ročník 6
číslo 2/2012
BRIKETY
z biomasy
ENVIRONMENTÁLNE
ENVIROMENTÁLNE
ASPEKTY
spaľovania odpadového dreva
ZETOR.
PRVÝ CHYTRÝ
TRAKTOR.
ZETOR HITCHTRONIC
PREDSTAVUJEME
INTELIGENTNÝ
SYSTÉM HITCHTRONIC.
Zetor ako pr v ý na svete prináša
HitchTronic – jedinečnú novinku,
ktorá obsluhe traktoru zásadne
uľahčuje oranie.
Automatickú reguláciu trojbodového závesu
Zetor HitchTronic sme vyvinuli v spolupráci
s firmou Bosch Rexroth. Toto unikátne
ale jednoduché riešenie prináša značné
zvýšenie produktivity a uľahčenie práce
nezávisle na schopnostiach obsluhy alebo
hutnosti oranej pôdy.
www.zetor.com
Traktor je Zetor. Od roku 1946.
Združenie A. B. E. na veľtrhu Agrokomplex 2012
2
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
Príhovor
štvrťročník pre poľnohospodársku energetiku
2/2012, ročník 6
Vydáva:
A.B.E. združenie pre poľnohospodársku biomasu,
900 41 Rovinka 326,
Redaktor:
Ing. Štefan Pepich, PhD.
Redakčná rada:
Prof. Ing. Ján Gaduš, PhD.
Doc. Ing. Jan Piszczalka, PhD.
Ing. František Zacharda, CSc.
Ing. Štefan Pásztor
Ing. Jozef Nahácky
Ing. Miroslav Kušnír
Ilustračné foto:
Ing. Š. Pepich, PhD.,
Adresa redakcie:
Agrobioenergia, 900 41 Rovinka 326
Kontakt:
Tel.: 0907 158 005, 0903 119 797
e-mail: [email protected]
[email protected]
www.abe.sk
Tlač:
D&D International Slovakia s.r.o.,
Vajnorská 135, Bratislava
Povolené:
Ministerstvom kultúry SR pod evidenčným číslom:
EV 3009/09
Redakcia nezodpovedá za obsahovú správnosť inzerátov
a príspevkov. Príspevky neprešli jazykovou úpravou,
nevyžiadané rukopisy a fotografie nevraciame
ISSN 1336-9660
Z OBSAHU
Environmentálne aspekty spaľovania
odpadového dreva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Teplo a elektrina z odpadov pri chove koní
v agroturistike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Brikety z biomasy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Biomasa z energetickej vŕby Express – rýchlo a veľa 13
Environmentálne dopady pestovania
energetických drevín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Oorazová príloha AGROKOMPLEX 2012 NITRA . . . 19
Zo sveta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Pestovanie energetických vŕb a aplikácia
čistiarenských kalov na energetických
plantážach v Írsku a UK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Z domova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Do roku 2009 sme si uvedomovali, že
vyšší rozvoj využívania obnoviteľných
zdrojov energie bez odpovedajúcej legislatívy nie je možný, takmer všetky stretnutia zahraničných dodávateľov technológií s domácimi záujemcami o dodávku
zariadení na využívanie OZE
skončili na otázke existencie zákona. Bolo to pochopiteľné, pretože budovanie týchto zariadení si vyžadovalo veľké investičné náklady a každý investor
chcel mať aspoň minimálnu garanciu návratnosti investície. Preto prijatie dlhodobo pripravovaného zákona o podpore OZE
bolo sprevádzané uspokojením väčšiny
zainteresovaných odborníkov či kompetentných inštitúcií. Nastalo obdobie realizácie prvých projektov bioplynových staníc, častejšie sa spomínali slnečné elektrárne, veterné elektrárne, vysokoúčinná
kombinovaná výroba elektriny a tepla alebo aj rekonštrukcie starých energetických
zariadení. Vývoj v realizácii projektov na
využívanie OZE na energetické účely v
posledných troch rokoch, však v plnej nahote ukázal aj negatívne dopady spôsobené prevádzkou týchto zariadení. Z diskusií v odbornej verejnosti sa vytratili pojmy ako napr. energetická sebestačnosť farmy, podniku alebo nebodaj obce, pojmy,
ktoré sa aj vo vyspelých krajinách EÚ bežne vyskytujú. Vytratili sa pojmy o tvorbe
krajiny, o ochrane životného prostredia, o
sociálnej sfére a tvorbe pracovných miest
a podpore rozvoja vidieka. Zabudlo sa
akosi na zámer, že využívaním biomasy
sme chceli umožniť poľnohospodárom a
farmárom znížiť priame výrobné náklady
, alebo že vykurovaním kultúrneho domu,
školy, škôlky a iných úradov v obci by sa
podarilo znížiť náklady na ich prevádzku
a tým aj rozpočet obce. Vývoj sa uberal
úplne iným smerom.
A zrazu je Slovensko na špici v priemernom výkone bioplynových staníc s
hodnotou 838 kWe v celej Európe. Máme
fotovoltaické elektrárne na rozlohe 3, 5,
alebo až 8 ha na jednu elektráreň, v celkovom inštalovanom elektrickom výkone prevyšujúcom jeden blok jadrovej elektrárne (450 MW). V kuloároch stále rezonuje snaha o realizáciu stoviek MW veterných elektrární. Všetky spomenuté projekty majú jeden spoločný znak a tým je
elektrina, lepšie povedané garantovaná
cena elektriny na obdobie 15 rokov od
spustenia zariadenia do prevádzky, tak
ako to garantuje zákon č. 309/2009 Z.z..
A aké sú negatíva týchto projektov? Fungujúce bioplynové stanice sú projektované na spracovanie kukuričnej siláže, až 80 % vstupného materiálu tvorí práve siláž a tá sa dopestuje iba na ornej pôde. Jej
hektárová úroda závisí od hnojenia, ochrany a vyžaduje si nemalé náklady na naftu pri pracovných operáciách od prípravy pôdy až po zber a uloženie
do silážneho žľabu. Preto niet
sa čo diviť, že aj cena kukuričnej siláže
každým rokom rastie, tak ako sa zvyšuje
cena ropy na svetových trhoch. Samozrejme, nájdu sa aj výnimky prevádzkovateľov BPS, v ktorých sa spracováva odpadová biomasa z rastlinnej výroby, TTP
alebo živočíšnej výroby. Fotovoltaické a
veterné elektrárne sú zariadenia s nestabilným, premenlivým a na poveternostných podmienkach závislým výkonom,
ktoré aby nespôsobili kolísanie napätia
energetických sietí si vyžadujú ešte náhradné pohotovostné zdroje (kogeneračné jednotky, PPC).
Je teda ekonomicky efektívne budovať
takéto vysoko výkonné zariadenia na využívanie OZE?
Vláda SR na svojom zasadnutí 1. júna
2011 prerokovala a schválila analýzu systému podpory obnoviteľných zdrojov
energie a návrh na jeho prehodnotenie, v
ktorom sa otvorene konštatuje, že URSO
„veľkoryso stanovenou výkupnou cenou
pre fotovoltaiku... vyvolal veľký záujem
investorov“ a „výrazné zníženie cien fotovoltaických modulov vytvorilo nadmerné, neočakávané zisky investorov“.
Tak sa stalo, že to čo sa malo vo fotovoltaike vybudovať za 50 rokov, sa prakticky
podarilo za 2 – 3 roky. Dnes už sa jednoznačne hovorí o tom, že stanovenie ceny za
fotovoltaiku bol „omyl“, čo v konečnom
dôsledku znášame všetci odberatelia elektriny (pre rok 2011 zvýšenie o 4,82%). Ale
dopad na laickú verejnosť nemá len chyba vo fotovoltaike ale paušálne všetky
OZE, aj keď to nie je pravda.
Významným prínosom prejednávania
analýzy systému podpory vo vláde SR má
ale najmä prijaté uznesenie: „predložiť na
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
3
rokovanie vlády návrh zákona, ktorým sa
mení a dopĺňa zákon č. 309/2009 Z.z.
o podpore obnoviteľných zdrojov energie
a vysoko účinnej kombinovanej výroby
a o zmene a doplnení niektorých zákonov
v znení neskorších predpisov“ s termínom do 31. Októbra 2011. Nie je dôležité,
že ešte sa novela nepripravila, ale dôležité je to, ako sa bude k jej spracovaniu pristupovať. A popravde povediac ako by
sme začínali od začiatku, znovu sa musíme zamyslieť nad zdrojmi biomasy, ktorú musíme ekologicky a ekonomicky spracovať a popritom sa dá využiť aj na energetické účely.
Stále aktuálnejšia zostáva otázka využitia iných druhov biomasy, ktoré sa produkujú v poľnohospodárstve alebo v komunálnej sfére a môžu poslúžiť ako pravidelný regulárny zdroj biomasy do bioplynových staníc. Dôvodov na toto tvrdenie je niekoľko:
1)Výmera poľnohospodárskej pôdy na
Slovensku (podľa katastra) je 2 432 979 ha,
z toho výmera využívanej poľnohospodárskej pôdy je 1 930 348 ha (na ktorú sa
vypláca podpora), z čoho vyplýva, že viac
ako 500 tis. ha poľnohospodárskej pôdy sa
nevyužíva. Celková výmera ornej pôdy je
1 429 040 ha, z čoho sa využíva 1 351 779
ha, to znamená, že viac ako 77 tis. ha ornej pôdy zostáva nevyužitej. A najväčšie
výmery nevyužitej pôdy sú v oblasti TTP,
kde z celkovej výmery 881 283 ha sa využíva iba 523 609 ha, teda nevyužitej pôdy zostáva viac ako 357 tis. ha. Nevyužitá poľnohospodárska pôda môže byť zdrojom biomasy, napríklad cieleným pestovaním energetických plodín, ošetrovaním
a zberom trávnych porastov, ktoré sa dajú taktiež využiť ako materiál na produkciu bioplynu.
2)Napriek neustálemu poklesu stavov
hospodárskych zvierat v SR, je každoročne vyprodukované množstvo biomasy živočíšneho pôvodu vo forme maštaľného
hnoja, hnojovice či exkrementov v objeme
okolo 10 mil. ton, z ktorého je možné dosiahnuť anaeróbnou fermentáciou 270 –
300 mil. m3 bioplynu.
3) Majú bioplynové stanice perspektívu? Pri zohľadnení energetického potenciálu vyprodukovanej biomasy, ktorá je
vhodná na použitie ako substrát do BPS
odhadujeme, že na Slovensku môžeme v
krátkej budúcnosti vybudovať ďalšie BPS:
Zo sveta
Hnojovica plní peňaženku
Dávkovač vstupného materiálu s objemom 60 kubických metrov zabezpečuje dávkovanie pevných materiálov a hnojovica
sa do fermentora čerpá niekoľkokrát denne z príjmovej nádrže.
Hradešická bioplynová stanica spotrebuje ročne 10 000 ton hnojovice, pochádzajúcej predovšetkým z chovu hovädzieho dobytka, ale i z chovu ošípaných, a 12 000 ton kukuričnej siláže.
Dva silážne žľaby zabezpečujú siláž pre potreby zvierat a bioplynovej stanice na celý rok. Srdce stanice fermentor je koncipovaný ako kruh v kruhu. Vo vonkajšom prstenci je fermentor hlavný, vo vnútri je potom tzv. dofermentor. Kombináciou
rôznych typov miešadiel v nich dochádza k veľmi dobrej homogenizácii substrátu. S cieľom zaistenia bezpečnosti obsluhy
sa v prípade údržbových prác dajú všetky čerpadlá a miešadlá
prepnúť z automatického do manuálneho režimu. Izolácia napomáha úsporám tepla, a vodné poistky zabraňujú úniku plynu. Z tzv. dofermentora prepadá hmota do koncového skladu
digestátu, ktorý pojme zhruba polročnú produkciu. Výhodou
digestátu v porovnaní s hnojovicou je, že digestát nie je vo vzduchu cítiť. Dá sa vyvážať na pole ako hnojivo, ale možno ho aj sušiť a vyrábať z neho pelety na hnojenie alebo na energetické vy4
a) z biomasy (kukuričnej siláže, prípadne inej, napr. trávnej, z energetických
plodín),ktorú je možné dopestovať na nevyužívanej výmere ornej pôdy: asi 130 BPS
s výkonom do 1 MW
b) z biomasy zo živočíšnej výroby, z
maštaľného hnoja, hnojovice alebo exkrementov iných hospodárskych zvierat, zo
zvyškov krmív: odhad asi 250 BPS s priemerným výkonom 350 kW
c) z biomasy BRKO, vrátane biomasy
z reštauračných zariadení, z obchodných
reťazcov a z potravinárskych prevádzok,
ktorá si vyžaduje hygienizáciu materiálu pred vstupom do BPS: odhad asi 150
až 200 BPS s priemerným výkonom
150 – 350 kW
Podmienkou ďalšieho rozvoja budovania bioplynových staníc však je pripraviť
aj legislatívne prostredie na všetky alternatívy využitia biomasy na energetické
účely ako aj pre širokú škálu výkonov BPS
od 150 kW až do 1 MW!!!
Ing. František Zacharda, CSc,
prezident združenia Agrobioenergia
užitie. Motor od firmy MWM má nainštalovaný výkon 800 kWel,
vzhľadom na obmedzenú licenciu je zatiaľ znížený na 660 kWel,
a na 741 kW tepelného výkonu. V súčasnosti sa pripravuje projekt na využitie tepla pre potreby poľnohospodárskej výroby a
aj na vykurovanie obce.
Traktor budúcnosti
Extra plus 7. august 2012 - Indický dizajnér Paul Prithu predstavil futuristický návrh traktora s názvom Deuterium. Hlavná
výhoda koncepcie netradičného poľnohospodárskeho stroja spočíva v použití vodíkových motorov, ktoré by nahradili objemné
vznetové motory. Traktor je určený predovšetkým na rozsiahle
výsadby v extrémnych klimatických podmienkach. Súčasťou jeho vybavenia sú solárne panely, ako aj špeciálny snímač, ktorý
dozerá na rovnomerné rozstupy medzi zrnami počas sejby. V
porovnaní s klasickými traktormi je Deuterium výnimočný aj v
tom, že sa dá používať 24 hodín denne. Túto možnosť zabezpečujú kamery na nočné videnie, otáčateľné o 360 stupňov. Paul
Prithu nezabudol ani na pohodlie traktoristu. Ten by mal v prípade realizácie návrhu v kabíne k dispozícii ergonomické sedadlá aj klimatizáciu. Podľa slov indického dizajnéra je pravdepodobné, že sa jeho futuristický traktor dostane na trh približne okolo roku 2020. Akou rýchlosťou sa bude poľnohospodársky stroj pohybovať a do akej výšky sa vyšplhá jeho cena, však
zatiaľ neprezradil.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
Environmentálne aspekty
spaľovania odpadového dreva
Doc. Ing. Rudolf Opáth, CSc., Ing. František Adamovský, PhD.
