PARAMETRY ODPADNÍHO DŘEVA RÉVY VINNÉ

Transkript

1 PARAMETRY ODPADNÍHO DŘEVA RÉVY VINNÉ THE GRAPEVINE WASTE WOOD DESINTEGRATION PARAMETERS J. Souček 1), P. Burg 2), M. Kroulík 3) 1) VÚZT v.v.i. Praha 2) MZLU Brno 3) ČZU Praha Abstract The ethod of waste raw aterials dispose is iportant operation. Entered eans appear in price of products. Utilization of waste aterials is ethods of production efficiency iproveent. The grapevine waste wood is possible to use as soon as for energy products production. The authors publish paraeters of disintegration in this article. The paraeters were taken during easuring and statistical evalution. Keywords: bioenergy, biofuels, grapevine, desintegration, chipping Úvod Využití zbytkových surovin ze zeědělské prvovýroby je postup, poocí kterého lze zabránit vzniku odpadu, roznožování škůdců a vylepšit celkovou bilanci živin a energie v zeědělství. Typický příklade zbytkové suroviny ze zeědělství je výřez z pororstů vinné révy (dále označováno jako réví). Tato surovina je zdroje nezanedbatelného nožství ateriálu využitelného při výrobě bioenergetických produktů. Podle provedených ěření (SOUČEK, 2007) je průěrný výnos hoty při údržbě porostu cca 2 t.ha -1. Při současné počtu ha vinic v ČR je to 38 tisíc tun ročně. V porovnání se zbytkovou bioasou vznikající při údržbě ovocných nebo okrasných dřevin vykazuje réví vyšší nožství sušiny než ovocná výsadba. Pohybuje se v rozezí 51 až 75 %. Výhřevnost vzorků réví odebraných běhe ěření v létech 2006 až 2008 byla 16,9 až 17,5 MJ.kg -1. Z hlediska ožnosti využití při výrobě bioenergetických produktů je výhodou, že se údržba vinohradů periodicky každoročně opakuje. Réví je ožné stříhat v období prosinec březen, tedy v období topné sezóny. Dostupnost suroviny ůže být v případě špatného počasí obtížnější, ale k naprosté většině pozeků vede kounikace sjízdná pro nákladní autoobil do 7 t nebo alespoň traktorovou soupravu i v případě nepříznivých podínek, takže dostupnost suroviny lze obecně označit jako dobrou. ZEMÁNEK (2001) popisuje využití štěpkovaného réví v kopostovací procesu, nevylučuje však jeho spalování po předchozí úpravě. WALG (2007) uvádí, že odpadní réví z vinic lze pro energetické účely využívat ve forě kulatých nebo hranatých slisovaných balíků nebo po naštěpkování ve forě briket, případně volně ložené štěpky. V oblasti technologií využívajících štěpkovaného réví jsou využívány štěpkovače produkující štěpku různé velikosti. Nejjednodušší variantu představuje řešení, kdy je réví na okraji vinice štěpkováno na štěpku o střední velikosti částic (energetická štěpka), které jsou po vysušení využívány jako palivo v kotlích na dřevní štěpku, doplněných standardníi podavači (MUŽÍK, 2007). Cíle práce bylo stanovit a vyhodnotit vliv odrůdy na paraetry štěpkování réví. Materiál a etody Pokusná ěření byla prováděna ve druhé polovině března 2007 na stanovištích Rakvice, Velké Bílovice a Karlštejn. Pro štěpkování bylo využito odpadní réví odrůd Modrý Portugal (MP), Svatovavřinecké (SV), Müller Thurgau (MT), Veltlínské zelené (VZ), Ryzlink vlašský (RV) a Sauvignon (SG). Jednotlivé odrůdy se liší habite keře a vzniká u nich odlišné nožství odpadního réví. Navíc se liší charaktere, hlavně rozěry prýtů a tvrdostí dřeva. Sledovány byly exploatační paraetry obilního štěpkovače PEZZOLATO 110 Mb poháněného čtyřtaktní zážehový otore HONDA GX 120 o výkonu 9 kw. Stroj je vybaven diskový dvounožový štěpkovací