PILOTNÝ PROJEKT ENERGETICKÉHO VYUŽITIA SLAMY

Transkript

1 Technický a skúšobný ústav pôdohospodársky SKTC Rovinka Laboratórium aplikovaného výskumu, technológií a poradenskej činnosti Názov úlohy: PILOTNÝ PROJEKT ENERGETICKÉHO VYUŽITIA SLAMY Dôvod riešenia úlohy: Správa za etapu E úlohy E Pilotné projekty výroby tepelnej a elektrickej energie Riešiteľské pracovisko: TSÚP Rovinka Zodpovedný riešiteľ: Ing. Štefan Pepich Číslo úlohy: S december 2005

2 2 Anotácia Pepich Š., a kol. TSÚP Rovinka, 2005 Pilotný projekt energetického využitia slamy Pilotný projekt je vypracovaný v troch variantoch, energetické využitie slamy na výrobu tepla v živočíšnej výrobe pri výkrme hydiny, energetické využitie slamy pri sušení poľnohospodárskych produktov a využitie slamy pri vykurovaní 860 bytov v komunálnej sfére. str.: 30 tab.: 9 grafy: 1 obr.: 17 lit.: 8 príl.: 1 (3 str.)

3 3 OBSAH 1 ÚVOD DO PROBLEMATIKY 2 CIEĽ RIEŠENIA 3 METODICKÝ POSTUP RIEŠENIA 4 DOSIAHNUTÉ VÝSLEDKY 4.1 Pilotný projekt energetického využitia slamy v živočíšnej výrobe 4.2 Pilotný projekt energetického využitia slamy pri sušení poľnohospodárskych produktov 4.3 Pilotný projekt energetického využívania slamy pri vykurovaní bytov v komunálnej sfére 4 ZÁVERY A NÁVRH NA ĎALŠIE RIEŠENIE 5 ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY 6 PRÍLOHY č.1 Hala na výkrm brojlerov s technológiou na výrobu teplého vzduchu spaľovaním slamy

4 4 1 ÚVOD DO PROBLEMATIKY Slama z hustosiatych obilnín sa pri zbere zrna z časti drví priamo obilnými kombajnmi, rozprestiera po povrchu poľa a následne zapracováva do pôdy ako zdroj živín. Z prísne vedeckého, agronomického hľadiska je možné pozberať bez nebezpečia zníženia úrodnosti pôdy a tak zníženia organických zložiek v pôde všetku slamu olejnín a 25 až 50 % slamy obilnín. K tomu je treba zásadne zdôrazniť, že aj po zbere cca 3 tony slamy z hektára zostáva na poli, minimálne rovnaké množstvo vo forme koreňového systému, strniska a medzi strnisko spadnutých stebiel, ktoré obilný kombajn nepozbieral. Tieto zbytky sa dostanú do pôdy a keď dostanú dusíkatý prídavok, dostatočne zaistia potrebné množstvo organickej látky pre udržanie obsahu humusu v pôde. Ako vyplýva z analýzy uskutočnenej pracovníkmi TSÚP Rovinka 32 % poľnohospodárskych podnikov drví slamu z hustosiatych obilnín pri ich zbere a to na 42 % svojej výmery. Z toho vyplýva, že z celkovo obsiatych hustosiatych obilnín ha sa slama drví na výmere ha. Slama zo zostávajúcej plochy ha sa zberá. To predstavuje produkciu ton. Slama a rastlinné zvyšky po zbere repky, kukurice na zrno a slnečnice sa spravidla drví a zaoráva ako zdroj živín do pôdy. Slama z hustosiatych obilnín je využívaná v živočíšnej výrobe na kŕmne účely a na podstielanie. Slama, hlavne jačmenná sa pridáva do kŕmnej dávky hovädzieho dobytka v priemere v hodnote 1,6 kg na kus HD a deň. Na základe štatistických údajov o počtoch HD bola stanovená ročná potreba slamy na kŕmne účely. Ročne je na kŕmne účely potrebných ton slamy. Časť produkcie slamy sa spotrebováva v ŽV aj na podstielanie. Pri chove hovädzieho dobytka je uvažované s podstielkou pri 60 % početných stavov a potrebe 3,8 kg slamy na kus a deň. Pri hydine je uvažované so 70 % počtov, ktoré sú chované na hlbokej podstielke. Pri ovciach sa počítala potreba na 6 mesiacov, keď nie sú na pastve. Z uvedených údajov a zo štatistických údajov o stavoch hospodárskych zvierat je stanovená ročná potreba slamy na podstielanie. Táto hodnota predstavuje ton. V tabuľke 1 je uvedená ročná produkcia slamy, ktorá by mohla byť využitá na energetické účely bez toho, aby boli narušené potreby živočíšnej výroby alebo prísunu živín do pôdy. Teoretická ročná produkcia slamy na energetické účely Tabuľka 1 Druh slamy Ročná produkcia v t hustosiate obilniny kukurica zrnová repka slnečnica Spolu Súčasný energetický potenciál slamy všetkého druhu vychádza na základe ročnej produkcie slamy. K súčasným ročným produkciám slamy by bolo v najbližších rokoch možné pripočítať aj produkciu energetických plodín, ktoré by bolo možné pestovať na pôdach

5 5 vyňatých z pestovania plodín do potravinového reťazca. V takomto prípade by sa jednalo zhruba o ha. Pri predpokladaných úrodách energetických plodín 10 ton z 1 hektára by to mohlo predstavovať produkciu cca 3 mil. ton energetickej biomasy ročne. V tabuľke 2 je však uvedený len energetický potenciál slamy vhodnej na energetické využitie, ktorá sa dopestovala v roku 2005 s ohľadom na požiadavky živočíšnej výroby. Energetický potenciál slamy Druh slamy Možná ročná produkcia na energetické účely v t Tabuľka 2 Energetický ekvivalent GW h hustosiate obilniny kukurica slnečnica repka Spolu Celkový energetický potenciál slamy vhodnej na energetické účely predstavuje 7000 GWh elektrickej energie alebo TJ tepla. Využívanie slamy na energetické účely má značnú výhodu v tom, že stroje využívané v technologických linkách zberu a spracovania slamy sú bežne používané v poľnohospodárskej praxi a nie sú na ne požadované mimoriadne investičné náklady. Investičné náklady sú požadované len na technologické linky samotného energetického využívania ako sú kotle, kogeneračné jednotky, turbíny, generátory a pod. Slama z hustosiatych obilnín sa pri zbere zrna z časti výmery drví priamo obilným kombajnom, rozprestiera po povrchu poľa a následne zapracováva do pôdy ako zdroj živín. Pri tomto spôsobe je však nevyhnutné pridávať do pôdy tekutý dusík, aby sa slama rozložila. Zapracovávanie slamy prináša so sebou však riziká, že do pôdy sa spolu s ňou zapracujú aj hubovité choroby obilnín. Ďalšou nevýhodou je potreba dusíkatých hnojív na rozklad slamy, ktoré by mohli byť využívané samotnými rastlinami pri vegetačnom procese. 32 % poľnohospodárskych podnikov drví slamu priamo pri zbere obilnín a to na 42 % svojej výmery. Spolu je to plocha cca ha. Za pozornosť stojí aj skutočnosť, že pri drvení slamy spotrebuje obilný kombajn o 20 % viac pohonných látok ako keď slamu pri zbere len ukladá na riadok. Na Slovensku sa pestujú hustosiate obilniny na ploche cca ha. Ak sa slama z plochy ha drví priamo pri zbere ostáva ha z ktorých sa slama zberá. Zber nariadkovanej slamy obilným kombajnom sa uskutočňuje dvomi hlavnými spôsobmi: 1. zber samozberacími vozmi 2. zber lismi Z týchto technológií prevláda zber lismi, nakoľko má niekoľko výhod. Manipulácia so slamou je jednoduchšia, podobne ako uskladnenie a hlavne následná manipulácia pri jej využívaní v živočíšnej výrobe je jednoduchá. Lisovaná slama sa nakladačmi alebo manipulátormi ukladá do nastielacích vozov pri podstielaní hlavne hovädzieho dobytka alebo sa ukladá do kŕmnych a miešacích vozov pri príprave kŕmnych dávok hospodárskych zvierat. TJ

