Projekt využitia biomasy ako zdroja energie na sušenie poľnohospodárskych produktov.

Transkript

1 Technický a skúšobný ústav pôdohospodársky, SKTC 106, ROVINKA Projekt využitia biomasy ako zdroja energie na sušenie poľnohospodárskych produktov. (Záverečná správa) Spracované ako úloha kontraktu medzi MP SR a TSÚP Rovinka na rok 2002 Zodpovedný riešiteľ: Ing. Štefan Pepich Riaditeľ: Ing. Richard Markovič, CSc. Termín riešenia: rok 2002 Číslo úlohy: S / 3 Rovinka, november 2002

2 2 OBSAH 1. Úvod do problematiky 2. Analýza súčasného stavu využitia biomasy ako zdroja tepla v poľnohospodárstve 3. Cieľ riešenia úlohy 4. Metodika riešenia 4.1. Zdôvodnenie riešenia 4.2. Metodický postup 4.3. Vecný a časový harmonogram riešenia 4.4. Riešiteľský kolektív a finančné prostriedky 5. Riešenie úlohy 5.1. Meranie a spracovanie nameraných hodnôt 5.2. Výsledky riešenia Nízkoteplotné sušenie a teplovzdušné sušenie a dosušovanie Horúcovzdušné sušenie 6. Zhodnotenie dosiahnutých výsledkov a návrh technologickej linky na sušenie poľnohospodárskych produktov energiou z biomasy 7. Doporučenia a návrh na ďalšie riešenie 8. Záver 9. Použitá literatúra

3 3 1. Úvod do problematiky Za biomasu sa považuje organická hmota rastlinného pôvodu získaná na báze fotosyntetickej konverzie solárnej energie ( fytomasa ). Vhodnejšou definíciou pre naše účely je definícia biomasy ako substancie biologického pôvodu, ktorá zahŕňa rastlinnú biomasu pestovanú na pôde, hydroponicky, alebo vo vode, živočíšnu biomasu, vedľajšie organické produkty a organické odpady. Všade vo svete sa do biomasy určenej k energetickému využitiu vkladá nádej, že sa stane alternatívnym obnoviteľným energetickým zdrojom a v budúcnosti nahradí podstatnú časť miznúcich neobnoviteľných klasických zdrojov energie (uhlia, ropných produktov, zemného plynu). Biomasa zaisťuje jednu sedminu spotrebovanej energie vo svete. V rozvojových krajinách sa táto hodnota pohybuje v rozmedzí %. Je to hlavný palivový zdroj takmer polovice celosvetovej populácie. Biomasa je dôležitým zdrojom energie i v rozvinutých krajinách. V USA biomasa pokrýva viac ako 4 % spotreby primárnej energie (teplo,elektrina, kvapalné palivá ). V Kanade predstavuje podiel biomasy na energetickej bilancii krajiny 8 %. Pätnásť krajín EU má priemerný podiel všetkých obnoviteľných zdrojov asi 5 %. Švédsko %, Fínsko 14,5 %, Rakúsko 14 %, Portugalsko 17 %, Nemecko, Belgicko, Dánsko, Španielsko, Francúzsko, Grécko, Taliansko 2-5 %, Holandsko, Írsko, Luxembursko, Veľká Británia menej ako 1 %. Prognostický cieľ štátov EU predpokladá, že do roku 2010 sa vytvoria podmienky pre 10 % - ný podiel energie z biomasy na celkovej spotrebe. Podľa EU sa musí do roku 2010 investovať do obnoviteľných zdrojov energie 165 miliárd ECU, z toho najmenej 84 miliárd ECU do podnikov produkujúcich, alebo spracovávajúcich biomasu. Hoci ropa, uhlie a zemný plyn spolu predstavujú až 85 % svetového využívania energie, ich perspektíva bude mať vzhľadom na limitujúce zásoby a environmentálne následky ich využívania z dlhodobého hľadiska klesajúcu tendenciu. Popri efektívnejšom využívaní vyrobenej energie sú to práve obnoviteľné zdroje, ktoré budú mať v budúcnosti dominantnú úlohu v energetickom mixe mnohých krajín. Odhad predpokladá, že obnoviteľné zdroje energie by do roku 2060 mohli uspokojovať až 50 % celosvetových potrieb energie.

4 4 Celkové zásoby biomasy sú obrovské. Odhadovaná ročná celosvetová produkcia energeticky využiteľnej biomasy prevyšuje takmer desaťkrát svojim energetickým potenciálom ročný objem svetovej produkcie ropy a zemného plynu. Biomasa vzhľadom na svoju dostupnosť a možnosť využitia nových technológií sa z hospodárskeho i energeticko politického a ekologického hľadiska ukazuje ako najdôležitejší a v našich podmienkach najperspektívnejší obnoviteľný zdroj energie. Biomasa tvorí značný energetický potenciál, ktorý je rovnomerne rozložený po celom Slovensku. Zahŕňa energeticky využiteľné materiály rastlinného a živočíšneho pôvodu, ako: - lesná biomasa palivové drevo, konáre, pne, korene, odrezky, kôra, piliny - poľnohospodárska biomasa obilná a repková slama, živočíšne exkrementy, - odpady drevospracujúceho priemyslu odrezky, stružliny, piliny - komunálny odpad tuhý spáliteľný odpad, skládkový plyn, kalový plyn Najmä ušľachtilé produkty z biomasy sú konkurencieschopné fosílnym palivám. Sú to: - tuhé palivá drevné štiepky, pelety a brikety - plynné produkty biomasy drevoplyn (syntetický plyn) a bioplyn - tekuté biopalivá: bionafta, ktorá je plnou náhradou motorovej nafty bioalkohol (etanol), ktorý sa používa ako náhrada benzínu. Hlavným cieľom aktualizovanej energetickej koncepcie SR je dosiahnutie nevyhnutnej úspory v získavaní energetických zdrojov a orientácia energetického hospodárstva na efektívne a ekologicky prijateľné technológie výroby a vyššie užívanie obnoviteľných zdrojov energie, zlepšenie životného prostredia a redukcia tvorby emisií v súlade s prijatou legislatívou a medzinárodnými záväzkami. Slovensko dnes pokrýva svoju energetickú spotrebu len na 13,7 % z vlastných zdrojov, v drvivej väčšine neobnoviteľných zdrojov energie, zvyšok predstavuje dovoz. Energetická náročnosť SR je trikrát vyššia v porovnaní s krajinami EU (ak sa HDP ráta cez paritu kúpnej sily ).Dôvodom je nízka hodnota HDP, vysoký podiel priemyslu na tvorbe HDP, vysoký podiel energetickej náročnosti odvetví. Do roku 2010 sa ráta so znížením energetickej náročnosti národného hospodárstva o %. Nedostatočne je využitý potenciál obnoviteľných a druhotných zdrojov energie. Obnoviteľné zdroje energie ( OZE ) pokrývajú v SR menej ako cca 4 % z celkovej spotreby primárnych zdrojov. Do tejto náročnej úlohy musí byť zapojený aj rezort poľnohospodárstva. Využitie obnoviteľných zdrojov energie v poľnohospodárstve, ktoré by viedlo k zníženiu energetickej náročnosti hlavne v rezorte pôdohospodárstva, je vlastne využitie surovín založených na ekologickom základe pre energetické účely.

