Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha. Obnovitelné zdroje energie - fytopaliva -

Výzkumný ústav zemìdìlské techniky, Praha

Obnovitelné zdroje energie - fytopaliva -

Prosinec 2002

Autoøi: Pracovníci Konzultaèního a poradenského støediska VÚZT Praha, Ruzynì Ing. Václav Sladký, CSc, Ing. Josef Dvoøák, Ing. David Andert, CSc

Zpracováno na základì pokynu è.j. 29620/02-2010/372/St k projektu „Zemìdìlská technika pøíruèky pro praxi“ s využitím výsledkù øešení výzkumných projektù NAZV MZe ÈR è.QD 1208 „Systémové využití enegetické biomasy v podmínkách ÈR“, è.QE 1206 „Kompozitní lisovaná biopaliva“ a è.QD 1209 „Technologické systémy pro využití biopaliv z energetických plodin“.

©

Výzkumný ústav zemìdìlské techniky Praha 2002 ISBN 80-238-9952-X

OBSAH

ÚVOD .................................................................................................................................................. 5 VZNIK, SLOŽENÍ A ENERGETICKÝ VÝZNAM FYTOMASY A FYTOPALIV .......................... 5 Svìtový potenciál fytomasy .............................................................................................................. 6 Systémy fotosyntézy rostlin .............................................................................................................. 6 Dnešní výnosy energetických plodin ................................................................................................ 7 Požadavky na energetické rostliny .................................................................................................... 7 FORMY FYTOPALIV ........................................................................................................................ 8 Pevná fytopaliva ............................................................................................................................... 8 Kapalná fytopaliva ............................................................................................................................ 9 Plynná fytopaliva .............................................................................................................................. 9 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI PEVNÝCH FYTOPALIV ................................................................... 11 PEVNÁ FYTOPALIVA, CHARAKTERISTIKA, ZPRACOVÁNÍ, VYUŽITÍ ...................................... 15 Palivové døevo, polena, polínka ...................................................................................................... 15 Palivo z kùry jehlièòanù ................................................................................................................. 16 Prùmyslová døevní štìpka ............................................................................................................... 17 Piliny, hobliny, døevní prach ........................................................................................................... 17 Štìpka lesní a z rychle rostoucích døevin ........................................................................................ 18 „Døevní šrot“ – staré døevo ............................................................................................................. 18 Døevní brikety a peletky .................................................................................................................. 19 Palivová sláma, palivová obilní hmota a energetické byliny .......................................................... 19 ZPRACOVÁNÍ A ÚPRAVY PEVNÝCH FYTOPALIV .................................................................. 21 Ruèní motorová pila a rozdružovací stroje ..................................................................................... 21 Briketovací a peletovací lisy ........................................................................................................... 22 DOSOUŠENÍ FYTOPALIV .............................................................................................................. 23 NORMALIZACE A STANDARDIZACE PEVNÝCH BIOPALIV ................................................. 25 Charakteristiky jednotlivých druhù pevných paliv z biomasy, terminologie .................................. 25 VLIV POUŽITÉHO PALIVA NA DRUH TOPENIŠTÌ ................................................................................ 31 ROZHODOVÁNÍ O ZPÙSOBU VYTÁPÌNÍ BIOPALIVY NA VESNICI ..................................... 33 POSTUP PØI ROZHODOVÁNÍ O VYUŽÍVÁNÍ FYTOPALIV PRO VYTÁPÌNÍ ....................... 35 TECHNICKÉ A EKONOMICKÉ ASPEKTY VÝROBY TOPNÝCH PELETEK .......................... 35

OBSAH

OPTIMALIZACE SPALOVÁNÍ PEVNÝCH FYTOPALIV ............................................................ 38 Požadavky na zaøízení pro spalování pevných fytopaliv ................................................................ 39 Zaøízení pro spalování pevných fytopaliv ....................................................................................... 39 Základní obecné podmínky pro využívání systému venkovských výtopen .................................... 42 Velké teplárny a elektrárny na pevná fytopaliva ............................................................................. 42 Závìr k zaøízením pro spalování pevných fytopaliv ....................................................................... 43 KOTELNA NA BIOMASU DEŠNÁ ................................................................................................ 43 ZÁVÌR K PROBLEMATICE VENKOVSKÝCH VÝTOPEN A VYTÁPÌNÍ NA VENKOVÌ ........................................................................................................ 46 PØÍLOHA I : PØEHLED VÝROBCÙ A JEJICH PRODUKCE ..................................................... 47 PØÍLOHA II. DOTACE PRO PÌSTOVÁNÍ ENERGETICKÝCH ROSTLIN A JEJICH ENERGETICKÉHO VYUŽITÍ ......................................................................................................... 53 OBRAZOVÁ PØÍLOHA ................................................................................................................... 56

ÚVOD

Ètenáøi, který vzal do rukou a otevøel tuto publikaci s úmyslem prohloubit si své znalosti o obnovitelných zdrojích energie, zejména o palivech z každoroènì narùstající biomasy, jejich získávání a využití na venkovì, autoøi za projevený zájem dìkují. Jistì nezùstane jen u této pøedmluvy. Zkušenosti a údaje, které autoøi v této oblasti za léta práce ve Výzkumném ústavì zemìdìlské techniky Praha - Ruzynì a v obecnì prospìšné organizaci CZ BIOM shromáždili, budou tak jistì využity pro potøeby našeho venkova. Hospodáøský rozvoj našeho státu byl po léta založen na tìžbì a spalování uhlí, jehož zásoby v pøepoètu na jednoho obyvatele patøily k nejvìtším na svìtì. V dobì rozvoje tìžby se dobývalo více než 10 tun uhlí roènì na každého z nás a jen postupnì se zèásti uhlí nahrazuje dováženými kapalnými a plynnými palivy. Bohužel, opìt se jedná o paliva fosilní, vytvoøená v pøírodì pøed mnoha miliony let, jejichž spalování, tj. termické využití zpùsobuje, že v ovzduší Zemì v posledních padesáti létech se zvyšuje rychle podíl oxidu uhlièitého (CO2), který jako úèinný skleníkový plyn spolu s dalšími, napø. metanem (CH4) údajnì pùsobí zvyšování prùmìrné teploty a zmìnu klimatu na Zemi. Vìtšina státù si toto nebezpeèí uvìdomuje a uzavírá dohody k omezování skleníkových plynù z fosilních paliv. Jedním z opatøení kromì energetických úspor je náhrada tìchto zdrojù palivy ze stále se obnovující, narùstající biomasy. Ta pøi tvorbì využívá fenoménu fotosyntézy, pøi kterém se sluneèním záøením z CO2 ze vzduchu, z H20 a živin z pùdy, vytváøí potenciální energetický zdroj – biomasa. Svìtový, každoroènì narùstající potenciál biomasy, pøedstavující zachycenou sluneèní energii asi desetkrát pøevyšuje souèasné potøeby lidské spoleènosti, ale kryje jen asi z 10 - 20 % potøeb a to pøevážnì v rozvojových zemích, i když už také v nìkterých zemích evropských napø. v Rakousku a ve Skandinávii.

V Èeské Republice se v roce 2002 podílelo stále ještì uhlí na celkové spotøebì energie 55 až 60 %, ropa a zemní plyn po zhruba 15 % a obnovitelné zdroje energie jako biomasa, voda, vítr a sluneèní energie jen asi 2 – 3 %, snad i více, statistika všechno nesleduje. Naše republika se pøipojením k mezinárodním dohodám zavázala, že do roku 2010 bude èinit podíl obnovitelných zdrojù 6 %. Toho bude možno dosáhnout jen rasantním rozvojem používáním paliv z biomasy, nebo vodní zdroje jsou již skoro úplnì využity a solární a vìtrná energie má jen omezené možnosti. Podle hrubých odhadù bylo v roce 2002 využíváno ÈR asi 2 až 3 mil. tun pevných biopaliv, pøedevším palivového døeva a døevních výrobních a tìžebních zbytkù a nìkolik tisíc tun slámy, když využitelný souèasný potenciál byl asi 5 až 6 mil. tun. Do roku 2010 by mohl stoupnout využitelný potenciál biopaliv všech druhù, vèetnì úèelovì pìstovaných rostlin až na cca 17 až 20 mil. tun roènì. Vzhledem k tomu, že v celé dlouhé historii vývoje zemìdìlství bylo stále 30 až 40 %, obhospodaøovaných ploch využíváno k získávání energie pro lidskou a pøedevším potahovou sílu i otop, je logické, že by se urèitý podíl zemìdìlské pùdy mohl opìt „energetickému“ odvìtví vìnovat. V dùsledku vìdeckotechnického pokroku výraznì stouply výnosy plodin pro potraviny i krmiva a zvíøecí síla byla nahrazena silou technickou. Odhaduje se, že volných ploch by mohlo být až kolem 1 milionu hektarù. Kromì toho každoroènì je k dispozici znaèné množství energeticky využitelných vedlejších výrobkù a zbytkù stávající zemìdìlské a lesní výroby a navazujícího prùmyslu. Potenciál až do 7 - 20 mil. tun biopaliv roènì, který je možno výhledovì ze zemìdìlství a lesnictví získat, nemá tak význam jen pro energetickou bilanci státu, zlepšení klimatických podmínek, ale i pro podnikání, zamìstnanost, pøíjmy a život na venkovì vùbec.

VZNIK, SLOŽENÍ A ENERGETICKÝ VÝZNAM FYTOMASY A FYTOPALIV Do pojmu f y t o m a s a (biomasa) patøí veškeré organické látky rostlinného pùvodu vznikající v pøírodì v prùbìhu fotosyntézy, tj. pøi zachycování èásti na Zemi dopadající sluneèní energie – èásti sluneèního krátkovlnného záøení ve vlnových délkách 400 – 700 nm procesem tvorby organických slouèenin pøedstavovaných zejména glukózou z oxidu uhlièitého (CO2) a vody (H2O) a urèitého množství anorganických živin jako je draslík (K), vápník (Ca), fosfor (P), dusík (N) a dalších stopových prvkù. Fytomasa patøí do souhrnného pojmu biomasa, kam kromì rostlin náleží i živoèichové, jejíchž význam pro energetiku je mnohem menší a které jsou spíš využívány energeticky jako tažná síla a zdroj potravin.

Naprostá vìtšina fosilních paliv má ovšem svùj pùvod také v pradávné fytomase – (biomase), ale od souèasného pojmu fytomasa se liší formou, složením, hustotou energie a zejména faktem, že jejich zásoby v zemské kùøe jsou vyèerpatelné, na rozdíl od souèasnì se stále tvoøící živé fytomasy, jejíž obsah energie se stále obnovuje. Základním fenoménem fotosyntézy je organické zelené barvivo chlorofyl, které v listech a jehlièí rostlin pùsobí jako katalyzátor umožòující rostlinným buòkám vázat CO2 a vodu spolu s jímáním sluneèní energie do rostlinných tkání, tvoøených pak celulózou, hemicelulózou, ligninem, škroby, cukry a dalšími organickými látkami s vysokým obsahem snadno uvolnitelné energie.

7

Praktickým výsledkem fotosyntézy je jednak vytvoøení organické hmoty, jednak uvolòování vznikajícího kyslíku do ovzduší, což umožòuje život všem živoèichùm na nìm závislým. Z celkového množství CO2 v ovzduší je každoroènì vázáno rostlinami asi 10% a stejné množství se po spálení, nebo shnití rostlin opìt do atmosféry vrací – pøi souèasném uvolnìní pøed tím jímané sluneèní energie. Této energie je pøibližnì 18 až 20 MJ na 1 kg sušiny rostlin. Na Zemi bylo až dosud identifikováno pøes 450 000 rùzných rostlin, z nichž jenom 3000 slouží èlovìku, ale jenom je 300 úèelovì pìstováno. Pouze však 60 druhù rostlin má vyjímeèný hospodáøský význam.

pisných šíøkách výnosu až 2000 t organické hmoty po hektaru. Pro fotosyntézu se využije však jen urèité èásti spektra záøení, což pøedstavuje jen 43 %. Jestliže potom rostliny vytvoøí na jednom hektaru cca 10 tun hmoty – jako napøíklad pšenice ve slámì a zrnu, využije se z dopadající energie jen 0,27 %, využitelné 0,63 %. Je to mimo jiné proto, že vegetaèní doba rostlin trvá jen kratší èást roku, v mládí po vyklíèení rostliny pomalu narùstají a pole jsou vìtšinu roku bez vegetace. V tropech a subtropech se zkušebnì dosáhlo až využití 6,8 % z celkové dopadající energie a až 15,8 % u využitelné energie sluneèního záøení. Teoretická hranice výnosu suché organické hmoty o výhøevnosti cca 16,7 MJ/kg v našich zemìpisných šíøkách tak je kolem 250 tun/ha, kterých však nebylo dosud u žádné rostliny dosaženo, nejen pro existenci zimního vegetaèního klidu, pøi kterém rostliny nerostou i když svítí Slunce, ale také proto, že to èlovìk zatím nepotøeboval. Veškeré dosavadní šlechtìní rostlin bylo zamìøeno na zvyšování výnosu živin – a to jak pro výživu èlovìka, tak zvíøat, obsahu tuku, bílkovin, ale ne celkové hmoty. Výnosy ovlivòuje i druh a stav pùdy, zásoba živin, vody, svahovitost, genetika a mnoho dalších faktorù. V budoucnu, až budou vyèerpány fosilní zdroje energie, bude nepochybnì šlechtìní rostlin zamìøeno na zvyšování hmotnosti a obsahu uhlíkatých slouèenin v rostlinách. Už dnes potenciál nìkterých divoce rostoucích rostlin, respektive rostlin pro nepotravináøské využití, dosahuje ohromujících výnosù, jejich úèinnost pøemìny sluneèního záøení dosahuje až 30% (po dobu jejich vegetace.) Jsou to napøíklad naše plevele jako køídlatka a výnosem 30 až 40 t suché hmoty z hektaru, energetické šovíky, ale i „proklínaný“ bolševník, které ještì èekají na své šlechtitele, aby se z nich staly kulturní, energetické plodiny. V Kanadì bylo u rákosovité traviny switchgrass dosaženo výnosu 64,8 t/ha a u vrby až 33,6 t suché hmoty za hektaru za rok, pravdìpodobnì na velmi dobré pùdní bonitì a se vším agrotechnickým zabezpeèením. V budoucnu tedy možno poèítat s daleko vyššími výnosy organické hmoty pro energetické úèely, než jaké jsou dosahovány u zbytkù a vedlejších výrobkù zemìdìlské a lesnické produkce, pohybujících se dnes kolem 5 t/ha, nebo u celé produkce kolem 10 t/ha.

Svìtový potenciál fytomasy Každým rokem zpracovávají rostliny se vzduchu asi 200 miliard tun uhlíku, který pøijímají ve formì CO2 s energetickým ekvivalentem, který 10 krát pøevyšuje energetickou potøebu lidstva. S ohledem na obsah uhlíku v rostlinách se jedná asi o 400 miliard tun suché rostlinné hmoty. Z toho množství slouží pro výživu lidí jen asi 0,4 % a stejné množství je využíváno jako zdroj energie. Ostatní vzniklá organická hmota se bez užitku postupnì po odumøení rozkládá, uvolnìná energie se vrací do vesmíru vyzaøováním. Z dopadající sluneèní energie tak rostliny zachycují v prùmìru ménì než 1% do svých tkání, i když využitelné množství sluneèní energie je vìtší, nebo se èást pøijmuté energie využívá ke krytí životních pochodù rostlin, zejména k transpiraci vody. Pro ní rostliny potøebují znaèné množství energie, protože na vytvoøení 1 kg sušiny rostlina odpaøí 400 až 800 litrù vody. K tomu je potøeba cca 3 až 5 MJ na kg vody, což je asi trojnásobek trvale zachycené energie. Fotosyntéza probíhá zjednodušené takto: 6 CO2 + 6 H2O + sluneèní energie + prvky = 6 O2 + C6H12O6 C6H12O6 pøedstavuje vzorec glukozy, ve skuteènosti se organická hmota skládá z rùzných cukrù, do kterých glukoza patøí, olejù, celuloz, ligninu, škrobu, bílkovin a dalších složek.

Systémy fotosyntézy rostlin V podstatì existují dva základní zpùsoby fotosyntézy u rostlin, které se vyvinuly na základì pøírodních podmínek – zhruba daných podmínkami mírného pásma (tzv. fotosyntéza C3) a podmínkami subtropického a tropického pásma – bez mrazového (tzv. fotosyntéza C4). Liší se od sebe výkonností, pøírùstky rostlin a tvorbou tøíuhlíkových a ètyøuhlíkových organických kyselin a látek. Rostliny typu C4 mají vyšší výnosy. Rostliny využívající kombinace tìchto dvou systémù fotosyntézy nemají vìtšího hospodáøského významu (Amarantus).

Spalování nebo hnití probíhá zjednodušenì takto: C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O + uvolnìná energie + popel Uvolnìnou energii je možno využít jako teplo pro nejrùznìjší úèely vèetnì výroby elektrického proudu. Solární energie a její využitelnost rostlinami Kdyby všechna solární energie, která pøichází za rok na 1 ha zemìdìlské pùdy od Slunce byla zachycena rostlinami do vytvoøené hmoty, dosahovalo by se v našich zemì-

Fotosyntéza C3 Týká se naprosté vìtšiny rostlin mírného pásma a nìkte-

8

rých rostlin subtropických, které jsou adaptovány na teplotu 15 –20o C a snáší teplotu od 5 do 45o C. Patøí sem obiloviny, brambory, sluneènice, øepka, cukrovka, ale i bavlna a rákosy. Tyto rostliny dokáží pøijmout za hodinu jen 10 až 30 g kyslièníku uhlièitého na 1 dm2 listové plochy a jímat 0,836 až 2,5 J sluneèní energie na 1 cm2 za minutu.

2. 3. 4.

Fotosyntéza C4 Týká se pøevážnì rostlin z jižních zemìpisných šíøe, z nichž však nìkteré byly aklimatizovány i v mírném pásmu, jako napøíklad kukuøice, miscanthus, èirok, køídlatka, bambus. Pøijímání sluneèní energie je až dvojnásobné s porovnáním s rostlinami C 3.

5.

Dnešní výnosy energetických plodin 6.

V souèasné dobì je nutno poèítat s výnosy fytomasy pøibližnì v úrovni dnešních podmínek. Pøi sklizni celých obilovin, tj. slámy i zrna nepøekroèí asi výnosy v sušinì 10 t/ ha za rok, stejnì tak u øepky, topolù a vrb z plantáží. Výnosy pøi sklizni samotné slámy obilovin a olejnin se vzhledem k vìtším ztrátám budou pohybovat kolem 4 tun z hektaru. Zbytky z lesní tìžby se pohybují kolem 25 % a odpady z døevoprùmyslu kolem 30 % zpracovávaného surového materiálu. Výhledovì, po splnìní dalších pøedpokladù, jako je zvýšení genetického potenciálu energetických rostlin, optimalizace výživy pùdy a dodávky vody pro plantáže, ochrany a maximálního využití vegetaèní doby a sluneèního svitu, je možno poèítat s rùstem výnosu sušiny u rostlin se systémem fotosyntézy C3 až se 33 t/ha a u rostlin se systémem fotosyntézy C4 až 55 t/ha. Vysoký výnos úèelovì pìstovaných rostlin pro energetické úèely teprve sníží výrobní náklady a zajistí, aby se energetické rostliny prosadily i v konkurenci fosilních paliv, jejichž výrobní náklady (vèetnì budoucích uhlíkových daní naopak porostou). Hranice rentability u dnes pìstovaných energetických rostlin je od l2 až l5 tun suché hmoty z jednoho hektaru za rok.

7.

ho fytopaliva, napø. briket a pelet, u døevních, tìžebních zbytkù do formy štìpek. Energetické rostliny by mìly být pøevážnì trvalky, jejichž rùst se bude v každém roce opakovat, aby se mohly rozložit na øadu sklizní zakládací náklady plantáží. Rostliny musí být odolné proti chorobám alespoò jako obilniny a odolné proti poškozování zvìøí. Rostliny by bìhem vegetace mìly disponovat bohatým olistìním, zaruèujícím vysokou úroveò fotosyntézy podobnì jako mají rostliny C4. Opad listí a jehlièí pøed sklizní nebo zpracováním pøispívá ke hnojení pùdy na stanovišti. To platí pro pevná paliva, u surovin pro bioplynové stanice naopak rostliny by mìly být sklízeny mladé, olistìné. Rostliny by mìly co nejvíce využívat vodu a dusíkatá hnojiva, respektive by mìly mít nižší nároky na vodu s ohledem na pøírùstky, jako mají rostliny C4. Za perspektivní ekonomické výnosy se považují v optimálních podmínkách 55 t/ha suché hmoty u rostlin s fotosyntézou C4 a 33 t/h u rostlin s C3. Energetické rostliny mají být schopné genetického vývoje k zajištìní výše uvedených požadavkù a k odstranìní nevhodných vlastností, jaké mají na pøíklad naše nejvýkonnìjší, ale potlaèované „energetické“ rostliny køídlatka nebo bolševník.

Ze souèasných kulturních rostlin mùže pšenice vyjímeènì dosáhnout souèasnì v zrnì a slámì až 20 t/ha suché hmoty, spíše však jen 12 t/ha. Cukrovka má sice vysoké výnosy hmoty, ale pøi obsahu vody až 82% sotva dosahuje výnosu 20 t sušiny po hektaru a pro pøímé využití jako palivo není vhodná, nehledì, že èást tohoto výnosu je ve formì chrástu. To však nevyluèuje využití v bioplynových stanicích nebo lihovarech. U rychle rostoucích topolù a vrb lze oèekávat výnosy v rozmezí 10 – 15 t suché hmoty v pøepoètu na 1 rok a hektar, avšak ani zde ještì šlechtitelé neøekli poslední slovo – dokonce ani první. Nejblíže ke stanoveným požadavkùm mají zatím dvì tøi rostliny, z nichž dvì jsou teprve ovìøovány tj. šovík krmný Eteuša (s výnosem 23 t/ha), køíženec prosa Hyso (19,3 t/ha) a jedna dokonce zatím krutì pronásledována jako invazní rostlina – køídlatka (s výnosem i pøes 30 t/ha suché hmoty), jak uvádí dr. Petøíková. Dále je však možno poèítat s dalšími druhy potenciálních energetických plodin jako je pajasan zlážnatý (17 t/ha), konopí seté (12 t/ha), bìlotrn modrý (16,5 t/ha). u nichž také se šlechtìním dosáhne postupnì vyšších výnosù hmoty. V budoucnu lze od genetických inženýrù oèekávat o tuto problematiku velký zájem. Potenciální energetické rostliny urèitì v budoucnu podstatnì zvýší výnosy suché hmoty, pokud se na jejich vyšlechtìní získají prostøedky a doba si to vyžádá. Nelze pøedpokládat, že jejich vlastnosti se projeví stejnì dobøe na dobrých i špatných podmínkách. Perspektiva doby vyèerpání fosilních zdrojù energie – (napøíklad u èeského uhlí je to zhruba jen 30 let) vyžaduje, aby se šlechtìní a vývoj komplexu pìstebních a zpracovatelských technologií za-

Požadavky na energetické rostliny Podle mnohých vìdeckých kapacit (napø. Speller, Bassam) se úspìšné energetické rostliny budou vyznaèovat nìkterými charakteristikami, kterými se podstatnì budou odlišovat od stávajících kulturních rostlin, pìstovaných pøedevším pro výrobu potravin. 1. Vysoké výnosy s možností skliznì v suchém stavu a to buï bezprostøednì pøi sklizni, nebo po krátkodobém meziskladování na øádku nebo v provìtrávaném skladu. Sklizeò bude provedena bìžnými, univerzálními zemìdìlskými, pøípadnì lesnickými stroji bez nárokù na drahé speciální stroje, u kterých by nebylo zaruèeno dlouhodobé využití. Výhledovì se nevyluèuje ani zpracování skliznì na polích i do koneèné formy tržní-

9

èaly co nejdøíve. Proces šlechtìní rostlin trvá desetiletí a i vývoj technologií na zpracování fytopaliv a topeniš na fytopaliva je také èasovì a finanènì nároèný.

lištích a v prùmyslu. Tìžištì spotøeby fytopaliv bude pøedevším v menších tepelných zaøízeních, i když ve Skandinávii se fytopaliva používají jako náhrada uhlí a oleje i ve velkých teplárnách a elektrárnách.

Kolik mùže v budoucnosti èeské zemìdìlství a lesnictví vyprodukovat fytopaliv?

Jak budou naplnìny tyto odhady bude záležet od nìkolika okolností, pøedevším od politické vùle celé spoleènosti podpoøit rozvoj používání obnovitelných zdrojù energie vùbec a fytopaliv jako jejich nejvýznamnìjšího podílu zvl᚝, omezit státní dotace do cen fosilních paliv a snížit obecné danì, ze kterých ve skuteènosti jsou ceny fosilních paliv stále dotovány (viz externality). Záležet také bude na skuteèné podpoøe genetického šlechtìní energetických plodin na vysoký výnos a podpora vývoje technických prostøedkù a technologií pìstování a zpracování biopaliv, tedy výzkumu. To vše musí mít patøièný pøedstih, než vzniknou problémy s vyèerpáním fosilních zdrojù u nás. Rychlejší rozvoj výroby fytopaliv by mohl prodloužit tìžbu uhlí pøes dnes oèekávaný koneèný termín, to je roky 2030-2040. Lze oèekávat, že jednou se z tak ušetøeného uhlí budou opìt vyrábìt kapalné pohonné hmoty.

V souèasné dobì je k dispozici zhruba roènì 5 až 6 milionù tun fytopaliv v suchém stavu a odpovídá to asi 8 – 10 % potenciálu tìženého uhlí. Z toho je možno odhadovat, že se energeticky využívá 1,5 až 2 miliony, ale tento podíl stále roste se zavádìním topeniš na døevo a slámu. Pokud bude zavedena výroba fotopaliv z rostlin pìstovaných úèelovì a s vysokými výnosy a budou využívány i spalitelné organické zbytky, je možno poèítat v létech 2006 – 2010 asi 10 – 12 mil.tun a po létech 2020 s cca 17 – 20 mil. tun fytopaliv roènì. Jejich využití bude zejména na venkovì ÈR, ale standardní fytopaliva budou využívána i v energetických kogeneraèních zaøízeních ve mìstech, síd-

Tabulka l: Výhled energetického potenciálu fytopaliv v ÈR (mil. tun) Palivo

Zdroj

Roky 2005

2010 2020

Døevo, kùra

Odpady lesní tì žby, døevo-prùmyslu, proøezávky

2,6

3,0

4,0

Sláma obilnin

25 až40% skliznì pøi výnosu 4-5 t/ha

1,6

2,2

3

Sláma olejnin

90 až100% skliznì pøi výnosu 3,5–4 t/ha

1,0

1,2

1,5

Traviny, rákos

Z 20% trvalých porostù pøi výnosu 2–3 t/ha

0,8

1,0

1,2

Polní døíví a energetické rostliny-

Uvolnì ná zemì dì lská pùda

0,0

4,0

6,0

Døevní šrot, obaly

Stavební, obal. a komun. odpad

0,6

1,0

2,0

6,6

12

17,7

Celkem energeticky využitých fytopaliv FORMY FYTOPALIV Rostliny urèené k energetickému využití poskytují surovinu pro prakticky všechny formy paliv jako paliva fosilní, vždy i fosilní paliva jsou vlastnì organického pùvodu jen s tím rozdílem, že byla uložena mnoho milionù let v zemské kùøe a podrobena pùsobení znaèným tlakùm a teplotám, které je pozmìnily. Snížil se v nich obsah kyslíku, ztratily èást plynných látek a zvýšila se jejich hustota. Souèasné

rostliny mohou být po rùzných úpravách, z nichž hlavní je sušení, využity jako pevné, kapalné a plynné palivo.

Pevná fytopaliva

Zatím pøi využívání døevní hmoty naprosto pøevažují pevná fytopaliva ve formì polen, polínek, døevní štìpky, pilin, kùry, briket a peletek. Stébelniny jsou spalovány za-

10

tím ve formì malých i obøích balíkù a volné øezanky. Oblast výroby a využití stébelnin ve formì briket a peletek se zkoumá a hledají se vhodné zpùsoby úprav a kombinací s jinými palivy, napøíklad s uhlím. Další metody využití, napøíklad hydrolýza nebo zplynování jsou sice známé, ale na jejich využití se èeká, až nastanou vhodné ekonomické podmínky.

Kapalná fytopaliva

V ÈR jsou hlavními pøedstaviteli kapalných paliv vylisované oleje z olejnin, jako je øepka, hoøèice, sluneènice, seznam, amarantus a další. Rozhodující podíl pro energetiku má však jenom olej øepkový pro výrobu bionafty, zatímco ostatní mají jiné využití v potravináøství, lakaøském prùmyslu, farmacii. Výhledovì bude významný i etanol.

Øepkový olej

Pøefiltrovaný øepkový olej se za urèitých podmínek mùže stát bez dalších úprav motorovou pohonnou látkou –(první Dieselùv motor právì na prostý rostlinný olej pracoval), ale pro sjednocení vlastností s bìžnou motorovou naftou se øepkový olej chemicky zpracovává esterifikací na metylester øepkového oleje, (tzv. MEØO), který plnì mùže nahradit fosilní motorovou naftu co do výhøevnosti, emisí i ceny. V ÈR se míchá 30 % MEØO s motorovou naftou, smìs se oznaèuje jako bionafta a prodává se v dùsledku slevy na spotøební dani jako ekologické palivo. Bionafta má výhodnìjší ekologické vlastnosti, v pøírodì se rychleji rozkládá a také emise pøi spalování jsou pøijatelnìjší. Ve Francii se do veškeré motorové nafty pøidává asi 5 % MEØO a smìs se nijak neoznaèuje. Èeské výrobní kapacity pro MEØO patøí k nejvìtším na svìtì, kapacity zajišují výrobu až 60 000 tun roènì, což umožòuje smíchat až 200 000 tun bionafty, urèené pøedevším pro mìstský autobusový provoz a provoz nákladních automobilù ve mìstech, pøípadnì v nìkterých chránìných oblastech, kde jsou zdroje pitné vody i pro zemìdìlské a lesnické traktory. Podstatou úpravy øepkového oleje je náhrada glycerinu obsaženého v øepkovém oleji metylalkoholem (o etylalkoholu se uvažuje do budoucna), èímž se dosáhne, že kapalina je øidší a netuhne pøi nižších teplotách jako øepkový olej. V dùsledku zavedení výroby bionafty a možností vývozu øepkového oleje a semene do zahranièí (kde z rùzných dùvodù jsou plochy pìstování olejnin limitovány) stoupla plocha pìstování øepky asi trojnásobnì bìhem posledních 10 let. Podíl øepky v osevních postupech je však i u nás zejména z hledisek ochrany samotné øepky pøed nemocemi a škùdci limitován na cca 12,5 % plochy orné pùdy, ale i to má znaèný význam pro využívání pùdy vyøazené z výroby potravin. Jen u øepky se jedná o 300 000 ha s potenciálem výnosu asi 300 000 tun oleje, 600 000 pokrutin a l mil. tun energeticky využitelné slámy v jednom roce. Významným energetickým zdrojem je vysoce výhøevná øepková sláma, se 14 –15 MJ/kg, èímž se pøibližuje lepším druhùm hnìdého uhlí. Pro ní není prakticky jiné využití

než v kotlích. Pro stlaní ani pro zaorání se pøiliž nehodí, ale dá se v pomìrnì velmi suchém stavu dobøe bìžnými stroji sklízet, pøípadnì tvarovì zpracovat do peletek a briket a spalovat.

