KATEDRA ENERGETICKEJ TECHNIKY STROJNÍCKA FAKULTA ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE
Ciele a aktivity projektu Podpora lokálneho vykurovania biomasou Katedra energetickej techniky Strojníckej fakulty Žilinskej univerzity spoločne s Výskumným energetickým centrom Vysokej školy banskej Technickej univerzity Ostrava realizuje projekt Podpora lokálneho vykurovania biomasou v rámci Programu cezhraničnej spolupráce SR ČR 2007-2013, ktorý je spolufinancovaný Európskou úniou a Európskym fondom regionálneho rozvoja (ERDF). Projekt Podpora lokálneho vykurovania biomasou nadväzuje na úspešne hodnotený projekt Možnosti lokálneho vykurovania a výroby elektrickej energie z biomasy, ktorý bol realizovaný v rámci programu INTERREG III A Česká republika Slovenská republika. Projekt je určený pre susediace regióny SR (Žilinský, Trenčiansky a Trnavský kraj) a ČR (Moravsko - sleizsky, Zlínsky a Juhomoravský kraj), predovšetkým však pre mestá a obce, miestne a regionálne orgány, ako i odbornú a laickú verejnosť, a pre všetkých ktorí majú záujem o problematiku využívania biomasy na výrobu tepla a chcú vzájomne spolupracovať pri jej využívaní na tento účel. V rámci projektu chceme zabezpečiť odbornú podporu pri aktivitách orientovaných na využívanie moderných vykurovacích zariadení na spaľovanie biomasy, ktoré by zabezpečovali spaľovanie s vysokou energetickou efektívnosťou a s nízkym emisným zaťažením okolitého prostredia. Náplňou projektu je, okrem iného, prehĺbiť spoluprácu so zástupcami miest a obci, ktoré majú záujem o energetické využívanie biomasy na vykurovanie v jej rôznych formách, či už je to kusové drevo, štiepky, pelety, brikety. Zámerom projektu je i zvýšenie informovanosti občanov a štátnej správy v pohraničných regiónoch o možnostiach náhrady zdrojov tepla na fosílne palivá za zdroje tepla na spaľovanie biomasy, ako i zvýšenie informovanosti o správnom prevádzkovaní zdrojov tepla na spaľovanie biomasy, ekologických aspektoch spaľovania biomasy a možnostiach využívania lokálnych zdrojov palív na báze biomasy. Jedným zo špecifických cieľov projektu je spracovanie štúdie uskutočniteľnosti pre vykurovanie biomasou, či už lokálneho charakteru, alebo formou centrálneho zásobovania teplom. Táto štúdia bude vypracovaná pre mestá resp. obce, ktoré majú vážny záujem o využívanie biomasy na výrobu tepla. Pre informovanosť všetkých záujemcov o problematike využívania biomasy na výrobu tepla budú vypracované príklady správnej praxe využívania biomasy na výrobu tepla. Najnovšie poznatky z tejto oblasti budú prezentované na každoročných regionálnych výstavách, seminároch, Dňoch biomasy, formou publikácii pre verejnosť, formou poradenstva a konzultácii konkrétnych postupov pri využívaní biomasy. Mnohé informácie a materiály Vám budú poskytované cez internetovú stránku www.biomasa-info.sk.