5 5 2. Analýza súčasného stavu využívania biomasy ako zdroja tepla v poľnohospodárstve Jednou z energetického hľadiska najnáročnejšou pracovnou operáciou v poľnohospodárstve je sušenie produktov rastlinnej výroby. Z meraní a výskumov TSÚP Rovinka sa preukázalo, že až 60 % nákladov na sušenie tvoria náklady na energiu. Využitím biomasy ako zdroja energie pri sušení poľnohospodárskych produktov je možné zníženie nákladov na energiu až o %. Ak na dosušenie 1 t zrnín je potrebných v priemere 43 m 3 zemného plynu, čo predstavuje energetickú hodnotu 1462 MJ ( 1,46 GJ ), tak pri použití slamy je potrebné na dosušenie 1 t zrnín 90 kg slamy. Pri výrobe 1 t úsuškov z lucerny by bolo potrebných 390 kg slamy. Ak má PD napríklad 100 ha obilnín, produkcia slamy by postačovala na výrobu 1025 t úsuškov a náklady by poklesli zhruba o %. Pri využívaní slamy z vlastnej produkcie na sušenie úsuškov z lucerny by poklesli náklady z 1910,- Sk na 1 t zhruba na 700,- až 900,- Sk na 1 t, čo predstavuje úsporu pre jeden podnik pri produkcii 2000 t úsuškov 1,4 až 1,8 mil. Sk. Podobne pri dosušovaní zrnín by poklesli náklady z priemerných 346,- Sk na tonu na cca 100,- až 170,- Sk na 1 t, čo pri ročnej výkonnosti 5000 t predstavuje úsporu 500 až 850 tis. Sk Slamu možno spaľovať v rozličnej forme, lisovanú do balíkov, sečkovanú alebo peletovanú do brikiet s prídavkami pilín. Podmienkou je náležité technické vybavenie, predovšetkým špeciálna pec na spaľovanie. V takejto peci jeden m 3 hranolovitých balíkov poskytne teplo ekvivalentné 30 litrom vykurovacieho oleja. Využívanie biomasy pri dosušovaní poľ. produktov je až na pár výnimiek ešte v štádiu teoretickom. Na Slovensku sa touto formou získavanie energie na dosušovanie zaoberali len vo firme TATRA AGROLEV v Levoči, kde sušili lucernu v bubnovej sušiarni BS 6 s využitím pilín ako paliva. V sezóne 1997, ktorá bola poslednou sezónou takéhoto sušenia počas 51 dní prevádzky vyronili 195 ton úsuškov pri spotrebe 434 ton pilín. Na odparenie 1 tony vody spotrebovali 600 kg pilín. Ďalšou firmou, ktorá využívala biomasu, konkrétne odpadové drevo a pilinové brikety na sušenie poľ. produktov, bola BIOVEX Michalovce. Firma sušila produkty zeleninárstva a liečivé rastliny. Využívaním energie z bioplynu na sušenie drevnej hmoty sa zaoberali aj v AGROÁR DRUŽSTVO BREZOV okr. Bardejov.

6 6 Na energetické účely je možné v slovenskom poľnohospodárstve využiť ročne okolo 535 tis. ton biomasy. Celkové zdroje biomasy na energetické účely sú uvedené v tabuľke 1.

7 7 Tabuľka 1 Celkové zdroje biomasy na energetické účely. Druh biomasy Ročne využiteľné množstvo Energetický ekvivalent ( v tis. ton ) ( v PJ za rok ) Lesná biomasa - tenčina do 7 cm 250 2,4 - alikvotná časť hrubiny 75 0,7 - zvyšky po manipulácii 110 1,1 - biomasa z prerezávok 15 0,1 - pne a korene 25 0,2 - odpad po prvotnom spracovaní 105 1,2 - palivové drevo 350 3,3 Lesná biomasa spolu 930 9,0 Poľnohospodárska biomasa - obilná slama 275 3,9 - repková a slnečnicová slama 160 2,2 - odpad z ovocných sadov a viníc 50 0,5 - bioplyn ( tis. m 3 ) 44 1,0 - bionafta 6 0,2 Poľnohospodárska biomasa spolu 535 7,8 Zdroje z drevospracujúceho priemyslu - kusový odpad 485 5,7 - jemnozrnný odpad 320 3,7 - kvapalný odpad 460 6,5 Drevospracujúci priemysel spolu ,9 Komunálny odpad - tuhý komunálny odpad 180 1,1 - drevný komunálny odpad 130 1,5 Komunálny odpad spolu 310 2,6 Kaly z ČOV ( tis. m 3 ) 30 0,7 Celkom biomasa ,0

8 8 Z poľnohospodárskej biomasy vhodnej na energetické účely pripadá najväčší podiel na slamu, či už obilnú alebo repkovú. Vzhľadom k výraznému poklesu objemu živočíšnej výroby za posledných 10 rokov sa znížila aj potreba slamy pre kŕmenie a podstielanie. Pri obilovinách je potrebné ďalej zohľadniť výživovú hodnotu slamy ako hnojiva. Podľa väčšiny odborníkov je možné odobrať z kolobehu živín % každoročne zberanej slamy bez negatívneho vplyvu na úrodnosť pôdy a využiť túto slamu pre priemyselné a energetické účely. V tabuľke 2 je znázornený vývoj zberových plôch, hektárových úrod a produkcie vybraných zrnín, ktorých slama by mohla byť využitá v určitom podiely aj na energetické účely. Málokto si uvedomuje, že slama môže byť veľmi dobrým palivom, pričom jej merná výhrevnosť je až o 30 % vyššia ako výhrevnosť hnedého uhlia. Najvýhodnejšie energetické využitie slamy je priame spaľovanie v kotloch. Keď sa slama prepravuje na krátke vzdialenosti, stáva sa často najlacnejším palivom. Na Slovensku v súčasnosti žiadne zariadenie na spaľovanie slamy neexistuje. Napriek tomu pre niektoré poľnohospodárske družstvá je slama dobrý vývozný artikel. Obecná kotolňa v rakúskom Wolfsthali je zásobovaná aj slamou zo Slovenska. V zahraničí sa malé spaľovne s výkonom okolo 10 kw navrhujú za účelom zabezpečenia tepla pre poľnohospodárske farmy ( budovy ) a väčšie sušiarne obilia. Tieto zariadenia podobne ako veľké spaľovne bežne spaľujú celé balíky slamy. Väčšie spaľovne sa využívajú na prípravu tepla dodávaného do systémov centralizovaného zásobovania zvyčajne pre celé obce, resp. menšie mestá. Často sa okrem slamy v týchto zariadeniach súčasne spaľujú aj iné palivá ako drevný odpad alebo uhlie. Účinnosť spaľovania v Dánsku je asi %. Spaľovne sú často vybavené automatickými dopravníkmi slamy a ďalšími zariadeniami umožňujúcimi ich bezobslužnú prevádzku. Pre energetické využitie je možné počítať so slamou, ktorá sa ušetrí z množstva určeného na poľnohospodárske účely ( podstielanie a hnojenie pôdy ). Na základe skúseností z Dánska je možné až 1/3 vyprodukovanej slamy energeticky zužitkovať bez toho, aby bola pôda o ňu ochudobnená. Pre zhodnotenie energetického potenciálu obsiahnutého v slame je možné vychádzať z ročnej produkcie obilovín.

9 9 Tabuľka 2 Vývoj zberových plôch, úrod a produkcie zrnín UKAZOVATEĽ Merná Skutočnosť Prognóza jednotka Zberové plochy Obilniny spolu tis. ha 733,2 812,4 863,8 839,6 Z toho: pšenica tis. ha 295,9 405,2 413,9 404,0 jačmeň tis. ha 245,9 199,4 236,4 236,2 raž tis. ha 29,8 31,5 36,9 31,6 ovos tis. ha 22,8 20,9 19,3 19,4 kukurica tis. ha 129,9 145,0 143,6 133,4 olejniny tis. ha 225,8 173,9 203,6 204,6 Hektárové úrody Obilniny spolu t/ha 3,7 2,7 4,4 4,6 Z toho: pšenica t/ha 4,0 3,1 4,5 4,7 jačmeň t/ha 2,9 2,0 3,9 4,1 raž t/ha 2,3 2,0 3,2 3,3 ovos t/ha 2,1 1,2 2,7 2,9 kukurica t/ha 6,0 3,0 5,8 6,0 olejniny t/ha 1,7 1,5 1,8 1,9 Produkcia Obilniny spolu tis. t 2829,4 2201,3 3832,8 3893,2 Z toho: pšenica tis. t 1187,3 1254,3 1862,5 1898,8 jačmeň tis. t 723,7 396,7 922,0 968,4 raž tis. t 69,6 64,2 118,1 104,3 ovos tis. t 48,4 24,9 52,1 56,3 kukurica tis. t 779,3 440,4 832,9 800,4 olejniny tis. t 377,6 259,9 368,3 389,0 Za predpokladu, že asi 1/3 z celkového množstva slamy bude využitá pre energetické účely je možné očakávať ročne 15,6 PJ z tohto zdroja. Veľmi sľubným sa ukazuje aj využívanie odpadovej slamy z pestovania repky olejnej. Na Slovensku predstavuje výmera pôdy, kde sa repka pestuje asi ha. Pri priemernej produkcii slamy 4 tony / ha a jej energetickom obsahu 18 GJ / tonu je možné očakávať energetický potenciál z tohoto zdroja približne 2,9 PJ / rok. Pri sledovaní výhrevnosti jednotlivých druhov palív môže slama konkurovať hnedému uhliu a drevu. V tabuľke 3 sú uvedené výhrevnosti niektorých druhov palív.

