsza od 65 kW.
Napięcie generowane mniejsze niż 1000 V AC lub 1500 V DC.

Powyższa norma wymaga aby w przypadku powierzchni zakreślanej przez wirnik powyżej 14 m² zainstalować dodatkowy hamulec postojowy, ponieważ samo zwarcie uzwojeń może nie wystarczyć do zatrzymania wirnika na czas konserwacji.

Działanie małych elektrowni wiatrowych, jest takie samo jak zwykłych „farm” wiatrowych. Opiera się na systemie, lub pojedynczej turbinie wiatrowej, która zmienia energię kinetyczną wiatru w ruch mechaniczny wirnika.

Elektrownia wiatrowa to elektrownia wytwarzająca energię elektryczną przy pomocy generatorów – turbin wiatrowych napędzanych energią wiatru. Energia elektryczna uzyskana z energii wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.

Zespoły elektrowni wiatrowych wraz z infrastrukturą towarzyszącą nazywane są farmami wiatrowymi lub parkami wiatrowymi – czasem też siłownie wiatrowe.

Typy elektrowni wiatrowych:
Elektrownie wiatrowe dzielone są na typy ze względu na zastosowanie (przydomowe lub przemysłowe), moc (mikro, małe i duże) oraz lokalizację (lądowe i morskie). Do zastosowań przydomowych (na potrzeby własne użytkownika) wykorzystywane są mikro- i małe elektrownie. Duże elektrownie przemysłowe są przystosowane do sprzedaży energii.

Farma wiatrowa:
Farmą wiatrową określana jest jednostka wytwórcza lub zespół tych jednostek wykorzystujących do wytwarzania energii elektrycznej energię wiatru, przyłączonych do sieci w jednym miejscu przyłączenia.

Zwykle jest to instalacja złożona z wielu turbin wiatrowych. Skupienie turbin pozwala na ograniczenie kosztów budowy i utrzymania oraz uproszczenie sieci elektrycznej.

Morskie farmy wiatrowe:
Instalowanie farm na morzu jest obciążone większymi kosztami inwestycji i eksploatacji, ale wolne od wielu ograniczeń stawianych farmom lądowym. Do głównych zalet należą:

duża powierzchnia,
korzystniejsze warunki wietrzne,
odległość od osiedli ludzkich wystarczająca dla zmniejszenia potencjalnych oddziaływań.

Wiatry wiejące nad morzem są stabilniejsze i silniejsze niż wiejące nad lądami, również na mniejszych wysokościach, co umożliwia stosowanie niższych masztów i uzyskanie większej efektywności urządzeń. Uzasadnia to budowanie farm wiatrowych na dnie morskim, mimo wyższych kosztów infrastruktury i utrzymania.

Niewielkie pojedyncze turbiny mogą być dobrym źródłem energii w miejscach oddalonych od centrów cywilizacyjnych, gdzie brak jest połączenia z krajową siecią energetyczną.

Elektrownie wiatrowe mogą wpływać na lokalny mikroklimat – większe skupiska wiatraków mogą być przyczyną zmniejszenia prędkości wiatru. Z powodu turbulencji wywoływanych przez wiatraki podnosi się temperatura powietrza. Keith i inni oceniają, że bardzo duże ilości energii generowane przez elektrownie wiatrowe mogą wpływać na klimat w skali kontynentalnej, ale mają minimalny wpływ na zmiany temperatury.

Energia geotermalna (energia geotermiczna, geotermia) – energia cieplna skał, wody i gruntu pod powierzchnią Ziemi, zaliczana do odnawialnych źródeł energii. Proces odnawiania źródeł geotermalnych jest jednak powolny, stąd przy małym strumieniu ciepła geotermalnego pobieranie dużej ilości ciepła może doprowadzić do wychłodzenia skał lub spadku ciśnienia w zbiorniku. Energia geotermalna jest udostępniana za pomocą wierceń zbliżonych technologią wykonania do odwiertów naftowych, jednak odbiegających od nich w szczegółach wykonania i umiejscowienia. Energia geotermalna może być pobierana za pomocą gruntowych pomp ciepła lub głębszych odwiertów, które z reguły służą eksploatacji
głęboko położonych warstw wodonośnych z gorącą wodą. Alternatywnie, możliwe jest wykorzystanie energii cieplnej skał nieprzepuszczalnych lub słabo zawodnionych, do których wtłaczana jest chłodna woda i po nagrzaniu odbierana gorąca. Jednym z przejawów obecności energii geotermalnej są źródła termalne.