Technická fakulta SPU v Nitre
Spotrebitelia energií sa v súčasnosti postupne čoraz viac začínajú zaoberať možnosťami náhrady fosílnych palív nahraditeľnými zdrojmi energie. Vedie ich k tomu
hlavne vývoj cien energií získavaných z
fosílnych palív a čiastočne aj snahy o
ochranu životného prostredia.
Hlavne na vidieku sa čoraz viac spotrebiteľov energií orientuje na využívanie
miestnych biologických zdrojov energie.
Pre menších spotrebiteľov energie je často ekonomicky výhodnou možnosť výroby tepla priamym spaľovaním dendromasy a fytomasy z poľnohospodárskej výroby, vrátane spaľovania rôznych odpadov rastlinného pôvodu. Alternatívne
zdroje energie v súčasnosti využívajú predovšetkým menšie podnikateľské subjekty, školy, miestna samopráva a domácnosti
hlavne na vykurovanie. Dá sa predpokladať, že tento trend bude v budúcnosti ďalej pokračovať, a to predovšetkým vo vidieckom prostredí, kde sú zdroje rôznej
biomasy dostupnejšie.
V súčasnosti je preto zo strany výskumných pracovísk, a tiež aj zo strany
výrobcov kotlov, venovaná veľká pozornosť nielen účinnosti spaľovania fytomasy, ale aj emisiám vznikajúcim pri jej spaľovaní. Cieľom je dosiahnuť vysokú účinnosť spaľovania fytomasy pri súčasnej minimalizácii zaťaženia životného prostredia plynnými a tuhými emisiami.
Mnohí ľudia sa na vidieku pri vykurovaní svojich domácností z ekonomických
dôvodov orientujú na spaľovanie rôznych
odpadov rastlinného pôvodu z poľnohospodárskej výroby a tiež odpadov z drevovýroby. Takými zdrojmi sú napríklad aj
orezy z ovocných sadov a odpadové drevo zo stolárskych dielní.
V týchto súvislostiach bolo našim cieľom
analyzovať produkciu plynných emisií a
účinnosť spaľovania štiepok vyrobených z
orezu jabloňového sadu, odrezkov zo smrekových dosiek a odrezkov z drevotrieskových dosiek, ktoré boli odpadom zo stolárskej výroby. Merania boli uskutočnené
pri spaľovaní v štandardnom teplovodnom
kotle s menovitým výkonom 20 kW, ktorý je, podľa jeho výrobcu, určený na spaľovanie tuhých palív, vrátane biomasy.
V práci sme sa zamerali na zisťovanie
koncentrácie emisií CO, CO2, NO a NOx.
Na meranie uvedených plynných emisií
sme použili analyzátor spalín TESTO 330
LL. Prístroj umožňuje merať aj ďalšie parametre spaľovania, z ktorých uvádzame
prebytok vzduchu, teplotu spalín, teplotu spaľovacieho vzduchu, komínovú stratu a účinnosť kotla. Vlhkosť spaľovaného
materiálu sme merali vlhkomerom typu
GMH 3830.
la umiestnená na začiatku spalinovodu,
vo vzdialenosti 750 mm od výstupu spalín z kotla.
Spracované výsledky z meraní vykonaných pri spaľovaní štiepok z jabloní sú uvedené v tabuľke 1. Spaľované štiepky sme
získali spracovaním jarného orezu z jabloňového sadu na drviči záhradného odpadu. Štiepky neboli dostatočne preschnuté a pri spaľovaní mali vlhkosť 36,8
%. Aj napriek tomu, že štiepky mali pri
spaľovaní vyššiu vlhkosť, pri ich spaľovaní sme namerali najmenšie množstvo plynných emisií zaťažujúcich životné prostredie. Vyššia vlhkosť štiepok sa ale prejavi-
Tabuľka 1 Výsledky meraní emisií a prevádzkových parametrov kotla pri spaľovaní
štiepok z konárov jabloní
Číslo
merania
Prebytok Komínová Účinnosť Teplota
vzduchu strata qA, kotla η, vzduchu,
NO, ppm NOx, ppm
λ, %
%
°C
Koncentrácia emisií
CO, ppm
CO2, %
Teplota
spalín,
°C
1
916
4,45
54
57
4,57
45
55
20,1
289,7
2
969
4,25
54
57
4,77
34
66
20,1
215,8
3
911
4,16
46
48
4,88
32
68
20,2
202,6
4
882
4,06
44
46
5,00
39
61
20,4
234,0
5
845
3,96
38
40
5,12
42
58
20,1
245,5
6
1134
4,35
52
55
4,67
48
52
19,8
300,4
7
1080
4,54
50
52
4,47
43
57
20,1
286,2
8
1113
4,93
60
63
4,12
39
61
20,1
278,1
9
1106
5,22
58
61
3,89
41
59
20,3
308,2
10
1050
5,41
54
57
3,75
40
60
19,8
312,8
11
1049
5,70
63
66
3,56
39
61
20,1
318,3
12
1031
5,99
60
63
3,39
36
64
20,3
315,1
13
1299
9,09
84
88
2,23
42
58
20,6
539,2
14
1208
9,38
90
94
2,16
39
61
21,0
513,6
15
1159
9,57
98
103
2,12
34
66
20,9
466,3
1050,00
5,67
60,33
63,33
3,91
39,53
60,47
20,3
321,7
Priemer
Hodnoty sledovaných veličín sme začali merať až keď bol kotol v ustálenej prevádzke, po rozohriatí vody vo vykurovacom systéme na 50 °C. Pred spaľovaním
jabloňových štiepok, ktoré mali vyššiu
vlhkosť, sme vykurovací systém najskôr
priviedli do ustáleného prevádzkového
stavu rozkúrením pomocou suchého dreva. Meracia sonda analyzátora spalín bo-
la nižšou účinnosťou kotla, ktorá v tomto
prípade mala hodnotu iba 60,5 %.
Výsledky meraní emisií a prevádzkových parametrov kotla vykonaných pri
spaľovaní odrezkov dosiek zo smrekového dreva, ktoré boli odpadom zo stolárskej dielne sú uvedené v tabuľke 2. Spaľované odrezky mali vlhkosť 14,3 %. Pri
spaľovaní odrezkov smrekových dosiek
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
5
Tabuľka 2 Výsledky meraní emisií a prevádzkových parametrov kotla pri spaľovaní
odrezkov smrekových dosiek
Číslo
merania
Prebytok Komínová Účinnosť Teplota
vzduchu strata qA, kotla η, vzduchu,
NO, ppm NOx, ppm
λ, %
%
°C
Koncentrácia emisií
CO, ppm
CO2, %
Teplota
spalín,
°C
1
1569
6,09
84
88
3,33
42
58
23,7
372,6
2
1709
6,38
82
86
3,18
42
58
24,0
385,3
3
1858
6,67
78
82
3,04
36
64
23,9
352,0
4
1963
6,86
72
76
2,96
27
73
24,0
271,5
5
2095
6,96
64
67
2,92
25
75
23,9
258,5
6
1490
6,86
64
67
2,96
39
61
25,4
389,0
7
1509
6,57
69
72
3,09
42
58
25,4
398,2
8
1507
6,28
77
81
3,23
39
61
25,4
354,3
9
1516
6,09
83
87
3,33
39
61
25,3
347,2
10
1363
5,22
76
80
3,89
37
63
25,5
286,2
11
1421
5,32
73
77
3,82
35
65
25,4
277,2
12
1433
5,41
70
74
3,75
33
67
25,5
270,2
13
1396
5,32
68
71
3,82
28
72
25,4
229,9
14
1357
5,12
67
70
3,96
24
76
25,4
192,7
15
1304
5,03
65
68
4,04
21
79
25,5
165,8
1566,00
6,01
72,80
76,40
3,42
33,93
66,07
24,9
303,4
Priemer
sme namerali v porovnaní so spaľovaním
štiepok jabloní o niečo vyššie hodnoty všetkých štyroch sledovaných plynných emisií. Účinnosť kotla ale bola pri spaľovaní
odrezkov smrekových dosiek vyššia a dosiahla priemernú hodnotu 66 %.
Spracované výsledky meraní vykonaných pri spaľovaní odrezkov drevotriesky,
ktoré boli tiež odpadovým materiálom zo
stolárskej dielne sú uvedené v tabuľke 3.
Pri spaľovaní mali drevotrieskové odrezky vlhkosť 10,5 %. Výsledky meraní po-
tvrdili náš predpoklad, že vzhľadom na
prítomnosť spojiva v drevotrieskových
doskách, budú plynné emisie zaťažujúce
životné prostredie vznikajúce pri spaľovaní tohto materiálu v porovnaní s predchádzajúcimi skúmanými materiálmi najvyššie. Účinnosť kotla pri spaľovaní drevotrieskových dosiek bola pri našich meraniach 64 %.
Výsledky meraní emisií zo spaľovania
troch nami skúmaných materiálov sú zosumarizované v tab. 4. Na prepočet hod-
nôt nameraných v ppm, resp. v %, na
mg.m3 sme použili prepočítavacie koeficienty uvedené v tab. 5.
Vyhláška Ministerstva pôdohospodárstva, životného prostredia a regionálneho
rozvoja Slovenskej republiky č. 356/2010,
ktorou sa vykonávajú niektoré ustanovenia zákona o ovzduší, určuje emisné limity pre zariadenia na spaľovanie palív. Táto vyhláška určuje pre stacionárne zariadenia na spaľovanie palív s menovitým tepelným výkonom od 0,3 MW do 50 MW,
ktoré boli uvedené do prevádzky po 1. januári 2011, v závislosti od ohniska, limitné hodnoty pre NOx od 300 do 1 100 mg.m3
a pre CO od 150 do 400 mg.m3. Pre zariadenia uvedené do prevádzky po 1. januári 2011, ktoré spaľujú biomasu sa v tejto
vyhláške pre menovité tepelné výkony od
0,3 MW do 5 MW uvádza limit pre NOx
350 mg.m3 a pre CO 250 mg.m3.
Pri našich meraniach sme pri spaľovaní
v kotle s menovitým výkonom 20 kW, u
všetkých troch skúmaných materiálov zistili, že limit emisií NOx nebol prekročený.
Limit produkcie emisií CO však bol prekročený mnohonásobne, v prípade drevotrieskových dosiek približne až 21 násobne.
Podľa Vyhlášky 548/ 2008 Ministerstva
hospodárstva SR má byť pri spaľovaní biomasy účinnosť kotlov s menovitým výkonom do 100 kW 71 %. Táto hodnota pri našich meraniach nebola dosiahnutá ani pri
jednom zo spaľovaných biopalív.
Z hľadiska zaťaženia životného prostredia najlepšie výsledky, a teda najnižšiu produkciu plynných emisií CO, CO2,
NO a NOx, sme zaznamenali pri spaľovaní jabloňových štiepok.
Najhoršie výsledky z hľadiska produkcie emisií sme zaznamenali pri spaľovaní
odrezkov z drevotrieskových dosiek. V tej-
Tabuľka 4 Sumarizujúca tabuľka výsledkov merania plynných emisií zo spaľovania štiepok jabloňového dreva, odrezkov
drevotriesky a odrezkov smrekových dosiek
Koncentrácia emisií
Materiál
CO,
ppm
6
CO2,
mg/m3
ppm
NO,
mg/m3
NOx,
mg/m3
ppm
mg/m3
ppm
Prebytok
vzduchu λ,
-
Účinnosť
kotla η, %
štiepka jabloní
1 050
1 292
5 670
11 000
60
79
63
128
3,91
60,47
smrekové dosky
1 566
1 926
6 010
11 659
73
96
76
154
3,42
66,07
drevotrieska
4 341
5 339
7 840
15 210
139
183
146
296
2,61
64,07
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
to súvislosti je potrebné uviesť, že na Slovensku sa často stretávame s prípadmi
spaľovania dreva, ktoré bolo napustené
rôznymi konzervačnými látkami, resp. natreté rôznymi farbami. Spaľovanie takéhoto materiálu je krajne nezodpovedné,
pretože spaľovaním takéhoto materiálu sa
uvoľňuje do prostredia veľa škodlivých, aj
rakovinotvorných, látok.
Odpadová drevná hmota vznikajúca pri
ošetrovaní ovocných sadov a pri spracovaní chemicky neošetreného dreva v stolárskych dielňach je pre malých výrobcov
tepla, hlavne pre domácnosti, vhodným a
cenovo dostupným palivom.
Dendromasa je obnoviteľným a nevyčerpateľným zdrojom energie. Jej hlavnými výhodami sú šetrnosť k životnému prostrediu, dostatočná výhrevnosť a nízky obsah popola a cenová dostupnosť. Technické
riešenia spaľovania drevných peliet už v
súčasnosti umožňujú komfort obsluhy
zrovnateľný s plynovým vykurovaním. Pri
spaľovaní fytomasy sa vylučuje do prostredia iba toľko CO2, koľko ho rastliny
spotrebujú pri svojom raste. Z toho vyplýva, že dendromasa je z hľadiska tvorby skleníkových plynov neutrálnym zdrojom energie a môže byť ekonomicky, a pri
vytvorení dobrých podmienok jej spaľovania aj ekologicky, vhodným miestnym
zdrojom energie pre výrobu tepla na vidieku.
Literatúra
JANDAČKA, J. – MALCHO, M. 2007. Biomasa ako zdroj energie. Žilina, 2008. 77
s. ISBN 978-80-9691-4-6.
KAŽIMÍROVÁ, V. – OPÁTH, R. – BRESTOVIČ, T. – HORBAJ, P.. Gravimetric
analysis of moisture and combustible
and ash contents in selected biofels. In
Acta technologica agriculturae. č.
1/2011, s. 20-23, ISSN 1335-2555.
MAGA, J. - PISZCZALKA, J. – PEPICH,
Š. 2010. Využitie rastlinnej a drevnej biomasy na výrobu tepla. Vedecká monografia, 1. vyd. Nitra. Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, 2010.
172 s. ISBN 978–80–552–0511-3.
MIKOLAJ, D. - KAŽIMÍROVÁ, V. 2009.
Skrátené meranie emisných parametrov
spaľovania vybraných druhov biomasy.
