ročník 5
cena 2,5 €
číslo 4/2010
BIOMASA VYKURUJE BYTY
A ZOHRIEVA VODU
TERMICKÁ KONVERZIA
BIOMASY NA PALIVO
CENNÍK REKLAMY A INZERCIE
plnofarebná tlač
Rozsah inzercie
reklamný článok
zadná strana obálky - celá
zadná strana obálky 1/2
druhá a tretia strana obálky - celá
druhá a tretia strana obálky 1/2
2 strany vnútorné oproti sebe
1 strana vnútorná
1/2 strany
1/4 strany
celá strana
1/2 strany
Rozmery strán
max. 2 strany
210 x 297
210 x 148
210 x 297
210 x 148
420 x 297
210 x 297
210 x 148, 105 x 297
105 x 148
Cena
1 660.- €
2 000.- €
1 330.- €
1 660.- €
1 000.- €
2 000.- €
1 330.- €
1 000.- €
670.- €
ROZMERY INZERCIE
1/2 strany
vnútorná dvojstrana
1/4 strany
PRÍPLATOK ZA GRAFICKÚ ÚPRAVU:
Podľa predložených podkladových materiálov a náročnosti spracovania max. + 30 %.
ZĽAVA PRI VIACNÁSOBNOM UVEREJNENÍ:
2 x zľava 5 %
3 x zľava 10 %
4 x zľava 15 %
Pre členov Združenia A.B.E. zľava 50 %.
TECHNICKÉ PARAMETRE:
Tlačové PDF – bitmapové obrázky s rozlíšením 250 – 350 dpi, perovky 900–1800 dpi, všetky farby v CMYK, vložené všetky použité písma. Výstup vygenerovať na stred tlačovej strany v oboch smeroch (horizontálne i vertikálne).
Ak žiadate presné dodržanie farebnosti, je nevyhnutné dodať nátlačok simulujúci ISO coated.
KONTAKT:
Tel.: 0907 158 005, 0903 119 797, e-mail: [email protected], [email protected]
2
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Príhovor
štvrťročník pre poľnohospodársku energetiku
4/2010, ročník 5
Vydáva:
A.B.E. združenie pre poľnohospodársku biomasu,
900 41 Rovinka 326,
Redaktor:
Ing. Štefan Pepich, PhD.
Redakčná rada:
Ing. František Zacharda, CSc.,
Ing. Štefan Pásztor
Ing. Jozef Nahácky
Ing. Karol Považan
Ing. Jozef Bittarovský
Ing. Miroslav Kušnír
Ilustračné foto:
Ing. Štefan 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
Príhovor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Z domova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Biomasa vykuruje byty a zohrieva vodu . . . . . . . . . 5
Prvé laboratórium na analýzy palív z biomasy
v rezorte poľnohospodárstva . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
BIOPROJECT: první bioplynové stanice na Slovensku 11
Zo sveta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Zoznam autorov publikujúcich v časopise
AGROBIOENERGIA v roku 2010 . . . . . . . . . . . . . . 13
Obrazová príloha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Cesta k ozdraveniu pôdy
pomocou energetických plodín . . . . . . . . . . . . . . 16
Poľnohospodárska biomasa a energetika . . . . . . . 18
Termická konverzia biomasy na palivo . . . . . . . . . 20
Optimalizácia prevádzky bioplynových staníc
na báze rastlinnej biomasy . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
V roku 2009 bol konečne prijatý zákon,
od ktorého si farmári sľubovali, že bude prínosom pre ich náročné a investične nákladné riešenia účelného spracovania odpadov z prvovýroby a pritom môže byť ešte aj zdrojom finančných príjmov. Tento zákon garantoval, že nákladná investícia bude mať oporu v legislatíve a umožní vo vyššej miere
energetické využívanie biomasy.
Zo všetkých obnoviteľných zdrojov energie na Slovensku má práve biomasa najväčší energetický
potenciál, pričom z hľadiska dostupnosti, pohotovosti, energetického obsahu a pravidelnosti produkcie môžeme hovoriť o najperspektívnejšom obnoviteľnom zdroji energie. Slovenská republika svojim geografickým členením územia má poľnohospodársko – lesný charakter, keď 47 % územia tvorí poľnohospodárska pôda a 41 % územia tvorí
lesná pôda. Pokiaľ bude na Slovensku existovať plánovitá poľnohospodárska činnosť
a plánovité hospodárenie v lesoch, dovtedy sa bude produkovať biomasa. „Koncepcia využitia poľnohospodárskej a lesnej
biomasy na energetické účely“, ktorá bola
schválená uznesením vlády 1149/2004, v
decembri 2004, vytýčila hlavné smery využitia biomasy a odobrila tiež vypracovanie legislatívnej normy na podporu využitia OZE. Následne „Analýza vplyvu platnej legislatívy na podporu využívania biomasy na energetické účely a návrh na ďalšie riešenia“, schválená uznesením vlády
218/2006 z 8.3.2006, potvrdila potrebu vypracovať zákon, ktorý túto podporu bude
upravovať. Konkrétne uznesenie bolo prijaté až pri prejednávaní „Stratégie vyššieho využitia obnoviteľných zdrojov energie
v SR“, schválenej uznesením vlády
383/2007, 25 apríla 2007, pod uznesením
B5. Konečný návrh zákona 309/2009 o podpore......, bol prijatý až v roku 2009 a hneď
po jeho prijatí bolo zrejmé, že filozofia využitia biomasy na energetické účely nebola vždy správne pochopená. Máme na mysli najmä technológie spracovanie biomasy
anaeróbnou fermentáciou v bioplynových
staniciach, výroby bioplynu a následne výroby elektriny, využitia odpadového tepla,
prípadne výroby chladu. Kým v okolitých
vyspelých krajinách EÚ boli prijímané podporné opatrenia predovšetkým na to, aby
riešili problematiku odpadovej biomasy,
ktorá vzniká ako vedľajší produkt v živočíšnej či rastlinnej výrobe, aby využívali
hmotu biomasy, ktorá vzniká ako produkt
na nevyužívanej pôde, aby riešili problematiku krajinotvorby a ochrany krajiny,
ochrany ovzdušia a samozrejme nakoniec
aj výroby elektriny, naopak u nás
to väčšina zainteresovaných chápe ako výrobu elektriny do siete
a ostatné problémy akoby neexistovali. To je aj príčinou javu, ktorý
pozorujeme na Slovensku, že väčšina vybudovaných bioplynových
staníc je založená na spracovaní
kukuričnej siláže vyrobenej na kvalitnej ornej pôde, do ktorej sa na
riedenie vstupného materiálu pridáva ešte
obrovské množstvo vody, prevažne pitnej
vody z verejných zdrojov a vyrába sa elektrina. Pritom, žiaľ sa stalo takmer pravidlom, že maštaľný hnoj, hnojovica a exkrementy hospodárskych zvierat, či biomasa
ktorá sa vyprodukuje na nevyužitých poľnohospodárskych plochách alebo biomasa
z komunálnej sféry zostáva nevyužitá a potrebuje ďalšie, finančne náročné riešenia.
Všetky doterajšie snahy o korekciu tohto
prístupu zostali zatiaľ bez pozitívnej odozvy.
V tomto období prebieha proces prípravy a schvaľovania návrhu zákona, ktorý bude novelizovať zákon 309/2009 Z. z. o podpore obnoviteľných zdrojov energie..... Návrh bol predložený na medzirezortné pripomienkové konanie v skrátenom pripomienkovom konaní a najmä medzi odborníkmi z praxe vyvolal ....prinajmenšom veľké počudovanie. Bolo podaných veľké
množstvo pripomienok z dotknutých organizácií, z čoho bolo 50 zásadných pripomienok. Návrh zákona bol obsahovo značne rozšírený tým, že do obsahu boli zapracované aj požiadavky Smernice Európskeho parlamentu a Rady 2009/28/ES, týkajúce sa kritérií trvalej udržateľnosti pre biopalivá a biokvapaliny, ich overovanie a ich
vplyv na množstvo skleníkových plynov.
Paragrafové znenie týchto problémov poznačilo zákon až do takej miery, že jedna
z oficiálnych pripomienok charakterizovala návrh zákona ako „zmätočný“ a pri jeho
čítaní môže človek nadobudnúť dojem, že
sa vôbec nejedná o podporu obnoviteľných
zdrojov energie ale skôr o novelu zákona
o ochrane ovzdušia. Združenie AGROBIOENERGIA, ktorého členmi sú organizácie
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
3
z oblasti poľnohospodárskej prvovýroby, výrobcovia zariadení na spracovanie a využívanie biomasy, dodávatelia a prevádzkovatelia týchto zariadení ako aj odborníci z univerzít a škôl, uvítali prijatie zákona 309/2009
Z. z., na tvorbe ktorého sa svojimi podnetmi a pripomienkami podieľali a chápu aj potrebu jeho novelizácie. Ale odporúčame, aby
pri jeho novelizácii boli zohľadnené aj pozitívne skúsenosti z vývoja a aplikácie podobných zákonov vo vyspelých krajinách
ako je Nemecko alebo Rakúsko.
Je potrebné vrátiť sa k prvotnému účelu
budovania bioplynových staníc a zohľadniť hľadiská ochrany životného prostredia,
krajinotvorby, rozvoja vidieka, zamestnanosti, poľnohospodárstva ale aj energetiky
a hľadať diferencovaný systém podpory, napríklad zvýhodniť:
a) výrobcu elektriny, ktorý bude vyrábať
elektrinu v zariadení na spracovanie odpadovej poľnohospodárskej biomasy len zo
živočíšnej výroby,
b) výrobcu elektriny, ktorý bude vyrábať
elektrinu v zariadení na spracovanie odpadovej poľnohospodárskej biomasy zo živočíšnej výroby a odpadovú poľnohospodársku biomasu z nevyužitých plôch poľnohospodárskej pôdy,
c) výrobcu elektriny, ktorý bude vyrábať
elektrinu v zariadení na spracovanie odpadovej poľnohospodárskej biomasy zo živočíšnej výroby a účelovo pestovanej biomasy na ornej pôde, pričom hmotnostný po-
Z domova
Výkupné ceny elektriny z OZE sa meniť nebudú
BRATISLAVA (SITA) - Výkupné ceny elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov energií (OZE) a z kombinovanej výroby elektriny a tepla (KVET) sa v najbližšom období meniť nebudú a budú
v budúcom roku na úrovni stanovenej vo výnose, ktorý platí od
konca júna tohto roka. Regulačný úrad v poslednej novele výnosu
o regulácii cien v elektroenergetike menil najmä výkupnú cenu elektrickej energie vyrobenej prostredníctvom slnečných elektrární. Regulačný úrad znížil maximálnu výkupnú cenu elektriny zo slnka
z pôvodných 430,72 € za MWh na 387,65 € za MWh. Pri ostatných
obnoviteľných zdrojoch energie regulačný úrad výkupné ceny elektrickej energie výrazne nemenil. Elektrickú energiu vyrobenú prostredníctvom obnoviteľných zdrojov energií musí povinne vykupovať distribučná spoločnosť. Tie už upozornili, že práve povinný
výkup tzv. zelenej energie môže pre koncových odberateľov zvýšiť
ceny elektriny. Problémy s cenami elektriny v dôsledku výkupu zelenej energie už zaznamenalo aj Nemecko či Česká republika. Dopady povinného výkupu elektrickej energie vyrobenej z obnoviteľných zdrojov energií a z kombinovanej výroby elektriny a tepla na
koncové ceny by mala zmierniť novela zákona o podpore obnoviteľných zdrojov. Novela okrem iného upravuje podporu pre elektrinu zo slnka. Pre slnečnú energiu sa podľa navrhovanej novely nárok na podporu doplatkom obmedzuje len na zariadenie umiestnené na strešnej konštrukcii alebo na odvodovej stene do inštalovaného výkonu 100 kilowattov. Predložená novela zákona by taktiež mala umožniť regulačnému úradu znížiť výkupné ceny elektriny vyrobenej prostredníctvom obnoviteľných zdrojov, napríklad
kvôli zníženiu nákupných cien technológií, o viac ako v súčasnosti
povolených 10 %. Po schválení novely by sa taktiež mala znížiť hranica inštalovaného výkonu, od ktorej preberá odchýlku prevádzkovateľ distribučnej spoločnosti. Návrh novely prenáša zodpovednosť na výrobcu s inštalovaným výkonom nad jeden megawatt,
čím sa dosiahne, že sa nezvýšia náklady systému a nezaťaží sa tak
významne cena elektriny. Ak poslanci schvália novelu, tak regulač4
diel biomasy zo živočíšnej výroby bude najmenej 30 % celkovej ročnej spotreby biomasy v danom zariadení.
Podobný systém diferencovania výkupnej ceny elektriny vyrobenej z bioplynu sa
uplatňuje v Nemecku, kde je kritériom pre
určenie ceny menovitý elektrický výkon
v kWe a pritom drvivá väčšina zariadení je
s elektrickým výkonom do 250 kWe. Takáto politika smeruje jednoznačne k tomu aby
bol zabezpečený rozvoj vidieka a rozvoj poľnohospodárstva, aby tam ľudia našli zamestnanie a sociálne istoty. To čo v našom
poľnohospodárstve a na vidieku chýba.