Energię geotermalną wykorzystuje się w 64 krajach. W Unii Europejskiej z energii geotermalnej pochodzi 0,84% produkowanej energii pierwotnej. W Polsce instalacje geotermalne dostarczające ciepło do systemu ciepłowniczego działają w sześciu miejscach, m.in. na obszarze Podhala i odpowiadają za 0,03% produkowanej energii pierwotnej.

Głównym sposobem pozyskiwania energii geotermalnej jest tworzenie odwiertów do zbiorników gorących wód geotermalnych. W pewnej odległości od otworu czerpalnego wykonuje się drugi otwór, którym wodę geotermalną po odebraniu od niej ciepła, wtłacza się z powrotem do złoża. Wody geotermiczne są z reguły mocno zasolone, jest to powodem szczególnie trudnych warunków pracy wymienników ciepła i innych elementów armatury instalacji geotermicznych. Energię geotermiczną wykorzystuje się w układach centralnego ogrzewania jako podstawowe źródło energii cieplnej. Drugim zastosowaniem energii geotermicznej jest produkcja energii elektrycznej. Jest to opłacalne jedynie w przypadkach źródeł szczególnie gorących. Zagrożenie jakie niesie za sobą produkcja energii geotermicznej to zanieczyszczenia wód głębinowych, uwalnianie radonu, siarkowodoru i innych gazów.

Gorące źródła tzw. gejzery są charakterystycznym elementem krajobrazu Islandii, która wykorzystuje je jako źródło ogrzewania i ciepłej wody. Nie wpływa to ujemnie na środowisko naturalne.

Zalety i wady

Zaletami geotermii są:
nieszkodliwa dla środowiska, nie powoduje bowiem żadnych zanieczyszczeń przy poprawnym działaniu,
pokłady energii geotermalnej są zasobami lokalnymi, tak więc mogą być pozyskiwane w pobliżu miejsca użytkowania,
elektrownie geotermalne w odróżnieniu od zapór wodnych czy wiatraków nie wywierają niekorzystnego wpływu na krajobraz,
zasoby energii geotermalnej są, w przeciwieństwie do energii wiatru czy energii Słońca dostępne zawsze, niezależnie od warunków pogodowych.
instalacje oparte o wykorzystanie energii geotermalnej odznaczają się stosunkowo niskimi kosztami eksploatacyjnymi.

Wadami geotermii są:
mała dostępność: dogodne do jej wykorzystania warunki występują tylko w niewielu miejscach,
efektem ubocznym korzystania z energii geotermalnej jest niebezpieczeństwo zanieczyszczenia atmosfery, a także wód powierzchniowych i głębinowych przez szkodliwe gazy i minerały,
pozyskiwanie energii geotermalnej wymaga poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych na budowę instalacji,
istnieje ryzyko przemieszczenia się złóż geotermalnych, które na całe dziesięciolecia mogą „uciec” z miejsca eksploatacji,
problemem może być również korozja rur,
większość istniejących w Polsce ciepłowni wymaga dogrzewania zbyt chłodnej wody geotermalnej przez dodatkowe źródła energii.

Koło wodne, gatro to urządzenie przekształcające energię przepływu lub spadku wody w inne użyteczne formy energii. Składa się ze zwykle drewnianego lub metalowego koła mającego na obwodzie łopatki, przegrody lub zbiorniki poruszane siłą naporu wody. Koła wodne były w powszechnym użyciu od III wieku p.n.e., aż do XX wieku i aktualnie są rzadko wykorzystywane komercyjnie. Najczęściej były wykorzystywane do napędu młynów wodnych, narzędzi wykorzystywanych w tartakach, papierniach, kuźniach, międlarkach w przemyśle włókienniczym, kruszenia urobku itd.