In Agrobioenergia. Rovinka: A.B.E.
združenie pre poľnohospodársku bio-
Tabuľka 3 Výsledky meraní emisií a prevádzkových parametrov kotla pri spaľovaní
drevotrieskových dosiek
Číslo
merania
Prebytok Komínová Účinnosť Teplota
vzduchu strata qA, kotla η, vzduchu,
NO, ppm NOx, ppm
λ, %
%
°C
Koncentrácia emisií
CO, ppm
CO2, %
Teplota
spalín,
°C
1
2936
7,44
169
177
2,73
23
77
24,2
258,7
2
3647
7,83
185
194
2,59
27
73
24,3
305,4
3
2877
6,96
193
203
2,92
42
58
23,9
414,4
4
4660
8,12
176
185
2,50
36
64
24,3
420,0
5
3402
7,93
126
132
2,56
24
76
25,4
284,4
6
2746
7,54
126
132
2,69
38
62
25,6
415,2
7
2245
6,77
126
132
3,00
47
53
25,7
456,4
8
2040
7,15
128
134
2,84
43
57
25,6
437,9
9
11409
7,73
120
126
2,63
36
64
26,4
403,1
10
7680
7,06
135
142
2,88
42
58
26,7
431,1
11
6115
7,44
132
139
2,73
38
62
26,7
409,7
12
5957
8,51
94
99
2,39
43
57
27,4
517,2
13
4245
8,70
119
125
2,33
35
65
27,3
438,2
14
2992
9,09
130
136
2,23
34
66
27,5
445,4
15
2169
9,28
129
135
2,19
31
69
27,5
411,2
4341,33
7,84
139,20
146,07
2,61
35,93
64,07
25,9
403,2
Priemer
masu, 2009, roč. 4, č. 2, s. 12 - 13. ISSN
1336-9660.
OPÁTH, R. - BRESTOVIČ, T. - HORBAJ,
P. - KAŽIMÍROVÁ, V. 2010. Horľavina
a popol vybraných biopalív. In Agrobioenergia. Rovinka: A.B.E. združenie pre
poľnohospodársku biomasu, 2010, roč.5,
č.2, s. 6-8. ISSN 1336-9660
OPÁTH, R. - BRESTOVIČ, T. - KAŽIMÍROVÁ, V. - HORBAJ, P. 2010. Určenie
vlhkosti, horľaviny a popola vo vybraných biopalivách. In Technika v agropotravinářském a odpadovém hospodářství. Zborník referátov z medzinárodnej vedeckej konferancie. [Zborník
na CD ROM] Praha: ČZU v Praze, Technická fakulta, 2010, s. 55-61, ISBN 97880-213-2079-6.
Tento text vznikol ako čiastočný výsledok riešenia projektu agentúry VEGA číslo 1/0609/12 Analýza produkcie škodlivých plynov na vidieku a návrh vedecky
zdôvodnených technologických opatrení
na jej minimalizáciu.
Tabuľka 5 Koeficienty prepočtov
jednotiek ppm a mg/m3 pre merané
plynné emisie spaľovania
Plyn
Koeficient na Koeficient na
prepočet
prepočet
ppm na
mg/m3 na
mg/m3
ppm
Molárna
hmotnosť,
g/mol
CO
28,01
1,23
0,811
CO2
44,01
1,94
0,516
NO
30,01
1,32
0,757
NOx
-
2,05 1)
0,488 1)
SO2
64,06
2,82
0,355
32
1,41
0,71
H2O
18,02
0,793
1,26
CH4
16,04
0,706
1,42
H2S
34,08
1,5
0,666
NH3
17,03
0,75
1,33
O2
Zdroj: http://www.lenntech.com/calculators/ppm/
converter-parts-per-million.htm
1)
Zdroj: http://www.prevody.sk/index.aspx?
G=-1451529876&H=1
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
7
Teplo a elektrina z odpadov
pri chove koní v agroturistike
Ing.Michal Hargaš, Doc.Ing. Ján Takács,PhD.
STU Stavebná fakulta, Katedra TZB
[email protected], [email protected]
gie a tepla pre vlastnú potrebu ako aj na
predať do elektrických sietí.
Zvyšovaním počtu obyvateľov stále rozrastajúcich sa
miest a ich aglomerácií, keď človek začína strácať kontakt
s prírodou a vidieckym spôsobom života, narastá záujem
o využívanie služieb agroturistiky.
CHARAKTERISTIKA KONSKÉHO
HNOJA – PODSTIELKY
Pri ustajnení koní v budovách a stajniach
je potrebné boxy vystielať podstielkovými materiálmi z dôvodov tepelnej ochrany koní a na absorpciu močoviny a trusu
Podnikanie v agroturistike však prináša rôzne investičné a prevádzkové problémy. Jedným s problémov pri chove
zvierat na využitie v agroturistike je aj
tvorba živočíšnych odpadov zmiešaných
s podstielkovými materiálmi. Vzniká takto vhodný materiál na kompostovanie a
hnojenie poľnohospodárskej pôdy, avšak
na aplikáciu do pôdy je potrebné nechať
materiál dostatočne prezrieť, čím vzniká
problém skládkovania týchto odpadov
vzhľadom na ochranu vôd v krajine a aj
dostatok plochy danej prevádzky. Aplikácia pevných hnojív je taktiež technicky
a časovo náročnejšia ako pri aplikácií účinnejších umelých tekutých hnojív. Pre nezáujem o podstielky na účel hnojenia zo
strany poľnohospodárskych družstiev sú
donútený majitelia prevádzok s chovom
domácich zvierat, hlavne koní, platiť za
odvoz týchto odpadov spoločnostiam, ktoré nedokladujú kde tento odpad skončí.
Jedna z ekonomicky výhodných možností zhodnotenia, priamo producentom
tejto podstielky je výroba elektrickej enerTabuľka1 Parametre podstielok
Výhrevnosť 1)
Hu [MJ.kg-1]
Relatívna
vlhkosť 3)
[%]
Sypná
hmotnosť
[kg/m3]
Teplota
materiálu 2),3)
[°C]
Drevné piliny
14,3
20
170
2
2
Obilná slama
15,5
10
25
0
3
Objem 20% slamy a 80% pilín
14,35
-
120
1
4
Objem 75% slamy a 25% pilín
14,66
-
55
0
5
Zmes č.3 s močovinou a trusom
14,2
10
107
30-50
6
Zmes č.4 s močovinou a trusom
14,5
10
49
20-30
č.m.
Materiály podstielky
1
1)
Podľa [1], vysušenej vzorky
Rozdiel teplôt materiálu a prostredia 1m3 materiálu 5hod. po nakopení, 5cm pod povrchom
3) Namerané kombinovaným meračom teploty a vlhkosti GPR VL 305007
2)
8
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
produkovanú pri pobyte koňa v boxe.
Podstielka sa skladá najmä s odpadových pilín z drevárskeho priemyslu frakcií 0-40mm alebo slamy z rôznych druhov
obilnín. Tieto materiály obsahujú v sebe
uloženú energiu vhodnú na energetické
zhodnotenie, avšak pri zmiešaní so živočíšnymi odpadmi dochádza k nárastu relatívnej aj absolútnej vlhkosti tohto materiálu. Energetické a vlhkostné parametre
týchto materiálov a ich zmesí sa nachádza
v tabuľke1 .Množstvo stajňového hnoja
závisí od viacerých faktorov prevádzky a
to najmä:
- ročného obdobia a poveternostných podmienok
- doby ustajnenia a pracovným zaťažením
koňa
- rozlohy a výdatnosti pastvín, prikrmovania
- veľkosťou a zdravotným stavom koní
- spôsobom a početnosťou výmeny podstielky
Priemerné namerané množstvá hnoja
na koňa sú uvedené v tabuľke 2.
Z daného nameraného množstva možno usúdiť, že pri uvedených podmienkach
ustajnenia, výbehom a výživy koní možno získať z jedného priemerného koňa 4,07
kg (0,038 m3) čo predstavuje približne 16,17
kW energie obsiahnutej v dosušenom
palive za deň. Pri ustajnení bez výbehu táto hodnota môže predstavovať až
27,56 kW.
Obr. 2 Bloková schéma systému na energetické zhodnotenie odpadovej konskej podstielky
SKLADBA SYSTÉMU
ENERGETICKÉHO
ZHODNOTENIA MATERIÁLU
Na získanie energie z tohto materiálu
je potrebné zostaviť technologický systém
skladajúci sa z jednotlivých zariadení potrebných na optimálny proces energetického zhodnotenia odpadovej konskej podstielky. Vzhľadom na investičné a prevádzkové náklady, ako aj priestorové danosti
je pre menších chovateľov nad 15 kusov
koní najvhodnejšia technológia priameho
spaľovania daného materiálu.
Príprava a skladovanie paliva
Pri spracovaní je potrebné dosiahnuť
optimálnu vlhkosť paliva na proces horenia, ktorá by sa mala pohybovať okolo
20%. Ako vyplýva z tabuľky 1 vstupný
materiál má vysokú vlhkosť a je ho potrebné na túto hodnotu sušiť. Prirodzené
sušenie by si vyžadovalo veľkú zastrešenú plochu a dlhé časové obdobie. Najvhodnejšou technológiou na tento účel je
bubnová sušiareň skladajúceho sa z rotačného perforovaného bubna do ktorého je vložený materiál uzatvárateľným
otvorom. Vnútri bubna sú umiestnené
kruhové oceľové nože na zmenšenie frakcie materiálu pre použitie materiálu v automatickom horáku. Perforovaný bubon
je umiestnený vo valci. Do tohto valca
prepadáva cez otvory bubna vysušený aj
čiastočne vysušený materiál. Prepadávanie je zabezpečené stálym pomalým otá-
čaním vnútorného bubna. Do vonkajšieho valca je privádzaný ventilátorom horúci vzduch ohrievaný prebytkovým teplom z kogeneračnej jednotky (KVET).
Na spodnej strane valca je umiestnený líniový zásobník vysušeného materiálu a
závitový dopravník. Pri automatickej prevádzke po zapnutí sušiarne je možné proces sušenia ukončiť za pomoci riadiaceho prvku so sondou relatívnej vlhkosti
vzduchu na vývode zo sušiarne. Tento
vzduch je možné použiť aj na nepriame
temperovanie skladov či stajní. Po vysušení je možné skladovať a prepravovať
materiál ako pri použití drevnej štiepky
a peliet.
Tabuľka 2 Priemerné namerané množstvá vysušeného konského hnoja
Ročné obdobie
Faktory ovplyvňujúce množstvo hnoja
Zima3a)
Jar 3b)
Leto3c)
Jeseň3b)
Množstvo materiálu v kg (pri =10%)
14h.vstajni
1)
Prikrmovanie 0,25 kg ovsu, senom, lucerkou a slamou
Prikrmovanie 0,15 kg ovsu, senom
23 h. v stajni 2)
Prikrmovanie 0,25 kg ovsu, senom, lucerkou a slamou
Prikrmovanie 0,15 kg ovsu, senom
4,39
4,07
-
-
-
-
3,63
4,17
7,21
7,10
-
-
-
-
6,55
6,89
cca 10 hodín na pastvine s rozlohou 1260 m2 na koňa, výmena časti podstielky 1xdenne
1 hodina jazdeckého výcviku , výmena časti podstielky 2xdenne
3) Pri použití podstielky z tab.1 a)č.m. 4 o hmot.: 2kg b)č.m. 3 o hmot.: 2kg c)č.m. 1 o hmot.: 0,5kg
1)
2)
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
9
Výroba tepla – spaľovanie
Na spaľovanie vysušenej konskej podstielky je nutné na jej zloženie použiť technológie horákov odolných voči spekaniu
paliva pri horení. Je možné použiť pohyblivé rošty v kotloch na tuhé palivá alebo automatické univerzálne lyžicové pretlakové horáky pracujúce so širokou základňou pevných palív do frakcie 30mm.
Tieto horáky môžu byť inštalované v stávajúcich aj nových kotloch s teplovodnými výmenníkmi s manuálnym či automatickým čistením povrchov na zaručenie
požadovanej účinnosti zariadenia.
Výroba elektrickej energie
Vzhľadom na možnosti použitia technológií kombinovanej výroby elektriny a
tepla (KVET) v menších zariadeniach agroturistiky vzhľadom na priestorové a
hlavne investičné možnosti je vhodné použiť so súčasných technológií iba malé lineárne parné generátory[3] a stirlingov
motor so zdrojom tepla na priame spaľovanie vysušenej pevnej biomasy. Tieto
technológie si nevyžadujú použitie zložitej elektroniky a dajú sa použiť ako nadstavba aj na jestvujúce spaľovacie zariadenia. Príklady zariadení sú znázornené
na obrázku č.1. Tieto zariadenia sú však
konštruované na spaľovanie drevných peliet. Na spaľovanie vysušenej odpadovej
podstielky treba použiť univerzálne lyžicové pretlakové horáky.
EKONOMICKÉ A TECHNICKÉ
ASPEKTY PREVÁDZKY
Celý systém energetického zhodnotenia
(viď.obr.2) môže pracovať v 3základných
režimoch :
1. Zimné obdobie
– primárna výroba tepelnej energie pre potreby objektov a sušenie
– sekundárna výroba elektrickej energie
na predaj do siete
– efektívnejšie sušenie vzhľadom na nižšiu absolútnu vlhkosť exteriérového
vzduchu
2. Prechodnom obdobie
– primárna
výroba elektrickej energie na predaj
10
Obr.1 Zariadenia pre kombinovanú výrobu elektrickej a tepelnej energie na drevné pelety
– sekundárna výroba tepelnej energie pre
potreby objektov – prebytková tepelná
energia využitá na sušenie paliva
3. Letné obdobie – primárna výroba elektrickej energie na predaj
– sekundárna výroba tepelnej energie na
ohrev TV
– prebytková tepelná energia využitá na
sušenie paliva, poľnohospodárskych a
drevárskych produktov, chladenie
– bez možnosti využitia tepla - jeho akumulácia či vypúšťanie do exteriéru
Pri projekcií a prevádzkovaní treba zohľadniť všetky ekonomické parametre a to:
– investičné náklady - cca 30-35 000 € , kde
hlavnú položku tvorí zariadenie KVET
– prevádzkové náklady - cca 0,086 -0,10
€/kW za elektrickú energiu na pohon
čerpadiel a motora
– zisky – garantovaná výkupná cena el.
energie 0,1226 €/kW,
– úspory – 61 €/prm palivového dreva ,
30 €/5m3 za odvoz a likvidáciu odpadovej podstielky
ZÁVER
Využitie konského hnoja na energetické účely je možné aj priamym spaľovaním
v zariadeniach KVET s výkonmi do
20kWtep. a 3kWel. . Celý systém zhodnotenia od sušenia paliva, cez spaľovanie až
po čistenie a dochladzovanie spalín musí
byť navrhnutý pre konkrétnu prevádzku
pre správne fungovanie hlavne v prevá-
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
dzke s primárnou výrobou elektrickej
energie. S daných položiek nákladov, ziskov a úspor možno usúdiť, že pri jednoduchej konštrukcií zariadení a vysokej
účinnosti spaľovania, ako aj účinnosti výroby elektriny aspoň na úrovni 15 % je ekonomická odhadovaná návratnosť v SR 712 rokov v závislosti od množstva vyrobenej energie. Napríklad v Rakúsku by návratnosť bola omnoho nižšia vzhľadom na
štátne a regionálne dotácie ktoré môžu dosiahnuť až 42 % z investičných nákladov
na zariadenie KVET.
[1] JANDAČKA, J., MALCHO, M.: Biomasa ako zdroj energie, GEORG Žilina, 2007.
[2] HEGELE, Daniel: Stirlingův motor a
biomasa - přesvědčivá kombinace. Biom.cz [online]. 2009-09-14 [cit. 2012-0514]. ISSN: 1801-2655
[3] h t t p : / / w w w. b u t t o n e n e r g y. a t /
_lccms_/downloadarchive/00002/
INFOlionbison100211.pdf
[4] ŠOOŠ, Ľubomír, KŘIŽAN, Peter, MATÚŠ, Miloš: Potenciál odpadov v Slovenskej republike ako alternativa ku
klasickým energonosičom. Biom.cz [online]. 2012-04-11 [cit. 2012-09-04]. Dostupné
z
WWW:
<http://biom.cz/cz/odborne-clanky/
potencial-odpadov-v-slovenskejrepublike-ako-alternativa-kuklasickym-energonosicom?sel_ids
=1>. ISSN: 1801-2655.
Brikety z biomasy
Doc. Ing. Jan Piszczalka, PhD., Nitra
Brikety z biomasy sú vyrábané z rozdrvených suchých rastlín
a drevín pomocou strojov pomenovaných briketovacie lisy –
pod vysokým tlakom a bez pridávania lepidla.
Surovinou na výrobu brikiet môže byť akýkoľvek suchý rastlinný materiál. Najčastejšie
sa vyrábajú z drevnej biomasy – pilín, hoblín
a drobnej štiepky. V poslednom období sa vyrábajú aj zo slamy a zo zmesí rastlinných a drevitých materiálov.
Tvar a rozmery brikiet
Briketovacie lisy stláčajú biomateriál hydraulickým alebo mechanickým spôsobom.
Tieto stroje rozhodujú o tvare vzniknutej brikety. Trh ponúka brikety rôznych tvarov a veľkosti. Vyrábajú sa v tvare valca, hranola a viacuholníka. Majú dĺžku 40-300 mm. Hrúbka
alebo priemer je v rozmedzí 30-80 mm, pričom norma tento rozmer nestanovuje. Rozmery brikiet viac patria do kategórie komerčnej, než technickej. S uvedeným súvisí aj balenie brikiet podľa požiadaviek trhu – do fóliových balíkov po niekoľko kusov, sú ukladané do kartónov, sypané do niekoľkokilogramových vriec až po vrecia typu big-bag (s
hmotnosťou viac než 1 000 kg), sú ukladané
na palety a obalené fóliou s objemom asi 1 m3.
Fólia má zabrániť hydrodegradácii brikiet, pretože biomasa je hygroskopický materiál a podlieha rozpadu vplyvom pôsobenia vlhkosti.
Valcové brikety. Valcové brikety majú hrúbku podľa použitého lisu (30-80 mm), pričom
základňa valca je nepravidelná. Objem, resp.
hmotnosť brikety sú dané veľkosťou dávky
biomasy stlačenou v lise alebo dĺžkou vyplývajúcou z delenia nekonečného výlisku na požadovanú dĺžku. V prvom prípade vznikajú
brikety približne rovnako veľké, v druhom sa
dĺžka vyrába adresne podľa požiadavky zákazníka. Valcová briketa môže mať vo vnútri
dieru, čo uľahčuje jej horenie. Na trhu sú veľmi populárne, pretože najviac výrobcov je zameraných práve na tento tvar brikiet. Pre dopravu sa tradične plnia do vriec a sú určené
predovšetkým na spaľovanie v kotloch ústredného kúrenia. Pre toto sa ujal ich názov: priemyselné brikety.
Hranolovité brikety. Majú tvar kocky alebo
hranola pripomínajúceho tehlu. Najčastejšie
sa vyskytujúci ich rozmer je 15x9x6,5 cm. Používajú sa predovšetkým ako palivo do krbov.
Sú balené po niekoľko kusov v balíku, čo je
príčinou ich vyššej predajnej ceny než valcových brikiet.
Oválne brikety. Poznáme ich z použitia na
kulinárne účely, kedy vyrobené z drevného
uhlia sa používajú na grilovanie, pečenie a varenie. Najčastejšie sa vyrábajú na valcových
lisoch (s uzatvorenou lisovacou komorou) najmä z pilín tvrdého dreva a balia sa do papierových vriec po niekoľko kg.
Mnohouholníkové brikety. Majú štvorcový,
6- alebo 8-uholníkový prierez a hrúbku 5,5-10
cm. Počas výroby sa skracujú na dĺžku 25-30
cm. Vyrábajú sa na závitovkových lisoch z
drevných pilín a drobnej rezanky slamy. Najkvalitnejšie sú z pilín tvrdého dreva. Sú charakteristické vysokou hustotou – väčšinou viac
ako 1 000 kg.m-3. Typická briketa má hmotnosť
asi 1 kg. Balia do balíkov obtiahnutých fóliou
po asi 10 kg. Takéto balíky sa ukladajú na palety po asi 100 ks a opäť balia do fólie. Obvodové hrany mnohouholníkovej brikety obmedzujú jej kotúľanie v kúrenisku krbu. Môžu mať pozdĺžny otvor na zlepšenie ich horenia. Tieto brikety spĺňajú kritéria vyššieho štandardu.
Základné vlastnosti brikiet
Brikety partia predovšetkým medzi regionálne paliva. Charakterizuje ich:
– stúpajúci záujem o brikety najmä na regionálnej úrovni
– vyššia energetická hustota (MJ.m-3; kWh.m-3)
v porovnaní s pôvodnou surovinou (s pilinami, hoblinami, slamou,...)
– vysoká hustota (kg.m-3) v porovnaní s pôvodnou surovinou – s týmto súvisí nižšia náročnosť na objem dopravy a skladové priestory
– pri výrobe nevyžadujú lepidlo
– ich pôvod z biomasy garantuje počas spaľovania nízke emisie SO2 a v prípade drevitých
materiálov aj nízky obsah popola
– spaľujú sa v kotloch na drevo
– dlhšie horenie než horenie peliet
– možnosť dlhodobého skladovania v suchom
prostredí
– možnosť automatickej prevádzky veľkých
energetických kotlov
– použiteľnosť – krby, sporáky, malé až veľké
energetické kotly.
Kvalita brikiet
Spotrebiteľ hodnotí kvalitu brikiet podľa
viacerých kritérií. Môže hodnotiť podľa hustoty, výhrevnosti, energetického obsahu, obsahu popola, vzhľadu a in.. Zaujímavosťou je
napr. hodnotenie kompaktnosti brikiet
(tvrdosť, odolnosť proti rozpadávaniu sa). Ak
brikety používame do krbu, mali by byť vysoko kompaktné. Ak sa majú prepravovať zá-
vitovkovým dopravníkom (v kotolniach stredného výkonu), kompaktnosť brikiet je druhoradá. Pre veľké energetické podniky sú vhodnejšie lacné priemyselné brikety. Na niektorých briketách zreteľne vidieť ich vrstvovú
štruktúru. Je spôsobená technológiou ich výroby. Pokiaľ sa nerozpadávajú, nie je to ich nedostatkom.
Výhrevnosť a spaľovacie teplo. Výhrevnosť
brikiet je veličina, ktorá vyjadruje jednotkové
množstvo tepla uvoľnené pri ich spálení. (Jednotkové vyjadrenie výhrevnosti znamená, že
ide o podiel energie a množstva.) Výhrevnosť
patrí medzi základné fyzikálne parametre palív a v prípade brikiet sa vyjadruje v MJ.kg-1,
GJ.t-1 alebo po novom v kWh.kg-1. Určuje sa v
laboratórnych podmienkach pomocou kalorimetra. V praxi sa stretávame s pojmom spaľovacie teplo (staršie pomenovanie: spalné teplo). Výhrevnosť a spaľovacie teplo nie sú totožné pojmy. Ide o skutočnosť, že výstupnými produktmi spaľovania je vždy plynná fáza – spaliny, ktoré obsahujú vodnú paru.
Ochladením pary na vodu (čo sa o. in. bežne
uskutočňuje v kondenzačných vykurovacích
systémoch) získavame množstvo tepla, ktoré
by inak odišlo do atmosféry. Toto teplo vyjadrené jednotkovo a spočítané s výhrevnosťou
vyjadruje veličina spaľovacie teplo a jej jednotkou je taktiež MJ.kg-1 alebo kWh.kg-1.
Energetický obsah brikiet. Táto veličina sa
vzťahuje na množstvo energie obsiahnutej v
jednotke objemu – MJ.m-3, kWh.m-3. Kvalitné
a starostlivo poukladané brikety majú energetický obsah väčší než tie iste, avšak sypané
– pre obsah voľného priestoru (vzduchu) medzi nimi.
Hustota brikiet. Kvalitné brikety vďaka vysokému zhutneniu biomateriálu majú hustotu často viac než 1 000 kg.m-3 oproti pôvodnej
surovine 200-650 kg.m-3. Vysoká stláčacia sila
v briketovacom lise dovoľuje vyrobiť brikety
požadovanej vysokej hustoty. (Jednoduchá
skúška hustoty sa robí vo vodnom kúpeli; takéto brikety sa vo vode potopia, pričom nezáleží z akého druhu biomasy boli vyrobené.)
Brikety vďaka vysokej hustote horia pomalšie. Pri rovnakom obsahu vody v surovine je
výhrevnosť brikiet totožná s výhrevnosťou pôvodného materiálu, pretože drevo stále bude
drevom a slama slamou – nezáleží či biomasa ako palivo je v podobe polien, pilín alebo
štiepky a činí 16-18 MJ.kg-1, čo je 4,4-5,0
kWh.kg-1. Treba zdôrazniť, že v okamihu lisovania vplyvom vysokej teploty dochádza
k určitej strate vlhkosti v biomase a preto sa
v reklamných letákoch (pravdivo!) uvádza, že
výhrevnosť brikiet je vyššia než výhrevnosť
pôvodného materiálu.
Hygroskopickosť brikiet. Brikety vo vode
alebo vo vlhkom prostredí nasávajú vlhkosť,
v suchom ju uvoľňujú. Viacnásobný cyklus
tohto javu spôsobuje stratu kvality brikiet postupným ich rozpadom. Preto sa brikety musia skladovať v suchu a zvyknú sa baliť do fólie neprepúšťajúcej vodu.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
11
Obsah vody. Zvýšený obsah vody v briketách sa zisťuje meraním (napr. gravimetricou metódou), avšak pre orientačne hodnotenie postačí vizuálna identifikácia. Prejavom zvýšeného obsahu vody môže byť veľkostne deformovaný tvar brikiet napr. vydutinou, neprirodzene zväčšená ich hmotnosť, zaparený fóliový obal a hranične rozpad brikiet.
Vôňa brikiet. Rôzne druhy stromov a rastlín
sa dajú odlíšiť podľa vône:
– živicová - smrek, borovica, smrekovec
– kyslá - jedľa
– horká - dub, agát, orech
– plesňová - breza, lipa.
Je rozdiel aj v rámci suroviny – drevo, slama. Podľa vône sa čiastočne dá rozlíšiť aj pôvod suroviny. Táto vôňa sa prenáša aj na brikety. Napriek tomu jednoduchá skúška brikiet čuchom umožňuje ľahko identifikovať obsah neprirodzených látok v briketách (farby a
laky, riedidlá, ropné produkty, formaldehyd
a iné chemikálie).
Oter brikiet. Zvýšený obsah prachových
častíc uvoľnených z brikiet počas ich automatickej prepravy v energetických zariadeniach úzko súvisí s nebezpečenstvom výbuchu. Sledovanie oteru brikiet má súvis s
požiadavkou zamedziť vzniku prachových
častíc a vzťahuje sa na príslušnú normu
(STN EN).
Zrnitosť biomasy. Drobné častice biomasy veľkosti pilín sa dobre lisujú a nespôsobujú rozpad brikiet počas ich horenia. Na lisovanie nie sú vhodné častice prachové a
veľkosti štiepky. Preto v technologickej linke na výrobu brikiet sú zaradené preosievacie sitá.
Obsah prachových častíc. Brikety v balíku
alebo vreci musia byť celistvé. Príslušná norma pripúšťa malé množstvo prachových častíc v zabalenom výrobku.
Čistota suroviny. Druhová čistota použitej suroviny biomasy je dôležitým parametrom brikiet. Ak zákazník požaduje čisté drevo v brikete, môže tam byť kôra iba v množstve stanovenom príslušnou normou. Farba
na štruktúre prelomenej brikety hovorí o pôvode suroviny (listnaté či ihličnaté drevo,
druh slamy), o neprípustných prímesiach
(typu guma, plasty, farby, farbený papier) a
pod.. Takto sa dá zistiť aj obsah inej biomasy (iný druh dreviny, slamy, kôry, nové príp.
staré drevo), vyšší obsah vstupnej vlhkosti
suroviny a iné. Nesmieme zabúdať, že niektoré druhy brikiet pri obvode majú inú farbu než v strede, čo je spôsobené technológiou ich výroby (dôsledok pôsobenia vysokej
teploty a intenzívneho stekutenia lignínu) a
nie je to závada suroviny. Brikety z drevných
odrezkov obyčajne obsahujú veľa kôry. Zmesné brikety majú obsahovať deklarovaný podiel inej biomasy:
– drevo + slama
– slama + drevné alebo hnedé uhlie
– rôzne druhy rastlinnej biomasy atď.).
12
Technologický proces výroby
brikiet
Výroba brikiet začína drvením suroviny. Nasleduje (niekedy predchádza) sušenie biomasy a preosievanie od nežiaducich anorganických a nevhodných častíc. Vyrobené brikety
sa po miernom ochladení zbavujú prachových
a nezlisovaných častíc preosievaním alebo
vzdušným separovaním, pričom tieto sa vracajú späť do výroby. V ďalšom sa brikety skladujú a distribuujú. Balenie sa robí podľa požiadavky zákazníka. Niektoré etapy technologického procesu je možné vynechať.
Drvenie biomasy sa robí podľa potreby rezačkami, šrotovníkmi, štiepkovačmi, drvičmi
a pod.. V niektorých prípadoch treba pre získanie požadovanej frakcie drvenie zopakovať. Nadrozmerné častice získané preosievaním drevných pilín sa môžu namiesto drvenia spaľovať na výrobu tepla použiteľného na
sušenie vstupnej suroviny. Sušenie sa najčastejšie uskutočňuje v bubnových sušičkách, kde
odvaľujúca sa v bubne surovina v styku s horúcim vzduchom stráca vlhkosť. Obsah vody
v surovine nad 15 % zhoršuje kvalitu výlisku,
pričom 18 % treba považovať za hraničný. Jednotlivé typy lisov majú svoje špecifické požiadavky na rozsah obsahu vody v surovine
(napr. pri jednom z typov závitovkového briketovacieho lisu bola striktná požiadavka iba
10-12 %!).
Miešanie surovín sa uskutočňuje v prípade
výroby brikiet z dvoch a viacerých druhov
biomasy súčasne. Súčasná odborná prax rozlišuje brikety drevné a alternatívne. Alternatívne brikety sa vyrábajú z akejkoľvek suchej
rastlinnej biomasy. Niektoré druhy biomasy
pre nízky obsah lignínu sú ťažkozlisovateľné
až nezlisovateľné (napr. technické konope) a
vtedy nasleduje miešanie rôznych surovín za
vzniku zmesných brikiet. Na priebeh lisovacieho procesu brikiet vplývajú:
• chemicko-morfologické vlastnosti zhutňovanej suroviny – chemické zloženie, morfológia biomasy, vhodnosť na zlisovanie (najmä obsah lignínu)
• úprava suroviny – veľkosť častíc, obsah vody
• technologický proces vlastného zhutňovania – lisovací tlak, lisovacia teplota, vnútorné trenie v biomateriáli, lisovací čas
• konštrukčné parametre – tvar, veľkosť a stav
povrchu lisovacieho ústrojenstva.
V procese lisovania za pôsobenia vysokého
tlaku, času a teploty dochádza k tvorbe zhutneného celku – brikety. Zvýšená teplota v lignocelulózových materiáloch čiastočne hydrolyzuje hemicelulózu, dekryštalizuje celulózu
a plastifikuje lignín. Lignín sa uvoľňuje len pri
určitej teplote – dostatočná teplota pre plastifikáciu lignínu je 120 °C. Čím viac lignínu materiál obsahuje, tým viac ho dokážeme uvoľniť. Čím viac uvoľneného lignínu, tým vyššia
kvalita výrobku. Príliš vysoká teplota uvoľ-
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
ňuje prchavé látky, ktoré unikajú zo suroviny,
prípadne môžu začať horieť. Pri nízkej teplote je vylisovanie kvalitného výlisku nepravdepodobné. Účinkom tlaku, teploty a času dochádza k vzrastu síl medzičasticových väzieb.
Týmto biomateriál nadobúda nové vlastnosti. S poklesom tlaku si ponecháva hmotnosť,
nový tvar a nové mechanické vlastnosti (najmä pevnosť v tlaku a oter).
Balenie brikiet. Balenie brikiet sa uskutočňuje podľa požiadaviek zákazníka. Distribučná sieť preferuje prepravu brikiet na paletách
zabalených do polozmršťovacej fólie, zakrytých zhora fóliovým krytom, čo má zamedziť
zatekanie za nepriaznivého počasia. Na vhodne zvolenú paletu sa ukladajú brikety jednotlivo, brikety v papierových alebo fóliových balíkoch a vo vreciach. Brikety nesmú byť povtláčané medzu dosky palety a aj v balíkoch
by mali byť uložené tesne. Vôľa medzi briketami spôsobuje ich poškodzovanie počas transportu. Papierové obaly mali by mať výrezy,
aby brikety boli viditeľné. Požiadavkou je, aby
niekoľkokilogramové balíky boli vybavené
vhodným úchytom, napr. z pásovej fólie. Balíky sa musia dať bezproblémovo – bez zvláštneho náradia – rozbaliť. Papierové obaly sa
spaľujú spolu s briketami, fóliové sú určené
na recykláciu!
Použitie brikiet. Brikety sa používajú v
krboch a v energetických kotloch malého,
stredného a veľkého výkonu. Teplo z ich spálenia slúži na výrobu teplého vzduchu a vody. Využívajú sa pri vykurovaní domácnosti,
výrobných prevádzok, v sídliskových teplárňach a oblastných elektrárňach. Môžu sa spaľovať samostatne – ako náhrada uhlia alebo
primiešavať do uhlia. Spoluspaľovanie s uhlím
nevyhnutne musí rešpektovať požiadavky výrobcu energetického kotla (jedným z mnohých
argumentov je dĺžka plameňa, ktorá je pri biomase niekoľkonásobne väčšia než pri uhli).
Plnenie kúreniska kotlov sa robí ručne alebo
automaticky. Brikety je možné spaľovať ale aj
splynovať. Produktom ich utilizácie je tepelná energia a popol.
Literatúra
Križan, Peter. 2006. Lisovacia teplota, lisovací tlak,
vlhkosť materiálu a ich vzájomné vzťahy. Energie z biomasy V – odborný seminář. Brno, 2006.
In: http://oei.fme.vutbr.cz/konfer/biomasa_v/papers/11-Krizan.pdf
Križan, Peter. 2007. Zhutňovanie drevnej biomasy. Novus Scientia. In: http://www.sjf.tuke.sk/novus/papers/290-295.pdf
Rembowski, Łukasz. 2007. Drewno i Odpady. In:
http://www.agroenergetyka.pl/
Šooš, Ľubomír. Poľnohospodárska biomasa – technologické linky na jej energetické využitie. Informačná brožúra vydaná v rámci projektu
realizovaného TSÚP Rovinka z Programu rozvoja vidieka (2007-2013). Zdroj: http://www.
polnohospodarskabiomasa.sk/index.
php?c=8.2.2
Šooš, Ľubomír. Výhody a nevýhody výroby tuhých ušľachtilých biopalív. In: http://www.
abe.sk/casopis/clanky/Vyhody_a_nevyhody.pdf
Biomasa z energetickej vŕby
Express – rýchlo a veľa
Ing. András Fazekas, PhD.; Ing. Diana Tóthová
Pojmy, ako rýchlorastúca energetická drevina a biomasa sú
v slovenskom farmárstve pomerne nové a práve
poľnohospodárstvo bude to odvetvie, ktorá bude mať
kľúčovú úlohu v bioenergetike.
Na Slovensku sa z roka na rok zväčšuje výmera plantáži z energetických drevín.
Dôvodom sú potreby novo vybudovaných, alebo čiastočne prebudovaných teplárni, ktoré spaľujú drevnú štiepku. Je už
známych niekoľko desiatok odrôd rýchlorastúcich drevín či už vŕby, topoľa alebo agátov, ktoré boli šľachtené výlučne na
energetické účely. S pohľadu produkčného potenciálu sa najbežnejšie vysádzajú
odrody vŕby a topoľa. Kým sa vŕby pestujú v severnejších, humídnych regiónoch
Európy, tak topoľ kvôli väčšej tolerancii
voči suchu a tepla sa pestuje v južnejších
častiach Európy. Klimatické a pôdno-ekologické podmienky na území SR vyhovujú na pestovanie topoľa aj vŕby.
rábanie. Bude sa zhoršovať pôdna agronomická štruktúra a degraduje sa pôdny
biologický život. Preto je dôležité rozmyslieť si, či budeme obchodovať slamou
kvôli zvýšeniu zisku jeden alebo dva ro-
ny v pásoch v ohrozených lokalitách, kde
sa často vyskytuje erózia alebo deflácia. Podľa Výskumného ústavu pôdoznalectva a
ochrany pôdy je na území Slovenskej republiky vyše 350000 ha pôdy, ktoré sú vhodné na pestovanie energetických drevín.
Pestovanie energetických drevín na Slovensku má krátku históriu. S jej výskumom sa najviac venujú na Slovenskej poľnohospodárskej univerzite v Nitre, na výskumnom stanovišti v Kolíňanoch (1. obrázok).
Na základe niekoľko ročných skúseností
ohľadom plantážneho pestovania energe-
Súčasné využívanie
poľnohospodárskej biomasy v SR
Slama, ako sekundárny produkt v rastlinnej výrobe je z pohľadu spotrebiteľa
ľahko dostupný energetický zdroj, ktorú
spaľovne vo veľkom množstve, každý rok
a za pomerne lacné peniaze vykupujú.
Z pohľadu poľnohospodárskeho podnikania je to nový prameň na získanie ďalších príjmov. Žiaľ takýchto podnikov, čo
odpredajú slamu po žatve je čoraz viac.
Na druhej strane ich treba pochopiť, že
hospodárska situácia v agrárnom sektore
je neľahká a veľa podnikov prežíva len s
ťažkosťami, a to je ten hlavný dôvod prečo tie balíky - ktoré vidíme popri cestách
na obrovských parcelách - putujú do spaľovní. A na to by som chcel nadviazať tretí pohľad - ten odborný - podľa ktorého sa
považuje odvážanie slamy z pôdy do spaľovní za veľkú chybu. Za ostatné roky sa
rapídne znížila živočíšna výroba kvôli čomu sa aplikuje čoraz menej organického
hnojiva na naše orné pôdy. Ak sa aj slama
– každoročne sa vytvárajúca organická
hmota - bude odvážať z pôdy, tak sa z roka na rok budú zvyšovať náklady na ob-
Obrázok 1 Odroda Express v ľavo na kraji vo vegetácii v Kolíňanoch, 2011 (zdroj: KUR, SPU)
ky za sebou, alebo zapracujeme slamu do
pôdy čím trvalo podporíme úspešnosť pestovania.
Drevná štiepka, ako vhodný zdroj pre výrobu energie. Energetické dreviny môžu byť
v budúcnosti pre Slovensko jedným z najdôležitejších obnoviteľných zdrojom energie, čím môžu prispieť veľmi významnou
mierou k ochrane životného prostredia.
Plantážne pestovanie rýchlorastúcich
energetických drevín by malo mať ďalšie
významné prínosy pre slovenské poľnohospodárstvo, ako využívanie menej kvalitných pôd z nižšou bonitou, alebo vysádzanie vetrolamov z rýchlorastúcej drevi-
tickej dreviny je dôležité skonštatovať nasledovné:
• niektoré šľachtené odrody energetických
drevín či už vŕby alebo topoľa s krátkou
rubnou dobou a s intenzívnymi poľnohospodárskymi pestovateľskými metódami sú schopné vytvoriť významnú
nadzemnú hmotu vhodnú na spaľovanie
• v ekonomickej rentabilite pestovania a
v adaptácii daným ekologickým podmienkam hrá najdôležitejšiu úlohu genetické pozadie odrody
• v šľachtení nových kultivarov je prvoradým cieľom nájsť pre všetky klimatic-
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
13
či extrémnym klimatickým a pôdnoekologickým podmienkam.
Charakteristika tejto odrody je, že to nie
je ker, ale má skôr stromový charakter aj pri
plantážnom pestovaní. Odroda sa môže vysádzať aj na permanentne zamokrených pôdach, ktoré sa nevyužívajú na poľnohospodárske účely. Tým pádom je táto odroda
vhodná na intenzívne aj extenzívne pestovanie či už na väčšej alebo menšej výmere.
Produktivita odrody pri optimálnych pôdnych podmienkach dosahuje 40-60 t/ha/rok
čerstvej hmoty, čo znamená 20-30 t/ha/rok
suchej biomasy. Plantáž z odrody Express
môže tvoriť až 20000-25000 jedincov/ha bez
toho aby to išlo na úkor veľkosti úrody. Takáto hustota sa dosahuje pri spôsobe výsadby ukladaním dlhých kolíkových odrezkov (2. obrázok) a pri úzkom medziriadkovom spone, ktorú odroda veľmi dobre toleruje. Zber pri tejto odrode sa môže vykonať už v druhom roku od výsadby, a nepotrebuje technický rez na konci prvého vegetačného obdobia na odnožovanie sa.
V rámci Európy, pestovanie rýchlorastúcich energetických drevín sa veľmi dynamicky rozvíja. Najvýznamnejšími pestovateľskými a šľachtiteľskými krajinami
sú Švédsko, Rakúsko a Taliansko. Existuje už niekoľko desiatok firiem, ktoré ponúkajú okrem predaja sadbového materiálu aj komplexné služby od výsadby až
do odborného poradenstva.
Obrázok 2 Odroda Express - klíčenie kolíkového odrezku v Brodskom, 2012 (zdroj: Fazekas)
ké a pôdnoekologické podmienky vhodnú odrodu, ktorá je schopná ročne vyprodukovať aspoň 30 – 40 ton/rok čerstvej nadzemnej hmoty
• na rozdiel od lesného hospodárstva
európskymi odrodami, sa ukazuje, ako
veľmi dobrá odroda pre energetické účely. Ostatné odrody prevyšuje hlavne v silnom raste (1.tabuľka), v tvorbe biomasy
(2.tabuľka) a nadpriemernej tolerancii vo-
Tabuľka 1 Porovnanie výšky odrody Express s najlepšou švédskou odrodou Inger
vo výskume na VPP v Kolíňanoch, 2012 (zdroj: Ing. Tóthová)
Priemerné výšky výhonov v cm po dvoch rokoch
Typ výsadby
Inger
Express
1. opakovanie
2. opakovanie
I.
347,41
387,30
II.
374,42
368,58
III.
370,21
369,59
I.
446,11
435,63
II.
417,33
440,45
III.
461,00
407,39
plantážne pestovanie rýchlorastúcich
energetických drevín s krátkou rubnou
dobou potrebuje intenzívnu agrotechnológiu, čo zahŕňa prípravu pôdy, rastlinnú výživu a chemickú alebo mechanickú ochranu voči burinám v prvom roku pestovania
Energetická vŕba Express
(Salix alba L. „Express“)
Na základe oficiálnych výsledkov porovnávacích výskumov v Maďarksu v rôznych pôdnoekologických podmienkach,
kde odrodu Express porovnávali s inými
14
Kontakt na autora: Ing. András Fazekas,
PhD. Mederčská ul. 734/21, 94501 Komárno
Email: [email protected] , Mobil:
0903264915
Tabuľka 2 Priemerné hmotnosti jedincov odrody Express a Inger, 2012
(zdroj: Ing. Tóthová)
Priemerné hmotnosti jedincov v kg po dvoch rokoch
Typ výsadby
Inger
Express
1. opakovanie
2. opakovanie
I.
6,93
8,25
II.
7,60
6,08
III.
7,25
6,21
I.
8,44
8,30
II.
8,39
7,76
III.
9,02
8,53
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
Environmentálne dopady
pestovania energetických drevín
Ing. Martin Hauptvogl, PhD.1 – Ing. Attila Bako1 –
Ing. Monika Tóthová, PhD.2
1Katedra udržateľného rozvoja (KUR) FEŠRR SPU v Nitre
2Katedra ochrany rastlín (KOR) FAPZ SPU v Nitre
Úlohou pestovania viacročných energetických drevín (VED) je
produkcia tepelnej alebo elektrickej energie.
Ich využívanie znižuje závislosť na dodávke fosílnych palív a umožňuje zvyšovať
sebestačnosť v produkcii energie najmä v
lokálnom kontexte. Okrem produkcie energie, môžu poskytovať VED aj niektoré environmentálne výhody. Najčastejšie udávaný prínos ich pestovania je znižovanie
emisií skleníkových plynov, a tým znižovanie podielu ľudskej činnosti na globálnych klimatických zmenách napriek tomu,
že súčasné vedecké poznatky nedokážu dať
presnú odpoveď na otázku do akej miery
je človek zodpovedný za zmenu klímy.
Jednou z výhod spaľovania biomasy
energetických vŕb (Salix spp.) je to, že ich
spaľovaním je možné získať mnohonásobne viac energie, ako predstavuje spotreba
fosílnych palív počas ich pestovania. Pestovaním VED sa znižujú emisie skleníkových plynov z ornej pôdy, v dôsledku akumulácie pôdneho uhlíka a menej intenzívneho obrábania a hnojenia. Ak sa jednoročné porasty nahradia VED, môžu byť znížené aj ďalšie negatívne environmentálne
vplyvy súčasných poľnohospodárskych postupov, ako je erózia a vyplavovanie živín.
Význam pestovania VED je aj v tom, že sa
môžu používať na čistenie odpadových vôd
a znižujú obsah ťažkých kovov v pôde. Ďalší prínos poskytujú energetické dreviny v
tzv. biologickom inžinierstve. Môžu byť využité ako ochrana voči vodnej a veternej
erózii v podobe živých plotov alebo ochranných stavieb a konštrukcií. V niektorých
krajinách sa využívajú ako ochranné pásy
na zabraňovanie rozširovania púští (dezertifikácia) a spevňovanie brehov riek. Z
hľadiska biodiverzity môžu mať takisto pozitívny prínos v závislosti podmienok prostredia, v ktorých sa pestujú.
ty do pôdy, rýchlosťou erózie a biologickej oxidácie. Pri nahradení jednoročných
porastov viacročnými energetickými rastlinami, sa zníži erózia a biologická oxidácia pretože po založení porastu sa pôda nemusí obrábať vôbec. Zároveň bude
prísun organickej hmoty do pôdy vysoký.
Akumulácia uhlíka v pôde
a pôdna úrodnosť
Kultivácia organických pôd vedie k
uvoľňovaniu pôdneho uhlíka. Straty pôdneho uhlíka sú vyššie v jednoročných porastoch, pretože vo viacročných porastoch
dochádza k menej intenzívnemu obrába-
Obsah uhlíka (C) v pôde je ovplyvňovaný množstvom dodanej organickej hmo-
niu pôdy. V rámci znižovania emisií CO2,
je význam pestovania energetických drevín vyzdvihovaný najmä z hľadiska tzv.
uhlíkovej neutrality. Znamená to, že počas rastu absorbujú približne rovnaké
množstvo uhlíka ako sa emituje do ovzdušia pri ich spaľovaní. Určité množstvo uhlíka sa viaže do podzemnej biomasy, čím
dochádza k jeho sekvestrácii (ukladaniu).
Veľmi dôležitú úlohu pri znižovaní emisií
CO2 zohráva predchádzajúce využitie pôdy. K zníženiu emisií dochádza, ak sa energetické dreviny pestujú na pôdach, kde
boli pestované jednoročné plodiny, prípadne na nevyužívaných poľnohospodárskych pôdach. Ak sa pestujú na predchádzajúcich trvalých trávnych porastoch,
príp. zalesnených pôdach, dochádza naopak k zvýšeniu emisií CO2.
Znížené emisie N2O
Obr.1-Jednoročný porast vŕb v druhom
zberovom cykle vytvárajúci hustý súvislý
porast
Výsledky zo švédskych a nemeckých pokusných plôch naznačujú, že už po pár rokoch pestovania vŕb sa v pôde zvýšil obsah uhlíka.
Akumulácia uhlíka v pôde vedie k zvyšovaniu obsahu humusu v pôde a k zvyšovaniu pôdnej úrodnosti. Zvýšenie obsahu humusu zvýši úrody následne pestovaných jednoročných plodín. Platí to pre
pôdy s nízkym obsahom humusu, kde sa
takto zlepšujú chemické a fyzikálne vlastnosti pôdy. Po uplynutí životnosti plantáže (okolo 22-25 rokov), bude obsah humusu v pôde závisieť od prevládajúcich
pestovateľských postupov. Môže sa teda
znížiť, ale i udržať na rovnakej úrovni.
Znížené emisie CO2
Emisie oxidu dusného (N2O) z ornej pôdy vznikajú hlavne v dôsledku používania
dusíkatých hnojív. Straty dusíka (N) vo forme N2O sú závislé od pôdneho druhu, použitého hnojiva, spôsobu obrábania pôdy
a klimatických podmienok. Keďže energetické plodiny sú menej náročné na dusík
ako plodiny určené na potravinové účely,
tieto zmeny vo využívaní pôdy pravdepodobne znížia aj emisie N2O. Pri energetických drevinách sú nižšie straty dusíka ako
pri jednoročných plodinách. Je to v dôsledku ich dlhšieho vegetačného obdobia
a rozsiahlejšieho koreňového systému ako
aj nižšej koncentrácie dusíka vyplývajúcej
z nižších vstupov dusíkatých hnojív.
Vyplavovanie živín
Pestovanie viacročných energetických
drevín znižuje riziko znečisťovania vodných zdrojov v dôsledku nižšej potreby
hnojenia, dlhšieho vegetačného obdobia,
celoročnej pôdnej pokryvnosti a rozsiahleho koreňového systému. V porovnaní
s jednoročnými plodinami náročnými na
minerálne živiny je vyplavovanie dusíka
pri pestovaní VED v krátkom produkčnom cykle preukázateľne nižšie. Znížené
vyplavovanie sa najviac prejavuje na piesočnatých pôdach s hrubou textúrou, na
ktorých je presakovanie živín 2-krát väčšie ako na hlinitých pôdach s jemnou textúrou.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
15
Obr.2-Pohľad na porast topoľov v treťom vegetačnom období
Viacročné energetické plodiny môžu byť
pestované aj medzi prirodzeným vodným
tokom a porastom jednoročných plodín,
kde slúžia ako vegetačné filtre a znižujú
vyplavovanie a odtok minerálnych látok.
Účinnosť zachytávania živín v takýchto
ochranných pásoch závisí od trasy vodného toku regulujúceho transport živín v
krajine, štruktúry ochranného pásu a jeho
šírky. Zachytávanie dusíka biologickou
transformáciou (príjem vegetáciou, denitrifikácia mikroorganizmami) sa zvyšuje
pri dlhšie trvajúcom prúdení vody a prebieha vo vrchnej vrstve pôdy, čím ovplyvňuje povrchovú vodu a podzemnú vodu,
ktorej hladina je vysoko. Na zabezpečenie
účinného zachytávania živín je nevyhnutný pravidelný zber biomasy. To je dané pestovateľským systémom, nakoľko tieto dreviny sa zberajú v 2 až 3 ročných cykloch.
vodu ich schopnosti prijímať z pôdy ťažké
kovy. Schopnosť vŕb akumulovať kadmium
je mnohonásobne vyššia ako pri ostatných
plodinách, avšak medzi jednotlivými odrodami sú značné rozdiely v akumulačnej
schopnosti, čo je nutné zohľadniť pri výbere odrôd na tieto účely. Ťažké kovy naakumulované vŕbami sa odstraňujú pri spaľovaní biomasy a následným uskladnením
popola. Z popola je tiež možné získať tieto
kovy pre ďalšie využívanie.
Nakladanie s komunálnym
odpadom
Plantáže energetických drevín môžu
byť využité aj na čistenie odpadových
vôd produkovaných v komunálnej sfére, čistenie skládkového výluhu zo skládok komunálneho odpadu a na recykláciu živín z čistiarenských kalov. K zvýšenému záujmu o vegetačné čistiarne,
ako doplnku ku konvenčnému čisteniu,
viedla eutrofizácia vôd. Aj efektivita nákladov pri čistení vôd využitím vegetačnej čistiarne je vyššia. Ďalšou výhodou je znižovanie množstva čistiarenských kalov. Navyše zavlažovanie odpadovou vodou zabezpečuje nielen prísun živín, ale zvyšuje aj úrodu biomasy
dvoj- až trojnásobne, v porovnaní s úrodami biomasy na plantážach bez aplikácie priemyselných hnojív. Bolo zistené,
že v porovnaní s konvenčným hnojením,
sú úrody vyššie o 50 %. Vegetačné čistiarne, ako doplnok ku konvenčným metódam čistenia odpadových vôd sú využiteľné približne 25 rokov.
Čistenie skládkového výluhu na mieste jeho tvorby (namiesto transportu do čistiarní odpadových vôd) znižuje riziko kontaminácie čistiarenských kalov a zvyšuje
možnosť recyklácie kalov na ornej pôde.
Ak výluh obsahuje vysoké koncentrácie
ťažkých kovov, aj tie môžu byť znížené. Z
dlhodobého hľadiska problém môže predstavovať akumulácia solí, keďže obsah napr. chloridov je v skládkovom výluhu obyčajne vyšší ako v odpadovej komunálnej
vode. Ak čistenie skládkových výluhov
má byť zabezpečené vegetačnými filtrami, je potrebné aby tieto filtre boli účinné
počas celej doby anaeróbneho rozkladu
odpadov na skládke, čo môže trvať aj 100
rokov.
Príjem ťažkých kovov
Za posledné storočie sa zvyšuje obsah
ťažkých kovov v pôde, najmä kadmia v dôsledku využívania priemyselných hnojív.
Jedným z následkov akumulácie kadmia v
pôde je, že jeho koncentrácia v pozbieranom obilí prevyšuje limitnú hodnotu stanovenú WHO/FAO. Rastlinami prijateľné
kadmium sa nachádza v ornici a jeho podiel závisí od pôdnej reakcie (pH), ale aj obsahu ílovitých a organických látok v pôde.
V procese odstraňovania ťažkých kovov z
pôdy (fytoremediácia) môžu energetické
dreviny zohrávať významnú úlohu z dô16
Obr.3-Porast vŕb vysadený v blízkosti vodného toku zabraňujúci vyplavovaniu živín z pôdy
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
Ochrana pred degradáciou pôdy
Na pozemkoch vystavených veternej
erózii môžu vetrolamy zložené z energetických vŕb zvýšiť úrody kultúrnych plodín pestovaných na okolitých pôdach. Veterná erózia znižuje úrody priamo (nárazmi, zakrývaním rastlín pôdou alebo
odokrývaním koreňov a semien) a nepriamo (znižovaním pôdnej úrodnosti cez
straty organických látok a jemných pôdnych častíc). Drevná biomasa z energetických drevín pestovaných ako vetrolam
musí byť zberaná asynchrónne, tak aby
ponechaná časť porastu plnila funkciu vetrolamu.
Ak sa viacročné energetické rastliny pestujú ako biokoridory, ich pestovanie znižuje aj ryhovú eróziu, predovšetkým v
kopcovitom teréne na pôdach hlinitých a
ílovitých. Aby sa zabránilo vodnej erózii,
stupeň pôdnej pokryvnosti musí byť vysoký.
Vŕby sa využívajú aj na zabraňovanie
rozširovania púští v dezertifikovaných oblastiach, najmä na severe Číny, kde sú dezertifikáciou postihnuté veľké plochy. Využívané druhy vŕb patria k niekoľkým ojedinelým druhom, ktoré sú tolerantné vo-
Obr.5-Výskyt bylinných druhov v poraste vŕb
či suchu a schopné rásť v týchto oblastiach.
Na Novom Zélande sú veľké plochy vŕb
vysádzané na stabilizáciu brehov riek.
Obr.4-Porast vŕb vysadený vedľa kultúrnych plodín slúžiaci ako vetrolam
Biodiverzita
Diverzita pôdneho edafónu (mikro- a
makroorganizmy) a hlavne dekompozítorov je vyššia v plantážach energetických
drevín a tráv ako v porastoch jednoročných rastlín. Je to výsledok menej intenzívneho obrábania pôdy, vyššieho prísunu organickej hmoty a nižších vstupov agrochemikálií. Vrbové plantáže (samčie rastliny) vyhovujú aj rôznym opeľovačom
(včelám a čmeliakom), pretože vŕby kvitnú skoro na jar, kedy je množstvo dostupného peľu limitované.
Druhové zloženie flóry je závislé od zavedených pestovateľských technológií a
predchádzajúceho spôsobu využitia pôdy. Spravidla v porastoch VED dominujú
burinové druhy, môžu sa však vyskytnúť
aj druhy zriedkavé. Boli tu pozorované aj
druhy rastlín, ktoré majú liečivé účinky.
Plantáže energetických rastlín môžu zvýšiť biodiverzitu aj nepriamo, v dôsledku
zníženého vyplavovania živín.
Energetické plodiny pestované v krátkom produkčnom cykle poskytujú prechodné prostredie pre voľne žijúcu zver,
zvlášť na otvorenej poľnohospodárskej pôde. Plantáže energetických drevín a tráv
zvyšujú počet vtáčích druhov, hlavne spevavých. Vplyv energetických lesov na výskyt väčších cicavcov ako sú srny a zajace nie je jednoznačný. V prípade zakladania energetických plantáží v regióne, ktorý zahŕňa niekoľko typov krajiny, zvýšenie biodiverzity na otvorenej poľnohospodárskej pôde nemusí viesť k zvýšeniu
biodiverzity v danom regióne. Mnohé vtáky a cicavce vyskytujúce sa v plantážach
energetických drevín sa bežne vyskytujú
a sú hojné aj v iných krajinných typoch.
Rozsiahle pestovanie vŕb môže zvýšiť
riziko výskytu chorôb a škodcov. Napriek
tomu sa zvýšené používanie pesticídov
nepredpokladá, pretože chemická ochrana sa v zapojenom poraste vykonáva ťažko a je ekonomicky nákladná. Alternatívou môže byť šľachtenie rezistentných kultivarov, biologická regulácia herbivorov a
pestovanie rôznych kultivarov v jednom
poraste, čo sa prejaví aj na zvýšení úrod.
Ďalším nebezpečenstvom, ktoré vyplýva
z rozsiahleho pestovania vŕb, je genetická
kontaminácia pôvodných druhov vŕb hybridizáciou s cudzokrajnými druhmi. Riešením tohto problému by mohlo byť vytvorenie sterilných klonov a pestovanie
pôvodných druhov.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
17
OBRAZOVÁ PRÍLOHA
18
Traktory ZETOR získali zlatý kosák
Kotol na pelety 25 kW
Automatické dávkovanie peliet zo zásobníka do kotla
Automatický kotol na biomasu VIADRUS 25 kW
Kogeneračná jednotka firmy ELTECO, člena zduženia A.B.E.