Ing. František Zacharda, CSc.
prezident združenie A.B.E.
ný úrad bude povinný sledovať dobu návratnosti investície, ktorá
nesmie byť kratšia ako 12 rokov. Výstavba slnečných či veterných
elektrární má na Slovensku zatiaľ stop. Slovenská elektrizačná prenosová sústava, ako prevádzkovateľ prenosovej sústavy, v júni rozhodla, že do konca budúceho roka nevydá žiadne kladné stanovisko pre výstavbu slnečných a veterných elektrární. Kladné stanovisko prenosovej sústavy je potrebné pre získanie osvedčenia od Ministerstva hospodárstva SR (MH). Očakáva sa, že na Slovensku bude do konca roka 2011 vybudovaných zhruba 700 MW inštalovaného výkonu slnečných elektrární. Táto výška inštalovaného výkonu vysoko presahuje limit inštalovaného výkonu zdrojov s vysokou
fluktuáciou výroby, ktorý je podľa súčasných poznatkov absorbovateľný elektrizačnou sústavou. Podľa prenosovej sústavy pri nekontrolovateľnej výstavbe spomínaných zdrojov elektrickej energie
môže nastať veľmi vážny stav. Najmä v letnom období, zrejme už
v roku 2011, môžu slnečné elektrárne spôsobiť zložité prevádzkové
režimy v elektrizačnej sústave z pohľadu jej dispečerského riadenia.
V letnom období je totiž nevyhnutné očakávať maximálnu výrobu
zo slnečných elektrární súčasne s očakávaným najnižším zaťažením
resp. spotrebou elektriny na Slovensku v tomto čase. Do konca roka 2011 plánuje Slovenská elektrizačná prenosová sústava sledovať
a vyhodnocovať vplyv obnoviteľných zdrojov elektriny na prevádzku, riadenie a spoľahlivosť elektrizačnej sústavy. Začiatkom roka
2012 chce prenosová sústava na základe vyhodnotenia situáciu opätovne posúdiť. Slovenská elektrizačná prenosová sústava považuje veterné, ako aj slnečné elektrárne za nestabilné zdroje s veľkou
fluktuáciou výroby. Preto ich už dávnejšie zaradila medzi tzv. nepredikovateľné obnoviteľné zdroje elektriny (NOZE). Podľa prenosovej sústavy nekontrolovateľná výstavba veterných či slnečných
elektrární na Slovensku môže ohroziť prevádzkovú bezpečnosť
a spoľahlivosť prenosovej elektrizačnej prenosovej sústavy a môže
naštartovať neudržateľný, vopred neodhadnuteľný tlak na nárast
koncových cien elektriny pre koncových spotrebiteľov na území SR,
prípadne neriešiteľný tlak na štátny rozpočet. Viaceré združenia, ako
aj ochranárske organizácie, odmietajú tvrdenia, že obnoviteľné zdroje zvyšujú cenu elektrickej energie alebo ohrozujú stabilitu a bezpečnosť prenosovej sústavy. Podľa nich za zvyšovanie cien elektriny môžu odvody na likvidáciu jadrovej energetiky.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Biomasa vykuruje byty
a zohrieva vodu
doc.Ing. Ivan Vitázek, CSc., Bc. Július Ploth*
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Dalkia Vráble a.s.*
Využívanie obnoviteľných zdrojov energie (OZE) sa dostáva
do širšieho povedomia a jeho prínos je nepopierateľný i keď
celková miera využitia je stále nízka.
Jednou z foriem využitia OZE je náhrada fosílnych palív pri vykurovaní bytov a príprave teplej úžitkovej vody, čo
by mali obyvatelia pocítiť i v znížení výdavkov za tepelnú energiu.
V roku 2009 vstúpila do platnosti Smernica Európskych spoločenstiev o využívaní OZE (Smernica 2009/28/ES). Členské krajiny mali za povinnosť do decembra
2009 túto Smernicu preniesť do národnej
legislatívy. Smernica sa sústreďuje na podporu využívania energie z OZE a každej
členskej krajine určuje, akým podielom
sa má táto energia podieľať na celkovej
spotrebe. Európska únia si dala za cieľ do
roku 2020 pokryť 20 % spotreby energie
z obnoviteľných zdrojov.
V príspevku informujeme o využití
biomasy ako alternatívneho zdroja energie pre vykurovanie bytových jednotiek
a prípravu teplej úžitkovej vody vo Vrábľoch.
Mesto Vráble sa rozprestiera v nadmorskej výške 140 – 240 m n. m. pri brehu rieky Žitava v časti stredného Požitavia. Toto územie patrí do klimatickej
oblasti s priemernou ročnou teplotou 9,1
°C s miernou, suchou až veľmi suchou
zimou, s krátkym trvaním snehovej prikrývky. Táto oblasť pre vykurovaciu krivku patrí do klimatického pásma s teplotou -12 °C.
Vo Vrábľoch od januára 2001 podniká
v tepelnom hospodárstve firma Dalkia
Vráble a.s., ktorá je spoločným podnikom
mesta a nadnárodnej spoločnosti Dalkia
a.s. V súčasnosti výrobca tepla prevádzkuje tri kotolne na zemný plyn a zásobuje teplom a teplou vodou takmer
2000 domácností. Najväčšia kotolňa je na
sídlisku Lúky (obr.1), kde sú inštalované tri kotle na zemný plyn s menovitým
výkonom 3,5 MW.
V roku 2006 bol vypracovaný a predložený projekt z oblasti podpory trvalo
udržateľného rozvoja. Základným cieľom
predloženého projektu je zníženie emi-
sie skleníkových plynov, podpora trvalo
udržateľného rozvoja v regióne a tiež zníženie ceny tepla pre obyvateľov mesta
Vráble.
Po schvaľovacích procesoch a akceptovaní projektu bola medzi Úradom vlády ako Národným kontaktným bodom
a Mestom Vráble podpísaná dňa
19.8.2009 Zmluva o poskytnutí finanč-
Třebíč je základným zdrojom výroby tepla na kotolni CK Lúky popri jestvujúcich
plynových kotloch. V zimnom období
bude pracovať na plný výkon a dopĺňať
vyrobené teplo bude podľa potreby jeden z trojice plynových kotlov. V letnom
a prechodnom období bude výrobu tepla zabezpečovať len kotol na biomasu
a jeho automatika spoľahlivo zabezpečí
reguláciu výkonu v rozsahu 50 až 100 %.
Kotol VESKO-B sa skladá z ohniska
a výmenníkovej časti. Samostatné ohnisko sa skladá zo zvarenej skrine, ktorá plní funkciu nosnej konštrukcie, zabezpečuje rozvody spaľovacích vzduchov
a podopiera rošt. Palivo je spaľované na
šikmom posuvnom rošte, ktorý je ovládaný hydraulicky. Primárny vzduch je
Obr. 1 Pohľad na kotolňu Lúky so skládkou drevnej štiepky
ného príspevku z Nórskeho finančného
mechanizmu (42,5 % prostriedkov), z finančného mechanizmu Európskeho hospodárskeho priestoru (42,5 % prostriedkov) a zo štátneho rozpočtu (15 % prostriedkov). Celková suma je 784 286 eur.
Kotolňa bola uvedená do skúšobnej
prevádzky 1. júna 2010 a zásobuje teplom
cca 1300 domácností. Kotol na biomasu
má výkon 1,9 MW. Rekonštrukcia starej
nevyužitej uhoľnej kotolne bola realizovaná v období od septembra 2009 do mája 2010.
Partnerom spoločnosti Dalkia Vráble
a.s. pre dodávky drevnej štiepky sú Lesy Slovenskej republiky, ktoré garantujú
svoje dodávateľské ceny na ročnej báze.
Okrem toho je možné na kúrenie využiť
aj orezy z vínnej révy, tej je vo Vrábľoch
a okolí cca 120 ha.
Inštalovaný kotol na biomasu typu
VESKO-B (obr.2 a obr.3) od výrobcu TTS
vháňaný v troch pásmach pod rošt a sekundárny je privádzaný tryskami. Roštová komora má výmurovku a je krytá
keramickou klenbou. Výmenníková časť
sa skladá z vírovej komory, dohrievacej
komory a rúrkového výmenníka. Popol
je odvádzaný do kontajnerov (obr.4).
Palivo je do kotla dopravované pomocou hydraulického zavážacieho lisu
(obr.5). Hydraulický dopravník paliva
v tomto konštrukčnom prevedení má veľkú výhodu oproti závitovkovému dopravníku, a to v tom, že kotlom môže
prejsť i kus dreva, kameň či tehla. Pred
vstupom štiepky na spaľovací rošt dochádza k jej presušeniu vo vyhrievanom
tuneli. Prevádzkový zásobník (obr.6) je
plnený pomocou hydraulického nakladača zo skládky štiepky (obr.7). Spaliny
sú odvádzané pomocou spalinového ventilátora cez vírový odlučovač do komína (obr.8).
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
5
Obr. 2 Pohľad na kotol pri inštalácii
Kotol VESKO-B je konštruovaný tak,
že je schopný spaľovať drevný odpad,
odrezky, kôru, piliny, slamu, štiepku i ojedinelé kusy dreva s max. priemerom
100 mm a dĺžkou 500 mm. Parametre kotla sú dimenzované na vlhkosť 50 %, ale
bez problémov spáli aj palivo s vlhkosťou 70 %.
• maximálna popolnatosť 3 %,
• maximálna vlhkosť 50 %,
• účinnosť kotla na biomasu je 83 %.
Podľa skutočne vyrobeného tepla v roku 2007 na kotolni CK Lúky, podľa výkonu a účinnosti kotla na biomasu sme
vypočítali predpokladanú výrobu tepla
biomasou a predpokladanú výrobu tepla plynom. Tieto údaje sme použili ako
podklad pre výpočet nákladov na palivo a dospeli sme k nasledovným výsledkom:
• pri výrobe tepla 100 % zo zemného plynu
je ročný náklad na palivo 374 671,13 €,
• pri kombinovanej výrobe plyn – biomasa je ročný náklad na palivo 317
467,88 €,
• ročná úspora nákladov na palivo je
57 203,25 € čo predstavuje úsporu
15,27 %.
Podľa Úradného vestníka Európskej
únie sa emisie zo spaľovacích zariadení
vypočítajú ako súčin energetickej kapacity každého použitého paliva (okrem
biomasy, ktorá je neutrálna), emisným
faktorom a oxidačným faktorom. Za každé palivo a pre každú činnosť sa urobí
nasledovný výpočet:
Emisie CO2 = údaje o činnosti . emisný
faktor . oxidačný faktor
Ročná výroba tepla:
celková ročná výroba tepla40 000 GJ/rok
predpokladaná výroba tepla na novom
zariadení
32 000 až 36 000 GJ/rok
podiel tepla na novom zariadení
80 až 90 %
Pri výpočte nákladov na palivo a úspor
emisií skleníkových plynov sme počítali s nasledovnými hodnotami:
• z celkovej ročnej výroby tepla 39 247
GJ je 34 038 GJ vyrobených z biomasy
a zvyšných 5 209 GJ z plynu,
• priemerná cena za plyn (január 2010)
je 0,296 €.m-3,
• účinnosť zdroja na zemný plyn je 90 %,
• výhrevnosť plynu 34,452 MJ.m-3,
• priemerná cena za biomasu aj s poplatkom za vývoz popola je 62,02 € za
tonu,
• výhrevnosť drevnej štiepky 9,5 GJ.t -1
podľa STN 48 00 57, STN 48 00 58,
6
Obr. 3 Schéma kotla VESKO-B. Legenda: 1. Vstupný tunel, 2. Rošt, 3. Sekundárny vzduch,
4. Vírová komora, 5. Dohrievacia komora, 6. Rúrkový výmenník, 7. Primárny ventilátor,
8. Výpad popola, 9. Zavážací lis
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Obr. 4 Kontajnery na popol
Údaje o činnosti sa vyjadria ako čistá
energetická kapacita paliva v TJ spotrebovaného v priebehu obdobia, za ktoré
sa výpočet vykonáva. Energetickú kapacitu spotreby paliva vypočítame ako súčin množstva spotrebovaného paliva (v
našom prípade zemného plynu v m3)
a čistej výhrevnosti paliva (uvádzanej na
stránkach SPP – PCI v MJ.m-3).
Emisný faktor je uvádzaný a aktualizovaný na stránkach SPP a uvádzaný
v tCO2 . TJ-1.
Pre oxidačný faktor sa používa hodnota 1,0.
Z uvedeného sme vypočítali zníženie
emisií CO2 pri výrobe tepla vo Vrábľoch
na kotolni CK Lúky, pri náhrade zemného plynu biomasou nasledovne:
• úspora zemného plynu: 1 097 760 m3
za rok,
• výhrevnosť paliva: 34,452 MJ.m-3 čo je
34,452.10-6 TJ.m-3 (údaj za január 2010),
• emisný faktor: 55,40 tCO2 . TJ-1 (údaj za
január 2010),
• oxidačný faktor: 1,0.
CO2 = 1 097 760 . 34,452.10-6. 55,40 . 1 =
2 095 t
Zo získaných údajov teda vyplýva, že
pri ročnej úspore 1 097 760 m3 zemného
plynu znížime emisie skleníkových plynov o viac než 2 000 ton ročne. Produk-
cia emisií pri spaľovaní biomasy bola
bližšie špecifikovaná v príspevku „K problematike spaľovania biomasy“ v Agrobioenergii č.2/2009 a na uvedenom zdroji tepla bude sledovaná. Produkciu emisií rôznych látok je možné ovplyvniť voľbou vhodného spaľovacieho režimu, jeho reguláciou a kontrolou. Tejto problematike je venovaná pozornosť pri riešení grantového projektu VEGA 1/0708/09.