Akcie a semináre V priebehu projektu sú naplánované odborné semináre a tematické dni s technickými ukážkami technológií určené pre zástupcov štátnej správy, podnikateľskej sféry a širokej odbornej i laickej verejnosti. Jednotlivé aktivity projektu budú priebežne aktualizované na zriadenom internetovom portáli www.biomasa-info.sk. Prvý seminár sa uskutočnil v máji 2009 v Luhačoviciach (ČR) a ďalší sa bude konať 7. až 8. októbra 2009 v Bojniciach. Obsah seminárov je zhodný na oboch stranách hranice, pričom témy prednášok budú upravované pre podmienky a platnú legislatívu SR a ČR. Na seminári bude podrobnejšie predstavený projekt. Účastníci budú ďalej informovaní o technológiách v oblasti vykurovania rodinných domov, o problematike spaľovania, o emisnom zaťažení, o druhoch, vlastnostiach a dostupnosti palív na báze biomasy. Zároveň sa dozvedia o možnostiach získania dotácií pre fyzické osoby a pre obce na ekologické vykurovanie, na zatepľovanie a na pestovanie rýchlorastúcich drevín a energetických rastlín. Tak ako v predchádzajúcom projekte organizujeme veľmi populárne Dni biomasy. Prvý Deň biomasy sa uskutočnil dňa 11. júna 2009. Jeho náplňou bola prehliadka prevádzky píly a kôrových kotlov o celkovom inštalovanom výkone 20 MW vo firme Mayr-Melnhof Holz Paskov, s. r. o. a prehliadka prevádzky peletárne Leitinger Bio Pellets Paskov, s. r. o. v Českej republike. Služby Konzultačného centra biomasa Poradenská a konzultačná činnosť sa realizuje bezplatne cez Konzultačné centrá biomasa, ktoré sa nachádzajú na oboch univerzitách. Konzultačné centrum zriadené na Katedre energetickej techniky Strojníckej fakulty ŽU v Žiline má nasledovné kontakty: telefónne čísla: 0915 997250, 041/5132880, 041/5132858 e-mail: ket@fstroj.uniza.sk V prípade Vášho záujmu o konzultácie, resp. o informácie týkajúce sa problematiky využívania biomasy na energetické účely, nás môžete kontaktovať na nižšie uvedenej adrese, resp. na vyššie uvedených telefónnych číslach alebo prostredníctvom e-mailu. Adresa Konzultačného centra: Konzultačné centrum biomasa Katedra energetickej techniky Strojnícka fakulta, Žilinská univerzita v Žiline Univerzitná 1, 010 26 Žilina
Čo je to biomasa? Definícií, špecifikujúcich biomasu je viac, ale všetky vychádzajú z jedného základu, a to že biomasa je hmota organického pôvodu. Jedna z definícii je, že Biomasa je látka biologického pôvodu, ktorá zahrňuje rastlinnú biomasu pestovanú v pôde a vode, živočíšnu biomasu, produkciu živočíšneho pôvodu a organické odpady. Zdroje vzniku biomasy a ich rozčlenenie schematicky znázorňuje obr. 1. Podľa zdroja vzniku biomasy je možné biomasu rozdeliť na: lesnú biomasu - palivové drevo, konáre, pne, korene, kôra, piliny, poľnohospodársku biomasu, a) fytomasa - napr. obilná slama, obilie, konope, atď., b) živočíšna biomasa (zoomasa) - napr. exkrementy, odpady, priemyselné a komunálne odpady. Obr. 1. Zdroje vzniku biomasy
Biomasa v Slovenskej republike Celkový energetický potenciál predstavuje energiu obnoviteľného zdroja, ktorú je možné premeniť na iné formy energie za jeden rok a jej veľkosť je daná prírodnými podmienkami. Zo strednodobého hľadiska je tento energetický potenciál nemenný. Celkový energetický potenciál biomasy v Slovenskej republike uvádza tab. 1. Tab. 1. Celkový energetický potenciál v SR Druh biomasy Množstvo biomasy Energetický potenciál [PJ] Poľnohospodárska biomasa na spaľovanie 2 031 tis. t 28,6 Lesná dendromasa 1 810 tis. t 16,9 Drevospracujúci priemysel 1 410 tis. t 18,1 Biomasa na výrobu biopalív 200 tis. t 7,0 Výlisky a výpalky pri výrobe biopalív 400 tis. t 8,4 Exkrementy hospodárskych zvierat 13 700 tis. t 9,3 Účelovo pestovaná biomasa na výrobu energie rýchlorastúce dreviny a energetické rastliny 300 tis. ha 32,0 Spolu - 120,3 Energetický potenciál pôdohospodárskej biomasy je značne vysoký a predstavuje