10 10 Tabuľka 3 Výhrevnosti niektorých druhov palív. Palivo Jednotka Výhrevnosť MJ kwh Nafta 1 kg 42,6 11,8 Vykurovací olej ťažký 1 kg 40,3 11,2 Zemný plyn 1 m 3 36,0 10,1 Čierne uhlie 1 kg 27,9 7,8 Bioplyn 1 m 3 25,0 6,9 Drevo 1 kg 15,5 4,3 Slama 1 kg 14,2 3,9 Hnedé uhlie 1 kg 11,1 3,1 Aj pri porovnávaní potrebných skladovacích priestorov pre jednotlivé druhy palív nie je slama ako palivo tak náročná ako by sa dalo očakávať ( okrem samozrejme voľne loženej slamy ). Údaje porovnávajúce potrebné skladovacie priestory v m 3 potrebných na produkciu 1 MWh energie sú v tabuľke 4. Tabuľka 4 Približná potreba skladovacích priestorov niektorých palív Palivo Priemerná hmotnosť Skladovací priestor v kg / m 3 v m 3 / MWh Čierne uhlie 820 0,2 Drevené brikety, pelety 950 0,3 Hnedé uhlie 710 0,4 Slama v balíkoch 110 0,6 Drevo polená 380 0,7 Rašelina 370 0,8 Drevo odrezky 250 1,1 Drevné štiepky 320 1,3 Slama volná 90 3,0 Pri sledovaní nákladov na rôzne druhy paliva sme získali údaje zo skúšok v kotolni o výkone 400 kw. Náklady sú uvádzané v tis. Sk za obdobie jedného roku.

11 11 Údaje sú uvedené v tabuľke 5. Z tohto pohľadu je slama ako zdroj energie najvýhodnejšie palivo. Tabuľka 5 Porovnanie ročných nákladov na jednotlivé druhy paliva Druh paliva Ročné náklady na palivo v tis. Sk Slama 240 Drevná štiepka 260 Hnedé uhlie 350 Čierne uhlie 490 Koks 720 Vykurovací olej ľahký Elektrina Propán bután Príklady na využívanie energie biopalív sa začínajú objavovať aj na Slovensku, aj keď v porovnaní s okolitými krajinami je ich podstatne menej. Takmer výlučne, až na malé výnimky, sa jedná o ohrev teplej úžitkovej vody alebo vykurovanie objektov, ktoré je zabezpečované technologickou linkou s využitím biomasy ako paliva. Jednou z prvých investičných akcií, ktorá predpokladá vytvorenie trhu s biomasou bola výstavba kotolne s výkonom 2,4 MW v Rajci. Kotolňa bola vybudovaná s podporou zahraničných zdrojov. Vykuruje 187 bytov a materskú škôlku. Jej výkon nie je využitý naplno, pretože ďalší záujemcovia nemajú záujem pripojiť sa pre vysokú cenu energie, skoro dvojnásobnej oproti bežnej cene tepla. Lesnícky výskumný ústav vo Zvolene zabezpečoval realizáciu kotolne s výkonom 600 kw v Semenoles Liptovský Hrádok a s výkonom 2,5 MW v drevárskej firme Quercus v Lučenci. Kotolne realizovali s prispením Nórskeho kráľovstva, Štátneho fondu životného prostredia a užívateľov. V súčasnosti sa realizuje kotol s výkonom 600 kw s podporou Holandska na školskom lesnom podniku TV vo Zvolene. Všetky tieto kotolne sú na spaľovanie štiepok, alebo pilín. Ďalšie dve kotolne boli realizované s podporou Dánska. Jedna je v obci Klokočov a druhá v obci Lúky. Kotol má výkon 130 kw. Tieto dve kotolne boli vybudované ako kotolne v rámci väčšieho regionálneho projektu, v rámci ktorého by sa v najbližších rokoch malo vybudovať okolo 30 kotolní na drevo v budovách škôl na Považí. V súčasnosti sa ako palivo používajú drevné štiepky. Súčasťou projektu je aj budovanie centrálnej prevádzky

12 12 v Kysuckom Novom Meste na výrobu energetických paliet z pilín, ktoré by sa distribuovali do jednotlivých kotolní. V komunálnej sfére by sa mohlo spomenúť ešte viac zariadení využívajúcich biopalivá ako zdroj energie. V poľnohospodárstve je situácia o porovnanie horšia aj keď sa jedná o odvetvie, ktoré je priamym producentom nemalého objemu biopalív. Nájde sa niekoľko poľnohospodárskych podnikov, v ktorých sa táto forma energie využíva, ale aj v týchto prípadoch sa jedná o ohrev teplej úžitkovej vody alebo vykurovanie niektorých prevádzok. Možno spomenúť napríklad vykurovanie mechanizačného strediska v PPD Prošice slamou. V okolitých krajinách je situácia v rezortoch poľnohospodárstva podobná ako na Slovensku. Len s ťažkosťami sa dajú zistiť poľnohospodárske prevádzky, kde sa využíva biomasa na energetické účely. A keď, tak sú to opäť prevádzky na ohrev vody alebo vykurovanie. Spomenúť možno Zemědělské družstvo Opava, Zemědělskú spoločnosť Kratonoly, Zemědělské družstvo Klenovice alebo Zemědělské družstvo Radiměř, kde sa využíva slama na vykurovanie a ohrev vody. Vo dvoch zo spomínaných podnikov sme uskutočnili aj naše skúšky a merania. Podobne sme uskutočnili merania aj v súkromnom podniku vo Vityapuste v Maďarsku, kde sa slama využíva pri dosušovaní zrnín. Sušiarenstvo ako jedno z energeticky najnáročnejších odvetví poľnohospodárstva je priam predurčené na využívanie biomasy ako zdroja tepla. Je to jedna z hlavných alternatív znižovania nákladov na sušenie poľnohospodárskych komodít. S týmto variantom využívania biomasy sme sa ešte stretli, okrem už spomínaného podniku v Maďarsku, aj v Českej republike v Českých Budějoviciach, kde je vybudovaná nová paletizačná linka na piliny, ktorá nadväzuje priamo na sušiareň obilia. Časť produkcie pilinových peliet sa využíva na sušenie obilia a ďalšia časť je dodávaná na trh. Investičná náročnosť linky bola 4,9 mil. Kč. V Nemeckom Legenfelde je zariadenie na sušenie krmovín s využitím spaľovania biomasy, konkrétne drevnej štiepky alebo peliet. Sušička má hodinovú odparovaciu kapacitu 18 t a ročnú výkonnosť ton. Pred jej rekonštrukciou na biopalivo bola ročná spotreba tekutého paliva ton. V súčasnosti je spotreba biopaliva ton ročne. Na Slovensku sa touto formou získavania energie na dosušovanie zaoberali len vo firme TATRA AGROLEV v Levoči, kde sušili lucernu v bubnovej sušiarni BS 6 s využitím pilín ako paliva. V sezóne 1997, ktorá bola poslednou sezónou takéhoto sušenia počas 51 dní