6 6 Nevýhodou sú zvýšené náklady pri tejto technológii zberu slamy, nakoľko do linky sú zapojené traktory s vyššou výkonovou triedou ako pri zbere zberacími vozmi, a tiež manipulátory a dopravné prostriedky na ich odvoz. Náklady na zber slamy lismi, ich manipulácia a odvoz a uskladnenie sa pohybujú od 200 do 500 Sk/t, v závislosti od zloženia strojno technologickej linky. Najvhodnejší spôsob uskladnenia lisovanej slamy je vo veľkokapacitnom halovom sklade s mostovým žeriavom s možnosťou dosušovania cez roštovú podlahu v prípade zvýšenej vlhkosti slamy. V praxi sa však viac využíva ukladanie balíkov do stohov v blízkosti objektov živočíšnej výroby. Technológia zberu voľnej slamy samozberacími vozmi má výhodu len v nižších nákladoch na zber a odvoz z poľa. Nevýhodou však je nižšia objemová hmotnosť takto spracovanej slamy a tým aj zvýšené nároky na uskladňovacie priestory. Z toho dôvodu sa takto zberaná slama uskladňuje vo väčšine prípadov do stohov na poli. Takto uskladnená slama však vplyvom poveternostných podmienok je často veľmi znehodnotená a pre použitie v živočíšnej výrobe nevhodná. Okrem dvoch najrozšírenejších spôsobov zberu slamy (samozberacie vozy a lisy) je známych ešte niekoľko technológií zberu slamy, ktoré však nie sú rozšírené ale môžu byť použité pri energetickom využívaní slamy. Jedná sa hlavne o zber rezačkami, ktoré zberajú slamu z riadku, porežú ju a pneumaticky naložia na dopravný prostriedok. Rezačkou môžu byť zberané aj niektoré druhy energetických rastlín alebo aj obilnín na stojato, to je priamo na koreni, kedy sa zberá celá rastlina a následne sa reže. Takto spracovaná slama má nízku objemovú hmotnosť a zvýšené nároky na uskladnenie. Rezaná slama by sa mohla pri energetickom využívaní priamo využívať na spaľovanie alebo briketovanie. Tri hlavné technológie zberu slamy a to zber voľne loženej slamy, lisovanie a rezanie sa môže zabezpečovať celým radom mechanizačných prostriedkov, ktoré sa bežne používajú v poľnohospodárskej prvovýrobe. V tejto fáze prípravy slamy na energetické využitie nie je potrebný žiadny špeciálny stroj alebo zariadenie. Podľa druhu použitej techniky sa dajú pripraviť rôzne technologické linky a variabilita liniek umožňuje v každom poľnohospodárskom podniku zložiť a využívať vhodnú linku na zber slamy zo strojov, ktoré podnik vlastní. V súčasnosti sa zberá slama len z hustosiatych obilnín a slama z ostatných hospodárskych plodín sa spravidla drví buď priamo pri zbere alebo po zbere mulčuje a následne sa zapracováva do pôdy. Jedná sa o hlavne o slamu z repky, slnečnice, kukurice, hrachu a sóje. Rôzne technológie zberu slamy pripravujú aj rôzne formy slamy ako paliva, ktoré sa líšia objemovou hmotnosťou, hmotnosťou jedného kusu ako aj spôsobom manipulácie. V tabuľke 3 sú znázornené objemové hmotnosti jednotlivých typov paliva zo slamy.

7 7 Objemové hmotnosti palív zo slamy Palivo Merná hmotnosť kg/m³ Hmotnosť kusu v kg/kus Tabuľka 3 Spôsob manipulácie slama rezaná mechanicky nízkotlaké balíky štandardné vysokotlaké balíky štandardné veľké balíky valcové veľké balíky hranaté brikety sypané ,5 1 pelety sypané ,005 ručne a mechanicky ručne i mechanicky len mechanicky len mechanicky ručne a mechanicky ručne a mechanicky Technologické linky na energetické využitie slamy a ich zloženie je závislé od dvoch hlavných podmienok: 1. forma spracovania paliva - slama voľná - slama balíkovaná - slama briketovaná 2. spôsob energetického využitia - výroba tepla - na vykurovanie objektov - na ohrev teplej úžitkovej a technologickej vody - na ohrev vzduchu v sušiarenstve - výroba elektriny Zariadenia na spaľovanie slamy sa rozdeľujú podľa: - formy slamy určenej k spaľovaniu, ktoré môžu byť ako voľne ložená slama, kratšia alebo dlhšia rezanka, malé alebo veľké balíky a ich diel, brikety a pelety - tepelného výkonu spaľovacej komory: kotle etážového kúrenia s malým tepelným výkonom na spaľovanie drevených a slamených brikiet a peliet, kotle na brikety alebo pelety pre vykurovanie menších objektov, kotle na spaľovanie celých alebo rozdružených balíkov v teplárňach a väčších výrobných prevádzkach - spôsobu pridávania paliva ktoré sú rozdielne u spaľovacích komôr s dávkovaným pridávaním celých balíkov alebo ich dielov, spaľovacie komory s plynulou a regulovanou dodávkou rezanky slamy alebo tvarovaného, briketovaného paliva.

8 8 Na tieto systémy spaľovacích komôr založených na určitom spôsobe vkladania paliva (po dávkach, plynulé) nadväzujú systémy pridávania a rozvodu spalného primárneho a sekundárneho vzduchu, spôsobu jeho zmiešania so spalnými plynmi a rôzne spôsoby regulácie výkonu, akumulácie tepla, filtrácie spalín a ďalšie zariadenia ako sú kondenzátory vody zo spalín, spätné využívanie spalín k zníženiu emisií alebo predohrevu a predsušeniu vkladaného paliva. Za perspektívne pre spaľovanie slamy a ďalších stebelnín možno považovať: - malé spaľovacie komory s výkonom kw na spaľovanie peliet a brikiet s automatickou prevádzkou a akumuláciou tepla - stredné spaľovacie komory s výkonom kw na spaľovanie rozdružených balíkov a rezanej slamy s automatickou prevádzkou - veľké spaľovacie komory s výkonom do 10 MW na spaľovanie celých veľkých balíkov slamy vo veľkých prevádzkach (teplárne, elektrárne) Všetky zariadenia na spaľovanie slamy musia zohľadňovať hlavné tri faktory: 1/ Veľký podiel splyňujúcich prchavých látok v slame a nevyhnutnosť uplatnenia oddelených priestorov pre splyňovanie, spopolnenie paliva a priestor pre tvorenie veľkého množstva spalných plynov s prídavkom horúceho sekundárneho vzduchu bez ochladzovania počas ich tvorenia, to znamená väčšie priestory spaľovacej komory a dohorievacej komory. 2/ Nutnosť oddelenia miesta odplyňovania a tvorenia spalných plynov od popola, aby sa zabránilo lepeniu a spekaniu popola v priestoroch s vysokými teplotami plameňa. Pomôže aj zariadenie na drvenie škváry na výstupe popola pri veľkých spaľovacích komorách, poprípade kombinovanie slamy s vápnom, kaolínom, uhlím a ďalšími materiálmi k zlepšeniu vlastností popola. 3/ Vysokú tepelno izolačnú schopnosť tvarovaných palív zo slamy a dlhší čas ich prehrievania a prehorievania ako je to pri tvarovaných palivách (brikety, pelety) z dreva, ako aj nižší obsah ľahšie splynovateľného ligninu, čo predlžuje dobu a rýchlosť zapálenia. Preto je u slamených brikiet a peliet vhodnejšie plynulé dávkovanie paliva ako dávkovanie v dlhých časových intervaloch. Pri výrobe elektrickej energie zo slamy pripadajú do úvahy dve základné technológie. - spaľovaním slamy vyrobené médium na pohon turbíny s generátorom, ktorý zabezpečuje výrobu elektrickej energie. Ako médium môže byť použité napr. voda, uhľovodíky ako izooktán, toluol alebo silikónový olej s bodom varu už pri teplote 40 C vhodný na ORC Organický Rankinov cyklus. - fermentačnými procesmi spracovaná slama a iné stebelniny, poprípade exkrementy s následnou výrobou bioplynu použitého na kogeneráciu, poprípade trigeneráciu.