Pod koniec XVIII wieku John Smeaton dokonał opisu fizyki kół wodnych, co przyczyniło się do znacznej poprawy ich wydajności. Koła wodne ostatecznie zostały wyparte przez mniejsze i bardziej efektywne turbiny – wynalazek Benoît Fourneyrona, które były w stanie wytrzymać wyższy napór hydrauliczny niż koła wodne o konwencjonalnym rozmiarze.

Głównym czynnikiem ograniczającym możliwość konstrukcji koła wodnego jest dostępność płynącej wody lub możliwości budowy kanału lub zapory spiętrzających wodę.
Współczesne elektrownie wodne korzystają z napędu wykorzystującego przepływ grawitacyjny wody, analogicznie do koła wodnego.

Koła wodne można podzielić na dwa podstawowe rodzaje konstrukcji:

poziome koło z pionową osią,
pionowe koło z poziomą osią.

Pionowe koła wodne można podzielić na dalsze podtypy, w zależności od sposobu dostarczania wody do mechanizmu:

Koła nadsiębierne – zasilane wodą od góry, obracają się w przód lub w tył. Wykorzystują głównie energię potencjalną wody i cechującą się największą wydajnością ze wszystkich rodzajów kół wodnych. Wymagają relatywnie niewielkiej objętości oraz dużego spadku wody – około 4,5 m. Koło o ruchu zgodnym z kierunkiem przepływu wody cechuje się niższą wydajnością oraz wymaga większego spadku wody niż koło o ruchu wstecznym i z tego powodu było mniej popularne podczas rewolucji przemysłowej. Konstrukcja kół nadsiębiernych wiązała się z wyższymi kosztami inwestycyjnymi, wynikającymi głównie z potrzeby budowy specjalnego kanału lub systemu doprowadzania wody i była możliwa jedynie w obecności dużych spadków terenu.
Koła śródsiębierne – zasilane wodą dostarczaną do koła poniżej połowy jego wysokości. Wykorzystują energię potencjalną oraz kinetyczną wody. Były najczęściej wykorzystywanym typem koła wodnego podczas rewolucji przemysłowej, ponieważ wymagają niższego spadku wody, niż koła nadsiębierne.
Koła podsiębierne – zasilane wodą przepływającą bezpośrednio pod kołem. Wykorzystują głównie energię kinetyczną wody i cechują się niższą wydajnością, niż pozostałe typy kół wodnych. Były wykorzystywane głównie na zasobnych w wodę płynącą, płaskich terenach, na których nie było możliwości budowy innego rodzaju kół wodnych.

Mała elektrownia wodna (MEW) to elektrownia wodna o mocy zainstalowanej poniżej 5 MW. To kryterium stosuje się w Polsce oraz w niektórych krajach Europy zachodniej. W większości państw Unii Europejskiej do małych elektrowni zalicza się te o mocy do 10 MW, poza krajami skandynawskimi, Szwajcarią i Włochami, gdzie za „małe” uznaje się elektrownie do 2 MW.

Małe elektrownie wodne wykorzystują środowisko przyrodnicze, stąd mają licznych zwolenników i przeciwników. Uznawane są za odnawialne źródła energii, a ich właściciele uzyskują certyfikat wytworzenia tzw. zielonej energii. Towarzyszące elektrowni wodnej urządzenia hydrotechniczne oraz sama elektrownia wpływają, zarówno korzystnie jaki i niekorzystnie, na bilans hydrologiczny i geomorfologiczny okolicy oraz biocenozę rzeki.

Na małą elektrownię wodną składa się:
próg piętrzący rzekę: stały lub ruchomy,
budynek elektrowni z siłownią,
kanał doprowadzający i odprowadzający wodę z turbin,
opcjonalnie: przepławka.