13 13 prevádzky vyronili 195 ton úsuškov pri spotrebe 434 ton pilín. Na odparenie 1 tony vody spotrebovali 600 kg pilín. Ďalšou firmou, ktorá využívala biomasu, konkrétne odpadové drevo a pilinové brikety na sušenie poľ. produktov, bola BIOVEX Michalovce. Firma sušila produkty zeleninárstva a liečivé rastliny. Sušiareň tvorili kotol o výkone 100 kw OCEP výrobok JRD Lozorno z roku Zohriaty vzduch vháňal do sušiarne pod sušiaci rošt ventilátor JANKA ZRL typ RNE 400 so sekundovou výkonnosťou 1,4 až 4 m 3. Samotná sušiareň mala rozmery 2 x 4 m s 25 cm podroštovou výškou, Sušený materiál sa dal navrstviť do výšky 60 cm. Jedno navrstvenie sušeného materiálu predstavovalo 500 kg. Doba sušenia jednej náplne sa líšila v závislosti na sušenom materiále od 18 do 52 hodín. Hodinová spotreba paliva bola v priemere 15,5 kg dreva alebo 11,5 kg pilinových brikiet. Na odparovanie 1 kg vody bolo potrebných od 0,5 po 3,6 kg paliva. Najmenej, t.j. 0,5 kg paliva, stačilo na odparenie 1 kg vody z koreňovej zeleniny, najviac, 3,6 kg paliva, na odparenie 1 kg vody bolo potrebné pri šípkach. Hodinová spotreba paliva vyjadrená v korunách bola pri dreve s cenou 550 Sk.t -1 8,5 Sk a pri pilinových briketách pri cene Sk.t -1 13,8 Sk. Podľa pasportizácie TSÚP Rovinka je v súčasnej dobe funkčných len 20 % sušiarní na Slovensku. Najväčšou rezervou na využívanie biomasy pri sušiarenstve je využívanie existujúcich sušiarní, ktoré sú funkčné, ale potrebujú opravu a ktorých je na Slovensku 35 %. Premyslené spojenie opravy s rekonštrukciou na biopalivo by prinieslo v budúcnosti nielen nemalú úsporu energie pre užívateľa ale aj možnosť lacnejšej výroby. Takýmto spôsobom by bolo možné nielen dosušovať zrniny, ale aj vyrábať bielkovinové úsušky. Pokles výroby bielkovinových úsuškov je zapríčinený zvyšujúcimi sa nákladmi na ich výrobu. V roku 2000 bola ich spotreba v kŕmnych dávkach hospodárskych zvierat ton, čo predstavuje len 7,8 % zo spotreby úsuškov v roku Zníženie nákladov na výrobu bielkovinových úsuškov využívaním biopalív by umožnilo zvýšiť ich podiel v kŕmnych dávkach hospodárskych zvierat na požadované hodnoty. Na Slovensku je okolo 50 bubnových sušiarní, ktoré by bolo možné rekonštrukciou prerobiť na využívanie biopalív. Rekonštrukcia a oprava sušiarní je možná cez firmu, ktorá tieto zariadenia montovala v období ich výroby. Kompletná rekonštrukcia bubnovej sušiarne aj s dodávkou kotla na piliny alebo drevné štiepky by predstavovala investičné náklady okolo 1,2 1,7 mil. Sk. Takto zrekonštruované sušiarne by dokázali vyrobiť ročne viac ako 24 tis. ton úsuškov, čo je takmer dvojnásobok súčasnej ročnej spotreby.

14 14 Najväčšou položkou je inštalácia nového kotla na biopalivo. Kotle sú väčšinou z dovozu zo severských štátov ako Fínsko, Dánsko, Nórsko alebo aj z Českej republiky. Na Slovensku sa výrobou kotlov zaoberá BME Nováky. Jedná sa o kotle s využitím biomasy na ohrev vody. Pri rekonštrukcii treba počítať aj so zvýšenou protipožiarnou ochranou a ochranou proti úletu prachových spalín začlenením odprašovacej komory a turniketu. Pri rekonštrukcii treba venovať pozornosť aj uskladňovacím priestorom pre palivo ( piliny, pelety, štiepka ) a následnou technológiou dopravy do zásobníkov a do kotla. Na dopravu sa väčšinou používajú závitovkové dopravníky. 3. Cieľ riešenia úlohy Úloha si dala za cieľ odskúšať v poľnohospodárskej praxi využívanie biomasy ako zdroja energie s cieľom znížiť náklady na jednotku usušeného materiálu. Sledovanie prevádzkovo exploatačných ukazovateľov bolo zamerané na tri základné typy sušenia poľnohospodárskych produktov: - nízkoteplotné sušenie poľnohospodárskych produktov pri teplotách do 100 C. - teplovzdušné sušenie a dosušovanie napr. zrnín pri teplotách do 250 C. - horúcovzdušné sušenie krmovinových úsuškov pri teplotách do 1000 C. Ďalej bolo cieľom úlohy overiť v praxi najvhodnejší druh biomasy pre jednotlivé typy sušenia a overiť vhodnosť používania dreva, drevných štiepkov, pilín, pilinových peliet a slamy pri sušení poľnohospodárskych produktov. Pozornosť bola zameraná na analýzu nákladových položiek pri sušení a porovnanie fosílnych palív a biopalív. Ďalším cieľom bolo na základe meraní a získaných výsledkov navrhnúť technologické linky sušiarenských prevádzok pre vybraté poľnohospodárske podniky, ktoré budú využívať bioenergiu pri sušení poľnohospodárskych produktov, tak aby úspora nákladov na energiu pri sušení bola %. Ciele úlohy korešpondujú s dlhodobými cieľmi štátov EÚ o zvyšovaní podielu energie z biomasy ne celkovej spotrebe energie.

15 15 4. Metodika riešenia 4.1. Zdôvodnenie riešenia Nakoľko cena primárnych zdrojov energie na báze fosílnych palív bude podľa prognóz ekonómov narastať aj v budúcich rokoch, nie je predpoklad na zníženie energetickej náročnosti sušenia poľnohospodárskych produktov. Naopak podiel nákladov na energiu pri sušení sa zo súčasných 60 % bude aj naďalej zvyšovať. Z tohto hľadiska sa javí ako jediné riešenie využívať biopalivá ako zdroj energie pre túto pracovnú operáciu. Ako dokázali merania uskutočnené na TSÚP Rovinka v roku 2001 je možné touto formou znížiť náklady na energiu pri sušení poľ. produktov až o %. Z týchto dôvodov bude potrebné navrhnúť technologické linky sušiarenských prevádzok využívajúcich biomasu ako zdroj energie Metodický postup Sledovanie prevádzkových, ekonomických a technických ukazovateľov pri sušení poľnohospodárskych produktov sa uskutočnilo pri troch typoch sušiarní: 1. nízkoteplotné sušenie do teploty 100 C. 2. teplovzdušné sušenie a dosušovanie do 250 C. 3. horúcovzdušné sušenie do 1000 C. Ako zdroj energie sa používalo palivové drevo, drevné štiepky, piliny a pilinové brikety a slama. Pri jednotlivých sušiarňach boli sledované a merané : množstvo dodaného materiálu do sušiarne a jeho obsah sušiny, množstvo usušeného materiálu a jeho obsah sušiny, množstvo odparenej vody, teploty pri sušiacom procese, výkonnosti, spotreba paliva, jeho cena a množstvo, štruktúra nákladov pri procese sušenia, zloženie a výkonnosti celej technologickej linky. Namerané hodnoty boli spracovávané pomocou počítačových programov pracovníkmi TSÚP Rovinka. Výsledky boli spracovávané pomocou tabuliek a grafov a budú tvoriť podklad pre stanovenie technologickej linky na využívanie biopaliva ako zdroja energie, zabezpečujúcej úsporu nákladov na energiu sušenia v rozmedzí %.