Využívanie biomasy na energetické
účely má i ďalšie ekologické výhody, medzi ktoré najmä patrí zlepšenie kvality
lesov, vôd a zamedzenie erózie pôdy.
Pri porovnávaní získaných údajov sme
dospeli k záveru, že využívanie biomasy na energetické účely má nielen environmentálny význam, ale i ekonomický
prínos. Predovšetkým pri väčších zdrojoch tepla a pri podpore finančného mechanizmu, napr. Európskeho hospodárskeho priestoru a Nórskeho finančného
mechanizmu, ktoré využíva i projekt
v danom prípade, je úspora nákladov na
palivo pri výrobe tepla značná. Nákup
paliva z regionálnych zdrojov súčasne
znamená, že časť výdavkov obyvateľov
mesta na teplo a teplú vodu sa premení
na pracovné miesta. A keďže štiepka sa
bude dovážať z ich okolia, nanajvýš zo
Obr. 5 Hydraulický zavážací lis
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
7
žeme považovať za prínosné, ako už bolo konštatované, vo viacerých oblastiach
a pre obyvateľov i atraktívne, lebo umožňuje znížiť výdavky na bývanie i v hromadnej zástavbe.
Literatúra
PLOTH, J.: Zdroje tepla na báze biomasy (bakalárska práca). Nitra: SPU, 2010.
45 s.
VITÁZEK, I.: Využitie energie z biomasy – 2.časť. In: Agrobioenergia – časopis
Združenia pre poľnohospodársku biomasu, roč.3, 2008, č.1, s.20-23.
VITÁZEK, I. – TIROL, J.: K problematike spaľovania biomasy. In: Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu, roč.4, 2009, č.2, s. 1417.
Obr. 6 Prevádzkový zásobník
vzdialenosti 30-35 km, je využitie drevnej štiepky pri výrobe tepla ozajstnou
podporou pre miestnu a regionálnu ekonomiku. Celkovo sa predpokladá, že rea-
lizáciou projektu sa vytvorí celkovo 20
dočasných i stálych pracovných miest.
Využitie biomasy na vykurovanie bytov a prípravu teplej úžitkovej vody mô-
Obr. 7 Skládka štiepky
8
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Web stránky: vrable.sk, spp.sk, dalkia.sk
Firemný a prospektový materiál.
Obr. 8 Pohľad na komín
Prvé laboratórium na analýzy
palív z biomasy v rezorte poľnohospodárstva
Mgr. Erika Šmidová, TSÚP Rovinka
Dnes je na trhu veľký výber tuhých biopalív rôznych
rozmerov a tvarov prevažne z dendromasy a fytomasy.
Pred uvedením na trh týchto palív, je
však nutné zabezpečiť, aby biopalivá
spĺňali nároky na kvalitu. To bol jeden
z dôvodov prečo sa Technický a skúšobný ústav pôdohospodársky V Rovinke,
za podpory Ministerstva pôdohospodárstva, rozhodol zriadiť pracovisko pre
analýzy a výskum biomasy a biopalív.
Od polovice roku 2010 sú v prevádzke
dve pracoviská:
• Analytické pracovisko pre biomasu
a biopalivá
• Špecializované pracovisko fyzikálnomechanických analýz
Pracoviská sú vybavené najmodernejšími prístrojmi a pri ich budopvaní sa
kládol dôraz na to, aby boli splnené všetky podmienky pre získanie titulu „akreditované laboratórium“, čo je aj v kontexte a pláne TSÚP Rovinka.
V priebehu troch mesiacov, odkedy toto pracovisko funguje, vykonali pracovníci množstvo stanovení štandardných
ale aj menej typických vzoriek biomasy
či iných materiálov, z ktorých vybrané
sú zobrazené v tabuľke 1 a grafe 1.
Popri stanoveniach bežných rastlin-
ných substancií, ktorých hodnoty spalného tepla možno nájsť v skoro každej
odbornej literatúre, boli analýzy zamerané tiež na stanovenie nekonvenčných
vzoriek ako sú plody pagaštanu konského, orechové škrupiny, slivkové kôstky ale aj odpadový kal z výroby fosforu.
Istá spoločnosť produkujúca fosfor sa zaoberala myšlienkou zhodnocovať odpadový kal získavaním tepla spaľovaním.
Po opakovaných analýzach sa však dospelo k jedinému záveru, výsledkom ktorého bola skutočnosť, že kal nie je horľavý a tak bude spoločnosť nútená nájsť iné
ako energetické uplatnenie odpadu.
Vzorky biomasy zobrazené v grafe1 by
nebolo správne označiť ako klasicky biologický materiál využívaný na získavanie tepla spaľovaním. Z toho dôvodu sú
jednotlivé materiály bližšie popísané
v nasledujúcich riadkoch:
1. Pagaštan konský – opadavý strom
s veľkou dobre olistenou korunou vysoký 15 až 30 m s nápadnými bielymi kvetmi je Pagaštan konský. Rastie na humózných a ílovitých pôdach. Jeho drevo
je krehké a mäkké, plodmi sú guľovité
zelené ostnaté tobolky obsahujúce jeden
alebo viac gaštanov, ktoré po dozretí puknú. Tieto ,,zázračné“ plody priaznivo pôsobia na cievnu sústavu, gastrointestinálny trakt, no sú tiež súčasťou gélov,
mastičiek a tinktur. Používajú sa pri výrobe penivých hasiacich prostriedkov.
Dozrievajú v septembri a v októbri, kedy tiež predstavuju hodnotný zdroj potravy pre divú zver. Pri spaľovaní sa
z jedneho kilogramu gaštanov uvoľní približne 18 MJ energie.
2. Technické konope - asi 4 m vysoké
rastliny so silnou, vláknitou stonkou sú
rozšírené v Amerike, Ázii i v Európe.
Pevné vlákno predstavujúce možný
vstupný materiál pri výrobe papiera je
z hladiska obnoviteľnosti dostupnejšie
ako materiál získaný zo stromov. Jeden
hektár poľa osiaty konope má výnos až
štyrikrát väčší ako tá istá plocha využitá na pestovanie stromov. Rozšírené využitie technickej konopy v priemysle je
spôsobené možnosťou komplexného
spracovania rastliny. Konopné izolácie
sú pri manipulácii bezpečnejšie ako sklovité izolačné materiály. Panely a drevotriesky z tohoto materiálu sú porovnateľné s produktami vyrobenými z dreva.
Konopnú biomasu možno spracovať do
formy pevných a kvapalných palív. Drevnatú stonku možno použiť priamo na
spaľovanie s cieľom získať teplo, alebo ju
Tabuľka 1 Hodnoty spalného tepla a obsahu popola pre jednotlivé vzorky
Vzorka biomasy
Spalné teplo v MJ.kg-1
Obsah popola v %
Repkové šešule s druhotriednym semenom
21,135
6,49
Briketa z repkových šešúl s druhotriednym semenom
20,211
8,62
Briketa zo smrekových hoblín
20,001
1,7
Gaštany
19,197
3,08
Slivkové kôstky
18,608
0,55
Briketa z technického konope
18,379
1,18
Briketa z rašeliny
18,181
20,45
Orechové škrupiny
17,829
0,84
Burina z Amarantu
15,557
6,81
Amarant
14,712
9,35
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
9
Graf 1 Hodnoty spalného tepla v jednotlivých vzorkách vyjadrené v MJ.kg-1
možno využiť na pohon elektrických generátorov. Celulózu obsiahnutú v dužine možno využiť na produkciu metanolu, etanolu či plynného metánu. Zmiešanim takto získaného metanolu s konopným olejom vznikne ekologická bionafta.
3. Rašelina - biologické procesy pôsobiace na rastlinné zvyšky v prostredí
s nadbytkom vody a nedostatkom vzduchu spôsobili vznik organického sedimentu – rašeliny. Ložiská rašeliny možno najsť v Rusku, Írsku, Škótsku a v severnej Amerike. Na Slovensku sa rašelina získavala najmä na Orave. Odumretá
rastlinná hmota obsahuje v sušine viac
ako 50 % spalitelných látok, v dôsledku
čoho sa stala pravdepodobne prvým fosílnym palivom. Pri spaľovaní rašelina
uvoľnuje pomerne vysoké množstvo tepla, jej nevýhoda však spočíva v tom, že
pred použitím je potrebné palivo s vysokou vlhkosťou vysušiť. Negatívom je
tiež fakt, že popri uvoľňovaní tepelnej
energie dochádza tiež k rozsiahlejšej produkcii dymu. Rašelinový plyn možno využiť ako palivo do motorov. Rašelinové
bahno vo forme liečivých kúpeľov má
blahodárny vplyv na liečenie kĺbových
chorôb.
4. Orech kráľovsky - všeobecne známy, relatívne rýchlo rastúci strom s medonosnými kvetmi a nutrične hodnotnými plodmi sa pestuje v teplejších ob10
lastiach na pôdach, ktoré nie sú piesčité.
Plody, bezpečne uložené v pevných škrupinách, sú bohatým zdrojom vitamínov
B1, B2, B3 a B6, obsahujú tiež mastné kyseliny, proteiny a stopové prvky. Blahodárne pôsobia na imunitný systém, využitie našli ako prevencia pri chudokrvnosti či pri podpore plodnosti. Olúpané
jadrá, ktoré je potrebné skladovať na su-
chom a tmavom mieste nakoľko ľahko
oxidujú, sú dôležitou ingredienciou mnohých receptov, či už ide o predjedlá, hlavné jedlá, múčniky či šaláty. Orechové
škrupiny, často považované za odpad, je
možné využiť ako palivo vo forme biobrikiet.
5. Slivka domáca - strom, ktorý možno najsť v takmer každej záhradke je tvorený pyramidálnou až vysoko guľovitou
korunou. Oválne fialové plody sladkastej či nakyslastej chuti dozrievajúce
v priebehu septembra sú využitelné na
priamy konzum, sušenie, na výrobu lekvárov, kompótov či destilátov. Krehké ale
tvrdé, zle štiepateľné drevo je vhodné na
sústruženie. Odpad, vo forme kôstok, by
teoretický bolo možné využiť ako palivo
pre jeho pozitívne vlastnosti, ktorými sú
výhrevnosť viac ako 17 MJ/kg a obsah
popola menej ako 1 %, ako možno vidieť
v grafe 2.
Pri spomínaných vzorkách zatiaľ neboli vykonané analýzy na obsah síry
a dusíka. Nie je tiež známe koľko oxidov
dusíka a uhlíka sa uvoľňuje pri spaľovaní do ovzdušia, preto tieto biologické materiály v súčasnosti ako palivo nezavrhujeme ani nedoporučujeme, pokiaľ nebudú známe výsledky komplexných analýz.
Graf 2 Obsah popola v jednotlivých vzorkách vyjadrený v percentách
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
BIOPROJECT:
první bioplynové stanice
na Slovensku
Ing. František Lehar, CSc., BIOPROJECT s.r.o.
Výstavní 135/107, 703 00 Ostrava-Vítkovice
Společnost BIOPROJECT s.r.o. (známá pod dřívějším názvem
Tomášek SERVIS s.r.o. Ostrava) je odborné veřejnosti známa
především výstavbou bioplynových stanic.
Do konce roku 2009 jich vybudovala
a zprovoznila v České republice celkem
19. Jedná se o bioplynové stanice od malého výkonu - např. Letohrad o výkonu 66
kW – až po ty největší – např. Čejč o výkonu 1000 kW. Veškeré doposud realizované bioplynové stanice dávají dohromady elektrický výkon přes 13 MW. Převážná část - až 90 % tohoto výkonu - jde do
veřejné elektrické sítě. Zbývající část elektrického výkonu a část odpadního tepla
jsou potřebné pro provoz bioplynové stanice. Přebytečné odpadní teplo – vznikající chlazením kogeneračních jednotek – je
možno využít v areálu bioplynové stanice (pro vytápění jejich objektů, pro sušení
obilí, dřeva apod.). Někdy je účelné vyvedení tepla mimo objekt bioplynové stanice do blízké zástavby v obci pro vytápění objektů (obecní úřad, škola, bytové
jednotky apod.).
V obci Veľký Ďur (okres Levic) byla generálním dodavatelem stavby – tehdejší
společností Tomášek SERVIS s.r.o. Ostrava - v červnu 2009 zahájena výstavba první bioplynové stanice na Slovensku a to
při použití vlastní technologie. Stavební
práce prováděla společnost Team, s.r.o.,
dodávku a montáž kompletní technologie
včetně měření a regulace realizoval generální dodavatel stavby. Investorem celé
stavby je Liaharenský podnik a.s. v Nitre.
Bioplynová stanice je vyprojektována
na zpracování drůbežího trusu, vepřové
kejdy a kukuřičné siláže. Fermentace je
anaerobní, dvoustupňová s mezofilní teplotou 40 – 42 oC a se dvěma dohnívacími
nádržemi a čtyřmi nádržemi skladovacími. Fermentační a dohnívací nádrže jsou
plynotěsně uzavřeny a propojeny potrubní sítí. Vznikající bioplyn je shromažďován v membránovém plynojemu. Přes
strojovnu (kde se provádí jeho úprava) je
plynovým ventilátorem dopravován do
kogeneračních jednotek. Množství vznikajícího bioplynu umožňuje plný výkon
kogeneračních jednotek, to je 998 kW/hod.