ústrojí, systée non stress pro zajištění rovnoěrného přísunu ateriálu a zabránění poklesu otáček štěpkovacího ústrojí. Rozěry vkládacího hrdla jsou 110 x 115, příčný průěr zpracovávaného dřeva uváděný výrobce je Průěr zpracovaného réví se pohyboval od 10 do 20. Pro zvýšení objektivity naěřených údajů byl při štěpkování kladen důraz na ostrost nožů, protiostří a nastavení otáček pracovního ústrojí. Stroj je vybaven digitální otáčkoěre a ovládání stroje uožňuje otáčky přesně nastavit. Přehled ěřených veličin uvádí Tab. 1. 1

2 Tab. 1: Přehled ěřených veličin Sledovaný paraetr Jednotka Způsob stanovení odečet časového Čas potřebný ke h úseku na přesných štěpkování stopkách Hotnost získané vážení na závěsné kg štěpky Obje spotřebovaného paliva Otáčky štěpkovacího ústrojí l in -1 Obsah veškeré vody % Střední délka částic váze etoda dolévání do nádrže poocí oděrného válce odečet z otáčkoěru laboratorně podle ČSN sítovou analýzou podle ČSN ISO Z hodnot sledovaných paraetrů byla dále vypočítána výkonnost štěpkovače, ěrná spotřeba paliva a sypná hotnost získané štěpky: Výkonnost stroje (Q ), jako hotnost získané štěpky za časový úsek Q, (kg.h -1 ) (1) t kde: hotnost získané štěpky (kg) t doba štěpkování (h). Měrná spotřeba paliva (V sp ) kde: V Vph 1000, (l.t -1 ) (2) sp. V ph obje spotřebovaného paliva za dobu štěpkování (l) hotnost získané štěpky (kg). Sypná hotnost štěpkovaného ateriálu (ρ s ) je definována jako střední hustota v prostoru nespojitě rozložené, volně sypané látky. Jedná se tedy o sypnou hotnost nesetřeseného ateriálu s s, (kg. -3 ) (3) V s kde: s hotnost daného objeu látky (kg) V s geoetrický obje sledované nádoby ( 3 ). K vyhodnocení průkaznosti rozdílů ezi hodnocenýi variantai pokusu byla použita analýza variance (hladina význanosti á = 0,05). Jako etoda následného testování byl použit Tukeyův HSD test na hladině význanosti α = 0,05 a α = 0,01. Uvedené etody statistického vyhodnocení byly aplikovány poocí počítačového softwaru Unistat 4.53 pro Excel a MS Excel. Výsledky a diskuse Při štěpkování bylo réví do vstupního hrdla štěpkovače vkládáno ručně. Pro lepší přísun ateriálu k pracovníu ústrojí je štěpkovač vybaven dvojicí podávacích válců s hydraulický pohone. Stanovení paraetrů probíhalo u odrůd Müller Thurgau, Modrý Portugal, Svatovavřinecké cca tři týdny po řezu a réví odrůd Veltlínské zelené, Ryzlink vlašský a Sauvignon ihned po řezu. S ohlede na zjištěný obsah vody byla tato prodleva nevýznaná, vlhkost štěpkovaných ateriálů byla srovnatelná. Výsledné hodnoty sledovaných paraetrů uvádí Tab. 2. Podle Sianova (Sianov, 1993) je z hlediska kvality a kvantity štěpek nejvhodnější dřevo čerstvé, okré a široké. Z hlediska anatoické stavby ěkké, rovné, bez suků, které pochází z větví nebo kene strou. Těchto předpokladů je však u odpadního réví po řezu vinic obtížné dosáhnout, protože svý charaktere představuje nesourodý ateriál (ZEMÁNEK, 2000). Z hodnot uvedených v Tab. 2 vyplývá, že se výkonnost štěpkovače při štěpkování réví o průěrné obsahu veškeré vody 40,70 % pohybovala v intervalu kg.h -1 (0,52 až 0,99 3.h -1 ). Z výsledků statistického vyhodnocení (Tab. 3 a Tab. 4) vyplývá, statistická průkaznost vlivu réví na výkonnost štěpkovače podle jednotlivých odrůd. Nejvyšší výkonnost byla dosažena u štěpkování odrůd Svatovavřinecké a Sauvignon, které vytvářejí dostatečně dlouhé, silné příé prýty. To uožňuje plynulé štěpkování při dobré zaplnění vkládacího hrdla