|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 11/2003
Wypraski drewna kontra gaz i węgiel
|
|
|
"STRATEGIA ROZWOJU ENERGETYKI ODNAWIALNEJ" z 2001 roku uwzględnia wprowadzenie na rynek około 10 mln t/rok biomasy w okresie do 2010 roku. Tyle wynoszą obecnie roczne nadwyżki słomy, a niezagospodarowane odpady drewna z przemysłów: tartacznego, płyt drewnopochodnych, celulozowego, meblarskiego oraz stolarki budowlanej sięgają prawie 7,5 mln m sześc./r. Tę masę niezagospodarowanego drewna trzeba jeszcze powiększyć o zakładane w kraju plantacje wierzby krzewiastej (salix viminalis gigantea), sadząc ją na słabych ziemiach, których uprawa dla potrzeb przemysłu spożywczego bywa trwale nieracjonalną.
|
W kraju osiąga się na tego typu plantacjach zbiory wierzby krzewiastej w wysokości 40-45 t/ha/rok o zawilgoceniu 50-53% mas. Zbiory – z ekonomicznego punktu widzenia – przeprowadza się w cyklach na ogół jedno- oraz trzyletnich. Podkład korzeniowy zmienia się co 22-25 lat. Dochody z uprawy wierzby krzewiastej są prawie dwukrotnie wyższe od uprawy roślin dla przemysłu spożywczego i wynoszą 1500-1700 zł/ha/rok.
Te dane, jak i analizy ekonomiczne z uprawy wierzby krzewiastej w niniejszym studium obejmują doświadczenia dr inż. Jana Wiesława Dubasa z Jeleniej Góry, zebrane w ciągu kilku lat na 45-hektarowej plantacji.
Wypraski drewna (pelety)
W minionym dziesięcioleciu podjęto w USA, Kanadzie i niektórych krajach europejskich (głównie w Szwecji, Niemczech, Austrii, Danii, Finlandii i Rosji) produkcję wyprasek drewna (zwanych z angielskiego „pellets”). W pierwszym okresie ich produkcji stosowano jedynie trociny z rozlicznych tartaków, a obecnie przetwarza się również różnorakie drewno odpadowe oraz rośliny energetyczne, a wśród nich głównie wierzbę krzewiastą.
Produkcja wyprasek z odpadów drzewnych obejmuje ich zmielenie, suszenie do 8-12% mas. wilgoci i ciśnieniowe prasowanie do wałków o średnicy 6-15 mm i długości 40-50 mm. Istnieją różnorakie maszyny do wytwarzania peletów z trocin oraz wiórów, a jedną z nich ilustruje rys. 1. Właściwości fizyko-chemiczne wyprasek drzewnych ujęto tabelą 1.
Tabela 1
Właściwości fizyko-chemiczne wyprasek drzewnych (Pellets)
| Właściwości |
Jednostki |
Ilość |
| Średnica |
mm |
6 – 15 |
| Długość |
mm |
40 – 50 |
| Gęstość nasypowa |
kg/m3 |
500 – 600 |
| Gęstość wyprasek |
kg/m3 |
1000 – 1350 |
| Zawilgocenie |
% mas. |
< 12 |
| Zawartość siarki |
% mas. |
< 0,08 |
| Zawartość popiołu |
% mas. |
< 1,3 |
| Wartość opałowa |
MJ/kg |
16,8 – 18,0 |
| Zawartość chlorków |
% mas. |
< 0,03 |
Proces wytwarzania wyprasek drzewnych oparty jest na produkcji granulatów paszowych, co legło u podstaw szybkiego rozwoju omawianej technologii oraz niezawodności ruchu i wysokiej automatyzacji instalacji. Obecnie instalowane linie produkcyjne są obliczone na produkcję wyprasek w ilościach 1-20 t/h.
Dziś Szwecja jest drugim po USA czołowym producentem wyprasek drewna na świecie. Wytwarzając ich 700.000 t/rok, już dysponuje prawie dwukrotnie większymi mocami produkcyjnymi od własnego zapotrzebowania, przy czym kolejne linie wytwórcze lokuje w krajach nadbałtyckich – łącznie z Rosją. Już w 2000 roku w Szwecji eksploatowano 27 instalacji produkcji wyprasek drewna o mocy 1,2 mln ton/rok.
Produkcją urządzeń grzewczych, jak i adaptacją istniejących kotłowni olejowych oraz węglowych zajmuje się w Szwecji wiele firm, wśród których można wymienić: SBS/Janfire, czy JWABO-NATURENERGI. W Danii, w 2001 roku spalono 220.000 ton wyprasek drewna, w Finlandii w 2000 roku wyprodukowano ich 40.000 ton. Tam eksploatuje się już 230 kotłowni opalanych wypraskami, przy czym na podkreślenie zasługuje współspalanie peletów z węglem w elektrociepłowni o mocy 100 MW zakładu TURKU-ENERGIA. Koszty inwestycyjne typowej linii przetwarzania drewna do wyprasek o wydajności 3 t/h wynoszą 4,5 mln zł. Instalacja bywa eksploatowana przez 7200 godzin/rok.
Koszty wyprasek z wierzby krzewiastej na instalacji o wydajności 21.600 t/rok wynoszą 305,50 zł/tonę i szczegółowo ujęto je w tabeli 2.