Montáž technologie byla zahájena v říjnu 2009. Po zimní přestávce byla stavba
v březnu 2010 ukončena a předána provozovateli do zkušebního provozu. Po jedno-měsíčním zkušebním provoze - kdy se
dolaďovala technologická receptura - bylo zařízení uvedeno do trvalého provozu.
Dává pravidelný průměrný hodinový výkon přes 900 kW.
Rychlost realizace výstavby bioplynových stanic společností BIOPROJECT
s.r.o. je dána několika faktory, k nimž zejména patří:
savadní zkušenosti s realizací bioplynových stanic, ale také informuje o zkušenostech s jejich provozováním. Využívá tyto akce také ke komunikaci s provozovateli svých stanic a ke kontaktům s novými
potencionálními zákazníky. Na těchto konferencích také dává prostor k vystoupení
významných bankovních domů, aby informovaly o podmínkách a možnostech financování výstavby bioplynových stanic.
Společnost rozšiřuje svou činnost i do
oblastí, které mají pomoci řádnému provozování bioplynových stanic, jakož i hledání nových vstupních surovin pro výrobu elektrické energie z obnovitelných zdrojů energie. Jsou to například:
• provoz experimentální bioplynové stanice s kompletní laboratoří: cílem je hledání optimální technologie provozování bioplynové stanice při kofermentaci
různých vstupních surovin, jakož i ověření tvorby bioplynu u nových druhů
Obr. 1 Bioplynová stanice Veľký Ďur, okres Levice (v provozu od 2010)
• dlouhodobá zkušenost s přípravou a realizací těchto objektů v České republice
• vlastní projekční a konstrukční kancelář
• dodávky zkompletovaných kogeneračních jednotek a strojoven v kontejnerech
• dlouhodobé dobré dodavatelské vztahy
se svými subdodavateli
• pomoc klientům při zajišťování dotací
a/nebo profinancování staveb
Společnost pravidelně organizuje konference a semináře o bioplynových stanicích. Prezentuje na nich nejenom své do-
vstupních surovin (např. topinambur,
vojtěška)
• monitorování provozu bioplynových
stanic: cílem je posouzení správnosti
dávkování vstupních surovin, jejich míchání, kontrolu teploty apod. s cílem případné rychlé pomoci obsluze anebo provedení zásahu servisní skupinou
• zaškolování začínající anebo budoucí obsluhy bioplynové stanice na technologii
a instalovanou techniku pro dávkování
a automatické řízení provozu.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
11
Obr. 2 Bioplynová stanice Choňkovce, okres Sebrance (před dokončením)
Zo sveta
Svetu hrozí obdobie dlhého sucha
WASHINGTON 21.10.2010 - Podľa najnovšej štúdie Národného centra pre atmosférický výskum čelia Spojené štáty a mnoho iných husto obývaných krajín v nadchádzajúcich desaťročiach
rastúcej hrozbe dlhotrvajúceho sucha. Obdobie sucha by sa niektorých krajín sveta z dôsledku klimatických zmien malo výrazne dotknúť už v 30. rokoch tohto storočia. Okolo roku 2100 majú byť suchá až natoľko drastické, že prekonajú doposiaľ zaznamenané rekordy. Podľa štúdie sa väčšina ohrozených krajín nachádza najmä na západnej pologuli. Patrí tam však aj veľká časť
Eurázie, Afriky a Austrálie. Severnejšie položené regióny od Aljašky až po Škandináviu sú zatiaľ ešte vlhké. Štúdia je založená
na súčasných zisteniach pomocou najlepších projekcií emisií skleníkových plynov. Čo sa vlastne stane v najbližších desaťročiach,
bude závisieť od mnohých faktorov, vrátane skutočných hodnôt
emisií skleníkových plynov v budúcnosti. Krajiny a kontinenty,
ktoré by mohli čeliť výrazným suchám:
• veľká časť Latinskej Ameriky, vrátane časti Mexika a Brazílie
• regióny susediace so Stredozemným morom
• veľká časť juhozápadnej Ázie
• väčšina Afriky a Austrálie, obzvlášť v už teraz suchých regiónoch Afriky
• juhozápadná Ázia, vrátane časti Číny a okolitých krajín
Štúdia zistila, že zrážky by však mali v niektorých regiónoch
pribúdať. V tomto storočí ich môžeme očakávať najmä v severnej
Európe, Rusku, Kanade, Aljaške a v niektorých oblastiach na južnej pologuli. V týchto oblastiach nastanú veľké zmeny, pokiaľ hovoríme o vyšších teplotách a veľkom množstve zrážok. Preto môžu byť niektoré obývateľnejšie ako dnes. Obmedzený slnečný svit,
12
Společnost BIOPROJECT s.r.o. má svou
pobočku ve Spišské Nové Vsi a v Bánské
Bystrici. Společnost rozvíjí svou činnost
na Slovensku účastí na specializovaných
veletrzích (např. AGROKOMPLEX Nitra),
konáním cílených setkání s klienty na provozovaných bioplynových stanicích a konáním odborných konferencí. Poslední
konference „Bioplynové stanice 2009“ se
konala v Bratislavě, aby se jí mohlo zúčastnit co nejširší spektrum slovenských
projektantů, budoucích provozovatelů, investorů a zástupců finančních institucí.
Po úspěšné realizaci a zprovoznění bioplynové stanice ve Veľkém Ďuru jsou ve
výstavbě další tři bioplynové stanice:
• Choňkovce v okrese Sobrance, o výkonu 660 kW
• Boľkovce v okrese Lučenec, o výkonu
1000 kW
• Ružindol v okrese Trnava, o výkonu
1000 kW.
Všechny tři budou uvedeny do plného
provozu počátkem roku 2011.
krátka vegetačná doba a chladné nočné teploty, však neumožnia
rozšíriť poľnohospodárstvo do väčšiny týchto regiónov.
V Česku rýchlo rastie záujem o biopalivá, štát
stráca stámilióny
PRAHA (TASR) - Šoféri v Česku prichádzajú na to ako ušetriť
na tankovaní pohonných látok. Ceny benzínu a nafty sú vysoké
a natankovať do nákladného auta čistý metylester repkového oleja alebo do osobného vozu liehové palivo E 85 prinesie na každom
litri úsporu až 6 Kč (0,24 eura). Šoféri však často tankujú biopalivo do áut, ktoré nie sú na jeho spaľovanie prispôsobené. Riskujú
tak poškodenie motora, ba aj viac. Nákup motorových palív je čoraz masovejší. Parazituje sa tak na mimoriadne silnej ponuke vysoko percentuálnych biopalív, na ktoré sa nevzťahuje spotrebná
daň a predávajú sa tak podstatne lacnejšie. Pumpári niekedy radia šoférom, aby do nádrže miešali jedna k jednej klasický natural 95 s palivom E 85, ktoré obsahuje 85 % liehu. Liehovary v súvislosti so štátnou podporou výroby biopalív vybudovali kapacity na produkciu státisícov hektolitrov E 85. Ten sa už v Česku predáva na 70 čerpacích staniciach. Palivo E 85 môže však klasický
motor poškodiť v neprispôsobenom aute môže zhorieť katalyzátor, v krajnom prípadne vzplanie celé vozidlo. V motoroch s priamym vstrekovaním môžu zhorieť alebo sa zalepiť vstrekovacie trysky. V Česku sa v prvom polroku medziročne znížila spotreba nafty o viac ako 6 % a dopyt po benzíne klesol skoro o 10,5 %. V septembri o tom informoval Český štatistický úrad. Taký veľký pokles nezažila krajina minimálne od roku 2003. Zvýšením spotrebnej dane a dane z pridanej hodnoty na pohonné látky si český rozpočet nepomohol. Liter nafty zdražel o viac ako korunu a je najdrahší zo všetkých okolitých štátov. Kto z dopravcov nemusí, vrátane domáci firiem, netankuje v ČR. České dopravné firmy uvádzajú, že štvrtina až tretina z nich čerpá palivo v zahraničí.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Zoznam autorov publikujúcich
v časopise AGROBIOENERGIA v roku 2010
meno
firma
číslo
Bobuľa Peter
RUDOS Ružomberok
3
Čeppanová Mariana, Ing.
MPRVSR, Bratislava
1
Gaduš Ján, Prof. Ing. PhD.
TF SPU Nitra
2
Giertl Tomáš, Ing.
TF SPU Nitra
2
Gonda Ľubomír, Doc. Ing. CSc.
VÚTPHP Banská Bystrica
1
Horbaj Peter, Doc. Ing. PhD.
TU V Košiciach
2
Hutla Petr, Ing. CSc.
VÚZT Praha, Česká republika
Hutňan Miroslav, Doc. Ing. PhD.
FCHPT STU Bratislava
Kára Jaroslav, Ing. CSc.
VÚZT Praha, Česká republika
Kažimírová Viera, Ing. PhD.
TF SPU Nitra
2
Kolesárová Nina, Mgr.
FCHPT STU Bratislava
3
Kušnír Martin, Ing.
QEL Bardejov
3
Lacika Stanislav, Ing.
Priatelia Zeme - CEPA
2
Lazor Michal, Ing.
FCHPT STU Bratislava
3
Lehar František, Ing.
BIOPROJECT, Ostrava - Vítkovice, ČR
4
Mazancová Jana, Ing. PhD.
VÚZT Praha, Česká republika
1
Obrcianová Dáša, Ing.
VÚTPHP Banská Bystrica
1
Opáth Rudolf, Doc. Ing. PhD.
TF SPU Nitra
2
Pastorek Zdeněk, Ing. CSc. prof.h.c.
VÚZT Praha, Česká republika
Pepich Štefan, Ing.PhD.
TSÚP Rovinka
1,2,4
Piszczalka Jan, Doc. Ing. PhD.
TF SPU Nitra
1,2,4
Ploth Július, Bc.
Dalkia Vráble a.s.
4
Pollák Štefan, Ing.
VÚTPHP Banská Bystrica
2
Porvaz Pavol, Ing. PhD.
SCPV Ústav agroekológie, Michalovce
Rogožníková Alena, Ing.
VÚTPHP Banská Bystrica
Rusňák Peter, Ing.
TSÚP Rovinka
Silvestri Jaroslav, Ing.
GAZOTECH, s.r.o., Bardejov
Šmidová Erika, Mgr.
TSÚP Rovinka
Špalková Viera, Ing.
FCHPT STU Bratislava
Šrojtová Gabriela, Ing.
SCPV Ústav agroekológie, Michalovce
1,2
Tóth Štefan, Ing. PhD.
SCPV Ústav agroekológie, Michalovce
1,2
Vitázek Ivan, Doc.Ing. CSc.
TF SPU Nitra
Zacharda František, Ing. CSc.
Bratislava
Maga Juraj, Doc. Ing. Dr.
TF SPU Nitra
4
Gráč Lukáš, Ing.
TF SPU Nitra
4
2,3
3
1,4
1,4
1,2
2
1,3,4
3
3,4
3
4
1,2,3,4
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
13
Obrazová príloha
(dvojstránku pripravil Ing. Štefan Pásztor, DANAGRA Bratislava)
Súbežne s veľtrhom EuroTier, sa v nemeckom Hannoveri, v dňoch 16. až 19. novembra 2010,
konal aj veľtrh tematicky zameraný na problematiku decentrálneho využívania obnoviteľných
zdrojov energií, ich trvalo udržateľného rozvoja a s tým spolu súvisiacich informácií
BioEnergy Decentral
Zúčastnilo sa na ňom 573 vystavovateľov z 20 krajín. Výstavu navštívilo viac ako 42 tisíc návštevníkov, vrátane 7 tisíc odborníkov
zo zahraničia. Okrem výstavných priestorov v halách 25 a 26 sa vystavovatelia prezentovali aj na vonkajších výstavných plochách,
kde súbežne s výstavou prebiehali aj ukážky strojov a zariadení v pracovnej činnosti. Na určených priestranstvách bolo možné vidieť demonštráciu technického vývoja v oblasti bioenergie, energie z obnoviteľných zdrojov a technológií pre decentralizované zásobovanie energiou. Organizátorom tohto ročníka veľtrhu BioEnergy Decentral bolo DLG (Nemecké združenie poľnohospodárov),
ktoré pri jej zabezpečovaní úzko spolupracovalo s VDMA Power Systems (Asociácia výrobcov energetických zariadení) a s podporou VKU (Združenia podnikateľov v komunálnej sfére).
Hitom veľtrhu BioEnergy Decentral bola výroba bioplynu z cukrovej repy
14
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Okrem veľkého množstva výrobkov používaných pri zostavovaní bioplynových staníc, boli verejnosti predstavené aj ich periférne zariadenia, synergicky využívajúce rôzne formy a druhy nimi produkovaných výstupov.
Kombinovaná šachtica strechy fermentora
Miešadlá a rezacie zariadenie
Segment modelu fermentora s ukážkou skutočných prvkov výbavy
Zužitkovanie a odborná likvidácia biologicky rozložiteľných odpadov
Prebytočné teplo je možné efektívne zužitkovať nielen na pestovanie rias
a vodných kultúr, ale aj na chov teplovodných rýb.
