STANOVENÍ VÝHŘEVNOSTI U ŠTĚPKY RÉVÍ Z VINIC

Transkript

1 ACTA UNIVERSITATIS AGRICULTURAE ET SILVICULTURAE MENDELIANAE BRUNENSIS SBORNÍK MENDELOVY UNIVERZITY V BRNĚ Ročník LVIII 22 Číslo 1, 2010 STANOVENÍ VÝHŘEVNOSTI U ŠTĚPKY RÉVÍ Z VINIC J. Souček, P. Bug Došlo: 8. posince 2009 Abstact SOUČEK, J., BURG, P.: The detemination of heating value by wood chips of waste cane. Acta univ. agic. et silvic. Mendel. Bun., 2010, LVIII, No. 1, pp This wok deals with detemination of heating value by wood chips of waste cane of seven vaieties of gape wine. The esults show, that the highest values of heating powe has vaiety Potugais Bleu (16,64 MJ. kg 1 ) and MOPR (16,39 MJ. kg 1 ). The wood chips fom this vaieties wee at the same time with lowest values of all wate volume (12,71 % 4,59 %). Opposite the lowest values of heating powe wee by vaieties Saint Lauent (15,93 MJ. kg 1 ) and Petit Riesling (16,10 MJ. kg 1 ) with all wate volume 49,09 % and 41,97 %. By the help of laboatoy measuement, calculations and statistic evaluation of esults was not show the influence of diffeent vaienties on funds of heating value. gape wine, cane, caloimete, total heating value, heating value V ČR zaujímají vinice výměu přibližně ha. Při zimním řezu vinic vzniká každoočně značné množství odpadního éví, kteé představuje odpadní dřevní hmotu využitelnou po enegetické účely. Opodstatněnost tohoto využití je posílena vysokou koncentovaností pěstitelských ploch vinic především v jihomoavském egionu. Opomíjet nelze ani menší emisní zátěž životního postředí při řízeném spalování dřevní hmoty (ZEMÁNEK, BURG; 2008). S ohledem na spon výsadeb, kteé se v podmínkách ČR pohybují nejčastěji v ozmezí 2,2 3,0 0,8 1,3 může půměný hektaový výnos éví činit 1,8 2,8 t. ha 1 (ŽUFÁNEK, 1998; FOJTÍKOVÁ, 2006), což činí 1,5 2,0 t. ha 1 suchého mateiálu. Podle ČERVINKY a ŠVECE (2008) připadá z celkové plochy vinic cca ha (74 %) na pěstitele s ozlohou v kategoiích 1 5 ha a nad 5 ha, u kteých je eálný předpoklad po uplatnění technologií enegetického využití éví. Celková oční bilance v podukci éví v ČR pak činí t odpadního éví v čestvém stavu. Existují předpoklady, že éví podcené v meziřadí vinic a zapavené do půdy může znamenat zvýšené iziko výskytu choob a škůdců (BADA- LÍKOVÁ, ČERVINKA; 2008). Chaakte éví jako dřevní hmoty je z hlediska enegetického využití poměně výhodný. Dá se elativně snadno štěpkovat, případně lisovat do balíků stejných ozměů. Z hlediska manipulace, dopavy a skladování je to pozitivní skutečnost. Výhřevnost tohoto mateiálu významně závisí na odůdě évy vinné a na vlhkosti spalované hmoty. Při janím řezu obsahuje éví značný podíl vlhkosti, což při jeho enegetickém využití znamená nutnost dosoušení (ZEMÁNEK, 2008). Po bilancování využitelného enegetického potenciálu éví je nutné znát hodnoty výhřevnosti. Výhřevností ůzných duhů odpadní dřevní hmoty se v minulosti zabývalo několik autoů, např. HERZÁN (1993), SEDLO (1994). Jejich páce potvzují značný ozptyl výhřevnosti. Cílem páce bylo stanovení vlhkosti, spalného tepla a výhřevnosti kaloimetickou metodou u štěpky z éví ůzných odůd évy vinné po zimním řezu vinic. MATERIÁL A METODY Hodnocené odůdy Pokusná měření byla pováděna v oce 2009 v expeimentální laboatoři VÚZT Paha Ruzyně. Réví z pěti odůd évy vinné bylo odebáno v polovině března 2009 na stanovišti Velké Bílovice. Po štěpkování bylo využito odpadní éví odůd Mülle Thu- 185