teoreticky až 15 % ročnej spotreby energie v SR, ktorá je 800 PJ. Využitím tohto potenciálu by bolo možné v SR zvýšiť podiel energie vyrobenej z obnoviteľných zdrojov energie. Rýchlorastúce dreviny Výsadba rýchlorastúcich drevín určených na energetické využitie je jednou z možností využitia pôdy na nepotravinárske účely. Rýchlorastúce dreviny sú dreviny s krátkou dobou obrastania a s hmotnostným prírastkom významne prevyšujúcim priemerný prírastok ostatných drevín. Doba medzi výsadbou a ťažbou sa zvyčajne pohybuje medzi 2 až 5 rokmi, pričom výsadba sa obnovuje po 20 až 30 rokoch. Pri zakladaní plantáží rýchlorastúcich drevín je nutné voliť vhodné klony pre konkrétne miesta a regióny. Pre klimatické a pôdne podmienky SR sú najvhodnejšie najmä topole a vŕby. Nevýhodou týchto drevín je však vysoký obsah vlhkosti, preto je potrebné vyťaženú drevinu štiepkovať pre jej rýchlejšie vysušenie. Energetické rastliny Cielene pestované energetické rastliny sú rastliny s nedrevnatou stonkou cielene pestované pre energetické účely. Je možné ich rozdeliť na obilniny (celé vrátane zrna), trávnaté porasty (slonia tráva, trvalé trávne porasty), ostatné rastliny (konope, čirok), olejnaté rastliny (repka olejnatá, slnečnica) a škrobnato-cukornaté rastliny (zemiaky, cukrová repa, kukurica). Z hľadiska pestovania energetických rastlín na jednom mieste, je možné ich rozdeliť na jednoročné rastliny, viacročné rastliny a trvácne rastliny (trávy).
Plošný energetický zisk z pestovania týchto rastlín nie je veľmi vysoký. Pri zbere okolo 10 t.ha -1 a výhrevnosti okolo 15 až 20 MJ kg -1 sušiny je energetický výnos 150 až 200 TJ ha -1. Ak sa táto energia premení na mechanickú prácu alebo na elektrinu s účinnosťou cca 30 %, energetický zisk odpovedá stálemu výkonu cca 1,5 kw.ha -1. Napríklad oproti využívaní rôznych foriem slnečnej energie majú energetické rastliny výhodu v skladovateľnosti. Energetické náklady na pestovanie týchto rastlín sú u najlepších z nich pri správnom spôsobe pestovania odhadované na približne 10 % energetického výnosu. Pre poľnohospodárov má pestovanie energetických rastlín nespornú výhodu, pretože nekonkurujú na trhu potravín, takže táto "zelená energie" má potom zaistený plynulý odbyt. Zušľachtenie drevnej biomasy Drevnú biomasu využívanú na výrobu tepelnej, resp. elektrickej energie, a ktorú predstavujú hlavne odpady z drevospracujúceho priemyslu, poľnohospodárstva a lesného hospodárstva, je možné využívať buď priamo v neupravenej forme alebo v upravenej, tzv. zušľachtenej forme, pričom zásadný vplyv na spracovanie má predovšetkým množstvo vody a sušiny v biomase. Formy drevnej biomasy Kusové drevo Najbežnejšou formou biomasy na vykurovanie je kusové drevo narezané alebo naštiepané na kusy s dĺžkou 25 až 50 cm s priemerom. V tejto forme sa drevo pohodlne skladuje a v priebehu skladovania sa dobre presúša. Takéto kusy dreva sa dajú spaľovať v krboch (dnes sú najviac používané krbové vložky), rôznych typoch kachlí a kotloch na spaľovanie dreva. Štiepka Ide o pomerne malé, niekoľko centimetrov veľké, kúsky rozdrveného dreva. Štiepka sa vyrába z odpadového dreva pomocou štiepkovačov najčastejšie priamo pri ťažbe. Výhodou štiepky je minimálna potreba ľudskej práce a možnosť spracovať širokú škálu drevného odpadu (tenké aj hrubé konáre, kôra). Nevýhodou je spravidla vyššia vlhkosť štiepky a jej zložitejšie sušenie. Spaľovanie štiepky vyžaduje špeciálne automatické kotly, preto sa štiepka uplatňuje najmä vo veľkých kotolniach. Piliny a hobliny Ide o odpad pri spracovaní reziva. Na rozdiel od štiepky sú piliny a hobliny spravidla suché. Pre spaľovanie sa používajú podobné typy kotlov ako pre spaľovanie štiepky. Ich nevýhodou je veľký objem, čo kladie vyššie nároky na skladovanie a preto sa piliny a hobliny v súčasnosti najčastejšie používajú na výrobu peliet či brikiet.
Brikety Brikety sa vyrábajú lisovaním pilín a hoblín v briketovaciom lise pri tlaku asi 31,5 MPa, čím sa dosahuje hustota cca 1200 kg m -3 a výrazne sa tak znižuje objem paliva. Výhrevnosť drevných brikiet dosahuje hodnoty cca 19 MJ kg -1. Brikety sa vyznačujú malým množstvom popola (0,5 %), ktorý je možné využiť ako minerálne hnojivo, neobmedzenou skladovateľnosťou, bezprašnosťou, ľahkou manipuláciou a rôznorodosťou vyrábaných tvarov. Pelety Pelety sú formou drevného paliva, ktoré umožňuje kotlom spaľujúcim biomasu čiastočnú alebo plne automatickú prevádzku. Peleta je granula kruhového prierezu s priemerom cca 6 až 8 mm a dĺžkou 10 až 30 mm. Vyrábajú sa lisovaním výhradne z pilín a bez chemických prísad. Majú nízky obsah vlhkosti (asi 8 až 10 %) a ich výhrevnosť dosahuje hodnôt od 17 do 18 MJ kg -1, čím sa vyrovnávajú hnedému uhliu. Energetická politika Európskej únie Energetika je jedným z najdôležitejších odvetví národného hospodárstva a má priamy dopad nie len na ekonomický rast krajiny, ale i na životné prostredie. Zvyšovanie energetickej účinnosti je jednou z hlavných priorít energetickej politiky EÚ. Rastúce ceny ropy a zemného plynu, ale i negatívne dopady využívania primárnych palív na životné prostredie, viedli členské krajiny EÚ, aby prehodnotili svoju energetickú závislosť na fosílnych palivách. Na základe toho vyplynuli energetické opatrenia, ktoré majú viesť ku zvýšeniu podielu obnoviteľných zdrojov energie v energetike. Medzi najvýznamnejšie obnoviteľné zdroje energie patrí biomasa, ktorá je oproti fosílnym palivám považovaná za ekologické palivo s nižším negatívnym dopadom na životné prostredie. Širšiemu rozvoju využívania drevnej suroviny na vykurovanie bráni bráni najmä neznalosť a nedôvera k novým technológiám, napríklad rozšírený je názor, že vykurovanie drevom je nevýhodné. Výraznejšiemu využívaniu biomasy pri vykurovaní bráni aj nedostatok informácií o energetických nákladoch na vykurovanie biomasou a neposlednom rade aj vysoký podiel plynofikácie. Nedostatočná bola doposiaľ taktiež podpora zo strany štátu pri prechode na vykurovanie biomasou a pri podpore projektov využívania biomasy. Využívanie biomasy a zušľachťovanie odpadov z lesného hospodárstva, poľnohospodárstva, a drevospracujúceho priemyslu, je najlepšou cestou na zvýšenie podielu obnoviteľných zdrojov energie v Slovenskej republike. Jedná sa totiž o cenovo i technicky najdostupnejší obnoviteľný zdroj energie.
Konzultačné centrum biomasa Katedra energetickej techniky Strojnícka fakulta, ŽU v Žiline Univerzitná 1 010 26 Žilina Tel.: 041/ 525 25 41, 0915 997 250 Fax: 041/525 25 41 e-mail: ket@fstroj.uniza.sk www.biomasa-info.sk