Rozvoj bioenergetiky napomáha taktiež ďalšiemu rozvoju aj mnohých
iných odvetví spracovateľský, potravinársky priemysel, gastronómia a i.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
15
Cesta k ozdraveniu pôdy
pomocou energetických plodín
Ing., Lukáš Grác – doc. Ing., Dr., Juraj Maga
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Rastliny na stavbu svojho tela potrebujú minerálne látky
z pôdy, medzi ktoré patria aj ťažké kovy.
Vysoko úrodné plodiny pre svoj rast a
vývoj musia zákonite odčerpať z pôdy vysoký obsah živín. Táto vlastnosť sa dá
úspešne využiť na dekontamináciu pôdy.
Fytodekontaminačný postup ozdravenia
pôdy pomocou rastlín spočíva v tom, že
sa rastliny opakovane pestujú na to istom
pozemku až kým nedôjde k odčerpaniu
sledovaných polutantov.
Medzi plodiny s vysokou až extrémnou
tvorbou biomasy patria energetické plodiny, ktoré sú označované týmto pojmom
pre svoju vhodnosť využitia na energetické účely. Takto energetické plodiny nadobúdajú novú vlastnosť využiteľnú pri ob-
tantov. Plodiny s veľkou schopnosťou prijať ťažké kovy sa nazývajú hyperakumulátory.
Rôzne druhy plodín nerovnakou mierou prijímajú polutanty do svojich orgánov – listov, stoniek, semien, koreňov.
Vhodná voľba plodiny je teda veľmi dôležitá. Rovnako dôležitý je aj zber biomasy a najmä zber tej časti plodiny, v ktorej
sa nachádza sledovaný kontaminant. Pre
zber nadzemnej hmoty sa najčastejšie používa technika na zber krmovín. Pre zber
rastlín s koreňom treba rastliny vytrhávať.
Kontaminované plodiny v technologickom postupe ozdravenia pôdy je nutné
odstrániť z pozemku. Bezpečne uskladniť
kvantum biomasy energetických plodín je
takmer nemožné. Ponúka sa možnosť
energetického využitia obrovského množstva tejto biomasy. A preto ozdravenie pôdy pomocou energetických plodín môže
byť viacúčelové. Je priam nutné, využiť
energiu v nich naakumulovanú.
Najvhodnejším spôsobom je termický
spôsob spracovania biomasy jej spálením,
pri ktorom sa získava teplo a kontami-
Slnečnica
nove prirodzených vlastností a hodnôt pôdy v postihnutej oblasti. Metodický postup ozdravenia pôdy spočíva v nasledovnom:
– vhodná voľba plodiny
– vysievanie na kontaminovanú plochu
– po akumulácii kontaminantu zber plodiny
– spracovanie plodiny s cieľom zhromaždiť kontaminant v popole
– deaktivácia popola vhodnými prostriedkami vzhľadom na ochranu životného prostredia
Výsledkom takejto takzvanej fytoextrakcie je ozdravená pôda. Uvedený postup pri ťažkej kontaminácii pôdy musí
byť opakovaný – často pri striedaní druhov energetických plodín, pretože každá
z nich je schopná akumulácie iných polu16
Raž určená na energetické účely
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
novaný popol. Cieľom sú dva aspekty. Získať energiu v nich obsiahnutú a využiť ju
v prospech obyvateľstva a zároveň získať
ťažké kovy, pre ktoré bola plodina pestovaná.
Je nevyhnutné, aby sa popol uskladnil
tak, že je zabezpečené jeho profesionálne
Kŕmny štiavec
spracovanie a zabránené jeho spätnému
návratu do pôdy. Je považovaný za nebezpečný odpad. Zo zákona musí byť stanoveným spôsobom zneškodnený.
Hyperakumulátormi sú mnohé energetické plodiny. Kontaminované plodiny sa
nesmú spracovať v bioplynových staniciach na bioplyn, pretože využitím vzniknutého biokalu, ktorý inač je cenným hnojivom, by sa pôda spätne kontaminovala.
Jačmeň (Hordeum L.) patrí medzi najstaršie známe obilniny s vysokou dekontaminačnou schopnosťou kadmia olova a
Láskavec (Amaranthus L.) v septembri 2009
chrómu. Klasické poľnohospodárske plodiny ako Jačmeň sú schopné akumulovať
ťažké kovy a sú vhodné na ozdravenie pôdy.
Láskavec (Amaranthus L.) akumuluje
do seba arzén, meď, ortuť, olovo. Z pohľadu dekontaminácie pôdy je dôležitá celá rastlina – semeno, listy, steblo a najmä
koreň. Rovnako ako u jačmeňa sa ťažké
kovy akumulujú do koreňovej sústavy,
preto sa musí zberať celá rastlina.
Topinambur (Helianthus tuberosus L.)
je plodina schopná prijímať ťažké kovy
ako zinok a olovo, ktoré kumuluje hlavne
vo svojej koreňovej sústave.
Krídlatka (Reynoutria) je na Slovensku
považovaná za inváznu plodinu.Vďaka
rýchlemu rastu a veľkému množstvu biomasy zhromažďujú z pôdy (napr. olovo,
chróm, kobalt, arzén, olovo, mangán), a
preto sa považujú za dekontaminačné plodiny. Prejavuje sa významným efektom
odstránenia ťažkých kovov z kontaminovanej zeminy
Trávy druhu Miscanthus akumulujú v
sebe ťažké kovy, ako meď, zinok, arzén. Z
pohľadu dekontaminácie pôdy je zaují-
mavá a veľmi perspektívna
plodina.
Kŕmny štiavec (Rumex
tianschanicus x Rumex patientia) je trvalá rastlina a vydrží na stanovišti 15-20 rokov.
Dokáže akumulovať do stonky a listov kadmium a zinok.
Konope (Cannabis L.) je
jednoročná plodina, pestovane na Slovensku bolo povolené od roku 2009. Na dekontamináciu pôdy je v našich podmienkach vhodné technické
konope. Dokáže akumulovať
do svojho organizmu nikel, zinok, chróm, meď, kadmium,
olovo a kongenéri PCB.
Kukurica siata (Zea mays
L.) je tradičnou poľnohospodárskou plodinou, ktorá
okrem potravinových a
kŕmnych účelov sa vo veľkej
miere využíva aj na získavanie energie s významným
efektom dekontaminácie zinku, mangánu, olova, kadmia
a arzénu.
Slnečnica ročná (Helianthus annuus L.) patrí k najsilnejším dekontaminačným plodinám selén, arzén,
Technické konope
kadmium, kobalt, chróm, meď, olovo, nikel, zinok, mangán.
Repka (Brassica napus) používaná v
Európe na výrobu bionafty je schopná akumulovať olovo
Raž (Secale L.) je schopná akumulovať
oxyanióny selénu a arzénu
Krídlatka
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
17
Poľnohospodárska biomasa
a energetika
Ing. Štefan Pepich, PhD., Ing. Peter Rusňák
TSÚP Rovinka
Energetická politika EÚ považuje energiu za kľúčovú
k dosiahnutiu cieľov zameraných na rast, pracovné miesta
a trvalo udržateľný rozvoj.
Nestabilitou ohrozená dodávka zemného plynu a zvyšujúce sa ceny ropy na
svetových trhoch sú príčinou zameriavania pozornosti na zvyšujúcu sa závislosť
Európy na dovoze energie. Vzhľadom na
túto skutočnosť má energetická politika
EÚ tri hlavné ciele:
• konkurencieschopnosť
• trvalo udržateľný rozvoj
• bezpečnosť dodávok
Všetky tieto tri základné podmienky
spĺňa poľnohospodárska biomasa. Po dôkladnej analýze energetického potenciálu
poľnohospodárskej biomasy sa nám súvislosti s energetickou politikou EÚ a jej filozofiou v spojitosti s biomasou, budú zdať
zrozumiteľnejšie. Prvoradou úlohou poľnohospodárstva bolo, je a bude zabezpečovať dostatok potravín pre obyvateľstvo.
Na druhej strane je však trestuhodné ak
sa nevyužívajú aj ďalšie možnosti našich
poľnohospodárov a farmárov, ktoré by im
pomohli znížiť výrobné náklady a tým
zvýšiť konkurencieschopnosť na trhoch
EÚ. Jednou z týchto možností je využiť
produkty, medziprodukty a odpady vznikajúce v poľnohospodárskej prvovýrobe
na energetické účely, či už pri výrobe tepla, kvapalných biopalív alebo elektriny.
Výhodou poľnohospodárskej biomasy je
skutočnosť, že je rovnomerne rozmiestnená po celom území Slovenska len je v
jednotlivých regiónoch rozdielne jej druhové zloženie. Produkuje sa každoročne,
poľnohospodári majú technické prostriedky na jej pestovanie, zber i spracovanie a v neposlednom rade majú chuť k
tejto činnosti.
Biomasa svojou podstatou umožňuje
premenu jej energetického obsahu najmä
na:
• Produkciu tepla
• Produkciu tepla a elektrickej energie
• Produkciu tepla, chladu a elektrickej
energie
• Produkciu ušľachtilejších foriem pohonných hmôt a biogénnych palív
• Ich kombináciu
Biomasou nazývame materiál rastlinného a živočíšneho pôvodu, vhodný na
priemyselné a energetické využitie. Zahrňuje aj odpady a druhotné suroviny, ktoré vznikajú pri jej pestovaní a spracovaní,
ako aj príslušnú biologicky rozložiteľnú
časť komunálneho odpadu.
Biomasa v podobe rastlín je chemicky
zakonzervovaná slnečná energia. Je to súčasne jeden z najuniverzálnejších a naj-
Tabuľka 1 Celkový energetický potenciál biomasy
Množstvo v t
Energetický
potenciál v PJ
Poľnohospodárska biomasa na spaľovanie
2 031 000
28,6
Lesná dendromasa
2 432 000
26,8
Drevospracujúci priemysel
1 835 000
22,0
Biomasa na výrobu biopalív
200 000
7,0
Komunálny drevný odpad
300 000
3,6
Výlisky a výpalky pri výrobe biopalív
400 000
8,4
Exkrementy hospodárskych zvierat
13 700 000
10,0
Účelovo pestovaná biomasa na výrobu energie včítane bielych plôch *
4 050 000
56,8**
Spolu
24 948 000
163.2
Druh biomasy
*zdroj: Akčný plán rozvoja biomasy
18
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
rozšírenejších zdrojov energie na Zemi.
Biomasu môžeme podľa pôvodu rozdeliť
do troch základných skupín:
• dendromasa, t.j. biomasa zdrevnatenej
rastlinnej hmoty
• fytomasa, t.j. biomasa ostatných rastlín
• zoomasa, t.j.biomasa zvierat
Pôdohospodársku biomasu možno rozdeliť z hľadiska energetického využitia do
troch základných skupín. Biomasa vhodná na:
• spaľovanie (výroba tepla na vykurovanie, ohrev teplej úžitkovej a technologického tepla, sušenie produktov, výroba elektriny), fytomasa rastlín (slama),
dendromasa (palivové štiepky, palivové drevo, odpady po spracovaní dreva),
energetické rastliny (ozdobnica čínska,
cirok, štiav, konope, topoľ, vŕba, agát)
• výrobu biopalív vo forme metylesterov
rastlinných olejov ako zložka do motorovej nafty (repka, obilie), alebo forme
bioalkoholu ako zložka do benzínov (kukurica, obilniny, cukrová repa, zemiaky,
a očakáva sa i ohlásenie nových technológií umožňujúcich rozklad dendromasy v smere získavania bioetanolu a
nádejné sú i nové technologické postupy umožňujúce rozklad celulózy a lignínov na biobutanol)
• výrobu bioplynu s následnou kombinovanou výrobou tepla a elektriny kogeneráciou (exkrementy hospodárskych
zvierat, zelené rastliny, siláž, senáž)
Biomasa má v SR najväčší technický potenciál v rámci OZE. Využívanie biomasy
vzhľadom na jej technický potenciál je nedostatočné a jej využívanie v roku 2009
bolo 26 PJ, čo tvorí 3 % z celkovej spotreby energie. V tabuľke 1 je uvedený celkový energetický potenciál biomasy.
Energetický potenciál pôdohospodárskej biomasy je značne vysoký a predstavuje teoreticky 20,4 % ročnej spotreby
energie v Slovenskej republike, ktorá je
800 PJ.
Okamžite dostupný potenciál, ktorý nie
takmer vôbec využívaný, je v poľnohospodárskej biomase na spaľovanie. V roku
2009 bola vyhodnotená ročná produkcia
poľnohospodárskej biomasy vhodnej na
spaľovanie a jej energetický potenciál vo
výške 28,6 PJ (tabuľka 2).
Z teoretického množstva energie vyrobenej spaľovaním biomasy 28,6 PJ by bolo možné za priaznivých podporných mechanizmov využiť v odvetví poľnohospodárstva 10 až 30 %. Na trhové účely vo forme paliva (balíkovaná slama, brikety, pelety) alebo energie (teplo, elektrina) by bolo možné využiť 10 až 20 % hlavne predajom paliva, poprípade tepelnej energie
pre komunálnu sféru (obce). V prípade
nahradenia časti fosílnych palív biomasou
aj vo veľkých energetických zdrojoch (teplárne, elektrárne), by podiel biomasy ponúknutej na trh mohol predstavovať až 30
– 50 %.