16 Vecný a časový harmonogram riešenia Etapa Problém č. Popis Termín 1. Spracovanie metodiky II Výber poľnohospodárskych podnikov, v ktorých sa uskutočnia merania a sledovanie sušenia Sledovanie a meranie prevádzkových, ekonomických a technických ukazovateľov sušiarní V IX Spracovanie a vyhodnotenie výsledkov XI Odovzdanie správy za riešenie úlohy XII Riešiteľský kolektív a finančné prostriedky zodpovedá za etapy 1. Ing. Štefan Pepich zodpovedný riešiteľ 1,2,3,4,5 2. Ing. Marianna Čeppanová zástupca 2,3 3. Ing. František Lavčák, CSc. spoluriešiteľ 2,4 4. Ing. Ernest Domsitz spoluriešiteľ 3,4 5. Ing. František Zacharda, CSc. spoluriešiteľ 2,5 6. Marta Takácsová spoluriešiteľ 4 7. Helena Vargová spoluriešiteľ 4 8. Ing. Ján Lintner spoluriešiteľ 2,3,4 Finančné prostriedky na riešenie úlohy predstavujú 1,500 tis. Sk.

17 17 5. Riešenie úlohy 5.1.Meranie a spracovanie nameraných hodnôt Meranie technických parametrov sušiarní pri využívaní biomasy ako zdroja energie sa uskutočnilo pracovníkmi skúšobného laboratória útvaru 22 a 50. Meranie bolo zamerané na teploty, hmotnosti, vlhkosti materiálu pri vstupe a výstupe, výkonnosti a spotrebe paliva. Prevádzkovo ekonomické parametre sledovali pracovníci útvaru 50 v spolupráci s prevádzkovateľom sušiarne. Išlo hlavne o štruktúru nákladov, ceny palív, výkonnosti sušenia, časové snímky a pod. Výsledky boli spracované do tabuliek a grafov a ďalej vyhodnocované. Meranie technických, ekonomických a prevádzkových ukazovateľov boli upresnené pre každý typ sušiarne osobitne. 5.2.Výsledky riešenia Výsledky,získané pracovníkmi TSÚP Rovinka, meraním a sledovaním zariadení na spaľovanie biomasy v náväznosti na ďalšie technologické linky ohrevu teplej úžitkovej vody, vykurovanie budov alebo sušenie poľnohospodárskych komodít sme boli nútení sledovať aj mimo územia SR. Vyplynulo to z dôvodov neexistencie sušiarenských zariadení na využívanie energie biomasy v Slovenských poľnohospodárskych podnikoch. Sledovania a merania sa uskutočnili vo firme BIOLEX Michalovce, ktorá je zameraná na nízkoteplotné sušenie poľnohospodárskych produktov ako je zelenina alebo sušenie liečivých rastlín pomocou spaľovania dreva a peletových brikiet. Niektoré údaje sa nám podarilo získať z prevádzok, ktoré sa touto činnosťou už nezaoberajú, ale ju realizovali v minulosti ako firma TATRA Agrolev v Levoči, kde sušili lucernu s využitím tepla pri spaľovaní pilín. Na sušenie zelených a liečivých rastlín používali vo firme ZADEN SHOP s.r.o., Komárno ako palivo uhlie, plyn a elektrickú energiu a tieto údaje nám slúžili na porovnávanie s ostatnými palivami. Údaje sme získali aj z firiem SININOT Oravská Lesná a PD Brezov okr. Bardejov, kde sušili drevo na ďalšie spracovanie. Okrem spomínaných zariadení v SR sme sa zúčastnili meraní a sledovaní využívania biomasy v poľnohospodárstve aj v Českej republike, konkrétne v Poľnohospodárskych družstvách v Klenoviciach a Radiměři a v Maďarsku na súkromnej farme vo Vityapuste. Tieto merania

18 18 a sledovania sa uskutočnili v spolupráci s firmou DANAGRA s.r.o., Bratislava a Szegána, k.f.t Kaposvár. Namerané a získané údaje od prevádzkovateľov boli ďalej spracované a vyhodnotené formou tabuliek i grafov. Počas skúšok sme sledovali prevádzky, ktoré využívali na získanie energie ako palivo drevo, uhlie, plyn a slamu. Takto sme získali porovnateľné údaje hovoriace o výhodách jednotlivých zdrojov energie Nízkoteplotné sušenie a teplovzdušné dosušovanie Pôvodne sme pri začiatku riešenia tejto úlohy uvažovali o rozdelení nízkoteplotného sušenia a teplovzdušného dosušovania. Nakoľko pri samotných skúškach sme zistili, že sušiarne na biomasu pri oboch typoch sušenia pracujú s porovnateľným teplotným režimom, rozhodli sme sa tieto dva druhy sušenia riešiť spolu. Pri nízkoteplotnom sušení zeleniny a liečivých rastlín sa teploty sušiaceho média pohybovali v rozmedzí 30 až 60 C. Pri sledovaní dosušovania kukurice a obilnín sme namerali teploty sušiaceho vzduchu v rozmedzí C. Pri sušení zeleniny, ovocia a liečivých rastlín sme sledovali sušičky na drevo a brikety z pilín a na uhlie. Obe sušičky boli nízkoteplotné, kde sušiaci vzduch mal teplotu okolo 40 C. Pri niektorých liečivých rastlinách sa požadovalo sušenie pri teplotách 30 C. Sušičky boli roštové s núteným prevetrávaním vrstvy sušeného materiálu teplým vzduchom. Obe sušičky boli rôznej konštrukcie, veľkosti a investičnej náročnosti, čo nám do určitej miery sťažilo porovnávanie ich prevádzky. V tabuľke 6 sú uvedené údaje o spotrebách energií za sezónu pri sušičke využívajúcej ako palivo uhlie. Tabuľka 6 Spotrebovaná energia pri sušení za využitia uhlia a plynu Druh spotreba Jednotková cena v Sk Cena spolu v Sk Uhlie 685 t 1.614,- 1, ,- Plyn m 3 4, ,- Elektrická energia kwh 2, ,- Spolu 1, ,-

19 19 Tento energetický materiál uvedený v tabuľke 6 bol spotrebovaný na výrobu kg sušených produktov. Okrem toho boli sledované ďalšie náklady, ktoré dosahovali nasledovné hodnoty: Mzdy 1, ,- Sk Opravy ,- Sk Odpisy ,- Sk Poistné ,- Sk Tabuľka 7 Hodnoty hmotností spracovaných produktov sušením pri využití energie uhlia Plodina Hmotnosť v kg Pred sušením Po sušení Paprika Ríbezle Harmanček Baza čierna Spolu V tabuľke 7 sú uvedené hodnoty usušeného materiálu pri sušení s využitím uhlia ako paliva. V tabuľke 8 sú uvedené hodnoty materiálu sušeného za využitia energie biomasy. Tabuľka 8 Hmotnosti spracovaného materiálu sušením pri využití dreva a brikiet z pilín. Druh materiálu Hmotnosť v kg Spotreba paliva v t Pred sušením Po sušení Drevo Brikety z pilín Imelo Šípky Petržlen Harmanček Spolu V tabuľke 9 je znázornený priebeh teplôt pri sušení koreňovej zeleniny v sušičke na biomasu. Pre lepšiu orientáciu sú hodnoty teplôt znázornené aj na grafe č. 1.