Etylalkohol

Etylalkohol (etanol) je kapalné palivo vznikající v lihovarech na základì kvasných procesù cukrù a škrobù a následné destilace. Je to kapalné palivo s výhøevností pøibližnì polovièní než má benzín nebo nafta, ale je možno jej vyrábìt prakticky z každé organické hmoty obsahující cukry, škroby, glukozu, ale i tøeba celulozu. Dosavadní, „tradièní“ metody výroby etanolu jsou velmi nároèné a energetický zisk je malý a pøi využívání dováženého zemního plynu k jeho destilaci zatím nejsou ekonomické výhody prokázány v plné míøe. Z vložené energie do pìstování a zpracování surovin se získává tak jen nìkolik procent navíc. Vývoj však nezùstává stát a pøipravují se nové metody založené na zplynování èásti surovin. které mají být výkonnìjší, s vìtším % využití organické hmoty a s menšími energetickými vstupy. Etylalkohol umožní pak s øepkovým olejem výrobu (EEØO) a nový druh bionafty. Etanol se bude ve vìtší míøe pøidávat do benzinu a motorové nafty. Tím by se dále rozšíøila výmìra zemìdìlské pùdy pro využití mimo potravináøskou produkci o statisíce hektarù. Jako perspektivní (podle zkušeností z USA) se jeví budování velkých kombinátù na výrobu bioplynu a etanolu, založených na vzájemné výmìnì surovin i energie.

Døevní oleje

Døevní oleje jako produkty pyrolyzy døevin pøedstavují významnou, u nás dosud zcela opomíjenou formu kapalných paliv a surovin ze døeva. Výrobny døevního uhlí, kterého se z pùvodního materiálu - døeva - vyrobí asi jen 20%, všechen ostatní vzniklý produkt ve formì dehtového plynu zatím jen spalují, mnohdy zcela bez užitku. Ochlazením a kondenzací lze získat zdánlivì nevábnou kapalinu, obsahující dehty, organické kyseliny, vodu a rùzné smìsi døevních olejù, ale která pøedstavuje cennou surovinu odpovídající asi 75 – 80 % hmotnosti použitého døeva. Zatím velmi cenìné døevní uhlí všechny náklady výrobního procesu hradí, ale pøípadný kondenzát by znamenal další ekonomický pøínos. Proto se ve svìtì jeho využití rozvíjí i pro výrobu paliv (na pøíklad Kanada, Brazilie a další rozvojové státy) a dalších velmi cenných výrobkù . K tomu pøispívají nové metody zplynování a zkapalòování døeva, tzv. rychlé pyrolyzy, kde proces zplynování trvá jen nìkolik vteøin a výkonnosti dosahují až nìkolika tun za hodinu. Kromì døeva lze prakticky zplynovat a zkapalòovat jakoukoliv fytomasu. Zplynování probíhá pøi rùzných teplotách podle požadované jakosti výrobku a to bez pøístupu vzduchu.

Plynná fytopaliva Døevní plyny

Všechna energetická využití fytopaliv se ve skuteènosti

11

neobejdou bez zplyòující fáze – i prosté hoøení døeva je z 80% spalování teplem uvolnìného døevního plynu a teprve po jeho odplynìní a spálení tìkavých látek zbytek døevního uhlí shoøí pøímou oxidací žhnutím. Fenomén ohnì je využíván lidstvem asi 400 000 let a v klasické formì byl døevní plyn využíván už ve starovìku a støedovìku ve sklárnách, kovohutích i pøi vytápìní. Døevní plyn mùže být vyrábìn dvìma zpùsoby, jako klasický døevoplyn, známý z mobilních generátorù používaných za války na vozidlech, vyrábìný za omezeného pøístupu vzduchu nedokonalým spalováním a nebo získávaný ve stacionárních zaøízeních jako pyrolytický plyn v retortách bez pøístupu vzduchu podobnì jako svítiplyn z uhlí v plynárnách. Zatímco bìžný døevoplyn obsahuje z využívaného vzduchu znaèné množství dusíku (kterého je ve vzduchu skoro 80 %) a který pøedstavuje zatìžující balast snižující výhøevnost na 5-6 MJ/m3 (až na pìtinu výhøevnosti zemního plynu), pyrolitický plyn vyrobený bez této 50 % dusíkové zátìže obsahuje pøedevším energeticky vhodné CO, H2 a CH4 a dosahuje pøi 15 – 16 MJ/m3 asi poloviny výhøevnosti zemního plynu. Pyrolitický rozklad døeva se provádí pøi teplotách 400 až 800 o C podle potøeby, do jakého stupnì má být surovina rozložena, respekt kolik døevního uhlí má z procesu zùstat a kolik plynu je tøeba získat. Pyrolitický rozklad døeva má budoucnost nejen pro získání døevního uhlí, vysoce hodnotného plynu, který je možno konvertovat na plyn podobný zemnímu plynu, ale i pro získání kapalných produktù. Zdrojem energie pro zplynování, stejnì jako u døevoplynu, je u pyrolitického plynu èást zpracované suroviny, zpravidla nekondenzovatelný podíl vzniklého pyrolitického plynu. Prvotní nahøátí pyrolizujících komor se však uskuteèòuje jiným zdrojem tepla. Finské elektrárny využívají pro zplynování døeva nebo kùry fluidní systém nebo parní metodu rozkladu døeva.

cionárních motorù. (Ve Švédsku, Švýcarsku i jinde se uplatòuje i v síti). Podstatou tvorby bioplynu, tj. metanu je organický rozklad hmoty v nìkolika fázových stupních, které mohou v souhrnu trvat asi l mìsíc, pøi teplotách kolem 37o C (teplota zažívacího traktu živoèichù, zejména pøežvýkavcù, jejichž trávení pøedstavuje stejný proces.) Podmínkou je nepøítomnost vzduchu a kyslíku. Tuto teplotu je nutno udržet, proto pøi kapalných procesech, které dnes pøevládají a s obsahem sušiny 8 – 12 %, je nezbytné reaktory pøihøívat. K tomu se v zimì využívá až 30 % vyrobeného tepla. Zkouší se i metody pøíhøevu teplým generátorovým plynem ze zpracovávaných døevin. Tvorba bioplynu probíhá samovolnì všude tam, kde bez pøístupu vzduchu nebo po vyèerpání kyslíku dochází k rozkladu organické hmoty èinností øady mikroorganismù, a to znamená: v nádržích kapalných mìstských odpadù, v nádržích kejdy, v hnojištích – i v hlubších vrstvách pùdy a vodních tocích, skládkách, rašeliništích. Èlovìk jen tento pøírodní proces využívá pro svùj prospìch. Vznikající bioplyn obsahuje hlavnì metan (CH4), který je po vodíku (H2) a acetylenu (C2H2) nejvýhøevnìjším palivem, ale také daleko nejúèinnìjším skleníkovým plynem – s úèinností asi 40 krát vìtší než oxid uhlièitý (CO2). Proto se naøizuje jeho jímání z velkých skládek odpadkù a proto lze oèekávat, že i ostatní organické odpady jako je kejda, chlévský hnùj, ale i pøebývající travní hmota budou èasem povinnì zpracovávány v bioplynových stanicích jako je tomu napøíklad v Dánsku nebo Holandsku. V Èeské republice je v èinnosti jen asi 10 vìtších bioplynových stanic na bázi zemìdìlských odpadù a pøi èistírnách mìstských odpadních vod. Je to velmi málo v porovnání s okolními státy, kde pracuje sto (Rakousko) až tisíce (SRN) malých i velkých stanic. Za perspektivní lze oznaèit velké støediskové stanice s dokonalou technologií, kam se svážejí všechny zpracovatelné odpady z okolí, èasto i potrubím, kde je tøídírna mìstských odpadù, kompostárna a kogeneraèní jednotky pro výrobu elektøiny a tepla. Ale ani menší bioplynové stanice na vìtších zemìdìlských závodech nejsou bez šancí pokud bude jejich výstavba podporována. Ve svìtì pracuje asi 7 mil. bioplynových stanic. Komplexní bioplynová stanice je jistì investiènì nároèná záležitost. V ÈR se však naskýtá možnost využít z èásti již odepsané silážní a senážní vìže a kejdové nádrže k pøestavbì na reaktory a zásobníky suroviny nebo generovaného plynu. Tak by se výstavba bioplynových stanic znaènì zlevnila. Návratnost pøídavných investic by byla kratší než 10 let. Souèasné technologie se vyznaèují nìkolika významnými prvky, kterými se liší od pùvodních metod. Je to pøedevším homogenizace vstupního materiálu, umožòující pøíjem jakékoliv organické hmoty (komunální odpad, kejda, traviny, listí, slamnatý hnùj) a recirkulace fermentaèní kapaliny, která se s vysokým obsahem èinných organismù

Bioplyn

Bioplyn má nejvíce perspektivní význam ze všech plynných biopaliv. Pøedností všech metod na výrobu bioplynu je, že plní dvì nezastupitelné funkce: - zpracovávají všechny organické odpady s vyšším obsahem vody, nevhodné pro spalování na kvalitní organické hnojivo, aplikovatelné v jakémkoliv požadovaném množství na jakýkoliv pozemek bez škodlivých úèinkù, jaký mohou mít napø. èerstvá kejda, nebo èistírenské kaly, èi èerstvý slamnatý hnùj. Odfermentované suroviny ztratily sice èást uhlíku a vodíku, ale obsahují jinak všechny aktivní látky, potøebné pro výživu rostlin. - vytváøí vysoce hodnotné plynné palivo – bioplyn s obsahem až 65% metanu (CH4) a vodíku (H2) a s nepatrným množstvím relativnì snadno odstranitelného oxidu siøièitého (SO2), urèitého množství oxidu uhlièitého (CO2) a vody. Bioplyn se svou výhøevností pøibližuje zemnímu plynu , má asi 7O % jeho výhøevnosti s ohledem na urèitý podíl CO2 a vodní páry. Technologicky je možno bioplyn upravit až na èistý metan, èili zemní plyn, ale toto není u nás v praxi zatím využíváno, protože pùvodní výhøevnost postaèuje i pro pohon sta-

12

vrací ve velkém podílu zpìt do novì pøijímané suroviny. Vystupující substrát po odlisování s vysokým obsahem sušiny (50 %) se po dozrání v kompostech zpracovává na tržní hnojivo nebo pøímo aplikuje na vhodné pozemky. Neobsahuje patogenní látky a klíèící semena plevelù, což u bìžných organických hnojiv nebo zaorané slámy nelze nikdy vylouèit.

Technologie výroby bioplynu pøedstavuje významnou reservu èeské energetiky a zaslouží si zvýšené pozornosti. V kombinaci s výrobou døevních plynù mùže pro nìkteré oblasti znamenat úplné vylouèení dováženého zemního plynu. Potøebné investice se mohou velmi rychle zaplatit, zejména nyní, když se zvýšily výkupní ceny energie z tìchto zdrojù.

ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI PEVNÝCH FYTOPALIV Znalost základních vlastností pevných biopaliv umožòuje jejich optimální získávání, zpracování a vlastní energetické využití nebo tržní uplatnìní. Umožní vyvarovat se problémù s ochranou životního prostøedí a dosáhnout ekonomický efekt. Znalost základních vlastností a druhù paliv pomùže projektantùm i podnikùm instalujícím potøebná technická zaøízení lépe se orientovat a volit optimální øešení. Znalost organických paliv a norem, podle kterých se budou dostávat na trh pomùže i výrobcùm a obchodníkùm.

Pevná fytopaliva odvozují svùj pùvod: -

-

z døevin – tj. rostlin s dlouholetým životným cyklem s pevnou strukturou narostlé biomasy stromù, døevin, pøevážnì z úèelovì pìstovaných lesù, alejí, sadù a rychlerostoucích døevin pìstovaných na zemìdìlské pùdì, sklízených s obsahem vody kolem 50%, ze stébelnin, tj. rostlin s vìtšinou jednoletým, ale i víceletým životným cyklem pøestavovanými obilninami, olejninami a dalšími bylinami pìstovanými dosud vìtšinou k potravináøským úèelùm, ale postupnì doplòovanými dalšími, speciálními bylinami s vysokým výnosem hmoty. Mají nízký obsah vody (do 20 %), nebo se sklízí vìtšinou jako vedlejší produkty rostlinné výroby nebo po dosažení zralosti jako skoro suché.

Pøestože se obì skupiny surovin pro fytopaliva od sebe v mnohém liší, jedno mají spoleèné: jedná se o èásteènì okyslièené organické slouèeniny (40 % O2) s vysokým obsahem uhlíku v sušinì (kolem 50 %), vodíku (do 6 %), ale nízkým obsahem popelovin (1- 6 %). V dùsledku nižšího obsahu popele mají døeviny ponìkud vyšší výhøevnost než stébelniny (asi o 1 až 2 MJ/kg). Spoleèným znakem také je, že obì skupiny mají vysoký podíl (až 85 %) tìkavých, teplem pøes 200o C uvolnitelných plynných látek, což podmiòuje speciální konstrukci topeniš a teplosmìnných ploch kotlù a nižší teploty tavení popele.

Jaké vlastnosti se u fytopaliv sledují?

Jsou to: objemová hmotnost, obsah vody, výhøevnost, biologická struktura, pevnost, tvar a velikost èástic, obsah popele a jeho vlastnosti (spékavost), podíl tìkavých látek, obsah chemických prvkù a tìžkých kovù a další vlastnosti.

Objemová hmotnost

je rozhodujícím èinitelem pro urèení kapacity doprav-

ních prostøedkù, skladù, prostorù topeniš. Udává se v hodnotì kg/m3, ale z rùzných hledisek praxe jako: - pevný krychlový metr – [plm], (plnometr) charakterizující skuteènou objemovou hmotnost paliva bez vzduchových mezer, - rovnaný krychlový metr –[rm], charakterizující palivo z døevních polen a polínek a briket (zejména válcových) v mìøitelných figurách, - sypaný krychlový metr – [sm] charakterizující zejména døevní štìpky, piliny, kùru, peletky a stébelniny ve formì øezanky. Z hlediska energetického obsahu je množství pevných fytopaliv výhodné uvádìt i v objemu ( nìkterý z m3) než jenom v hmotnosti (t), protože hmotnost mùže být významnì ovlivnìna obsahem vody (%), zatímco obsah energie (MJ) se v objemu mìní málo.

Obsah vody

Každá organická hmota pro svùj rùst potøebuje znaèné množství vody. Pøi obsahu vody pod 38 % vìtšina rostlin stébelniny odumírá. I stromy mají v dobì tìžby ve døevì až 50-55 % vody, v listech a jehlièí až 80 %. Obsah vody ovlivòuje objemovou hmotnost a zejména výhøevnost paliva v pøepoètu na váhové jednotky (MJ/kg), (¨podstatnì ménì na objemové jednotky (MJ/m3). V 1 kg paliva s obsahem vody 50 % je jen 50 % sušiny, která je nositelem energie. Z l8 MJ/kg hmoty sušiny se tak obsah tepla sníží na polovinu, tj. na 9 MJ/kg. Kromì toho se pøi spalování musí ještì vynaložit energie na odpaøení vody tj. (0,5 kg x 2,44 MJ = 1,22 MJ/kg paliva, takže skuteèná výhøevnost paliva s 50% vody je u 1 kg 7,78 MJ. V prostorovém plm však obsah sušiny zùstává zachován a pøi 50% obsahu vody se celkový obsah energie snižuje odparem vody jen asi o 13 %, ovšem samotná hmotnost l m3 døeva se o vodu zvyšuje na dvojnásobek. Proto se odjakživa døevní polenové palivo prodávalo na rovnané metry (rm), tj. kubíky a ne na hmotnost - tuny. Po vysušení døeva se tak využitelný obsah energie zvyšuje. (Je to až o 13 až 17 %). V souèasné dobì se prodává palivo jak na plm, rm, sm, tak na tuny souèasnì, protože odbìratel tak mùže urèit snadno pøibližný obsah vody ve známém palivu, aniž by musel dìlat podrobnìjší zkoušky výhøevnosti nebo obsahu vody. Postaèuje vhodný graf závislosti výhøevnosti paliva na obsahu vody. Ovšem ve velkých výtopnách a teplárnách v zahranièí zpravidla, alespoò u stébelnin, které jsou pøi

13

obsahu vody pøes 20 % náchylné k plesnivìní, pøípadnì hnití, omezují i obsah vody v nakupovaném palivu. V Dánsku je limit obsahu vody u slamìných balíkù 16 s tolerancí vyjímeènì do 20 %, u døevin jsou podmínky mírnìjší, (štìpka až do 30 %), ale pøejímku a cenu vždy upravuje smlouva pøedem.

v nedopalu). Èást tìchto prvkù však odchází také v létavém popílku, který obsahuje i tìžké kovy a proto je zachycován zvl᚝ vhodnými filtry a také zvl᚝ likvidován jako odpad. Podroštový popel je v mnoha zemí Evropy uznáván jako hnojivo. Napøíklad ve Švédsku se u velkých kotelen míchá s vodou a jako kapalné hnojivo rozváží na pole nebo do lesa. Do popele se mùže dostat i nespálené palivo, napøíklad pøi topení øezankou ze slámy nemají nìkdy pevná kolínka dost èasu na dokonalé prohoøení. Jedná se sice o urèitou ztrátu nedopalem, která mùže pøedstavovat 2-3 % paliva, ale organická pøímìs v popelu zase zvyšuje jeho kvalitu. Pøi nedostatku spalného vzduchu, nebo pøi nízkých teplotách hoøení pod 500o C (daných i vysokým obsahem vody v palivu), ve spalinách narùstá obsah oxidu uhelnatého (CO), který nejen že je jedovatý, ale snižuje úèinnost využití energie v palivu o 2/3 (pøi jeho vzniku je generována jen 1/3 tepla v porovnání s dokonalým hoøením paliva na CO2). Vzniká nebezpeèí otravy obsluhy kotelny, ale také možnost usazování sazí v kouøovodech. Neviditelný CO se pøi ochlazení spalin pod 4000 C (záleží na jeho koncentraci ve spalinách) ve výmìníku nebo kouøovodech mìní samovolnì na CO2 a pøebyteèný uhlík (C) se vyluèuje jako èerné saze. Pøi nízkých teplotách, èasto daných i vysokým obsahem vody v palivu dochází v komínì i ke kondenzaci vody, dehtù a vzniká tak nepøíjemnì páchnoucí èerná tekutina svìdèící o naprosto nevhodném zpùsobu spalování fytopaliva, což dokládá i tvorba dýmu. Správné hoøení paliva vùbec nedoprovází tvorba dýmu, nanejvýš vleèka vodní páry od komína v zimì.

Obsah popele

V porovnání s fosilními pevnými palivy, zejména s hnìdým uhlím (až 30 % popele) mají fytopaliva popele relativnì málo. U èistého døeva je to jen 0,5 až 1 %, u kùry 2 až 5 i více % (podle anorganického zneèištìní), u stébelnin s ohledem na vyšší vyztužující obsah køemíkových vláken 5 – 6 %, ale Amaranthus má až 12 % popela. Málo popele je na jedné stranì výhodou, protože obsah energeticky významné sušiny je vyšší, na druhé stranì však nízký obsah zpùsobuje problémy na roštech, které nejsou chránìny proti teplu z hoøení a mohou se poškodit. Proto jednoznaènì se nemohou fytopaliva spalovat v kotlích na koks nebo uhlí (a to nejen z tohoto dùvodu). Také pøi spalování uhlí s fytopalivy, musí vždy zùstat uhlí ve spodní vrstvì na roštu, který je pak popelem z uhlí chránìn. Pro fytopaliva speciálnì konstruovaná topeništì mají rošty duté a chlazené vodou nebo rošty zcela chybí, ale prostor, kde se nachází popel, je chlazen vìtšinou vodou. Pokud nejsou používány rošty vùbec, pak se jedná jakési keramická topeništì s malými, èetnými prùduchy primárního spalného vzduchu s rùznými zpùsoby odstraòování popele (novým palivem, šnekovými nebo pístovými odstraòovaèi.)

Tvar a velikost základních forem paliv

Závažnìjším problémem je s p é k a v o s t popele, respektive nižší teplota lepení, mìknutí, tavení a teèení. U èistì døevního popele je to teplota 1200-1300o C, pøi které døevní popel teèe a po ochlazení se spéká do škváry. U stébelnin zaèíná popel zpravidla lepit a mìknout pøi teplotách kolem 860o C a tavit pøi teplotì pod 1000o C, což mùže zpùsobovat potíže tak, že na konci roštù musí být použit drtiè škváry. Také vysoký obsah draselných solí a køemene v popeli mùže zpùsobovat nalepování a sklovatìní popelovin na vyzdívce topeniš a její poškozování. Proto u všech fytopaliv se doporuèuje dvoustupòové spalování, pøi kterém v první fázi dochází k nízkoteplotnímu zplynování s omezením teplot od 600 do 8000 C nezpùsobujících mìknutí a spékání popele a druhé fázi k prohoøení vzniklých plynù vyšší teplotou (napø. 11000 C) už bez tvorby popela. Technicky je tento problém dobøe øešitelný pøedtopeništi. Øešení topeniš se pøibližuje více k øešení plynových kotlù než kotlù napø. na koks. Jinak je tomu u fluidních kotlù, kde pøichází biopalivo do fluidního, nažhaveného lože. I zde místní teploty pøes 860o C mohou zpùsobovat problémy s popelem, které je tøeba znát pøedem. Popel ze døevního paliva i stébelnin obsahuje ponejvíce køemík (až 50 %), ale dále už jenom užiteèné prvky jako je vápník, draslík a fosfor. Ze živin chybí vìtšinou dusík, který odchází ve spalných plynech, (nìco dusíku mùže zùstat

Tvar a velikost základních forem fytopaliv musí být v souhlase s topeništìm, pro které je urèeno. Cílem je vytvoøení základních standardù, norem, podle kterých by se fytopaliva dodávala na trh paliv, který se teprve potom mùže vytvoøit. Ve svìtì zatím pøevažují polena a polínka, i když podíl štìpky stále narùstá (v Rakousku asi 13 %) a roste podíl peletek ( s prùmìrem 6 – 20 mm) a briket (6-10 cm) asi o 2-3 % roènì. Problémy na trhu nastávají zejména u døevní štìpky, protože používané štìpkovaèe – šnekové, diskové, bubnové vytváøejí štìpku velmi rozdílných parametrù. Ty ovlivòují jak objemovou hmotnost sypaného materiálu, tak mechanické vlastnosti pøi manipulaci (ucpávání, klembování v zásobnících) a zejména pøi dosoušení. Proto se v EU pøipravují základní standardy fytopaliv, které budou specifikovat fytopaliva ve všech ohledech co do tvaru, obsahu vody, výhøevnosti, cizorodých látek atd. ÈR se k tomuto procesu normování fytopaliv postupnì pøipojuje.

Tvar a velikost fytopaliv

V pøirozeném stavu mají fytopaliva desítky forem – od klád lesních stromù – po døevní a slamìný prach nebo stlaèené stébelniny do balíkù. Pokud se fytopalivo spaluje v místì vzniku pøíliš na formì nezáleží, pokud dodavatel kotle vyhoví specifickým požadavkùm zákazníka na pali-

14

vo. Jakmile se dostane palivo na trh, záleží již velmi na jeho formì. Rozvíjí se proto prodej døeva ve formì polen a polínek, štìpky zaèlenìné do nìkolika kategorií ( podle velikosti èástic a obsahu vody), peletek a briket, zejména s vysokým stlaèením (mìrná hmotnost i pøes 1000 kg/m3). U stébelnin je vùbec vylouèena pøeprava volnì ložené slámy a øezanky na vìtší vzdálenost a sláma se prodává výhradnì ve formì obøích balíkù s vysokým stlaèením (pøes 150 kg/m 3 ) nebo peletek a zejména briket, i když v porovnání s døevními briketami se slamìných nebo pazdeøových briket zatím prodává málo a slouží spíše pro vlastní spotøebu výrobce. Snaha o standardizaci fytopaliv ústí v Evropì ve vypracování všeobecnì platných norem – po kterých volají pøedevším výrobci kotlù, pro nìž je standardizace významnìjší než pro výrobce paliv. K vlastním normám na biopaliva jsou vypracovávány další normy postupù pro ovìøování paliv dle norem, zejména s ohledem na zjišování obsahu cizorodých látek a normy pro omezování emisí škodlivin ve spalinách. Z uvedeného je patrno, jak významná je záležitost normování fytopaliv, které v budoucnu budou tvoøit významný podíl pøi zajišování energie z místních zdrojù. Stejnì tak jsou však dùležité i normy na stanovení obsahu škodlivých emisí ve spalinách.

Pevnost tvarovaných fytopaliv

Mezi tvarovaná fytopaliva patøí i obøí balíky stébelnin, jejichž stabilita není zajištìna však vnitøní soudržností, ale obalovou síovinou nebo provázkem. Požadavek na jejich pevnost od pole pøes sklad až do kotelny bývá tak dostateènì splnìn, i když lisovací tlaky v porovnání s briketováním jsou nepatrné. U briket a peletek se požadavek na pevnost a odolnost proti odrolu stále stupòuje. Lisovací tlaky dosahují již stovek barù a mìrná, objemová hmotnost pøekraèuje koeficient 1 (brikety neplavou).U briket se jako nejvýhodnìjší ukazují mechanické, klikové pístové lisy, pøekonávající lisy hydraulické a šnekové. Vysoké tlaky umožòují dosáhnout plasticitu ligninu obsaženého v palivu a jeho funkci jako pojiva a ochranného povlaku bez nutností pøídavných pojiv. Tak se zamezuje pøípadnému navlhání z okolního vlhkého vzduchu, které u málo stlaèených briket (od hydraulických lisù) nastává a vede èasem k uvolòování soudržnosti briket a zamezuje se tak i významnìjšímu odrolu, vzniku døevního a slamìného prachu, který v urèité koncentraci se vzduchem mùže být i výbušný. (Peletky musí vydržet až 10 nárazù pøi pádu z výše 1 m.)

Chemické vlastnosti a složení fytopaliv

Chemické vlastnosti, tj. obsah rozhodujících prvkù ovlivòují øadu provozních podmínek: - zpùsob spalování – jedno i vícestupòové, s pøídavkem nebo bez pøídavku aditiv, - øízení teploty v topeništi s cílem zamezení spékání popele a omezení emisí NOx, - složení podroštového popele a létavého popílku, - složení spalin a emise škodlivin. Zatímco podíl uhlíku, vodíku a kyslíku je u všech fytopaliv pøibližnì stejný nebo podobný, mìní se podíl dalších prvkù dosti významnì. Tak stébelniny a zejména obiloviny obsahují chlor (Cl2), všechny dusík (N2), øepka a kùra stromù i síru (S). Zejména dusík, který je obsažen ve všech organických hmotách, mùže pøi vìtším podílu než 1,5 % zvyšovat podíl NOx pøes povolenou mez, tj. 650 mg/Nm3 spalin. Síra se naštìstí váže s užiteèným draslem na síran draselný a zùstává vìtšinou v podroštovém popeli. Obsah všech minerálních a rozpustných látek, jako je draslík, vápník, fosfor, ale i dusík a chlor se podstatnì u fytopaliv snižuje vymoknutím ze stébel po odumøení rostliny buï již na stojato nebo i na øádku. Dánské prameny uvádìjí, že srážky v úhrnu 100 mm vyplaví tyto prvky ze slámy ( nìkteré až z 90 %). Je samozøejmé, že paliva musí potom na øádku opìt dokonale uschnout, èemuž se dopomáhá i obracením pøed sbìrem. K vyplavování pro spalování neužiteèných, ale pro pùdu významných živin z fytopaliv pomáhá i silnìjší, opakující se rosa. Také traviny, urèené pro spalování by se mìly sklízet až po pøekroèení stadia jejich biologické zralosti, odpadu semen a dùkladném vymoknutí – což je podstatnì rozdílné proti sklizni travin na seno, které se sklízejí pøed vymetáním v dobì maximálního obsahu živin. Z tabulky 4 je patrný hlavní rozdíl mezi pevnými a fosilní palivy a to v obsahu tìkavých – teplem uvolòovaných látek. Hnìdé uhlí je jakýmsi pøechodem mezi biopalivy a èerným uhlím a proto jej možno spalovat s urèitým pøídavkem biopaliv, napøíklad s døevní štìpkou až do 30 a nìkdy i více procent, což u kotlù na uhlí èerné a koks nelze. Vyplývá to z toho, že paliva s velkým obsahem tìkavých látek pøi hoøení vytváøejí velmi dlouhé plameny, kterým musí být pøizpùsoben dohoøívací prostor s pøívodem sekundárního nebo i terciálního vzduchu.

Tabulka 2:Pøepoèty jednotek objemù døeva

plm rm sm

Pevné døevo plnometr - pevný metr (plm) 1 0,7 0,41

Složené døevo prostorový metr (rm) 1,43 1 0,59

15

Štì pkované (drcené) døevo sypný metr (sm) 2,43 1,7 1

Tabulka 3: Orientaèní údaje základních vlastností pevných biopaliv Hustota sušiny 3 (kg/m ) 820 1 160 320 340 210 600 240 550 250

Hustota hmoty 3 (kg/m ) 410 580 160 170 170 300 120 495 175

Lesní štì pka listnáèe Tyèovina, jehliènany Tì žební odpad, vì tve Probírky, listnáèe Topoly, štì pka Sláma øezanka Sláma, hranol.balíky Sláma,válcové balíky Sláma a zrno, hran.balíky Sláma a zrno, válcové balíky

320 429 80 160 355 60 140 100 190

Palivo - stav, forma Polena, jehliènany Polena, listnáèe Kùra, volná, èerstvá Prùmyslová štì pka Štì pka suchá Krajinky vázané Piliny Peletky, brikety Lesní štì pka jehliènany

Obsah vody (%)

Výhøevnost 3 (MJ/kg)(MJ/m )

50 50 50 50 20 50 50 10 30

8,1 8,1 8,1 8,1 14,4 8,1 8,1 16,6 12,3

6 660 9 396 2 592 2 772 3 024 4 860 1 944 9 108 3 060

225 300 40 80 160 50 120 85 160

30 30 50 50 55 15 15 15 15

12,3 12,3 8,1 8,1 7,1 14,4 14,4 14,4 14,4

3 960 5 293 648 1 296 2 520 936 2 160 1 548 2 952

140

120

15

14,4

2 160

Sláma, brikety

500

450

10

16,6

8 280

Lehký topný olej

910

41,2

Èerné uhlí

780

26-28

Hnì dé uhlí

650

13-16

Zemní plyn

0,75

37500 2030021840 850010500 44,5

16

33,4

Tabulka 4: Orientaèní chemické složení suchých pevných biopaliv a fosilních paliv Palivo Døevo jehliènan Kùra Sláma obil. Sláma øepková Døevní uhlí Rašelina Hnì dé uhlí Èerné uhlí Koks

Tì kavých látek (%) 75 76 80 78 23 70 57 26 4

Obsah hlavních prvkù (%) C

O

H

A

S

Cl

Popel (%)

43 52 47 46 71 47 58 73 80

37 39 38 40 11 32 18 5 2

6 5,5,6 8,0 3,0 5 5 4 2

0,1 0,4 0,4 0,2 0,1 0,8 1,4 1,4 0,5

0,02 0,05 0,1 0,2 0,3 2 1 0,8

0,1 0,1 0,1 0,1 2-3 0,1 -

0,5-1 3-10 5 6 3 5-15 6-18 2-8 13

Poznámka: U jednotlivých druhù paliv mohou existovat znaèné odchylky od uvedených hodnot, zejména u uhlí v obsahu síry a popele. PEVNÁ FYTOPALIVA, CHARAKTERISTIKA, ZPRACOVÁNÍ, VYUŽITÍ Pevná fytopaliva se vyskytují v nìkolika formách, které se od sebe liší v mnoha základních znacích s ohledem na strukturu, obsah vody, výhøevnost, tvary, stupnì zneèistìní, obsahu popele atd. Stupeò obtížnosti jejich zpracování a úprav i využívání je rùzný, stejnì jako ceny a užiteèné hodnoty. Optimalizace využívání rùzných biopaliv vyžaduje èasto zajištìní kompromisu mezi vlastnostmi paliv a topeniš. U døevních paliv se rozlišují polena a polínka, kùra, prùmyslová a energetická štìpka, piliny a hobliny, lesní štìpka, štìpka z rychle rostoucích døevin, døevní šrot a peletky a brikety. U paliv ze stébelnin se rozlišují malé a obøí balíky, válcové a hranolové, øezanka a brikety a peletky. Urèité rozdíly jsou mezi stébly obilnin a olejnin (slabé stonky) a stébly tlustostébelnatých rostlin (konopí, miscantus, sluneènice, topinambury a køídlatka a další.) s ohledem na nároènost poøezu, obsah vody i dobu skliznì.

Palivové døevo, polena, polínka

Døevní palivo ve formì polen a polínek stále pøevažuje ve vytápìní rodinných domkù a farem v Rakousku, Bavorsku a Skandinávii. Jejich podíl dosahuje na celkovém množství fytopaliv až 70 % a také v ÈR se s rozvojem døevozplynujících kotlù (VERNER, ATMOS a dalších) opìt stále více používá polínkových forem paliva. V bývalém Èeskoslovensku vykazovaly statistiky spotøebu 250 000 až 500 000 plm palivového døíví za rok a to jen dodávaného Státními lesy, když samovýroba nebyla vykazována. Odhaduje se, že je u nás v provozu kolem 40 000 døevozplynujících kotlù s roèní spotøebou až 15 plm polen na kotel a rok, což pøedstavuje dalších 600 000 plm polenového døeva roèní

spotøeby, což je zhruba 0,4 mil. tun fytopaliva.

Zdroje polenového døeva

Hlavní zdroje polenového døeva je nutno hledat pøímo v lesní tìžbì a prvotním ošetøení vytìžených klád, kdy se vyluèují sortimenty nevhodné pro zpracování na pilách, dále pøi péèi o les (odstraòování souší, probírky), pøi ošetøování parkù, sadù, alejí apod. Velkým zdrojem døevního paliva jsou restituované lesy pro majitele bydlící na venkovì. Pùvodní norma na palivové døíví omezovala jen podíl nahnilého døeva do 10 %, nová norma zatím není, lze pøedpokládat, že bude pøísnìjší. Cena palivového døeva ve formì polen a polínek se s ohledem na stupeò zpracování pohybuje od 250 do 600 Kè/plm, pøi èemž mìkká døeva jsou lacinìjší než tvrdá a stejnì tak jsou dražší pøipravená a balená polínka jako hotové palivo pro døevozplynující kotle. (Nejdražší je pytlované kusové døevo u benzinových èerpadel, v pøepoètu až nìkolik tisíc korun za tunu).

Obsah vody

S ohledem na pøepravní náklady (Kè/tkm) a výhøevnost døevního paliva je velmi závažný obsah vody. V právì vytìženém døevì se pohybuje od 50 do cca 60 % (u velmi mladých proøezávek topolù a vrb z plantáží). Pro potøeby spalování by mìl být tento vysoký obsah co nejrychleji snížen na 25-30%, protože jen døevo s nižším obsahem vody než 30% je vhodné pro spalování, respekt. v døevozplynujících kotlích se vyžaduje ještì nižší obsah do 20 % vody. Jen takové døevo nedehtuje (pøi dodržení mim.teploty otopné vody) a má dobrou výhøevnost, nehle-

17

dì na nebezpeèí postupného znehodnocování.

Palivo z kùry jehlièòanù

Doba pro potøebné snížení obsahu vody z cca 50 na 30 % trvá u neštípaných polen a klád minimálnì dva roky, u štípaných polen více než rok. Nakrácená a pro koneèné použití zpracovaná polínka dosýchají pod støechou v prùvanu nejménì pùl roku. Stejnì dlouho dosýchá tìžební odpad v lese pøes léto na slunných a vìtru vystavených místech. Pìstební zásady vyžadují, aby tìžební odpad zùstal v lese tak dlouho, až odpadne listí a jehlièí a slabé vìtvièky se ulámou pøi manipulaci. (V lese má zùstat vše co je slabší než 4 cm !) Požadavek snížení obsahu vody pro spalování døeva má i svá negativa. S ohledem na dobu sušení musí mít rodinný domek vlastnì dvouletou zásobu paliva, což pøedstavuje 30 až 35 plm, které se sice dají dobøe uskladnit pod støechou v pùvodních venkovských usedlostech s nevyužitými stodolami, ale již mnohem obtížnìji u rodinných domkù vilového typu. Problém jistì vyøeší trh se døevem na topení plynulostí a jistotou dodávek, pozdìji pøechod na komprimované formy paliv, o které se ve velkém vè. skladování budou starat specializované podniky. Sušení polenového døeva usnadòuje podélné rozštípání polen na tloušku max. 15 cm, uložení do hrádí kùrou nahoru, zakrytí proti dešti a vystavení vìtru nebo prùvanu. Také od zemì by mìla být uložená polena vzdálena nejménì 40 cm.

Kùrový obal stromù je nevhodný pro prùmyslové zpracování. Velké množství kùry zùstává zejména pøi zpracován smrku na papír a celulózu, kdy se pøed vlastním výrobním procesem odstraòuje rùznými zpùsoby i tzv. mokrými metodami, pøi kterých kùra vypadává z linky s obsahem vody pøes 70 % - pøesto je jí možno hodnotit jako palivo – i když se musí nìjakým zpùsobem sušit. U borového døeva a listnáèù zùstává kùra na odøezkách a po jejich dalším zpracování se s nimi spaluje. Èást kùry se zpracovává na substráty nahrazující rašelinu pro zahradnické úèely, pøi èemž jako pøídavek se hodí drùbeží podestýlka nebo odlisovaný substrát z bioplynové stanice. Kùra má zpravidla s ohledem na vyšší obsah pryskyøic zpravidla nejvyšší výhøevnost – až l9 MJ/kg sušiny.

Obsah vody v palivové kùøe

Obsah vody v kùøe poražených stromù kolísá podle roèního období kolem 55%, na skládkách klád klesá pod 50% a pøi dlouhodobém skladování samotné kùry na roštech s možností provìtrávání klesá obsah vody až na 20 i ménì %. Pro výrobu pilino-kùrových briket se kùra, pøed tím podrcená, dosušuje zpravidla horkovzdušným zpùsobem nebo spalinami z pøídavného kotle na obsah 10-15 % - což je ovšem mnohem nákladnìjší než prosté provìtrávání. Spotøeba tepla èiní 3 –5 MJ/kg odpaøené vody.

Velikost kusového døeva na topení

Palivové døevo se prodává na rovnané metry (rm) v délkách ponejvíce 1 m (vyjímeènì 2 m). Døevozplynující kotle vyžadují polínka do délky vìtšinou 0,6 m až 0,7 m, existují však kotle i na metrová polena, která se však pøi prùmìrech vìtších než 15 cm podélnì štípou. Nìkteré lesní závody produkují i polínka pro venkovské sporáky a lokání kamna a krby o délce 20 až 30 cm a o hmotnosti kousku 0,3 až 1 kg, prodávané v ohradových paletách nebo pytlích (døíve i v „kolech“). Pøidávání tìchto paliv je v naprosté vìtšinì do kotlù a topeniš ruèní. Palivo se skladuje mimo dùm, ne ve vlhkém sklepì.

Struktura kùry

Zneèistìní kusového døeva

Zneèistìní kùry

Struktura palivové kùry je velice rozmanitá, mohou se z ní, podle zpùsobu odkornìní klád a polen objevit kusy i další než 0,5 m, u smrkové kùry pásy navzájem propletené a obtížnì takto zpracovatelné. Proto se pøed použití jak pøímo v kotlích nebo v briketovatích lisech drtí na zaøízeních vybavených pod drtícími elementy síty pro kalibraci velikosti. Ani šnekové vkladaèe paliva do velkých kotlù se bez pøedrcení zpravidla neobejdou. Pro tyto problémy se surová kùra nespaluje v kotlích na polínka v surovém stavu – jenom ve formì briket.

Zneèistìní kusového døeva je minimální. Nìco neèistot (písek, hlína) mùže zùstat v kùøe (zejména borovice), které nepatrnì mohou zvýšit obsah popele. Palivové døevo zùstává v pøírodním, neošetøeném stavu a na rozdíl od døevního šrotu je napø. v Rakousku povoleno jej spalovat ve vhodných kotlích i v obytných ètvrtích.

Kùra bývá znaènì zneèistìna zeminou, která se do ní dostala zejména pøi tìžbì v lese, ale i na manipulaèních skládkách. Jen kùra z mokrých odkornovacích linek je relativnì èistá – vypraná. Zneèistìním trpí zejména kùra borová, ze které je pak více popela, který se tolik nespéká jako popel ze stébelnin. Z doby pøed odsíøením elektráren zùstává v kùøe stromù prokazatelná stopa imisí síry (z SO2), která však nevyžaduje dalších opatøení, protože se síra váže na vápník a draslík ve døevì a v emisích spalných plynù se prakticky neobjevuje nebo jen v zanedbatelném množství.

Obsah popele

U palivového døeva je obsah popele od 0,5 % (smrk) do 1 % (dub, buk). U kùry velmi zneèištìné mùže dosáhnout obsah popele v porovnání se sušinou paliva až 6 – 8 %. S ohledem na obsah køemíku, vápníku, drasla a fosforu je popel ze døeva dobrým minerálním hnojivem a hodí se pro pøímé hnojení nebo do kompostu.

Popel z palivové kùry

V kùøe listnáèù, respekt. z jejího spálení zbývá asi 2-3 % popele, z kùry jehliènanù zejména borovice zývá až 6-8 %

18

popele. Tento popel pøedstavuje dobré minerální hnojivo – mìl by se vracet do lesa, jako je tomu napø. ve Švédsku. Popel z kùry, stejnì jako ze døeva není odpadem ve smyslu zákona o odpadech, ale hnojivem,pokud se tak oznaèí.

Zneèistìní prùmyslové štìpky

Na odøezkách z pil zùstává kùra automaticky, samostatná kùra se po usušení a rozdrcení kombinuje v pomìru asi 1:3 s pilinami pøi výrobì palivových briket. U exportovaných peletek bývají i k malým pøímìsím kùry pøes 15 % výhrady, u nás by to zatím nemuselo vadit.

Obsah neèistot zhoršující kvalitu štìpky je dvojího druhu. Jednak je to prvotní zneèistìní zejména kùry na manipulaèních plochách, jednak zneèistìní „chemií“ v procesu výroby zboží, napøíklad nábytkových materiálù. Podle druhu tìchto zneèisujících látek se považuje štìpka buï za ekologicky nezávadnou, nebo za odpad, který nesmí být spalován v normálních topeništích, ale buï jenom skládkován jako skuteèný odpad nebo spalován jen ve vyhrazených spalovnách vìtšinou za vyšších teplot (pøes 12000 C), èasto s pøídavkem zemního plynu nebo topného oleje.

Prùmyslová døevní štìpka

Obsah popele prùmyslové štìpky

Kombinace kùry s ostatními palivy

Prùmyslová štìpka se odlišuje od lesní štìpky z lesní tìžby i od štìpek z døevního šrotu nebo štìpek z obalù. Pøedstavuje nakrácené zbytky – vedlejší výrobky základního døevozpracujícího prùmyslu – pil. Pokud se vyrábí z odkornìného døeva lepší jakosti je sama velmi cenným materiálem, který je škoda spalovat. Zpravidla je ji možno lépe zpenìžit v dalším zpracovatelském prùmyslu – celulózkách nebo v prùmyslu døevních desek. Pokud obsahuje kùru používá se pro spalování. Nejkvalitnìjší štìpku poskytují suché truhláøské odpady, které však zpravidla na trh nedostanou, nebo je využívají samotné podniky, ve kterých vznikly. Mìly by se pro svou kvalitu používat pøednostnì k výrobì peletek.

Obsah vody v prùmyslové štìpce

Podle zdroje suroviny pro tuto štìpku kolísá i obsah vody. Z pil nemívá ménì než 40% - zpravidla i více, i když proces štìpkování krajinek a odøezkù okamžitì vytváøí podmínky pro urèité vysoušení. Pro spalování se prùmyslová štìpka využívá bez dodateèného sušení jen ve velkých topeništích s tepelným výkonem pøes 2 MW, které jsou opatøeny dlouhými rošty se schopností palivo pøed zapálením dosušit. Pro topeništì s nižšími výkony je vždy lepší využívat prùmyslovou štìpku – zpravidla s pilinami s obsahem vody pod 40 % pøípadnì až pod 30 %, èehož se dosahuje buï aktivním provìtráváním na deponiích (pod støechou) nebo až tìsnì pøed kotlem aktivním provìtrávání vzduchem ohøátým ve spalinovém výmìníku za kotlem nebo pøímo odcházejícími spalinami. V každém pøípadì je výhodnìjší sušit palivo pøed topeništìm než v nìm a to s ohledem na tepelné ztráty, které vznikají odvodem tepla ve spalinách odpaøenou vodou a na problémy s pøípadnou kondenzací spalin. Pro malé spotøebièe v rodinných domech (do 25 kW) se prùmyslová štìpka nehodí pro svou nestejnorodost a kolísavý obsah vody, které vedou k nerovnomìrnému odhoøívání a nepøijatelným emisím i velkým nárokùm na skladovací prostor, který musí být mimo budovu! V nìkterých zemích je dokonce v malých kotlích (do 25 kW) ve mìstech spalování prùmyslové štìpky úøednì zakázáno. Pro potøeby trhu s palivy se prùmyslová štìpka tøídí do skupin podle velikostní struktury a podle obsahu vody. V Rakousku jsou to skupiny do 20 mm, 30 mm a 60 mm støední velikosti štìpky. Obsah vody do 20 a 30 %.

Obsah popele prùmyslové štìpky se pohybuje od 0,8% do cca 2,5% podle stupnì zneèistìní v ní obsažené kùry. Popel z normálních výtopen na štìpku se nepovažuje za odpad, ale minerální hnojivo.

Piliny, hobliny, døevní prach

Piliny pøedstavují vedle odøezkù nejvìtší odpad pøi zpracování klád na prkna, hranoly a trámy v podnicích prvotního zpracování døeva. Mají velký hospodáøský význam pro svùj obsah energie i velký objem. Zatím se jen vyjímeènì dále zpracovávají na užitné výrobky, spíš se hodí na palivo nebo jako surovina na brikety a peletky. Ještì nedávno se vìtšina pilin skládkovala spolu s kùrou. Hobliny, piliny a prach z truhláøské výroby mají v porovnání s pilinami z pil menší objemovou hmotnost, ale mají zpravidla malý obsah vody a jsou výborným palivem a surovinou pro peletky a brikety.

Obsah vody v pilinách

Obsah vody se pohybuje u pilin z pil od 40 % do cca 55 % a tyto podíly vody se jen nepatrnì v procesu skladování (bez provìtrávání) snižují a proto jsou piliny velice náchylné k mikrobionální degradaci a hnití. Pro výrobu døevních briket a pelet jsou však piliny nejvhodnìjším materiálem, protože se nemusí drtit a šrotovat jako jiné suroviny. Musí se však vìtšinou dosti intenzivnì a nároènì sušit, nejlépe v bubnových sušárnách, do kterých se vhánìjí spaliny z topeništì, vytápìného jinak nevyužitelným a vytøídìným odpadem. Pro spalování v bìžných kotlích je výhodné alespoò snížit obsah vody v pilinách pod 30 % podobnì jako se dìje u prùmyslové štìpky, tj. provìtráváním (postaèují dìrovaným plechem kryté kanálky nebo dìrované trubky ) za pìkného poèasí, kdy relativní vlhkost vzduchu klesá pod 65 %. Pøi trvalém provìtrávání, které nemusí být zvl᚝ nákladné, mùže klesnout obsah vody i pod 20 %, což výraznì zvýší výhøevnost pilin. Vhánìný vzduch odnímá pilinám 1-2 g vody na 1 m3 vzduchu a podle množství pilin je možno snadno vypoèítat potøebnou dobu dosušení. Velikost pilin od katru se pohybuje od cca 3 do 5 mm, což podmiòuje ponìkud vìtší odpor pronikajícímu vzduchu než u štìpky a proto pøi výškách hromady pilin pøes 2 ( 4) m se doporuèuje ventilátor s pracovním tlakem 300 až 600 Pa.

19

Zneèistìní pilin

tváøejí štìpku s délkou èástic do 2 cm, kolové se dvìma noži do 4-5 cm a šnekové – opìt podle typu použitého šneku až do 8 cm, optimální délka energetické štìpky by se mìla pohybovat kolem 5 cm pro kotle s tepelným výkon nad 0,5 MW. U kotlù s nižším výkonem a také s plnícími šnekovými dopravníky relativnì malého prùmìru musí být štìpka jemnìjší. Problémem u všech typù štìpkovaèek zùstává, že propouštìjí nepoøezané slabé vìtvièky, které do štìpky nepatøí a zpùsobují problémy pøi skladování a manipulaci v zásobníkách a dopravních cestách, nebo vytváøí klenby. Další vývoj štìpkovacích strojù povede urèitì k øešení, které bude separovat do lesa jemnìjší nebo slabé podíly štìpkování.

U prvotního zpracování je velmi malé, u druhotního truhláøského mùže docházet ke kontaminaci pojivy aldehydového charakteru, což by vyluèovalo bìžné energetické použití. K vìtšímu zneèistìní mùže docházet u brusných prachù z pilinových, tøískových desek, do kterých se mohou dostat mikroèástice brusných nástrojù. Záležitost v budoucnu budou øešit analitické rozbory v pøípadì, že tyto suroviny budou využívány k výrobì peletek nebo briket a tudíž urèeny pro trh. Popele u pilin z mìkkého døeva je asi 0,5-1% , u tvrdého døeva 1-2%.

Štìpka lesní a z rychle rostoucích døevin

Podle zásad správného hospodaøení v lesích by se štìpka z tìžebního odpadu, probírek a proøezávek mìla vyrábìt co nejblíže k místu pùvodní tìžby a to až po urèité dobì vegetaèní orgány, listy, jehlièí zcela zaschnou a odpadnou. Využívané palivo by mìlo ztratit alespoò polovinu pùvodnì obsažené vody. V lese by mìlo zùstat vše, co obsahuje nejvíce živin, listy, jehlièí, slabé vìtvièky. Jak by mìly být vráceny do lesa a v jaké podobì urèují místní podmínky a použitá mechanizace – dobøe se k tomu hodí i malá rozmetadla prùmyslových hnojiv. Urèitì by se v lese nemìly ponechávat partie, které mohou dobøe posloužit jako palivo, silnìjší vìtve, vršky, køivé odøezky, a to ani ve formì štìpky, jak se nyní se státní podporou dìje. To samé platí i pro plantáže rychle rostoucích døevin, kde mohou nastat problémy u vrb s pomìrnì slabými výhonky, ale i topoly mají asi 20 % vegetaèních orgánù, které by mìly být ponechány na plantáži. Pokud se døeviny sklízí v dobì vegetaèního klidu je situace s obsahem vody pøíznivìjší.

Zneèistìní lesních štìpek

Pøi pøibližování vytìžených stromù k odvìtvovaèùm a na manipulaèní místa se na vìtvích zachycuje zemina, která však v procesu zpracování i pozdìji pøi pøedsoušení a štìpkování vìtšinou odpadne, takže zneèistìní štìpky nepøesahuje snesitelnou míru. Obsah popele u lesních štìpek je tak ponìkud vyšší (u jehlièòanù 1-2 % a 2 - 2,5 % u listnáèù.)

„Døevní šrot“ – staré døevo

V nìkterých zemích s pomìrnì velkým využitím døevních paliv s dostatkem kvalitního pøirodního paliva, jako je napø. Rakousko, je zákonem omezeno døevní šrot (z demolic, nábytku) spalovat v bìžných výtopnách a topeništích. Mùže se spalovat jen ve spalovnách komunálního odpadu. Pøídavek døevního šrotu zajišuje potøebné vysoké teploty. Objevují se však zcela nové zdroje døevního šrotu, který nemusí být kontaminován, protože se vyrábí z pøírodního døeva jako napøíklad pøepravní bednièky a palety na ovoce, rùzné obaly. Pùvodnì se za døevní šrot považovalo jen døevo ze stavebních demolic, použitého stavebního bednìní, nábytku, železnièních pražcù, sloupù telefonního vedení, které bylo více nebo ménì vždy kontaminováno. S rozvojem mezinárodního obchodu s ovocem, kvìtinami, probíhajícího prakticky celý rok, pøedstavují však nové komponenty døevního šrotu již vìtší díl. V Praze jde napø.o nìkolik tisíc tun energeticky pøijatelného paliva z vyøazených døevìných pøepravek na ovoce za rok, jehož tepelná hodnota je vysoká, protože se jedná o zcela suché palivo. Nedostatkem je, že obsahuje kovový spojovací materiál a i urèité množství plastù, které se po sešrotování musí vytøídit. Nový zdroj døevního šrotu by po zpracování mohl sloužit pøímo ke spalování nebo jako surovina pro výrobu peletek a briket, pøi èemž se nevyluèuje kombinace se suchými pilinami nebo kùrou nebo dokonce s kvalitním uhelným prachem. Efektivní úroveò takové výroby je daná výkonností linky min. 1 tuny tržního paliva za hodinu.

Obsah vody lesních štìpek

Pøi štìpkování suroviny v èerstvém stavu se jedná o relativnì nejvìtší hmotností zpracování zbytkù tìžby, protože materiál mùže obsahovat prùmìru až 60% vody, stejnì tak topoly a vrby v období plné vegetace. Bohudík, vìtšina odbìratelù ani majitelù lesa netrvá na tom dostat okamžitì èerstvou døevní štìpku v tomto stavu z místa tìžby a tak je možno využít letního období a ponechat surovinu na slunném a vìtrném místì, aby za nìkolik mìsícù proschla. Obsah vody na podzim mùže dosahovat již jenom 30 % i ménì. Další dosýchání je možno zajistit už ve skladech, které jsou vybaveny roštovým dosoušecím zaøízením. Pro tento úèel se velmi dobøe osvìdèily prázdné velkokapacitní seníky, které jsou ještì vìtšinou vybaveny dosoušecími ventilátory, i když dlouhodobý prùvan pøi skladování do výšky 2 -3 metrù postaèuje. S ohledem na rovnovážnou vlhkost vzduchu a obsah vody ve štìpce je možno pøi relativní vlhkosti vzduchu pod 65 % dosušit štìpku provìtráváními pod 20 %.

Velikost èástic lesní štìpky

Zneèistìní døevního šrotu

Podle typu použitého štìpkovacího stroje pøevažuje v lesní štìpce vždy rozmìr odpovídající danému systému. Bubnové štìpkovaèky s pomìrnì velkým poètem nožù vy-

U stavebního døíví je zneèistìní znaèné a proto se tento zdroj musí zpracovávat oddìlenì. U nábytkového šrotu star-

20

ší výroby z masivního døeva zpravidla zneèistìní není, u novìjšího nábytku vyrobeného s lisovaných a lepených desek se zneèistìní chemií zcela nedá vylouèit. U bednièek na ovoce je skromná kontaminace plasty (nálepky) a kovovými sponkami. Popele je u stavebního døíví 4-12 %, u pøepravek 1-2 %.

Døevní brikety a peletky

Jsou suchá tvarovaná paliva s rùzným stupnìm komprimace vyrábìná pracovním tlakem od 200 do 1000 barù na rùzných typech pístových, šnekových lisù a protlaèovacích lisù pohánìných mechanicky nebo hydraulicky s výkonem od cca 100 kg do 5000 kg za hodinu a s mìrnou spotøebou energie 50-100 kWh/t. Ze všech fytopaliv mají nejvìtší výhøevnost – 16 až 18 MJ/kg a nejvìtší mìrnou hustotu hmoty i energie. Rozmìry u peletek se uvádìjí od prùmìru 6 mm do 20 mm, u briket od 40 mm do 100 mm, ale existují i ménì stlaèené polobrikety – pakety, zejména ze stébelnin, kùry i drceného papíru s prùmìrem do 15 cm, urèené pro úsporu skladovacích prostorù, dopravy a pro velké kotle. Všechny peletky a brikety by mìly být podle norem nìkterých EU státù vyrobeny z èistého pøírodního døeva, nebo kùry i s pøímìsí napø. stébelnin do 20 %, s malým pøídavkem pøírodního pojiva (do 2 % melasy, mouky). Vyrábìjí se peletky i brikety výhradnì ze stébelnin, i s pøídavkem uhelného nebo vápenného prachu pro zvýšení výhøevnosti a omezení nežádoucích vlastností popele. Objemová hmotnost absolutní se pohybuje od 800 do 1500 kg/m3 – (a vyšší hodnota je stále èastìjší), sypná hmotnost nerovnaných briket nebo peletek nyní dosahuje ponejvíce 600 kg/m3, což je asi trojnásobek sypné hmotnosti suché štìpky a pìtinásobek sypné hmotnosti suchých pilin nebo drcené kùry. Zatímco brikety jsou urèeny pøedevším k ruènímu pøikládání do kamen, krbù, kotlù v rodinných domech, peletky jsou urèeny výhradnì k mechanickému, automatickému pøikládání do topeniš od nìkolika kW tepelného výkonu (lokální pokojová kamna) až do nìkolika MW (výtopny a teplárny). Bìžné je využívání pro automatické vytápìní rodinných domù. Základním požadavkem na peletky kromì èistoty pùvodu a mìrné hmotnosti je sypatelnost za každých okolností a ve všech manipulaèních a zásobníkových zaøízeních. Pelety nesmí vytváøet blokující klenby, jaké èasto vznikají u štìpky promísené nepoøezanými vìtvièkami. Pelety také nesmí ztrácet soudržnost ani pøi desetinásobné manipulaci a vznikající prach pøi manipulaci nemá pøesáhnout 5 % celkové hmotnosti. Není také dovoleno jakékoliv zneèištìní cizorodými látkami.

Cena briket a peletek

Pro výrobní cenu briket a peletek není zdánlivì rozhodující množství energie použité pøi tvarování, (ta nepøesahuje ani 5 % obsahu energie obsažené v palivu), ale cena energie dosahující 18 až 23 % pøímých výrobních nákladù. Nejvìtší položkou jsou náklady na surovinu a na její sušení (pøes 50 %), menší na odpisy a opravy zaøízení a budov a mzdy.

Prvním pøedpokladem efektivní výroby je nepøetržitý celoroèní provoz briketárny, levná surovina a levný zpùsob sušení. Minimální ekonomická výkonnost briketárny je proto 1 tuna za hodinu pøi 24 hodinách nasazení za den, èili tøí až ètyøsmìnný provoz, jak o tom svìdèí zkušenosti peletáren a briketáren v ÈR i zahranièí. Vítaná je také automatizace výrobního procesu. Dalším ekonomickým zlepšením je kogenerace – výroba tvarovaných paliv, nìkdy i krmiv, výroba elektøiny a tepla ( v kombinaci s bioplynovou stanicí) nejen pro svojí spotøebu, ale i pro cizí. To ovšem vyžaduje zajištìní dostatku suroviny, které musí pak být pøibližnì dvakrát více tolik než je plánovaný objem tvarovaných paliv. Cena briket nebo peletek je v pøepoètu na obsah energie asi dvojnásobná proti cenì suroviny, ale výrobkem je palivo o nejménì jednu tøídu kvalitnìjší.

Palivová sláma, palivová obilní hmota a energetické byliny

Po nahrazení potahové zvíøecí síly mechanizací, odstranìní vìtšiny ruèní práce pøi manipulaci a zvýšení hektarových výnosù uplatnìním vìdy a techniky v zemìdìlství postaèuje k výživì obyvatelstva v každé rozvinuté zemi a tudíž i v Èeské republice pouze èást celkové výmìry zemìdìlské pùdy – pøibližnì 60 - 70 %. Extenzifikací výroby v nejproduktivnìjších oblastech státu se toto procento ještì sníží. Úbytek poètu chovaných hospodáøských zvíøat z podobných dùvodù uvolòuje další pùdu, respektive èást úrody pro nepotravináøské využití. Pøedevším se jedná o pøebyteènou slámu obilovin a olejnin, jejíž pøebytky se již døíve na polích zaorávaly nebo pozdìji nechávaly shnít v polních stozích. Z pøísnì vìdeckého agronomického hlediska je možné energeticky využít bez nebezpeèí snížení úrodnosti pùdy a tedy snížení organických složek v pùdì veškerou slámu olejnin a 25 až 50 % slámy obilnin. (Dánsko považuje 50 % spalování slámy za možné.) K tomu je tøeba zásadnì zdùraznit, že i po sklizni cca 4 tun slámy z hektaru zùstává na poli minimálnì stejné množství ve formì koøenového systému, strništì a mezi strništì propadlých stébel, které nebyly sklízeèem sebrány. Tyto zbytky se dostanou do pùdy a pokud se jim dostane dusíkatého pøídavku, dostateènì zajistí potøebné množství organické látky pro udržení obsahu humusu v pùdì. Další pøídavkem je zelené hnojení a produkty bioplynových stanic a samozøejmì i statková hnojiva. Za cenu slámy (600 až 1000 Kè/ t) užité k energetickému využití je možno získat do pùdy podstatnì vìtší množství jiných, úèinnìjších hnojiv. Kromì slámy, posklizòového produktu, však mùže zemìdìlství poskytovat zcela nové zdroje energie ve formì úèelovì pìstovaného energetického obilí jako je køíženec pšenice a žita – TRITICALE. Pro spalování se mùže využívat smìs slámy a zrna (sklizeò øezaèkou), ale protože zde dochází k problémùm s hlodavci pøi skladování, je výhodnìjší sklizeò kombajnem a oddìlené spalování slámy ve vìtších kotlích. Zrna pak zvl᚝ - jako peletek. V úvahu pøichází øada dalších bylin, jako je rákosina MISCANTUS, rdesnovina KØIDLATKA, KRMNÝ ŠOVÍK

21

a další, z nichž nìkteré se teprve ovìøují nebo dosud nejsou na území ÈR povoleny. Jejich hlavní pøedností je, že dosahují vysokých výnosù a dají se sklízet v relativnì suchém stavu bìžnými zemìdìlskými sklizòovými stroji. Mnohé z nich jsou trvalky, jako šovík, miscantus, køídlatka, s nižšími výrobními náklady. Zvláštní postavení bude mít konopí seté, protože jeho hlavní úèel je využití v textilním a papírenském pøípadnì potravináøském prùmyslu a jenom døevní podíl - pazdeøí se mùže využívat energeticky. Všechny tyto plodiny se liší od potravináøských tím, že jsou pìstovány pro výnos hmoty a ne pro výnos živin.

od døevin, které jsou tvoøeny v podstatì uhlíkem a vodíkem a malým podílem popelovin. U stébelnin pomohl vyztužit dlouhá a úzká stébla nesoucí tìžký klas vysoký obsah køemíku, vápníku, fosforu a drasla, které pokud nejsou vyplaveny deštìm nebo umìle (jak se zkoušelo v Dánsku), dostávají se do popele pod rošt nebo do létavého popílku. Popel ze stébelnin má nízkou teplotu lepení a mìknutí (860o C), teploty tavení a teèení jsou jen o málo vyšší. Již jenom z tohoto pohledu nejsou poøezané stébelniny vhodné pro malé kotle a jejich využitelnost zaèíná minimálnì na 200 kW tepelného výkonu, spíše však na 400 kW – 500 kW. V nìkterých zemích není povoleno slamìné brikety v kotlích s výkonem pod 25 kW pro rodinné domy ve mìstech vùbec spalovat. Zde se povolují jen peletky a brikety ze døevních pilin, nanejvýš s pøídavkem stébelnin do 20 %. Nejvìtším problémem u stébelnin je obsah chloru, který se do rostlin dostává z hnojiv – ponejvíce z kejdy (sùl v moèi zvíøat), ale i z ochranných prostøedkù a prùmyslových hnojiv. U parních kotlù v dánských teplárnách docházelo již po roèním provozu na pøehøívaèích páry pøi teplotách pøes 5500 C ke znaèné korozi a bylo nutno používat výmìníky z nerezové oceli nebo pøehøívaèe páry ohøívat jiným mediem. Proto zde byly také èinìny pokusy s pøedbìžným vymýváním slámy od chloru s následným sušením. Nakonec se ukázalo, že postaèuje dostateènì promoknutí øádkù a jejich následné usušení, které se urychluje obracením. Obsah popele se u stébelnin pohybuje od 6 do 12 % sušiny, což je významné. Popel podroštový je dobrým vápenno-draselným hnojivem, ale létavý popílek mùže obsahovat tìžké kovy a proto je nutno jej zachycovat u vìtších kotlù textilními a elektrostatickými filtry a likvidovat jako odpad nebo nabízet chemickému prùmyslu k dalšímu využití. Uvádí se, že dokonalé filtry létavého popílku se cenou pøibližují samotnému kotli na spalování slámy. Na druhé stranì mají stébelniny schopnost zbavovat pùdu toxické zátìže tìžkými kovy. Køídlatka zbaví pùdu kadmia podle stupnì kontaminace za ètyøi až dvacet let.

Obsah vody energetických stébelnin

Každá bylina bìhem svého rùstu obsahuje nejménì 80 % vody. Tento obsah v procesu dozrávání a po jeho skonèení a odumøení nadzemní stébelnaté èásti postupnì klesá až asi na 20 %, pøípadnì i ménì . Zralé stébelniny ponechané za pøíznivého poèasí na øádku mohou bìhem tøí dnù ztratit vodu až na cca 15 %. To zcela vyhovuje pro sklizeò i skladování vèetnì následného slisování do balíkù nebo i zpracování napøíklad do briket. Ukázalo se však, že nejlepším stébelnatým palivem je palivo vymoklé a znovu usušené. V dánských výtopnách se sláma šedivá, ale suchá, cení více než sláma krásnì žlutá – nevymoklá. Souvisí to s nutností zbavit se rozpustných organických slouèenin obsahujících chlor, draslík, fosfor i dusík. Vymoknutím se snižuje i obsah popele, zvyšuje výhøevnost, protože ve stébelninách zùstává spíše jen èást køemíku, vápníku a drasla, které do popele pøecházejí.

Velikost èástic stébelnin

Velikost jednotlivých èástic stébelnin je daná druhem stébelniny a délkou øezu sklizeèem. Obiloviny mají stébla tlustá jen nìkolik mm, konopí, køídlatka, šovík až nìkolik cm. Nìkterá stébla jsou dutá (rákos), nìkterá plná (topinambur). Délka stébel je rùzná podle plodiny, u obilí 1-2 m, u konopí 2,5-3 m – stejnì tak u køídlatky nebo šovíku. Nakrácení délek je dáno sklizòovým strojem. Pøi sklizni obilí na stojato sklízecí øezaèkou má øezanka délku kolem 5 cm, pøi sklizni lisem s øezacím ústrojím kolem 50 cm a bez øezacího ústrojí mohou stébla v balíku dosahovat délky pøes 2 m. Jen konopí pro textilní úèely vyžaduje zvláštní technologii, pøi které se stébla pøi sklizni seèením na øádek krátí pouze na 50-60 cm, protože kratší délky již nevyhovují zpracování v tírnách, delší nevyhovují pøi sbìru sklízecím lisem. Pøi zpracování stébelnin do briket je nutno zajistit jejich další krácení pøípadnì podrcení nebo zešrotování na délku kratší než 50 mm (podle druhu lisu a prùmìru brikety). Úplné podrcení na 2 až max. 3 mm vyžadují granulaèní a peletovací lisy. Samotný mikroskopický prach se pro peletování nehodí, peletky nejsou vnitønì „zaklínovány“ a ztrácejí pevnost.

Palivo ze stébelnin sklízených v zavadlém stavu

Stébelniny (traviny) v zavadlém stavu se vìtšinou sklízejí bez vìtších problémù sklízecími øezaèkami (s velkoobjemovými vozy) nebo sbìracími vozy. Energeticky mohou být využity zpracováním v bioplynových stanicích spolu s dalšími fermentovatelnými surovinami. Výtìžnost proti spalování je sice jenom kolem 50 %, ale kromì energie se získává kvalitní humusotvorné hnojivo. Málo se ví o tom, že to mohou být i pøestárlé travní porosty, (ale z rùzných dùvodù sklízené s vysokou vlhkostí – obsahem vody i pøes 40 %) plynule energeticky využívány spalováním. Technologie silážování a senážování to umožòuje. Postupuje se tradiènì jako pøi konzervaci píce pro krmení. Ve skladovaném materiálu musí probìhnout mléèné kvašení bez pøístupu vzduchu napøíklad v silážním žlabu. Pøed samotným spálením se materiál ze žlabu vyskladòuje a pøípadnì se pøebyteèné množství obsažené vody z paliva odlisuje. Používají se k tomu „odšavovaèe“ jako u výstupních bioplynových substrátù, které jsou založeny na systému dvojitého pásového prùbìžného lisu nebo šne-

Elementární složení stébelnin

Elementární, prvkové složení stébelnin se podstatnì liší

22

kového lisu. Pokud je v blízkosti bioplynová stanice, pøestavuje pro ni odlisovaná kapalina vydatný zdroj bioplynu. Pøedsušená vláknina s obsahem vody kolem 30 % je už pomìrnì vhodným palivem – ovšem jen pro zaøízení s vyšším tepelným výkonem.

Zvláštní stébelnatá paliva

Zvláštními rostlinnými palivy s místním významem jsou stébelné zbytky po sklizni sluneènice, kukuøice na zrno, máku, lnìné a konopné pazdeøí. Z planì rostoucích rostlin je to zejména køídlatka, za jejíž likvidaci je ještì možno získat od „magistrátu“ prémii. Uvedené stébelniny se buï

naøádkují nebo se již na øádku po sklizni hlavního produktu vyskytují a ze øádku se sklízí lisy na obøí balíky. Pokud je pozemek zarostlý køídlatkou pøístupný pro mechanizaci, (k tomu dochází kolem vodoteèí pøi mrazech), dá se suchá køídlatka, stejnì dobøe jako rákos nebo miscantus sklízet žací øezaèkou. Její øezanka se podobá suché štìpce s velkou výhøevností, ovšem s malou objemovou hmotností do 50 kg/sm, proto se køídlatka zpravidla briketuje, nebo peletuje. Avšak tyto plodiny, pokud jsou sklízeny s vyšším obsahem vody (pøes 30 %), je tøeba buï usušit na roštech pod støechou, silážovat ve žlabu, nebo zpracovat v bioplynové stanici.

ZPRACOVÁNÍ A ÚPRAVY PEVNÝCH FYTOPALIV Døeviny a stébelniny, se kterými se poèítá pro energetické využití, nemají ve svém prvotním stavu zpravidla vhodnou formu pro okamžité použití v topeništích, jakou má napøíklad uhlí, nebo zejména zemní plyn nebo ropná paliva. Vìtšinou je spalování možnì až po nakrácení, naštìpkování, rozštípání, usušení a slisování. A naopak stébelniny po slisování do obøích balíkù je nutné opìt rozpojit, nebo vìtšina topeniš není schopna obøí balíky pøijmout pro jejich rozmìr a hmotnost. K tomu slouží øada zaøízení, jejichž obsluha nemusí být jednoduchá ani zcela bezpeèná a provozní náklady zanedbatelné.

Ruèní motorová pila a rozdružovací stroje

Ruèní pila je zatím pøevládajícím strojem pro pøípravu paliva z døevních tìžebních zbytkù a pøi sklizni menších plantáží rychlerostoucích døevin. Její používání je však pro obsluhovatele omezeno na 4 hodiny dennì pøi nezbytném dodržování všech bezpeènostních pøedpisù a to i pøi amatérském použití. Pøi práci na vìtších plantážích se motorová pila umísuje na ruèní pojízdný pøípravek, který podstatnì ulehèuje práci. Její variantou je na zádi traktoru nesená odøezávací lišta. Pøi velkých koncentracích paliva se nahrazuje nìkterými ze zpùsobù komplexní mechanizace stroji, které buï rovnou ze suroviny pøipravují štìpku, nebo materiál k následnému štìpkování uzpùsobují. U skládek soustøeïujících tìžební lesní odpad a u skládek rychlerostoucích døevin pøi souèasné výrobì štìpky se používají mobilní štìpkovaèe. Pro pøímou sklizeò rychlerostoucích døevin se používají upravené samojízdné sklízecí øezaèky pícnin, sklízeèe na cukrovou tøtinu, nebo i jednodušší traktorem nesené odøezávaèe s dopravou odøíznutých kmínkù na souèasnì tažený dopravní prostøedek. Tím se dopravuje sklízený materiál na místo pøechodného uskladnìní. Øeší se souèasné odvìtvování kmínkù, slabé vìtvièky zùstávají na plantáži. Novinkou z Finska je vázání lesních tìžebních zbytkù do balíkù o prùmìru do 1 m a délky až 4 m strojem funkcí pøipomínající staré samovazy, do nichž se zbytky vkládají neseným drapákovým manipulátorem. Vytvoøené balíky se odváží z místa tìžby podobnì jako nakrácené kmeny. Tepr-

ve na místì spotøeby se balíky štìpkují.

Stacionární a mobilní štìpkovaèky

jsou nabízeny v širokém sortimentu týkajícím se výkonnosti a mobilnosti i konstrukèního provedení a zpùsobu pohonu. Výkonnost se pohybuje od nìkolika „sypaných“ m3 za hodinu u tìch nejmenších strojù, èasto pohánìných jen malým stabilním motorkem, až s velkým štìpkovaèkám s výkonem nìkolika desítek m3 za hodinu pohánìných traktorem nebo samostatným dieselovým motorem. V døevozpracujících podnicích se na zpracování pilaøského odpadu používají vìtšinou štìpkovaèky pohánìné elektromotorem. Konstrukèní systémy štìpkovacích strojù je možno rozdìlit v podstatì do 3 skupin: bubnové štìpkovaèky mají jako hlavní pracovní orgán soustavu až nìkolika desítek nožù umístìných na plášti rotujícího bubnu, ke kterému je ke štìpkování urèený materiál posunován soustavou podávacích váleèkù. Døevina je v podstatì odsekávána na pevném protiostøí a odhazována rotujícím bubnem pøes odhazovací rouru do dopravního prostøedku nebo na hromadu. U nejvìtších bubnových štìpkovaèek pomáhá odhozu velkého množství štìpky ještì lopatkový metaè. Bubnové štìpkovaèky jsou schopny vytváøet (podle poètu namontovaných nožù)i velmi krátkou štìpku, žádanou zejména v papírenském prùmyslu, nebo pro spalování v menších automatických topeništích, kolové štìpkovaèky, u kterých je hlavním pracovním orgánem øezací kolo, pøedstavující souèasnì setrvaèník i odhazovací ústrojí. Kolo je upevnìno na høídeli umístìné svou osou v ose pohybu materiálu. Je opatøeno dvìma nebo více noži ( podle požadavku na délku štìpky). Nože odsekávají v místì pevného protiostøí døevo, které je pøisunováno pomocnými vtahovacími váleèky s øiditelnou rychlostí otáèek a možností zpìtného chodu. Kolové štìpkovaèky jsou jednodušší než bubnové, ale vytváøejí ponìkud delší štìpku, která však pro potøebyspalování vyhovuje, šnekové štìpkovaèky jsou vybaveny pracovním orgánem tvaru konického šneku, jehož hranu tvoøí odkrajovací nùž.

23

Briketovací a peletovací lisy

Podle stoupání šneku se dosahuje kratší nebo delší štìpky. Šnekové štìpkovaèky nemusí mít vtahovací váleèky, jsou jednodušší, vytváøejí i hrubší štìpku, pokud je to zapotøebí, protože odøezávací šneky jsou výmìnné. Na stejném høídeli jako šnek je naklínován setrvaèník, který plní i funkci metaèe štìpky. Šnekové štìpkovaèky bývají levnìjší a pro vytváøení palivové štìpky zcela vyhovují u prùmìrù kmínkù v rozmezí 5 až 15 cm,. sekaèky jsou podobné štìpkovacím strojùm, jejichž pracovní ústrojí je tvoøeno dvìma proti sobì rotujícími køíži nožù. Sekaèky jsou vhodné zejména pro zpracování vìtví do prùmìru 8-10 cm. Nemají zpravidla odhazovací kolo, palivo padá pod nì a je od nich odbavován ruènì nebo se dál dopravuje pásovým dopravníkem. Pøíkony sekacích a štìpkovacích strojù se pohybují od nìkolika kW do cca 200 kW. Spotøeba energie na štìpkování dosahuje 5-10% energetického obsahu paliva. V cenì za energii je to samozøejmì víc.

Pøedstavují nejdùležitìjší stroje s ohledem na perspektivu rozvoje standardizovaných fytopaliv. Vytváøejí standardní trvalé formy fytopaliv, schopných dopravy na velké vzdálenosti, optimálního skladování a automatického režimu pøi provozu kotlù a rùzných topeniš. Vyrábìjí se s výkonností od 0,1 t/h (pro menší døevozpracující truhláøské výrobny ) až po výkonností 5 t/h pro velké peletárny navazující i na velké elektrárny a teplárny. Rozlišují se v podstatì tøi systémy briketovacích lisù a tøi systémy peletovacích lisù:

Briketovací lisy -

Štípaèe polen

štípací stroje na polena a polínka jsou vítanými pomocníky pøi postupném zpracování hrubého døeva. Zpravidla jsou založeny na použití hydraulického systému: motor (traktor) èerpadlo, rozvadìè, pracovní válec, štípací hlavice a stojan s výškovì stavitelným stolem, pokud se používají na zpracování špalkù. Pro dìlení delších polen bývají konstruovány v ležatém provedení. Výkonnìjší štípaèe jsou doplnìny ještì manipulaèním zaøízením pro práci s tìžkými poleny. Zvláštním typem štípaèù jsou kombinované stroje, které podávaná polena nejprve okružní pilou nakrátí a následným hydraulickým štípaèem upraví na polínka. Tyto stroje se používají hlavnì v oblasti služeb a podnikatel s nimi i objíždí zákazníky, pokud nezpracovává polínka jen ve svém podniku.

-

-

Drtièe døevního odpadu

jsou nezbytné pro zpracování takového odpadu jako jsou bednièky a pøepravky na ovoce, palety, truhláøské odpady, starý nábytek, døevní šrot ze staveb, døevìné stožáry, pražce ale i suroviny pro výrobu briket a peletek. Jejich sortiment je velmi obsáhlý, stejnì jako výkonnost a provedení. U nìkterých se vyžaduje jen prosté podrcení a nakrácení, u jiných i kalibrace výrobku a proto jsou opatøeny síty, pøes které projde jen urèitá, potøebná velikost výrobku. Drtièe se podobají kladívkovým šrotovníkùm, ovšem jsou mohutnìjšího provedení. Hlavním pracovním orgánem je rotující høídel se soustavou vyvážených kladiv, kterým protiostøí tvoøí mohutnì dimenzované síto. Odvod materiálu je zpravidla pásovým dopravníkem uloženým pod sítem. Èasto se zaøazují za sebou dva drtièe, první zpracovává døevní odpad na hrubo a druhý na potøebný jemný produkt pro briketovací a peletovací stroje. Výkonnost drtièù bývá o vždy nìco vìtší než je u následného briketovacího stroje (t/h), pokud drtiè zpracovává vlhký materiál, který teprve po podrcení a vytøídìní pøechází do sušárny. Pro peletování se však na kladívkovém drtièi zpracovává pøed lisem suchá surovina.

mechanické pístové, které pracují na principu klikového mechanismu s mohutnými setrvaèníky. Vyznaèují se nejvyšími tlaky v lisovací komoøe, kterou opouští „nekoneènì“ dlouhá briketa, pøesnì krácená za výstupem odøezávací pilou.Výkonnost lisu bývá zpravidla kolem 1 t/h, tvar je vìtšinou válcový, ale vyrábìjí se i šestihrané brikety nebo brikety ve tvaru hranolu. Nejžádanìjšími briketami jsou válcové brikety s vnitøní dírou, které nejlépe odhoøívají, protože nahøívání a okyslièování má více prostoru a povrchu, hydraulické pístové, které pracují s menšími tlaky než mechanické, jsou levnìjší, ale také výkonnost je nižší – od 0,1 do 0,5 t/h. Jsou vhodné pro briketování stébelnin nebo smìsi stébelnin a pilin. Brikety od hydraulických lisù mají ponìkud menší soudržnost než od mechanických lisù a jsou urèeny pro užití v blízkosti výroby, šnekové, kde se potøebný lisovací tlak vytváøí otáèením lisovacího šneku v konické komoøe. Soudržnost briket je velmi dobrá, nebo vysoké tlaky a tøení materiálu na šneku dobøe plastifikuje ve døevì obsažený lignin vysokou teplotou. Povrch tìchto briket je po vychlazení pokryt utuhlým vosku podobným ligninen a je tak chránìn proti vlhkosti. Nevýhodou tìchto lisù je znaèné opotøebování lisovacích šnekù a komor, jestliže surovina obsahuje písek. Výhodou však je, že kromì briket je možno po výmìnì výstupní matrice u nìkterých typù vyrábìt i peletky.

Peletovací –granulaèní lisy

se od bìžných briketovacích lisù liší tím, že je na nich uplatnìn jiný zpùsob lisování a to princip protlaèování suroviny matricí pomocí tlaèných rolen otáèejících se v tìsné blízkosti nad otvory matrice. Tyto lisy byly odvozeny od lisù na výrobu tvarovaných krmiv a jsou v podstatì dvojího typu: - s vodorovou, talíøovou rotaèní matricí a systém otáèivých rolen, které se odvalují po kruhové, talíøové matrici a protlaèují surovinu dolù otvory v matrici. Systém TMS, Pardubice, dnes ve výrobì podniku STOZA Lány u Dašic, - s prstencovou matrici otáèející se na horizontální ose a s volnì na pevných èepech se otáèejícími lisovacími rolnami sytém CPM (USA) nebo STOZA, Lány u Dašic.

24

První systém dosahuje zpravidla výkonnosti 0,5 až 1,5 t/h, druhý až 5 t/h. Pokusnému ovìøování jsou podrobovány zcela nové zpùsoby peletování a to pomocí páru soustavy dutých a plných ozubených kol, které si navzájem protlaèují surovinu (Italie) a systém dvou protibìžných kol s jamkami. Systém HUMECO, Most. Pøíkon peletovacích, granulaèních lisù se pohybuje od cca 40 do 100 i více kW, spotøeba energie èiní asi 3 – 5 % energetického obsahu pelet, ( v Kè je to až 20 % nákladù) a specifická spotøeba se pohybuje od 50 do 80 kWh/t. U nových technologií se oèekává snížení potøebného pøíkonu.

Doplòujícím

zaøízením zpracovatelských linek na fytopaliva, zejména v briketárnách, jsou pásové dopravníky, mobilní manipulátory, výložníkové manipulátory a mostové drapákové

jeøáby, zásobníky a pøedevším roštové, pásové a bubnové sušièky pro surovinu, která má vyšší vstupní obsah vody než 15 %. Pro tepelný provoz sušièek se s výhodou používá èást odpadní suroviny, která není vhodná pro výrobu peletek nebo briket nebo výrobní „zmetky“ i když jsou známy i systémy, kdy se z dùvodù automatizace a zjednodušení obsluhy používá i èásti hotového tvarovaného zboží – (když se jedná o zboží pro nìjakou vadu vytøídìné z dodávek na trh). Zejména vytøídìný prach by se nemìl vracet zpìt do výroby peletek, nebo snižuje jejich soudržnost. Systémy pro briketování a peletování jsou velmi nákladné, podle druhu a nákladovosti použitých staveb i strojù se nové investice vèetnì stavby pro výkon 1 t/h pohybují od 10 milionù Kè výše a proto musí být zaøízení trvale a s plným výkonem využito. Jedná øádovì o požadavek výkonnosti cca 5 –l0 000 tun briket nebo peletek za rok.

DOSOUŠENÍ FYTOPALIV Po sklizni suroviny se vìtšina fytopaliv uskladòuje a následnì dále zpracovává nebo ošetøuje. Èinnost se soustøeïuje na dvì operace, pokud je to zapotøebí: - dosušení – pøirozené nebo umìlé, - krácení, øezání, štípání, štìpkování, drcení, tvarování do briket a peletek.

Dosoušení fytopaliv

Velké kotelny mohou za urèitých pøedpokladù spalovat fytopaliva se znaèným obsahem vody – až do cca 50 %, kdy výhøevnost paliva klesá až k 7 MJ/kg. Nemùže se to však považovat ze jejich technickou pøednost, protože hmota manipulovaného a dopravovaného materiálu je proti suchým palivùm dvojnásobná a v odpaøené vodì odchází mnoho tepelné energie do ovzduší. Pokud se provozovatel snaží toto teplo získat, musí instalovat nákladné kondenzaèní jednotky spalin a postarat se o zpravidla velmi kyselý kondenzát, jeho neutralizaci, vyèistìní a likvidaci. Výkon v teple kotlù s tímto palivem nemùže dosáhnout jmenovitých hodnot a klesá na 60-70 %, obtížnì se dodržují limity emisí škodlivin. Obsah oxidu uhelnatého (CO) pøi spalování mokrých paliv stoupá nad povolený limit. Jednoznaèné tendence u komunálních výtopen v Rakousku smìøují k zajištìní paliv s obsahem vody pod 30 % u døevin, v Dánsku pod 20% u stébelnin. Platí všeobecná zásada, že èím má kotel nižší jmenovitý tepelný výkon, tím musí být palivo sušší. U døevozplynujících kotlù pro rodinné domky výrobci pøedepisují dokonce palivo s obsahem vody pod 20 %, pøi èemž jejich funkce dosahuje optima pøi 15 %. U briket a peletek nesmí obsah vody dosahovat ani 15 % - prakticky tato paliva nemají více než 10 % vody. Bezvodé palivo s ohledem na bìžnou relativní vlhkost vzduchu a rovnovážné stavy mezi vzduchem a palivem však ani nepøichází v úvahu nehledì na to, že abso-

lutnì suchý døevní prach je za urèitých podmínek výbušný. Urèité množství vody ve fytopalivech je dokonce z rùzných dùvodù žádoucí. Pøedevším zpomaluje proces zplynování a zarovnává špièky výkonu i emisí pøi pøikládání paliva. Peletky a brikety pøi obsahu vody 10 % jsou nejpevnìjší. Na druhé stranì je v bavorských mìstech zakázáno vlhkým døevem topit vùbec – s ohledem na tvorbu dýmu v dùsledku nižších spalných teplot (do 5500 C) pøi zatápìní.

Metody dosoušení fytopaliv

Podstatou sušení fytopaliv je pøestup urèitého množství vody obsažené v pletivech rostlin, pøípadnì na jejich povrchu, do okolního vzduchu s využitím samovolných procesù rovnovážných vztahù mezi døevinou nebo stébelninou a vzduchem s pøíznivou relativní vlhkostí. Vzduch jako hygroskopická látka je schopen v závislosti na své teplotì pøijímat znaèné množství vody. Pøi teplotì 20o C je vzduch plnì nasycen vodou pøi obsahu 10,8 g/m3, pøi teplotì 30o je vzduch schopen pøijmout až 13,8 g vody na 1 m3. Pøi teplotì 10 o C naopak jen 7,8 g/m3. I bìžným pøíhøevem vzduchu bìhem dne stoupá tedy jeho nasávací schopnost a schopnost sušit jakýkoliv materiál, se kterým pøijde do styku. Pøi teplotì 20o C a relativní vlhkosti vzduchu 60 %, které se dosahuje bìhem dne v létì celkem snadno od 10 do 16 hodin, je rovnovážný obsah vody ve døevì kolem 15 %. Na tento obsah vody by se døevo postupnì dostalo, kdyby s tímto vzduchem bylo trvale ve styku. U kusových døevin se toho v krátkém èase nedosáhne, ale u jemnìjších struktur, jakou jsou štìpky, piliny a poøezané stébelniny, se mùže bìhem nìkolika dnù za pìkného poèasí dosáhnout znaèných efektù, pokud se skuteènì sušící vzduch dostane ke všem èásteèkám paliva. Toho se dosahuje pøirozeným prùvanem, vìtrem nebo umìlým provìtráváním sušeného ma-

25

teriálu na roštu. Každý i nepatrný pøíhøev pøi tom zvyšuje sušící efekt. S ohledem na urèitou hysterezi – to je schopnost rychleji ztrácet a znovu pomaleji zpìt nabývat vodu, které se navzájem opožïují je možno tvrdit, že jednou usušené fytopalivo pozdìji i za vyšší relativní vlhkosti vzduchu nezíská zpìt pùvodní obsah vody – zùstává sušší, pokud je ovšem uloženo pod støechou. Pøíèinou je pøíznivá zmìna struktury bunìk døeva seschnutím.

strukturní a lépe se sušší než bohatì olistìné pícniny ke krmení. Nemusí se také sušit 24 hodin dennì, ale jen za pìkného poèasí, kdy relativní vlhkost vzduchu klesá pod 70-65%. Je-li k dispozici nìjaký zdroj pøíhøevu vzduchu napø. solární ohøev u seníku nebo zdroj odpadového tepla, je sušení intenzivnìjší. Vyslovenì se neosvìdèily zpùsoby, kdy se spoléhalo na samozáhøev naskladnìné organické hmoty (èerstvé topolové štìpky) s obèasným vyfoukání odpaøené vody, protože velmi rychle docházelo k zplesnivìní celých partií, ztrátám energetického obsahu, škodám na zdraví obsluhy a celkové degradaci paliva. Pokud provozovatel usiluje o dosoušení fytopaliva venku, napøíklad ve stohu, mìl by se postarat o horní zakrytí proti dešti folií a venkovní uskladnìní orientovat tak, aby bylo maximálnì vystaveno proudícímu vzduchu, pøi èemž od pùdy by mìlo být oddìleno alespoò provizorním roštem a podélnì zabudovaným provìtrávacím kanálkem z laoviny. Velmi obtížnì a nákladnì se dosouší energetické stébelniny v obøích balíkách, ale malé, málo slisované balíky, vhodnì uložené ve skladu, se dosouší pomìrnì dobøe.

Sušení stébelnin na øádcích

Vìtšina stébelnin k energetickému využití se bude sklízet ze øádkù právì proto, aby na nich po poseèení ztratily pøebyteènou vodu. I zralé stébelniny obsahují zpravidla více než 20 % vody (nastojato) nehledì na rùzné, stále zelené plevele, které by se pøi pøímé sklizni do stébelnin dostaly. I energetické traviny, sklízené z rùzných dùvodù až na jaøe, se zpravidla poseèou, naøádkují a teprve po zaschnutí a shrnutí na vìtší øádek se lisují a ve formì obøích balíkù odvážejí. Pøi pøímé sklizni sklízecími øezaèkami, což pøichází v úvahu u èisté kultury energetického obilí nebo tlusto-stonkových rostlin, které by se ze øádkù obtížnì sbíraly a lisovaly (napøíklad køídlatka, miscantus nebo topinambur), mùže sklizené palivo dosahovat vyššího obsahu vody než 20-25 i více %. Takový materiál se musí dosušit na roštech pod støechou, pøípadnì v nìkterém typu sušáren. Sušení na øádku trvá za pìkného poèasí jen nìkolik dní i pøi velmi vlhkém materiálu. Øádky se zpravidla obracejí jednoduchými obraceèi – shrnovaèi. Shrnutí až tøí øádkù na jeden pøed sbìracím lisem zvyšuje jeho výkonnost. Za výhodné se všeobecnì považuje pomoknutí stébelnin na øádcích a jejich následné doschnutí, nebo se tím snižuje obsah popelovin a chloru. Jestliže se stébelniny sklízí až na jaøe, zpravidla jsou vymoklé dost a postaèuje jenom jejich doschnutí na øádku, pøípadnì ve vìtraném skladu. To se týká napø. lesknice rákosovité, miscantu, køídlatky, šovíku nebo topinamburu, event. i konopí.

Dosoušení lesního tìžebního odpadu a rychle rostoucích døevin

Dosoušení tìžebního odpadu, zbytkù a odøíznutých rychle rostoucích døevin venku se stále více prosazuje proti metodám, pøi kterých je souèasnì se sklizni tento materiál zeštìpkován, i když vlastnì pøibude jedna operace navíc. Zbytky lesní tìžby se zpravidla ponechávají v lese blízko místa vzniku na místech vystavených sluneènímu záøení a vìtru, kde rychle zasychá jehlièí, listy a slabé vìtvièky. Tento pro les cenný, živinami bohatý odpad tak zùstává v lese i když se pozdìji silnìjší sortimenty štìpkují a odvážejí. I silnìjší materiál ztratí pøes léto vìtšinu vody a její obsah ve døevì klesá pod kritických 30 %. Podobnì je tomu i u døevin z plantáží, které se po odøíznutí pomìrnì jednoduchými stroji dopravními prostøedky odvezou na dosoušecí místo v dobì vegetaèního klidu. Do topné sezóny kmínky proschnou a zeštìpkují se. Pøechodnì k dosušení uložený materiál by mìl být nìjakým zpùsobem oddìlen od zemì. Jedním z dùvodù je, že nìkteré døeviny, pokud leží ve vlhku, zakoøeòují a jejich výhonky prorùstají pak celou hromadou, což pøi zpracování èiní potíže.

