Energetický potenciál disponibilnej biomasy lesa
Ing. Lieskovský Martin Katedra lesnej ťažby a mechanizácie TU vo Zvolene
Obsah prednášky • Biomasa pre energetické účely • Spôsoby energetického využitia biomasy a možnosti jej konverzie • Technika a technológia pre mechanickú úpravu, transport a spaľovanie dendromasy • Rýchlorastúce dreviny vhodné pre energetické využitie
Biomasa pre energetické účely • • • • • • • •
Palivové drevo Tenšina do 7cm Odpadová hrubina Odpad po manipulácii Hmota z prerezávok Korene a pne Energetické plantáže Odpad po mechanickom spracovaní dreva
Spôsoby energetického využitia biomasy a možnosti jej konverzie • Pevné palivo: palivové drevo, brikety, drevené uhlie
• Tekuté palivo: metanol, etanol, oleje • Plynné palivo: drevný, alebo syntetický plyn, bioplyn
Spôsoby konverzie biomasy na energetické účely Typ konverzie
Spôsob konverzie
biomasy
biomasy spaľovanie
Energetický výstup
druhotná surovina teplo viazané na nosič
Termochemiská konverzia
konverzia (mokré procesy) Fyzikálno-chemická konverzia
popol dechtový olej
zplyňovanie
generátorový plyn
pyrolýza
generátorový plyn
anaeróbna fermentácia
bioplyn
fermentovaný substrát
aeróbna fermentácia
teplo viazané na nosič
fermentovaný substrát
alkoholová fermentácia
etanol, metanol
vykvasený substrát
esterifikácia bioolejov
metylester biooleja
glycerin
(suché procesy)
Biochemická
Odpadový materiál, alebo
uhlíkaté palivo dechtový olej uhlíkaté palivo
Vhodnosť aplikácie rôznych spôsobov konverzie biomasy na energetické účely Mokré procesy
aerobná fermentácia
anaeróbna fermentácia
1
1
1
2
2
3
0
2
0
0
0
0
2
0
0
1
1
1
3
0
1
0
2
1
1
1
0
2
3
0
1
3
2
2
0
1
3
0
1
1
0
0
2
2
3
odpady z drevospracujúceho priemyslu
0
0
3
2
2
0
0
0
odpady z lesného hospodárstva
0
1
3
2
2
0
1
2
0
1
3
1
1
0
1
2
fermentácia
3
alkoholová
pyrolýza
1
technologického tepla
0
Druh biomasy
esterifikácia bioolejov
splyňovanie
Suché procesy
spaľovanie
získavanie odpadového
Ostatné procesy
energet ické plodiny lignocelulózové (drevo, slama, obilniny) olejnaté plodiny (repka, slnečnica, ľan) energet ické plodiny škrobnat é, alebo cukornaté (zemiaky, cukrová repa, obilniny) odpady zo živočíšnej výroby (exkrementy, mliečne odpady) organický podiel komunálnych odpadov organický odpad z potravinárskej, alebo inej priemyselnej výroby
Rastlinné zvyšky z poľnohospodárskej Prvovýroby a starostlivosti o krajinu
Spaľovanie Spaľovací proces v dreve prebieha v nasledujúcich fázach:
• Voda vo vnútri dreva začne vrieť (aj • • •
veľmi staré a relatívne suché drevo obsahuje až 15% vody vo svojich bunkových štruktúrach). Z dreva sa postupne uvoľňuje plyn, pričom pre správne spaľovanie je potrebné, aby tento plyn horel a neunikal do komína. Vznikajúci plyn sa mieša s atmosferickým vzduchom a horí pri vysokej teplote. Zvyšok dreva (zväčša uhlík) horí tiež, pričom ako odpad vzniká popol.
Pyrolýza • termický rozklad dreva bez prístupu
vzduchu vznikajú pri teplotách okolo 500 °C
• výslednými produktami pyrolýzy sú:
- drevné uhlie - plyny s vysokým obsahom CO a CO2 - kyselina octová - kyselina mravčia - dechtový olej - smola
Splynovanie • proces, pri ktorom sa horľavý podiel
pevného paliva mení na palivo plynné vplyvom vysokej teploty za obmedzeného prístupu kyslíka
• výsledným produktom je drevný plyn,
ktorého zloženie je závislé od podmienok splynovacieho procesu a obsahu vlhkosti splyňovaného materiálu
Typy splynovacích generátorov
A splyňovací generátor s pevným roštom – protiprúdne usporiadanie, B splyňovací generátor s pevným roštom – súprudné usporiadanie, C fluidný splyňovací generátor 1. prívod paliva, 2. odvod plynu, 3. splyňovací vzduch, 4. sekundárny vzdu
Technika a technológia pre mechanickú úpravu, transport a spaľovanie dendromasy Charakteristika vstupných materiálov a možnosti ich spracovania
1. Úžitkové a palivové drevo, manipulačné odrezky, kusový odpad z drevospracujúceho priemyslu. 2. Konáre, korene, odpady dýh 3. Štiepky a piliny 4. Stromy z prerezávok a prvých prebierok, prípadne celé stromy.
Pozdĺžné a priečne delenie kusového dreva
• jednomužné motorové píly, • kotúčové píly, • šrubovacie štiepacie adaptéry na kotúčovú pílu, • hydraulické štiepačky, • viacoperačné stroje.
Štiepkovanie • Diskové sekačky • Bubnové sekačky • Závitovkové sekačky
Štiepanie • Ručné štiepanie • Hydraulické štiepačky • Viacúčelové stroje
Ostatné činnosti súvisiace s využívaním dendromasy • Skladovanie • Doprava • Sušenie
Technológie na spaľovanie biomasy Závisia od použitého paliva: • Kusové drevo • Lesné štiepky • Pelety • Brikety
Pelety a brikety • • • •
Využitie pri automatických vykurovacích zariadeniach Zhutnená drevná hmota Nízka vlhkosť Vysoká výhrevnosť
Lesné štiepky
Rýchlorastúce dreviny • Medzi rýchlorastúce dreviny v stredoeurópskych podmienkach zaraďujeme tie, ktorých ročná objemová produkcia presahuje 10 m3/ha.
• Hlavnými atribútmi pre pestovanie drevín s
krátkou (11 - 15 rokov) a veľmi krátkou rubnou dobou (3 - 10 rokov) je maximálna produkcia dendromasy (nadzemná časť bez asimilačných orgánov) a odolnosť voči chorobám a škodcom a dobrá schopnosť vytvárať výmladky z koreňov a pňov
• V podmienkach SR majú podľa najväčší praktický význam nasledovné druhy hospodárskych drevín:
• Topole – zastúpené skupinami Aigeros, • • •
Tacamahaca a Leuce Vŕby – zastúpené stromovými a krovitými formami Agát biely – vyselektované klony Jelše
Hlavnými dôvodmi pre zakladanie plantáží RRD sú:
• využitie poľnohospodárskej pôdy pre
nepotravinársku produkciu (zníženie prebytkov potravín)
• rozvoj vidieckych oblastí ( vytváranie nových
pracovných príležitostí, posilnenie regionálnej ekonomiky, investície do nových technológií)
• zníženie znečistenia ovzdušia (pokuty za emisie, napĺňanie medzinárodných dohôd)
Príprava plôch pri zakladaní plantáží RRD a) odstránenie pôvodnej vegetácie b) ochrana proti škodcom c) klčovanie pňov d) príprava pôdy e) sadenie f) hnojenie g) oplotenie h) zber