Poľnohospodárska biomasa živočíšneho pôvodu vhodná na energetické využitie je hlavne produkcia exkrementov hospodárskych zvierat, ktoré predstavujú
vhodný materiál vstupujúci do bioplynových staníc pri kombinovanej výrobe elektriny a tepla. Produkcia exkrementov hospodárskych zvierat (podľa TSÚP Rovinka) predstavuje ročne hmotnosť 9 554 790
ton od hovädzieho dobytka, 1 751 056 ton
výkalov ošípaných a 845 040 ton trusu od
Tabuľka 2 Energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy vhodnej na spaľovanie
Možná ročná produkcia
na energetické účely v t
Druh biomasy
Energetický ekvivalent
TWh
PJ
729 000
2 ,8
10, 4
- kukuričná
668 000
2 ,61
9 ,4
- repková
206 000
0,82
2 ,9
- slnečnicová
220 000
0,81
2, 8
Slama: - obilná
Drevný odpad (sady, vinohrady)
biomasa na spaľovanie spolu
hydiny. Celková hmotnosť exkrementov
predstavuje hodnotu 12 150 886 ton ročne. Túto produkciu môžeme použiť na
energetické účely.
Energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy rastlinného a živočíšneho pôvodu podľa krajov je uvedený v tabuľke
3.
Energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy je viac ako 76 PJ. Táto hodnota zahrňuje v sebe len biomasu slamnatú ako vedľajší produkt rastlinnej výroby, odpadovú biomasu drevnatú zo sadov,
vinohradov a z náletu drevín na TTP a biomasu na výrobu bioplynu z exkrementov
hospodárskych zvierat. Aby bol objektívne zhodnotený celý teoretický energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy
je potrebné k tejto hodnote prirátať aj produkciu semien a zrnín na výrobu kvapalných biopalív z výmery cca 200 000 ha a
produkciu tráv, v podobe trávnej senáže
z TTP, vhodných ako materiál do bioplynových staníc.
208 000
0,9
3, 1
2 031 000
7 ,94
28 ,6
Pri využití vyprodukovanej biomasy v
slovenskom poľnohospodárstve by bolo
možné vybudovať viac ako 8 000 malých
kotolní na biomasu o výkone 500 kW a
280 farmárskych bioplynových staníc spracovávajúcich odpad zo živočíšnej výroby
s priemerným inštalovaným výkonom 350
kW. A to by bol príspevok slovenského
poľnohospodárstva k energetike Slovenska.
Okrem energetického efektu však využívanie biomasy prináša so sebou aj ďalšie výhody:
• zlepšenie obchodnej bilancie štátu, znížením nárokov na dovoz energetických
nosičov
Tabuľka 3 Energetický potenciál poľnohospodárskej biomasy podľa krajov (zdroj TSÚP Rovinka)
biomasa rastlinná
kraj
biomasa živočíšna
produkci energetický potenciál
a v tis.t
GWh
TJ
biomasa spolu
produkci energetický potenciál energetický potenciál
a v tis.t
GWh
TJ
GWh
TJ
Bratislavský
217,4
846
3 044
344,6
71,8
258,5
917,8
3 302,5
Trnavský
916,8
3 565
12 835
2 051,5
427,4
1 538,6
3 992,4
14 373,6
Trenčiansky
276,8
1 071
3 857
1 154,7
240,6
866,1
1 311,6
4 723,1
Nitriansky
1 640,6
6 380
22 968
2 083,1
433,9
1 562,3
6 813,9
24 530,3
Žilinský
190,4
741
2 666
1 322,9
275,6
992,2
1 016,6
3 658,2
Banskobystrický
617,2
2 400
8 640
1 640,0
341,2
1 230,0
2 741,2
9 870,0
Prešovský
392,7
1 527
5 498
1 651,2
344,0
1 238,4
1 871,0
6 736,4
Košický
738,1
2 870
10 333
1 109,6
231,2
832,2
3 101,2
11 165,2
SR spolu
4 990,2
18 845
67 841
11 357,6
2 365,7
8 518,3
21210,7
76 359,3
• zvýšenie energetickej nezávislosti štátu
• vytváranie nových pracovných miest
• kapitálové zhodnotenie finančných prostriedkov na území SR
• ochrana životného prostredia
• rozvoj regionálnej ekonomiky
• krajinotvorba
Z takéhoto širšieho pohľadu je využívanie biomasy na energetické účely celospoločensky prospešné.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
19
Termická konverzia
biomasy na palivo
Doc. Ing. Jan Piszczalka, PhD.
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Niektoré formy biomasy obsahujú príliš veľa vody
a nevyhovujú pre spaľovanie s cieľom efektívne získať
tepelnú energiu.
Ich využitie na energetické účely je možné vďaka rôznym fyzikálnym a biochemickým procesom, napr. spracovaniu na
bioplyn, splyneniu cestou parnej pyrolýzy a pod.. Spaľovanie biomasy ako proces
nie vždy poskytuje maximálne množstvo
energie v nej obsiahnuté. Výhodnejšie je
biomasu konvergovať na taký druh paliva, ktorý umožňuje vyťažiť z biomasy čo
najviac energie.
Z pomedzi viacerých spôsobov konverzie biomasy popredné miesto patrí termickej konverzii. Táto umožňuje vyrobiť
z biomasy kvapalné, plynné alebo tuhé
palivo vyššej kvality, ktoré svojimi vlastnosťami umožňuje dosiahnuť vysoký stupeň energetickej výťažnosti.
Zloženie tuhého pôvodného biopaliva
(slama, drevo, zrno) z pohľadu spaľovania je nasledovné:
• prchavá horľavina = drevoplyn, drevný
plyn (60-70 %)
• tuhá neprchavá horľavina (drevné uhlie
v prípade dreva do 20 %)
• balast tvorený vodou (asi 14 %) a popolom zo spálenia drevného uhlia
0,5 – 4 %.
Množstvo prchavej horľaviny v biomase závisí od druhu paliva a stúpa s poklesom vody a popola v palive. Bežný a bezpečný z pohľadu dlhodobého uskladnenia je obsah vody 14-15 %.
Obr. 1 Energiu z biomasy je možné získať
priamo alebo konverziou (premenou) cez
ušľachtilé palivo
sy pri ktorom vzniká plynná horľavina,
pomenovaná drevoplyn. Zloženie drevoplynu nie je konštantné.
V procese spaľovania drevoplyn ihneď
horí a poskytuje teplo. Nedokonalé podmienky spaľovania (napr. ochladzovanie
spaľovacieho priestoru) zapríčiňujú ne-
Pyrolýza biomasy
Pyrolýza biomasy je jednoduchý a pravdepodobne najstarší spôsob jej úpravy na
palivo vyššej kvality, kedy išlo o výrobu
drevného uhlia, ktoré má takmer dvojnásobnú energetickú hustotu v porovnaní so
vstupnou surovinou a navyše horí pri vyššej teplote. Na jeho výrobu sa aj v súčasnosti používa akýkoľvek biomateriál. Najčastejšie používanou surovinou je suché
drevo. Na výrobu jednej tony drevného
uhlia je potrebných asi 4-10 ton dreva.
Okrem kusového dreva je možné využiť
aj drevnú štiepku, slamu, zrno a iné.
Úlohou pyrolýza v súčasnosti je v prvom rade výroba plynu, čo znamená, že
produktom nie je teplo ale horľavý plyn,
ktorý až po spálení poskytuje tepelnú energiu.
Pyrolýza biomasy je zložitý proces a
vlastnosti jej výsledného produktu sú závisle od druhu vstupného biomateriálu,
od pyrolytickej teploty, od času trvania pyrolytického procesu, od prítomnosti a
množstva vody, od množstva dodávaného vzduchu a od druhu pyrolytických plynov, ktoré vstupujú do procesu (namiesto
vzduchu). Vo väčšine prípadov pyrolýza
spočíva v zohrievaní biomasy v neprítomnosti kyslíka (vzduchu) až do doby,
pokiaľ všetky prchavé látky z nej neunik-
Spaľovanie biomasy
Spaľovanie biomasy, podobne aj splynovanie a pyrolýza je procesom termochemickej konverzie suchej tuhej biomaTab. 1 Typické zloženie drevoplynu
z biomasy
20
Plyn
Množstvo, %
Plyn
Množstvo, %
CO
25
CO2
10
H2
20
N2
40
CH4
3
ostatné
0-0,5
Obr. 2 Zloženie tuhého biopaliva z pohľadu jeho termického rozkladu
dokonale horenie a vznik sadzi. Na obr.
3a chladený spaľovací priestor kuchynského sporáka neumožňuje vyššie než 40
% využitie energie biomasy, pretože do
komína sa dostáva nezhorený uhlík – sadze.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
nú. Pri jemnej pyrolýze ide o proces pomenovaný karbonizácia biomasy. Ak pyrolýza biomasy prebieha v prítomnosti
malého množstva vzduchu proces je pomenovaný splynovanie, v prítomnosti vody – parné splyňovanie, ak v prítomnos-
ti vodíka ide o hydrogenáciu. Za každým
vzniká výsledný produkt inej konzistencie: plyn, kvapalina, drevné uhlie, prípadne ich kombinácia.
Splynovanie biomasy
Celý proces splynovania prebieha pri
nedokonalom (čiastočnom) horení suchej
biomasy a jej ohrievaní teplom vznikajúcim pri uvedenom nedokonalom horení.
Do procesu vstupuje iba malé množstvo
vislosti od použitej biomasy a obsahu
vlhkosti v palive.
Ak sa má získať drevoplyn s výhrevnosťou 5 MJ.m-3, je nutné, aby vlhkosť suroviny vstupujúcej do reaktora bola 15-20
%. Táto požiadavka je splnená len pre niektoré druhy drevného odpadu, napr. hobliny z nábytkárskych výrobní, tiež mimoriadne suché štiepky, ktoré boli dlhšiu dobu uskladnené v krytom priestore. Iné druhy odpadu, akými sú čerstvé piliny, čerstvo naštiepkované drevo túto podmienku nespĺňajú a vyžadujú sušenie.
Parné splynovanie biomasy
Obr. 3 Využitie energie drevoplynu; a) kuchynský sporák, b) splynovací energetický
tzv. dvojkomorový kotol.
vzduchu. Produktom je zmes horľavých
plynov (vodík, oxid uhoľnatý, metán) a nehorľavých plynov (oxid uhličitý, dusík).
Táto zmes plynov má postačujúco vysokú
energetickú hodnotu a môže byť použitá
ako iné plynné palivá, napr. v domácnostiach (varenie), v stacionárnych motoroch
vykonávajúcich mechanický pohon, pri
výrobe elektriny v kogeneračných jednotkách (a v minulosti aj v motoroch vozidiel).
Na obr. 3b nechladený spaľovací priestor umožňuje vznik drevoplynu a na
inom tepelne izolovanom mieste za prebytku kyslíka jeho dokonalé zhorenie. Do
komína sa nedostáva nezhorený uhlík –
sadze. Kotolne v domácnosti, stredne veľké prevádzky a sídliskové kotolne stále
viac využívajú tento druh pyrolýzy a používajú dvojkomorové kotly tzv. splynovacie kotly, pričom spaľujú drevo a drevo
štiepku, slamu, zrno, pelety, brikety a iné.
Pri splynovaní vzniká drevoplyn v množstve 60-70 % z pôvodnej biomasy aj drevné uhlie. Plyn ihneď úplne zhorí (kyslík a
uhlík sa spoja s vodíkom, pričom vzniká
CO2 a H2O) a drevné uhlie podporujúce
proces horenia plynu taktiež zhorí za vzniku popola. Výhodou je veľmi vysoká účinnosť spaľovacieho procesu dosahujúca až
90 %, preto kotly na plynovanie biomasy
sú stále viac obľúbené. Zloženie vznikajúceho drevného plynu je premenlivé v zá-
Parné splynovanie biomasy sa uskutočňuje za prítomnosti vody – vlastne už
len pary. Nie je tam dodávaný žiaden
vzduch a ani iný pyrolytický plyn. Vzniknutý syntézny plyn tvorený zmesou vodíka a oxidu uhoľnatého je vhodný na výrobu metanolu, a pri Fischerovej-Tropschovej syntéze na výrobu superčistých
palív, napr. syntetického benzínu.
Jemná pyrolýza biomasy
Jemná pyrolýza, tiež karbonizácia, torifikácia, praženie (carbonized, torrefaction) je tepelné spracovanie biomasy pri
stredne vysokej teplote 250-300 °C, počas
10-60 min za atmosférického tlaku, bez prístupu kyslíka - za účelom získania homogénneho materiálu s nízkym obsahom vody. Produktom karbonizácie je tuhá látka
pomenovaná biouhlie (biochar).
Karbonizáciou biomasa nadobúda nové vlastnosti.
• Biouhlie má hydrofóbne (vodoodolné)
vlastnosti, vďaka ktorým ho možno
dlhodobo a bezpečné skladovať
• Biouhlie má výrazne potlačené riziko
biologickej degradácie
• Biouhlie sa ľahšie drví za účelom lisovania; potreba energie na drvenie biouhlia je znížená
• Biouhlie je lisovateľné napr. do peliet
• Pelety majú výrazne zníženú sezónnu
premenlivosť fyzikálnych a energetických vlastnosti paliva
• Pelety zhotovené z biouhlia sú hydrofóbne a splynovateľné.