W MEW najczęściej stosowane są turbiny wodne:
śmigłowe
Kaplana
Francisa
Peltona – rzadko

Zalety małych elektrowni wodnych:
nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach;
zwiększają tzw. małą retencję wodną (poziom wód gruntowych) na obszarze powyżej progu;
zmniejszają erozję denną powyżej progu;
mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu roku do 2 lat, wyposażenie jest dostępne powszechnie, a technologia dobrze opanowana;
mogą być wykonywane przy użyciu miejscowych materiałów i siły roboczej, a ich prostota techniczna powoduje wysoką niezawodność oraz długą żywotność;
nie wymagają licznego personelu i mogą być sterowane zdalnie rozproszenie w terenie skraca odległość przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty;
wysokie dotacje i korzystne warunki kredytowania budowy MEW.

Wady małych elektrowni wodnych:
powstanie długiej cofki powyżej progu: zamulenie koryta, pogorszenie jakości wody i jej zdolności do samooczyszczania, przegrzewanie się wody w
rzece w okresie upałów, zmniejszenie natlenienia wody, osadzanie i kumulowanie się na dnie mułu, zanieczyszczeń, substancji toksycznych;
naruszenie równowagi biologicznej rzeki i zubożenie ekosystemu wodnego: zanik gatunków ryb prądolubnych i zimnolubnych w obszarze cofki, podział jednolitej populacji ryb na dwie subpopulacje powyżej i poniżej przegrody, zanik tarlisk w obrębie oddziaływania MEW;
uniemożliwienie migracji ryb lub drastyczne utrudnienie ich migracji – jako podstawowej funkcji życiowej organizmów wodnych;
problemy w korycie poniżej przegrody: zwiększenie erozji dennej, zanik żwiru, obniżenie dna rzeki oraz poziomu wód gruntowych;
niska wydajność energetyczna w porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii;
wysokie koszty budowy powodujące nieopłacalność inwestycji bez dotacji;
niestabilność dostaw prądu do sieci, związana z wahaniami przepływów w rzece;
uszkodzenia ryb przechodzących przez niektóre rodzaje turbin;
protesty społeczne towarzyszące budowie i eksploatacji MEW.

Elektrownia wodna (fachowo hydroelektrownia przepływowa) to zakład przemysłowy zamieniający energię potencjalną wody na elektryczną.

Elektrownie wodne są najintensywniej wykorzystywanym źródłem odnawialnej energii. W 2017 roku dostarczyły łącznie 4060 TWh energii elektrycznej, co stanowi 15,9% całkowitej produkcji energii elektrycznej na świecie. Największe elektrownie wodne mają moc, która przekracza 10 GW. Wenezuela, Brazylia i Kanada uzyskują ponad 50% swojej energii elektrycznej z elektrowni wodnych, a Norwegia aż 98%. W Polsce w 2017 roku energetyka wodna odpowiadała za 1,5% produkcji energii elektrycznej.

Elektrownie wodne są stosunkowo tanim źródłem energii i mogą szybko zmieniać generowaną moc w zależności od zapotrzebowania. Ich wadą jest ograniczona liczba lokalizacji, w których można je budować. Ponadto budowa zapór dla elektrowni wodnych pociąga za sobą zahamowanie naturalnego biegu rzeki i tworzenie zbiorników retencyjnych, drastycznie zmieniających środowisko.

Energia wodna była używana w młynach wodnych od czasów starożytnych. Po wynalezieniu generatora elektrycznego, możliwe stało się wykorzystanie jej do wytwarzania elektryczności

Typy elektrowni wodnych:

Zaporowe
Ponieważ źródłem energii elektrycznej w elektrowniach wodnych jest energia potencjalna wody, ilość tej energii jest proporcjonalna do wysokości, jaką traci woda w obrębie elektrowni. Aby zwiększyć tę energię, buduje się wysokie zapory, które umożliwiają spiętrzenie wody

Elektrownie szczytowo-pompowe
Elektrownie szczytowo pompowe służą do dostosowywania produkcji energii do jej chwilowego zapotrzebowania. W czasie małego zapotrzebowania na energię, jej nadmiar jest wykorzystywany do pompowania wody do zbiornika znajdującego się na dużej wysokości. W czasie dużego zapotrzebowania, woda jest uwalniana i jej energia potencjalna przetwarzana jest z powrotem na energię elektryczną