20 20 Tabuľka 9 Priebeh teplôt pri sušení koreňovej zeleniny Čas v hod Teplota v C Čidlo 1 Čidlo 2 Čidlo 3 Čidlo 4 Čidlo 5 10,10 280,6 14,2 16,4 18,6 73,1 10,40 291,8 17,8 21,2 21,9 84,7 11,10 264,9 20,4 23,6 23,8 81,5 11,40 274,3 20,7 25,1 24,6 78,5 12,10 358,9 30,7 58,7 34,7 67,1 12,40 357,7 25,4 53,1 28,2 61,3 13,10 310,6 28,1 52,2 28,3 59,1 13,40 290,9 29,1 51,6 29,7 57,1 14,10 288,5 29,2 51,5 29,8 57,4 Čidlo 1 výstup vzduchu z kotla pod ventilátorom Čidlo 2 sušiaci rošt najďalej od vstupu vzduchu z ventilátora Čidlo 3 sušiaci rošt pri vstupe vzduchu z ventilátora Čidlo 4 20 cm nad sušeným materiálom Čidlo 5 výstup vzduchu z ventilátora

21 Graf 1 21

22 22 Po zhodnotení nameraných a sledovaných údajov sme vyhodnotili náklady na energiu pri jednotlivých druhoch používaného paliva počas sušenia. Nakoľko sa jednalo o dve rôzne sušiarne a ich nákladové položky mzdové, náklady na opravy a amortizáciu sa značne odlišovali, tak tieto porovnávania neuvádzame, ale uvádzame len náklady spojené priamo s používaným palivom. Zatiaľ čo náklady z hľadiska spotreby paliva na 1 kg odparenej vody boli pri uhlí 1,77 Sk, tak pri pilinových briketách boli 1,6 čo je o 9,7 % menej a pri dreve boli len 1,18 čo je o 33 % menej. Aj tieto merania a výpočty nám potvrdili, že využívaním biomasy ako zdroja energie je možné pri sušení poľnohospodárskych produktov znížiť náklady na energiu až o 33 %. Využívanie obilnej slamy ako zdroja energie v sušiarenstve v poľnohospodárstve je z hľadiska ekonomického jedna z najvýhodnejších alternatív. Poľnohospodársky podnik znižuje v maximálnej miere náklady, ak využíva slamu z vlastnej produkcie. V tabuľkách 10 a 11 je uvedený konkrétny príklad z PD Dunajská Lužná, akým spôsobom sa spracováva slama a z akých výmer. Tabuľka 10 Plochy a spôsoby spracovania slamy. Druh slamy Počet ha Lisovanie Drtenie ha % ha % Pšeničná , ,4 Jačmenná , ,0 Repková Spolu , ,6 Ako je zrejmé z tabuľky 10, takmer 60 % produkcie slamy sa spracováva lisovaním do veľkých balíkov. Z tohto množstva sa časť používa na podstielanie, kŕmenie i na obchodné účely ( predaj ).

23 23 Tabuľka 11 Množstvo lisovanej slamy Druh slamy ha Počet balíkov Hmotnosť balíku Hmotnosť spolu v ks v t v t Pšeničná , ,5 Jačmenná ,20 457,2 Spolu ,7 Slama uvádzaná v tabuľke 11 by podľa našich meraní a výpočtov postačovala na dosušenie cca ton kukurice z vlhkosti 22 % na 14 %. Nezanedbateľná je však aj repková slama, ktorá sa môže taktiež využiť ku spracovaniu a výrobe tepla. V susednej Českej republike sú v prevádzke štyri kotolne na spaľovanie repkovej slamy. Z nameraných hodnôt plynových emisií horenia ( VÚZT ) boli všetky položky pod požadovanými hodnotami umožňujúcimi udelenie ochrannej známky Ekologicky šetrný výrobok. V spomínaných kotolniach je spaľovaná repková slama v podobe hranatých balíkov. Posledné výskumy však ukázali, že vhodným palivom sú aj brikety lisované zo slamy rôzneho druhu. V tabuľke 11a uvádzame technické a energetické parametre briketovacieho lisu BHL 320 pri výrobe brikiet z troch druhov slamy. Tabuľka 11a Technické a energetické parametre briketovacieho lisu Druh slamy Štruktúra rezanky Pšeničná Jačmenná Repková 80 % do 5 mm zvyšok do 80 mm 75 % do 50 mm zvyšok do 80 mm 82 % do 50 mm zvyšok do 80 mm Spotreba Merná Veľkosť Výkonnosť energie Vlhkosť hmotnosť brikiet lisu na v % brikiet ( mm ) v t.h -1 lisovanie v kg.m -3 v kwh.t -1 13,4 Ø ,4 Dĺžka ,

24 24 V ďalšej časti správy sa budeme venovať technologickým linkám na využívanie slamy ako zdroja energie. V prvom prípade pôjde o linky z ČR zamerané na ohrev teplej úžitkovej vody a vykurovanie objektov a v druhom prípade pôjde o linku na dosušovanie zrnín v Maďarsku. Technologická linka na ohrev vody, ktorú sme sledovali pri spaľovaní repkovej a obilnej slamy je v prevádzke na poľnohospodárskych podnikoch v Radiměři a Klenoviciach. V prvom prípade sa jedná o ohrev úžitkovej vody v Družstevnej mliekárni a v druhom prípade vykurovanie poľnohospodárskych objektov živočíšnej výroby. Týmito technologickými linkami sme sa zaoberali z toho dôvodu, že ich je možné využiť aj pri dosušovaní alebo sušení poľnohospodárskych produktov a nie je potrebná ich prestavba, ale len začlenenie výmenníka tepla do linky, ktorý umožní vyprodukované teplo odovzdať sušiacemu médiu. Spomínaná linka pozostáva z podávacieho reťazového pásu ( obr. 1 ), ktorý zabezpečuje kontinuálny prísun balíkov slamy do rozdružovača balíkov dánskej výroby PASSAT PB R ( obr. 2 ). Na podávací pás sa dajú naložiť 3 hranaté balíky slamy, každý o hmotnosti 400 až 600 kg. Nakladanie balíkov zabezpečuje HON s nakladacími vidlami alebo nakladacie zariadenie s drapákom vlastnej výroby. Obe spomínané zariadenia sú umiestnené v hale o rozmeroch 20 x 10 m. Na halu nadväzuje medzisklad balíkov, kde je umiestnených cca 250 balíkov slamy. Spotreba balíkov slamy sa mesačne pohybuje okolo 33 ks. Na ohrev vody im postačuje slama z vlastnej produkcie. Rozdružovač balíkov má dva valce s nožmi ( obr. 3 ), ktoré zabezpečujú drvenie slamy z balíkov a ich voľnú dopravu závitovkovým dopravníkom cez cyklón do podávacieho závitovkového dopravníkového kotla. Kotol PASSAT 280 (obr 4) má výkon 210 kw a spaľuje slamu, ktorú mu dodáva podávací závitkový dopravník cez protipožiarnu sekciu (obr 6). Teplota pri spaľovaní slamy v kotli bola nameraná v hodnote C. Slama sa spaľuje pri vlhkosti cca %. Popolček, ktorý vzniká pri spaľovaní slamy sa automaticky podáva z kotla do 200 l suda, ktorý sa pri plnej prevádzke zaplní za 10 dní. Tento popol sa využíva ako kvalitné hnojivo v poľnohospodárskom podniku. Linka je v prevádzke 10 rokov a za túto dobu boli 2 x vymenené nože v rozdružovači balíkov. Údržba spočíva v premazaní zariadenia dva krát mesačne. Kotol ohrieva vodu na 92 C v nádrži o objeme 7,5 tis. l. Celý proces spaľovania je automaticky riadený cez počítač. V kotli je možné okrem slamy spaľovať aj drevné štiepky a brikety z pilín. Napojením kotla na výmenník tepla za ventilátor je možné využívať teplo na ohrev vzduchu ako sušiaceho média pri sušení poľnohospodárskych produktov.

25 Obrázky 1, 2 25

26 Obr. 3,4 26

27 Obr 5,6 27

28 28 Takéto riešenie technologickej linky dosušovania zrnín bolo realizované na súkromnej farme vo Vityapuste neďaleko Kaposváru. V tomto prípade bol použitý kotol PASSAT ENERGI o výkone 350 kw. Celú linku tvorili nasledujúce stroje: 1. rozdružovač balíkov slamy pozostávajúci z - podávacieho pultu - hrubého rozdružovača 2 valce - jemného rozdružovača - šrotovník 2. závitkový dopravník, dopravujúci rozdruženú slamu do cyklónu slúžiaceho zároveň ako medzizásobník 3. dávkovač slamy riadený automaticky počítačom 4. protipožiarne zariadenie, zabraňujúce úniku ohňa z kotla do dávkovacieho zariadenia 5. kotol PASSAT ENERGI 350 kw 6. odpad popola sud o objeme cca 200 l 7. riadiaca jednotka 8. výmenník tepla 9. ventilátor 10. roštová sušiareň zrnín 11. čistička zrnín zabezpečujúca aj plnenie sušiarne Podávací pult je naskladňovaný balíkmi slamy pomocou čelného traktorového nakladača. Cyklón slúžiaci ako medzizásobník ruzdruženej slamy je v spodnej časti vybavený turniketovým dávkovačom, na ktorý nadväzuje závitkový dopravník podávajúci slamu cez protipožiarnu jednotku do kotla. V kotli sú spaliny vytláčané pohyblivým zariadením poháňaným kompresorom. Celá prevádzka kotolne ja riadená počítačom, MITSUBISCHI s reglermi. Počítač s riadiacou jednotkou je umiestnený vo vedľajšej miestnosti. Počítač riadi prísun slamy a vzduchu do kotla podľa analýzy, ktorú uskutočňuje snímač v komínovom potrubí. Snímače merajú zloženie dymu, tlak v komínovom potrubí, teplotu výfukového plynu, obsah kyslíka. Všetky údaje sa zaznamenávajú na displeji. Spaľovacie pomery sú na základe analýzy počítačom riadené regulačnou klapkou, ktorá reguluje tlak v kotli, teplotu v kotli a množstvo dodávaného vzduchu. Počítač riadi aj prísun slamy do kotla. V kotli je spaľovaná slama o vlhkosti pod 10 %.

