Čo je to vlastne „Biomasa“?
Encyklopédia nám dá všeobecnú odpoveď, že sa jedná o súhrn všetkých látok tvoriacich telá všetkých organizmov. Bez ohľadu na to či sa jedná o baktérie, huby, rastliny či živočíchy. Pre naše potreby si z tohto balíka vyberieme pre nás zaujímavú „Energetickú biomasu“, respektíve jednoduchšie povedané „Biopalivá“ ako súčasť OZE (obnoviteľné zdroje energie), ktoré môžeme využiť ako zdroj energie.
Biopalivá ďalej delíme podľa rôznych kritérií na pevné, kvapalné a plynné.
Pre nás je zaujímavé pevné biopalivo, ktoré sa delí podľa pôvodu na odpadnú biomasu (odpad z drevospracujúceho priemyslu, poľnohospodárskej prvovýroby, údržby krajiny, lesného hospodárstva či komunálneho bioodpadu) a na cielene pestovanú biomasu v podobe rýchlorastúcich drevín a energetických bylín.
Pre naše potreby môžeme rozdeliť energetickú biomasu do nasledujúcich kategórií podľa použiteľnosti v našich kotloch.
Kusové drevo
Drevo je najstarší človekom používaný materiál, ktorý sprevádza jeho kroky tisíce rokov. Či už to bolo na výrobu nástrojov, dopravných prostriedkov, stavbu obydlí, alebo ako zdroj tepla. A aj keď to môže znieť ako lacná fráza, do dnešného dňa sme nenašli lepšiu alternatívu a v poslednom čase sme svedkami návratu k využívaniu dreva aj tam, kde sme dávno prestali.
Špecifický a pre nás zaujímavý druh dreva je „palivové drevo“. Môžeme tak nazvať všetku drevnú biomasu slúžiacu ako zdroj energie. Základné delenie palivového dreva je na „tvrdé“ listnaté a „mäkké“ ihličnaté drevo.
A prečo ho vlastne delíme, keď aj tak zhorí?
Každý kotol je zväčša konštrukčne zhotovený tak, že dokáže spáliť všetky druhy dreva, tak odpoveď musíme hľadať inde. Druh dreva použitého na kúrenie závisí najmä od lokality, kde sa na kúrenie používa a ak má zostať kúrenie drevom ekonomické aj ekologické, je dobré, ak pochádza z regiónu v ktorom bolo vyťažené.
Hlavný dôvod je, že ihličnaté drevo horí rýchlejšie a rýchlejšie odovzdá teplo, zatiaľ čo tvrdé drevo horí pomalšie a predlžuje interval prikladania. Na dobu horenia má nezanedbateľný vplyv veľkosť polien, kde menšie a tenšie horia rýchlejšie.
Dôležitejšie pre použitie dreva na kúrenie je údaj o jeho vlhkosti, respektíve obsahu vody. Čerstvé drevo obsahuje cca 50% vody a minimálna doba sušenia dreva je jeden rok, keď obsah vody klesne pod 30%. Odporúča sa však sušiť drevo aspoň dva až tri roky, keď obsah vody klesne pod prijateľných 20%. Pri spaľovaní surového dreva sa nemalá časť energie získanej z dreva spotrebuje na odparenie vody a horenie je poznačené negatívnymi sprievodnými javmi ako je dechtovanie, dymenie a pokles výkonu kotla.
Spaľovanie surového dreva je úplne zvrátené a nemá žiadne opodstatnenie.
Nie je kubík ako kubík
Určite ste sa už stretli pri kúpe dreva s rôznymi objemovými jednotkami, len ste sa nedozvedeli údaj, koľko vlastne platíte trebárs za kWh či GJ. Tento údaj je zaujímavý ak chceme napríklad vyčísliť úsporu v porovnaní s iným druhom paliva.
Jeden kilogram suchého dreva v sebe skrýva asi 4,5 kWh energie a je na nás a našom kotle, koľko z toho dokážeme udržať doma. Je podstatný rozdiel v spotrebe paliva, ak moderný kotol dokáže atakovať 90% účinnosť v porovnaní s klasickým kotlom ktorý pracuje s účinnosťou okolo 50-60%. Ale poďme k metrom a kilogramom.
Kúrenie drevom a ekológia
Pri horení dreva sa uvoľní len toľko uhlíka, koľko sa ho v ňom akumulovalo počas jeho rastu. Jednoducho povedané, kúrenie drevom nemá negatívny vplyv na zvyšovanie obsahu uhlíku vo vzduchu. Drevo používané na kúrenie je väčšinou drevná hmota nevhodná na iné využitie.
Toto delenie riadi neviditeľná ruka trhu, ktorá určuje cenu palivového dreva. Palivové drevo je násobne lacnejšie ako drevo určené na ďalšie zhodnotenie. V neposlednom rade možno vyzdvihnúť vlastnosti dreveného popola, ktorý možno bez obmedzenia použiť ako kvalitné hnojivo do záhrady, ktoré dokáže zlepšiť štruktúru pôdy a dodať výživné látky rozpustné vo vode.
Prečo kotol ETA na kúrenie drevom?
Kotly ETA určené na kúrenie kusovým drevom využívajú technológiu splyňovania dreva. Naše kotly sú vybavené pokročilou technológiou regulácie prívodu primárneho a sekundárneho vzduchu a samozrejmosť je vybavenie kotla lambda sondou, ktorá permanentne analyzuje spaliny a zabezpečuje prísun vzduchu podľa aktuálnej potreby.
Nie je to len minimalizácia splodín ale najmä vysoká účinnosť kotla bez zásahu obsluhy. Naše kotly svojím prevedením a technickými parametrami spĺňajú prísne kritériá našej filozofie kde „Dokonalosť je naša vášeň“.
Drevené pelety
Aj keď je proces peletovania sypkých materiálov známy už od konca 19. storočia, zväčša sa využíval na výrobu krmiva v živočíšnej výrobe. Peletovať drevnú hmotu začali v 70. rokoch v USA. Zo Severnej Ameriky sa v 80. rokoch technológia spracovania drevnej hmoty na pelety dostala do Európy. Priekopníkom vo využívaní peliet bolo Švédsko. S nárastom cien fosílnych palív a záväzkov na znižovanie emisií sa rozšírila táto technológia do ďalších štátov EÚ.
Možno spomenúť Rakúsko, Nemecko či Taliansko ako lídrov v spotrebe tejto komodity. Veľkú obľubu si pelety získali pre relatívne ustálenú cenu a dynamický vývoj a výrobu zariadení na spaľovanie peliet. V súčasnej dobe si peleta nachádza svoje miesto aj v krajinách strednej Európy. Pozitívom je, že mnoho zákazníkov si kúrenie peletami zvolilo pre ich postoj k životnému prostrediu. Výroba a predaj peliet vhodných na kúrenie sa riadi určitými pravidlami, konkrétne normou DIN 51731.
Výroba peliet
Pelety sa pre použitie na kúrenie vyrábajú v priemere 6 alebo 8 milimetrov a pre svoje vlastnosti ich môžeme nazvať „tekuté drevo“. Drevené pelety sa vyrábajú z čistých pilín a hoblín bez pridávania chemických látok. Ako spojivo je použitý lignín obsiahnutý v surovine. Najkvalitnejšie sú biele pelety. Menej kvalitné pelety sú s prímesou kôry. Výhrevnosť je obdobná ale menej kvalitné pelety majú viac popola a podľa použitého materiálu môžu spôsobovať komplikácie pri automatickom räežime kúrenia. Pelety vznikajú technologickým procesom, ktorý má viacero krokov.
Začína triedením materiálu, cez vlhčenie prípadne sušenie, nasleduje lisovanie materiálu pri vysokom tlaku a teplote tzv. peletizovaním, až po chladenie a balenie. Okrem drevnej biomasy sa môže na výrobu peliet použiť aj iný materiál. Tieto pelety nazývame podľa ich pôvodu agropelety alebo alternatívne pelety.
Takéto pelety vo všeobecnosti nemožno odporučiť na použitie v malých kotloch. Pri spaľovaní agropeliet dochádza k nežiaducim javom. Nízka teplota topenia popola spôsobuje jeho spekanie na horáku a taktiež vznikajú nežiaduce oxidy dusíka a síry.
Ekonomika kúrenia peletami
Distribúcia peliet ku konečnému zákazníkovi je možná vo viacerých variantách. Balenie v 15 kg vreciach, veľkoobjemových vakoch alebo v cisterne, kde sú pelety nafúkané do pripraveného zásobníka a cena za peletu je úmerná náročnosti jej balenia. Najekonomickejšie je použitie sezónneho zásobníka a v spojení s kotlom vybavenom distribúciou peletiek. Z takéhoto zásobníka sa stáva kúrenie peletami skutočne automatické a možno ho prirovnať ku kúreniu plynom.
Peletky majú výhrevnosť okolo 17,5 MJ/kg a priemerný obsah vody do 10%. Cena sa spravidla udáva za tonu. Zjednodušene možno použiť na výpočet spotreby paliva vzorec, kde ekvivalent 1m3 zemného plynu sú 2 kg peletiek. Na 1 GJ tepla potrebujeme cca 60kg peliet. Najvýhodnejšie je predzásobenie peletami v letnom období, kedy je ich cena na trhu najnižšia. Keďže sa na výrobu používa odpad z drevárskej prvovýroby je vysoký predpoklad, že na cenu peliet bude mať zásadný vplyv len cena energie potrebnej na jej výrobu. Ceny drží na prijateľnej úrovni aj dovoz peliet z Ukrajiny.
Nie je peleta ako peleta a možnosť „ušetriť“ sa nám môže vrátiť v podobe nekvalitného paliva a zníženým výkonom kotla.
Účinnosť moderných kotlov na pelety prevyšuje 90% a pri spotrebe paliva cca 5ton/rok je šetrenie použitím nevhodného paliva zbytočný hazard. Slamené pelety sa skutočne hodia ako palivo do veľkých teplární ktoré spaľujú biomasu na inom princípe ako malý kotol.
Kúrenie peletami a ekológia
Kúriť odpadom pri vysokom komforte obsluhy a dopravy paliva pri neutrálnej produkcii uhlíka znie ako utópia ale je to skutočnosť. Pri spaľovaní peliet unikne do ovzdušia len toľko uhlíka, koľko ho počas svojho rastu strom uložil do dreva. Použitím tohto typu kúrenia môžeme znižovať množstvo použitých fosílnych palív a pri použití paliva vyrobeného v regióne použitia prispievame k jeho prosperite.
Kotol sa dokáže sám automaticky zapáliť a regulovať svoj výkon, čo má zásadný vplyv na spotrebu paliva. V neposlednom rade možno vyzdvihnúť vlastnosti dreveného popola, ktorý možno bez obmedzenia použiť ako kvalitné hnojivo do záhrady, ktoré dokáže zlepšiť štruktúru pôdy a dodať výživné látky rozpustné vo vode.
Všetky pozitíva a vývoj v oblasti výroby kotlov na pelety robí z tohto kúrenia samostatnú kapitolu vykurovacej techniky, ktorá už nie je len alternatívou ale v priebehu pár rokov sa stane lídrom využívania biomasy na výrobu tepla v domácnostiach, komunálnej sfére či prevádzkových objektoch.
Drevná
štiepka
Drevná štiepka je jednou z foriem pevnej biomasy, ktorá je využiteľná hlavne pre energetické účely. Toto ekologické palivo je v porovnaní s fosílnymi palivami (uhlie, ropa, zemný plyn) z pohľadu emisií CO2 neutrálne, nakoľko sa pri jeho spaľovaní uvoľní iba toľko CO2, koľko rastlina počas svojho rastu prijala. To znamená, že využívanie biomasy na energetické účely nemá vplyv na tvorbu skleníkového efektu.
Drevo ako palivo bolo využívané už od pradávna. S nástupom moderných technológií sa zvýšila efektivita jeho využitia. Jedným so spôsobov je spracovanie dreva na biopalivo vo forme drevnej štiepky. Táto technológia využíva drevo a drevné odpady pri jeho spracovávaní do najmenšieho kusa.