stroje. Skutečností je také, že se tyto dvě odrůdy vyznačují výrazně tvrdší dřeve, jak ostatně napovídá objeová hotnost (660 kg. -3, 472 kg. -3 ). O tvrdosti dřeva těchto dvou odrůd svědčí i zkušenosti pracovníků provádějících ruční řez vinic, kteří potvrzují sníženou výkonnost a vyšší náahu ruky právě při řezu těchto dvou odrůd. Z výsledků lze usoudit, že tvrdší réví je pro štěpkování vhodnější než houževnaté réví ostatních odrůd. Tí lze také do jisté íry vysvětlit nižší výkonnost štěpkovače u ostatních odrůd. Přestože charakter réví není ovlivněn pouze odrůdovýi vlastnosti, ale také pěstitelský systée a soubore agrotechnických opatření, jako je např. typ vedení, způsob řezu a provedení zelených prací nebo hnojení, je vliv odrů- 2

3 Tab. 2: Výsledky hodnot zjištěné ěření a výpočte Sledovaný paraetr Jednotka Průěrná hodnota (ze dvou opakování) sledovaného paraetru u odrůdy MT VZ RV SG SV MP Čas potřebný ke štěpkování h 0,42 0,28 0,25 0,53 0,33 0,67 Hotnost štěpkovaného ateriálu kg , Spotřeba paliva l 0,7 0,63 0,64 1,1 0,7 0,8 Otáčky štěpkovacího s -1 ústrojí (in -1 ) (1 900) Obsah veškeré vody % 40,60 40,02 41,97 39,73 41,04 40,82 Sypná hotnost štěpkovaného ateriálu kg Střední délka částic 8,92 4,38 9,24 4,40 4,32 8,58 Výkonnost stroje kg.h Výkonnost stroje 3.h -1 0,67 0,59 0,73 0,56 0,99 0,52 Měrná spotřeba paliva (Natural 95) l.kg -1 5, , , , , , Tab. 3: Analýza rozptylu výkonnost štěpkovače Zdroj variability Součet čtverců Stupně Průěrný volnosti čtverec Stat. F Význanost Hlavní efekty 73067, , ,083 0,0000 Výkonnost 73067, , ,083 0,0000* Vysvětleno 73067, , ,083 0,0000 Chyba 75, ,500 Celke 73142, ,333 Poznáka: * označuje statisticky průkazný rozdíl Tab. 4: Metoda následného testování Tukey-HSD Odrůda Průěr MP VZ MT RV SG SV MP 230,00 ** ** ** ** ** VZ 269,50 ** ** ** ** ** MT 290,00 ** ** ** ** ** RV 330,00 ** ** ** ** ** SG 370,00 ** ** ** ** ** SV 470,50 ** ** ** ** ** Poznáka: * označuje význaně odlišné páry (á = 0,05); ** označuje veli význaně odlišné páry (á = 0,01) 3

4 Tab. 5: Analýza rozptylu spotřeba pohonných hot Zdroj variability Součet čtverců Stupně Průěrný volnosti čtverec Stat. F Význanost Hlavní efekty 20, , ,630 0,0000 Spotřeba PH 20, , ,630 0,0000* Vysvětleno 20, , ,630 0,0000 Chyba 0, ,004 Celke 20, ,842 Poznáka: * označuje statisticky průkazný rozdíl Tab. 6: Metoda následného testování Tukey-HSD Odrůda Průěr SV MP SG MT RV VZ SV 4,520 ** ** ** ** ** MP 5,330 ** ** ** ** SG 5,530 ** * ** ** MT 5,795 ** ** * ** ** RV 7,710 ** ** ** ** ** VZ 8,110 ** ** ** ** ** Poznáka: * označuje význaně odlišné páry (á = 0,05); ** označuje veli význaně odlišné páry (á = 0,01) dy, která reprezentuje různé vlastnosti vstupního ateriálu na výkonnost nejvýraznější. Energetická náročnost štěpkování vyjádřená hodnotou ěrné spotřeby paliva také závisí na vlastnostech réví. Z výsledných hodnot uvedených v Tab. 2 vyplývá, že se ěrná spotřeba benzinu Natural 95 pohybovala v rozezí 4,52 8,12 l.t -1. Nejnižší hodnoty byly naěřeny při štěpkování réví z odrůdy Svatovavřinecké a Modrý Portugal, nejvyšší z réví odrůd Ryzlink vlašský a Veltlínské zelené. SOUČEK (2007) uvádí, že energie spotřebovaná při štěpkování závisí výrazně na stupni dezintegrace, fyzikálních vlastnostech štěpkovaného ateriálu (hustota) a typu pracovního ústrojí. Dalšíi faktory ovlivňujícíi kvalitu práce a výkonnost štěpkovačů jsou vlastnosti štěpkovaného dřeva jako např. vlhkost, pružnost, pevnost, tvrdost. Tuto skutečnost dokládají výsledky statistického hodnocení spotřeby pohonných hot provedeného poocí analýzy variance a etod následného testování (Tab. 5 a Tab. 6). Závěr Cíle práce bylo posoudit vliv odpadního réví získaného při ziní řezu vinic z různých odrůd na výkonnost štěpkovače a kvalitu štěpky. Výsledky potvrzují vliv odrůdových vlastností na výkonnost použitého štěpkovače při štěpkování réví. Nejvyšší výkonnost štěpkovače byla dosažena při štěpkování réví odrůd Svatovavřinecké a Sauvignon, kdy proces byl plynulý při dobré zaplnění vkládacího hrdla stroje. Obě tyto odrůdy zároveň vykazují nejvyšší objeovou hotnost (660 kg. -3, 470 kg. -3 ). Význaný ukazatele energetické náročnosti při výrobě štěpky je ěrná spotřeba pohonných hot. Nejnižší hodnoty ěrné spotřeby byly naěřeny při štěpkování réví z odrůdy Svatovavřinecké (4,52 l.t -1 ) a Modrý Portugal (5,33 l.t -1 ), nejvyšší z réví odrůd Ryzlink vlašský (7,71 l.t -1 ) a Veltlínské zelené (8,12 l.t -1 ). Při granuloetrické rozboru vykazovalo houževnaté dřevo odrůd Müller Thurgau, Modrý Portugal, Ryzlink vlašský, střední délku částic 8,58 9,24, zatíco štěpka z réví u odrůd s tvrdý dřeve (Svatovavřinecké a Sauvignon) ěla střední délku částic 4,32 4,40. Poznáka Příspěvek vznikl v ráci řešení projektu NAZV č. QG 60083, Konkurenceschopnost bioenergetických produktů. Literatura ABRHAM, Z.: Technologické systéy a ekonoika integrované produkce zeleniny a révy vinné. Podklad k periodické zprávě za projekt. Praha: VÚZT Praha a MZLU v Brně, s. MUŽÍK, O., SOUČEK, J., ABRHAM, Z.: Utilization of waste wood after vineyard pruning via production of solid bio-fuels. In Advances in labour and achinery anage- 4

5 ent for a profitable agriculture and forestry : XXXII CI- OSTA-CIGR Section V, conference , Slovak University of Agriculture, Nitra. Nitra : Slovenská poľnohospodárska univerzita, 2007, s ISBN SIMANOV, V.: Dříví jako energetická surovina. Praha: Agrospoj, MZe ČR, s. SLADKÝ, V. at al.: Obnovitelné zdroje energie fytopaliva. Praha: VÚZT, s. ISBN X SOUČEK, J., BURG, P., KROULÍK, M.: Dřevo z ovocných výsadeb jako potenciální zdroj energie. [Wood fro fruit woods as potentional resource of energy.]. In Sborník z Mezinárodní konference Stro a květina součást života. Průhonice s ZEMÁNEK, P.: Speciální echanizace echanizační prostředky pro kopostování. Brno: ZF MZLU v Brně, s. ISBN WALG, O.: Taschenbuch der Weinbautechnik. 2. Auflage. Kaiserslautern: Rohr Druck, s. ISBN Anotace Způsob nakládání s odpadníi surovinai v zeědělské výrobě je důležitou operací. Finanční prostředky vkládané do souvisejících operací se proítají do ceny produktů. Zhodnocení odpadních surovin lze celkovou efektivitu výroby vylepšit. Odpadní dřevo z révy vinné lze využít jako surovinu pro výrobu energetických produktů. Autoři v příspěvku publikují paraetry desintegrace získané ěření a jejich statistické vyhodnocení. Klíčová slova: bioenergetika, biopaliva, vinná réva, desintegrace, štipkování, Kontaktní adresa: Ing. Jiří Souček, Ph.D., Výzkuný ústav zeědělské techniky, v.v.i., Drnovská 507, Praha 6 Ruzyně, Česká republika, e-ail: jiri.soucek@vuzt.cz, tel: Ing. Patrik Burg, Ph.D., Ústav zahradnické techniky, Mendelova zeědělská a lesnická univerzita v Brně, 17. listopadu 1a, Břeclav, Česká republika, e-ail: xburg@node.endelu.cz, tel: Ing. Milan Kroulík, Ph.D., Česká zeědělská univerzita v Praze, Kaýcká 129, Praha 6 Ruzyně, Česká republika, e-ail: kroulik@tf.czu.cz, tel: