Mendelova univerzita v Brně. Zahradnická fakulta v Lednici

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici HODNOCENÍ MECHANIZAČNÍCH PROSTŘEDKŮ PŘI SBĚRU A ZPRACOVÁNÍ ODPADNÍHO RÉVÍ Z VINIC PRO ENERGETICKÉ ÚČELY Diplomová práce Doc. Ing. Patrik Burg, Ph.D. Vedoucí práce Bc. Tomáš Fiala Vypracoval Lednice 2014

2 2

3 Poděkování: Děkuji touto cestou Doc. Ing. Patriku Burgovi, Ph.D. za odborné vedení při zpracování diplomové práce. 3

4 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem práci Hodnocení mechanizačních prostředků při sběru a zpracování odpadního réví z vinic pro energetické účely, vypracoval samostatně a veškeré použité prameny a informace uvádím v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s 47b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědom, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle 60 odst. 1 autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity, a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše. V Lednici, dne: Podpis: 4

5 Obsah 1. Úvod Cíl práce Literární přehled Význam dřeva a dřevní biomasy Vznik dřeva a biomasy Chemické složení dřeva Odpadní dřevo pro energetické využití Odpadní dřevo ze sadů Odpadní réví z vinic Technologie pro sběr odpadního réví Vyhrnování réví z vinice s následným štěpkováním Štěpkování do zásobníku Lisování do balíků Stroje a zařízení pro sběr odpadního réví Drtiče réví se sběrem štěpky Svinovací lisy Stroje a zařízení pro úpravu dřevní hmoty Brikety a briketování Pelety a peletování Linky na výrobu briket a pelet Materiál a metody Pokusná stanoviště Stanovení produkce odpadního réví Sledování provozních a technických parametrů strojů a strojních souprav Výpočet provozních nákladů strojních souprav Hodnocení modelové peletovací linky

6 4.6. Stanovení mechanické odolnosti pelet Stanovení spalného tepla a výhřevnosti Výsledky Výsledky stanovení produkce odpadního réví Výsledky sledování strojních souprav Časové snímky a výkonnost sledovaných drtičů Výsledky výpočtů provozních nákladů strojních souprav Výsledky hodnocení modelové peletovací linky Hodnocení mechanicko-fyzikálních vlastností pelet Výsledky stanovení výhřevnosti pelet Vyhodnocení provozních nákladů na peletovací linku a pelety Diskuse Závěr Souhrn Summary Seznam použité literatury Seznam tabulek v textu TAB. 1: CHARAKTERISTIKA DŘEVNÍ ŠTĚPKY PODLE VELIKOSTI ČÁSTIC PODLE ÖNORM M TAB. 2: SPALNÉ TEPLO U RŮZNÝCH PLODIN A PALIV (KOUTSKÝ ET AL., 2001) TAB. 3: PRODUKCE ODPADNÍHO DŘEVA Z OVOCNÝCH VÝSADEB TAB. 4: PRODUKCE ODPADNÍHO DŘEVA Z OVOCNÝCH VÝSADEB TAB. 5: PŘEHLED HLAVNÍCH CHARAKTERISTIK EXPERIMENTÁLNÍCH VINIC TAB. 6: ZÍSKANÉ HODNOTY Z OSTŘÍHANÝCH KEŘŮ TAB. 7 : PRODUKCE ODPADNÍHO RÉVÍ TAB. 8: ČASOVÝ SNÍMEK DRTIČE SE SBĚRNÝM KOŠEM BERTI PICKER C TAB. 9: ČASOVÝ SNÍMEK DRTIČE SE SBĚRNÝM KOŠEM CALDERONI TR PICKER 145 VR

7 TAB. 10: CELKOVÉ NÁKLADY NA DRCENÍ (BERTI PICKER C 120) TAB. 11: CELKOVÉ NÁKLADY NA DRCENÍ (CALDERONI TR PICKER 145 VR) TAB. 12: TECHNICKÉ PARAMETRY VYUŽÍVANÝCH DOPRAVNÍCH PROSTŘEDKŮ TAB. 13: PROVOZNÍ NÁKLADY NÁKLADNÍHO AUTA O NOSNOSTI 20,0 T NA DOPRAVU 1 T ŠTĚPKY S NAKLÁDKOU TAB. 14: PROVOZNÍ NÁKLADY NA DOPRAVU 1 TUNY ŠTĚPKY POMOCÍ TRAKTOROVÉHO PŘÍVĚSU S TRAKTOREM TAB. 15: ČASOVÝ SNÍMEK PELETOVACÍ LINKY MGL TAB. 16: ZÍSKANÉ HODNOTY Z MĚŘENÝCH PELET TAB. 17: VYPOČÍTANÁ SYPNÁ HMOTNOST PELET TAB. 18: VÝSLEDKY HODNOCENÍ MECHANICKÉ ODOLNOSTI PELET (%) TAB. 19: HODNOTY VÝHŘEVNOSTI PELET TAB. 20: MODELOVÝ VÝPOČET PROVOZNÍCH NÁKLADŮ TAB. 21: PROVOZNÍ NÁKLADY NA 1 TUNU VYROBENÝCH PELET Seznam grafů v textu GRAF 1. ZNÁZORŇUJE PROVOZNÍ NÁKLADY U TRAKTOROVÉ SOUPRAVY GRAF 2. ZNÁZORŇUJE PROVOZNÍ NÁKLADY U NÁKLADNÍHO AUTOMOBILU GRAF 3. NÁKLADY A ZISK NA ROZDÍLNOU VZDÁLENOST PŘEPRAVY GRAF 4. NAMĚŘENÉ VÝSLEDKY PRŮMĚRŮ (MM) PELET DLE PELETOVANÉHO MATERIÁLU GRAF 5. NAMĚŘENÉ VÝSLEDKY DÉLKY (MM) PELET DLE PELETOVANÉHO MATERIÁLU GRAF 6. NAMĚŘENÉ VÝSLEDKY HMOTNOSTI (G) PELET DLE PELETOVANÉHO MATERIÁLU GRAF 7: POROVNÁNÍ VÝHŘEVNOSTI PELET Seznam obrázků v textu OBR. 1 MOLEKULÁRNÍ STRUKTURA DŘEVNÍ HMOTY OBR. 2: ODPADNÍ RÉVÍ PO ZIMNÍM ŘEZU, ODRŮDA SAUVIGNON NA PODNOŽI KOBER 5BB OBR. 3: SCHÉMA DRTIČE S VÝFUKOVÝM HRDLEM OBR. 4: SCHÉMA DRTIČE SE SBĚRNÝM KOŠEM

8 OBR. 5: SCHÉMA DRTIČE SE SBĚRNÝM VAKEM OBR. 6: SCHÉMA ČINNOSTI SVINOVACÍHO LISU OBR. 7: BRIKETOVACÍ LIS OBR. 8: ŠTĚPKA Z DRTIČE BERTI PICKER C OBR. 9: ŠTĚPKA Z DRTIČE CALDERONI TR PICKER 145 VR OBR. 10: PELETOVACÍ LINKA MGL OBR. 11: PELETY SMRKOVÉ OBR. 12: PELETY Z RÉVÍ OBR. 13: PELETY ZE SENA A SLÁMY OBR. 14: KALORIMETR ANTON PARR MCR Obrázky a fotografie použité v této bakalářské práci pochází z nabídkových katalogů výrobců a z archívu autora. 8