Elektrownie przepływowe
Elektrownie przepływowe nie piętrzą dodatkowo wody i nie wymagają tworzenia zalewów. Ich moc jest ograniczona przez moc płynącej naturalnie wody. W czasie małego zapotrzebowania na energię woda swobodnie przepływa przez taką elektrownię. Elektrownie przepływowe działają najefektywniej, jeśli są zbudowane w miejscach, gdzie jest naturalny spad wody.

Elektrownie pływowe
Elektrownie pływowe wykorzystują energię potencjalną wody morskiej spiętrzonej w czasie pływów. Ich moc zmienia się w ciągu doby, ale w sposób całkowicie przewidywalny, co pozwala uzupełnić je w zbiorniki umożliwiające generowanie energii w sposób ciągły. Powstają też generatory czerpiące energię z energii kinetycznej wody przemieszczającej się w
czasie pływów.

Małe elektrownie wodne
Małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, w wielu innych krajach Europy 10 MW, a w USA 15 MW). Ich budowa ma nieproporcjonalnie duży wpływ na środowisko przyrodnicze w stosunku do ilości wytwarzanej energii

Budowa elektrowni znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin. Powstały w miejsce szybkiej, wartkiej rzeki zbiornik zawiera wodę stojącą, co sprawia, że rozwijają się tam zupełnie inne organizmy niż przed powstaniem zapory. Jednocześnie duży zbiornik charakteryzuje się znacznie większym parowaniem i zmienia wilgotność powietrza na stosunkowo dużym obszarze. Wartka dotychczas rzeka po wyjściu z zapory zwykle płynie już bardzo wolno. Zmniejsza się napowietrzanie wody, brak okresowych powodzi prowadzi do zamulenia dna.

Paliwo z glonów to biopaliwo trzeciej generacji, wytwarzane z glonów.

Postuluje się produkcje paliwa z glonów ponieważ:

glony skuteczniej wykorzystują energię
glony maja mniejsze wymagania co do jakości wody (możliwa hodowla na pustyni; z użyciem słonej wody; z użyciem ścieków)
algi wychwytują dwutlenek węgla

Hodowla glonów napotyka problemy takie jak:

wrażliwość na choroby
zanieczyszczenie dzikimi szczepami
dostarczenie pożywki zawierającej azot i fosfor
przetwarzanie hodowli na produkt nadający się dla przemysłu
powolny wzrost hodowli

Produkcja substratu do produkcji paliwa następuje u glonów jako efekt obronny.

Poza zwykłą hodowlą glonów możliwa jest również hodowla bez wykorzystania fotosyntezy realizowana przez Solazyme. Próbuje się też wytworzyć odpowiednie glony metodami inżynierii genetyczne.

Biogaz to mieszanina gazów będąca produktem beztlenowego rozkładu materii organicznej (np. ścieki, organiczne odpady komunalne, odchody zwierzęce, odpady przemysłu rolno- spożywczego, materiał roślinny) a częściowo także ich rozpadu gnilnego.

Biogaz wytwarzany w procesie fermentacji metanowej przez mikroorganizmy anaerobowe, składa się głównie z metanu i dwutlenku węgla, może zawierać niewielkie ilości siarkowodoru, wodoru, wody, tlenku węgla oraz siloksanów. Metan, wodór oraz tlenek węgla mogą ulec spaleniu lub utlenieniu wydzielając energię, co pozwala na wykorzystanie biogazu jako paliwa. Może być wykorzystywany do ogrzewania, także do gotowania oraz w generatorach prądu.