Nedostatkom karbonizácie je skutočnosť, že nedochádza k zvýšeniu energetickej hustoty paliva, preto sa odporúča
spájať karbonizáciu s peletizáciou. Karbonizované pelety (torrefied pellets) sú
hydrofóbne a nevyžadujú mimoriadne
skladovacie podmienky – výhradne suchý
sklad, plastové obaly. Pri manipulácii s nimi sa nerozpadávajú a nespôsobujú prašnosť.
Na obr. 5 a 6 sú zobrazené pelety zhotovené z borovicového dreva a z borovicového biouhlia. Pelety, ktoré pri laickej
skúške s vodou klesnú na dno pohára, majú vysokú hustotu a možno ich považovať
za kvalitné. Túto vlastnosť vykazovali oba
sledované druhy. Drevené pelety po jednominútovom „pobyte“ vo vode nasiakli
vodou a sa rozpadli. Karbonizované pelety vydržali 10 minútovú kúpeľ bez ujmy,
čo svedčí o ich skutočnej kvalite.
Je na škodu vecí, že o tento zušľachtený
produkt je v súčasnosti na trhu minimálny záujem. Na príčine sú zrejme mierne
zvýšené výrobné náklady spôsobené procesom karbonizácie. Za kvalitu však treba platiť!
Kým výsledkom spaľovania biomasy je
tepelná energia, produktom splynovania
je plynné palivo (drevný, procesný plyn),
odlišné výstupné produkty sú pri pyrolýze. V závislosti od podmienok priebehu
tejto termickej konverzie biomasy rozli-
Obr. 4 Odpadové zrno je vhodné výrobu
tepla, drevoplynu, drevného uhlia a aj pyrolytického oleja
šuje sa viacero druhov pyrolýzy (pyrolýza konvenčná, rýchla, veľmi rýchla, nízkoteplotná, karbonizácia a iné). V prípade rýchlej pyrolýzy sa vyžadujú drobné
častice biomasy, ktoré sa rýchlo zohrejú na
teplotu 450-550 °C. Výsledkom je kvapalina s názvom pyrolytický olej, ktorá je mixom zoxidovaných uhľovodíkov. Jeho pôvodný názov – bioolej – pravdepodobne
podľahne módnemu trendu pomenová-
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
21
ho výrobu boli úspešne odskúšané rôzne
poľnohospodárske a potravinárske zvyšky, energetické plodiny a dreviny, táto
sľubná cesta celosvetovo ešte len čaká na
svoje „objavenie“. Hlavnou výhodou rýchlej pyrolýzy je väčšia jednoduchosť
uskladnenia a manipulácie s kvapalinou
(olejom) než s tuhým biomateriálom, čo
významne umožňuje znížiť náklady na
dopravu kvapaliny ako výstupného produktu.
Obr. 5 Pelety zhotovené z borovicového dreva a z borovicového biouhlia
vať v súčasnosti prírodné produkty s predponou bio-, či už v priemysle, poľnohospodárstve, potravinárstve, lekárnictve alebo v kozmetike.
Energetický obsah pyrolytického oleja
ako produktu rýchlej pyrolýzy je vysoký
16-19 MJ.kg-1. Vzniká aj malé množstvo
drevoplynu - asi 13 % a drevného uhlia 12
%, ktoré sú ihneď spaľované a poskytujú
teplo pre priebeh daného pyrolytického
procesu. Pyrolytický olej tvorí 60-75 %
hmotnosti vstupného tuhého paliva. Môže byť využitý priamo ako palivo alebo
ako surovina pre iné účely. Aj keď pre je-
Z domova
Bioplynová stanica pri Veľkých Bierovciach
Hospodárske noviny, 11.11.2010 - Spoločnosť Bioplyn Bierovce
plánuje postaviť vo Veľkých Bierovciach, okres Trenčín, bioplynovú stanicu v predpokladanej sume 2,2 milióna eur. Vyplýva to
zo zámeru, ktorý spoločnosť predložila na posúdenie vplyvov
investície na životné prostredie (EIA). Cieľom navrhovanej činnosti je výstavba a prevádzka bioplynovej stanice na okraji priemyselného parku obce Veľké Bierovce, slúžiacej na spracovanie
biomasy z poľnohospodárskej výroby na bioplyn, z neho elektrickú energiu, teplo a organické hnojivo digestát (fugát). Elektrická energia (výkon 999 kW) sa plánuje dodávať do verejnej
energetickej siete. Teplo, ktoré sa nespotrebuje na vlastný proces
výroby bioplynu, sa bude ďalej využívať (výkon 845 kW) na vykurovanie objektov a prípravu teplej úžitkovej vody. Investičný
zámer predpokladá, že bioplynová stanica spotrebuje na výrobu
bioplynu 33 000 ton biomasy, z toho 8 000 ton silážnej kukurice,
500 ton obilnín, 500 ton trávnatej senáže, 9 000 ton kuracieho trusu a 15 000 ton cukrovarníckych odrezkov. Vedľajším výrobkom
anaeróbnej digescie je fugát využiteľný na hnojenie v množstve
15 400 ton za rok. Predpokladaný termín začatia výstavby bioplynovej stanice je začiatkom roka 2011. Predpokladaná lehota
na výstavbu je 10 mesiacov, potom bude nasledovať spustenie
skúšobnej prevádzky na obdobie troch až šiestich mesiacov.
22
Obr. 6 Pelety z borovicového dreva a z borovicového biouhlia po jednominútovom
„pobyte“ vo vode
Spaľovaním biomasy vykúria celé mesto
Zvolensko Podpolianske noviny, 16.11.2010 - Centrálny tepelný zdroj v Detve v budúcnosti doplnia ďalším kotlom spaľujúcim slamu. Drevnú štiepku odkupuje Bytes od dodávateľov, v budúcnosti sa na vlastnú výrobu nechystá. Nemá potrebnú techniku. Zato kotol spaľujúci slamu môže potešiť aj
malých agropodnikateľov, ktorí doteraz nevedeli, ako ju využiť. Napriek tomu, že "hlavným zásobovačom" slamou pre
kotolňu bude detviansky Agrosev, v budúcnosti sa počíta aj
s inými dodávateľmi. Centrálny tepelný zdroj bude na sezónu
potrebovať tri až tri a pol tisíca ton slamy a na tento účel nebude stačiť iba produkcia materskej spoločnosti Agrosev, a preto bude potrebné nakupovať aj od iných dodávateľov. Zámerom spoločnosti je vykupovanie slamy a sena priamo na zbernom mieste pri kotolni. Samotný Bytes nedisponuje potrebnou
technikou a poľnohospodári majú traktory a aj vlečky na slamu. Najdôležitejším parametrom pri výkupe slamy alebo sena
bude ich vlhkosť, ktorá nesmie byť vyššia ako devätnásť percent. Ideálna vlhkosť je do pätnásť percent. Kotol na slamu môže spaľovať aj seno. Centrálny tepelný zdroj v Detve v budúcnosti doplnia ešte ďalším kotlom spaľujúcim slamu. Teraz má
centrálny tepelný zdroj deväť megawattov inštalovaného výkonu plus jeden megawatt z bioplynovej stanice. Spolu s druhým slamovým kotlom bude mať centrálny tepelný zdroj výkon pätnásť megawattov, čo je už takmer celá potreba mesta
Detva.
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Optimalizácia prevádzky
bioplynových staníc na báze rastlinnej biomasy
Ing. Jaroslav Kára, CSc., Ing. Zdeněk Pastorek, CSc.
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Praha – Ruzyně
(1. časť)
Hlavní důvody využívání
anaerobní fermentace
v zemědělství
Jaké jsou hlavní důvody pro využití
anaerobní fermentace organických materiálů v zemědělství, komunálním hospodářství a na venkově, které jsou příčinou
zájmu o tuto již dlouho známou technologii?
Existují tři hlavní důvody pro využití
anaerobní fermentace organických materiálů pocházejících ze zemědělství, lesnictví, komunálního hospodářství a venkovské krajiny (Obr. 1).
lativně dobré, neboť situace se zlepšila
cenovou politikou Energetického regulačního úřadu, který stanovil minimální sazby výkupních cen elektřiny z obnovitelných zdrojů (v roce 2009 pro zemědělský bioplyn 4,12 Kč.kWhe-1). Ceny elektrické energie z OZE vyhlašuje
každoročně již zmíněný Energetický re-
se stanovuje podpora pro výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů energie,
kombinované výroby elektřiny a tepla a
druhotných energetických zdrojů stanoví, mimo jiné, výkupní ceny i zelené
bonusy pro všechny druhy bioplynu, viz
následující tabulka1.
Zlepšení pracovního
a životního prostředí
Tento faktor bude mít stále větší motivační význam při rozhodování o výstavbě bioplynových stanic. Příčinou je stále
Produkce kvalitních
organických hnojiv
Tento důvod je významný především
pro zemědělské podniky. Pokud zpracovávají vlastní organický materiál a vyprodukované hnojivo využívají ve vlastním podniku a neuvádějí je na trh, nemusí se řídit legislativními ustanoveními zákona č. 156/1998 Sb. o hnojivech ve znění pozdějších předpisů týkajícími se povinnosti registrovat hnojiva uváděná na
trh. To ale neplatí pro podnikatele, který
soustřeďuje odpady, anaerobní fermentací je zpracovává a hnojivo uvádí na trh,
ten se ustanoveními zákona č. 156/1998
Sb. řídit musí.
Obr. 1: Význam anaerobní fermentace vlhkých organických materiálů
gulační úřad. Cenové rozhodnutí má
platnost vyhlášky. Cenové rozhodnutí
Energetického regulačního úřadu č.
9/2009 ze dne 3. listopadu 2009, kterým
se stupňující tlak ekologické legislativy, ať
už se jedná o inovace zákona o odpadech,
nebo zákon o IPPC, neboli o integrované
prevenci před znečištěním ovzduší a re-
Získání doplňkového
zdroje energie
Nejvýhodnější variantou se jeví využít
bioplyn pro své vlastní potřeby, buď přímo pro ohřev teplé užitkové vody (u malých BPS), nebo lépe pomocí kogenerační jednotky vyrobit teplou užitkovou vodu a elektrickou energii, příp. chlad. Využití médií a elektřiny pro vlastní spotřebu je stále vhodnou variantou, byť
jsou výkupní ceny, zvláště elektrické
energie dodávané do distribuční sítě re-
Tab.1: Výkupní ceny a zelené bonusy pro spalování bioplynu, skládkového plynu, kalového
plynu a důlního plynu z uzavřených dolů platné pro rok 2009 podle cenového rozhodnutí
Energetického regulačního úřadu č. 4/2009 ze dne 3. listopadu 2009
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
23
2010 asi 70 provozovaných a dalších 20 až
30 v různém stupni rozestavěnosti.
Z jakých materiálů
se bioplyn tvoří
Obr. 2: Vznik bioplynu z polymerních organických látek ve čtyřech fázích pomocí bakteriálního rozkladu
gistraci znečišťovatelů. Změny obou legislativních norem jsou v kompetenci MŽP.
Energetické využití biomasy (včetně výroby bioplynu z ní) má příznivý vliv na
omezení koncentrace oxidu uhličitého v
atmosféře. Při produkci biomasy je oxid
uhličitý spotřebován při fotosyntéze a následně uvolněn při energetickém využití
biomasy zpět do atmosféry. Tím se uzavírá časově krátký koloběh CO2.
než pěstování řepky a kukuřice pro energetické účely. Přibližný stav výstavby bioplynových stanic je v současné době – únor
Biomasa je obecný pojem pro materiál
vhodný pro využití k energetickým účelům formou metanogenní fermentace. Za
biomasu je v užším pojetí považována organická hmota rostlinného původu vznikající na bázi fotosyntetické konverze sluneční energie. Pod pojmem biomasa si
však můžeme představit substanci biologického původu, která zahrnuje rostlinnou biomasu (fytomasu) pěstovanou na
půdě, hydroponicky nebo ve vodě, živočišnou biomasu, vedlejší organické produkty a organické odpady. U běžných organických substrátů podrobených metanogenní fermentaci se metan získává rozkladem polysacharidů, lipidů a proteinů.
Při rozkladu jinak dobře rozložitelných
proteinů (bílkovin) se do bioplynu uvolňují sirnaté složky (např. sulfan – H2S), které je před konečným využitím bioplynu
nutno v některých případech odstranit.