9 1. Úvod Energetika představuje z hlediska hospodářství jedno z nejvýznamnějších odvětví. Je s ní spjato specifické know-how, dynamika a napětí, ale i odpovědnost a respekt. Je naší každodenní součástí, život bez elektrické energie si už ani nedokážeme představit (Daniel Beneš Generální ředitel ČEZ). Dnes má energetika ke stabilitě hodně daleko. Nacházíme se bezesporu v období velkých změn, doba uhelná končí a uvolňuje místo bezemisním časům. Otázkou zůstává, jak rychle, za kolik a jaké nízkouhlíkaté zdroje by měly v nové éře hrát prim. Biomasa se v současné době těší velké podpoře napříč Evropou. Do svých programů úspor primárních zdrojů ji zařadily státy OECD, jako náhradu fosilních paliv ji propaguje i Evropská unie. Mezinárodní energetická agentura uvádí, že se výroba elektřiny z pevné biomasy, bioplynu a odpadu navýšila ve světě od roku 2008 o 8%. Má přitom dostatečné rezervy, takže by se v příštích letech mohla zvýšit na více než dvojnásobek. V České republice se za posledních 10 let využití biomasy zvýšilo devětkrát, výroba elektřiny z biomasy stoupla na čtyřnásobek. Ministerstvo zemědělství ČR uvádí v Akčním plánu pro biomasu, že se stále využívá jen polovina surovin, které jsou k dispozici. Výrobu elektřiny z konvenčních zdrojů však nenahradí. Pěstování dostatečného množství energeticky využitelných plodin, by totiž zabralo plochu odpovídající území celého Středočeského kraje, včetně Prahy. V tom jsou právě limitovány hranice tohoto zdroje. Na druhou stranu ji lze považovat za téměř bezemisní palivo. Množství CO 2 uvolněného při spalování biomasy je neutrální, protože se přibližně rovná takovému objemu CO 2, který je zpětně vázán do rostlin v zemědělských a lesních porostech. Hledání nových alternativních zdrojů energie směřuje vedle typických energetických plodin (např. rychle rostoucí byliny, dřeviny aj.) k využívání odpadní dřevní hmoty ze sadů a vinic. Právě réví z vinic, vznikající při jejich každoročním řezu představuje ve vinohradnických regionech nezanedbatelný zdroj suroviny vhodné pro energetické využití. V posledních letech roste snaha po využívání všech obnovitelných zdrojů energie a odpadní dřevo ve formě réví z vinic mezi ně právem patří. Réví z vinic a dřevo z ovocných výsadeb představují stabilní zdroj dřevní hmoty. Charakter těchto dřevních odpadů umožňuje jeho relativně snadné drcení nebo lisování. Rozvoj 9

10 technologií jehich zpracování pro energetické účely je v tradičních vinařských zemích patrný a odráží se zejména ve vývoji moderních strojních systémů a také vhodných spalovacích zařízení. Technologie zpracování odpadního dřeva směřují k jeho využití ve formě štěpky, která je odvážena z vinice do skladovacích prostor. Štěpka může být získávána na okraji vinice pomocí mobilních štěpkovačů, obsluhovaných ručně nebo vybavených vkládací rukou. Jiné řešení představuje využití traktorových drtičů nejmodernější konstrukce které jsou vybaveny zásobníky nebo vaky. Současně jsou ve světě ověřovány také varianty lisování briket z takto získávané štěpky. Do této skupiny technologií patří také technologie využívající lisování réví do balíků s jejich odvozem do skladů. Spalovací zařízení jsou pak specifická právě řešením dávkovacích systémů s ohledem na charakter materiálu sypká štěpka, brikety, balíky. 10

11 2. Cíl práce Cílem diplomové práce bylo sledování a vyhodnocení souprav umožňující sběr a zpracování réví z vinic pro energetické účely. Hodnocení bylo zaměřeno také na linky umožňující následné zpracování réví do podoby biopaliv (peletizace). 11

12 3. Literární přehled 3.1. Význam dřeva a dřevní biomasy Dřevo je pravděpodobně nejstarším palivem, které lidstvo ve svých dějinách využívalo. Dodnes je v některých oblastech využíváno jako hlavní zdroj energie. V evropských zemích se při neustále rostoucím zájmu o využití dřeva, jako alternativního energetického zdroje, začíná projevovat nedostatek dřevní štěpky z tradičních zdrojů, zvláště z lesní těžby (ZEMÁNEK, 2012) Vznik dřeva a biomasy Základním producentem dřevní hmoty a biomasy jsou rostliny, které jsou schopné využívat sluneční energie zachycené v zeleném barvivu chlorofylu, produkovat sacharidy a následně bílkoviny. Tato reakce je slučováním atmosférického CO 2 a vody za pomoci slunečního záření a je nazývána fotosyntézou. Hlavní stavební prvek živé hmoty je uhlík a uhlíková vazba Chemické složení dřeva Ve dřevě je zastoupeno mnoho prvků a sloučenin. Z největší části je jeho sušina tvořena celulózou, ligninem, hemicelulózou, extrakty a různými minerálními složkami, které tvoří hlavní část dřevního popela. Hlavní složkou je celulóza, která tvoří asi padesát hmotnostních procent. Je to makromolekulární polymer, tvořený glukózou vázanou v přímém řetězci. Druhou nejvýznamnějším prvkem v sušině, co se obsahu týče, je lignin. Lignin je makromolekulární sloučenina o třírozměrné molekulární konfiguraci, která je relativně složitá a je známá pouze povrchně. Monomerní jednotky jsou odvozeny od fenylpropanu a jsou spojeny několika typy vazeb. Hemicelulózy jsou polysacharidy různého složení, převážně s rozvětvenou strukturou. Poměry jednotlivých sacharidů se mezi jednotlivými druhy výrazně liší. U listnatých stromů je z % zastoupena hemicelulóza. Jejíž hlavním stavebním sacharidem je xylóza, v menším, ale stále podstatném množství jsou zastoupeny 12

13 arabinóza a mannosa. Ve dřevě jehličnanů pak tvoří 15 20% hemicelulóza. Hlavním stavebním sacharidem je zde mannosa a v menší míře pak xylózu a arabinózu (WEGER, HAVLÍČKOVÁ a kolektiv, 2003). Obr. 1 Molekulární struktura dřevní hmoty 3.2. Odpadní dřevo pro energetické využití Odpadní a palivové dřevo k energetickému využití je charakterizováno následujícími vlastnostmi: druhem dřeva geometrickými rozměry vlhkostí výhřevností Podle druhu rozeznáváme dřevo jehličnaté (měkké) a listnaté (tvrdé). Z jehličnatého dřeva se většinou využívá odpad z jedle, borovice a smrku. Z listnatých nejčastěji dub a buk, jako lesní odpad větve, klestí nebo dřevní odpad z průmyslové 13