29 Obr.7,8 29

30 Obr 9,10 30

31 Obr 11,12 31

32 32 Z kotla sa potrubím odvádza zohriata voda do vedľajšej miestnosti do výmenníka tepla, cez ktorý je prefukovaný vzduch ventilátorom do roštového kanála samotnej sušiarne. Vzduch má teplotu C pri dosušovaní kukurice a do 35 C pri dosušovaní olejnín a ozimných zrnín. Jednotlivé časti technologickej linky sú na obrázkoch 7 až 12. Sušiareň má šírku 7 m, dĺžku 12 m a výšku naskladnenia 2 m. Takýto roštový box má kapacitu 127 ton. Pred sušením sa vlhkosť naskladňovacej kukurice pohybovala v rozmedzí % a výstupná vlhkosť bola 14,5 %. Jačmeň a pšenica sa dosušovali zo vstupnej vlhkosti % na výstupnú 14,5 %. Zrno je do sušiarne naskladňované po jeho vyčistení v čističke sústavou závitkových a pásových dopravníkov umiestnených pod stropom sušiarne. Pri našich meraniach bola naskladňovaná kukurica o vlhkosti 20 % a za 36 hodín bolo docielené zníženie vlhkosti na 14 %. Znižovanie vlhkosti začína od spodných vrstiev. Najvlhšie sú vrchné vrstvy aj z toho dôvodu, že zatiaľ v sušiarni nie je doriešené odkvapkávanie kondenzovanej vlhkosti zo stropu do sušeného materiálu. Po dosušení zrna sa studeným vzduchom zabezpečí odkladanie usušeného materiálu. Na grafe č. 2 je znázornený obsah sušiny sušenej kukurice v jednotlivých vrstvách v sušiacom boxe. Spotreba slamy bola 1 balík za hodinu, to je cca 250 kg slamy na hodinu sušenia. Usušená kukurica bola vyskladňovaná zo sušiaceho boxu traktorovým čelným nakladačom a traktorovými prívesmi vozená do skladu o rozmeroch 40 x 50 m. Možnosť naskladnenia bola do výšky 3 4m. Pri meraní vlhkosti naskladňovanej kukurice sme namerali hodnoty od 13,2 do 14,9 %. V sklade sa materiál premieša a po čase sa vlhkosti vyrovnajú na požadovaných cca 14 %. Sušiareň bola v prevádzke druhú sezónu a zatiaľ dosušovali len vlastnú produkciu, ale v blízkej budúcnosti chcú investovať ešte do jednej technologickej linky s kotlom na slamu a sušiť nielen zrniny formou služby ale aj lucernu, seno, makovice a drevo. O kukuricu prejavili záujem aj veľkochovatelia ošípaných pre jej kvalitu, nakoľko nedochádza pri sušení do styku so spalinami. Zariadenie bude financované majiteľom, ale väčšiu časť investícií zabezpečia dotácie z ministerstva životného prostredia. Pracovníci ministerstva ŽP sledujú aj hodnoty spalín, ktoré kontrolujú po každom zásahu do regulačného systému horenia ( napr. oprava a pod. ). Podľa meraní a výpočtov bolo potrebných na zníženie vlhkosti o 1 % v 1 t dosušovanej kukurice 10 kg slamy, čo pri bežnej cene slamy Sk za 1 t predstavuje hodnotu 5 9 Sk. Ak sa pravda slama nakupuje a nie je z vlastnej produkcie. Ak je slama z vlastnej produkcie, tak náklady spojené s jej zberom, lisovaním a dopravou z poľa na miesto

33 33 uskladnenia sa pohybovali maximálne do hodnoty 120,- Sk / t. Takže náklady na dosušovanie 1 t kukurice o 1 % boli 1,2 Sk. V nasledujúcich častiach správy porovnávame náklady na dosušovanie zrnín zemným plynom na PD Dunajská Lužná s nákladmi na dosušovanie teplom spaľovanej slamy. V tabuľke 12 sú uvedené náklady na sušenie zrnín ak je ako palivo použitý zemný plyn.

34 Graf 2 34

35 35 Tabuľka 12 Náklady pri sušení zrnín Údaj Plodina Náklady v Sk Kukurica Slnečnica Repka Pšenica plyn el. energia Mzdy odpisy ostatné réžia náklady spolu hmotnosť vlhkej plodiny t hmotnosť suchej plodiny t 125 t t t náklady na 1 t 303 Sk 320 Sk 50 Sk 119 Sk vlhkosť pri vstupe 26,7 % 17,6 % 9,2 % 17,5 % vlhkosť pri výstupe 14,0 % 8 % 8 % 14 % odsušok 12,7 % 9,6 % 1,2 % 3,5 % náklady na 1 t o 1 % 24 Sk 33 Sk 42 Sk 34 Sk výkon sušiarne 9 t / h 3 t / h 16,7 t / h 8,9 t / h 345 h 41 h 60 h 170 h Z uvedených údajov je zrejmé, že celkové náklady na dosušenie 1 t zrnín o 1 % boli v rozmedzí Sk. Pri prepočte len na palivo sušiarne, t.j.: plyn sa náklady na dosušenie 1 t zrnín o 1 % pohybovali od 6 do 10 Sk. Pri dosušovaní kukurice boli náklady na dosušenie 1 t o 1 % vlhkosti 9 Sk, z hľadiska nákladov na palivo, a to bol plyn. Pri dosušovaní kukurice v sušiarni na biopalivo, konkrétne slamu boli náklady na dosušenie 1 t o 1 % 1,2 Sk. Táto hodnota je o 86 % menšia. Aj v tomto prípade je vidieť, že náklady na energiu pri dosušovaní zrnín sa dajú znížiť rádovo až o % pri použití slamy z vlastnej produkcie ako zdroja energie namiesto zemného plynu. V tabuľke 13 sú uvedené náklady pri dosušovaní kukurice v prepočte na 1 t usušenej kukurice.