9 9 1 CIEĽ RIEŠENIA Etapa úlohy E úlohy E Pilotné projekty výroby tepelnej a elektrickej energie s názvom Pilotný projekt energetického využitia slamy nadväzuje na etapu E Analýza súčasnej produkcie slamy vhodnej na energetické využitie, ktorá bola riešená v roku 2003 a na etapa E Technológie spracovania a energetického využitia slamy riešenej v roku 2004 mala stanovený cieľ vypracovania návrhu pilotného projektu na energetické využitie slamy. 3 METODICKÝ POSTUP RIEŠENIA Slovenská republika prijala úlohy krajín EÚ aj v oblasti ochrany životného prostredia. K týmto úlohám patrí aj zníženie produkcie skleníkových plynov, čo je hlavným obsahom Kyótskeho protokolu. Táto úloha sa dá dosiahnuť zvýšením podielu obnoviteľných zdrojov energie na celkovej produkcii energie z uhľovodíkových palív. Pre Slovensko z toho vyplýva cieľ do roku 2010 dosiahnuť 12 %-ný podiel z celkovej spotreby energie z obnoviteľných zdrojov, t. j. slnečná energia, vodná, veterná, geotermálna a energia biomasy. V súčasnosti je tento podiel na Slovensku len 3,6 %. Vysoké ciele postavené v Kyótskom protokole v oblasti ekológie sa presadzujú obtiažne, hlavne z toho hľadiska, že sa uskutočňujú pre prospech budúcich generácií a ich efekt nie je možné sledovať v súčasnosti. V Slovenskej republike sú pre niektoré obnoviteľné energie obmedzené podmienky. Ide hlavne o energiu veternú, vodnú a geotermálnu. Vysoký potenciál rozvoja je však u nás možno očakávať pri energetickom využívaní biomasy rastlín. Využívanie biomasy ako zdroja energie namiesto fosílnych palív má veľký vplyv na ochranu životného prostredia. Takouto alternatívou je aj využívanie poľnohospodárskej biomasy na energetické účely. Z poľnohospodárskej biomasy vhodnej na energetické účely pripadá najväčší podiel slame. Využívanie biomasy ako náhrady za fosílne palivá má aj nemalý ekonomický význam. Cena primárnych zdrojov energie na báze fosílnych palív bude podľa prognóz ekonómov narastať aj v budúcich rokoch, úmerne sa budú zvyšovať aj náklady na energiu. Z týchto dôvodov je nevyhnutné hľadať a využívať nové zdroje energie, ktoré umožnia znižovať náklady na energiu a tým aj náklady na výrobu poľnohospodárskych produktov, čo môže kladne vplývať na našu konkurencieschopnosť v rámci štátov EÚ a jednou z alternatív je aj poľnohospodárska biomasa. Cieľom úlohy bolo navrhnúť pilotný projekt na energetické využívanie slamy. Práce pri riešení úlohy boli zamerané na prípravu podkladov pre návrh a spracovanie pilotného projektu v troch variantoch: - projekt energetického využívania slamy pri výrobe tepla v živočíšnej výrobe, - projekt energetického využívania slamy pri sušení poľnohospodárskych produktov,

10 10 - projekt energetického využívania slamy pri vykurovaní bytov v komunálnej sfére. Spracovaniu projektu predchádzalo: - spracovanie kvantifikácie produkcie slamy v regiónoch, v ktorých pilotné projekty budú navrhnuté (Zvolen, Trnava, Dunajská Streda), - spracovanie analýzy druhotného zloženia slamy v sledovaných regiónoch, - vyhodnotenie energetickej bilancie súčasného riešenia, - spracovanie technických údajov navrhovaných strojno technologických liniek na energetické využívanie slamy. 1. Pilotný projekt energetického využívania slamy v živočíšnej výrobe, sa týka vykurovania a klimatizácie haly na výkrm hydiny. V hale sa produkuje brojlerových kurčiat v šiestich turnusoch. Ako zdroj energie je navrhovaná pšeničná slama z vlastnej produkcie poľnohospodárskeho podniku, ktorý hospodári na výmere hektárov. Ročná potreba slamy je 81 ton, čo predstavuje slamu z výmery 30 hektárov čo je 5 % výmery pestovaných hustosiatych obilnín. Pri cene slamy 400 Sk.t -1 sa ročné náklady na palivo pohybujú okolo 32 tis. Sk. Ak bude podnik využívať na vykurovanie zemný plyn budú ročné náklady desať násobne vyššie. Navrhovaná strojno technologická linka počíta s využívaním drvenej slamy a s kotlom o inštalovanom výkone 400 KW. 2. Pilotný projekt energetického využívania slamy pri sušení poľnohospodárskych produktov bol riešený s cieľom zníženia nákladov na energiu pri sušení, ktoré sa v súčasnosti pohybujú na hranici % z celkových nákladov v sušiarenstve. Projekt počíta s ročnou kapacitou sušiarne ton zrnín. Sušiareň je navrhovaná ako dvojkomorová boxová sušiareň o rozmeroch 20 x 50 m s kapacitou ton. Technológia energetického využívania slamy počíta so slamou drvenou a kotlom o inštalovanom výkone 2 MW. Takto riešená technológia dosušovania zrnín môže zabezpečiť úsporu nákladov na energiu oproti konvenčným sušiarňam až o %. Ako zdroj energie bude slúžiť slama vlastnej produkcie. 3. Pilotný projekt energetického využívania slamy pri vykurovaní bytov v komunálnej sfére rieši vykurovanie 860 bytov, ktoré ročne spotrebujú GJ tepla. Projekt počíta s využívaním nakupovanej slamy z okolia do 10 km v cene 900 Sk.t -1 s ročnou spotrebou ton. Technologická linka je navrhovaná na drvenú slamu a dvoma kotlami s inštalovaným výkonom 2 x 4 MW. Pri porovnaní navrhovaného riešenia a riešenia s vykurovaním zemným plynom je možné znížiť cenu tepla z 300 Sk.GJ -1 pri zemnom plyne na 74 Sk.GJ -1 pri vykurovaní slamou, čo je zníženie ceny až o 75 %. 5 DOSIAHNUTÉ VÝSLEDKY 5.1 Pilotný projekt energetického využitia slamy v živočíšnej výrobe Poľnohospodársky podnik v okrese Zvolen hospodári na výmere ha poľnohospodárskej pôdy z toho má ha ornej pôdy. Na výmere 620 ha pestuje hustosiate obilniny (pšenica, jačmeň, raž). Slamu z obilnín spotrebováva v živočíšnej výrobe v objeme 900 ton na podstielanie hovädzieho dobytka (HD) a hydiny. Slamu zberajú sberacími vozmi a je voľne ložená. HD chovajú v počte 570 ks z toho je 335 dojníc. Okrem HD chovajú 1 200