2 186 J. Souček, P. Bug gau (MT), Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moavský (MOPR), Svatovavřinecké (SV) a Modý Potugal (MP). Jednotlivé odůdy se vzájemně odlišují habitem keře a odlišnou podukcí odpadního éví. Pýty hodnocených odůd se při odběu lišily vlhkostí a tvdostí dřeva. Stanovení vlhkosti Stanovení vlhkosti a sušiny ve zkoumaných vzocích bylo ealizováno agolaboatoří VÚZT, v.v.i. standadním laboatoním postupem podle ČSN ISO 1928:1999 a podle ČSN :1978. Po stanovení obsahu sušiny byla použita laboatoní sušána MEMMERT a váhy KERN 572. Měřicí apaatua po stanovení spalného tepla Spalné teplo vyjadřuje množství tepelné enegie, kteé se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva (nejčastěji 1 kg) při ochlazení vzniklých spalin na původní teplotu 20 C. Jednotkou spalného tepla je jeden joule (J) vztažený na jeden gam nebo kilogam paliva. Výhřevností je naopak označena veličina, kteá vyjadřuje množství tepelné enegie, kteé se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva, přičemž voda obsažená ve spalinách zůstane ve fomě vodní páy. Vzhledem k tomu, že spaliny obsahují vždy učité množství vody, kteou původně obsahovalo palivo a vody vzniklé spálením vodíku, je spalné teplo učitého paliva vždy větší než jeho výhřevnost. Po stanovení spalného tepla byl použit kaloimet HAAKE FISONS HC 10 a analytické váhy METTLER AE 160. Stanovení výhřevnosti Hodnoty spalného tepla získané při měření byly využity po výpočet výhřevnosti. Výhřevnost (Q ) i štěpky z éví byla stanovena výpočtem podle ČSN dle vztahu: Q i = Q s γ(w t + 8,94H t ), (MJ.kg 1 ) kde: Q i... spalné teplo původního vzoku (MJ.kg 1 ) γ... koeficient, kteý 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 t... obsah veškeé vody v původním vzoku (%) H t... obsah vodíku v původním vzoku (%) K vyhodnocení půkaznosti ozdílů mezi hodnocenými vaiantami pokusu byla použita analýza vaiance (hladina významnosti α = 0,05). Uvedené metody statistického vyhodnocení byly aplikovány pomocí počítačového softwau UNISTAT 4.53 po Excel a MS Excel. VÝSLEDKY A DISKUSE Při kaloimetických zkouškách, povedených po každou z hodnocených odůd ve dvou opakováních, byly nejpve stanoveny hodnoty spalného tepla. Z těchto hodnot byla následně výpočtem podle ČSN stanovena výhřevnost éví u jednotlivých hodnocených odůd. Výsledný přehled půměných naměřených hodnot spalného tepla a půměných vypočítaných hodnot výhřevnosti uvádí Tab. I. V Gafech 1 a 2 jsou znázoněny hodnoty výhřevnosti a spalného tepla u éví z jednotlivých odůd v závislosti na vlhkosti. Z hodnot uvedených v Tab. I vyplývá, že se výhřevnost zkoumaných vzoků pohybuje v ozmezí 15,93 16,64 MJ. kg 1. Ke zjištění statistické půkaznosti ozdílů výhřevnosti mezi hodnocenými odůdami byla použita analýza vaiance. Z výsledků uvedených v Tab. II vyplývá, že mezi hodnotami výhřevnosti éví získaného z ůzných odůd évy vinné nejsou statisticky půkazné ozdíly. Nejvyšší hodnoty výhřevnosti byly stanoveny u odůdy Modý potugal (16,64 MJ. kg 1 ), Muškát moavský (16,39 MJ. kg 1 ) a Mülle Thugau (16,36 MJ. kg 1 ). U vzoků éví získaných z těchto odůd byly současně stanoveny nejnižší hodnoty obsahu veškeé vody (12,71 %, 4,59 % a 12,15 %). Naopak nejnižší hodnoty výhřevnosti byly zjištěny u éví odůd Svatovavřinecké (15,93 MJ. kg 1 ) a Ryzlink vlašský (16,10 MJ. kg 1 ) s obsahem veškeé vody 49,09 % a 41,97 %. HERZÁN (1993) uvádí výhřevnost éví s 20% vlhkostí hodnotou 13,65 MJ. kg 1. V zahaničí se výhřevností éví zabýval např. WALG (2007), kteý I: Půměné hodnoty sledovaných paametů I: The aveage values of monitoed paametes Hodnocená odůda Půměné hodnoty Vlhkost (%) Spalné teplo (MJ.kg -1 ) Výhřevnost (MJ.kg -1 ) Svatovavřinecké (SV) 49,09 18,66 15,93 Ryzlink vlašský (RV) 41,97 18,65 16,10 Sauvignon (SG) 39,73 18,60 16,11 Veltlínské zelené (VZ) 40,82 18,73 16,21 Mülle Thugau (MT) 12,15 18,18 16,36 Muškát moavský (MOPR) 4,59 18,03 16,39 Modý Potugal (MP) 12,71 18,47 16,64

3 Stanovení výhřevnosti u štěpky éví z vinic 187 výh evnost spalné teplo obsah veškeé vody Výh evnost (MJ.kg -1 ) Spalné teplo (MJ.kg -1 ) Obsah veškeé vody (%) 15 Svatovav inecké (SV) Ryzling vlašský (RV) Sauvignon (SG) Veltlínské zelené (VZ) od da Mülle Thugau (MT) Muškát moavský (MOPR) Modý Potugal (MP) 0 1: Půměné hodnoty vlhkosti, splaného tepla a výhřevnosti 1: The aveage values of moistue, total heating value and heating value 20 19,5 spalné teplo výh evnost Výh evnost (MJ.kg -1 ) Spalné teplo (MJ.kg -1 ) 19 18, , , , Obsah veškeé vody (%) 2: Závislost výhřevnosti a spalného tepla hodnocených vzoků na vlhkosti 2: The dependence of total heating value and heating value on moistue II: Výsledné hodnoty výhřevnosti vyhodnocené pomocí analýzy ozptylu II: The esultant values of heating value tested with analysis of vaiance Zdoj vaiability Součet čtveců Stupně volnosti Půměný čtveec Stat. F Významnost Hlavní efekty 0, ,110 0,966 0,5086 Výhřevnost 0, ,110 0,966 0,5086 Vysvětleno Chyba 0,660 0, ,110 0,114 Celkem 1, ,112 0,966 0,5086

4 188 J. Souček, P. Bug uvádí výhřevnost éví při 20% vlhkosti hodnotou 12,6 MJ. kg 1. Výsledky získané měřením potvzují ovněž údaje PASTORKA, KÁRY a JEVIČE (2004). Podle těchto autoů se hodnota spalného tepla sušiny ostlinných lignocelulozových suovin liší velmi málo a pohybuje se na úovni 17,5 až 19,0 MJ. kg 1. Hodnotu spalného tepla ostlinných suovin může zvýšit zvýšený obsah enegeticky hodnotnějších složek, jako například pyskyřice nebo oleje. Ke snížení spalného tepla naopak dojde při zvýšené přítomnosti anoganických nečistot nebo při napadení hmoty houbami, plísněmi či jinými biodegadabilními pocesy. Ze získaných výsledků hodnocení výhřevnosti éví vyplývá, že jedním z hlavních faktoů ovlivňujících jeho hodnoty je jeho vlhkost. Ta by se u éví s ohledem na dosažení maximální výhřevnosti měla pohybovat kolem %. Také SLADKÝ (2002) uvádí, že náůst vlhkosti u éví nad hodnotu 20 % vyvolává vyšší spotřebu paliva k dosažení stejného topného výkonu a to až o %. ZÁVĚR Páce se zabývala stanovením výhřevnosti u štěpky z éví sedmi ůzných odůd évy vinné kaloimetickou metodou. Ze získaných výsledků vyplývá, že nejvyšší hodnoty výhřevnosti byly stanoveny u dřevní štěpky z odůdy Modý potugal (16,64 MJ. kg 1 ) a Muškát moavský (16,39 MJ. kg 1 ). Štěpka těchto odůd současně vykazovala nejnižší hodnoty vlhkosti 12,71 % a 4,59 %. Naopak nejnižší hodnoty výhřevnosti byly zjištěny u éví odůd Svatovavřinecké (15,93 MJ. kg 1 ) a Ryzlink vlašský (16,10 MJ. kg 1 ) s vlhkostí 49,09 % a 41,97 %. Získané hodnoty výhřevnosti dokazují celkovou enegetickou hodnotu štěpky z éví, kteá je sovnatelná s výhřevností dřevní štěpky listnatých dřevin. Výsledky ovněž dokazují že jedním z hlavních faktoů ovlivňujících hodnoty výhřevnosti je vlhkost, kteá se u éví v čestvém stavu může pohybovat až na úovni kolem %. S ostoucím obsahem vody výhřevnost štěpky z éví klesá. Napoti tomu hodnota spalného tepla má s ostoucí vlhkostí míně vzestupný půběh. To může být způsobeno dlouhodobým vysýcháním při venkovním skladování za působení povětnostních a biodegadabilních vlivů, čímž může dojít k degadaci někteých enegeticky vydatnějších složek. Z hlediska enegetického využití jsou však tyto ozdíly zanedbatelné. Po dosažení maximální výhřevnosti by vlhkost štěpky u éví měla pohybovat kolem %. SOUHRN Předkládaná páce se zabývá stanovením výhřevnosti dřevní štěpky z éví u sedmi ůzných odůd évy vinné. Výsledky dokazují nejvyšší hodnoty výhřevnosti u odůdy Modý potugal (16,64 MJ. kg 1 ) a Muškát moavský (16,39 MJ. kg 1 ). Štěpka těchto odůd současně vykazovala nejnižší hodnoty vlhkosti 12,71 % a 4,59 %. Naopak nejnižší hodnoty výhřevnosti byly zjištěny u éví odůd Svatovavřinecké (15,93 MJ. kg 1 ) a Ryzlink vlašský (16,10 MJ. kg 1 ) s vlhkostí 49,09 % a 41,97 %. Výsledky laboatoního měření, výpočtů a statistického vyhodnocení nepokázaly vliv jednotlivých odůd na hodnotu výhřevnosti. éva vinná, éví, kaloimet, spalné teplo, výhřevnost Příspěvek vychází z řešení výzkumného pojektu NAZV č. QG 60083, Konkuenceschopnost bioenegetických poduktů. LITERATURA BADALÍKOVÁ, B., ČERVINKA, J., 2008: Vývoj půdní stuktuy po zapavení štěpky vinné évy. Sboník příspěvků z konfeence 12. Pedologické dny, Antopogenní zatížení půd, ČZU v Paze, 175 s. ISBN ČSN Tuhá paliva stanovení spalného tepla a výpočet výhřevnosti ČSN Tuhá paliva stanovení obsahu vody ČSN ISO 1928: 1999 Tuhá paliva stanovení spalného tepla kaloimetickou metodou v tlakové nádobě a výpočet výhřevnosti ČERVINKA, J., ŠVEC, M., 2008: Odpadní dřevo z évy vinné jako fytopalivo. Sboník efeátů z mezináodní vědecké konfeence Využití zemědělské techniky po tvale udžitelný ozvoj : ZF MZLU, s. ISBN FOJTÍKOVÁ, I., 2006: Návh na využití BDO z vinic ve Velkopavlovické vinařské oblasti. Diplomová páce. VŠB: Ostava, 49 s. HERZÁN, Z., 1993: Využití dřevního odpadu v zahadnické výobě po enegetické účely. Diplomová páce, Bno: VŠZ v Bně. 47 s. PASTOREK, Z., KÁRA, J., JEVIČ, P., 2004: Biomasa obnovitelný zdoj enegie. Paha: FCC PUBLIC, 284 s. ISBN SEDLO, J., 1994: Ekologické vinohadnictví. 1. vyd. Paha: Ministestvo zemědělství v Agospoji Paha, s. ISBN

5 Stanovení výhřevnosti u štěpky éví z vinic 189 SLADKÝ, V. et al., 2002: Obnovitelné zdoje enegie fytopaliva. Paha: VÚZT. 62 s. ISBN X WALG, O., 2007: Taschenbuch de Weinbautechnik. 2. vyd. Kaiseslauten: Roh Duck. 620 s. ISBN ZEMÁNEK, P., 2008: Možnosti využití éví z vinic po enegetické účely. Vinařský obzo č. 10, očník 101. s ISSN ZEMÁNEK, P., BURG, P., 2009: Stanovení nákladů při enegetickém použití odpadního éví z vinic. Vědecká příloha časopisu Úoda, 12: ISSN ŽUFÁNEK, J., 1998: Bilance zdojů biologických odpadů ve vinohadnictví a ovocnictví. Sboník z mezináodní konfeence Ekologické aspekty výzkumu, vývoje a povozu zahadnické techniky, konané u příležitosti setkání katede a ústavů VŠ a výzkumných pacovišť v Lednici , s Adesa Ing. Jiří Souček, Ph.D., Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Dnovská 507, Paha 6 Ruzyně, Česká epublika, doc. Ing. Patik Bug, Ph.D., Ústav zahadnické techniky, Mendelova zemědělská a lesnická univezita v Bně, Valtická 337, Břeclav, Česká epublika

6 190