36 36 Tabuľka 13 Náklady na dosušovanie kukurice Náklady v Sk Spolu Na 1 t kukurice Plyn El. energia Mzdy Odpisy Ostatné Réžia Spolu Na grafe č. 3 je znázornený podiel nákladov pri dosušovaní kukurice, ak bolo palivo zemný plyn, v porovnaní so slamou ako palivom. Ako je zrejmé z grafu, náklady na palivo pri tomto porovnaní sú v prospech slamy. Použitie slamy z vlastnej produkcie znižuje náklady na energiu oproti zemnému plynu až o 87 %. Ak sa na dosušovanie používa slama nakupovaná, efekt je podstatne nižší a zníženie nákladov je len o %. Aj v tomto prípade však možno hovoriť o značných úsporách nákladov. Z ekonomického hľadiska podniku, ktorý pestuje kukuricu alebo inú zrninu, je dosušovanie vo vlastnej réžii veľmi výhodné. Ako príklad uvedieme podnik pestujúci kukuricu na výmere 500 ha ( Dunajská Lužná ), pri úrode 6 t / ha pestovateľ vyprodukuje cca ton kukurice. Pri zbere je vlhkosť zrna 27 % a na účely uskladnenia je nutné vlhkosť znížiť na 14 %. Odsušok je takto 13 %. Podniky služieb ponúkajú čistenie 1 t kukurice za 80,- Sk a sušenie o tonopercento 65,- Sk. To znamená, že súhrnná cena dosušenia 1 t kukurice v podnikoch služieb bude stáť pestovateľa 925,- Sk. Ak si úrodu čistí a suší vo vlastnej réžii za použitia zemného plynu ako paliva, sú náklady na 1 t kukurice 204,- Sk. Pri nákupnej cene kukurice 4.100,- Sk / t potom utŕži pri spomínanej výmere 500 ha celkovo za svoju produkciu: - 9, ,- Sk v prípade sušenia v podnikoch služieb - 10, ,- Sk v prípade sušenia vo vlastnej réžii zemným plynom - 11, ,- Sk v prípade sušenia vo vlastnej réžii energiou spaľovania slamy

37 graf 3 37

38 38 Celková tržba pri použití slamy ako zdroja energie na dosušovanie produkcie kukurice je o 8,3 % vyššia ako pri použití energie zemného plynu a o 22,7 % vyššia ako pri využití podniku služieb. Ak uvážime rastúce náklady na plyn a elektrickú energiu, tak výsledný efekt v nasledujúcich 5 6 rokoch bude pri využívaní biomasy na dosušovanie ešte väčší. Ako je zrejmé z uvedeného príkladu, pestovateľ utŕži za svoju produkciu, ak si ju dosuší sám pomocou energie slamy, o 2,2 mil. Sk viac ako pri využití ponuky podniku služieb. A to sme nebrali do úvahy podobný efekt aj pri ostatných zrninách a olejninách. Ak je investičná náročnosť sušiarne na zrniny rádovo okolo 5 mil. Sk, tak návratnosť vloženej investície, len z efektu spracovania kukurice je 2,3 roku Horúcovzdušné sušenie Horúcovzdušné sušenie sa využíva pri výrobe vitamínových úsuškov a objemových krmovín a teplota, ktorej sú krmoviny vystavované, sa pohybuje okolo 900 c. U nás sa vo väčšine prípadov využívajú na túto pracovnú operáciu bubnové sušiarne rady BS. Aj naše porovnávanie sa uskutočnilo na dvoch takýchto typoch, a to BS 6. Prvá sušiareň pracovala pri klasickom využívaní zemného plynu ako zdroja energie a druhá využívala ako zdroj energie biomasu, konkrétne piliny. Pri výrobe lucernových úsuškov za využitia energie spaľovania drevených pilín bolo vyrobených celkovo za sezónu 195 t úsuškov z celkovej spracovanej hmoty 904 t. Cena pilín bola 20 Sk za 1 m 3. Celkovo bolo spotrebovaných pri sušení 434 t pilín. Na sušičke pracovalo 6 pracovníkov a sušička bola v sezóne celkovo v prevádzke 51 dní nepretržite, čo je hodín. V tabuľke 14 sú porovnané náklady na 1 t úsuškov pri sušení lucerny energiou plynu alebo energiou pilín. Na grafe č. 4 sú obe technológie porovnané. Tabuľka 14 Náklady na 1 t úsuškov v Sk pri sušení lucerny plynom a pilinami. Palivo Náklady v Sk / t Energia Mzdy Opravy a údržba Odpisy Spolu Plyn Piliny

39 Graf 4 39

40 40 Ako je zrejmé z uvedených údajov v prvom prípade, kde bol zdroj energie zemný plyn, tvorili náklady na energiu z celkových nákladov na výrobu 1 t lucernových úsuškov 70 %. Zatiaľ čo v druhom prípade, kde zdrojom energie poli piliny, tvorili náklady na energiu pri výrobe 1 t úsuškov len 36 %. Podarilo sa nám tak na príklade dokázať, že využívaním biomasy sa dajú znížiť náklady na energiu pri sušení krmovín na bubnových sušiarňach rádovo až o 35 %. Je len na škodu, že v našej poľnohospodárskej praxi nie je viac príkladov využívania biomasy ako zdroja energie pri sušení krmovinových úsuškov. Podobná situácia je aj v susedných krajinách. Pritom takáto forma využitia biomasy by nám umožnila znížiť náklady na výrobu 1 t úsuškov o % a tým by bolo reálne dostať do kŕmnej dávky hospodárskych zvierat viac bielkovinových úsuškov ako je tomu v súčasnosti. Spotreba bielkovinových úsuškov v kŕmnych dávkach hospodárskych zvierat sa v súčasnosti pohybuje len na hranici 8 % zo spotreby úsuškov v roku Z hľadiska výživárskeho sú bielkovinové úsušky nenahraditeľné v kŕmnych dávkach zvierat. Preto je nevyhnutné v budúcnosti zamerať pozornosť na prebudovanie jestvujúcich bubnových sušiarní na biomasu či už drevné štiepky, piliny alebo pilinové pelety, prípadne pelety zo slamy. Pri neustálom zvyšovaní cien energie je táto forma energie stále aktuálnejšia. 6. Zhodnotenie dosiahnutých výsledkov a návrh technologickej linky na sušenie poľnohospodárskych produktov energiou z biomasy Výsledky získané meraním technologických liniek na využívanie biomasy ako zdroja energie nám potvrdili teoretické predpoklady znižovania nákladov na energiu. Energia tvorí najväčší podiel z nákladov pri sušení poľnohospodárskych produktov. Podľa našich meraní % nákladov pripadá na energiu, pri využívaní uhľovodíkových palív ako zdroja tepla. Pri riešení úlohy sme sa zamerali na sledovanie možností znižovania nákladov na energiu pri nízkoteplotnom sušení, pri dosušovaní zrnín a pri horúcovzdušnom sušení, využívaním biomasy ako zdroja tepla. Počas riešenia úlohy sme sledovali nízkoteplotné sušenie ovocia, zeleniny a liečivých rastlín na roštovej i boxovej sušiarni. Ďalej sme sledovali dosušovanie zrnín a ako poslednú technológiu sme sledovali horúcovzdušné sušenie bielkovinových úsuškov. Počas sledovania

41 41 spomínaných technologických postupov sušenia poľnohospodárskych komodít sme ako zdroj energie sledovali: - zemný plyn - uhlie - biomasu: - piliny - drevo - pilinové brikety - slamu Vo všetkých prípadoch, v ktorých sa ako zdroj energie využívala biomasa sa ukázali úspory energie. Pri analýze nákladových položiek sa podiel nákladov na energiu znížil pri použití biomasy o 9,7 % až 86 %. Namerané a vypočítané hodnoty úspory nákladov pri jednotlivých druhoch sušenia sú v tabuľke 15. Tabuľka 15 Zníženie nákladov na energiu pri jednotlivých sledovaných druhoch sušenia Druh sušenia Komodita Porovnanie paliva Úspora energie Klasické biomasa V % nízkoteplotné zelenina uhlie pilinové brikety 9,7 nízkoteplotné zelenina uhlie drevo 33 teplovzdušné kukurica plyn slama - nakúpená 25 teplovzdušné kukurica plyn slama - vlastná 86 horúcovzdušné lucerna plyn piliny 35 Počas skúšok sa nám podarilo dokázať, že využívanie slamy z vlastných zdrojov ako zdroja tepla pri sušení zrnín môže ušetriť náklady na energiu až o 86 % v porovnaní s používaním zemného plynu. Technológia využitia lisovanej slamy z vlastnej produkcie na dosušovanie zrnín, či už vlastných alebo vo forme služby, sa javí ako vysokoefektívny spôsob dosušovania. Skúsenosti z praxe poukázali na vhodnosť dosušovať zrniny teplým vzduchom o teplote C cez výmenník tepla, čím dochádza k ich pomalšiemu sušeniu bez vnútorných zmien v zrne, čo kladne hodnotia hlavne semenári, pretože nedochádza k narušovaniu klíčivosti