Tak sa využije každá časť stromu, ktoré by inak boli bezcenné. Tým sa zvyšuje hospodárnosť a znižujú náklady na ťažbu, skladovanie a prepravu dreva k spotrebiteľovi. To má priaznivý vplyv na životné prostredie. Znižuje sa ťažba a do popredia sa dostáva využitie odpadu ako sú konáre, napadnuté stromy a iné čo prispieva k čistote našich lesov.
Drevná štiepka je moderné ekologické palivo budúcnosti.
Na prípravu štiepky pre spaľovanie sa môže využiť akákoľvek drevná hmota špeciálne pestovaná ako energetická rastlina alebo drevný odpad.
Typy drevnej štiepky a ostatné sortimenty
- štiepka z biomasy – haluze, konáre, odrezky, ťažobný odpad
- technologická štiepka – kmene stromov
Energetické plodiny
Miscanthus je vysoká trváca tráva, ktorej domovom je Afrika a južná Ázia. Cez svoj pôvod je táto plodina schopná rásť aj v chladnejších štátoch Európy. Miscanthus je okrem kukurice jediná plodina typu C4, ktorá je schopná prežiť v chladnejšom podnebí. Rastliny s cyklom C4 sú charakteristické tým, že dokážu optimálne využívať vodu, živiny a svetlo na asimiláciu. Miscanthus je možné pestovať na menej kvalitných pôdach. Ako vytrvalá rastlina by mala na jednom stanovišti zotrvať 10-15 rokov.
Zber miscanthusu na energetické účely sa vykonáva pred začiatkom jari, najlepšie v období február – marec. Tieto mesiace sú vhodné preto, že v tomto čase nie je potrebné zozbieranú rastlinu dosúšať.
Okrem energetických účelov, možno miscanthus vďaka vysokému obsahu celulózy používať aj pri výrobe buničiny alebo na stavebný materiál (drevovláknité dosky, rohože) a ľahko likvidovateľné obaly.
Výhrevnosť miscanthusu je vysoká
Stonka miscanthusu po troch rokoch života dorastá asi do výšky troch až štyroch metrov. Práve v tejto dobe sa oplatí rastlinu žať. Miscanthus sa najčastejšie spracováva do peliet, brikiet alebo zlisovaných balíkov.
Výhrevnosť biomasy je ovplyvňovaná obsahom vody. Pri 5% podielu vlhkosti má miscanthus výhrevnosť asi 17 MJ na kilogram. Na slovenských poliach je však možné skôr vidieť žltú záplavu repky olejnej. Slama repky olejnej má pri rovnakej vlhkosti výhrevnosť 15 MJ/kg a konope siate spoločne s obilnou slamou 15,5 MJ/kg.
Z miscanthusu možno získať vysoký podiel energie
Pri pestovaní biomasy na energetické účely je dôležité porovnanie vstupných energetických nákladov a získanej energie. Podľa niektorých odborníkov je miscanthus najekonomickejšou plodinou v pomere vloženej a získanej energie, ktorú je možné pestovať v strednej Európe.
V slovenských podmienkach si jeden hektár na ktorom miscanthus pestujeme vyžiada 9,2 MJ vstupnej energie. Po dvoch až troch rokoch je z tohto hektára možné zožať približne 18 ton miscanthusu a získať tak 306 000 MJ energie.
Rastúce ceny fosílnych palív a celosvetový tlak na znižovanie ich spotreby urýchlil vývoj technológií na využitie biomasy ako moderného a komfortného paliva.
A že cena je až na prvom mieste? Áno, energetická biomasa v spojení s kotlom s vysokou účinnosťou je zdroj lacného ale najmä ekologického získavania energie, v našom prípade tepla. Využívaním domácich zdrojov biopalív znižujeme našu energetickú závislosť na dovoze zemného plynu a fosílnych palív.
Kúrenie biomasou je v porovnaní s plynom náročnejšie na priestor a vstupnú investíciu ale na rozdiel od faktúry za plyn, kde v podstate platba za plyn odchádza do zahraničia, platba za biomasu zostáva v domácej ekonomike a pri kúrení drevenou štiepkou dokonca v regióne.