V stánku združenia AGROBIOENERGIA vystavovali aj členovia združenia ELTECO Žilina, RUDOS Ružomberok a DANAGRA Bratislava
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
AGROKOMPLEX 2012 NITRA
Horáky na pelety rôznych výkonov
Kogeneračná jednotka
Stánok člena združenia A.B.E. TSÚP Rovinka
Kotle na pelety ponúkalo na AX 2012 viac ako 15 firiem
Linka na peletovanie biomasy
Už tradične nechýbali ani rôzne štiepkovače
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
19
Zo sveta
Bioplynová stanica zvýši stabilitu
Roľnícke noviny 15. 8. 2012 - Niet pochýb o tom, že bioplynové stanice neustále priťahujú pozornosť poľnohospodárskej verejnosti. Potvrdzuje to i hojná účasť na Dni otvorených dverí, ktorý sa konal v prvý letný deň tohto roku v areáli BPS Hradešice,
neďaleko Horažd'ovíc (ČR), za prítomnosti zhruba dvoch stoviek
návštevníkov. Do praxe tak uviedli spoločný projekt trojlístku firiem: Biogest Energie und Wassertechnik GmbH, ktorý je generálnym dodávateľom, Agrospol, Malý Bor, a. s., ktorý je zástupcom poľnohospodárov, a obce Hradešice. Spomenuté subjekty s
týmto účelom založili spoločnosť Bioplyn
Hradešice, s.r.o. Obec Hradešice má 470
obyvateľov a katastrálnu výmeru 14,84
štvorcových kilometrov. Dôvody spoločného projektu odôvodnili jednotlivý spoločníci nasledovne:
Starosta obce - Na prelome tisícročí sme
sa začali intenzívne zaoberať myšlienkou,
ako pre obec zaistiť energiu a teplo. Keďže
plynofikácia vzhľadom na vzdialenosť ku
zdroju neprichádzala do úvahy, vydali sme
sa s kolegami starostami do Bavorska, na
obhliadku bioplynových staníc. Zo štúdie
potom vyplynuli podmienky realizácie projektu. Dlhé a náročné
boli najmä rokovania o pozemkoch v správe pozemkového fondu a cirkvi. Administratíva sa naťahovala až do roku 2009, kedy
spoločnosť Agrospol poskytla svoje pozemky na mieste stavby
bývalého kravína a obec Hradešice poskytla susedné plochy. Následne sme založili spoločnosť Bioplyn Hradešice a požiadali sme
o stavebné povolenie. V polovici roku 2011 sa začalo stavať, a na
sklonku minulého roku bolo dielo hotové. Pre rozpočet obce je
profit z dodávok energie významný. Teraz nás čaká teplofikácia,
ktorá je vo fáze projektu.
Zástupca poľnohospodárov - o výstavbe bioplynovej stanice
sme spolu s obcou uvažovali už od začiatku. Motivovali nás najmä nové nitrátové smernice a hrozba obmedzovania živočíšnej
výroby, kedy by sme museli za veľké peniaze vybudovať skladovacie kapacity na hnojovicu a tzv. gazdovské hnojiská. Tento problém sme čiastočne vyriešili výstavbou novej odchovne prasníc a
prasiatok a produkčnej stajne pre dojnice s hnojovicovým hospodárstvom. Bezprostrednou motiváciou na to, aby sme sa podieľali na výstavbe stanice, boli hlavne rozkolísané ceny rastlinných
komodít, ktoré v niektorých rokoch klesli až o tridsať percent. V
stabilizácii podnikovej ekonomiky zohral významnú úlohu aj fakt,
že stanica je projektom na desiatky rokov a zhodnotením substrátu sme si poistili zhruba dvadsať percent tržieb z rastlinnej
produkcie. Vzhľadom na to, že česká vláda vlani obmedzila podporu obnoviteľných zdrojov energie, na stavbu za 75 miliónov Kč
sme nedostali žiadnu dotáciu. Okrem toho sme ani netušili, aké
byrokratické prekážky budeme musieť prekonať. Naša poľnohospodárska spoločnosť hospodári na 2 400 hektároch pôdy a zameriava sa predovšetkým na živočíšnu produkciu s chovom 1300
kusov mliečneho a mäsového dobytka a dvoch stoviek prasníc
plemena PIC. V rámci rastlinnej výroby okrem krmív pestujeme
aj obilniny, repku, mak a zemiaky na priemyselné spracovanie.
20
Dodávateľ technológie- zrealizovali sme už vyše sedemdesiat
projektov bioplynových staníc, najmä v Rakúsku, Českej republike, Poľsku, v Slovenskej republike a v Maďarsku. Hlavne na
základe výborných skúseností našich zákazníkov sme sa rozhodli
vybudovať stanicu s finančným podielom našej firmy a zapojiť
sa do jej prevádzky. Chápeme ju ako vzorový projekt, ktorý vznikol za spolupráce obce, poľnohospodárskeho podniku a dodávateľa technológie. Prvá elektrina bola do siete dodaná v tomto
roku, vo februári, a za dva týždne išlo zariadenie na plný výkon,
čo je silná stránka našej technológie Biogest, a okrem dobrej spolupráce so subdodávateľmi vyzdvihujem aj dôležitú úlohu financovania za pomoci GE Money Bank.
Biogest je nadnárodná spoločnosť, ktorá sa
zaoberá vývojom, plánovaním, podporou
pri vybavovaní stavebného povolenia, výstavbou a prevádzkou zariadenia v oblasti obnoviteľnej energie.
Typizované zariadenia na výrobu bioplynu PowerRing si poradia s vysokým podielom hnojovice vo vstupnej surovine a
sú veľmi flexibilné aj z hľadiska použitia
rôznych ďalších druhov substrátov. Všetky
komponenty sú optimalizované pre použitie obnoviteľných surovín; zariadenie
zaisťuje vysoký stupeň rozkladu substrátu a vďaka miešacej technológii a geometrii fermentorov má nižšiu spotrebu energie. Bolo preukázané veľmi vysoké vyťaženie; vyťaženosť dosahovala
až okolo 95 percent z prevádzkových hodín. Vyzdvihnúť treba aj
nízke nároky na údržbu.
Zariadenie PowerRing sa dodáva pre stanice s výkonom 170
až 4000 kWel s variantom pre nízky či vysoký podiel hnojovice
v substráte.
FAO vyzýva Spojené štáty, aby pozastavili
produkciu bioetanolu
Londýn/Rím 10. augusta (TASR) – Organizácia Spojených národov pre výživu a poľnohospodárstvo (FAO) vyzvala Spojené
štáty, aby pozastavili produkciu bioetanolu, ktorý vyrábajú z kukurice. Na základe amerických zákonov sa až 40 % úrod kukurice musí použiť na produkciu bioetanolu, čo je kvóta, ktorá podľa FAO môže viesť k novej potravinovej kríze vo svete.
Mimoriadne sucho a horúčavy, najväčšie za posledných viac
než 50 rokov, poškodili alebo zničili veľkú časť úrod kukurice, čo
sa už odrazilo na raste cien tejto komodity na medzinárodných
trhoch. Podľa najnovších informácií FAO cenový index potravín
po predchádzajúcich troch mesiacoch poklesu vzrástol za júl medzimesačne o 6 %, pričom len v prípade kukurice to bolo o 23 %.
Navyše, americké ministerstvo poľnohospodárstva informovalo, že úrody kukurice by mali byť podľa nových prognóz najhoršie za posledných šesť rokov. Najhoršie sucho za vyše 50 rokov spôsobuje na úrodách kukurice v USA obrovské škody. Spojené štáty však napriek tomu chcú pokračovať vo výrobe bioetanolu. Ako uviedli, vlastná výroba palív je pre ekonomiku USA
dôležitá, keďže to krajine umožňuje obmedzovať dovoz pohonných látok zo zahraničia.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
Pestovanie energetických vŕb
a aplikácia čistiarenských kalov na
energetických plantážach v Írsku a UK
Ing. Diana Tóthová, PhD.
príkladová štúdia z Brook Hall Estate, Londonderry, Severné Írsko
Aplikovanie čistiarenských kalov a odpadových vôd na
plantáže rýchlorastúcich drevín je možnosť ponúkajúca výhody
environmentálneho i ekonomického charakteru, ak sa dobre
zvážia všetky pozitíva i potenciálne riziká tohto spôsobu.
Odpady rôzneho charakteru pochádzajúce z komunálnej sféry, ako napr. odpadové vody, čistiarenské kaly, priesaková
voda zo skládok, obsahujú živiny a vodu,
ktoré môžu čiastočne alebo aj úplne pokryť nároky vŕb. Zároveň s tým je možné
dosiahnuť vyššiu produkciu biomasy aj
na menej úrodných pôdach a súčasne dochádza k recyklácii živín obsiahnutých v
odpadoch a k filtrácii odpadových vôd.
Aplikovanie kalov na energetické plantáže má zmysel predovšetkým na lokálnej
úrovni, kde je možné dosiahnuť uzavretý
cyklus producent – užívateľ.
Vo svete sa už úspešne realizovali viaceré projekty a výskumy zamerané na využívanie plantáží energetických drevín na
recykláciu odpadov, skúmajúce potenciálne prínosy i riziká tohto systému (napríklad projekt BIOPROS z rokov 20052008, ktoré tvorilo konzorcium 25 partnerov z 12-tich európskych krajín, medzi inými aj z Čiech a Slovenska, alebo WaterRenew, projekt realizovaný v rokoch 20042008 v UK a Severnom Írsku).
1. vysoká cena plynu na vykurovanie veľkého rodinného sídla, kde sa nedali urobiť energetické úpravy pre historickú
hodnotu budovy. Možnosť sa ponúkala vo vykurovaní biomasou. V roku 1988
v dome inštaloval kotol FARM 2000 na
vykurovanie domu a sušiarne obilia, ako
palivo pritom využíval poľnohospodársky odpad z vlastnej produkcie, pre-
pestovania vŕb, ktorým vyhovovala
miestna klíma a dajú sa úspešne pestovať aj na zamokrenej a málo úrodnej pôde, ktorej je v Írsku dostatok. V roku
1994 v spolupráci s výskumným inštitútom v Severnom Írsku - AFBI (Agri
Food & Bioscience Institute) v Loughgall, vysadil na hektári prvú vŕbovú
plantáž zloženú z 21 švédskych a anglických odrôd. Z nich sa postupným
sledovaním vybrali najlepšie klony, ktoré sa stali základom pre komerčný mix
odrôd pestovaných na biomasu, konkrétne Tora, Torhilde, Tordis, Olaf, a
Sven zo švédskeho šľachtiteľského programu a anglické odrody Parfitt’, Ashton Stott, Beagle, Endeavour, Resolution, Discovery a Terra Nova.
Za 17 rokov spolupráce s odborníkmi v
oblasti výskumu pestovania energetických
Pozadie vzniku firmy Brook
Hall Estate
Brook Hall Estate je usadlosť s dlhou a
zaujímavou históriou v Severnom Írsku,
na okraji mesta Londonderry. Od roku
1852 patrí rodine Gilliland, ktorá je jeho
vlastníkom až doteraz. Súčasťou usadlosti boli aj polia, ktoré rodina v prevažnej
miere prenajímala. Zmena nastala až s rozhodnutím jedného člena rodiny - Johna
Gillilanda. John vyštudoval poľnohospodárstvo na SAC (Scottish Agricultural College) v Edinburgu v Škótsku. Po škole prevzal rodinné polia, ktoré boli dovtedy v
prenájme, a rozhodol sa naplno venovať
farmárčeniu. K pestovaniu vŕb ho viedli
najmä dve skutočnosti:
Sadenice vŕby
dovšetkým slamy. Investície sa mu vrátili asi po 4 rokoch.
2. zmena legislatívy v 90-tych rokoch v oblasti poľnohospodárstva, kedy boli farmári nútení vyčleniť 15% svojej pôdy z
poľnohospodárskej produkcie. John sa
vtedy rozhodol na tejto pôde pestovať
stromy, najprv brezy a buky. Neskôr sa
ďalším štúdiom dozvedel o možnosti
vŕb a získavania poznatkov z praxe sa John
zaradil medzi medzinárodne uznávaných
odborníkov a zároveň inovátorov v oblasti
pestovania vŕb. V roku 2007 získal čestný
doktorát na Ulsterskej univerzite v Belfaste.
S rozširovaním pestovania vŕb vznikla
ponuka štiepky, s čím bolo zároveň potrebné vyvolať dopyt a tak dať vzniknúť
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
21
Vŕbová plantáž zavlažovaná odpadovou vodou z miestnej ČOV, Culmore point, Londonderry
trhu s biomasou. V roku 1996 preto John
založil druhú firmu Rural Generation Ltd,
ktorá je zameraná na predaj a inštaláciu
kotlov na spaľovanie biomasy a poskytovanie rôznych služieb a servisu pre jednotlivých klientov nielen v Británii, ale i
vo svete, a je úzko previazaná s činnosťou
Brook Hall Estate.
V súčasnosti sa v Brook Hall Estate pestuje vŕba na 130 ha pôdy a ročne sa vyprodukuje okolo 3 000 ton štiepky, pričom
s nárastom dopytu po štiepke sa firma usiluje o získanie ďalších farmárov pre pestovanie vŕby.
Ako hnojivo na svojich plantážach energetických vŕb už niekoľko rokov používajú upravený čistiarenský kal, pričom
naďalej aktívne spolupracujú s výskumným ústavom AFBI, ktorý skúma možné
dopady na životné prostredie. Najnovšie
sa zameriavajú na možnosti zavlažovania vŕbových plantáží odpadovou vodou
z miestnej ČOV. Ich niekoľkoročné výsledky potvrdzujú prospešnosť tohto spôsobu pre nárast biomasy, ako aj jeho bezpečnosť pre pôdu a podzemné vody. Nut22
ná je však pravidelná kontrola fungovania zavlažovacieho systému a množstvo
a chemické vlastnosti odpadovej vody
musia zodpovedať možnostiam a požiadavkám rastlín, ako aj kritériám pre používanie v poľnohospodárstve podľa platnej legislatívy.
Legislatívne podmienky
aplikácie kalov v UK a Írsku
Možnosti aplikácie kalov v poľnohospodárstve, ako aj na plantážach energetických drevín sú dané legislatívnymi požiadavkami a normami v jednotlivých krajinách. Normy, ktorými sa riadi aplikovanie kalov na plantáže energetických drevín v Írsku a UK sú predovšetkým:
• Európska smernica pre oblasť verejného zdravia pre použitie kalov v poľnohospodárstve (EUROPEAN COMMUNITIES PUBLIC HEALTH The Sludge
(Use in Agriculture) Regulations (Northern Ireland) 1990
• Smernica o odpadovom hospodárstve a
použití čistiarenských kalov v poľno-
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
hospodárstve (S.I. No. 148/1998 — Waste Management (Use of Sewage Sludge
in Agriculture) Regulations, 1998)
Z hľadiska zabezpečenia limitných hodnôt ťažkých kovov v pôde vydala Európska únia smernicu (Smernica EÚ
86/278/EEC), na základe ktorej si členské štáty stanovili limity na obsah ťažkých
kovov v kaloch, ktoré nesmú byť prekročené, ak sa majú aplikovaťi na poľnohospodársku pôdu. Rozsah limitných hodnôt ťažkých kovov (v mg na kg sušiny kalu) podľa tejto smernice je nasledovný:
Kadmium (20-40 mg), Meď (1000-1750
mg), Nikel (300-400 mg), Olovo (750-1200
mg), Ortuť (16-25 mg), Zinok (2500-4000
mg). Väčšina členských štátov, predovšetkým severské štáty si zvolili limity
pre obsah ťažkých kovov oveľa nižšie ako
navrhuje Smernica. Limitne hodnoty pre
Írsko sú na úrovni spodnej hranici určenej Smernicou. Druhé kritérium stanovuje
limitné hodnoty pre množstvo ťažkých
kovov, ktoré sa môžu ročne pridať do poľnohospodárskej pôdy, vychádzajúc z desaťročného priemeru. Toto kritérium si
ako jediné z členských štátov zvolilo UK,
kam sa politicky zaraďuje aj Severné Írsko. Podľa tohto kritéria sú stanovené
množstvá možnej aplikácie ťažkých kovov do pôdy nasledovné (kg/ha/rok):
Kadmium (0,15), Med (7,5), Ortuť (0,1),
Nikel (3), Olovo (15) a Zinok (15). Analýza kalu zahrňuje aj ukazovatele dusík (nitrátová direktíva) a fosfor, kde použitie kalu je limitujúce množstvom N, ktoré je
možné dodať do pôdy.
Proces aplikácie kalov praxi
firmy Brook Hall Estate
Upravené čistiarenské kaly sa vo väčšine prípadov aplikujú povrchovo a následne sa do pôdy zapracúvajú. Na plantážach energetických vŕb však John Gilliland už niekoľko rokov využíva jedinečnú metódu aplikácie kalov pomocou tzv.
injenktáže - podpovrchové zapracovanie
kalu do pôdy, čo je environmentálne bezpečný spôsob aplikácie kalu. Kal sa aplikuje už prvý rok po výsadbe, po tzv. spätnom reze (prax používaná pri pestovaní
energetických vŕb na podporu tvorby viacerých výhonov). Následne sa kal aplikuje v 2-3 ročnom intervale (v závislosti na
zberovom cykle), vždy po zbere, kedy sú
prúty vŕby ohybné a nehrozí ich poškodenie pri prejazde traktoru.
Cieľom aplikácie kalu na plantáže vŕb
je nielen zvýšenie nárastu biomasy, ale najmä lepšia ekonomika pestovania vŕb pre
farmára, ktorý za to, že umožní aplikovanie kalu na jeho pozemkoch, dostane zaplatené. Zároveň je to ďalšia oblasť podnikania pre firmu, ktorá kal skupuje od
jednotlivých spoločností a následne ho na
plantážach aplikuje. Aplikácia kalu na jednotlivých plantážach vŕb si však vyžaduje vytvorenie projektovej dokumentácie
pre každú farmu osobitne, čo je finančne
aj časovo náročné, preto by z ekonomických dôvodov mala byť najmenšia rozloha plantáže, kde sa bude aplikovať kal, aspoň 10 ha.
Producentmi kalov sú vodárenské spoločnosti, ktoré platia za odvoz a likvidáciu kalu, pričom cena sa dohodne zmluvne. Z tejto ceny sa hradia náklady na vytvorenie projektovej dokumetácie, platby
farmárom, na ktorých pôde sa bude kal
aplikovať (12 eur/ha), poplatok Agentúre životného prostredia (556 £), ktorá sa
bude schvaľovaním dokumentu zaoberať
(v Severnom Írsku je to NIEA - Northern
Ireland Environment Agency), aby proces
schvaľovania vôbec začala, ako aj mzdové a iné náklady spojené so samotnou aplikáciou kalu.
Projektová dokumentácia obsahuje:
• Sprievodný list pre Agentúru ŽP (NIEA)
• Formulár na aplikáciu kalov
• Šek na £556 pre Agentúru na vybavenie
dokumentácie
• Analýza pôdy
• Analýza kalov
• Mapové podklady (vyznačené polia pre
aplikáciu kalov)
• Potvrdenie o vlastníctve pozemku od
farmára
• Súhlas farmára pre aplikáciu kalov na
jeho plantáži
• Analýza rizík
• Vyhlásenie o prospešnosti aplikácie kalu na plantáže energetických drevín
• Plán aplikovaných živín (N,P)
• Navrhované vybavenie skladov
• Certifikát oprávňujúci pracovníka na aplikáciu kalov
• Vyhodnotenie rizík a vykonávanie pravidelných záznamov
• Osvedčenie o registrácii dopravcov a
maklérov licencie
• Doplnkové vyhlásenie (podľa dohody a
navrhnuté NIEA, 2009)
• Vyhlásenie o poľnohospodárskych benefitoch
Pri vypracovávaní projektovej dokumentácie treba počítať aj s určitou byrokraciou príslušných úradov a časovou náročnosťou celého procesu jej vybavovania a schvaľovania. Potrebné sú aj vhodné legislatívne podmienky a ochota farmárov aplikovať na ich pôde kal. Nutná
je dobrá organizácia firmy pri uskutočňovaní jednotlivých aplikácii, uvážiť treba namä vplyv počasia. Na celkovú ekonomiku podnikania majú vplyv aj aktuálne ceny za kal, ako aj ceny za dopestovanú štiepku.
Z uvedeného je zjavná časová aj ekonomická náročnosť celého procesu, ale dá
sa to, ako ukazuje aj tento príklad zo zahraničia. Keď si uvedomíme možné environmentálne, ako aj sociálne benefity
aplikácie kalov na energetických plantážach vŕb, ide rozhodne o zaujímavé riešenie, ktoré je uskutočniteľné aj v našich
podmienkach.
Použitá literatúra:
1. AFBI. 2010. Short Rotation Coppice Willow Research at AFBI [online]. Dostupné na internete <http://www.afbini.
gov.uk/index/news/news-releases/news-releases-archive-2010.
htm?newsid=18751>.
2. BIOPROS. 2009. Solutions for the safe application of wastewater and sludge for
high efficient biomass production in ShortRotation-Plantations [online]. Dostupné
na internete <http://www.biopros.info/>.
3. Biomass energy. Brook Hall Estate - John
Gilliland [online] Dostupné na internete <http://www.biomassenergyni.com
/index.php?option=com_content&view
=article&id=156&Itemid=115>.
4. EUROPEAN COMMUNITIES PUBLIC
HEALTH The Sludge (Use in Agriculture) Regulations (Northern Ireland)
1990, s. 1331-133.
5. Hasselgren, Kenth. 2003. Use and treatment of municipal waste products in
willow biomass plantations. Licentiate
thesis. Report No. 3242. Department of
Water Resources Engineering Lund Institute of Technology, Lund University,
Sweden. ISSN: 1101-9824.
6. NSEPB, 1982. Landfill leachate character, consideration and control. In Hasselgren, K., 1992. Soil-Plant Treatment
System. Department of Civil Works,
Eslov Municipality, Box 1100, S-241 26
Eslov, Sweden.
7. Rural Generation. Renewable Energy
and Organic Waste Recycling Solutions
[online]. Dostupné na internete
<http://www.ruralgeneration.com/>.
8. S.I. No. 148/1998 — Waste Management
(Use of Sewage Sludge in Agriculture)
Regulations.
9. Smernica EU 86/278/EEC [online]. Dostupná na internete <http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri
=DD:15:01:31986L0278:SK:PDF>.
10. Smernica 91/676/EC o ochrane vodných zdrojov pred znečistením dusičnanmi pochádzajúcimi z poľnohospodárstva “Nitrátová direktíva”.
11. WaterRenew. 2009. Wastewater polishing using renewable energy crops [online].
Dostupné
na
internete
<http://ec.europa.eu/environment/life/project/Projects/index.cfm?
fuseaction=search.dspPage&n_proj_id
=2766&docType=pdf>.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
23
Obrázky k článku zo strany 21
24
Iný záber na vŕbovú plantáž zavlažovanú odpadovou vodou
z miestnej ČOV, Culmore point, Londonderry
Merač sledujúci objem odpadovej vody dodanej na plantáž (zmeny
objemu sa pravidelne kontrolujú, aby bola zrejmá závlahová dávka)
Celkový pohľad na zavlažovanú vŕbovú plantáž
Rast vŕb v prvom roku vysadenia na jednej z mnohých plantáží v Írsku
Rural Generation Ltd, plantáže vŕb pozdĺž príjazdovej cesty do firmy
Traktor ťahajúci vlečku s čistiarenskym kalom
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
Detail na vlečku so zariadením vykonávajúcim injektáž
Odoberanie vzoriek pôdy na jednej z plantáží pre vykonanie analýzy pôdy pre potreby projektovej dokumentácie
Zavlažovaná plantáž na farme v Greyabbey
Merače na sledovanie objemu odpadovej vody
Tank na uskladnenie odpadovej vody pre potreby zavlažovania
plantáže
Riadiaca skrinka umožňujúca presné nastavenie závlahového režimu pre jednotlivé zavlažovacie vetvy
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
25
Práce banských záchranárov
v bioplynovej stanici
Hlavná banská záchranná stanica, o.z.
Prievidza, sa pri svojej činnosti riadi platnou legislatívou. Základné úlohy banskej záchrannej služby sú predpísané Vyhláškou č. 69/1988 Slovenského banského úradu o banskej záchrannej službe,
kde v § 1, odst. 2,bode a) je uvedené, že
vykonáva aj iné práce v nedýchateľnom
alebo zdraviu škodlivom prostredí.
V decembri minulého roka bola Hlavná banská záchranná stanica Prievidza
požiadaná spoločnosťou AFG Dĺžiny v
Turčianských Tepliciach o neodkladnú
pomoc pri odstránení poruchy v telese
primárneho aj sekundárneho fermentora bioplynovej stanice. Od času v ktorom
sme boli požiadaní o pomoc bola do hodiny vykonaná obhliadka miesta zásahu
a dohodol sa ďalší postup so zástupcami
vedenia prevádzkovateľa bioplynovej stanice. Jednalo sa o poruchu uvoľnenia sacieho potrubia o priemere 150 mm z plášťa sekundárneho fermentora, čím došlo
k nežiaducemu vyrovnaniu hladín
uskladnenej biomasy. Pri predstave prevádzkovateľa vykonať uvedenú opravu
vo vlastnej réžii, sa táto od počiatku zdala ako neefektívna. Prevádzkovateľ by
bol donútený z dôvodu vytvorenia vyhovujúceho pracovného prostredia znehodnotiť už vyrobený bioplyn a taktiež
treba brať do úvahy aj nežiaduce ochladenie telies fermentorov, kde prevádzková teplota biomasy je štyridsaťdva
stupňov celzia. Výpadok prevádzky by
podľa odhadu trval niekoľko dní čo pri
výrobe elektrickej energie 24 MWh denne a súčasných výkupných cenách by
strata na tržbách išla do desiatok tisícov
eur. Taktiež by vznikli ďalšie náklady na
energiu spotrebovanú na dosiahnutie
prevádzkovej teploty v telese primárneho aj sekundárneho fermentora. Takáto
odstávka bioplynovej stanice by trvala
niekoľko desiatok dní. Zo strany pracovníkov Hlavnej banskej záchrannej stanice bol po vykonaní dohodnutých opatrení realizovaný rýchly a účinný zásah
kde sa počas siedmich polhodinových
vstupov záchranárov do nedýchateľného a zdraviu škodlivého prostredia podarilo túto poruchu odstrániť, čo bolo
zo strany prevádzkovateľa hodnotené
ako vysoko efektívne.
Z domova
Na Slovensku sa využíva hydroenergetický
potenciál MVE len na 25 %
Bratislava (TASR) - V roku 1930 bolo na Slovensku registrovaných 2 650 rôznych vodných diel. Povojnové obdobie znamenalo zánik väčšiny malých vodných elektrární. Momentálne je
zaregistrovaných približne 250 malých vodných elektrární (MVE).
To znamená, že sa na našich vodných tokoch využíva hydroenergetický potenciál malých vodných elektrární na necelých 25
%. Slovensko má teda potenciál zvýšiť výrobu elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov prostredníctvom malých vodných
elektrární. Energeticky najzaujímavejšie toky u nás sú Váh (Bešeňová - Krpeľany), Orava (Tvrdošín - Krpeľany) a Hron. Ak sa
rozhodne Slovensko vo väčšej miere využívať obnoviteľné zdroje energie, zabezpečí si tak do budúcnosti trvalo udržateľný rozvoj vlastnej energie. Pre Slovensko je vďaka geografickým danostiam veľmi vhodná, okrem biomasy, práve vodná energia. Zásoby primárnych zdrojov energie na svete budú v najbližších desaťročiach vyčerpané. Svetové veľmoci sa preto čoraz viac zameriavajú na využívanie obnoviteľných zdrojov energie. Preto
sa aj krajiny Európskej Únie zaviazali do roku 2020 zvýšiť podiel
energie z obnoviteľných zdrojov energie na hrubej konečnej energetickej spotrebe na 20 %. Stále naliehavejšie vystupuje aj v Slovenskej republike do popredia otázka zabezpečenia dostatočného množstva a kvality energie. Obnoviteľné zdroje energie sú považované za zdroje budúcnosti. Na rozdiel od iných zdrojov - napr. fosílnych palív, jadrového paliva - sa ich zásoby nedajú vyčerpať, resp. dokážu sa v pravidelných cykloch obnovovať. Keďže čerpáme prevažne neobnoviteľné zdroje energie, aby sme nasýtili naše rastúce energetické nároky, logicky klesajú geologické zásoby energetických zdrojov. Odborné analýzy potvrdili, že
zdroje fosílnych palív budú v najbližších desaťročiach vyčerpa26
né. Svetové zásoby uhlia pri súčasnej úrovni spotreby pokryjú
potreby len na ďalších 130 rokov. Ešte alarmujúcejšie čísla sú pri
ostatných neobnoviteľných zdrojoch. Zásoby ropy sa podľa viacerých agentúr odhadujú na 40 až 50 rokov. Overené zásoby uránu sa pri súčasnom ročnom dopyte vyčerpajú počas najbližších
30 rokov. Spotreba energie však každoročne stúpa, preto je pravdepodobné, že tieto zásoby budú vyčerpané ešte skôr. Navyše,
veľkou mierou participujú aj na globálnom otepľovaní.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 2/2012
AGROBIOENERGIA A.B.E.
Združenie pre poľnohospodársku biomasu, 900 41 Rovinka 325
Ponúka
• Poradenstvo v oblasti využívania poľnohospodárskej
biomasy na energetické účely.
• Vypracovanie štúdií využívania biomasy pre konkrétne
podmienky záujemcu.
• Návrh technického riešenia a zloženie technologickej
linky na energetické využívanie biomasy.
• Dodávky strojných a technologických zariadení.
• Vypracovanie projektov na čerpanie podporných
európskych a národných fondov.
• Školenie záujemcov o problematiku využívania
poľnohospodárskej biomasy na energetické účely.
Download

ABE 2/2012 - Agrobioenergia