11 11 kusov ošípaných, 530 ks oviec a brojlerových kurčiat v šiestich turnusoch. Cieľom návrhu využívania biomasy na energetické účely je znížiť náklady na energiu a tak docieliť aj zníženie nákladov na výrobu kurčiat. Kurčatá chovajú vo dvoch halách a na zabezpečenie požadovanej klímy využívajú energiu LVO. Pre klimatizáciu haly na výkrm brojlerov sa v pilotnom projekte počíta s technologickou linkou na spaľovanie slamy s kotlom o inštalovanom výkone 400 kw. Kotol by mal byť inštalovaný namiesto jedného súčasného kotla na LVO a druhý kotol na LVO by slúžil ako zálohový. Ku kotlu na biomasu by bola inštalovaná technologická linka umiestnená pod novovybudovaným prístreškom vedľa haly. Na rozvod ohriateho vzduchu by slúžili súčasné rozvody. Prístrešok by zároveň slúžil aj ako sklad slamy na zhruba týždňovú prevádzku. Technologická linka by pozostávala: - dopravníkový pás na balíkovanú slamu (1) - rozdružovač (2) - ventilátor (3) - potrubie podrvenej slamy (4) - komín (5) - cyklón (6) - podávač slamy (7) - protipožiarne zariadenie - kotol (8) - nádrž na popol (9) - dymovod (10) - výmenník tepla - hala pre výkrm brojlerov - prístrešok pre technológiu a uskladnenie slamy Schéma technologickej linky pilotného projektu energetického využívania slamy v živočíšnej výrobe: 5 hala pre výkrm brojlerov prístrešok

12 12 Vybudovaný prístrešok by mal slúžiť pre inštaláciu technologickej linky a zároveň ako sklad balíkovanej slamy na cca týždňovú prevádzku. Naskladňovanie slamy na dopravník pre 5-6 balíkov o hmotnosti okolo 500 kg by zabezpečoval vysokozdvižný vozík poprípade čelný traktorový nakladač. Nakoľko poľnohospodársky podnik nevlastní lis na zber slamy, je pravdepodobné využitie podniku služieb na zabezpečenie tejto pracovnej operácie. Podniky služieb zabezpečovali v roku 2005 zber slamy v cenovom rozpätí Sk.ha -1. Pri úrode slamy 3 t.ha -1 je to okolo 400 Sk.t -1. Na základe týchto údajov bol stanovený aj predbežný výpočet porovnania nákladov na energiu pri vykurovaní LVO, zemným plynom a slamou. Pre zabezpečenie prevádzky jednej haly na výkrm brojlerov bola spotreba LVO za posledné dva roky v priemere kg ročne. Tomuto množstvu LVO podľa výhrevnosti zodpovedá spotreba m 3 zemného plynu alebo 80,5 tony slamy. Porovnanie nákladov na energiu pre jednotlivé druhy palív je v tabuľke 4. Porovnanie nákladov na energiu Tabuľka 4 Palivo Výhrevnosť Ročná spotreba Celková cena v Sk LVO 41 MJ.kg kg zemný plyn 36 MJ.m m slama 14 MJ.kg kg Ročná úspora nákladov na palivo pri vykurovaní jednej haly by činili v prípade náhrady LVO slamou okolo Sk. Pri šiestich turnusoch to predstavuje úsporu na jeden turnus Sk. Požadovaná produkcia slamy na spaľovanie sa dá dosiahnuť z výmery 30 ha hustosiatych obilnín. Odhadovaná investičná náročnosť technologickej linky na energetické využitie slamy je okolo 3 mil. Sk. Predpokladaná návratnosť vložených investícií je 4 6 rokov. V prílohe č. 1 je znázornená hala z katastrálnej mapy, pôdorys a rez haly z výkresovej dokumentácie. 4.2 Pilotný projekt energetického využitia slamy pri sušení poľnohospodárskych produktov Firma v okrese Trnava plánuje vybudovať komplex na spracovanie, sušenie a uskladnenie kukurice s ročnou kapacitou ton pre spracovateľský závod na výrobu škrobu. Na sušenie kukurice chce využiť ako nosič energie slamu. Firma chce v budúcnosti byť garantom pre okolité poľnohospodárske podniky v otázkach pestovania kukurice na potravinárske účely. Voľnú sušiacu kapacitu plánuje ponúknuť okolitým podnikom na sušenie poľnohospodárskych komodít. Pri návrhu pilotného projektu energetického využívania slamy na sušenie poľnohospodárskych produktov bolo zároveň navrhnuté riešenie celého areálu a pritom sa vychádzalo z niekoľkých základných predpokladov: - celkovo bude spracovaných a uskladnených ton kukurice, - bude spracovávaná celá úroda kukurice z vlastnej produkcie okolo ton,

13 13 - zvyšok bude od dodávateľov, - po príjme bude zrno čistené a odpad z čističky bude slúžiť ako palivo pre sušiareň, pri predpoklade 3 % odpadu to ročne bude predstavovať 900 ton paliva, - kukurica bude spracovávaná v potravinárstve pri výrobe škrobu, - vzhľadom na potravinárske využitie nesmie dôjsť k styku zrna so spalinami pri procese sušenia a nesmie stúpnuť teplota nad požadovanú hodnotu nakoľko by došlo k znehodnoteniu suroviny, - celý proces spracovania kukurice bude kontinuálny a automatizovaný. Návrh rozmiestnenia technológie v areáli počíta s mostovou váhou pri vstupe do areálu, cez ktorú budú prechádzať dopravné prostriedky pri vstupe so zrnom i palivovou slamou ako aj pri výstupe so zrnom. Dopravné cesty pre zrno vedú k zastrešenému prijímaciemu košu, ktorý nadväzuje na čističku zrna a komorovú sušiareň. Zrno po dosušení sa dostáva dopravnými cestami do vežových zásobníkov. Návrh rozmiestnenia technológie je na obrázku 3. Po odvážení palivovej slamy je umiestnená v sklade, ktorý je vybavený mostovým drapákovým žeriavom, zabezpečujúcim uskladnenie slamy a jej ukladanie na dopravníkový pás technologickej linky na spaľovanie slamy. Cestná mostová váha v uzavretom prevedení s parametrami 9m/30 t je situovaná pri vstupe do areálu v náväznosti na administratívnu budovu. Prijímací koš je prejazdný umožňujúci vyprázdnenie dopravných prostriedkov vyklápaním do strán aj dozadu. Zrno sa dostáva z roštu do zásobníka pod úrovňou zeme a dopravníkmi do čističky zrnín, s hodinovým výkonom 50 ton. Čistička zabezpečuje čistenie zrna a separáciu nečistôt, úlomkov a prímesí od čistého zrna. Čisté zrno je dopravované do zásobníka zrna a odtiaľ dopravnými cestami do sušiarne. Nečistoty sú dopravované do zásobníka a odtiaľ dopravnými cestami do kotla, kde slúžia ako palivo v zmesi so slamou. Pri objeme nečistôt 3 % pri čistení zrna, ročne sa môže využiť až 900 ton odpadu ako palivo. Boxová dvojkomorová sušiareň- je riešená ako hala o rozmeroch 20 x 50 m s kapacitou 3200 ton, vybavená nadúrovňovými sušiacimi kanálmi (obr. 2), ktoré sú vyrábané z perforovaných nehrdzavejúcich plechov lisovaných do tvaru vlnitých oblúkov, čo ich spevňuje (obr.1). Rozložením perforovaných plechov sa vytvoria sušiace kanále na rozvod sušiaceho média. Na tieto kanály sa naskladní zrno ktoré je možné dosušovať. Obr. 1 Obr. 2

14 14 OBR. 3 Doprava Slamy Sklad palivovej slamy Kotolňa na slamu Doprava kukurice koš čistička Boxová sušiareň silo silo silo silo silo silo Laboratórium MOŽNÉ SKLADOVÉ PRIESTORY Administratívna budova Doprava kukurice Mostová váha Vstup do areálu

15 15 K tomu aby bola vrstva zrna sušená a prevetrávaná, je potrebné do kanálov vháňať sušiaci vzduch a to požadovaným tlakom a v požadovanom množstve. Limitujúcou hodnotou, ktorá je zaužívaná a platná v EÚ, pre množstvo vzduchu pri vetraní obilovín je minimálne 10 m 3 vzduchu na 1 tonu zrna. Táto podmienka musí byť splnená pri navrhovaní ventilátora, ktorý vháňa teplý vzduch do sušiacich kanálov. Návrh počíta s naskladňovacou výškou zrna v boxe 4 m a dĺžkou sušiacich kanálov 7 m v každej polovici sušiarni. V pozdĺžnej osi boxovej sušiarne prechádza hlavný kanál na ktorý sú na obe strany napojené sušiace kanále. Osová vzdialenosť sušiacich kanálov je 1 m. Sušiareň je vybavená dvoma tepelnými snímačmi, z ktorých jeden je umiestnený v sušiarni a druhý sníma teplotu vonkajšieho vzduchu. Údaje zo snímačov slúžia ako zdroj údajov pre riadiacu jednotku, ktorá riadi proces sušenia. Okrem spomínaných údajov sleduje aj teplotu spalín v dymovode kotla na slamu a zloženie spalín a spolu s týmito údajmi riadi proces horenia v kotly reguláciou prívodu vzduchu a paliva. Hlavný kanál je napojený na prívod teplého vzduchu od výmenníka tepla, ktorý je napojený priamo na teplovodný kotol. Cez výmenník je preháňaný atmosferický vzduch pomocou ventilátora (obr.4), ktorý je ohrievaný na požadovanú teplotu. Boxová sušiareň je riešená tak, aby bola možnosť jednotlivé časti odstaviť od prívodu teplého vzduchu a proces sušenia zastaviť a tým umožniť vyprázdňovanie alebo naskladňovanie zrna (obr.5). Každý sušiaci kanál sa dá nezávisle odstaviť od prívodu vzduchu. To umožňuje kontinuálnu prevádzku sušiarne. Obr. 4 Obr. 5 Naskladňovanie zrna je zabezpečované od čističky sústavou horných dopravných ciest. Sústavu tvorí trojica pásových dopravníkov : stacionárny, pozdĺžne pojazdný a priečno-pozdĺžno pojazdný. Sústava (obr. 6) zabezpečuje príjem zrna do haly a jeho rozmiestnenie v jednotlivých boxoch. Na hlavný sušiaci kanál sú napojené z dvoch strán sušiace kanály. Oba hlavné boxy je možné priečne rozdeliť na viac častí, čím sa vytvorí sústava boxov umožňujúca oddelené naskladňovanie, sušenie a vyskladňovanie rôznych plodín, odrôd a šarží. Obr. 6

16 16 Steny boxov sú tvorené pozinkovaným trapézovým plechom (obr. 7) a umožňujú skladovanie zrnín do výšky 4 m. Steny svojou konštrukciou vylučujú možnosť vniknutia a prípadného kontaminovania zrna hlodavcami. Hlavný kanál sušenia s napojenými pozdĺžnymi sušiacimi kanálmi tvorí nosný tunel, schopný prenosu záťaže, a v celkovej sústave delenia sušiarne ne boxy tvorí zároveň aj centrálnu pozdĺžnu deliacu stenu (obr. 8). Obr. 7 Obr. 8 Výpadové otvory v podlahách, pre umožnenie vyprázdňovania boxov, budú prekryté samovyprázdňovacími kanálmi (obr. 9) rozmiestnenými po celej ploche podlahy sušiarne striedavo so sušiacimi kanálmi. Ich osový rozstup je taktiež 1 m. Cez ne bude vplyvom podtlaku prúdiť zrno do výpadových otvorov a odtiaľ do vyskladňovacieho dopravníka umiestneného v technologickom žľabe pod hlavným kanálom (obr. 10). Obr. 9 Obr. 10 Vyskadňovanie zrna spod vyskladňovacieho dopravníka pod hlavným kanálom a jeho vynesenie na horný naskladňovací dopravník ako aj na dopravník od čističky a na dopravník do uskladňovacích priestorov, ktoré tvoria vežové sklady, bude zabezpečovať vertikálny korčekový dopravník. Takto riešené dopravné cesty umožnia obeh tovaru od čističky až po sklady vrátane jednotlivých boxov v oboch smeroch.

17 17 Kotolňa na spaľovanie slamy a inej biomasy je priamo napojená na boxovú sušiareň. Kotol je teplovzdušný s inštalovaným výkonom 2 MW a ohriata voda vo výmenníku odovzdáva teplo ventilátorom preháňanému vzduchu, ktorý je tlačený do hlavného sušiaceho kanála a do jednotlivých bočných sušiacich kanálov. Kotolňa je rozdelená na dve časti na miestnosť so samotným kotlom a na časť s inštalovanou technológiou prípravy slamy na spaľovanie. Technologická linka spaľovania slamy pozostáva z dopravníkového pásu, na ktorý je pomocou mostového žeriava v sklade palivovej slamy nakladaná balíkovaná slama. Dĺžka dopravníka umožňuje naloženie 8 až 10 veľkých hranatých balíkov slamy. Dopravník posúva automaticky balíky slamy do rozdružovača, ktorý slamu rozdruží a poreže na požadovanú veľkosť. Dopravník s rozdružovačom je na obr. 11. Slama sa ďalej dostáva dopravnými cestami pneumatickými a mechanickými do drviča, zásobníka, ktorý je zároveň odlučovačom nečistôt a cez dávkovač a posúvač priamo do kotla (obr. 12). Pred vstupom slamy do kotla je protipožiarne zariadenie. Schéma technologickej linky na spaľovanie slamy je na obr. 13. Obr. 11 Obr slama 2- podávací pás 3- rozdružovač 4- šrotovník 5- dopravník 6- cyklón 7- dávkovač 8- podávač 9- protipožiarne zariadenie 10- kotol 11- komín 12- rozvod vody 13- ventilátor 14- výmenník 15- vzduchovod 16- roštová podlaha 17- sušený materiál 18- steny sušiarne 19- naskladňovanie Obr. 13

18 18 Technologická linka je doplnená o zásobník nečistôt z čističky zrnín a dopravného systému, ktorý dopravuje tento odpad do podávača a odtiaľ do kotla. Odpad slúži ako palivo a pridáva sa k palivovej slame. V kotolni je vyhradený priestor pre inštaláciu riadiacej jednotky, ktorá ovláda celý proces sušenia. Technológia spaľovania slamy umožňuje použiť aj iný druh biomasy ako paliva (drevná štiepka, pelety apod.). Kotol ohrieva vodu, ktorá je vedená do výmenníka tepla, kde je teplo odovzdávané sušiacemu vzduchu tlačenému ventilátorom do sušiaceho kanálu. Na kotol je napojený aj vykurovací systém administratívnej budovy poprípade aj iných objektov v areáli podniku. Sklad palivovej slamy má zabezpečiť stálu vlhkosť slamy do obsahu 12 % a je riešený ako hala o rozmeroch 20 x 50 m s výškou uskladnenia balíkovanej slamy do 6 m. Hala umožňuje uskladniť okolo 800 ton balíkovanej slamy. Toto množstvo postačuje na usušenia asi polovice ročnej produkcie tj ton kukurice. Sklad bude potrebné plniť 2x ročne. Celoročná spotreba slamy bude okolo ton, čo je slama z výmery 500 ha. Pri nákladoch 500 Sk.t -1 slamy budú náklady na palivo okolo 850 tis. Sk za rok. Pri sušení kukurice zemným plynom by náklady na palivo činili, pri cene plynu z októbra 2005, ročne výšku okolo 7,8 mil. Sk. Halový sklad je vybavený mostovým drapákovým žeriavom (obr. 14) na manipuláciu s balíkmi slamy. Do skladu zasahuje dopravník slamy zabezpečujúci zásobovanie rozdružovača balíkmi slamy. Drapákový žeriav tak zabezpečuje vykladanie slamy z dopravných prostriedkov, ukladanie balíkov v sklade a nakladanie slamy na dopravník linky na spracovanie slamy na spaľovanie. Obr. 14 Obr. 15 Halový sklad môže byť riešený, z hľadiska zníženia investičných nákladov, aj ako prístrešok so zavetrením severnej strany. Na naskladňovanie a manipuláciu s balíkmi slamy môže byť použitý samohybný manipulátor s hydraulicky vysúvateľnou ramenom (obr. 15). Zásobníky dosušeného zrna budú mať formu vežových skladov o priemere 10 m a výške 20 m, čo umožní uskladnenie 5 až 6 tis. ton zrna v jednom sile. Pri počte 6 síl bude možné uskladniť okolo 30 tis. ton zrna. Naskladňovanie síl bude zabezpečené vrchnými dopravníkmi, nadväzujúcimi na vertikálny korčekový dopravník z vyskladňovacieho dopravníka pod hlavným kanálom sušiarne. Vyprázdňovanie môže byť dopravníkmi na dopravný prostriedok alebo výpustným otvorom ak budú silá vyvýšené umožňujúce podjazd dopravným prostriedkom.

19 19 Na dosušenie ton kukurice je potrebné predpokladané množstvo slamy v objeme 1700 ton za predpokladu zabezpečenia vlhkosti slamy okolo 12 %. Pri vyššom obsahu vlhkosti sa znižuje výhrevnosť slamy a tým narastá aj jej množstvo potrebné na výrobu tepla. Pri priemernej úrode slamy 4 t.ha -1 sa táto potreba dá zabezpečiť z výmery 500 hektárov. Na energetické účely sa dá využiť slama z hustosiatych obilnín (pšenica, raž, ovos, tritikale) ale aj slama z iných poľnohospodárskych plodín (repka, kukurica, sója, hrach, slnečnica) alebo slama z energetických rastlín (ozdobnica čínska, energetický štiav a p.). Nakoľko užívateľ má vlastnú výmeru pestovania kukurice, je možné využiť na energetické účely vlastnú slamu a potrebu doplniť nákupom hlavne pšeničnej a repkovej slamy. Z hľadiska energetického medzi navrhovanými druhmi slamy sú minimálne rozdiely a ich výhrevnosť sa pohybuje okolo 14 MJ.kg -1. Vzhľadom na situovanie podniku na trnavskej sprašovej tabuli s rozvinutou poľnohospodárskou výrobou nebude problémom zabezpečovanie palivovej slamy v primeranej nákupnej cene. Pri použití vlastnej slamy sa cena pohybuje vo výške nákladov na zber, lisovanie a dopravu a dosahuje úroveň 200 až 400 Sk.t -1. Pri nákupe slamy z iných poľnohospodárskych podnikov a možnosti výberu dodávateľa v rámci konkurenčného prostredia je možné počítať s nákupnou cenou slamy v rozmedzí Sk.t -1. Pri uzatváraní zmlúv na dodávku slamy ako paliva treba mať na zreteli aj horšiu technologickú disciplínu na niektorých poľnohospodárskych podnikoch, čo by mohlo viesť k zhoršeniu kvality slamy. Z toho dôvodu bude potrebné premeriavať kvalitatívne parametre dodávanej slamy, hlavne obsah vlhkosti. Pri ekonomickom hodnotení sa brala do úvahy len úspora nákladov z hľadiska použitého paliva tj. slamy namiesto zemného plynu. V tomto prípade je ročná úspora nákladov na energiu na výrobu tepla okolo 7 mil. Sk. Pri zhodnotení trhovej ceny produktu s prihliadnutím na čistotu sušenia, pri ktorom zrno neprichádza do styku so spalinami, ako aj k poskytovaniu služieb pri sušení a uskladňovaní zrnín sa ekonomické prínosy môžu značne zlepšiť. Ekonomiku sušenia môže vylepšiť aj využitie odpadu z čističky ako paliva čo ročne predstavuje okolo 900 ton. Cena tohoto paliva je prakticky nulová, nakoľko sa jedná o odpad z vlastnej výroby. Takto sa dajú znížiť náklady na palivovú slamu o ďalších 300 tis. Sk. Investičná náročnosť celého projektu sa v tejto fáze prípravy pilotného projektu dá len ťažko odhadnúť a bude sa jej musieť venovať ďalšia pozornosť v spolupráci s možnými dodávateľmi technológií. Riešenie sušenia poľnohospodárskych produktov za využitia energie slamy umožňuje uplatniť nové moderné technológie zohľadňujúce maximálnu ochranu životného prostredia a produkciu skleníkových plynov. Okrem vysokého enviromentálného prínosu takéto riešenie má aj nemalý ekonomický prínos pre užívateľa. Čo mu umožňuje zvýšenie konkurencieschopnosti v trhovom priestore Slovenska i celej EÚ. Pri financovaní je možné využiť podporu zo Sektorového operačného programu Poľnohospodárstvo a rozvoj vidieka, kde je možné čerpať prostriedky z EÚ až do výšky 50% oprávnených nákladov. Do úvahy pri spolufinancovaní pripadá aj možnosť čerpania prostriedkov z Enviromentálneho fondu pri Ministerstve životného prostredia. Výrobcovia a dodávatelia technológií na spaľovanie slamy a sušenia v boxových sušiarňach sú hlavne z Dánska, ale aj zo susednej Českej republiky.

20 Pilotný projekt energetického využívania slamy pri vykurovaní bytov v komunálnej sfére Región Žitného ostrova poskytuje dostatok možností využívania biomasy ako jednej z foriem obnoviteľných zdrojov energie. Hlavne poľnohospodárska biomasa, predovšetkým slama, je vhodným nosičom energie pri výrobe tepla v tomto regióne. Tepelné hospodárstvo v meste na Žitnom ostrove prevádzkované Mestským podnikom bytového hospodárstva (MPBH), bude prechádzať v najbližšom období rekonštrukciou, ktorá má viesť k znižovaniu nákladov pri výrobe tepla. Vlastníkom tepelného hospodárstva je mesto a MPBH prevádzkuje tri kotolne, z ktorých vo dvoch perspektívne uvažujú so zmenou energetického nosiča zo zemného plynu na biomasu. Pri výbere vhodnej formy biomasy sa rozhoduje medzi drevnou štiepkou a slamou. Nakoľko je mesto obklopené v drvivej väčšine ornou a poľnohospodárskou pôdou, výhodnejšie sa javí využívanie poľnohospodárskej biomasy na výrobu tepla. Z tejto skupiny biomasy by prichádzala do úvahy hlavne slama obilná (pšeničná a z tritikale), repková, kukuričná a slnečnicová. Pilotný projekt vychádzal z týchto základných predpokladov. Popis a energetická bilancia súčasných kotolní K-1 a K-4: V kotolni K-1 na sú nainštalované štyri kotle od výrobcu ČKD Dukla, podobne ako aj v kotolni K-4. Základné technické parametre kotlov sú v tabuľkách 5 a 6. Technické parametre kotlov v kotolni K- 1 Tabuľka 5 Miestne číslo kotla k1 k2 k3 k4 Druh kotla TV TV TV TV Typ kotla KDVE 160 PGVE 160 KDVE 250 KDVE 250 Výrobné číslo Výrobca CKD Dukla ČKD Dukla ČKD Dukla ČKD Dukla Rok výroby Výkon v MW 1,75 1,7 2,5 2,5 Palivo ZP ZP ZP ZP Výhrevnosť v MJ/m 3 34,21 34,21 34,21 34,21 Garančná účinnosť v % Nameraná účinnosť v % 91,7 93,2 92,0 92,0 Technické parametre kotlov v kotolni K 4 Tabuľka 6 Miestne číslo kotla k1 k2 k3 k4 Druh kotla TV TV TV TV Typ kotla KDVE 160 KDVE 160 KDVE 160 KDVE 160 Výrobné číslo Výrobca ČKD Dukla ČKD Dukla ČKD Dukla ČKD Dukla Rok výroby Výkon v MW 1,7 1,7 1,7 1,7 Palivo ZP ZP ZP ZP Výhrevnosť v MJ/m 3 34,21 34,21 34,21 34,21 Garančná účinnosť v % Nameraná účinnosť v % 93,0 92,2 92,8 92,2

21 21 V tabuľke 7 je uvedená energetická bilancia kotolní K-1 a K-4. V súčasnosti prevádzkovateľovi účtujú plynárne za odobratý zemný plyn v priemere 9,6 Sk.m -3. Energetická bilancia K-1 a K-4. Tabuľka 7 K-1 K-4 spolu rok spotreba ZP v m 3 vyrobené teplo v GJ spotreba ZP v m 3 vyrobené teplo v GJ spotreba ZP v m 3 vyrobené teplo v GJ Z tabuľky 7 vyplýva aj cena vyrobeného tepla, ktorá sa pohybuje okolo 320 Sk.GJ -1. Prehľad o priebehu výrobných cien tepelnej energie je uvedený v tabuľke 8. Výrobné ceny tepelnej energie v SK.GJ -1 Tabuľka 8 rok kotolňa K kotolňa K Nárast výrobnej ceny tepelnej energie je znázornený aj na grafe 1. Ako je zrejmé z grafu, neustály nárast cien zemného plynu má nepriaznivý vplyv aj na nárast cien tepelnej energie. S podobným priebehom nárastu ceny tepelnej energie možno počítať aj v najbližších rokoch. Celková spotreba zemného plynu v kotolniach K-1 a K-4 bola v roku 2004 spolu m 3 v cene 32,66 mil. Sk a vyrobilo sa z neho GJ tepla. Z tejto hodnoty bolo GJ na TUV a na vykurovanie. Podiel vyrobeného tepla na vykurovanie činil 74 % z celkového množstva vyrobenej tepelnej energie. Podiel vyrobeného tepla na ohrev TUV je uvedený v tabuľke 9. Podiel vyrobeného tepla na ohrev TUV v GJ. Tabuľka 9 Kotolňa K-1 K-4 spolu celkové teplo teplo na TUV teplo na vykurovanie

22 22 Graf 1 Nárast výrobnej ceny tepelnej energie. 500 kotolňa K-1 kotolňa K cena v Sk/GJ r r r r Ak budeme uvažovať s nahradením zemného plynu slamou pri vykurovaní, tak prichádza do úvahy v oboch kotolniach nahradiť tis. m 3 zemného plynu ktorému odpovedá výroba okolo GJ tepla ročne. Ďalej budeme uvažovať s týmito hodnotami pri návrhu nového usporiadania kotolní K-1 a K-4 v pilotnom projekte. Plná prevádzka kotolní pre vykurovanie je v období od začiatku októbra do mája, teda zhruba 7 mesiacov. V zimných mesiacoch je v priemere 5-7 dní počas ktorých klesnú vonkajšie teploty na takú hodnotu, že kotolne pracujú na denné maximum, ktoré je pri K m 3 a pri K-4 to je m 3. Návrh nového riešenia v rámci pilotného projektu: návrh riešenia kotolní K-1 a K-4 je znázornený na obrázkoch 16 a 17. Návrh vychádza z predpokladu nahradenia dvoch kotlov v každej kotolni jedným kotlom na spaľovanie slamy s menovitým výkonom 4 MW. Ku kotlu na slamu je navrhnutá technológia dopravy a prípravy slamy na spaľovanie, pozostávajúce z pásového dopravníka (1) na balíkovanú slamu pre veľkých hranatých balíkov slamy o hmotnosti okolo 250 kg. Slamu dopravník podáva do rozdružovača (2) s drvičom, ktorý slamu drví na požadované veľkostné frakcie. Podrvená slama je dopravnými cestami (4) (mechanické a pneumatické) dopravená do cyklónu (3), ktorý slúži na čistenie slamy a ako medzizásobník. Z cyklónu postupuje slama dávkovačom a podávačom cez protipožiarne zariadenie do kotla. Celý proces spaľovania je riadený počítačom. Celá technológia je znázornená na schéme 3. Technológia vyžaduje obsluhu jedného pracovníka. Popol vznikajúci v procese spaľovania slamy je možné používať ako kvalitné hnojivo. Na uskladnenie slamy by slúžili jestvujúce priestory v areáloch kotolní. Pri kotolni K-1 má sklad kapacitu okolo 500 ton slamy. Pri kotolni K-4 má sklad kapacitu na 150 ton balíkovanej slamy. Sklady by postačovali na 1 až 2 týždne pri plnej prevádzke kotolní. Na rozvod tepla by boli využívané jestvujúce rozvodné siete.