Sušení ve skladech

Sušení fytopaliv pod støechou je velmi efektivní. Vyžaduje to uložení paliva na rošty vzdálené od podlahy min.40 cm pokud se vystaèí s pøirozeným prùvanem, nižší prostor mùže být pøi nuceném provìtrávání ventilátory. Vyjímeènì dobøe se pro dosoušení fytopaliv hodí dnes èasto nevyužívané halové seníky, kde postaèuje jen upravit mezery na roštech tak, aby materiál nepropadával. (U drobnìjších substrátù, napø. døevní štìpky, je nezbytná i úprava drapáku seníkového manipulátoru). U stébelnin probíhá dosoušení do výšky vrstvy 2 m bez problému jen prùvanem, pøi vyšších vrstvách je zapotøebí použít ventilátoru. Stane-li se, že se naskladòuje vlhèí materiál (pøes 40 %), mùže být první vrstva jen 1 m vysoká. V jiných kùlnách bez dosoušecího zaøízení se provìtrávání zajišuje vloženými kanálky z latí tvaru A nebo dìrovanými trubkami. Na rozdíl od sušení objemových krmiv – sena - není potøeba se sušením tolik spìchat a vynakládat tolik energie – nejde o ztrátu živin jako u krmiv. Energetické stébelniny jsou døevnaté,

Dosoušení odpadním teplem

Dosoušení jakýchkoliv paliv levným odpadovým teplem je vždycky výhodné, zejména jedná-li se o teplo z používaného paliva, které by se mohlo bez užitku ztratit ve vysoké teplotì spalin odcházejících za topeništìm do ovzduší. V praxi se mùže obèas stát, že se pøes veškerou snahu musí navážet ke kotelnì i ponìkud vlhèí palivo než se poèítalo, nìkteré kotelny ve Skandinávii naváží døevní palivo pøímo z plantáží i v zimì. Sušení takového paliva lze zajistit pøímo v topeništi na delším roštu se všemi s tím spojenými tìžkostmi. Odparem vody ztracené teplo získat v nákladných kondezaèních jednotkách za kotlem, pokud je dostatek chladící kapaliny a ví se co s kondenzátem. Lze

26

také pøedsušit palivo pøed topeništìm teplem získaným ve výmìníku z odcházejících spalin, nebo pøedsušit palivo pøímo èástí odcházejících spalin v zásobníku paliva pøed topeništìm. Spaliny z relativnì suchého paliva neobsahují pøíliš vody a jejich rosný bod – kondenzace, (které v tomto pøípadì je tøeba se vyhnout, protože by nastala pøi velkém ochlazení v komínì), se pohybuje kolem 60-70o C, takže ochlazení spalin ve výmìníku za kotlem na teplotu i pod 100o C slouží pro získání tepla k ohøevu sušícího vzduchu paliva pøed kotlem. Spaliny vycházející z kotle mohou tak k pøedsušení dodat až polovinu tepla, aniž by nastaly nìjaké komplikace. Celkový energetický zisk na vyšší výhøevnosti paliva vstupujícího do kotle mùže dosáhnout až 13 –17 % v porovnání s neošetøeným palivem. Je tøeba si uvìdomit, že každé fytopalivo pøed spálením musí být dokonale suché a jde jen o to, kde se vysuší, zda v topeništi s velkou tepelnou ztrátou nebo pøed ním energeticky výhodnìji.

Závìry k problematice dosoušení fytopaliv

Fytopaliva z døevin by nemìla vstupovat do topeniš nejmenších kotlù a kamen s obsahem vody vyšším než 10-

15 %, u malých kotlù a do 20 % a do 30 % u velkých kotlù. Volná stébelnatá paliva by mìla mít obsah vody pod 20 %. Brikety a peletky s obsahem vody 10-15 %. Velké kotelny mohou spalovat palivo až se 40 % vody. Dùvody pro sušení spoèívají pøedevším v ochranì samotného kotle pøed korozí, samotného uskladnìného paliva pøed hnitím, plesnivìním, jakož i ochranì zdraví obsluhy. Je nutno snižovat hmotnost manipulovaných paliv a zvyšovat jejich výhøevnost. Nakonec stále více bude vyžadováno standardní fytopalivo se zaruèeným nízkým obsahem vody a vyšší výhøevností jako pøedpokladu pro zavedení trhu fytopaliv. Fytopaliva lze sušit venku na øádcích, hromadách, ve stozích, v krytých skladech na roštech a to s využitím úèinku absorpce vody venkovním vzduchem s relativní vlhkostí pod 70-65%, pøípadnì i pøihøátým vzduchem sluncem, nebo odpadním teplem, nebo pøebytkem tepla ze spalin. Pouze pøi pøesoušení fytopaliv pod 15 % obsahu vody je nezbytné v závodech na výrobu briket a peletek využívat intenzivnìjšího pøíhøevu sušícího media, ale i zde je možno se obejít bez ušlechtilých fosilních paliv a využívat pro briketování nevhodné zbytky suroviny.

NORMALIZACE A STANDARDIZACE PEVNÝCH BIOPALIV Proces standardizace pevných biopaliv (fytopaliv) se týká samotného výbìru substrátù, jejich klasifikace, závazných tvarù, fyzikálních vlastností, výhøevnosti, obsahu spalitelných tìkavých a pevných látek, obsahu a vlastností popele, složení spalin, ale i metod odebírání vzorkù a metod jejich rozborù atd. Standardizaci biopaliv vyžadují výrobci biopaliv, výrobci topeniš a kotlù a jejich uživatelé, ale i obchodníci s palivy, zejména v mezinárodním obchodì. Informace o hlavních druzích pevných biopaliv uvádí následující pøehled:

Charakteristiky jednotlivých druhù pevných paliv z biomasy, terminologie Biomasa

Biomasa (fytomasa) je souhrnný název pro organickou hmotu v pùvodní pøírodní formì vznikající na základì fotosyntézy jímáním a transformací sluneèní energie v rostlinách, jako jsou stromy, byliny, trávy, ale i vodní øasy a chaluhy a èásteènì i rašelina. Z hlediska zpracování a energetického využití se rozlišuje døevní a stébelnatá biomasa, pùvodní a mechanicky nebo chemicky zpracované formy. Podle skupenství se rozlišují pevné, kapalné a plynné formy biomasy. Do pojmu „biomasa“ patøí sice i suroviny živoèišného pùvodu, ale nezahrnují se do paliv, s výjimkou kafilerního tuku, který je možno zpracovat na bionaftu.

Døevní biomasa

Døevní hmota z lesní i jiné tìžby (sady, parky, aleje),

kmeny i nekvalitní (palivové døevo), vìtve, vršky, paøezy a kmínky z probírek. Vedlejší výrobky (odpady) z pil a døevo-zpracovatelského prùmyslu, piliny, krajinky, kùra, hobliny, odøezky z nekontaminovaného døeva vèetnì nekontaminovaných døevotøískových desek, pøekližek a obalù.

Bioenergie

Veškeré formy energie v teple, chladu, elektøinì, vyrobené konverzí biomasy v pevné, kapalné nebo plynné podobì.

Briketa

Biomasa ze døevin nebo stébelnin, pøípadnì povolených pøísad biologického pùvodu (napø. škrob, melasa) stlaèená vysokým tlakem do tvaru plného hranolu nebo válce, nebo se støedovou odlehèovací dírou o vnìjším prùmìru vìtším než 40 mm (25 mm) ), ale menším než 100 mm, s mìrnou objemovou hmotností kolem l kg. dm-3.

Døevní plyn

Produkt nedokonalého spalování døeva pøi omezeném pøísunu vzduchu (kyslíku) tvoøený pøevážnì dusíkem (N) (asi 40%), oxidem uhelnatým (CO) (asi 20 %), s malým podílem metanu (CH4), vodíku (H2), oxidu uhlièitého (CO2), aromatických uhlovodíkù, dehtových par a vodní páry s relativnì nízkou výhøevností 4 – 6 MJ.Nm-3. Odlišný je pyrolitický døevní plyn, který se vyrábí suchou destilací bez pøístupu vzduchu vnìjším ohøevem døevem naplnìné retorty nebo parou a který má výhøevnost

27

11 až 16 MJ.m-3, ale ve zvláštních pøípadech i s výhøevností pøes 18 MJ.Nm-3, pokud pyrolyza probíhá za vysokých teplot pøes 1000o C a dochází i k rozkladu v surovinì obsažené vody .

nì na vìtší délku), s prùmìrem od 3 do 10 cm. Výhøevnost po nejménì jednoletém vysoušení v prùvanu pod støechou mezi 12 –14 MJ.kg-1. Objemová hmotnost u mìkkého, rovnaného kusového døeva je kolem 280 kg. rm-1, u tvrdého cca 450 kg.rm-1. Absolutní objemová hmotnost je 500 až 750 kg.plm-1. Zvláštní formou jsou døevní tøísky o tloušce 5 až 10 mm sloužící pro zapalování døeva.

Døevní olej

Produkt rafinace kondenzovaného døevního plynu, který obsahuje vedle vlastního døevního oleje dehty, organické kyseliny a vodu. Kvalitnìjší døevní olej s nízkým obsahem vody vzniká kondenzací døevního plynu vyrobeného pyrolitickou destilací ze suchého døeva. Je surovinou pro výrobu léèiv, pohonných hmot, kapalných paliv, surovin pro chemický a potravináøský prùmysl („studené uzení“) a kompostárenství (tvorba a stabilizace humusu). Neobsahuje síru. Objemová hmotnost je kolem l kg.dm-3 a výhøevnost kolem 25 MJ.kg-1.

Døevní peletky (pelety)

Mechanicky velkým tlakem zpracovaná suchá, èistá døevní dr, piliny se 6 – 12 % vody, s malým podílem døevního prachu do tvaru váleèkù o prùmìru 6 až 20 mm (výjimeènì do 40 mm), délky od 10 do 50 mm, s mìrnou objemovou hmotností 1, až 1,4 kg.dm-3. Sypná hmotnost je kolem 600 kg.sm-1. Výhøevnost 16,5 až 18,5 MJ.kg-1. Obsah popele v sušinì 0,5 až 1,1 %. Povolený max. obsah polutantù, kùry a ekologického pojiva urèen normou (do 2 %). Pro dobré sypné a skladové vlastnosti a vysokou koncentraci energie jsou urèeny pro automatické kotle pro rodinné a menší obytné domy a lokální automatická kamna pro byty, mohou i doplòovat uhlí v kotelnách. Pomìr prùmìru a délky by nemìl být vìtší než 1 : 3.

Døevní palivo

Polena, polínka, døevní štìpka, piliny, hobliny, odøezky, døevní šrot (demolice, obaly), papír, ale i zbytky po chemickém zpracování døeva (výluhy z celulózek) s výhøevností od 8 do 18 MJ.kg-1, objemovou hmotností od cca 50 kg.m-3 (suché hobliny z mìkkého døeva) až do cca 1 400 kg.m-3 (brikety a peletky) a obsahem vody od 6 –10 % (15 %) (brikety, peletky) do cca 55 % (surové døevo, kùra).

Døevní brikety

Upravené døevo z demolic, stavebních pøípravkù – bednìní, lešení, obalù – beden a bednièek, nábytku, desek, kontaminované a nekontaminované. Užívá se zpravidla v drceném stavu po vytøídìní kování a plastù. Kontaminované je možno spalovat jen ve spalovnách.

Mechanicky velkým tlakem zpracovaná suchá døevní dr, piliny a jemné hobliny (6 –12 % vody) do tvaru váleèkù, hranolù nebo šestistìnù, o prùmìru 40 až 100 mm, délky do 300 mm, s objemovou hmotností 1 až 1,4 kg.dm-3. Výhøevnost 16,5 až 18,5 MJ.kg-1. Obsah popele v sušinì 0,5 až 1,5 %. Povolený obsah polutantù a ekologického pojiva stanoven normou. Použití: do malých topeniš, lokálních kamen, kotlù a krbù s ruèním pøikládáním.

Døevní prach

Døevní, slamìné, kùrové a papírové pakety

Døevní palivo recyklované

Jemný spalitelný obrus pøi truhláøské výrobì a výrobì døevotøískových nebo døevopilinových desek, s vylouèením neekologických pojiv. Velikost èástic 0,1 až 1 mm, obsah vody 6 až 10 %. Pro nebezpeèí výbuchu povoleno samostatné spalování jen ve speciálních hoøácích a kotlích. V pevných palivech nemá pøekraèovat podíl prachu 5%.

Smìsná, nahrubo drcená biomasa slisovaná støedním tlakem (do 250 bar) do tvaru válcù o prùmìru do 150 mm a délky 300 až 500 mm, s objemovou hmotností kolem 0,3 kg.dm-3, obsahem vody do 18 %, výhøevností do 15 MJ.kg-1. Nejsou jednoznaèným obchodním palivem, pøedstavují produkt technologické úpravy smìsného paliva, výrobních zbytkù a obalù ve skladech pøed topeništìm. Úèelem úpravy je zvýšení koncentrace energie a úspora skladovacího prostoru. Vhodné pro kotle s výkonem pøes 500 kW jako energeticky podpùrné palivo.

Døevní polena

Na l m (vyjímeènì do 2 m) nakrácené a pøi vìtších prùmìrech podélnì rozštípané kmeny a kmínky jehlièòanù a listnáèù. V rovnaných tvarech objemová hmotnost 330 až 630 kg.rm. Pro spalování nemá být tlouštka upraveného polena vìtší než 15 cm. Pøed spalováním ve speciálních topeništích se doporuèuje dosoušení v prùvanu pod støechou po dobu 1 až 2 let, aby se obsah vody ze cca 50 % snížil na ménì než 30 % a výhøevnost zvýšila z cca 8 na cca 12 MJ.kg-1. Hmotnost jednoho kusu od 5 do 20 kg, výjimeènì více).

Døevní piliny

Drobné døevní zbytky pilaøské a truhláøské výroby. Rozmìr èástic od 1 do 3 mm, èasto s pøímìsí kùry a vìtších kouskù døeva, které se nìkdy vytøid¡ují. Piliny ze suchého døeva z truhláøské výroby mají obsah vody do 15 %, výhøevnost je 15 až 16 MJ.kg-1, piliny z pil mají obsah vody kolem 45 % a výhøevnost kolem 9 MJ.kg-1. Mìrná, objemová hmotnost sypaných, suchých pilin je kolem 120 kg.sm, u surových pilin kolem 150 kg.sm a více. Pro spalování ve speciálních topeništích nebo jako surovina

Døevní polínka

Palivové døevo poøezané na délku 20 až 50 cm (výjimeè-

28

pro brikety a peletky.

Døevní hobliny

Suché zbytky z truhláøské výroby s obsahem vody do 15 %, mìrná hmotnost kolem 50 kg.sm, výhøevnost kolem 15 MJ.kg.-1. Vhodné zapalovací palivo a surovina pro výrobu briket. Velmi jemné hoblinky z mìkkého døeva jsou cenným materiálem na podestýlku malých domácích zvíøat.

Døevní štìpka

Strojnì nakrácená a naštípaná døevní hmota na èástice o délce od 3 do 50 mm, vyjímeènì více. Podle druhu použitého stroje se rozlišují tøi velikostní skupiny a podle obsahu vody také tøi skupiny. Nejcennìjší je døevní štìpka ze suchého døeva bez kùry k výrobì papíru, celulózy a desek. Ménì cenìnou je vlhká døevní štìpka ze surových zbytkù lesní tìžby. Obdobná je štìpka z døevin z plantáží. Bìžná štìpka je ze zbytkù zpracování kmenù na pilách. Kvalita štìpky se zvyšuje sušením, nejlépe provìtráváním na roštech.

Døevní štìpka z odpadù lesní tìžby

Strojnì zpracované tìžební zbytky a kmínky z probírek na délku 50 mm, mimoøádnì až 250 mm. Obsah vody bezprostøednì po tìžbì je více než 55 %, u jehlièí a listí až 80 %. Objemová hmotnost do 300 kg.sm. Obsah vody po sušení odpadù pøes léto na slunném a vìtru vystaveném místì klesá na cca 30 % a objemová hmotnost štìpky na 250 kg.sm. Výhøevnost 8, resp. 12 MJ.kg-1. Doporuèuje se jemný podíl vznikající pøi zpracování, (napø. listí, jehlièí a slabé vìtvièky) vytøídit a rozhodit po lese.

Døevní štìpka z prùmyslových odpadù

Strojnì zpracované zbytky prùmyslového zpracování døeva na délku 3 až 10 cm. Obsah vody z pilaøských odpadù kolem 45 %, z truhláøské výroby kolem 15 %. Výhøevnost 9 – 10 MJ.kg-1, respekt. 15 – 16 MJ.kg-1.

Døevní popel

Anorganický podíl døevních paliv po jejich spálení (min. pøi 550o C) s urèitou pøímìsí nedopalu. S výjimkou dusíku obsahuje všechny anorganické látky využitelné k výživì rostlin. Složení: cca 50 % køemíku (SiO2), 30 až 35 % vápníku (CaO), 6 až 10 % drasla (K2O), 2,5 až 3,5% fosforu (P2O5), stopy dusíku pouze v nedopalu, kterého bývá do 5 %, vody pøi delším skladování do 5 %. Teplota slepování èásteèek popele v topeništi je 1 100 až 1 200 oC, mìknutí kolem 1 250 oC, tavení 1 300 až 1 500o C. (Lepení a teèení podmiòuje zejména obsah køemíku, vìtšinou cizího pùvodu). Rozlišuje se rozhodující podíl bezproblémového popele podroštového a malý podíl lehkého popele úletového, který se zachycuje u vìtších topeniš v odluèovacích cyklonech a textilních filtrech a který mùže obsahovat stopy tìžkých kovù a vyžadovat speciálního zacházení.

Peletky ze stébelnin

Mechanicky pod velkým tlakem zpracované suché, drcené stébelniny (sláma obilovin, olejnin, travin, energetických bylin, obsah vody 8 až 15 %), do tvaru váleèkù o prùmìru 6 až 20 mm (vyjím. hranolù o prùmìru do 40 mm), délky od 10 do 50 mm s mìrnou, objemovou hmotností 1 až 1,2 (1,4) kg.dm-3. Sypná hmotnost 550 až 600 kg.sm. Výhøevnost 16,5 až 17,5 MJ.kg-1 (ze slámy olejnin až 19 MJ.kg-1). Obsah popele 5 až 6 %. Povolený obsah polutantù a ekologického pojiva urèí norma. Použití: pøídavek paliva pro automatické kotle s tepelným výkonem pøes 25 kW. (V topeništích s nižším tepelným výkonem mohou vznikat potíže s odhoøíváním, popelem a emisemi pøi spalování peletek s prùmìry vìtšími než 6 mm.)

Brikety ze stébelnin

Mechanicky pod velkým tlakem slisované suché drcené nebo na krátko øezané stébelniny (sláma obilovin, olejnin, travin a energetických bylin, semena plevelù s obsahem vody 8 až 14 %) do tvaru váleèkù, hranolù nebo šestistìnù o prùmìru 40 až 100 mm, délky do 300 mm s mìrnou, objemovou hmotností 1 až 1,2 kg.dm-3. Výhøevnost 16,5 až 17,5 MJ.kg-1, ze slámy olejnin až 19 MJ.kg-1. Obsah popele 5 až 6 %. Pøímìsí a ekologické pojivo povoluje norma. Urèení:pro kotle, krby a topeništì s ruèním pøikládáním o tepelném výkonu pøes 25 kW.

Kùra jako palivo

Suchá kùra jehliènanù je souèástí døevních paliv, nebo se využívá samostatnì, ve formì briket, ménì peletek. Výhøevnost s ohledem na obsah pryskyøic je až 20 MJ.kg-l, ale pøi možném zneèistìní zeminou má vyšší obsah popele ( až 6 %).

Brikety a peletky kompozitní

Mechanicky pod velkým tlakem zpracované suché, drcené substráty s pøevahou døevní nebo stébelnaté hmoty s pøídavkem normou stanoveného uhelného prachu s nízkým obsahem síry, vápenného prachu, papíru a ekologických pojiv (škrobu, melasy). Vody 8 až 15 %, výhøevnost do 22 MJ.kg-1. Prùmìr do 20 mm a délka do 50 mm. Obsah popele do 8 % v sušinì. Perspektivní tvarovaná kombinovaná biopaliva pro univerzální použití v automatických kotlích vyššího tepelného výkonu.

Balíky stébelnin

nízkotlaké s mìrnou hmotností kolem 60 kg.m-3 a hmotností kusu 3 až 10 kg, vysokotlaké s  mìrnou hmotností kolem 120 kg.m-3 a hmotností kusu 10 až 20 kg, obøí válcové s  mìrnou hmotností kolem 110 kg.m-3 a hmotností kusu 200 až 300 kg, obøí hranolové s  mìrnou hmotností kolem 150 kg.m-3 a hmotností kusu 300 až 500 kg. V návaznosti na danou kotelnu a její manipulaèní zaøí zení je tøeba dodržovat sjednané rozmìry balíkù.

29

po spálení vzorku se stanoví spalné teplo vzorku a spalné sušiny vzorku vèetnì popelovin a bez nich.

Objemová hmotnost

Pomìr mezi hmotností vzorku paliva ( napø. kg) a jeho objemem (napø. m3). Rozlišují se:

Spalné teplo paliva

pevný m3 , („plnometr“ (plm) tvoøený samotnou hmotu paliva (napø. poleno) bez vzduchových mezer, rovnaný m3 (rm) tvoøený hmotou rovnaného paliva (polen, briket) a vzduchovými mezerami, sypaný m3 (sm) tvoøený volnì nasypanou døevní štìpkou, peletami, briketami nebo polínky a vzduchovými mezerami. Rozlišují se objemové hmotnosti biopaliv v surovém („zeleném“), zavadlém a suchém stavu.

Je celkové množství tepla ( kJ) ve vzorku (1 g) absolutnì suchého paliva po úplném spálení vzorku v  kyslíkovém kalorimetru a ochlazení spalin na výchozí  teplotu. Bìžnì se používá kJ.g-1 = MJ.kg-1´= GJ.t-1. Rozlišujeme spalné teplo pùvodního vzorku bezvodého ( v hmotnosti je zahrnut i popel) a spalné teplo hoølaviny (vztaženo na hmotnost pouze hoølaviny bez popela).

Výhøevnost paliva

Celkové množství tepla (v KJ) na jednotku daného vzorku paliva (1 g) s daným obsahem vody po úplném spálení pøi tlaku 1 bar, jestliže ze vzorku pøi spálení odpaøená voda a voda ze spáleného vodíku ze vzorku zùstanou ve formì vodní páry a odchází se spalinami. Bìžnì se udává v MJ.kg-l, nebo v GJ.t-l nebo v kWh.kg-l. Stanoví se také výpoètem ze spalného tepla urèeného v kalorimetru odeètením tepla, které odchází ve známém množství vody ve formì páry, nebo podle empirického vzorce ze spalného tepla a obsahu vody: Výhøevnost døeva jehliènanù = 19,2 - 0,21642 x % vody = MJ.kg-1. Výhøevnost døeva listnáèù = 19,0 - 0,21442 x % vody = MJ.kg-1.

Popel ze stébelnin

Anorganický zbytek po spálení slámy a energetických stébelnin s pøímìsí nìkolika % nedopalu (kolínka stébel). Podíl podroštového, nezávadného popele a létavého popílku, který obsahuje tìžké kovy mùže být až 3 : l, což za kotly s tepelným výkonem pøes 50 kW vyžaduje použití odluèovaèù. Proti døevnímu popelu má vyšší obsah drasla a køemíku, ( 45-55 %). To podmiòuje nižší hodnoty lepení, mìknutí, tavení a teèení popele (860 – 1000 oC). Spolu s vyšším podílem popelovin v sušinì stébelnin (6 až 14 %) tak vznikají problémy pøi spalování nìkterých plevelù (napø. Amarantus) s nalepováním popelovin na vyzdívku topeniš. Doporuèuje se oddìlené zplyòování v pøedtopeništi za nižších teplot. Problémy s popelem ze stébelnin zpùsobují i pøímìsi zeminy, zejména písku a jílu.

Obsah vody

Termín používaný v bioenergetice. Podíl vody v (%) na celkové hmotnosti vzorku paliva. Hranice obsahu vody pro využitelnost biopaliva je 50 %, max. 55 % vody. Odlišuje se od termínu vlhkost døeva, užívaného v døevozpracujícím (truhláøském) prùmyslu, kde pøedstavuje % vlhkosti pomìr obsahu vody k sušinì vzorku. Obsah 50 % vody dle energetikù odpovídá tak 100 % vlhkosti vzorku dle truhláøù.

Kalorimetr

Laboratorní zaøízení ke stanovení obsahu tepelné energie ve vzorku paliva. Zpravidla tlaková bomba s náplní stlaèeného kyslíku (30 bar) ve vodní lázni s mìøenou teplotou vody. Elektrické zapálení váhovì pøesnì urèeného suchého vzorku paliva. Výpoètem z rozdílu teplot vody pøed a

Podíl vody Podíl døeva Vlhkost paliva Vlhkost paliva Podíl vody [kg] sušiny [kg] v energetice [%] døevaøská [%] [kg] 0 100 = 0 0 = 0 10 90 = 10 11 = 11 20 80 = 20 25 = 25 30 70 = 30 43 = 43 40 60 = 40 67 = 67 50 50 = 50 100 = 100 60 40 = 60 150 = 150 70 30 = 70 230 = 230 80 20 = 80 400 = 400 Proto je nutno vždy pøesnì znát, o jaké vyjadøování obsahu vody se jedná.

30

Podíl døeva - sušiny [kg] 100 100 100 100 100 100 100 100 100

V závislosti na technologii výroby a typu døevozpracujícího závodu se obsah vody v døevní hmotì pohybuje v širokém rozmezí, a to od 7 až 60 %. V dalším textu budeme vždy používat energetické vyjadøování obsahu vody. Obsah vody se až dosud stanovil vysoušením vzorku pøi teplotì 105o C po dobu 24 hodin, kdy ale dochází k urèité nepøesnosti únikem èásti tìkavých hoølavin. Novì se zavádìjí elektronické metody pøímého stanovení obsahu vody.

Obsah tìkavých látek

Podíl tìkavých hoølavých látek, uvolòovaných teplem s teplotou pøes 200o C v topeništi z hoølaviny biopaliv èiní 75 % až 85 % hmotnosti suchého paliva. Má výrazný vliv na vytváøení dlouhého plamene ze spalovaných biopaliv a tak na konstrukci a provoz topeništì, velikost dohoøívacího prostoru a systém pøívodu primárního, sekundárního a terciálního vzduchu, kvalitu hoøení a tvorbu emisí.

Hodnocení biopaliv

Urèení vlastností biopaliv z hlediska pùvodu, druhu, rozmìrù, objemové hmotnosti, obsahu vody, elementárního složení, vèetnì obsahu tìžkých kovù, podílu tìkavých látek, obsahu popele, zápalné teploty, stálosti (náchylnost k plesnivìní) a dalších hledisek.

Energetické rostliny

Rostliny zámìrnì pìstované jako zdroj energie na zemìdìlské, vìtšinou z výroby potravin vyèlenìné pùdì. Jedná se o rychlerostoucí døeviny, zejména topoly a vrby a byliny, jako obiloviny, olejniny i nìkteré plevele s vysokým výnosem sušiny. Za ekonomicky limitní se považuje zatím dosažení výnosu pøes 12 tun sušiny z hektaru, ale do budoucna za perspektivní považují výnosy kolem 30 až 50 tun sušiny z hektaru.

Stroje pro zpracování biopaliv

U døevin jsou to základní lesnické tìžební prostøedky, motorové pily, tìžební kombinované procesory, pøibližovací a štìpkovací stroje, balièky tìžebních zbytkù a døevního odpadu, sušièky, drtièe a tvarovací lisy briket a peletek, dopravní prostøedky. U stébelnin jsou to sklízecí mlátièky, žací stroje, obraceèe a shrnovaèe, sbìrací lisy, sbìrací vozy, sklízecí øezaèky, dìlièe balíkù, drtièe, sušárny a tvarovací lisy briket a peletek.

Specifické teplo

Teplo v Joulech na gram biopaliva (J.g -1) potøebné k ohøátí hmoty o l o C. Dùležitá hodnota pro nahøátí paliva pøikládaného do topeništì k dosažení zápalné teploty. Vysoká hodnota (potøeba tepla k nahøátí) má vliv na tvorbu nežádoucích emisí pøi spalování v dùsledku dlouhé doby nahøívání, proto je nìkteré palivo (napø. komprimované stébelniny) nutno pøed vložením do topeništì nahøívat. Souvislost se souèinitelem prostupu tepla palivem.

Elementární složení biopaliva

Zohledòuje biochemické složení (celuloza, hemiceluloza a lignin) a urèuje chemické složení biopaliv (uhlík, kyslík, vodík, dusík, síra, chlor) a další stopové prvky a tìžké kovy. Má význam pro stechiometrii paliv, tj. urèení potøebného množství dodávaného vzduchu ke spálení.

Úèinnost spalování biopaliv

Pomìr mezi množstvím paliva dodaného do topeništì a množstvím nedopalu v popeli s pøihlédnutím ke ztrátám unikem CO ve spalinách, které se stanoví analyzátorem spalin.

Metody zkoušení biopaliv

Laboratorní ovìøování druhù, standardizovaných vlastností: tvaru, hustoty, výhøevnosti, obsahu vody, trvanlivosti, podílu tìkavých látek, podílu a vlastností popele, chemického složení, zaplísnìní, stupeò degradace atd. podle jednotných norem a ve stanoveném èase. V naprosté vìtšinì se využívají bìžné metody rozborù jako u pevných fosilních paliv. Provádí se ve specializovaných laboratoøích autorizovaných zkušeben nebo jako následné testování pøímo u výrobcù, dodávajících standardní biopaliva na trh. Zpravidla se testy opakují u schválených paliv jednou do roka. Výsledky testù jsou dokladem na trhu biopaliv a rozhodující pro provoz topeniš. Samostatnou kapitolou zkoušek biopaliv je testování funkce topeništ¡ v rùzných režimech funkce a stupni výkonnosti s ohledem na možnosti zvýšených emisí škodlivin ve spalinách do ovzduší za urèitých provozních podmínek.

Vzorkování biopaliv

Odbìr vzorkù paliv se provádí pøímo ve výrobì a velikost vzorku se øídí pøíslušnými normami. Základní vzorek odebíraný na nìkolika místech dosahuje hmotnosti 10 až 50 kg. V laboratoøi se odebrané množství dále dìlí podle potøeby vlastního rozboru. Zkoušky fyzikálních vlastností vyžadují stejnì jako zkoušky spalování a emisí vzorky o vyšší hmotnosti, (až desítky kg), pro chemické, biologické rozbory a stanovení výhøevnosti staèí vzorky nìkolikagramové. Pøíklady standardizace vlastností a elementárního složení topných biopelet v EU uvádí následující tabulka 5, vypracovaná podle evropských podkladù. Tabulky 6 a 7 uvádìjí pøíklady rakouských norem pro døevní štìpku. Tabulka 8 uvádí požadavky na topné brikety a pelety podle rakouské normy.

31

Tabulka 5: Výbì r z evropských norem na døevní peletky Parametr Prùmì r Délka Hustota Obsah vody Sypná hmotnost Obsah popele Výhøevnost Obsah síry, max. dovolený Obsah dusíku, max. dovol. Obsah chlóru, max. dovol. Obsah arsenu, max. dovol. Obsah kadmia, max. dovol. Obsah chrómu, max. dovol. Obsah mì di, max. dovolený Obsah rtuti, max. dovolený Obsah olova, max. dovolený Obsah zinku, max. dovolený Obsah EOX, max. dovolený Pojivo

Jednotka

Rozsah

mm mm -3 kg.m % -3 kg.m % -1 MJ.kg % % % -1 mg.kg -1 mg.kg -1 mg.kg -1 mg.kg -1 mg.kg -1 mg.kg -1 mg.kg -1 mg.kg

4, 6, 8, 10, 20, 25 10 až50 (nebo 2-4 x prùmì r) 1000 - 1400 8, 10, 12 (u kùry až15) 500 – 600 (650) 0,7 - 1,5 (u kùry až8) 15,1 - 18,5 0,04 - 0,08 0,3 - 0,6 0,02 - 0,04 0,8 0,5 8,0 5,0 0,05 10,0 100,0 3,0 žádné nebo ekologické

Poznámka: Rozsahy hodnot vztaženy na sušinu. Èím menší prùmì r peletky, tím èistì jší døevní surovina (bez kùry) se požaduje. Tabulka 6: Charakteristiky døevní štì pky podle rakouské normy ÖNORM M 7133 Údaj

Obsah vody (%)

Sypná hmotnost (kg.sym-3) Obsah popele v sušinì (%)

Tøída W 20 W 30 W 35 W 40 W 50 S 160 S 200 S 250 A1 A5

Rozsah hodnot Poznámka do 20 20 - 29 30 – 34 35 – 39 40 - 49 do 160 160 - 199 pøes 200 do l 1-5

32

Sušená prùvanem pod støechou Skladovatelná delší dobu Skladovatelná krátkodobì Vlhká , nebezpeèí zaplísnì ní Surová, akutní nebezpeèí plísní Lehká, suchá Støední, suchá Tì žká,vlhká Nízký obsah popele Zvýšený obsah popele, (kùra)

Tabulka 7: Charakteristiky døevní štì pky podle velikostí èástic dle ÖNORM M 7133 Podíl skupin velikostních èástic Tøída G 30 G 50 G 100

Velikost jemná støední hrubá

max .20 % (mm) do 16 do 32 do 63

60 – 100 % (mm) 16,0 – 2,8 31,5 – 5,6 63,0 – 11,2

Max. 20 % Max. 4 % (mm) (mm) 2,8 – 1 pøes 1 5,6 – 1 pøes 1 11,2 -1 pøes 1

Extremní hodnoty Prùmì r Délka 2 (cm ) (cm) 3 8,5 5 12 10 25

Tabulka 8: Požadavky na topné brikety a peletky podle ÖNORM M 7135 Požadované vlastnosti Minimální objemová hmotnost Maximální váhový obsah vody Maximální obsah popele v sušinì Minimální výhøevnost vzorku suroviny Cizí látky ( pozn.1): Dusík Chlor Síra

Jednotka kg.dm-3 % % MJ.kg-1

Døevo 0,9 12 0,5 (1) 16

Kùra 1,0 15 6 15

% % %

do 0,3 do 0,02 do 0,04

(pozn. 2) (pozn. 2) do 0,04

Poznámka: l) Jen pùvodní látky v surovinì , pøídavky nejsou dovoleny, vyjímeènì jen organická pojiva (škrob, melasa, mouka, voda nebo pára do 2 %). 2) Pøesné hodnoty budou stanoveny pozdì ji. VLIV POUŽITÉHO PALIVA NA DRUH TOPENIŠTÌ Pevná biopaliva mohou mít podle druhu, pùvodu, místa a doby skliznì nebo vzniku desítky rùzných forem, struktury, obsahu vody a výhøevnosti. Pøesto je možno jejich základní kvalifikaci soustøedit do nìkolika skupin a dále s nimi pracovat a uvažovat o jejich optimálním využití. Zásadnì lze stanovit, že èím je topeništì menší, tím musí

být biopalivo kompaktnìjší a sušší, vìtší kotle využijí palivo s vyšším obsahem vody a svou formou se více pøibližující pùvodnímu stavu. Pro malá topeništì jsou vhodná polínka, brikety a peletky, pro velké kotle døevní štìpka, piliny a balíky slámy.

Tabulka 9: Vlastnosti pevných biopaliv, obsah vody, výhøevnost, popel Palivo

Døevní štì pka Kùra èerstvá Sláma øepky Rašelina surová Domovní odpad Døevo, polena Døevo, obaly, truhláøský odpad

Obsah vody (%) rozsah Æ 20-55 40 40-65 55 13-25 17 45-55 50 10-50 30 20-30 25

Výhøevnost (MJ/kg) rozsah Æ 5-13 9 4-10 7 13-17 14 8-11 8 4-15 9 12-15 13

Obsah popele (%) rozsah Æ 0,5-2 0,8 0,5-5 1,5 3-10 4 0,5-4 1 10-50 25 0,5-2 0,7

10-15

15-17

0,5-2

13

33

16

0,7

Teplota lepení popele 1100 850 850 900 650 1100 900

Biopaliva se v porovnání k fosilním palivùm vyznaèují vysokým stupnìm okyslièení, tj. obsahem kyslíku a tím sníženou výhøevností a vysokým podílem pøi teplotì pøes 200° C snadno zplyòujících „tìkavých“ látek,– až 80 %. To je základní odlišnost od fosilních paliv, která se zohledòuje dostateèným prostorem v topeništích a za nimi k prohoøení množství spalných plynù. Výrazný je rozdíl mezi biopalivy a koksem, který teplo pøedává pøedevším sáláním tepla ze žhnoucího paliva, zatímco tato radiace u biopaliv skoro chybí a teplo se pøedává konvekcí z vyhoøelých spalin na teplosmìnných plochách. Hnìdé uhlí tvoøí pøechod mezi klasickými fosilními palivy a biopalivy pro svùj vysoký podíl zplyòujících látek (až 50 %). Kotle na hnìdé uhlí snáze pøizpùsobují spalo-

vání biopaliv nebo spoleènému spalování biopaliv a hnìdého uhlí než kotle na koks. Postaèuje zpravidla pouze zavedení pøídavného sekundárního vzduchu do plamene, který se prodloužil, pøípadnì prodloužení vyzdívky dohoøívací komory. Koksové kotle musí být však pro spalování biopaliv nezbytnì doplnìny pøedtopeništìm s dohoøívací komorou na zplyòování a prohoøení spalných plynù a jejich vyzdívka se upravuje jako u plynových kotlù, nebo do prostoru výmìníku kotle vstupují již jenom horké spaliny a chybí radiaèní složka. Pro rozhodování a volbì paliva a kotle jsou urèující základní fyzikálnì-mechanické vlastnosti biopaliv, které uvádìjí následující tabulky:

Tabulka 10: Objemové hmotnosti paliv ze slámy Stav paliva Sláma øezaná Nízkotlaké balíky standardní Vysokotlaké balíky standardní Obøí balíky válcové Obøí balíky kvádrové Brikety Pelety, granule

Mì rná hmotnost (kg/m3) 40 - 60

Hmotnost kusu (kg/ks) 0,0

60 - 80

5

ruènì i mechanicky

80 - 120

10

ruènì i mechanicky

60 - 90 80 – 160 350 - 600 300 - 550

350 400 0,5 - 1 0,01

jen mechanicky jen mechanicky ruènì i mechanicky ruènì i mechanicky

Zpùsob manipulace mechanicky

Poznámka: Pelety a granule ……do prùmì ru 20 mm, výjimeènì do 40mm. Brikety …………… prùmì r 40 – 90 mm, výjimeènì více.

Tabulka 11: Objemové hmotnosti paliv ze døeva Stav paliva Hobliny Piliny, prach Štì pka 1/ Polínka, délka 3050 cm Polena, délka 100 cm 2/ Polena, délka 100 cm 3/ Brikety 4/ Pelety, granule4/

Objemová hmotnost (kg/m3) 40 - 60 120 – 180 180 – 260 (300) 250 – 500

Hmotnost kusu (kg/ks)

300 – 550 420 – 630 400 – 650 450 – 650

Zpùsob manipulace

0,01 0 0,02 – 0,1 1–3

ruènì i mechanicky mechanicky mechanicky ruènì

10 – 20 15 – 30 1–2 0,02

ruènì i mechanicky ruènì i mechanicky ruènì i mechanicky mechanicky

Poznámka: l/ podle obsahu vody, 2/ mì kká døeva, 3/ tvrdá døeva, 4/ sypná hmotnost

34

ROZHODOVÁNÍ O ZPÙSOBU VYTÁPÌNÍ BIOPALIVY NA VESNICI Po vybudování dopravní infrastruktury, kanalizace a èistièek odpadních vod pøistupují mnohé obecní úøady (i jim nadøízené samosprávní složky) k øešení ekologického vytápìní na vesnicích, kam nebude v nejbližších létech zaveden zemní plyn a pøesto se požaduje, aby i tam došlo ke zlepšení souèasného stavu. Jde vìtšinou o snahu nahrazovat ekologicky nevhodné uhlí nìkterým z místních zdrojù biopaliv, ale tak, aby bylo pøi tom dosaženo pohodlí i nákladovosti vytápìní domù srovnatelného s používání zemního plynu. V posledních létech bylo uvedeno do provozu v rodinných domcích na venkovì pøes 30 000 tzv. „døevozplynujících“ kotlù na kusové døevo (polínka) a kotlù na štìpku a jen v minulém roce bylo prodáno pøes 22 000 krbù, krbových kamen a krbových vložek vìtšinou pro novou výstavbu. Podle prùzkumu CALLY, Èeské Budìjovice, provedeného v nìkterých okresech, lze pøedpokládat, že ve vìtšinì našich døevo-zpracovávajících podnikù je v èinnosti nìkolik set kotlù na spalování døevního odpadu, nebo jeho smìsi s uhlím, s tepelným výkonem od 200 kW do nìkolika MW a nìkolik komunálních biokotelen. Statistika nevykazuje spotøebu u statisícù chataøù a chalupáøù, kteøí zpravidla využívají døevo jako zdroj tepla a starají se tak alespoò èásteènì o èistotu okolního lesa. Pøesto rozvoj bioteplofikace venkovských obcí v porovnání s okolními státy zaostává.

Co brání rychlejšímu rozvoji využívání biopaliv ?

Rychlejšímu rozvoji využívání existujícího potenciálu biopaliv brání øada pøíèin ekonomického, technického, finanèního a legislativního charakteru a také absence hlubší informovanosti na všech stupních øízení státu vèetnì obcí a samotných obèanù. Nejzávažnìjší je nedostatek financí do potøebných investic a vyšší ceny biopaliv, tedy ekonomika.

Ekonomické pøíèiny:

Jakýkoliv zdroj energie je dosažitelný jen za urèité výrobní náklady. I za využívání solární energie se platí. Biopaliva jsou jen konzervovaná solární energie, ale jejich cena je dána náklady na jejich získání. Pouze u vyslovených spalitelných „odpadù“ jsou výrobní náklady zdánlivì velmi nízké, ale to platí jen tehdy, když hlavní výrobek vìtšinu nákladù „zaplatí“. Jakmile se i energeticky využitelný odpad, (vedlejší výrobek) stane „zbožím“ objeví se i jeho cena. To se projevuje nejvíce u kotelen, které biopalivo nakupují na trhu. Energetická sláma bývá pøi využití ve vlastním podniku hodnocena cenou mezi 200 – 500 Kè/t, pøi prodeji zprvu to bylo 600 – 700 Kè/t, ale v souèasné dobì se prodává také za 1000 až 1200 Kè/t. U døevní štìpky a pilin jakéhokoliv pùvodu je situace obdobná. Situaci zde však zhoršuje skuteènost, že tato paliva mají vysoký obsah vody ( 45 až 55 %) a srovnatelná cena se pohybuje

v pøepoètu na sušinu vysoko pøes 1000 Kè/t. Ekonomický zákon nezbytného krytí výrobních nákladù a zákon nabídky a poptávky se i tady prosazují. U biopaliv, které jsou produktem úèelového pìstování, je situace ještì obtížnìjší. Na víceleté a zejména jednoleté energetické rostliny, vèetnì rychlerostoucích, „padají“ plnì celé výrobní náklady, (vèetnì založení plantáže) pokud nepomùže dotace. U stébelnin (celé obilniny, miscantus, èirok apod.) se výrobní náklady pohybují mezi 1 200 až 2 500 Kè/t. Dosušená topolová štìpka z rychle rostoucích topolù dosahuje ceny nìkdy až 3 000 Kè/t, pokud výsadba plantáže není dotována. U tvarovaných biopaliv, briket a peletek vyrábìných z vlhkých pilin „od katru“, které se musí pøed zpracováním umìle sušit, dosahují pøímé výrobní náklady 2 500 Kè/t a prodejní cena kolem 3 000 Kè/t ( a v dobì zvýšené poptávky až 4 500 Kè/t). To platí napø. i pro balené polínkové døíví nabízené u èerpacích stanic za cenu až 4 000 Kè/t, i když polenové palivové døevo od lesních správ stojí 500 – 600 Kè/t. (Absolutnì nejvyšší cenu mají jemné hoblinky prodávané jako „koèièí“ podestýlka v malém balení a to až 50 000 Kè/t). Náklady na pìstování, sklizeò zpracování a nìkdy i náklady na sušení jsou tak vysoké, že není možno na trhu paliv úspìšnì soutìžit s hlavním energetickým zdrojem – hnìdým uhlím, jehož cena se pohybuje od cca 500 Kè/t (energetické) pøes 1000 Kè/t v blízkosti tìžby (Mostecko) do cca 1 500 Kè/t i více ve vzdálenìjších oblastech republiky. To má vliv nejen na rozhodování soukromníkù, ale i obecních úøadù, hodlajících nìkde vybudovat ve veøejném zájmu obecní centrální kotelnu.

Velké obecní výtopny

U velkých obecních výtopen není však situace vùbec jednoznaèná. Zatímco stávající komunální (i jiné) kotelny, které byly pøestavìny úpravou nebo výmìnou kotlù ke spalování biopaliva a využívají již vybudované sítì rozvodù a místní zdroje biopaliv, si vìtšinou ekonomicky stojí dobøe, novì budované menší výtopny na vesnicích bez dotací na nákladnou investici a rùzné podpory na provoz by nemohly existovat a je zatím sporná i jejich další výstavba. Zejména u komunálních kotelen na vesnicích vyvstává øada problémù místního charakteru, které podstatnì zdražují výstavbu. Je to pøedevším rozptýlenost zástavby osídlení a podíl „chalupáøù a chataøù“, kteøí vìtšinou ( a nejen oni) o centrální zásobování teplem nestojí. O zásadnì rozdílné ekonomické situaci rùzných rekonstruovaných a nových kotelen na døevo svìdèí následující tabulka è.12: Nápadný rozdíl mìrných investic na ideální (pøepoèítanou) vytápìnou jednotku (rodinný dùm) mezi rekonstruovanou a novou kotelnou. Neúmìrnì vysoké jsou investièní náklady u nových kotelen v pøepoètu na napojený rodinný domek, (pøípadnì „vytápìného“ obèana). Pøitom vnitøní

35

Tabulka 12: Porovnání ekonomických údajù venkovských kotelen na spalování biopaliv Údaj

Tepelný výkon jmen.

l

Jednotka Kotelna TS / Kotelna D

Délka rozvodù tepla

ks m

2 500 350 1 400 pùvodní

Spotøeba paliva Investièní náklad Mì rná investice Mì rná investice Zatížení sítì rozvodù Mì rné investice

t/r mil. Kè Kè/dùm Kè/obè. bm/kW Kè/kW

1 800 20,51 143,14 286,pùvodní 8000

Vytápì ných jednotek Poèet obyvatel

kW

ks

2 700 125 320 3 634

750 38,5 308 000,120 312,1,35 14250

Kotelna H

Kotelna S

600 30,447 776,130 435,3,8 40100

178 5,1 255 000,85 000,1,89 13400

732 67 230 2 800

380 20 60 720

Poznámky: / Rekonstruovaná uhelná kotelna s novým kotlem na døevní odpad. Pùvodní rozvody otopné vody zachovány, nezvyšují cenu investice. Kotel od zahranièního dodavatele. Ostatní kotelny nové, vèetnì rozvodù a pøedávacích stanic. l

rozvody a radiátory v domì nejsou zapoèítávány! S pøibližnì stejným obslužným komfortem a podstatnì nižší investicí je možno vytápìní domù na venkovì øešit systémem topných biopeletek s mìrnou investicí na jeden domek (za automatické topidlo na peletky s akumulátorem tepla a zásobníkem pelet) v hodnotì dnes již za 80 000,Kè a pøibližným nákladem za 6 tun pelet na roèní provoz v hodnotì 18 - 20 000,- Kè. Pøídavná investice na výstavbu peletárny s kapacitou výroby 5 000 t/rok, zásobující øádovì 800 rodinných domù vychází podle hodnoty nových nebo použitých strojù a budov na 4,- až 12,- mil. Kè (repasované granulátory na výrobu tvarovaných krmiv nebo nové stroje). Celkové náklady na bioteplofikaci obce jsou pak polovièní než u centrální kotelny s rozvody. Uvedené údaje nutí minimálnì k zamyšlení jak dál postupovat pøi využívání rùzných systémù vytápìní biopalivy na venkovì. Peletky jako palivo jsou sice dražší, ale umožòují nejvyšší pohodlí a jistotu vytápìní, a nízké emise škodlivin v dùsledku optimálního spalování i pøi znaèném rozsahu regulace výkonu. Spalování polenového døeva (polínek) je sice levnìjší, ale vyžaduje hodnì ruèní práce, kterou už každý nemùže vykonávat, nebo nemá vlastní zdroje (les). Brikety se spokojí s levnìjšími topidly, ale je s nimi ještì dost práce. Emise pøi regulaci výkonu „polínkových“ kotlù jsou podstatnì horší a skladování minimálnì 35 m3 polenového døeva kolem domu (pokud není k dispozici prázdná stodola) není nejvhodnìjší ani nejhezèí. Døevní štìpka se pro svou nestandardnost a jiné nepraktické dùvody (skladování,sušení) pro kotle s malými tepelnými výkony vìtšinou nehodí. Rozvoj systémù venkovských centrálních kotelen je omezován vysokými náklady

na rozvody ( 5000 až 7000 Kè/bm) a proto se hodí jen tam, kde je soustøedìná výstavba a zajištìný trvalý vysoký odbìr tepla. Pøijatelný je i systém nìkolika menších “blokových“ kotelen v obci s krátkým napojením na okolní domy, doplnìný kotly v individuální, v rozptýlené zástavbì.

Legislativa a osvìta:

Na vìtšinu zákonù a naøízení, upravujících pìstování, zpracování a využívání biopaliv se stále ještì èeká, respektive v nìkterých pøípadech se ani netuší, že by mìly být vypracovány. Urèitì by mìly být vypracovány normy na všechna biopaliva, která pøicházejí na trh. To by usnadnilo styk mezi výrobci, obchodníky a spotøebiteli biopaliv. Mìly by být také pøepracovány emisní limity s ohledem na požadavky ekologie, které se v budoucnu budou jistì týkat provozu i malých topeniš. Pokusy zavést osvìtu odbornými semináøi o problémech biopaliv do parlamentu se moc nepovedly, akcí se zúèastnilo jen nìkolik poslancù a uhelná „loby“ tam pøitom ukázala svoji pøevahu. Legislativní pøekážkou je „úøední odmítání“ našich nejvýnosnìjších energetických plodin vèele s køídlatkou (Polygonun bohemicum), která je perfektním biopalivem, neustále prohlašovanou za invazní druh. Její výnosy suché hmoty se pøibližují na dobrých pùdách až k 40 t/ha, když stávající biomasa dává výnos max. 10 t/ ha. Svìtlou výjimkou je povolení energetického šovíku Eteuša, dosahujícího výnosy zatím kolem 12 – 15 t/ha. Legislativa by mìla také zajistit jistotu dotací na pìstování energetických rostlin na vyèlenìné pùdì na delší dobu, alespoò na 10 let.

36

POSTUP PØI ROZHODOVÁNÍ O VYUŽÍVÁNÍ FYTOPALIV PRO VYTÁPÌNÍ a) Výbìr vytápìného objektu

Vedle obecnì platných faktù, jako je nutnost náhrady fosilních paliv a skuteènosti, že do daného místa nebude v dohledné dobì zaveden zemní plyn, je prvním a rozhodujícím pøedpokladem úspìchu akce bioteplofikace volba urèitého objektu, domu, skupiny domù, obce podle jejich vhodnosti pro tuto zmìnu z hlediska technické nezbytnosti výmìny celého systému vytápìní s ohledem opotøebení, havárii, stavební pøestavby, nové výstavby, zmìny užívání, zmìny výroby. Podle auditorských zásad se pak kontroluje energetická nároènost staveb, zvažují se i stavební dispozice pro umístìní kotlù, zásobníky a dopravu paliv (polínka, štìpka, pelety, brikety, balíky slámy atd.)

b) Palivo

Následuje prùzkum místních zdrojù a bilance množství všech druhù a forem biopaliv dosažitelných z dopravnì- ekonomicky vhodné vzdálenosti, které budou k dispozici zejména s ohledem na fyzikálnì-mechanické vlastnosti, výhøevnost, termíny dodávek, zpùsoby zpracování a sušení, (palivové døevo, tìžební a zpracovatelské zbytky, brikety, pelety, sláma-balíky).

c) Funkce profesionálních poradcù, auditorù, projektantù a dodavatelù

Spolehlivì, zodpovìdnì a na patøièné úrovni mohou studie a projekty vytápìní biopalivy zpracovat jen osvìdèení profesionálové s dostateènou zkušeností, kteøí se mohou prokázat realizovanými úspìšnými akcemi, stejnì tak dodavatelé zaøízení. Nepodceòovat, ale plnì využívat informace ze stránek odborných institucí na Internetu.

d) Informovanost a osvìta funkcionáøù i obèanù

Zejména u zámìrù, týkajících se celého souboru budov, více podnikù a institucí nebo obce je nezbytné dlouhodobì uskuteèòovat øadu osvìtových, vysvìtlovacích akcí poèínaje vyššími politickými a správními èiniteli, pøes místní podnikatele a konèe posledním obèanem. Teprve, když jsou všichni pøesvìdèeni o úèelnosti projektu, se dílo podaøí.

e) Volba optimálního systému vytápìní

Orientaèní studie týkající se jednotlivého bytu, domu, skupiny domù, podnikù a zvláštì obce musí jednoznaènì stanovit výhodnost systému centrálního nebo individuálního systému vytápìní biopalivy nebo stupeò kombinace tìchto dvou základních systémù, (støed obce se vytápí centrálnì, ostatní zástavba individuálnì). Volba optimálního tepelného zaøízení vyžaduje znát podrobné charakteristiky jednotlivých typù kotlù z hlediska požadavkù na palivo, obsluhu, úèinnost spalování a využití tepla, regulaci výkonu, emise a jejich ekonomických parametrù, jako je cena, životnost, náklady na pøídavnou energii, údržbu, obsluhu. Dobrým kriteriem je poèet dosud prodaných výrobkù, zejména do zahranièí a atest zkušebny.

f) Spolehlivá a obeznalá obsluha

Jakékoliv sebelepší technické zaøízení bez øádné obsluhy øádnì nefunguje. Nejen u velkých kotlù, ale i u individuálního vytápìní etážovými kamny nebo domovními kotly se dnes zavádí pøímé kontrolní spojení na servisní službu nebo na dodavatele èi výrobce. U vìtších kotelen se zajišuje obsluha dvojím zpùsobem: - spolehlivými zamìstnanci majitele, provozovatele kotelny, kteøí kromì obsluhy kotelny se starají o dodávky paliva a vyúètování tepla odbìratelùm, - specializovanou firmou, která má kotelnu v nájmu a na starosti zpravidla i více kotelen a odbìratelùm pouze mìøí a vyúètovává odbìr tepla.

g) Propagace realizovaného projektu vytápìní biopalivy

Investièní náklady na zavedení nových zpùsobù vytápìní domù, ètvrti, podniku, obce biopalivy se zaplatí a projeví ve finanèních úsporách, lepším životním prostøedí, využití místních zdrojù paliv, vyšší zamìstnaností, vyšším pohodlím obèanù. Je však nezbytné o tom informovat obèany i širší veøejnost. V cizinì se vydávají informativní brožùrky, TV programy, organizují se exkurze. Jedná se vlastnì i o vizitku práce místní samosprávy. Dobré výsledky úspìšné akce, správnì publikované mají i velký politický význam.

TECHNICKÉ A EKONOMICKÉ ASPEKTY VÝROBY TOPNÝCH PELETEK Na rozdíl od výroby døevní štìpky, pøi které se vystaèí s jednou soupravou – traktor a štìpkovaèka, nebo výroby polínkového paliva, kde se vystaèí s okružní pilou a sekerou, èi skliznì palivové slámy, kde se používá traktor se sbìracím lisem a pøíslušným dopravním prostøedkem, je výroba peletek vázána na celou výrobní linku v hale s vysokými technickými a finanèními nároky, která navazuje kromì toho na výrobu suroviny na pilách a truhláø-

ských závodech. To vedlo døíve ke všeobecnému názoru, že peletky jsou zcela okrajovou, módní záležitostí a že pokud se budou biopaliva zpracovávat do standardních forem, bude pøevažovat polínko, štìpka a v nejlepším pøípadì briketa. Tento názor se radikálnì zmìnil a ukázalo se, že kulturnost vytápìní na úrovni spalování ušlechtilých fosilních paliv mùže zajistit jen drobná, nenápadná peletka – tøeba zatím i dražší než ostatní formy fytopaliv.

37

Technologie výroby døevních peletek

Hlavním strojem výrobní linky peletek je protlaèovací, matricový lis. Vyrábí se v nìkolika konstrukèních provedeních, jako talíøový, plochý nebo prstencový. Protlaèovací matrice je vyrobena z ušlechtilé oceli, je opatøena soustavou otvorù potøebného prùøezu a nad ní v pøesnì stanovené nepatrné vzdálenosti se pøi jejím otáèení odvalují pøítlaèné rolny, které zpracovávaný materiál protlaèují otvory matrice. Pøi tom vzniká znaèné teplo, uvolòující a zmìkèující lignin obsažený v surovinì. Ten je, spolu s pøídavným organickým pojivem, napø. kukuøiènou moukou, hlavní zárukou pevnosti peletek. Pøed pøestupem do prostoru matrice a rolen se surovina ponìkud povrchovì navlhèuje nebo dokonce u stébelnin propaøuje, aby peletizace snáze probíhala. Novì se zkouší i jiné systémy, napø. dvojice ozubených kol, kde surovina protlaèuje do dutiny mezi zuby. Výroba je levnìjší, ale peletky jsou nestandardní.

Surovinou pro výrobu peletek je vìtšinou èistá, homogenní hmota ve formì døevních pilin s minimem døevního prachu, který zhoršuje pevnost pelet. Optimální rozmìry pilin jsou 2 až 3 mm. Obsah vody v surovinì by se mìl pohybovat v rozmezí 10-15 %, tzn., že vìtšinou se musí piliny od katru, které mají kolem 45 % vody, sušit. Proto ve velké výhodì jsou velké døevozpracující podniky s truhláøskou výrobou, které do peletek zpracovávají suché piliny. Vlhké piliny se zpravidla suší v bubnových sušárnách pøímo spalinami, ale v poslední dobì zahranièní zákazníci vyžadují sušení ohøátým vzduchem, (pøes výmìník) a to ještì s teplotami do 160o C, aby nedocházelo k úniku spalitelných tìkavých látek, ale odstranila se jen pøebyteèná voda. Potom také nedochází k náhodnému pøipalování nebo dokonce k zahoøení sušárny, ale sušící zaøízení je o investici do výmìníku nákladnìjší. Výkonnost sušícího zaøízení je zpravidla o nìco vìtší než výkonnost hlavního peletovacího stroje, ale nerovnomìrnost výkonù vyrovnává chladící mezizásobník suché suroviny. S ohledem na stupeò technické dokonalosti je spotøeba tepla na odpar 4 až 5 MJ/ kg vody a podle obsahu vody vstupní suroviny do sušárny se stanoví potøeba paliva pro ohøev sušícího vzduchu. To odpovídá spotøebì asi 0,5 kg odpadového døeva, nebo 0,12 kg LTO/ kg odpaøené vody. U suchých pilin nebo hoblin stébelnin sušení odpadá. (Úspora nákladù o cca 600 Kè/t peletek). Do výrobního procesu vìtšinou nepøichází surovina v optimálním tvaru, ale jako smìs pilin, hoblin, kouskù døeva a proto je ji tøeba pøed vlastní peletizací homogenizovat, upravit èástice na vhodnou velikost. To se zajišuje výkonným kladívkovým drtièem pøed peletizátorem, (protlaèovacím, matricovým lisem). Jen vyjímeènì se drtiè vynechává a nahrazuje tøidièem. Pøíkon drtièe je nìkolik desítek kW a svou spotøebou se pøibližuje spotøebì peletizátoru - lisu. Pokud technologický stav suroviny dovoluje homogenizátor vynechat, docílí se znaèných úspor investièních i provozních nákladù. Pøi dostatku suché suroviny postaèuje k její úpravì jen vhodná soustava sít.

Chlazení peletek

po výstupu z peletizátoru je zásadní nezbytností. Teprve po šetrném schlazení peletka dostává potøebnou pevnost a trvanlivost, nebo zatuhne lignin a pojivo. Použitý chladiè musí mít odpovídající výkonnost, musí zajišovat plynulý prùtok znaèného množství materiálu bez toho, aby ještì málo pevné peletky poškozoval. Proto chladiè patøí nejen k objemovì nejvìtším zaøízením výrobní linky, ale bývá také po sušárnì, drtièi a peletizátoru nejnákladnìjší. Tok vyrobených peletek smìøuje buï pøímo do expedièní váhy nebo do koncového zásobníku. Všechny výrobní prvky peletárny propojuje soustava horizontálních a vertikálních dopravníkù mechanických nebo vzduchotlakových. U vzduchotlakových je nezbytné použití rotaèních uzávìrù –turniketù. K dopravním systémùm se zaøazuje odluèovaè prachu a pøed expedicí je ještì zaøazeno vibraèní ploché nebo rotaèní síto, které z finálního výrobku odstraòuje prach a zlomky pelet. Z uvedeného pøehledu technologie vyplývá, o jak složitý výrobní systém se jedná, který musí být v provozu neustále sledován, k èemuž slouží øada teplotních a hmotnostních èidel a operaèní poèitaè. Neopominutelné jsou elektrorozvody, vodovod a další pøíslušenství provozu.

Orientaèní pøehled technických zaøízení peletárny: Pøíjem a sušení suroviny:

Skladovací a provozní hala , 60 x 16 (18) x 10 m Pøihrnovací šnekový dopravník suroviny, ( délka 6 m) Vynášecí, šikmý dopravník suroviny k sušárnì Oddìlovací, kalibraèní síto (podle potøeby a stavu suroviny) Šnekový, dávkovací dopravník suroviny do sušárny Rotaèní buben sušárny Topeništì, hoøák, dohoøívací komora Odtahový ventilátor sušárny Oddìlovací cyklon suroviny za sušárnou s turniketem Dopravník suché suroviny ke kondicionéru nebo drtièi Odluèovaè prachu pøed komínem Výmìník tepla z chladièe a sušárny – ekonomizér a komín

38

Peletování:

Drtiè suroviny pøicházející v suchém stavu ze „suché výroby“, (podle potøeby) Zásobník suché suroviny Kondicionér, zvlhèovaè, napaøovaè se zdrojem media Dávkovací šnekový dopravník suroviny do peletizátoru Peletovací lis s elektromotorem (40 až 90 kW) a výmìnnou matricí a pøíslušenstvím Protiproudý chladiè vyrobených pelet s ventilátorem a turniketem Dopravníky vertikální a horizontální, síto oddìlovaèe prachu a zlomkù Zásobník ochlazených pelet s dávkovaèem a expedièní váhou expedièní obaly Ovládací a regulaèní systém, rekuperátory tepla a elektrorozvody Mobilní manipulátor se surovinou na pøíjmu a v expedici strojù místo zahranièních. Uvedené investice je možno pak snížit na ménì než polovinu, to má pak vliv i na nižší výrobní náklady. Pøíklad investièní nákladovosti samotné výrobní linky døevních peletek bez sušárny a provozní haly s dodávkou všech potøebných strojù ze zahranièí podle nabídky firmy CPM, pùvodnì kalifornské firmy, poboèky v Holandsku, s výjimkou èeských elektromotorù, uvádí tabulka 10. Uvedené stroje pracují v Èeské republice zejména v krmiváøském prùmyslu. Pro výrobu topných pelet se však používají jiné úpravy otvorù protlaèovacích matric.

V cenové úrovni pøedstavuje investièní náklad na novou soustavu provozní budovy a strojního zaøízení s pøíslušenstvím bezmála 14 milionù korun pro výkonnost kolem l tuny peletek za hodinu, tj. kolem 5 000 tun peletek za rok. Pøi dalším zvyšování kapacity se zvyšují náklady jen na pøídavné zaøízení spojené se zdvojením èásti s peletovacími lisy, hala a sušárna postaèují i vyšším nárokùm. Reálné investièní náklady projektu peletárny závisí na tom, zda se provoz buduje jako zcela nový „na zelené louce“, nebo zda se využívá staršího vhodného objektu a starších, repasovaných zaøízení nebo levnìjších tuzemských

Tabulka 13: Ceny výrobní linky CPM døevních pelet pro výkon 5000 t/rok. Název stroje nebo zaøízení 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Šrotovník,drtiè CHAMPION (15*28) Elektromotor k drtièi, SIEMENS 75 kW (ÈR) Zásobník suroviny, dozrávací Míchací, šnekový dopravník - podavaè Elektromotor k podavaèi, SIEMENS 7,5 kW (ÈR) Frekvenèní mì niè, DANFOS, VLT 2815 Hydraulika k míchacímu podavaèi Teplotní èidlo PT 100 Peletovací,granulaèní lis CPM – C 20164 Náøadí a pøípravky speciální k lisu Matrice speciální na døevní pelety A 2516-4 Elektromotor k lisu, SIEMENS 90 kW (ÈR) Válec ovládací pneumatický (40 / 40 A) Systém mazání, automatický (ALS 200) Chladiè pelet protiproudý ( VK 14x14 RV) Vozík montážní k výmì nì matric KONZIK (ÈR) Cyklon odprašovací (0900) Ventilátor hlavní (GMB 11-05) Uzávì r otoèný (GS 250) Síto tøídící, rotaèní CRYLOC (4601) Montáž, zaškolení obsluhy Celkem

39

Investièní náklad (Kè) 680 000,75 000,100 000,450 763,15 200,30 888,27 750,5 362,1 439 806,24 156,74 230,95 000,20 196,112 876,342 045,30 000,37 521,81 642,40 821,366 729,165 000,4 215 461,-

V pøepoètu na 1 vyrobenou tunu peletek vychází mìrný náklad jen na linku peletizace, bez dalších nákladù na surovinu, sušení a halu na 684 Kè a t o ještì za pøedpokladu trvalého tøísmìnného provozu. Náklad na surovinu pro 5 000 tun peletek èiní dalších 6,6 mil. Kè, vèetnì sušení a

nákladù na sušárnu potom 7,9 mil. Kè roènì, to v pøepoètu na l tunu pøedstavuje 1 657,- Kè, což je 64,5 % všech pøímých výrobních nákladù. Jejich celkovou strukturu vèetnì nákladù na surovinu a odpisy budov uvádí tabulka 14.

Tabulka 14: Pøímé výrobní náklady døevních peletek vyrábì ných v novém provozu se zahranièními stroji s výkonem 5000 t/rok. Skupina nákladù

Celkem Kè / rok

Kè/tunu

%

Odpisy celkem Úroky celkem Opravy,údržba Surovina, palivo, piliny Mzdy a pojištì ní Elektrická energie Celkem

1,081 0 96,540 548,639 500,6,601 000,1,726 200,2,250 000,12,838 344,-

216,22 108,11 127,90 1 320,20 354,24 450,00 2 567,7

8,4 4,2 5,0 51,4 13,5 17,5 100,-

Na nezbytnou dopravu do obchodní sítì a spotøebiteli a na obchodní pøirážku nezbývá prakticky nic, protože cena dosažená v ÈR v roce 2000 vèetnì dopravy ke kotli spotøebitele dosahovala maximálnì 3 200,- Kè/t a vìtšinou se pohybovala kolem 2 500,- Kè/t. Stejnou výkupní cenu nabízejí i zahranièní odbìratelé (80 Euro/t). Je jasné, že potenciální investor musí hledat investièní i provozní úspory, má-li reálnì uvažovat o zavedení výroby døevních peletek.

mùže kalibrovat surovinu bez toho, aby se musela drtit. Naopak sušárna mùže být vynechána pøi zpracování dostateènì suchého odpadu z hlavní truhláøské výroby podniku, ale nemùže být vynechán pak homogenizátor, drtiè, pokud se má zpracovat do pelet veškerý suchý a tudíž velmi cenný odpad, èasto obsahující vìtší kousky døeva. V Èeskoslovenské republice bylo v zemìdìlských podnicích døíve v provozu kolem 200 výroben tvarovaných krmných smìsí a výroben granulovaných krmiv na bázi slámy, vìtšinou osazených bubnovými sušárnami BS, které jsou ještì mnohde k dispozici. Jejich cena po repasi nemusí vèetnì tepelného zdroje pøesáhnout 1 mil. Kè, což je zlomek ceny sušárny nové. Úspor je možno dosáhnout i ve spotøebì elektøiny vhodným nesoubìhem èinnosti elektromotorù a pøípadným vynecháním nìkterého prvku, napø. právì sušárny, náhradou vzduchových dopravníkù mechanickými a uplatnìním vhodnìjší technologie.. Znaèných úspor bude možno dosáhnout využitím repasovaných granulátorù èeské výroby (pùvodní výrobce TMS Pardubice, dnes jeho následovníci), jejich inovací a zvládnutím technologie výroby pelet na nich. Reálná cena topných peletek tak mùže dosáhnout hodnoty kolem 2 500,Kè/t, což v pøepoètu na GJ pro spotøebitele mùže být již výhodnìjší než spalování zemního plynu.

Možné úspory investièních a provozních nákladù výroby døevních peletek

Jak vyplývá z pøiložené tabulky, tvoøí nejvìtší podíl výrobních nákladù náklad na nakupovanou surovinu, z níž èást jde na palivo pro sušárnu. Investorem každé peletovací výrobny by proto mìl být velký zpracovatel døeva, který disponuje levnìjším vlastním odpadem, pokud možno suchým, s malými nároky na pøepravu a sušení. Velmi nákladovì nároèné je sušení suroviny pokud se použije zcela nová sušárna a jako topné medium zemní plyn nebo LTO. Sušit by se mìlo vytøídìným hrubým odpadem ze suroviny (døevo) a jako sušárna starší, repasované zaøízení. Homogenizátor je pøi dostatku paliva s vyšším obsahem vody nahraditelný vstupním dvoustupòovým sítem, které

OPTIMALIZACE SPALOVÁNÍ PEVNÝCH FYTOPALIV Proces spalování pevných fytopaliv ovlivòuje øada faktorù:

40

-

-

-

vysoký podíl z paliva uvolòovaných plynných – tìkavých látek pøi teplotách nad 200oC, který mùže tvoøit až 80% hmotnosti sušiny paliva, dlouhé plameny pøi hoøení fytopaliv tvoøené velkým množstvím spalných plynù a obtížnosti prùniku potøebného kyslíku do nich pro dokonalé spálení, relativnì dlouhá doba prohoøívání spalných plynù, která trvá 0,5 až nìkolik vteøin (podle výkonu kotle a velikosti dohoøívacích komor), bìhem které nesmí být plamen nikde a nièím ochlazován, nebo by docházelo k tvorbì sazí, nezbytnost šamotových vyzdívek, vyšší spotøeba vzdušného kyslíku, respekt. spalného vzduchu, než je teoretická potøeba s ohledem na obtížné jeho promíchávání se spalnými plyny. nižší teploty mìknutí, teèení a tavení hlavnì u popele ze stébelnin (860-1100oC), nízké objemové hmotnosti vìtšiny fytopaliv, zejména u slámy, døevní štìpky, pilin (s výjimkou briket a peletek, poèínaje 40 kg/m3, z toho vyplývající vyšší nároky na prostory skladù i topeniš, urèitý podíl létavého popílku s obsahem tìžkých kovù, vyžadující speciální, nákladné filtry, zejména u topeniš vyšších výkonù, paliva ze stébelnin s vyšším obsahem chloru vyžadují uskuteènìní zvláštních opatøení u parních kotlù s vyšší teplotou u pøehøívákù než 550o C s ohledem na korozi, nízký obsah popele a jeho nedostateènou ochranou funkci u roštù vyžaduje u vìtších topeniš vodou chlazené rošty, topeništì vùbec bez roštu, nebo spalování fytopaliva spolu s uhlím, jehož popel mùže rošty chránit.

Projektová pøíprava kotelny na spalování fytopaliv vyžaduje proto velmi zodpovìdný pøístup a znalosti pøedevším o palivu, jeho vlastnostech, množství, zpùsobu dodávky a skladování i zpùsobu spalování. Použití standardního paliva je nezbytné.

Požadavky na zaøízení pro spalování pevných fytopaliv

Kromì obecných požadavkù na dokonalé spalování paliva, musí zaøízení na spalování fytopaliv vyhovìt nìkterým specifikùm: -

-

na vlastní topeništì, ve kterém se dodávané palivo postupnì dosušuje, zplynuje a prohoøívá, musí navazovat dostateènì veliký, zpravidla vyšamotovaný prostor, nazývaný dohoøívací komora, ve kterém je pøívodem sekundárního vzduchu zajištìno dokonalé prohoøení spalných plynù pøed tím než pøedají teplo teplosmìnným plochám. Primární vzduch pøichází do topeništì palivem nebo roštem a udává tepelný výkon a vzduch sekundární ovlivòuje jakost prohoøení plynù a strukturu emisí, vyzdívka topeništì a dohoøívací komory musí mít schopnost akumulovat teplo, vyrovnávat tak nerovnomìrnosti hoøení a pùsobit jako katalyzátor prohoøívacího

-

-

procesu spalných plynù, zaøízení pro pøívod vzduchu do topeništì a dohoøívací komory musí umožòovat dodávku 8-9 m3 vzduchu na 1 kg sušiny paliva s možností regulovat podíl primárního a sekundárního vzduchu v závislosti na etapì hoøení. Pøi pøidání paliva stoupá podíl zplynovaných paliv a potøeba sekundárního vzduchu, pøi dohoøívání, kdy se okyslièuje žhnoucí døevní uhlí stoupá podíl primárního vzduchu. To øídí O2 (LAMBDA) sondy podle obsahu CO,CO2 a O2 ve vystupujících spalinách – komínových plynech, výhodnìjší se jeví zaøízení, ve kterých spalné plyny pøecházejí pøes žhnoucí døevní uhlí, nebo nechlazený dohoøívací prostor tvoøený rozžhavenou keramikou, budoucnost patøí topeništím a automatizovaným provozem, spalujícím standardní, tvarovaná paliva s velkou koncentrací energie v objemové jednotce (peletky, brikety), pøípadnì i velkým topeništím na døevní štìpku a slámu se standardním obsahem vody.

Zaøízení pro spalování pevných fytopaliv

Rùzné formy pevných fytopaliv se spalují v zaøízeních o nìkolika kW tepelného výkonu (lokální kamna pro jednu místnost) i v teplárnách o nìkolika desítkách MW. Èlovìk využívá oheò ze døeva již asi 400 000 let, avšak teprve v posledních 20 létech v soutìži s ušlechtilými fosilními palivy dostalo spalování fytopaliv skuteènì vìdecký základ jak ve zpracování paliv, tak zejména v procesu spalování a tedy v konstrukci topeniš. (U nás se o to zasloužil pøedevším doc. K. Trnobranský z ÈVUT). Postupnì se až na více než 80% zvýšila úèinnost využití energie obsažené v palivu (a nìkteré kotle s kondenzaèními jednotkami mají úèinnost blížící se 100 %), podstatnì se zlepšily emise, (ubylo škodlivin ve spalinách), zvýšila se kulturnost práce v kotelnách využitím automatizace atd. Pro zajištìní ekologických a ekonomických požadavkù musí každé topeništì na pevná fytopaliva splnit bezezbytku tøi požadavky: - musí bez problémù dosušit doporuèené palivo na nulový obsah vody bez ohrožení konstrukce topeništì a teplosmìnných ploch, - musí zajistit dokonalé prohoøení znaèného množství vznikajících spalných plynù pøi zmìnách jejich objemu v procesu hoøení, s emisemi CxHy a CO do stanovených limitù, - musí zajistit dokonalou oxidaci vznikajícího døevního uhlí po odplynìní paliva bez nadmìrných emisí CO a N0x a nedopalu. Dokonalé pøedání tepla z prohoøelých plynù a døevního uhlí do teplonosného media v tepelném výmìníku, stejnì jako nízká komínová ztráta pøi celkové úèinnosti min.85 %, se považuje za nezbytnost a samozøejmost.

Zaøízení pro lokální vytápìní – kamna, sporáky, kachlová kamna

Pokojová kamna, sporáky a kachlová kamna, (která zvl᚝ opìt pøicházejí do obliby) tvoøí stále vìtšinu zaøízení pro

41

spalování polínek a v poslední dobì i peletek. Ze starších našich pokojových kamen vyhovují víceménì jen kamna se spodním odhoøívání (systém CLUB), vzhledem k výhodnému spodnímu odhoøívání tvrdého døeva, nahrazujícímu i uhelné brikety. Mohou se spalovat i døevní brikety a peletky. Je možné spoleèné spalování døeva a uhlí pøi trvalém provozu, který lépe vyhovuje velkému potenciálu akumulace tepla do šamotové vyzdívky než pøerušované vytápìní. Z novinek jsou žádaná tzv. krbová kamna s prùhledítkem na spalování polínek, briket nebo v jiném provedení peletek, která kromì tepelné pohody vytváøejí i pøíjemnou pohodu psychickou pohledem na plápolající plameny. Zvl᚝ pohodlná jsou krbová kamna na peletky, umožòující dlouhodobé zásobování hoøáku z násypky, která mùže být umístìna i mimo vytápìnou místnost. U kuchyòských sporákù došlo k významnému zlepšení funkce využitím univerzálního, vertikálnì posuvného roštu. V horní poloze se používá jen pro vaøení a peèení, v dolní poloze umožòuje vytvoøení vìtší zásoby paliva pro delší dobu hoøení a vedení spalných plynù i na ohøívaè media pro vytápìní i nìkolika místností v zimì. Kuchyòské sporáky mají už také zaøízení pro oddìlený pøívod sekundárního vzduchu pod plotnu ke zlepšení hoøení plynù a vyšší úèinnosti.

-

dohoøívací ve spodní èásti kotle, do kterého proudí smìrem dolù proud hoøících døevních plynù turbulentním zpùsobem zajišujícím dobré prohoøení, teplosmìnný úsek tvoøený soustavou trubek, prostupù nebo litinových výmìníkù s  výstupem ochlazených spalin do komína.

Zpùsob regulace teploty vratné vody ( min. 65 0 C), dokonalé zplynování a hoøení i pøestup tepla zcela omezuje, za pøedpokladu suchého paliva (15% obsahu vody) tvorbu sazí, dehtu a kondenzátu na teplosmìnných plochách a zaruèuje dlouhou životnost kotle. Použití vlhkého paliva s následnou tvorbou kyselin však mùže jakýkoliv dokonalý kotel, zejména svaøovaný z ocelového plechu, rychle znièit. Prùchod spalovacího vzduchu u levnìjších døevozplynujících kotlù zajišuje dobrý komín, u dražších pomocný ventilátorek, který mùže být umístìn pøed kotlem – nebo za ním, což je z hlediska bezpeènosti provozu výhodnìjší. U nìkterých kotlù lze regulovat otáèky ventilátorku a tím i výkonnost kotle i u jinak obtížnì regulovatelných kotlù na kusové palivo. Obsluha se omezuje na obèasné pøiložení paliva 2 krát až 3 krát za den a obèasné odstranìní malého množství popele. Nìkteré typy kotlù mohou spalovat i hnìdé uhlí nebo smìs uhlí a døeva, potom štìrbina mezi prvním a druhým úsekem bývá jinak upravena. Tepelný výkon kotlù pro rodinné domky se pohybuje od 20 do 40 kW, pro vìtší domy mají vhodné kotle na døevo výkon až 100 kW a mohou spalovat pøípadnì i celá polena.

Kachlová kamna jako tradièní venkovský zdroj tepla nacházejí stále vìtší uplatnìní nejen jako ozdoba bytu. Dražší mají i výmìník na ohøev vody pro provoz radiátorù v dalších místnostech. Mohutná vyzdívka kachlových kamen vytváøí pocit pohody protože zajišuje emisi sálavého tepla, které se považuje za nejcennìjší druh citelného tepla. V provedení s automatickým spalováním peletek lze oèekávat zvýšení zájmu, zejména pro novostavby. Všechny výkonnìjší typy lokálních kamen moderního typu mohou být vybaveny pøídavným ohøívaèem vody, který umožòuje rozšíøené vytápìní místností z jednoho zdroje. Jejich tepelný výkon se pohybuje od 3 do 8 kW. Zatím se na nì nevztahují pøedpisy o emisích, ale v nìkterých evropských mìstech se povoluje jen ekologické palivo. Pokud výrobce hodlá prodávat kamna jako „ekologická“, nesmí spalování pøekroèit nízké limity emisí CO a NOx.

Automatické kotle

na spalování døevní štìpky pro rodinné domy jsou zatím u nás sice ve výrobì, ale v praxi spíše výjimkou. V zahranièí se používají s výkony kolem a pøes 100 kW. Jsou relativnì dražší, protože musí být vybaveny stejnì jako mnohem vìtší automatické kotle. Jejich pøedností je celosezonní automatický provoz, což je výhodné pro velmi zamìstnané obyvatele, starší a nemocné lidi, ale i instituce. V Rakousku jsou s oblibou instalovány do domovù dùchodcù, nìkdy v kaskádových sestavách. Automatické kotle (i lokální kamna) na spalování peletek se liší zcela jiným uspoøádáním spalování. Peletky jsou ze zásobníku pøivádìny šnekovým dopravníkem (nebo dopravníky) plynule nebo periodicky do speciálního hoøáku, kde zplynují a døevní plyn bezprostøednì odhoøívá v dohoøívacím prostoru tvoøeném kruhovým ohništìm z keramiky nebo ušlechtilé oceli. Do plamenù smìøuje proud sekundárního vzduchu z nìkolika horních trysek, zatímco primární vzduch pøichází ze spodu s palivem. (Zpùsob hoøení pøipomíná hoøení petrolejové lampy). Na prostorem dohoøívání plamenù bývá umístìn keramický nebo litinový deflektor, zpomalující rychlost výstupu plamenù a èásteènì vracející teplo do paliva. Prùniky kolem nebo støedem deflektoru pøechází horké spaliny na teplosmìnné plochy, vìtšinou trubkové. V trubkách bývají umístìny spirálové turbolátory, které èas od èasu (zejména pøi pøikládání paliva šnekovým dopravníkem) se pohybují a tak èistí tep-

Kotle pro vytápìní rodinných domkù

Pro oblasti, kde nebude zaveden zemní plyn, kde by se mìly snížit dosavadní emise ze spalování nevhodného hnìdého uhlí a kde je dostatek døevního paliva ve formì polínek, byly vyvinuty kotle, uvádìné na trh pod ponìkud nepøesným názvem døevozplynující nebo pyrolytické, charakteristické tím, že je v nich èásteènì oddìlená fáze zplynování døeva a prohoøívání vzniklého plynu. Tyto kotle mají tøi na sebe navazující úseky: - zásobníkový v horní èásti, ve které se pøikládají polínka. V nìm dochází ke zplynování paliva pøi omezeném pøístupu primárního vzduchu. Spalné plyny postupují do dalšího úseku pomìrnì úzkou štìrbinou ve vyzdívce, kterou je pøivádìn proud sekundárního vzduchu,

42

losmìnné plochy, i když jejich hlavním úèelem je zpomalovat proud spalin teplosmìnnou èástí kotle. Topeništì a kotle na štìpku nebo pelety jsou øízeny automatikou pøebírající signály o potøebì tepla v domì, teploty vody a signály struktury emisí a teplot ve spalinách za kotlem. Automatické kotle na štìpku a pelety jsou až o 100 % dražší (vèetnì nezbytného pøíslušenství) než kotle a lokální kamna na polínka s ruèní obsluhou, ale poskytují tepelný a obslužný komfort a náklady srovnatelné s kotli na olej nebo zemní plyn pøi dodržení všech ekologických požadavkù.

Kotle pro vytápìní velkých budov a blokù budov

Nároènost velkých budov a blokù budov se pohybuje v rozmezí 100 až 2000 kW, nejbìžnìjší výkon kotlù dosud u nás byl kolem 500 kW. Jsou to dnes vìtšinou automatické kotle na døevní štìpku, která je z velkého zásobníku pøivádìna šnekovými nebo redlerovými dopravníky. Šnekový vkladaè pøedstavuje zpravidla poslední stupeò za oddìlovacím turniketem nebo oddìlovací vertikální spádovou komorou. Mohou však být použity i hydraulické, pístové vkladaèe nebo rotaèní pohazovaèe paliva do topeništì. Topeništì jsou pøevážnì dvojího typu: - retortové odhoøívání se spodním pøívodem paliva a primárního vzduchu, které nìkdy navazuje na krátký rošt, nebo odhoøívání - na šikmém roštu s násypkou, která je souvisle napojena nad vlastní topeništì. Oba systémy odhoøívání navazují na rùznì uzpùsobenou dohoøívací vyšamotovanou komoru s pøívodem sekundárního vzduchu, ze které teprve pøecházejí spaliny na teplosmìnné plochy. Øízení procesu spalování s ohledem na tepelný výkon a výhøevnost paliva je øízeno automaticky s využitím nìkterého jednoduššího poèítaèového systému a potøebných èidel.

Pøídavné pøedtopeništì

Zvláštním øešením, umožòujícím další používání starších, zachovalých litinových kotlù ( napø.VSB IV), konstruovaných pùvodnì na spalování koksu a èerného uhlí i pro spalování biopaliv, je použití principu pøídavného pøedtopeništì, které se umisuje pøed vlastní, pùvodní kotel. Používá se u kotlù s výkonem pøes 100 kW, nìkdy i v provedení: jedno pøedtopeništì pro dva kotle o výkonu 2 x 300 kW, èímž se snižují poøizovací náklady. Zámìr je jednoznaèný: spalování døeva v neupraveném kotli na koks je nevhodné, tepelný výkon klesá na polovinu, dlouhé plameny dosahují až do komína a emise jsou nepøijatelné. Pøedtopeništì je v horní èásti tvoøené násypkou paliva, ve spodní èásti je vybaveno roštem, zaruèujícím jednak zplynování paliva po pøívodu primárního vzduchu, jednak propad popele. Vodorovnou štìrbinou pøecházejí spalné plyny do dohoøívací komory, kam se pøivádí ohøátý sekundární vzduch. Plameny hoøícího plynu prakticky konèí na kraji pùvodních kotlù, jejichž vyzdívka

se po úpravì podobá vyzdívce kotlù plynových. Rozpálená vyzdívka nahrazuje žhnoucí koks s jeho sálavým úèinkem na teplosmìnné plochy. Kromì toho jsou postupnì ochlazované plyny vedeny ještì stávajícími prùduchy tìchto teplosmìnných ploch. Zkoušky provádìné VÚZT v kotelnì školy v Rudíkovì ukázaly, že tepelný výkon u kotlù VSB IV zùstal i pøi spalování døevní štìpky zachován a dokonce byla zvýšena i úèinnost pøestupu tepla. Teplota komínových plynù za kotlem se pohybovala od 110-1300 C, zatímco teplota nad roštem v pøedtopeništi dosahovala asi 8000 C a v dohoøívací komoøe 11000 C, což vyhovuje i z hlediska tvorby emisí vèetnì NOx. Podle provedení a vstupních otvorù násypky je možno v pøedtopeništích tohoto typu spalovat i kusové døevo a tvarovaná, lisovaná paliva pøidávaná ruènì. Protože zcela nové kotle s tepelným výkonem 500-1000 kW vycházejí v automatizovaném provedení v pøepoètu Kè investièních nákladù na 1 kW výkonu dráže než kotle pod 100 nebo pøes1000 kW,(všechno pøíslušenství je stejné jako u vìtších kotlù), je použití levnìjšího pøedtopeništì ke starším litinovým uhelným kotlùm ekonomicky výhodné.

Kotelny pro místní dálkové vytápìní

Úvahy státní energetické politiky poèítají s tím, že v místech soustøedìné výstavby v menších obcích (OÚ, škola, Zdravotní støedisko, domovy dùchodcù, bytovky), kam nebude zaveden zemní plyn, by mohly být vytápìny centrální kotelnou na fytopaliva, pokud je jich v okolí dostatek (døevo, sláma). Stávající budovy mají vìtšinou už nìjaký systém ústøedního vytápìní, takže dožívající uhelné kotle by pak byly nahrazeny výmìníkovými stanicemi a teplo by dodávala centrální kotelna. V nìkterých pøípadech už i kotelna existuje, ovšem na hnìdé uhlí – se všemi známými nedostatky. Jedná se o použití nových nebo adaptovaných kotlù na fytopaliva, z nichž nejpøíhodnìjší je døevní štìpka nebo lisovaná sláma. Nároky na palivo nejsou tak pøísné jako u malých topeniš a palivo se mùže ještì upravovat, respektive dosoušet nìkterým zpùsobem s využitím vnìjšího nebo pøihøátého vzduchu. Ideální je, když dodavatelé paliva pro kotelnu jsou zároveò odbìrateli tepla, jako je tomu v Rakousku ve venkovských výtopnách. Provoz rekonstruované kotelny mùže být zcela automatizován s dálkovou kontrolou a sledováním pøes telefon nebo vysílaèku. (jednu švédskou experimentální kotelnu na døevní štìpku z vrb kontroluje dánský výrobce na vzdálenost 500 km). Rozvody po obci, pokud již nejsou z døívìjška v provozu, ovšem podstatnì zdražují investici ( 5 – 7000 Kè/m), ale v zahranièí na nì pøispívá zpravidla stát. Bez dotací je výstavba nových centrálních výtopen na vesnicích, zejména s rozptýlenou zástavbou nereálná. Pøibližnì stejného pohodlí pro obèany však mùže zajistit systém automatických kotlù na spalování pelet pøi podstatnì nižších investièních nákladech. Kotle se používají vìtšinou automatické na spalování prùmyslové nebo lesní štìpky èi kùry nebo balíkované slámy s øízeným procesem spalování, výkonu i emisí. Vyho-

43

vující je systém evidence spotøeby paliva a spotøeby tepla u jednotlivých odbìratelù, nebo na mìøidla tepla v jednotlivých domech je vedením napojen centrální poèítaè u kotelny. Øešení centrální kotelny pro obec vítají vìtšinou staøí lidé, kterých už je dnes na vesnici hodnì, ale i lidé dojíždìjící za prací. U chalupáøù je zájmu ménì, ale pokud mají svùj objekt v obci, zpravidla se døíve nebo pozdìji pøipojují pokud je to pro nì ekonomicky výhodné s tím, že vytápìní jejich domu je øízeno èasovým spínaèem na požadovanou dobu. Kotelny v menších obcích jsou vìtšinou osazeny dvìma kotli, z nichž jeden je na pøevažující palivo v místì (døevo a sláma) a má vìtší tepelný výkon, druhý je záložní tøeba i na jiné náhradní palivo (pelety). Vìtší výtopny mívají ještì záložní kotel na olej, kromì toho èasto i akumulátor horké vody (na 24 hodin provozu pøi odstávce kotelny). Kaskádové øešení použití kotlù umožòuje operativní a optimální využití potenciálu kotlù.

-

V pøepoètu na dodávku tepla vycházejí nìkdy centrální výtopny jako nákladnìjší (Kè/GJ) v porovnání s jednotlivými automatickými kotli v jednotlivých domech, nebo systém je investiènì nároènìjší o rozvody po obci až o 50 %. Výhledovì se však mohou nákladové relace mìnit. Døevní štìpky pro kotelnu budou vždy také asi o 50 % levnìjší než peletky pro malý automatický kotel. Záležet bude vždy na pøesném rozpoètu nejen kotelny, rozvodù a jednotlivých kotlù, ale také na možnostech výroby a dodávky potøebných paliv. Rozhodující pro velkou centrální nebo blokovou kotelnu je existence velkého trvalého odbìratele tepla podniku a dostateèný poèet velkých budov v obci soustøedìných blízko sebe. Podrobnìjší výpoèty v oblasti tzv. optimalizace bioteplofikace vìtší èeské vesnice dokazují, ze je ekonomicky investiènì i provoznì výhodné kombinovat nìkolik menších blokových kotelen (u institucí nebo podnikù) s individuálním vytápìním automatickými kotly na peletky v rodinných domcích.

Základní obecné podmínky pro využívání systému venkovských výtopen ( Z rakouských dlouhodobých zkušeností) -

-

-

ostatní obyvatele obce, kteøí budou mimo rozvodnou sí výtopny, (automatické kotle na štìpku nebo peletky), poctivý a spolehlivý systém evidence a revize odbìru tepla a jeho vyúètování.

politická vùle vlády zlepšit životní podmínky na vesnici, využívat místní zdroje energie, zejména obnovitelné a zájem zlepšovat životní prostøedí, omezovat tìžbu fosilních paliv a dovozy energetických zdrojù ze zahranièí. Existence pøíslušných zákonù, naøízení a fondù, zájem všech nebo pøevážné vìtšiny obèanù, podnikù a institucí v obci na vybudování centrální výtopny a uplatnìní místních zdrojù paliv, dostatek levného paliva z dosažitelného okolí (døevo, sláma, úèelovì pìstované rostliny pro energetické využití), nejlépe od dodavatelù, kteøí budou zároveò i odbìrateli tepla, jistota, že výhledovì nebude do obce zaveden zemní plyn, dobrý projekt vycházející z dobré studie proveditelnosti a ekonomické efektivnosti od dùvìryhodné firmy, dobré technické øešení kotelny a dostateèné zatížení rozvodù tepla (pøibližnì 1 kW tepelného výkonu na 0,5 max. 1 metr délky rozvodù), zajištìní min. 40% dotací od státu (s zdùvodnìním zlepšení životního prostøedí, zlepšení podmínek pro turistický ruch, zamìstnanosti atd.), levný dlouhodobý úvìr s odkladem splátek po uvedení do provozu, trvalý, celoroèní odbìr tepla urèitým podnikem nebo institucí v místì, iniciativní pøístup obèanù pøi výstavbì, (pøedchozí osvìtová èinnost nezbytná), spojení prací na výkopech pro rozvod se souèasnou výstavbou kanalizace, vodovodù, silnic a ulic, elektro rozvodù atd., zajištìní vhodného paliva i pro domy a komfortu pro

Velké teplárny a elektrárny na pevná fytopaliva

Pøímo ze zákona mají velké energetické podniky v Dánsku a Švédsku povinnost každým rokem zvyšovat využívání obnovitelných zdrojù energie o 1%. Nejvìtší teplárna ve Stockholmu už nyní spotøebovává místo práškového uhlí až 250 tun døevních peletek dennì, dovážených z výrobních závodù ze vzdálenosti až 70 km. (Švédsko vyrábí 800 000 tun peletek roènì). Kromì peletek spaluje i další palivo drobného zrnìní, jako jsou olivové pecky apod., které dováží lodìmi až z Afriky. Øady tepláren a elektráren v Dánsku spaluje døevní štìpku a slámu samostatnì nebo v urèitém pomìru s uhlím, což se považuje za výhodu zejména s ohledem na nízké emise. Fytopaliva pøidává v Dánsku øada spaloven ke komunálnímu odpadu a vyrovnává tak jeho nízkou výhøevnost. Pro uvedené úèely se v zahranièí používají jednak roštová, ale i fluidní topeništì, dokonce jsou ovìøovány systémy parního tlakového zplynování v návaznosti na plynoparový systém výroby elektrické energie. Za znaènou pøednost spoleèného spalování uhlí se døevem nebo slámou se v zahranièí považuje možnost vázání síry z uhlí na draslík a jiné prvky (chlor a vápník) z fytopaliv, zejména ze slámy. Literární prameny uvádí, že pøi urèitém pomìru tìchto paliv (1 : 1) nebylo nutné v Dánsku u výtopen a tepláren budovat pøídavné a nákladné odluèovaèe síry.Výsledný síran draselný, síran vápenatý, pøípadnì chlorid draselný zùstávají v popeli a pøedstavují minerální hnojivo. Systémy pøidávání fytopaliv do pùvodních uhelných elektrárenských kotlù používají pøídavného hoøáku na drcenou nebo øezanou slámu. Døevní štìpka se pøidává pøímo na

44

uhlí na rošty. Pøi tìchto informacích z ciziny je jen tøeba litovat, že pro rùzné nejasnosti a nevùli nebyla ani zkušebnì odzkoušena možnost spolu - spalování drcené slámy v elektrárnì TUŠIMICE, jak bylo svého èasu navrhováno. Námitka, že by bylo nutno vybudovat zcela nový fluidní kotel u elektrárny, která v dohledné dobì mìla být odstavena neobstála, protože vìtšina kotlù v dánské energetice nedisponuje pøi spalování fytopaliv tìmito kotli a funguje dobøe jen s pøídavnými hoøáky. Ani námitka, že sláma má sice vyšší výhøevnost (14 MJ/kg)než uhlí z dolu NÁSTUP (10 MJ/ kg) a ménì popele, ale vyšší cenu než uhlí (600 Kè/t sláma a 400 Kè/t uhlí) neobstojí, protože uhlí se ve skuteènosti tìží za mnohem vyšší, dnes rùznými zpùsoby dotovanou cenu. Návrh pro využití slámy pro elektrárnu TUŠIMICE poèítal i s využitím odpadového tepla právì pro vytápìní okolních vesnic, které by mohly bez problémù dodávat do elektrárny více 25 000 tun slámy za rok. Zatím se tak i nadále topí v okolních vesnicích uhlím.

Závìr k zaøízením pro spalování pevných fytopaliv

Nepochybnì døíve nebo pozdìji dospìje naše spoleènost k poznání, že je nutné využívat domácí, obnovitelné zdroje energie alespoò v míøe jako v zahranièí a že domácí fosilní zdroje jsou v dobì nìkolika desetiletí vyèerpatelné a že dovoz energetických zdrojù ze zahranièí znaènì zatìžuje celé hospodáøství a že není možno skuteèné náklady na tìžbu uhlí a výrobu elektrické a tepelné energie hradit z daní

obyvatelstva a že mìrnou spotøebu energie na jednotku výrobku bude tøeba srovnat s EU. Do 10 až 20 let by se mìl podíl obnovitelných zdrojù energie (hlavnì fytopaliv) ze souèasných 1,5% zvýšit na 6 až 12%, protože jednak klesne souèasná ekonomicky neodùvodnìná nadspotøeba energie, jednak stoupne využívání obnovitelných zdrojù, jak to považují EU a rùzné mezinárodní dohody o snižování emisí CO2 z fosilních zdrojù. Nepochybnì vznikne øada podnikù vyrábìjících a dodávajících potøebné standardní fytopalivo ve formì štìpky, polínek, peletek, briket, balíkù slámy. Postupnì bude vybudována soustava venkovských výtopen na místní fytopaliva, když v první etapì budou pøednostnì pøestavovány stávající uhelné kotelny. Tìžba uhlí, jakožto cenné domácí suroviny bude postupnì omezována tak, aby uhlí jako strategická reserva zùstalo mnohem déle k dispozici než pøedpokládaných 30-40 let. Za perspektivní je možno považovat spolu spalování fytopaliv s uhlím u vìtších spotøebitelù. Tím by byla øešena i problematika kogenerace tepla a elektøiny z fytopaliv, která není jednoduchá. Perspektivní je také rozvoj výroby a spalování topných peletek, umožòujících komfortní a ekologické vytápìní rodinných domù a bytù tam, kde není a nebude zaveden zemní plyn. Pro celý proces podstatného zvýšení podílu fytopaliv na krytí energetických potøeb státu na alespoò 10% vyžaduje uplatnìní politické vùle vedení státu, vypracování øady zásadních právních norem, které by vytvoøily vhodný rámec pro vyrovnání ceny a nákladovosti energie z fosilních zdrojù a umožnily pìstovat rostliny s vysokým výnosovým potenciálem.

KOTELNA NA BIOMASU DEŠNÁ První vesnická, obecní a experimentální výtopna na slámu v ÈR byla realizována podle zahranièních vzorù v obci Dešná, okres Jindøichùv Hradec. Výtopna má dva kotle o celkovém instalovaném výkonu 2,7 MW na kombinované spalování balíkové slámy a døevní štìpky. Vytápí 86 objektù v obci. Znamenala velký prùlom v osvìtì široké veøejnosti, nebo než byla postavena v Èeské republice se informace o tomto zpùsobu vytápìní vesnice našly jen v odborné literatuøe nebo pøi exkurzích do Rakouska. Zkušenosti z Dešné mají obecnou platnost a proto je uvádíme v této publikaci.

Obec Dešná

Obec Dešná leží v nadmoøské výšce 466 metrù v rovinaté krajinì na rozhraní jižní Moravy a Èech, v bezprostøední blízkosti státní hranice s Rakouskem v okrese Jindøichùv Hradec a katastrem sousedí s okresy Tøebíè a Znojmo. Obecní úøad se stará o celkem sedm místních èástí (Danèovice, Dešná, Bìlèovice, Hluboká, Chvalkovice, Plaèovice a Rancíøov) s celkovým poètem 760 obyvatel. Nejvìtším sídlem je Dešná, kde žije trvale 320 obyvatel. . Tento poèet obyvatel se udržuje již od poloviny minulého století pouze v Dešné, v ostatních místních èástech dochází

k výraznému úbytku. V obci je pomìrnì vysoký stupeò vybavenosti, je zde pošta, zdravotní a matrièní obvod, fara a kostel, základní škola, mateøská školka, kulturní dùm, dvì restaurace a dva obchody. Není zde prakticky, kromì menší odìvní provozovny a menší pily, zastoupen prùmysl. Pøevážnì zemìdìlský charakter obce se zachoval i do dnešní doby zejména vzhledem k pøíznivým pùdním podmínkám. Zemìdìlství, které má nadále velkovýrobní charakter, je hlavním zdrojem pracovních pøíležitostí. Rozptýlená zástavba obce v èase nezmìnila ve vìtšinì pøípadù svùj charakter a je ukázkou tradièní venkovské architektury. Místní èást Plaèovice je chránìnou památkovou zónou. Obec Dešná dále spravuje vlastní lesní porosty, provozuje autodopravu, vodovod a kanalizaèní systém. Obec není a asi nebude v budoucnosti plynofikována, trpí pomìrnì vysokou nezamìstnaností, která do znaèné míry vyplývá ze souèasné situace v zemìdìlství. Obec Dešná obdobnì jako velká vìtšina èeského venkova byla v dobì pøed druhou svìtovou válkou plnì sobìstaèná v zásobování palivem, a to pøedevším døevní hmotou z vlastních lesù. Po válce bylo toto ekologické palivo

45

Technické øešení kotelny Dešná

nahrazeno levným uhlím, které umožnilo uplatnit bìžné ústøední teplovodní vytápìní v novì stavìných a modernizovaných venkovských domech. Dosáhlo se tak s výraznì vyššího standardu bydlení v rodinných domech než poskytovala døívìjší lokální topeništì, ovšem zùstala nìjaká práce s palivem, popelem a vznikl problém se zneèišováním ovzduší, zvláštì za zimních inverzí. S postupujícím zájmem o zlepšování životního prostøedí a nástupem plošné plynofikace bylo nutné rozhodnout o modernìjším a ekologickým zásobování obce teplem. Zvažovány proto byly dvì varianty – plynofikace nebo návrat k samozásobování obce vlastním energetickým zdrojem zejména dostatkem obilní slámy z místní zemìdìlské velkovýroby. Možnosti získání dostateèného množství slámy vycházejí z pøírodních podmínek území obce Dešná, která má celkem výmìru katastru 3767 hektarù, z èehož 3088 hektarù je zemìdìlská pùda (82 %), na které jsou z vìtší èásti pìstovány obilniny a øepka. Pouze 55 hektarù zabírají lesní plochy. Vzhledem k relativnímu dostatku zemìdìlských ploch je i reálná výhledová možnost zajištìní potøebného množství paliva z rychlerostoucích døevin. Produkce øepkové slámy se pohybuje mezi 3 až 4 tunami na hektar, produkce obilní pak èiní pøibližnì až 4 tuny z hektaru. K zásobování celé obce teplem proto by mohla staèit produkce slámy z cca 8 % výmìry zemìdìlské pùdy. Po podrobné pøípravì bylo rozhodnuto volit cestu samozásobování obce teplem, a to jak z dùvodù ekologických, tak ekonomických (pøíslib dotace na výstavbu) se snahou zachovat život a zamìstnanost na venkovì, které jsou do znaèné míry závislé na zemìdìlské výrobì. Pøedstavitelé obce reagovali na vyhlášený program ozdravìní ovzduší MŽP ÈR a SFŽP a rozhodli se nahradit pøevažující uhelné lokální vytápìní centrálním zdrojem na spalování pøebytkù slámy. Vzorù na rakouské stranì hranic bylo dost. Bezprostøední okolí obce nabízelo dostatek tohoto paliva, na jeho využití byl zpracován projekt výtopny. Pùvodnì se uvažovalo o vhodné, ale drahé technologii z Dánska. Pøi výbìrovém øízení na dodavatele projektu a stavby se však ukázalo, že èeská technologie je srovnatelná a cenovì dostupnìjší. Pro realizaci projektu byl vybrán hlavní dodavatel technologie STEP TRUTNOV a.s. (spalinové výmìníky, spalinové cesty a èištìní plynù) a hoøáky VERNER GOLEM. Tím se celkové investièní náklady proti pøípadné zahranièní dodávce podstatnì snížily. Pro výstavbu budovy výtopny byl vybrán doposud nevyužívaný pozemek poblíž centra obce. Pøitom byla adaptována a využita v tìsném sousedství stojící volná stodola pro sklad slámy. Instalovaný výkon zdroje 2,7 MW postaèuje pro vytápìní a pøípravu teplé užitkové vody jak v obci Dešná, tak v sousedních Danèovicích i Plaèovicích. Tyto obce jsou vzdáleny 600 m od prozatím ukonèeného rozvodu tepla v Dešné. S napojením tìchto místních èástí se uvažuje v budoucnu. Výstavba celého zdroje probíhala od 17.2.97 do 30.9.97 (stavební i technologická èást). Zdroj byl uveden do zkušebního provozu 1. øíjna 1997 a do trvalého provozu byl spuštìn 14. 3. 1998.

Technologie této kotelny vèetnì mechanizovaného skladu paliva je složena z dodávky komponentù a technologických celkù vesmìs od èeských výrobcù. Základním rysem technologií kotlových jednotek je stavebnicové uspoøádání: - hoøák pro spalování biomasy GOLEM, firmy VERNER, - spalinový výmìník s dohoøívací komorou firmy STEP, - dopravní cesty pro biomasu ze skladu paliva do kotlù, rùzní dodavatelé.

Øepková a obilní sláma se po sklizni obilí sbírá a lisuje lisem HESTON do kvádrových balíkù o rozmìrech 120x90x160 cm na polích v bezprostøední blízkosti obce. Ukládána je do stohù pomocí hydraulických nakladaèù. Stohy slouží jako meziskládka pøed pøepravou do krytého skladu - upravené stodoly. Z dopravních prostøedkù jsou balíky složeny pøed skladem a pomocí vysokozdvižného vozíkù v nìm uloženy. Ve skladu lze umístit i 270 balíkù slámy o hmotnosti jednoho balíku asi 280 kg, což pøedstavuje zhruba 750 tun. Toto množství postaèí podle odbìru tepla na 14 až 50 dnù. Denní spotøeba slámy se pohybuje okolo 1,5 tuny (6 balíkù ) pøi venkovní prùmìrné teplotì +100 C a do 5,5 tun (20 balíkù) pøi venkovní teplotì –150 až –200 C. Kromì slámy je kotelna schopna spalovat døevní štìpky a piliny, které jsou pøevážnì získávány z místní pily. Døevní hmota je uskladnìna v krytém betonovém zapuštìném zásobníku u kotelny, odkud je samostatným šnekovým a pásovým dopravníkem pøesunována do mezizásobníku pøed kotlem. Døevní hmota slouží rovnìž jako náhradní palivo v pøípadì nedostatku slámy nebo pøi vzniku technických problémù na kotli na spalování slámy. Balíky slámy jsou vysokozdvižným manipulátorem uloženy za sebou na 26 m dlouhém, zásobníkovém, øetìzovém dopravníku. Po nìm postupují do rozdružovaèe, kde je sláma z balíku oddìlována frézou na kousky dlouhé 10 až 15 cm. Ty jsou dále dopravovány pneumatickou dopravou do mezizásobníku v kotelnì, vzdálené 25 m od rozdružovaèe (požadavek požárníkù). Balíky slámy naplnìný øetìzový dopravník zajišuje dostatek paliva na celonoèní plný provoz kotlù, (pøi max. výkonu nejménì na 12 hodin). Ze zásobníku v kotelnì je palivo šnekovými podavaèi dopravováno do hoøákù. Náhradním palivem mohou být døevní štìpky, pro jejichž efektivní spalování jsou hoøáky rovnìž pøizpùsobeny. Jsou nainstalovány 2 hoøáky VERNER a.s, s navazujícími teplosmìnými výmìníky STEP TRUTNOV a.s. o výkonu 0,9 a 1,8 MW. Tato kombinace zajišuje optimální provoz v období rùzných venkovních teplot a podle nutné spotøeby. Dva kotle pøedstavují provozní jistotou v pøípadì technické poruchy. Pracují vìtšinou samostatnì. Palivo se vpravuje do hoøákù automaticky šnekovým dopravníkem, který je jištìn proti zpìtnému prohoøení paliva. Hoøáky mohou spalovat jak slámu, tak døevní štìpky do maximální velikosti 30x30x70 mm. Hoøáky na spalování biomasy mají automatické podávání paliva šnekovým dopravníkem, vodou chlazené dno a

46

keramikou silnì vyložený válcový spalovací prostor, který zabezpeèuje stabilizaci hoøení. Mechanický posuv paliva po dnu hoøáku zabezpeèuje i odstraòování popele. Hoøák je na konci vybaven drtièem popele a popel je automaticky dále dopravován do kontejneru. Celý provoz od zásobování hoøáku palivem, spalování a pøestup tepla do následného výmìníku, vlastního kotle, až po vynášení popela je øízen automaticky. Výhodou tìchto kotlù je to, že èásti podléhající korozi, která mùže u zaøízení pøi spalování zejména slámy s vyšším obsahem vody a chloru nastat, jsou konstrukènì oddìleny tak, aby jednak ménì plamenem trpìly a jejich výmìna snadná a levná. Tepelná úèinnost a celkové parametry kotlových sestav dosahují pøi doporuèeném palivu s nízkým obsahem vody a pøímìsí dobrých výsledkù zejména u emisí. Kotelna je øešena jako bezobslužná, pouze s pochùzkovým dohledem a je dostateènì výkonovì regulovatelná. Systém regulace a mìøení øídí komplexnì èinnost spalovacího procesu, dopravních cest paliva a celou strojní èást kotelny. Hoøák má vodou chlazené dno, posunovací zaøízení paliva a popele a spalovací komora vloženou keramickou klenbu. Toto øešení umožòuje spalovat i znaènì spékavá paliva, kterými jsou i sláma a kùra. Spalovací vzduch se pøivádí ventilátorem do nìkolika zón spalování. Za kotlem se automaticky kontroluje kvalita spalování a pøebytek vzduchu „lambda“ sondou. Dohoøívací komora je u paliv s dlouhým plamenem nezbytná a je zde vèlenìna do spodku spalinového výmìníku, èímž se zmenšil objem celého kotle. Je konstruována tak, aby úlet tuhých èástic popele do ní byl minimální a nedopal byl omezen. Pokud se spaluje biomasa s vyšším obsahem vody, klesá výkon kotlù a pøi snaze o zachování výkonu kotle roste spotøeba paliva zhruba o 25 %. Doporuèený obsah vody spalované slámy je proto 15 až 18% a nemìl by pøesáhnout 20 %, døevní štìpky lze spalovat do 30 % obsahu vody. Kotle mohou pracovat bez trvale pøítomné obsluhy, nutná je obèasná pochùzková kontrola a jsou vybaveny dálkovou signalizací. Kotle jsou regulovatelné od 30 % jmenovitého výkonu systémem úpravy pulsního pøísunu paliva. V dohoøívací komoøe se spalné plyny víøivì promíchávají a dohoøí. Spalinový výmìník zaruèuje vychlazení spalin na teplotu 180 až 2000 C. Mùže být do nìho zabudován pøídavný hoøák na kapalné palivo nebo zemní plyn, pokud by byl žádán náhradní provoz na další druh paliva. Èásti tepelného výmìníku, které jsou pøi provozu vystaveny zvýšenému koroznímu namáhání, lze vymìòovat. Odtahové ventilátory dopravují ochlazené spaliny pøes vírové odluèovaèe popílku do komína. Zachycený popílek je odvádìn podavaèem do zásobníku. Také popel ze spalovací komory je automaticky posunován k drtièi a je z komory vynášen šnekovým dopravníkem. Vlastní kotle a celá strojí èást jsou plnì automatizovány od pøisunu paliva až po odtah spalin a transport popela. Systém mìøení a regulace øídí a optimalizuje zejména vlastní spalovací proces, ale ovládá i všechny transportní cesty vèetnì dopravy tepla, tepelnou sítí. Dodávka tepla do obce

je mìøena centrálním mìøidlem, které slouží pro vyhodnocení výroby a úètování dodávek tepla. Kalorimetry jsou u každé pøedávací stanice u odbìratelù tepla. Teplo je dodáváno odbìratelùm dvoutrubkovou bezkanálovou teplovodní sítí s výpoètovými teplotami 105/700 C. Potrubí IZOPLUS má prefabrikovanou tepelnou izolaci s vnìjším ochranným pláštìm. Domovní pøípojky konèí pøedávacími místy s deskovými výmìníky a mìøením odebraného tepla. Vnitøní rozvody v domì si zajišovali odbìratelé sami. V obci je zatím celkem 86 pøedávacích míst, což pøedstavuje necelých 90 % pøipojených objektù v obci. K napojení vzdálenìjších místních èástí obce pro nedostatek finanèních prostøedkù již nedošlo. To se projevilo na mìrných investièních nákladech projektu. Pøedávací stanice jsou umisovány na zdech pøevážnì ve sklepích domù a zabírají v porovnání s kotlem na tuhá paliva velmi malé místo.(Odpadá také sklad paliva). Majitel domu si množství dodávky tepla mùže regulovat rùzným zpùsobem, napø. v závislosti na venkovní teplotì, vnitøní teplotì referenèní místnosti nebo pomocí termoregulaèních ventilù na radiátorech. Kvalitní regulaèní systém objektu je pøedpokladem hospodárného vytápìní.

Financování a ekonomika díla

Financování bylo z vìtší èásti zajištìno ze zdrojù SFŽP, a to jednak nenávratnou dotací a jednak pùjèkou s nízkým úrokem. Zbylá èást byla uhrazena z vlastních prostøedkù obce. Celkové investièní náklady stavby dosáhly výše 38,5 mil.Kè, z toho na vybudování rozvodù tepla a pøedávacích stanic bylo vynaloženo 17,5 mil. Kè. V pøepoètu èiní celková investice výtopny na jeden napojený objekt 447 674,- Kè, z toho náklady na rozvody otopné vody po obci èiní v pøepoètu 203 488,- Kè na jeden objekt. Poznámka: Je to, bohužel, mnohem více než investièní náklad na pøípadné automatické individuální vytápìní jednotlivých domù standardním biopalivem, napøíklad peletkami. Za období topnì sezóny 1998-1999 bylo vyrobeno 7592 GJ tepelné energie, to je 88,3 GJ na jeden vytápìný objekt. Spotøeba slámy byla celkem 655 tun s obsahem 9 170 GJ energie, to je 7,6 tuny na jeden objekt s obsahem energie 106 GJ. Úèinnost výtopny podle tìchto údajù je 82 % bez odeètu ztrát tepla v rozvodech, které mohou èinit asi 10 %. Cena dodávaného tepla byla zastupitelstvem obce stanovena na 240,- Kè/GJ, z toho pøímé náklady na 1 GJ bez odpisù a nákladù na splácení úvìrù jsou zhruba 116 Kè. Cena nakupované slámy dle uzavøené smlouvy èiní 550 Kè/t vèetnì dopravy do skladu, celkem za rok se zaplatí tak 360 250 Kè za palivo V pøímých nákladech se cena paliva podílí pøibližnì 20 %. (Sláma s prùmìrnou výhøevnosti 14 GJ/t s prùmìrným obsahem vody 18%, vyjímeènì s 21%). Na dodaný 1 GJ tepla bylo spotøebováno od 90 do 108 kg slámy. S rùstem ceny pohonných hmot a mezd se mùže cena slámy zvyšovat.

47

V cenì obilní slámy v r. 1998 byla 550 Kè/t a bylo v ní zahrnuto: cena slámy v øádku na poli, (cena hnojiva) prùmìrný náklad na lisování balíkù doprava do 5 km, podíl na zisku, danì, režie celkem

100,- Kè/t 220,- Kè/t 230,- Kè/t 550,- Kè/t

Z toho vyplývá reálná cena energie v palivu-slámì 47,45 Kè/GJ

ZÁVÌR K PROBLEMATICE VENKOVSKÝCH VÝTOPEN A VYTÁPÌNÍ NA VENKOVÌ Využití místní fytomasy pro energetické úèely v centrálním zdroji je ekologicky vhodné a snižuje podstatnì imisní zatížení prostøedí proti vytápìní uhlím. Na druhé stranì je nutno poznamenat, že bez dotace a zvýhodnìné pùjèky by centrální systém zásobování teplem v obci s malou hustotou potøeby tepla, danou rozptýlenou zástavbou a vzdáleností dalších potencionálních odbìratelù nemohl být realizován. Z lokálního hlediska však systém pro obec i pro spoleènost znamená centrální kotelna v Dešné pøínosy: - vznikly další pracovní pøíležitosti, - pøi získávání paliva se podporuje podnikání v místì výroby paliva, - peníze za teplo zùstávají v obecním rozpoètu a u dodavatele paliva, - obec sama mùže ovlivòovat cenu tepla, - výstavba zajistila pracovní pøíležitosti a pøíjem u dodavatele zaøízení, - byly získány velmi cenné provozní a ekonomické zkušenosti.

fosílního CO2. Popsaný pøípad centrálního zdroje na fytomasu je možno považovat za pilotní zaøízení – první v Èeské republice, které bylo dodáno èeskými výrobci a dodavateli. Dosavadní provoz prokázal, že se jedná o dílo technicky zdaøilé, které se vyrovná zahranièní konkurenci a mùže sloužit za pøiklad pro další projekty tohoto typu tam, kde jsou vhodné podmínky. Bude-li do budoucna vytvoøena dostateèná podpora v rozvoji bioenergetiky má Èeská republika ještì reálnou šanci dohonit náskok nìkterých našich blízkých sousedu, kteøí se aktivnì zaèali problematikou obnovitelných zdrojù energie zabývat již mnohem døíve. Základním negativním poznatkem je však vysoká investièní nároènost kotelny, nemožnost napojit další odbìratele a tak zlevnit mìrné investièní náklady. Zkušenosti z Dešné pomáhají pøi hledání nových vhodnìjších zpùsobù vytápìní našich vesnic místními biopalivy. Pro doplnìní uvádíme nìkolik následných akcí výstavby nebo pøestavby vìtších kotelen na spalování biopaliv.

Nìkteré další úspìšnì zrealizované akce

Ze širšího pohledu lze dále konstatovat, že bioenergetika pomáhá øešit další problém, který stále nabývá na významu, a to je nadprodukce potravináøského zemìdìlství. Velký význam má bioenergetika i ze sociálního hlediska, nebo vytváøí nové pracovní pøíležitosti zejména v ohrožených sektorech hospodáøství a zachovává finanèní toky v dané oblasti. V neposlední øadì je nepominutelný i fakt, že dochází ke zlepšení stavu životního prostøedí jak v místì provozovaného zaøízení, ale významný je i pøíspìvek k odvrácení ekologické katastrofy v souvislosti s prohlubováním skleníkového efektu v dùsledku emisí

-

-

48

Centrální výtopna pro obec Rokytnice v Orlických horách o instalovaném výkonu 5 MW využívající ke spalování døevní odpad ve formì štìpky a pilin a zásobuje teplem celé mìsto. Kotelna v areálu firmy Protheus s.r.o. Malé Svatoòovice o výkonu 900 kW na spalování døevních odpadù (vytápìní areálu firmy a sušení døeva) . Kotelna v Netvoøicích o výkonu 1,8 MW na spalování døevních odpadù – štìpky a pilin v areálu firmy Simba Toys (vytápìní a sušení døeva).

PØÍLOHA I : PØEHLED VÝROBCÙ A JEJICH PRODUKCE Úprava døevní hmoty drcením, používaná zaøízení

Nejèastìji u nás používaná zaøízení na dezintegraci drobného kusového odpadu pøed spalováním jsou rùzné rotaèní sekaèky, vìtšinou provozované jako transportní. Stacionární drtièe jsou vìtšinou vyrábìny na vyšší výkony zpracované hmoty (nad 500 kg/hod.). V Èeské republice se zabývají výrobou strojù pro desintegraci døeva tito výrobci: Vilém Bystroò – INTEGRACE, Podlesí 506, 757 01 Valašské Meziøíèí. Tel.:571623241, 608968447 E-mail: [email protected], www.bystron.cz Strojírenská spoleènost W + D, Mladoòovice, 538 21 Slatiòany, Tel.:605546185, 469685368, [email protected], www.tomahawk.cz ROJEK døevoobrábìcí stroje a.s., Masarykova 16, 517 50 Èastolovice, Tel.: 494339120, E-mail: [email protected], www.rojek.cz Ziegler, spol.s.r.o, ul. Dr. Klementa 1186, 330 23 Nýøany, Tel.: 019/931 111 Sušická strojírna a.s, Nádražní ulice 2/166, 342 53 Sušice, Tel.: 602479691

Dovozem uvedeného zaøízení ze zahranièí se zabývají. SILVACO a.s., Na Køeèku 365, Horní Mìcholupy, 109 04 Praha 10, Tel.: 272 083 127, E-mail: [email protected], www.silvaco.cz SOME Jindøichùv Hradec s.r.o., Jarošovská 1267/II, 3 7 7 0 1 J i n d ø i c h ù v H r a d e c , Te l . : 3 8 4 3 7 2 0 1 1 , E mail.:[email protected], www.somejh.cz

Úprava døevní hmoty lisováním, používaná zaøízení

Nejèastìji u nás používaná zaøízení na výrobu døevních briket jsou mechanické nebo hydraulické lisy. V Èeské republice se zabývají výrobou lisù pro briketování tito výrobci: Briklis, spol.s.r.o., 391 76 Slapy u Tábora, Tel.: 381278050, E-mail: [email protected], www.briklis.cz Britex, spol.s.r.o., Nádražní 910, 783 91 Unièov, tel.: 585051136, Stelon, spol.s.r.o., 793 52 Velká Štáhle, tel.: 585881111

Tab.15: Výrobce Briklis, spol. s r.o. Slapy u Tábora údaje výrobce vyrobených briket obsah násypky pøíkon stroje prùmì r brikety hmotnost lisu šíøka lisu délka lisu výška lisu cena lisu cca

jednotka kg.h-1 dm3 kW mm kg mm mm mm tis. Kè

Základní technické údaje lisù BRIKLIS HLS 15 HLS-25 HLS-50 15 25 50 250 250 1000 2,2 3,3 4,3 30 65 65 360 460 660 900 1070 1150 1000 1370 1370 1085 1260 1300 170 240

HLS-100 100 1000 9,4 50 1050 1810 1510 1300 430

HLS-200 200 1500 14 50 1450 2000 2020 1300 690

Tab.16: Výrobce Britex spol. s r.o., Unièov údaje výrobce vyrobených briket pøíkon stroje prùmì r brikety hmotnost lisu šíøka lisu délka lisu výška lisu

Základní technické údaje lisù ADAKK a BRITEX jednotka K-50 K-70 K-90 -1 kg.h 300 600 900 kW 15 50 74 mm 50 70 90 kg 500 7500 8000 mm 1200 1850 1850 mm 3500 4700 4700 mm 2000 2500 2500

49

BK-1000 1000 96 90 12000 1420 4830 2570

Tab.17: Výrobce RUF GmbH & Co.KG, SRN údaje výrobce vyrobených briket obsah násypky pøíkon stroje prùmì r brikety hmotnost lisu šíøka lisu délka lisu výška lisu

Základní technické údaje lisù RUF jednotka RB-110 RB-220 RB-440 kg.h-1 110 220 440 dm3 432 432 650 kW 7,5 11 30 mm 150 x 60 x 110 kg 1900 2000 23000 mm 1500 1500 2000 mm 1680 1680 1680 mm 1600 1600 1600

RB-660 660 820 30 3850 2180 27000 1800

Tab. 18: Výrobce Valmac, SPA, Costa, Itálie údaje výrobce vyrobených briket pøíkon stroje prùmì r brikety hmotnost lisu šíøka lisu délka lisu výška lisu

jednotka kg.h-1 kW mm kg mm mm mm

Základní technické údaje lisù BRICMATIC 1/50-130 1/55-150 1/65-150 1/75-150 180 380 600 800 15 30 37 55 52 56 67 77 2050 2700 4000 4800 900 900 950 900 2000 2650 3500 3500 2050 1950 2100 2100

Výrobci palivových briket z døevní hmoty

1/85-200 1200 55 87 6000 1100 4200 2200

1/95-200 1500 75 98 6300 1200 4900 2200

JOKA - TRADING, s.r.o. 190 16 Praha 9 Kolodìje, Tel.: 603 437 926 PELLETIA, s.r.o., Srdínkova 338, 500 04 Hradec Králové, Tel.: 495216069 SG STROJÍRNA, 342 01 Sušice, Tel. 602 479 691, STOZA, s.r.o. Lány u Dašic 63, 530 02 Pardubice, Tel.: 406 951 359

V Èeské republice se výrobou palivových briket z døevní hmoty zabývá nìkolik desítek výrobcù od malých až po velké výrobce, jejichž produkce èiní až 20 000 tun/ rok. Jedná se o brikety vyrábìné z døevního odpadu, bez ostatních zneèišujících pøímìsí. Uvádíme nìkteré z významnìjších výrobcù palivových briket, kde udáváme i základní informace o finálním výrobku. Dále uvádíme i výrobce topného granulátu (pelet) z odpadní døevné kùry. Výbìr je proveden tak, aby každý zde uvedený výrobce mìl jiný typ použitého lisovacího zaøízení. Bohemia brikety, spol.s.r.o., U krèské vodárny 24, Praha-Krè. CInvest Plus, spol.s.r.o. Opuštìná 4, Brno. Ekotherm, spol. s.r.o., Jablonec nad Nisou Firma Komárková, Líšany u Rakovníka. Holztherm, spol.s.r.o., K cihelnám 31, Plzeò. LIGNO Carbon, spol.s.r.o., Žehrov 48, Žïár u Mnich. Hradištì. SVAM brikety, spol. s.r.o., Žižkova 635, Kyjov

Výrobci topných biopeletek v Èeské republice

BIOMAC TRADE, Unièov – Závod Žïírec, okres Žïár nad Sázavou, BIOPAL,s.r.o., Chotìvice u Trutnova, PASTOREK, Kardašova Øeèice. PELLETIA, Hradec Králové, VERNER – EKOSTAR, