ระบบทำความร้อนด้วยชีวมวลสร้างความร้อนจากชีวมวลระบบเหล่านี้อาจใช้การเผาไหม้โดยตรงการทำให้เป็นแก๊สการ ผลิต ความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสาน (CHP) การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนเพื่อผลิตความร้อน ระบบทำความร้อนด้วยชีวมวลอาจทำงานแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบหรือกึ่งอัตโนมัติ อาจใช้เม็ดเชื้อเพลิง หรืออาจเป็นระบบผลิตความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสาน

มีระบบทำความร้อนหลักสี่ประเภทที่ใช้ชีวมวลในการให้ความร้อนแก่หม้อไอน้ำ ประเภทของการทำความร้อนด้วยชีวมวล ได้แก่ แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ แบบกึ่งอัตโนมัติ แบบใช้เม็ดเชื้อเพลิง และแบบผลิตความร้อนและพลังงานร่วมกัน^{[ 1 ]}

ในระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ชีวมวลที่ถูกสับหรือบดละเอียดจะถูกป้อนเข้าสู่หม้อไอน้ำผ่านสายพานลำเลียงในอัตราที่ควบคุมได้ อัตรานี้จะถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์เพื่อรักษาระดับความดันและอุณหภูมิภายในหม้อไอน้ำ ระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบช่วยให้การทำงานง่ายขึ้นมาก เนื่องจากผู้ใช้งานระบบเพียงแค่ควบคุมคอมพิวเตอร์เท่านั้น^{[ 2 ] [ 3 ]}

ระบบกึ่งอัตโนมัติหรือ "ถังพัก" มีความคล้ายคลึงกับระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบมาก ยกเว้นว่าต้องใช้กำลังคนมากกว่าในการบำรุงรักษา ระบบเหล่านี้มีถังเก็บขนาดเล็กกว่า และระบบสายพานลำเลียงที่เรียบง่ายกว่ามาก ซึ่งจะต้องใช้บุคลากรในการบำรุงรักษาการทำงานของระบบ เหตุผลของการเปลี่ยนแปลงจากระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบคือประสิทธิภาพของระบบ ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้สามารถนำไปใช้ในการให้ความร้อนแก่อากาศโดยตรง หรือสามารถนำไปใช้ในการให้ความร้อนแก่น้ำในระบบหม้อไอน้ำ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการส่งความร้อน^{[ 4 ]}หม้อไอน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงฟืนจะมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อทำงานที่กำลังการผลิตสูงสุด และความร้อนที่ต้องการในแต่ละวันส่วนใหญ่ของปีจะไม่ใช่ความต้องการความร้อนสูงสุดของปี เมื่อพิจารณาว่าระบบจะต้องทำงานที่กำลังการผลิตสูงเพียงไม่กี่วันต่อปีเท่านั้น ระบบจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ตรงตามความต้องการส่วนใหญ่ของปีเพื่อรักษาประสิทธิภาพสูง^{[ 3 ]}

ระบบทำความร้อนชีวมวลประเภทหลักที่สามคือ ระบบที่ใช้เม็ดเชื้อเพลิง เม็ดเชื้อเพลิงเป็นไม้แปรรูป ซึ่งทำให้มีราคาแพงกว่า แม้จะมีราคาแพงกว่า แต่ก็มีความหนาแน่นและสม่ำเสมอกว่ามาก จึงมีประสิทธิภาพมากกว่า นอกจากนี้ การป้อนเม็ดเชื้อเพลิงเข้าสู่หม้อไอน้ำโดยอัตโนมัติก็ค่อนข้างง่าย ในระบบเหล่านี้ เม็ดเชื้อเพลิงจะถูกเก็บไว้ในไซโลเก็บเมล็ดพืช และใช้แรงโน้มถ่วงในการเคลื่อนย้ายไปยังหม้อไอน้ำ ความต้องการพื้นที่จัดเก็บสำหรับระบบที่ใช้เม็ดเชื้อเพลิงมีขนาดเล็กกว่ามากเนื่องจากลักษณะที่หนาแน่น ซึ่งช่วยลดต้นทุนได้เช่นกัน ระบบเหล่านี้ใช้สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่หลากหลาย แต่จะมีประสิทธิภาพและคุ้มค่าที่สุดสำหรับสถานที่ที่มีพื้นที่จำกัดสำหรับการจัดเก็บและระบบลำเลียง และที่ซึ่งเม็ดเชื้อเพลิงผลิตขึ้นใกล้กับโรงงาน^{[ 3 ]}

ระบบเชื้อเพลิงเม็ดประเภทหนึ่งคือหม้อไอน้ำหรือเตาเผาที่สามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงเม็ดที่มีอัตราเถ้าสูงกว่า (เม็ดกระดาษ เม็ดหญ้าแห้ง เม็ดฟาง) หนึ่งในประเภทนี้คือเตาเผาเชื้อเพลิงเม็ด PETROJET ที่มีห้องเผาไหม้ทรงกระบอกหมุนได้^{[ 5 ]} ในแง่ของประสิทธิภาพ หม้อไอน้ำเชื้อเพลิงเม็ดขั้นสูงสามารถเหนือกว่าเชื้อเพลิงชีวมวลรูปแบบอื่น ๆ เนื่องจากคุณสมบัติของเชื้อเพลิงที่เสถียรกว่า หม้อไอน้ำเชื้อเพลิงเม็ดขั้นสูงยังสามารถทำงานในโหมดควบแน่นและลดอุณหภูมิของก๊าซเผาไหม้ลงเหลือ 30-40 °C แทนที่จะเป็น 120 °C ก่อนที่จะส่งไปยังปล่องควัน^{[ 6 ]}

ระบบผลิต ความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสานเป็นระบบที่มีประโยชน์มาก โดยใช้เศษไม้ เช่นเศษไม้สับ ในการผลิตไฟฟ้า และความร้อนจะเกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้จากระบบผลิตไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ระบบนี้มีต้นทุนสูงมากเนื่องจากการทำงานที่ความดันสูง ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีผู้ควบคุมที่มีความชำนาญสูง ซึ่งจะทำให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงขึ้น ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือ ในขณะที่ผลิตไฟฟ้า ระบบก็จะผลิตความร้อนด้วย และหากการผลิตความร้อนไม่เป็นที่ต้องการในช่วงใดช่วงหนึ่งของปี จำเป็นต้องติดตั้งหอระบายความร้อน ซึ่งจะทำให้ต้นทุนสูงขึ้นเช่นกัน

มีบางสถานการณ์ที่ CHP เป็นตัวเลือกที่ดี ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์ไม้จะใช้ระบบผลิตความร้อนและไฟฟ้าแบบผสมผสานเนื่องจากมีเศษไม้เหลือทิ้งจำนวนมาก และมีความต้องการทั้งความร้อนและพลังงาน สถานที่อื่นๆ ที่ระบบเหล่านี้จะเหมาะสมที่สุด ได้แก่ โรงพยาบาลและเรือนจำ ซึ่งต้องการพลังงานและความร้อนสำหรับน้ำร้อน ระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้ผลิตความร้อนได้เพียงพอต่อความต้องการความร้อนโดยเฉลี่ย จึงไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนเพิ่มเติม และไม่จำเป็นต้องใช้หอระบายความร้อน^{[ 3 ]}

การใช้ชีวมวลในระบบทำความร้อนมีประโยชน์เพราะใช้เศษเหลือและของเสียทางการเกษตร ป่าไม้ เมือง และอุตสาหกรรมในการผลิตความร้อนและ/หรือไฟฟ้าโดยมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม น้อย กว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 7 ]}การผลิตพลังงานประเภทนี้มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาวอย่างจำกัด เนื่องจากคาร์บอนในชีวมวลเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรคาร์บอน ตามธรรมชาติ ในขณะที่คาร์บอนในเชื้อเพลิงฟอสซิลไม่ใช่ และจะเพิ่มคาร์บอนให้กับสิ่งแวดล้อมอย่างถาวรเมื่อถูกเผาเป็นเชื้อเพลิง ( รอยเท้าคาร์บอน ) ^{[ 8 ]}ในอดีต ก่อนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในปริมาณมาก ชีวมวลในรูปของไม้เป็นเชื้อเพลิงที่ให้ความร้อนแก่มนุษยชาติส่วนใหญ่^{[ 9 ]}

เนื่องจากชีวมวลจากป่าโดยทั่วไปได้มาจากไม้ที่มีมูลค่าทางการค้าต่ำ ชีวมวลจากป่าจึงมักถูกเก็บเกี่ยวเป็นผลพลอยได้จากการดำเนินงานเก็บเกี่ยวไม้ประเภทอื่น การให้ความร้อนด้วยชีวมวลช่วยสร้างตลาดสำหรับไม้ที่มีมูลค่าต่ำ ซึ่งช่วยให้การจัดการป่าไม้เป็นไปอย่างมีสุขภาพดีและมีกำไร^{[ 10 ]}

ในระดับใหญ่ การใช้ชีวมวลทางการเกษตรทำให้พื้นที่เกษตรกรรม ลดลง จากการผลิตอาหารลดความสามารถในการกักเก็บคาร์บอน ของป่าไม้ที่ไม่ได้รับการจัดการอย่างยั่งยืน และดึง สารอาหาร ออก จากดิน การเผาไหม้ชีวมวลก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศและเพิ่มคาร์บอนจำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งอาจไม่กลับคืนสู่ดินเป็นเวลาหลายทศวรรษ^{[ 11 ]}ระยะเวลาที่ล่าช้าระหว่างการเผาไหม้ชีวมวลกับเวลาที่คาร์บอนถูกดึงออกจากชั้นบรรยากาศเมื่อพืชหรือต้นไม้เติบโตขึ้นมาทดแทน เรียกว่าหนี้คาร์บอน แนวคิดเรื่องหนี้คาร์บอนยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ผลกระทบของคาร์บอนที่แท้จริงอาจขึ้นอยู่กับปรัชญา ขนาดของการเก็บเกี่ยว ประเภทของที่ดิน ประเภทของชีวมวล (เช่น หญ้า ข้าวโพด ไม้ใหม่ ไม้เหลือทิ้ง สาหร่าย) ประเภทของดิน และปัจจัยอื่นๆ^{[ 12 ]}

การใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงทำให้เกิดมลพิษทางอากาศในรูปของคาร์บอนมอนอกไซด์ NOx (ไนโตรเจนออกไซด์) VOCs ( สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย ) อนุภาค และสารมลพิษอื่นๆ ซึ่งในบางกรณีมีระดับสูงกว่าแหล่งเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม เช่น ถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติ^{[ 13 ] [ 14 ]}คาร์บอนดำซึ่งเป็นมลพิษที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล เชื้อเพลิงชีวภาพ และชีวมวลไม่สมบูรณ์ อาจเป็นสาเหตุสำคัญอันดับสองของภาวะโลกร้อน^{[ 15 ]}ในปี 2552 การศึกษาของสวีเดนเกี่ยวกับหมอกควันสีน้ำตาลขนาดใหญ่ที่ปกคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ในเอเชียใต้เป็นระยะๆ พบว่าส่วนใหญ่เกิดจากการเผาไหม้ชีวมวล และในระดับที่น้อยกว่าเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 16 ]}นักวิจัยวัดความเข้มข้นของ 14C ได้อย่างมีนัยสำคัญซึ่ง^{เกี่ยวข้อง}กับพืชที่เจริญเติบโตเมื่อเร็วๆ นี้มากกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 17 ]}อุปกรณ์เผาไหม้ชีวมวลที่ทันสมัยช่วยลดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายได้อย่างมากด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น ระบบตัดแต่งออกซิเจน^{[ 18 ]}