Tabela 2
Koszty produkcji wyprasek z wierzby krzewiastej na instalacji o wydajności 21.600 ton/rok; zł/tonę
| Koszty zł/tonę |
|
Ilość |
| Surowiec |
170 |
6 – 15 |
| Przetwarzanie wierzby do wyprasek |
60,5 |
40 – 50 |
| Koszty ogólno fabryczne |
17 |
500 – 600 |
| Amortyzacja |
31 |
1000 – 1350 |
| Płace bezpośrednie |
9,5 |
< 12 |
| Energia |
17,5 |
< 0,08 |
| Razem |
305,5 |
< 1,3 |
| Wartość opałowa |
MJ/kg |
16,8 – 18,0 |
| Zawartość chlorków |
% mas. |
< 0,03 |
Jeśli przyjąć cenę wyprasek z drewna w wysokości 350 zł/tonę, to widać ich konkurencyjność w odniesieniu do lekkiego oleju opałowego, węgla kamiennego i gazu ziemnego, co ujęto tabelą 3.
Tabela 3
Porównanie cen wybranych nośników energii
| Nośnik |
Cena |
Wartość opałowa |
Cena jednostki energii; zł/GJ |
| Wypraski drewna |
350 zł/t |
17,5 GJ/t |
20 |
| Gaz ziemny |
1,08 zł/m3 |
34,6 MJ/m3 |
31,5 |
| Lekki olej opałowy |
1600 zł/t |
42,5 GJ/t |
37,6 |
| Węgiel |
390 zł/t |
27,5 GJ/t |
14,2 |
Jak widać z powyższego zestawienia, cena jednostki energii zawartej w wypraskach wierzby krzewiastej jest prawie o połowę niższa od zawartej w lekkim oleju opałowym i nieznacznie wyższa od węgla kamiennego, który - podczas spalania - emituje pokaźne ilości dwutlenku węgla – obok SO2 oraz NOx – do atmosfery. Do tego dochodzą koszty odprowadzania znacznych ilości popiołu z węgla, co w ostatecznym rachunku czyni wypraski drewna konkurencyjnymi dla nieodnawialnych nośników, którymi są węgiel, gaz ziemny i lekki olej opałowy z ropy. Szybko rosnące ceny gazu ziemnego są obecnie również niekonkurencyjne w porównaniu z jednostkową ceną energii w wypraskach drewna.
Pelety w systemach grzewczych
Mówiąc o ogrzewaniu nawet domowych ciepłowni drewnem, przeciętny ich użytkownik podświadomie widzi siebie w roli dokładającego nieomal bez przerwy mniejsze, czy większe jego kawałki (szczapy) do komory paleniskowej. Tymczasem ciepłownie, małe i duże lub elektrociepłownie, opalane wypraskami drewna są bezobsługowe. Zasobnik ich wyprasek (patrz rys. 2) jest bowiem o pojemności aż półtorasezonowego cyklu grzewczego. Najefektywniejsze są zasobniki kuliste, zakopywane w odległości do 20 metrów od komory paleniskowej kotła. Dla domowych ciepłowni można je zakopać w ogródku lub ustawić w sąsiednim pomieszczeniu kotłowni. Wypraski są dowożone autocysternami i pneumatycznie rozładowywane. Zasilanie wypraskami paleniska kotła odbywa się pneumatycznym rurociągiem próżniowym, a przy krótkich odległościach - podajnikiem ślimakowym z automatycznie regulowanymi obrotami. Dla małych ciepłowni domków jednorodzinnych, pelety można sprowadzać w 15-kilogramowych workach i wsypywać do pojemników pieca z minimalnym zapasem dla 100 godzin grzewczych. Z takiego pojemnika zasila się palenisko podajnikiem ślimakowym, co uwidacznia rys. 3. Tego typy ciepłownia pod nazwą PMX o mocach grzewczych w trzech wielkościach w granicach 5-25,9 kW, kosztuje wraz z montażem 7500 euro (ENERGIESPAREN; str. 50, 2002r., Biomasse Info-Zentrum, Universität in Stuttgart).
Trzeba kombinować...
Dziś, przy stale rosnących cenach wszelkich nośników energii – najbardziej racjonalnym jest kombinowane ogrzewanie domku jednorodzinnego lub bloku mieszkalnego z udziałem energii słonecznej wg rys. 4.
Podręczny, przykotłowy pojemnik wyprasek jest okresowo, automatycznie ładowany pneumatycznie próżniowym rurociągiem z zasobnika głównego. Z niego wypraski przetłacza się podajnikiem ślimakowym do pieca, wewnątrz którego jest wężownica.
Na dachu budynku instaluje się standardowy kolektor słoneczny, który - poprzez wymiennik ciepła - ogrzewa sieć centralnego ogrzewania oraz zbiornik gorącej wody na cele gospodarczo-sanitarne.
Słońce wypromieniowuje rocznie 1000 kWh energii na każdy m kw. Polski. Odpowiada to 100 litrom lekkiego oleju opałowego i dopiero ta informacja jest przekonywającą, ekonomiczną motywacją do instalowania kolektorów słonecznych na dachach domów.
W Polsce słońce świeci rocznie w granicach 1300-2000 godzin, a to umożliwia pokrycie zapotrzebowania na ciepło domku jednorodzinnego, aż w około 60%. Jest to znacząca pozycja w budżecie każdej rodziny.
Automatyczny regulator steruje systemem grzewczym budynku przez kolektor słoneczny oraz kotłownię zasilaną wypraskami drewna. Zbiornik wody gorącej jest równocześnie buforem ciepła, tak dla ogrzewania budynku, jak i zmiennego w czasie odbioru wody na cele gospodarczo-sanitarne.
Zaprezentowany system grzewczy – spełniający zasady ogrzewania pasywnego – należy do wysoce oszczędnych – i tu tkwi siła napędowa szybkiego rozwoju produkcji wyprasek drzewnych w Europie, USA i Kanadzie. Z tym wiąże się również rozwój wierzby krzewiastej na terenach rolniczych, przyczyniając się do zagospodarowywania odłogów, których powierzchnia w Polsce szacowana jest na 2,5 mln ha.
|
|
|
|