23 23 Obr. 16 Návrhu riešenia kotolne K m 2 72 m 2 strojovňa Sklad slamy 720 m m 3 kotol na slamu súčasná kotolňa 144 m m 2 dielne

24 24 Obr. 17 Návrhu riešenia kotolne K 4 prístrešok 210 m 2 sklad slamy m 3 areál tepelného hospodárstva rozvodňa súčasná kotolňa 233 m 2 kotol na slamu 113 m 2 2 x kotol KDVE ohrev TUV

25 25 Pilotný projekt vychádza z predpokladu nahradenia tis. m 3 zemného plynu, ktorý predstavuje výrobu GJ tepla za rok. Pri výhrevnosti slamy okolo 14 MJ.kg -1 a účinnosti kotla 90 % je potrebných na výrobu požadovaného tepla ton slamy. Pri priemernej hektárovej úrode slamy na Žitnom ostrove 5 ton je možné zabezpečiť potrebnú slamu z výmery ha. Na vykurovanie je možné využiť okrem slamy pšeničnej aj slamu repkovú, ktorá sa pri súčasných technológiách nezberá ale drví priamo pri zbere zrna a následne zapracováva do pôdy. Produkcia slamy v okolí mesta mnohonásobne prevyšuje potreby pre zabezpečenie chodu kotolní, čo otvára možnosti výberu dodávateľa slamy ako paliva. Dodávateľ by mal zabezpečiť kvalitnú slamu s maximálnym obsahom vlhkosti % a mal by byť schopný dodávky realizovať v priebehu roka podľa požiadaviek odberateľa v intervale dní. Pre ekonomickú dodávku slamy by nemala dopravná vzdialenosť prevyšovať km. V tomto okruhu by sa mali hľadať dodávatelia. Medzi potenciálnych dodávateľov možno zaradiť až 11 poľnohospodárskych podnikov. Pri možnosti výberu dodávateľa v rámci konkurenčného prostredia je možné počítať s nákupnou cenou slamy v rozmedzí Sk.t -1. Ekonomické hodnotenie: ročná spotreba zemného plynu vo výške tis. m 3 pri dnešnej cene 9,6 Sk.m -3 predstavuje náklady na palivo 24,2 mil. Sk. Pri výrobe GJ tepla je len z hľadiska paliva a jeho ceny cena tepla okolo 300 Sk.GJ -1. Spomínané množstvo tepla je možné vyrobiť slamou o hmotnosti ton. Pri predpokladanej nákupnej cene slamy 900 Sk.t -1 to predstavuje celkové náklady na palivo vo výške 5,67 mil. Sk. V tomto prípade bude cena tepla z hľadiska paliva 74 Sk.GJ -1. Ročná úspora nákladov pri nahradení zemného plynu ako nosiča energie slamou, by predstavovali celkovo 18,5 mil. Sk. Predpokladaná výška investičných nákladov oboch kotolní by sa mohla pohybovať vo výške 40 mil. Sk. Predpokladaná návratnosť vložených investícií ba sa pohybovala na hranici dvoch až troch rokov. Zvláštnosti pilotného projektu: pri riešení výroby tepla zo slamy treba mať na zreteli hlavne zvýšený objem paliva, ktorý je potrebné uskladniť. Pri mimoriadne tuhých zimách môže byť denná spotreba slamy až ton, čo predstavuje 80 až 120 balíkov slamy. Takáto spotreba si vyžiada zvýšenú záťaž na obsluhu. Je potrebné počítať ročne so 4 až 5 dňami takejto prevádzky. Na manipuláciu s balíkmi bude potrebný manipulátor ako čelný nakladač, vysokozdvižný vozík apod. Pri ročnej spotrebe ton slamy je potrebné počítať s produkciou okolo 130 ton popola, ktorý by sa mal uskladňovať do vhodného kontajnera a pravidelne vyvážať. Pri dobrej manežérskej práci môže byť popol vo forme kvalitného hnojiva tržným produktom. Pri uzatváraní zmlúv na dodávku slamy ako paliva treba mať na zreteli aj horšiu technologickú disciplínu na niektorých poľnohospodárskych podnikoch, čo by mohlo viesť k zhoršeniu kvality slamy. Z toho dôvodu bude potrebné premeriavať kvalitatívne parametre dodávanej slamy, hlavne obsah vlhkosti. Navrhované riešenie je nové v rámci celej Slovenskej republiky a nie je možné získavať skúsenosti z podobných zariadení. Skúsenosti s prevádzkou výroby tepla za pomoci slamy je možné získať len v zahraničí (napr.: Velký Karlov, ZD Kylešovice, ZD Radiměř, ZOS Kratonohy, TOZOS Vojkovice).

26 26 4 ZÁVERY A NÁVRH NA ĎALŠIE RIEŠENIE Využívanie poľnohospodárskej biomasy hlavne slamy na energetické účely je možné v rôznych oblastiach. Či je to pri výrobe teplého vzduchu pre klimatizovanie objektov živočíšnej výroby, ako je to v prvom pilotnom projekte, alebo pri dosušovaní poľnohospodárskych produktov, ako je to v druhom pilotnom projekte. Či je to pri výrobe teplej vody na vykurovanie objektov v komunálnej sfére, ako je to pri treťom pilotnom projekte. Slamu ako zdroj tepla je možno využívať aj na ohrev teplej úžitkovej vody, technologickej vody a vykurovanie administratívnych i výrobných priestorov. Spoločným ukazovateľom vo všetkých prípadoch nie je len znižovanie produkcie skleníkových plynov ale aj vysoké ekonomické prínosy, hlavne ak sa v procese výroby tepla slamou nahradí zemný plyn ako nosič energie. Náhradou zemného plynu ako paliva pri centrálnom vykurovaní slamou, je možné prispieť nielen k ochrane životného prostredia, ale aj znížiť náklady na výrobu tepla rádovo až o 200 Sk.GJ -1. Najväčšiu perspektívu majú tieto projekty v rezorte poľnohospodárstva, kde samotný prevádzkovateľ bude zároveň aj producentom paliva, čím sa zabezpečí jeho minimálna cena. Zatiaľ sa javí ako hlavná zábrana širšiemu uplatneniu technológií spaľovania slamy pri výrobe tepla, poprípade aj elektriny, nedostatok disponobilného kapitálu v rezorte poľnohospodárstva na realizáciu nových, moderných technológií energetického využívania slamy. Pri financovaní je však možné využiť podporu zo Sektorového operačného programu (SOP) Základná infraštruktúra, kde je možné čerpať prostriedky z EÚ až do výšky 90 % oprávnených nákladov ak sa jedná napríklad o obce. Pre poľnohospodárske podniky je možnosť čerpať podporné prostriedky zo SOP Poľnohospodárstvo a rozvoj vidieka až do výšky 50 % oprávnených nákladov. Pre záujemcov z oblasti priemyslu je k dispozícii SOP Priemysel a služby. V tomto období sa pripravujú podklady pre nové podporné programy, ktoré by mali začať poskytovať prostriedky od roku Pre urýchlenie nárastu zariadení na energetické využívanie slamy navrhujeme pre ďalšie obdobie riešiť hlavne tieto problémy: - výskum využívania jednotlivých druhov biomasy vrátane pôdohospodárskej biomasy, hlavne aplikovaný výskum, vypísaním štátnej úlohy na roky 2007 až 2013, v rámci ktorej bude realizovaný aj pilotný projekt na využívanie poľnohospodárskej biomasy, - dotovať účelovo pestovanú biomasu na energetické účely formou doplatku k priamym platbám vo výške stanovenej nariadením rady EK, bez ohľadu na spôsob energetického využitia, - dotovať spracovateľov biomasy do formy vhodnej na energetické využitie formou investičnej podpory vo výške do 50 % oprávnených nákladov, - podporovať investície do zariadení na energetické využívanie biomasy vo výške do 60 % oprávnených nákladov, - podporovať spracovanie projektov na energetické využívanie biomasy vo výške do 100%, - v štrukturálnych fondoch umožniť čerpať prostriedky pre rezort poľnohospodárstva aj na zariadenia využívajúce OZE na výrobu energie pre trh s energiou, - v novom sektorovom operačnom programe od roku 2007 otvoriť samostatnú kapitolu pre zariadenia na využívanie obnoviteľných zdrojov energie so stanoveným objemom finančných prostriedkov, - v individuálnej bytovej výstavbe využiť Fond bývania na podporu projektov, ktoré využívajú niektorú formu OZE, - Enviromentálny fond by mal vyčleniť časť prostriedkov na projekty využívajúce biomasu a striktne nepodporovať projekty na fosílne palivá,