14 výroby (WINKLER, SRDEČNÝ, KLOBUŠNIKOVÁ 2006). V posledních letech roste snaha po využívání všech obnovitelných zdrojů energie a odpadní dřevo z vinic a sadů mezi ně právem patří. Réví z vinic a dřevo z ovocných výsadeb představují stabilní zdroj dřevní hmoty (ZEMÁNEK, BURG, 2012). Geometrické rozměry chápeme jako tvar a velikost částic materiálu závislé na konkrétním druhu odpadního dřeva a na technologii zpracování. Pro klasifikaci tvaru je důležitá skutečnost, že převažují tvary s ostrými hranami, u nichž je jeden rozměr podstatně menší než ostatní (válcové tvary s šikmými čely, poloválcové tvary, destičkové tvary). Rakouská norma ÖNORM M 7133 charakterizuje 3 velikostní kategorie dřevní štěpky (Tab. 1). Tab. 1: Charakteristika dřevní štěpky podle velikosti částic podle ÖNORM M 7133 Podíl skupin velikostních částic Extrémní hodnoty Třída Velikost max. 20% % max. 20 % max. 4 % Příčný průřez Délka (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) G 30 jemná do 16 16,0 2,8 2,8 1 přes G 50 střední do 32 31,5 5,6 5,6 1 přes G 100 hrubá do 63 63,0 11,2 11,2 1 přes Výhřevnost, celkové množství tepla v [kj] na jednotku daného vzorku paliva (1 g) s daným obsahem vody po úplném spálení při tlaku 1 bar, jestliže ze vzorku při spálení odpařená voda a voda ze spáleného vodíku ze vzorku zůstanou ve formě vodní páry a odchází se spalinami. Běžně se udává v MJ.kg -1 nebo v GJ.t -1, nebo v kwh.kg -1 (PETŘÍKOVÁ a kol., 2006). U některého dřeva se průměr pohybuje, jak uvádí KOUTSKÝ et al.(2001), mezi 19,1 a 21,1 MJ.kg -1, u tvrdého dřeva mezi 18,4 a 20,1 MJ.kg -1, nepočítáme-li vliv vlhkosti. Rozdíly jsou dány zejména poměrem ligninu, jehož výhřevnost je 25,5 MJ.kg -1, a celulózy, která má výhřevnost cca 18,8 MJ.kg -1. Příklad výhřevnosti u některých plodin, dřevní štěpky a fosilních paliv udává Tab. 2 14

15 Tab. 2: Spalné teplo u různých plodin a paliv (KOUTSKÝ et al., 2001) Plodina (100 % sušiny) MJ.kg -1 Konopí seté 18,06 Koriandr - celá rostlina 18,88 Křídlatka 19,44 Řepka ozimá sláma 17,48 Topol štěpka (různé klony) 18,7 19,2 Vrba štěpka (různé klony) 18,2 19,0 Dřevěná štěpka dle vlhkosti Lesní štěpka o vlhkosti 60 % 9,2 Lesní štěpka o vlhkosti 40 % 10,1 Lesní štěpka o vlhkosti 20 % 14,3 Fosilní paliva Hnědé uhlí 14,5 16,5 Černé uhlí 28 Zemní plyn 33, Odpadní dřevo ze sadů Nejpěstovanějším ovocným druhem jsou na území ČR jabloně. V intenzivních výsadbách jsou pěstovány nejvíce ve tvaru volně rostoucích zákrsků a štíhlých vřeten. Ze žlutých peckovin jsou nejrozšířenější meruňky a broskvoně. Pro oba druhy je charakteristický pěstitelský tvar s dutou korunou nebo štíhlé vřeteno (VACHŮN, 1999). Množství vznikajícího odpadního dřeva se může u jednotlivých výsadeb výrazně lišit. Důvodem je rozsah zásahu, který může spočívat v běžném konturovém řezu nebo odstranění menších zahušťujících větví, ale také v hlubším řezu spojeném s odstraněním hlavních kosterních větví (BLAŽEK, 1998). Z 1 ha ovocných sadů tak lze získat 1,0 5,0 t odpadního dřeva o tloušťce mm. Množství dřeva z 1 ha sadů vznikajícího při řezu uvádějí ZEMÁNEK, BURG (2012) v Tab. 3 a Tab

16 Tab. 3: Produkce odpadního dřeva z ovocných výsadeb Ovocný druh Jabloně Meruňky Broskvoně Pěstitelský tvar a stáří Štíhlé vřeteno, 10 let čtvrtkmen, 4 roky čtvrtkmen, 8 let Spon, počet (ks.ha -1 ) 4,0 x 2, ,0 x 2, ,0 x 4,0 500 Produkce odpadního dřeva (kg.ks -1 ) (t.ha -1 ) Průměr (t.ha -1 ) 2,20 2,50 2,7 3,15 2,92 2,50 3,50 2,10 2,94 2,52 2,60 2, 80 včetně letního řezu 1,3 1,4 1,35 Tab. 4: Produkce odpadního dřeva z ovocných výsadeb Ovocný druh (odrůda) Pěstitelský tvar Výnos odpadního dřeva na jeden strom (kg) Vypočítaná produkce dřeva (t.ha -1 ) Jabloň (Golden Delicius) Štíhlé vřeteno 0,80 2,64 Jabloň (Idared) Štíhlé vřeteno 0,92 3,04 Broskvoň (Redhaven) Dutá koruna 3,10 1,86 Broskvoň (Sunhaven) Štíhlé vřeteno 2,06 1,23 Meruňka (Velkopavlovická) Dutá koruna 2,62 1,50 Meruňka (Leskora) Dutá koruna 4,14 2,36 Průměr (t.ha -1 ) 2,11 Pozn.: Jabloně podnož M9, stáří porostu 7 let, spon 3,0 x 1,0 m; broskvoně podnož B-VA-1, stáří 8 let, spon 5,5 x 3,0 m; meruňky podnož M-VA-1, stáří porostu 9 let, spon 5,0 x 3,5 m Odpadní réví z vinic Réví, jako odpadní dřevo po řezu vinic, je k dispozici zejména v zimním a jarním období (Obr. 2). Jeho množství je závislé na pěstitelském systému (určující je výška vedení, počet keřů, tažňů, příp. čípků), dále na stáří vinice, konkrétní odrůdě a podnoži (bujnost růstu). Spon výsadeb se pohybuje nejčastěji v rozpětí 2,5 3,0 x 1,0 (0,9 m). Průměrná výtěžnost réví z 1 ha vinice se pohybuje 1,8 2,5 t réví o průměru mm a vlhkosti v rozmezí % (ZEMÁNEK, BURG 2012). Problematikou sledování produkce odpadního réví z vinic se zabýval také FIALA (2012). Podle jeho sledování se výnos v čerstvém stavu pohybuje u hodnocených odrůd od 2,2 do 4,4 t.ha -1. SOUČEK (2007) uvádí podle provedených měření 16

17 průměrný výnos hmoty při údržbě porostu cca 2 t.ha-ˡ. Z dalších autorů je možné uvést např. HERZÁNA (1993), ŽUFÁNKA et al. (1998), FOJTÍKOVOU (2005), kteří uvádějí produkci réví kolem 2,5 t.ha-1 jako prakticky dosahovaný průměr v nevysušeném stavu. V ČR je téměř ha vinic, z tohoto množství připadá cca ha (75 %) na pěstitele s rozlohou v kategoriích 1 5 ha a nad 5 ha, u kterých je reálný předpoklad pro energetické využití réví v celkovém množství tun (BURG, ZEMÁNEK, 2010). Obr. 2: Odpadní réví po zimním řezu, odrůda Sauvignon na podnoži Kober 5BB 3.3. Technologie pro sběr odpadního réví Pracovní operace umožňující sběr a zpracování réví z meziřadí vinic jsou zajišťovány pomocí moderních mechanizačních prostředků. Tyto stroje v současné době výrazně snižují pracnost při získávání bioenergetického produktu ve formě štěpky nebo balíků. Pro získání odpadního dřeva z vinic je využíváno těchto pracovních technologii: vyhrnování s následným štěpkováním štěpkování do zásobníku lisování do balíků 17

18 Vyhrnování réví z vinice s následným štěpkováním Pracovními operacemi u tohoto postupu jsou vyhrnování réví z meziřadí vinice nebo sadu pomocí traktoru s vyhrnovacími vidlemi a štěpkování na okraji vinice. Tato varianta technologického postupu navazuje na dodnes používanou technologii, jejíž podstata spočívá ve vyhrnování réví a následném spálení. Pro drcení jsou využívány mobilní štěpkovače různých konstrukčních provedení. Kterými je na okraji vinice réví štěpkováno na energetickou štěpku. Hlavní nevýhodou této technologie je vysoká spotřeba ruční práce při štěpkování a nízká výkonnost štěpkovače z důvodů velkých přejezdů (BURG, ZEMÁNEK, 2010). Z těchto důvodů není tato technologie v praxi v širším měřítku využívána Štěpkování do zásobníku Tato varianta technologického postupu vychází z možnosti využití drtičů doplněných o zásobník s objemem od 1,0 do 2,5 m 3, do kterého je ukládána vznikající dřevní štěpka. Po naplnění zásobníku dochází k jeho vyprázdnění do transportního prostředku, nejčastěji traktorového přívěsu nebo návěsu s klecovou nástavbou. Po jeho naplnění je štěpka odvezena. Objem zásobníků určuje celkovou hmotnost drtiče po jeho naplnění, která klade nároky na hydraulický závěs traktoru. Oproti tomu nesená konstrukce těchto strojů výrazně usnadňuje pohyb soupravy v meziřadí, otáčení i najíždění. Při volbě transportního prostředku je nutno zohlednit výsypnou výšku drtiče a výšku korby dopravního prostředku (WALG, 2007) Lisování do balíků Vychází z možností využití moderních mechanizačních prostředků pro sběr a svinování réví do válcových balíků. Příčný průměr balíku je 0,40 0,50 m, délka 0,60 m. Okrajově se využívá i komorových lisů pro kvadratické balíky o rozměrech 1,00 x 0,50 x 0,50 m. Balíky ve tvaru válce jsou přepásány motouzem, PE-folií nebo rukávcem ze síťoviny. Hmotnost balíku se pohybuje kolem kg. Ty jsou následně odváženy pomocí soupravy tvořené traktorem a přívěsem s klecovou nástavbou. Výhodou je nižší energetická náročnost operace, protože není nutné materiál drtit a získání prodyšného balíku pro jeho snadné vysušení. Nevýhody jsou 18

19 zatím spatřovány zejména v horších možnostech manipulace a dávkování balíků do kotlů (BURG, ZEMÁNEK, 2012) Stroje a zařízení pro sběr odpadního réví Pro zpracování a dopravu odpadního dřeva z vinic se využívá řada technických prostředků. Nejdůležitější kategorie představují drtiče a svinovací lisy. Konstrukční řešení se odlišují podle řešení sběru a manipulace se získaným produktem Drtiče réví se sběrem štěpky Tento druh drtičů umožňuje sběr podrcené dřevní hmoty a lze je s ohledem na konstrukční řešení rozdělit do tří kategorií (BURG, ZEMÁNEK, 2010): drtiče s výfukovým hrdlem drtiče se sběrným košem drtiče se sběrným vakem Drtiče s výfukovým hrdlem Jedná se o traktorové typy v návěsném i přívěsném provedení. Pracovní záběry strojů se pohybují od 1,4 do 1,6 m, stroje vyžadují agregaci s traktorem o výkonu motoru kw. Nabírání a posun dřevní hmoty položené v meziřadí zajišťuje podávací válec nebo prstové sběrací ústrojí. Réví je přisouváno do stroje k lámacímu válci, kde je předlámáno a posunuto ke kladivovému drtícímu ústrojí. Průchodem kladiv přes protiostří je rozmělněno na štěpky o délce mm, které jsou proudem vzduchu od ventilátoru dopravovány přes výfukové hrdlo do traktorového přívěsu (Obr. 3). Pracovní rychlost soupravy může dosahovat až 5,0 km.h -1 (ZEMÁNEK, BURG 2010). 19

20 Obr. 3: Schéma drtiče s výfukovým hrdlem 1 závěs, 2 podávací válec, 3 ozubený lámací válec, 4 kladivový rotor, 5 pevné protiostří, 6 ventilátor, 7 výfukové hrdlo Drtiče se zásobníkem Jedná se o traktorové nesené popř. návěsné stroje. Drtič je v zadní části opatřen zásobníkem o objemu 1,0 3,0 m 3. Pracovní záběry těchto strojů se pohybují v rozmezí 0,90 2,00 m. Drtiče vyžadují agregaci s traktorem o výkonu motoru minimálně 40 kw. V přední časti drtiče je umístěn výškově stavitelný hřeben, který usnadňuje nabírání dřevní hmoty při půdních nerovnostech a zároveň zamezuje vniknutí případných kamenů k rotoru stroje. Přísun réví k drtícímu ústrojí zajišťuje lámací válec po obvodu opatřený pevnými prsty. Drtící ústrojí tvoří horizontálně uložený rotor s kladivy rozmístěnými ve šroubovici. V pevném krytu stroje je uložen hřeben statoru vytvářející protiostří, který zvyšuje drtící účinek (Obr. 4). Proud vzduchu vytvářený rotorem unáší podrcené réví do zásobníku. Po naplnění zásobníku může být podrcená dřevní hmota vyprazdňována do kontejnerů, nebo traktorových přívěsů, které jsou umístěny na okraji pozemku. Zvednutí a vyklopení zásobníku je zajištěno pomocí hydromotorů umístěných po stranách drtiče (ZEMÁNEK, BURG, 2010). 20

21 Obr. 4: Schéma drtiče se sběrným košem 1 závěs, 2 výškově stavitelný hřeben, 3 lámací válec s pevnými prsty, 4 kladivový drtič, 5 rošt, 6 zásobník Drtič se sběrným vakem Je konstrukčně řešen jako drtič se zásobníkem s lámacím válcem a s kladivovým drtícím ústrojím. Pro zvýšení intenzity proudu vzduchu může být vybaven ventilátorem. Révová štěpka je usměrněna do výstupního kanálu, odkud padá do sběrného vaku (Obr. 5). Vak je zavěšen za pevná oka v horních rozích na rámu stroje, po jeho naplnění dojde ke spuštění rámu a uložení vaku do meziřadí. Vaky jsou vyrobeny z pevné prodyšné textilie, takže mohou být současně využívány k uskladnění štěpky. Tomu je přizpůsoben kvadratický tvar vaku, který usnadňuje manipulaci, dopravu i uskladnění. Objem vaku se pohybuje kolem 1,0 m 3, to odpovídá hmotnosti kolem 400 kg (ZEMÁNEK, BURG, 2010). 21

22 Obr. 5: Schéma drtiče se sběrným vakem 1 závěs, 2 výškově stavitelný hřeben, 3 lámací válec s pevnými prsty, 4 kladivový drtič, 5 rošt, 6 pohyblivý rám, 7 výstupní kanál, 8 sběrný vak Svinovací lisy Svinovací lisy umožňují sběr réví z meziřadí vinic a jeho lisování do válcovitých balíků o průměru cca 0,50 0,60 m. Výkonnost stroje při lisování může dosáhnout až balíků za hodinu, podle množství réví v meziřadí. Lis lze doplnit o zásobník na 8 10 ks balíků, který se na okraji řádku vyprazdňuje. Z konstrukčního hlediska je lis tvořen nosným rámem, jednonápravovým podvozkem, závěsem, sběracím ústrojím, svinovací komorou s odklopnou zadní částí a vázacím ústrojím. Pohon funkčních částí stroje je řešen od vývodového hřídele a hydrauliky traktoru (Obr. 6). Lis vyžaduje agregaci s traktorem o výkonu motoru minimálně 15 kw (ZEMÁNEK, BURG, 2012). 22