เมื่อเผาไหม้ คาร์บอนจากชีวมวลจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ₎ปริมาณคาร์บอนที่เก็บไว้ในไม้แห้งมีประมาณ 50% โดยน้ำหนัก^{[ 19 ]}เมื่อมาจากแหล่งเกษตรกรรม พืชที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงสามารถทดแทนได้ด้วยการปลูกใหม่ เมื่อชีวมวลมาจากป่า ระยะเวลาในการนำคาร์บอนที่เก็บไว้กลับคืนมาโดยทั่วไปจะนานกว่า และความสามารถในการกักเก็บคาร์บอนของป่าอาจลดลงโดยรวมหากมีการใช้วิธีการทำป่าไม้แบบทำลายล้าง^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

ข้อเสนอที่ว่าชีวมวลป่าเป็นกลางทางคาร์บอนซึ่งเสนอขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 นั้นถูกแทนที่ด้วยวิทยาศาสตร์ล่าสุดที่ยอมรับว่าป่าที่สมบูรณ์และเจริญเติบโตเต็มที่กักเก็บคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าพื้นที่ที่ถูกตัดโค่น เมื่อคาร์บอนของต้นไม้ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในคราวเดียว มันจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมากกว่าไม้ในป่าที่เน่าเปื่อยอย่างช้าๆ เป็นเวลาหลายทศวรรษ^{[ 24 ]}การศึกษาบางชิ้นระบุว่า "แม้หลังจาก 50 ปี ป่าก็ยังไม่ฟื้นตัวกลับมาถึงระดับการกักเก็บคาร์บอนเริ่มต้น" และ "กลยุทธ์ที่ดีที่สุดน่าจะเป็นการปกป้องป่าที่ยังคงยืนต้นอยู่" ^{[ 25 ]}การศึกษาอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าการกักเก็บคาร์บอนขึ้นอยู่กับป่าและการใช้ชีวมวลที่เก็บเกี่ยว ป่ามักได้รับการจัดการสำหรับต้นไม้ที่มีอายุหลายช่วง โดยมีการเก็บเกี่ยวต้นไม้ที่โตเต็มที่บ่อยขึ้นและในปริมาณที่น้อยลง ป่าเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับคาร์บอนแตกต่างจากป่าที่โตเต็มที่ซึ่งถูกตัดโค่นทั้งหมด นอกจากนี้ ยิ่งการแปลงไม้เป็นพลังงานมีประสิทธิภาพมากเท่าใด ก็ยิ่งใช้ไม้น้อยลงและวงจรคาร์บอนก็จะสั้นลงเท่านั้น^{[ 26 ]}

ราคาน้ำมันที่เพิ่มสูงขึ้นตั้งแต่ปี 2003และราคาก๊าซธรรมชาติและถ่านหินที่ตามมา ทำให้ชีวมวลมีมูลค่าสูงขึ้นสำหรับการผลิตความร้อน เศษไม้จากป่า ของเสียทางการเกษตร และพืชที่ปลูกเพื่อการผลิตพลังงานโดยเฉพาะ กลายเป็นสิ่งที่แข่งขันได้มากขึ้นเมื่อราคา น้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ มีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น ความพยายามในการพัฒนาศักยภาพนี้อาจส่งผลให้พื้นที่เพาะปลูกที่จัดการไม่ดีได้รับ การฟื้นฟู และเป็นส่วนหนึ่งของอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน แบบกระจายอำนาจและหลายมิติ ความพยายามในการส่งเสริมและพัฒนาวิธีการเหล่านี้กลายเป็นเรื่องปกติทั่วสหภาพยุโรปในช่วงทศวรรษ 2000 ในพื้นที่อื่นๆ ของโลก วิธีการผลิตความร้อนจากชีวมวลที่ไม่มีประสิทธิภาพและก่อให้เกิดมลพิษ ควบคู่ไปกับการจัดการป่าไม้ที่ไม่ดี ได้ส่งผลให้เกิดการ เสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม อย่างมาก

• เชื้อเพลิงจากไม้

• สภาพลังงานความร้อนชีวมวล – ข้อมูลเกี่ยวกับชีวมวลและกฎหมายที่เกี่ยวข้องกับชีวมวลในสหรัฐอเมริกา
• โรงไฟฟ้าชีวมวลนวัตกรรมใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีเครื่องทำความร้อนแบบใช้ก้อนกรวดและกังหันอากาศร้อน