Wytwarzanie biogazu:
Na składowiskach odpadów biogaz wytwarza się samoczynnie, stąd nazwa gaz wysypiskowy. Obecnie na wysypiskach instaluje się systemy odgazowujące. Nowoczesne sposoby zagospodarowania odpadów obejmują etap fermentacji niektórych frakcji odpadów przez ich składowaniem w komory fermentacyjnych lub bioreaktorach. Fermentacja metanowa tych odpadów odbywa się w stałych temperaturach 35-40°C dla bakterii metanogennych mezofilnych, rzadziej w temperaturach 50-70°C dla bakterii termofilnych. Ze składowiska o powierzchni około 15 ha można uzyskać 20 do 60 GWh energii w ciągu roku, jeżeli roczna masa składowanych odpadów to około 180 tys. ton.

Celowa, kontrolowana produkcja biogazu następuje w komorach fermentacyjnych biogazowni. Najczęściej fermentacja zachodzi w nich w temperaturze 35-40°C (fermentacja mezofilowa). W Polsce mianem biogazowni określa się instalacje funkcjonujące na oczyszczalniach ścieków oraz składowiskach odpadów komunalnych. Biogazownie, które wykorzystują do wytwarzania biogazu wyłącznie surowce rolnicze określane są mianem biogazowni rolniczych, a biogaz z nich pozyskiwany – biogazem rolniczym, potocznie
agrogazem.

Biogaz w sposób naturalny powstaje np. na torfowiskach (głównie z celulozy), nazywamy go wtedy gazem błotnym lub gazem gnilnym.

Skład biogazu różni się w zależności od surowców użytych w procesie fermentacji. Gaz wysypiskowy zwykle zawiera około 50% metanu. Zaawansowane technologie oczyszczania ścieków są w stanie wytworzyć biogaz zawierający 55-75% metanu. Nieoczyszczony biogaz zawiera parę wodną, której ilość jest zależna od temperatury wytwarzania biogazu.

Magazynowanie biogazu:
Do magazynowania biogazu stosuje się najczęściej niskociśnieniowe zbiorniki z ciśnieniem roboczym 0,005 – 0,5 milibarów. Są to zbiorniki membranowe dwupowłokowe. Powłokę wewnętrzną stanowi powłoka, w której jest biogaz, zaś powłoka zewnętrzna pełni funkcję ochronną, zabezpieczającą przed wpływem niekorzystnych czynników zewnętrznych.
Pomiędzy powłokami jest tłoczone powietrze zaś czujnik ciśnienia wskazuje odpowiednia ilość biogazu w zbiorniku. Zbiorniki wykonywane są w pojemnościach od kilkudziesięciu do kilkunastu tysięcy m3.

Biowęgiel, karbonizat, biokarbon, agrikarbon, toryfikat to substancja o właściwościach zbliżonych do węgla drzewnego uzyskiwana w procesie pirolizy z roślin energetycznych, odpadów leśnych, biomasy rolniczej, odpadów z przetwórstwa rolno-spożywczego, osadów ściekowych, odpadów komunalnych. Produkt ten może być wykorzystywany jako paliwo odnawialne, w rolnictwie w celu poprawy właściwości gleby oraz w ochronie środowiska do usuwania zanieczyszczeń z roztworów wodnych, gazów procesowych oraz remediacji gleb z zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, a także zwiększania właściwości sorpcyjnych gleby w celu ochrony wód podziemnych i zatrzymania składników biogennych.

Biowęgiel był wykorzystywany do poprawy właściwości gleby przez rolników w Europie i Ameryce Południowej już w XIX wieku. Współcześnie stał się przedmiotem zainteresowania naukowców ze względu na poszukiwanie rozwiązań technicznych zapewniających trwały i zrównoważony rozwój. W zależności od warunków przeprowadzania pirolizy uzyskiwana substancja różni się składem, porowatością i powierzchnią właściwą, a co za tym idzie właściwościami sorpcyjnymi.