23 Obr. 6: Schéma činnosti svinovacího lisu Vysvětlivky: 1 rám s podvozkem a závěsem, 2 přihrnovací kartáče, 3 sběrací hřeben, 4 přihrnovací válec, 5 svinovací komora, 6 odklopný kryt, 7 zásobník balíků 3.5. Stroje a zařízení pro úpravu dřevní hmoty Při zpracování a dopravě odpadní dřevní hmoty dochází k technickým a ekonomickým problémům, které jsou převážně vztažené k velkému sypnému objemu, jenž je příčinou vysoké ceny za dopravu a zvýšených požadavků na skladovací prostory. Také vysoký obsah vody je příčinou biologické degradace, stejně jako mrznutí paliva (resp. vody v palivu), což přináší do jisté míry překážky v transportním systému. Kromě toho rozdílný obsah vody značí obtížnosti v nalezení optimálního provozu a řízení daného energetického zařízení. Všechny tyto problémy mohou být částečně minimalizovány dalším zpracováním dřevního materiálu do podoby briket nebo pelet. Hlavní výhody briket a pelet v porovnání s dřevní hmotou v původním stavu jsou následující: Zvýšená objemová hmotnost (až kg.m -3 ). Tím se sníží náklady na přepravu, sníží se potřeba po příliš velkých skladovacích prostorech a zjednoduší se manipulace s palivem. Zvýšená hustota energie a více homogenní složení přináší lepší možnosti v případě spalování a vyšší účinnost spalovacího procesu. 23

24 Jednoduché uplatnění pelet v plně automatickém provozu od domácího použití až po aplikace velkých měřítek. Komfort vytápění je pak srovnatelný jako při použití elektrického či plynového kotle. Brikety jsou především využívány místo palivového dříví v kamnech pro domácnost s ručním přikládáním Hlavní nevýhodou je relativně vysoká cena vstupní energie, která je nutná pro výrobu pelet či briket. Tím se také zvýší cena konečného produktu Brikety a briketování Brikety Na energetické účely se briketuje lignocelulozní materiál rostlinného původu a to především dřevo, obilná sláma, sláma stébelnatých energetických plodin a další. Vhodné jsou také směsi těchto nebo podobných materiálů. Materiál na briketování musí být posekaný, rozdrcený a suchý (obsah vody méně než 17 %). Brikety představují ušlechtilé palivo s nízkým obsahem síry (do 0,07 % hm.) a jiných škodlivých prvků. Jsou schopné prostorově úsporného skladování. Díky hladkému povrchu vniklému při lisování se mohou skladovat při relativně vysoké vlhkosti téměř neomezenou dobu. Doba hoření briket je závislá na kvalitě slisování a na druhu topeniště a pohybuje se 180 až 240 minut při teplotě C. Automatizace procesu umožňuje použití briket ve velkých spalovacích kotlích na biomasu, jakými jsou teplárny a elektrárny. Do menších kotlů se brikety vkládají především ručně (MAGA, 2008). Briketování je nejvíce známou a rozšířenou technologií zhutňování. Tato technologie využívá mechanické a chemické vlastnosti materiálů, které se použitím vysokotlakového lisování zhutňují do kompaktních tvarů (briket) bez přidávání pojiva. Lisování probíhá za tlaku více než 20 MPa a vysoké teploty, při níž dochází k plastifikaci ligninu, který přejímá funkci pojiva. Vzniklé brikety mají značnou teplotu (až C) a musí se chladit. Objemová redukce materiálu dosahuje až 12:1. Výsledkem briketovacího procesu jsou brikety ve tvaru oválu, čtyř, šesti, nebo osmihranného výlisku. Tloušťka těchto briket je 50 až 200 mm a jejich délka bývá asi 24

25 dvojnásobek jejích šířky, ale zřídkakdy přesahuje 300 mm. Dřevěné brikety jsou obecně označovány jako ekologické palivo. Jejich výhřevnost se pohybuje kolem 17 MJ.kg -1, celkový obsah vody dosahuje max. 10 % hm., obsah popela je max. 1,5 % hm. Konstrukčně se briketovací lisy (Obr. 7) dělí na mechanické a na hydraulické. Pracují diskontinuálně nebo kontinuálně. Lisovací tlak je MPa. U diskontinuálních lisů píst stlačí materiál v lisovací komoře, kterou je po vylisovaní třeba otevřít a brikety vybrat, případně je vytlačit dalším lisovaným materiálem. Kontinuální lisy tlačí materiál pístem přes zužující se lisovací komoru. Požadované délky briket se dosahuje lámáním z lisu vystupujících briket pomocí nastavitelné přepážky. Vzhledem k vysoké provozní teplotě vyžadují lisovací stroje chlazení (MAGA, 2008). Výkon lisu není velký, pohybuje se v rozmezí kg.h -1. Mezi výhody tohoto způsobu úpravy biomasy patří nízká energetická náročnost lisování a možnost zpracování velké škály materiálů. Obr. 7: Briketovací lis 25

26 Pelety a peletování Pelety jsou vhodné k spalování v menších a středních kotlích. Jde o minibrikety válcovitého tvaru, o průměru 5 15 mm a délky mm. Konstrukce kotlů předpokládá automatické podávání pelet ze zásobníku přímo do spalovací komory. Pelety se vyrábí z biomasy rostlin, hmota na výrobu pelet musí být rozdrcená a usušená (PASTOREK, 2004). Pelety se vyrábí ve speciálních peletovacích lisech. Je několik typů peletovacích strojů. V procesu peletizace se v daném časovém intervalu vytváří najednou více pelet. Hlavním pracovním nástrojem je lisovací matrice, přes kterou je lisovaný materiál tlačený pomoci závitovky, která materiál zhutňuje. Matrice je válec nebo kotouč s velkým množstvím otvorů. Modernějším řešením je princip dvou po sobě se odvalujících válcových matric s otvory, případně ozubených matric s otvory nebo bez otvorů (MAGA, 2008). Při peletování vzniká značná teplota (cca 120 C), při které dojde k změknutí ligninu. Lignin je přirozenou složkou lisovaného materiálu. Teplem se lignin dostává do plastického stavu a po vychladnutí působí jako pojivo. Nutností je chlazení pelet po výstupu z matrice, protože až po vychladnutí získává peleta požadované vlastnosti, pevnost a trvanlivost. Při výstupu z matrice se pelety odřezávají na požadovanou délku. Peletovaný materiál musí mít obsah vody nižší než 14 %. Důležitou vlastností pelet je jejich hustota, ta by měla dosahovat hodnot nad 1000 kg.m -3. V praxi se však vyskytují také pelety s hustotou km.m -3. Pelety, obdobně jako brikety patří mezi obnovitelná ušlechtilá paliva. Pelety se lisují za vysokého tlaku na protlačovacích matricových lisech, nebo je lze vyrábět na linkách pro granulovaná krmiva. Technologie peletování je charakteristická tím, že v jednom okamžiku vzniká několik výlisků (pelet). Pelety jsou po průchodu lisovací matricí velmi horké a plastické. Až po vychladnutí získávají svou tvrdost a mechanickou odolnost. Tato technologie je náročná na kvalitu vstupní frakce, která musí být jemnější než při jiných metodách zhutňování. Existuje velké množství konstrukčních principů peletovacích strojů. Těm je podřízený také tvar matrice, která má velké množství otvorů, ve kterých se zhutňuje zpracovávaný materiál. Tyto matrice mohou být buď válcové, kuželové nebo závitové (SLADKÝ, DVOŘÁK, ANDERT, 2002). 26

27 Energetická náročnost peletizace je závislá na technologii výroby a zvláště výkonnosti peletovací linky. Ze vstupní suroviny, ve které je naakumulovaná energie cca 3,6 kwh (1,6 1,8 kg) se vyrobí 1 kg pelet s výhřevností 4,8 kwh.kg -1. LYČKA (2011) uvádí, že na výrobu 1 kg pelet je zapotřebí 0,1 0,15 kwh při použití dostatečně suchého vstupního materiálu. Pokud je nutné surovinu dosušit na vlhkost okolo 12%, dle technologie a vstupní vlhkosti to znamená 0,3 0,5 kwh energie na 1 kg vyrobených pelet. Spotřeba ostatní energie je představována elektrickou energií na pohon všech agregátů jednotlivých technologických uzlů linky a na osvětlení výrobních prostor. Z dlouhodobého odečtu vychází průměrná spotřeba 0,15 kwh veškeré elektrické energie na výrobu 1 tuny pelet (PASTOREK, 2004). Pro výrobu jedné tuny pelet (1,7 m 3 ) je zapotřebí 5 8 m 3 dřevního odpadu. Samotné peletování suché suroviny vyžaduje jen asi 1,5 2 % energie, která je obsažena ve vyrobených peletách. Při nezbytnosti sušení mokrých vstupních surovinách stoupá podíl vložené energie na 7 10 % energetického obsahu pelet. Vyrobená 1 t dřevních pelet má energetický potenciál až kwh, což odpovídá asi 500 litrům LTO. Pro skladování pelet jsou nejvhodnější skladovací prostory, které jsou umístěny co nejblíže kotelny. Nejlépe jako sousední místnost s kotelnou. Plnění skladu se provádí například vysypáním pelet z korby nákladního auta nebo nafoukání z cisteren hadicí pomocí stlačeného vzduchu. Pelety jsou ze skladu do kotle dopravovány pomocí šnekového dopravníku nebo manuálně Linky na výrobu briket a pelet Linka na výrobu briket a pelet je složena z různých na sebe logicky navazujících technologických operací. Jde především o příjem a přípravu suroviny (štěpky) drcení sušení / vlhčení lisování selekce chlazení a balení nebo transport do zásobníku (SLADKÝ, DVOŘÁK, ANDERT, 2002). 27

28 Pracovní operace uplatňované při výrobě pelet: 1. Příjem suroviny Počátek výroby je zajištěn příjmem suroviny, která je v odpovídající velikosti, nebo je nutné ji vhodně upravit. Suroviny jsou zpravidla přijímány příjmovými stoly a přes pásový dopravník se surovina dostává k rozdružovadlu. 2. Drcení Většinou probíhá drcení v tlukadlových drtičích. Udává se, že velikost by měla být menší 1/5 průměru finálních pelet. Jemnější struktura suroviny zajistí vyšší kvalitu pelet, především se to odrazí na pojivosti pelet (jedna z testujících vlastností při certifikaci). Nejčastěji se z tohoto důvodu vytváří jemná štěpka nad síty s otvory 4 9 mm. Protože nejčastějším vstupním materiálem jsou celé balíky slámy, je potřeba speciálního rozrušení balíku. Využití rozdružovače s metačem Vytvořením speciálních konstrukcí drtičů od dodavatele peletizační linky (rozmělnění různých velikostí i tvarů balíků slámy) Rozdružovač ve stacionárním provedení je poháněn elektromotory, ty rozmělní slaměný balík na stébla, která jsou pak rozdrcena na požadovanou velikost okolo mm. Metač zde má jen funkci podávání materiálu do šrotovníku. 3. Sušení V mnoha případech se surovina nedostává ke zpracování v ideální vlhkosti. Protože vlhkost má zásadní vliv na pevnost pelety, je nezbytné ji upravovat správným směrem buď sušením, nebo ovlhčením vodní párou. Oba tyto procesy se dějí v sušičce štěpky, nebo je sušička zaimplementována nad pásovým dopravníkem štěpky. Např. ideální vlhkost na peletování slaměného materiálu je okolo 12 15%. 4. Lisování (granulace) Granulační lis je nejdůležitější z celé výroby pelet. Surovina je do lisu dováděna šnekovým dopravníkem homogenizačního mísícího zásobníku. K tvorbě granule 28

29 dochází působením tlaku, tepla a vlhka. Protlačovací peletovací lis je podobný granulačním lisům na výrobu krmiva na bázi slámy a semen. Princip granulování: Působením vysokého tlaku vytvářeného na surovinu mezi matricí a rolnou je surovina pod vysokým tlakem vtláčena do kanálků matrice. Kanálky v matrici jsou různých typů s ohledem na vstupní surovinu. 5. Třídění a chlazení Ihned po vylisování jsou pelety tříděny. Přes selekční síto se ke koncovému zákazníkovy dostává malá část nekvalitních pelet. Oddrol, tedy pelety nevyhovující svojí velikostí a jsou znovu začleňovány do procesu výroby pelet, nebo mohou sloužit jako palivo pro sušičku. Protože mají pelety při protlačování přes matrici teplotu C (podle stupně vlhkosti suroviny) je nutné co nejdříve pelety zchlazovat. Zchlazování je možné buď hned při selekci pelet, nebo až na dopravníku s chladící úpravou části dopravníku. Vychlazený lignin vytvoří na peletě tenkou vrstvu, která je velmi tvrdá a zabraňuje pronikání vlhkosti dovnitř pelet. 6. Balení a expedice Jedna z možností expedice pelet je formou cisteren, nebo i na nákladních vozech s plachtou. Pro tento případ jsou na konci linky podjezdové zásobníky velkých objemů. Další možností je balení pelet do igelitových pytlů různých velikostí. Tento typ balení je určen především pro prodej do maloobchodů, nebo pro přímý odběr zákazníkem. Vysoké produktivnosti linky dosahujeme přesným dávkováním suroviny do granulátoru. Surovina je řádně promíchána a případně při vlhkosti < 12 % dovlhčena v mixéru na požadovanou vlhkost. Množství přesně dávkované suroviny je regulováno v závislosti na proudovém zatížení motoru granulátoru tak, aby výroba byla co nejefektivnější. Pro výrobní cenu briket a peletek není zdánlivě rozhodující množství energie použité při tvarování, (ta nepřesahuje ani 5 % obsahu energie obsažené v palivu), ale cena energie dosahující % přímých výrobních nákladů. Největší položkou jsou 29

30 náklady na surovinu a na její sušení (přes 50 %), menší na odpisy a opravy zařízení a budov a mzdy. Prvním předpokladem efektivní výroby je nepřetržitý celoroční provoz provozovny, levná surovina a levný způsob sušení. Minimální ekonomická výkonnost briketárny je proto 1 t.h -1 při 24 hodinách nasazení za den, čili tří až čtyřsměnný provoz, jak o tom svědčí zkušenosti peletáren a briketáren v ČR i zahraničí. Vhodná je také automatizace provozu (LYČKA, 2011). 30

31 4. Materiál a metody 4.1. Pokusná stanoviště Pro potřeby měření produkce odpadního réví a sledování souprav umožňujích jeho sběr a zpracování budou vybrána vhodná stanoviště vinice, v Mikulovské vinařské podoblasti. Důraz bude kladen zejména na zastoupení několika odrůd révy vinné a charakter porostu (stáří, typ vedení, spon výsadby) Stanovení produkce odpadního réví U několika odrůd révy vinné bude proveden zimní řez se stanovením produkce odpadního réví připadajícího na jeden keř. Získané výsledky budou využity pro modelové výpočty produkce réví připadajícího na 1 ha pěstitelské plochy při zohlednění různých sponů výsadby Sledování provozních a technických parametrů strojů a strojních souprav V provozních podmínkách budou sledovány a vyhodnoceny strojní soupravy pro sběr, zpracování a svoz réví. U konkrétních strojů a strojních souprav budou zjišťovány: a) provozní údaje potřebné pro výpočty nákladovosti pomocí počítačového programu AGROTEKIS - Ekonomické hodnocení strojů a strojních souprav. Bude sledována výkonnost (ha.h -1, h.ha -1 ), roční nasazení energetických a mechanizačních prostředků (h.rok -1 ), spotřeba pohonných hmot (l.h -1. l.ha -1 ). Pro zjišťování výkonnosti a přepočet spotřeby PHM bude využita Metodika měření časových snímků (podle ČSN ), kde čas nasazení, jeho struktura a využití je posuzován z hlediska zemědělské techniky a obsluhujícího pracovníka. b) Technicko-ekonomické údaje potřebné pro výpočty nákladovosti dle bodu a) tj. pořizovací cena, vnější rozměry stroje, jmenovitý výkon motoru, u agregovaných strojů doporučený výkon motoru energetického prostředku. Tyto údaje budou průběžně zjišťovány u výrobců, prodejců, a na jejich předváděcích akcích, výstavách, seminářích a průzkumem u uživatelů ve vinohradnických podnicích a u vybraných strojů vlastním měřením. 31

32 4.4. Výpočet provozních nákladů strojních souprav Pomocí počítačového programu Ekonomické hodnocení strojů a strojních souprav budou vykalkulovány provozní náklady souprav využívaných při zpracování odpadní dřevní hmoty z vinic, které budou vyjádřené v Kč na 1 hodinu nasazení a v Kč.ha Hodnocení modelové peletovací linky Odpadní réví z vinic bude zpracováno na peletovací lince. Během výrobního procesu bude probíhat sledování provozních charakteristik, které budou využity pro modelový výpočet nákladů. Při hodnocení bude kladen důraz na kvalitu výstupního produktu s ohledem na velikost, hmotnost, průměr, mechanickou odolnost a výhřevnost pelet podle normy CEN/TS 14588: Stanovení mechanické odolnosti pelet Mechanickou odolností se měří odolnost slisovaných paliv vůči nárazům nebo oděru v důsledku manipulace a přepravy. Zkušební vzorek pelet se podrobí řízeným nárazům vzájemným narážením pelet na stěny komory v otáčejícím se definovaném zkušebním bubnu. Z hmotností vzorku zbývajícího po oddělení odřených a jemně nadrcených částic se vypočítá mechanická odolnost. K této metodě je zapotřebí přístroj na zkoušení pelet, který je sestaven z prachu těsného bubnu s rovným povrchem. Buben se otáčí 50 - ti otáčkami za minutu kolem své osy, která je kolmá na stranu bubnu a umístěná uprostřed. V úhlopříčce jedné strany bubnu je symetricky připevněna přepážka. Přepážka zasahuje do bubnu a je bezpečně upevněna na zadní straně bubnu. Okraje přepážky nesmí být ostré, aby se zamezilo libovolnému řeznému efektu. Dvířka mohou být umístěna na jakékoliv straně, veškeré výstupky musí být minimalizovány a patřičně zaobleny. Dále je použito síto a váhy, síto s kulatými otvory o průměru 3,15 mm vhodné pro ruční prosetí podle ISO Váhy s váživostí 2 kg a schopné vážit s přesností 0,1 g. Vzoreky pro stanovení mechanické odolnosti se odebírají podle CEN/TS a rozdělí kvartací dle CEN/TS do 4 stejných podílů, minimální hmotnost vzorku může být 2,5 kg. Jeden podíl se použije pro stanovení celkové vody podle CEN/TS 14774, část 1 nebo 2. Dva zbývající podíly se zváží a dále se ručním proséváním přes síto oddělí podsítné. Prosévání se provádí tak, aby byly odděleny 32

33 jemné částice, ale aby se zabránilo vytvoření nových jemných částic. Obvykle se toho dosáhne protřepáváním 1 kg až 1,5 kg podílu vzorku a asi pěti až deseti otáčkami síta o průměru 40 cm. Množství pelet na sítu se zváží a vypočítá se počáteční množství částic z podílu vzorku prošlých sítem 3,15 mm vyjádřené jako hmotnostní zlomek v %. Odebraný zkušební podíl prosetých pelet, zvážených na 0,1 g se vloží do otočného bubnu a 500 krát se otočí rychlostí 50 - ti otáček za minutu. Po dokončení otáčení se vzorek vyjme a ručně se proseje přes síto. Je použit stejný postup jak při prvním přesítování, jen s tím malým rozdílem, že protřepávání provádíme s 0,5 kg zkušebního podílu. Přesítování musí být úplné. Vzorek na sítu se zváží a vypočítá se procento celých pelet. Výpočet mechanické odolnosti Mechanická odolnost pelet je vyjádřena následující rovnicí: kde: D U mechanická odolnost, v % = x 100 m E hmotnost prosátých pelet před otáčením v bubnu, v g m A hmotnost prosátých pelet po otáčení v bubnu, v g 4.7. Stanovení spalného tepla a výhřevnosti V hodnocených vzorcích pelet bude provedeno stanovení sušiny podle normy ČSN EN Pro stanovení sušiny bude použita muflová pec LMH 07/12. Pro stanovení spalného tepla bude použit kalorimetr Anton Parr MCR 6400, pro přesné určení hmotnosti spalovaného vzorku analytické váhy Ohaus Adventurer Pro AV264C. 33

34 Získané hodnoty spalného tepla byly v souladu s ČSN ISO 1928 přepočteny na výhřevnost podle vztahu: r t r Q r i = Q s γ.( W + 8,94. H r t ), (MJ.kg -1 ) kde: Q rs spalné teplo původního vzorku (MJ.kg -1 ) γ koeficient, který odpovídá ohřevu a vypaření 1 % H 2 O (MJ.kg -1 ) při teplotě 25 C; γ = 0,02442 MJ kg -1 8,94 koeficient přepočtu hmotnosti vodíku na vodu ( ) W tr obsah veškeré vody v původním vzorku (%) H tr obsah vodíku v původním vzorku (%) Spalné teplo vyjadřuje množství tepelné energie, které se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva v kalorimetrické tlakové nádobě v prostředí stlačeného kyslíku při teplotě 25 C, vztažené na jednotku jeho hmotnosti. Jednotkou spalného tepla je jeden joule (J) vztažený na jeden gram nebo kilogram paliva. Výhřevností se označuje veličina, která vyjadřuje množství tepelné energie, která se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva, přičemž voda obsažená ve spalinách zůstane ve formě vodní páry. 34