Rozkladem lipidů (tuků) je možné dosáhnout nejlepší výtěžnosti, bohužel jejich
podíl ve fermentovaném materiálu nebývá vysoký. Rozklad polysacharidů zvláště obsažených ve fytomase bývá hlavním
zdrojem látek pro tvorbu metanu. Jedna z
hlavních stavebních látek fytomasy – lignin – je z hlediska metanogeneze balastním materiálem a tvorby metanu se prakticky neúčastní, pokud není fyzikálně che-
Z nouze ctnost
Všechna předchozí kriteria by platila v
případě, že by zemědělství fungovalo normálně. Ale současný stav zemědělské výroby v ČR je takový, že je již téměř odkázána na výrobu energie. Situace je vážná
v živočišné výrobě kde jsou nízké výkupní ceny drůbežího i vepřového masa a mléka, v rostlinné výrobě při nízkých cenách
obilovin, brambor a drastickému omezení
pěstování cukrovky nezbývá nic jiného,
24
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
Obr. 3: Kumulativní produkce bioplynu, denní produkce bioplynu
Příloha č.1 vyhlášky č. 5/2007 Sb, tabulka č. 2: Proces anaerobní fermentace
Kategorie
Skupina Popis druhu biomasy
1
Anaerobní
fermentace (AF)
cíleně pěstované energetické plodiny (jednoleté, dvouleté a víceleté byliny a zemědělské plodiny), tj. plodiny, jejichž hlavní produkt (z nich
vyrobený) je primárně určen k energetickým účelům a jejich části
AF 1
a) znehodnocené zrno potravinářských obilovin a semeno olejnin, včetně vedlejších a zbytkových produktů z jejich zpracování,
b) ostatní rostlinná pletiva, rostliny a části rostlin, jejich vedlejší a zbytkové produkty ze zemědělských a potravinářských výrob,
c) rostliny uvedené v příloze č. 2 této vyhlášky, avšak pouze v případě, pokud se jedná výlučně o využití biomasy vzniklé odstraněním těchto
rostlin na jejich stávajících stanovištích,
d) travní hmota z údržby trvalých travních porostů a z biomasy z údržby veřejné i soukromé zeleně, včetně údržby tratí, vodotečí, ochranných
pásem apod.,
e) výpalky z lihovarů vyrábějících kvasný líh pro potravinářské účely a z pěstitelských pálenic,
f) zemědělské meziprodukty z živočišné výroby vznikající při chovu hospodářských zvířat, včetně tuhých a kapalných exkrementů s původem z
živočišné výroby – kejda a hnůj,
g) nepoužité oleje z olejnatých rostlin a pokrutiny vzniklé při lisování rostlinného oleje,
h) ostatní zbytková biomasa v podobě kalů z praní, čištění, extrakce, loupání, odstřeďování a separace, včetně zbytkové biomasy ze zpracování
ovoce, zeleniny, obilovin, jedlých olejů, kakaa, kávy a tabáku, z mlékárenského, konzervárenského, cukrovarnického, pivovarnického a
tabákového průmyslu, z výroby droždí a kvasničného extraktu, z přípravy a kvašení melasy, z pekáren a výroby cukrovinek, výroby
alkoholických a nealkoholických nápojů a další obdobná biomasa,
2
i) nestabilizované kaly z čistíren odpadních vod, vzniklé v aeračních nádržích při biologickém zpracování odpadních vod nebo při biologickém
procesu čištění výlučně z čistíren vybavených pouze aerobním stupněm čištění, s vyloučením ostatních kalů a usazenin z vodních těles,
AF 2
j) rostlinné oleje a živočišné tuky s výjimkou živočišných tuků podle přímo použitelného předpisu Evropských společenství1),
k) zbytkový jedlý olej a tuk, směs tuků a olejů z odlučovače tuků obsahující pouze jedlé oleje a jedlé tuky,
l) alkoholy vyráběné z biomasy,
m) zbytkové produkty z destilace lihu (bioethanolu pro účely přimíchávání do PHM), zpracované produkty pocházející z živočišných materiálů
kategorie 2 a 3, podle přímo použitelného předpisu Evropských společenství1), nezpracovaných živočišných materiálů, kalů z praní a čištění
živočišných tkání kategorie 3, podle právního předpisu evropských společenství, mléka, mleziva, hnoje a obsahu trávicího traktu vyjmutého z
trávicího traktu, vše kategorie 3, podle přímo použitelného předpisu Evropských společenství1),
n) v případě těchto materiálů kategorie 2 podle přímo použitelného předpisu Evropských společenství1) , tj. pouze pokud jsou předem tepelně
zpracovány (hygienizovány),
o) masokostní moučka pouze kategorie 2 a 3 podle přímo použitelného předpisu Evropských společenství ),
p) kafilerní tuk pouze kategorie 2 a 3 podle přímo použitelného předpisu Evropských společenství1),
q) biologicky rozložitelné zbytky z kuchyní a stravoven,
r) biologicky rozložitelná část vytříděného průmyslového a komunálního odpadu pocházející z odděleného sběru nebo z procesu mechanickobiologické úpravy, s vyloučením biomasy zpracovávané v procesu čištění odpadních vod
Poznámky k tabulce č. 2 vyhlášky:
I.
Sloupec pro proces anaerobní fermentace obsahuje kategorie biomasy pro využití prostřednictvím vývinu bioplynu pro následné energetické využití.
II.
Jednotlivé druhy biomasy jsou systematicky zařazeny do 2 skupin následujícím způsobem:
skupina 1 zahrnuje energetické plodiny,
skupina 2
písmena a) až g)
zahrnuje biomasu s původem v zemědělství nebo v bezprostředně navazujícím zpracovatelském průmyslu,
písmena h) až r)
zahrnuje veškerou ostatní biomasu vhodnou pro zpracování pomocí anaerobní fermentace s tvorbou bioplynu.“
mickými procesy předem zpracována.
Tvorba bioplynu z polymerních organických látek je zobrazena na schématu z obrázku 2.
Optimální obsah sušiny pro zpracování tuhých odpadů je 22 – 25 %, v případě
kapalných odpadů 8 – 12 %. Kapalné odpady s obsahem sušiny menším než 3 %
jsou zpracovávány anaerobní fermentací
s negativní energetickou bilancí (proces je
udržován na požadované provozní teplotě za předpokladu dodávky doplňkového
tepla z externího zdroje). Pozitivní energetická bilance je dosahována zpravidla
až při sušině kapalných odpadů vyšší než
3 – 5 %. Horní hranici optimálního obsa-
hu sušiny tekutého odpadu tvoří vždy
mez čerpatelnosti materiálu. Absolutní
hranice obsahu sušiny, při které ještě probíhá anaerobní fermentace, je 50 %. Heterogenní vlhkostní pole v pevném organickém materiálu způsobuje, že v praktickém provozu je metanogeneze tlumena postupně a nikoliv rázově. To je velmi
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
25
významný faktor, mající význam především při zpracování velkých objemů materiálů, tj. u bioplynových stanic s rozsahem
instalovaného výkonu 500 až 1 000 kWe
Ve skutečnosti jsou využitelné druhy
biomasy stanoveny vyhláškou č. 482/2005
Sb., o stanovení druhů, způsobů využití a
parametrů biomasy při podpoře výroby
elektřiny z biomasy, ve znění vyhlášky č.
5/2007 Sb, jejíž úprava vstoupila v platnost v září 2008. V příloze č. 1 k této vyhlášce se taxativně upravuje možnost využití jednotlivých druhů biomasy k energetickým účelům. V tabulce 2 přílohy jsou
taxativně určeny druhy biomasy použitelné k procesu anaerobní fermentace
Tab. 3: Poměr C:N pro některé vybrané
materiály
Materiál
C:N
Kejda skotu
9,38
Zeleninový odpad
21,75
Kuchyňský odpad
23,14
Lihovarnické výpalky
14,03
Jateční odpad
6,07
Listí
37,90
Dřevo
280,00
U materiálového složení vsázky pro bioplynové stanice se zastavíme podrobněji.
Vzhledem k preferenci zpracování záměrně pěstovaných zemědělských plodin
je kategorie F1 velmi omezená co do počtu surovin. Co do množství bezkonkurenčně vede silážní kukuřice, pak následují opět silážované plodiny slunečnice a
GPS žito s malým podílem bobu. Běžně se
vyskytuje určitý podíl vsázky ve formě senážované trávy. Vždy je nutno vycházet z
ekonomických podmínek konkrétního
podniku a stanovit výhodnost pěstování
jednotlivých plodin
Jak již bylo konstatováno nezanedbatelnou skutečností, která podporuje výstavbu bioplynových stanic v zemědělství
je velmi problematické uplatnění některých zemědělských komodit na trhu, viz
problémy s vepřovým masem, mlékem
atd. Nejčastější komoditou využívanou
pro bioplynové stanice je kukuřice na siláž Průměrné náklady silážní kukuřice
jsme spočítali následovně:
- kukuřice na siláž o sušině 33%
550 – 850 Kč.t-1
26
Při přepočtu celkových nákladů na 1t
sušiny lze konstatovat že činí u:
- kukuřice na siláž
1 670 – 2 590 Kč.t-1
Při využití na první pohled relativně levných trvalých travních porostů se dostáváme na ceny podobné jako u kukuřice
- porostů intenzivních (hnojení kejdou
+ umělá hnojiva)
- středně intenzivních (hnojení pouze
kejdou)
- extenzivní (bez hnojení)
Nejvýraznější položkou variabilních nákladů jsou náklady na mechanizované práce, jejich podíl se pohybuje u:
- intenzivního porostu
- okolo 75%
- středně intenzivního
- okolo 88%
- extenzivního
- 100%
Vzhledem k tomu, že intenzita pěstování má výrazný vliv na výnos produkce
lze konstatovat, že výsledné náklady na
jednotku produkce jsou jen velmi málo
ovlivněny druhem produktu a použitou
technologií:
- TTP na zeleno 523 – 541 Kč.t-1
- TTP na senáž
1120 – 1151 Kč.t-1
- TTP na seno
1863 – 1870 Kč.t-1
Při přepočtu celkových nákladů na 1t
sušiny lze konstatovat že činí u:
- TTP na zeleno - 2613 - 2705 Kč.t-1 (100%)
- TTP na senáž - 2488 - 2576 Kč.t-1 (95%)
- TTP na seno - 2328 - 2337 Kč.t-1 ( 88%)
Všechny náklady byly kalkulovány bez
dotací. Z rozboru vyplývá, že náklady na
jednotku sušiny jsou velmi podobné u TTP
i silážní kukuřice. Pokud jde o formu suroviny, pro výrobu bioplynu se hodí především senáž z TTP, neboť má vyrovnanou
kvalitu, stejně, jako celoročně stabilní kukuřičná siláž. Nevýhodou travní senáže je
o 20 až 50% nižší výnos bioplynu z kg organické sušiny proti kukuřici.Při využití
podpor, pro marginální oblasti může být
ale využití TTP pro zásobování BPS ekonomicky ziskové.
Použití kosubstrátů pro
optimalizaci produkce bioplynu
Kosubstráty jsou láky použité v kombinaci se základním substrátem, tj. exkrementy hospodářských zvířat. V porovnání s kejdou mají produkci bioplynu obvykle
vyšší, některé ale mohou mít i nižší. V praxi je obvykle problém v tom, že vše závisí na kvalitě suroviny i jejím momentálním
složení a podobné výsledky nemusí platit
Agrobioenergia – časopis Združenia pre poľnohospodársku biomasu l číslo 4/2010
vždy. Velmi záleží na poměru C:N, optimální poměr je 30, anaerobní proces funguje bez větších problémů v rozmezí poměru cca 20 až 40. Pokud se anaerobní bakterie adaptují na dané prostředí, při dočasném poklesu produkce bioplynu může
proces fungovat i při poměrech 15 až 60,
ale s menším stupněm rozložitelnosti zpracovávaného substrátu. Jako příklad uvádíme v tabulce 3 poměr C:N pro několik
vybraných substrátů.
Další závažnou skutečností na kterou
chceme upozornit je doba zdržení materiálu ve fermentoru. Téměř u všech substrátů, které jsou na farmách k dispozici
se jedná o snadno rozložitelné substráty a
lze říci, že produkce bioplynu končí v zásadě do 30 dnů. Ve skutečnosti produkce
bioplynu většinou velmi pomalu pokračuje dál, ale z hlediska praktického využití
již nemá tato malá část plynu ekonomický význam. Prakticky je možné říci, že většina podobných materiálů bude mít dobu
zdržení 25 - 30 dnů a na tuto dobu se pak
navrhuje velikost fermentoru (podle množství a objemu materiálu pro denní náplň).
Tuto skutečnost obecně shrnuje obrázek
č. 3. Kumulativní produkce bioplynu dosahuje maxima přibližně ve třiceti dnech,
denní produkce bioplynu v tomto retenčním čase klesá na minimální hodnoty. Odbouratelnost organické hmoty těchto substrátů se pohybuje od 50 do 80 % (běžně
40 až 60 %). Na zpracování těchto materiálů v bioplynové stanici obvykle stačí jeden reaktor s dobou zdržení do 30 dnů. Jiná situace nastává u silážní kukuřice, zde
se doba zdržení pro odbourání organické
sušiny pohybuje od 50 ti do 140 dnů. Pro
zpracování silážní kukuřice, případně podobných materiálů je potřeba spíše počítat se dvěma reaktory za sebou s dobou
zdržení 30 - 40 dnů (celkem 50 až 80 dnů).
Podle kvality a doby sklizně silážní kukuřice (sušina 28 až 35 %) se tak dostáváme na rozložitelnost organického podílu
60 až 80 %. U organické hmoty kukuřice,
probíhá rozkladná fáze poněkud jinak.
Vyšší podíl hůře rozložitelné celulózy prodlužuje u kukuřice hydrolýzní i acidogenní
fázi rozkladu. Důležitým závěrem je, že
zpracování kukuřičné, nebo travní siláže
proto vyžaduje doby zdržení delší, minimálně okolo padesáti dnů.
Tento příspěvek byl zpracován v rámci řešení Výzkumného záměru MZE 002703102.
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.
ĎAKUJE
svojim priaznivcom za preukázanú
podporu počas roku 2010
a ŽELÁ
svojim členom
a všetkým čitateľom časopisu
AGROBIOENERGIA veľa úspechov
v Novom roku 2011
PF 2011
Download

ABE 4/2010 - Agrobioenergia