Biowęgiel pozyskuje się z biomasy w wyniku pirolizy w temperaturze około 200–300 °C, bez dostępu tlenu. Proces przeprowadzany jest w ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego.
Podczas procesu nazywanego toryfikacją dochodzi do suszenia, pirolizy i zgazowania wprowadzonej biomasy. Reakcje dotyczą głównie przekształcania hemiceluloz, a w mniejszym stopniu celulozy i ligniny. Efektem jest ubytek około 30% masy, wydzielenie tak zwanego torgazu i uzyskanie biowęgla. Produkt, chociaż zbliżony do węgla drzewnego, różni się od niego – do powstania węgla drzewnego dochodzi, gdy temperatura, w której przeprowadza się pirolizę, przekroczy 350 °

Biowęgiel może znaleźć zastosowanie w energetyce, rolnictwie, ochronie środowiska i przemyśle. W energetyce jako paliwo odnawialne jest alternatywą dla tradycyjnych paliw kopalnych. W ochronie środowiska biowęgiel z uwagi na swoje właściwości może być wykorzystywany do usuwania zanieczyszczeń wód i ścieków. W rolnictwie biowęgiel dodany do gleb poprawia ich właściwości i może przyczynić się do ograniczenia zużycia nawozów organicznych i nieorganicznych, a także środków ochrony roślin. Biowęgiel może znaleźć również zastosowanie w przemyśle np. budowlanym, metalurgicznym, elektronicznym, chemicznym, włókienniczym oraz farmaceutycznym.

Biomasa to ulegająca biodegradacji frakcja produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej, leśnej i powiązanych gałęzi przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także biogazy i ulegającą biodegradacji frakcję odpadów przemysłowych i komunalnych.

Wyróżnia się czasem fitomasę (biomasę roślin) oraz zoomasę (biomasę zwierząt), a także biomasę mikroorganizmów (np. plankton). Inny podział wyróżnia w ekosystemach biomasę producentów i biomasę konsumentów, które składają się na całkowitą biomasę biocenozy (oszacowania dotyczące biosfery). Biomasa producentów tworzona jest w procesie fotosyntezy. Konsumenci i reducenci, tworzą swoją biomasę kosztem biomasy producentów.

Produkcja biomasy
Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych, później w łańcuchu pokarmowym także zwierzęcych. Energię zawartą w biomasie można wykorzystać dla celów człowieka. Polega to na przetwarzaniu na inne formy energii poprzez spalanie biomasy lub spalanie produktów jej rozkładu. W wyniku spalania uzyskuje się ciepło, które może być przetworzone na inne rodzaje energii, np. energię elektryczną.

Rodzaje biomasy

Do celów energetycznych wykorzystuje się najczęściej:
drewno o niskiej jakości technologicznej oraz odpadowe;
słomę, makuchy i inne odpady produkcji rolniczej;
odchody zwierząt;
osady ściekowe;
wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych;
odpady organiczne, np. wysłodki buraczane, łodygi kukurydzy, trawy, lucerny;
oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce.

W Polsce na potrzeby produkcji biomasy można uprawiać rośliny szybko rosnące:
wierzba wiciowa
ślazowiec pensylwański lub inaczej malwa pensylwańska
topinambur, czyli słonecznik bulwiasty
róża wielokwiatowa znana też jako róża bezkolcowa
rdest sachaliński
trawy wieloletnie, jak np.:
miskant:
miskant olbrzymi, czyli trawa słoniowa
miskant cukrowy
spartina preriowa
palczatka Gerarda
proso rózgowe

Tradycyjnie powszechnie wykorzystuje się biomasę do ogrzewania i gotowania. W ramach wysiłków dążących do uniezależnienia potrzeb energetycznych od paliw kopalnych pojawiła się również tendencja do zaawansowanej konwersji biomasy, głównie do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach cieplnych.

Spalanie biomasy jest uważane za korzystniejsze dla środowiska niż spalanie paliw kopalnych, gdyż zawartość szkodliwych pierwiastków – przede wszystkim siarki, w biomasie jest niższa niż w przeciętnym węglu. Źródła biomasy są też stosunkowo jednorodnie rozmieszczone przestrzennie, co potencjalnie ogranicza konieczność transportu w stosunku do paliw kopalnych.

W praktyce bilans CO2 jest znacznie mniej korzystny niż wynika to z obliczeń teoretycznych, ze względu na emisje w trakcie produkcji (np. przeróbki na pelety) oraz transportu biomasy.