35 5. Výsledky 5.1. Výsledky stanovení produkce odpadního réví Na sledovaných vinicích, které se nachází v k.ú. Mikulov a v k.ú. Klentnice bylo provedeno měření na moštových odrůdách Ryzlink vlašský (RV) na podnoži KOBER 125BB, Ryzlink Rýnský (RR) na podnoži SO4, Rulandské šedé (RŠ) na podnoži SO4, Chardonnay (CH) na podnoži KOBER 5BB, Sauvignon (SG) na podnoži KOBER 5BB, Tramín červený (TR) na podnoži SO4, Müller Thurgau (MT) na podnoži KOBER 5BB a Veltlínské zelené (VZ) na podnoži KOBER 125BB (Tab. 5). Vinice vybrané pro sledování jsou vysázeny ve sponu 2,60 x 0,90 m, to znamená 4300 keřů na 1 ha. Stáří vinic, na kterých bylo prováděno měření se pohybuje od 8 13 let. Keře jsou zapěstovány na středním vedení o výšce kmínku 0,80 m s jedním vodorovně vázaným (plochým) tažněm. Při řezu bývá ponecháno na tažni deset plodných oček, listová plocha se běžně pohybuje kolem 1,40 m. Tab. 5: Přehled hlavních charakteristik experimentálních vinic Spon výsadby (m) Typ vedení Odrůda Podnož Stáří vinice (roky) 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské RV 125BB 13 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské RR SO4 8 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské RŠ 5BB 13 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské CH 5BB 8 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské SG 5BB 8 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské TR SO4 8 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské MT 5BB 13 2,6 x 0,9 Rýnsko - hesenské VZ 125BB 13 35

36 Na deseti keřích z každé odrůdy byl proveden řez a získané réví bylo váženo. Zjištěné hodnoty byly vyhodnoceny pomocí základních statistických metod tj. aritmetických průměrů a směrodatných odchylek, jak uvádí Tab. 6. Tab. 6: Získané hodnoty z ostříhaných keřů Odrůda Ryzlink vlašský Ryzlink rýnský Rulandské šedé Množství réví (kg) získané po řezu keře průměr směrodatná odchylka Chardonnay Sauvignon Tramín Muller Turgau Veltlínské zelené Ze získaných výsledků vyplývá, že mezi hodnocenými odrůdami existuje průkazný rozdíl v produkci réví. Nejnižší hodnoty produkce byly naměřeny u odrůdy RR (0,52 kg.keř -1 ), RŠ (0,53 kg.keř -1 ), VZ (0,55 kg.keř -1 ), nejvyšší pak u odrůdy MT (1,03 kg.keř -1 ). Tab. 7 uvádí modelový výpočet produkce réví z 1 hektaru vinic s různým sponem výsadby (počtem keřů). 36

37 Tab. 7 : Produkce odpadního réví Odrůda Průměrná produkce na 1 keř (kg) Spon výsadby (m) Počet keřů na 1 ha (ks) - zaokrouhleno Produkce réví celkem (kg.ha -1 ) Ryzlink rýnský 0,52 Rulandské šedé 0,53 Veltlínské zelené 0,55 Ryzlink vlašský 0,67 Tramín 0,72 Chardonnay 0,86 Sauvignnon 0,86 Müller Thurgau 1,03 2,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, ,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, ,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, ,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, ,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, ,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, ,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, ,5 x 1, ,6 x 0, ,0 x 1, Výsledky sledování strojních souprav Ve vinicích firmy AGROPOL byly v roce 2013 sledovány dva typy drtičů se zásobním košem. První souprava byla tvořena kolovým traktorem CASA IH QANTUM 95N o výkonu 71/97 (kw/hp), ke kterému byl agregován drtič se zásobníkem značky BERTI PICKER C 120 o objemu kontejneru 1,8 m ³. Druhá souprava byla tvořena stejným typem traktoru v agregaci s drtičem CALDERONI TR PICKUP 145 VR se zásobníkem objemu 1,5 m³. Během nasazení byly obě soupravy snímkovány a zjištěné údaje zaznamenávány jak ukazuje Tab. 9 a Tab

38 Časové snímky a výkonnost sledovaných drtičů V Tab. 8 jsou uvedeny hodnoty struktury času nasazení sledované soupravy Case IH Quantum 95N s drtičem se zásobníkem Berti PICKER C 120. Měření bylo provedeno ve vinici o výměře 1 ha, ve vysazeném sponu 2,6 x 0,9 m. Odpadní réví po zimním řezu bylo pokládáno do zatravněného meziřadí pokaždé ze dvou řad. Tab. 8: Časový snímek drtiče se sběrným košem BERTI PICKER C 120 Označení Čas T1 Čas hlavní T21 Pomocný čas otáčení T23 Čas jízdy naprázdno bez otáček T2 Pomocný čas T02 Čas operativní T02=T1+T T3 T42 T31 T32 Čas na přestavění z dopravní do pracovní polohy Technické prostoje T41 Čas na odstranění technologických poruch T421 T422 T4 Čas na odstranění technolog. a technických poruch T04 Produktivní čas T04=T02+T3+T T5 Čas na odpočinek a na osobní potřeby T6 Čas na přípravu stroje a přepravu na pracoviště T71 T72 T73 T7 Prostoje zaviněné technickým zdrojem Organizační prostoje Prostoje způsobené meteorologickými vlivy Ostatní prostoje T07 Celkový čas nasazení stroje T07=T04+T5+T6+T Z tab. 8 vyplývá, že celkový nasazený čas stroje na 1 ha vinice vychází časově na 2,08 h. V Tab. 9 jsou uvedeny hodnoty struktury času nasazení sledované soupravy - Case IH Quantum 95N s drtičem se zásobníkem CALDERONI TR PICKUP 145 VR. Měření bylo provedeno na stejné vinici o stejné rozloze a sponu. 38

39 Tab. 9: Časový snímek drtiče se sběrným košem CALDERONI TR PICKER 145 VR Označení Čas T1 Čas hlavní T21 Pomocný čas otáčení T23 Čas jízdy naprázdno bez otáček T2 Pomocný čas T02 Čas operativní T02=T1+T T3 T42 T31 T32 Čas na přestavění z dopravní do pracovní polohy Technické prostoje T41 Čas na odstranění technologických poruch T421 T422 T4 Čas na odstranění technolog. a technických poruch T04 Produktivní čas T04=T02+T3+T T5 Čas na odpočinek a na osobní potřeby T6 Čas na přípravu stroje a přepravu na pracoviště T71 T72 T73 T7 Prostoje zaviněné technickým zdrojem Organizační prostoje Prostoje způsobené meteorologickými vlivy Ostatní prostoje T07 Celkový čas nasazení stroje T07=T04+T5+T6+T Celkový nasazený čas drtiče CALDERONI TR PICKER 145 VR na 1 ha jak uvádí Tab. 9 je 2,18 h. Malý rozdíl v potřebě času na sběr a podrcení réví mezi oběma soupravami byl zřejmě způsoben v důsledku nerovnosti terénu při najíždění a vyjíždění z řádku vinice. Největší rozdíl byl však zaznamenán při výstupu drcené štěpky, a to ve velikosti podrcených částic. U drtiče BERTI PICKER C 120 byla velikost výstupní štěpky o velikosti mm, jak je zřejmé z obr. 10. Tato velikost štěpky je přímo využitelná pro spalovací kotle s automatickým podáváním. Odpadají tím další vícenáklady na další desintegraci oproti výstupu z drtiče typu CALDERONI TR PICKER 145 VR, kde se velikost štěpky pohybovala běžně mezi mm. 39

40 Obr. 8: Štěpka z drtiče BERTI PICKER C 120 Obr. 9: Štěpka z drtiče CALDERONI TR PICKER 145 VR 40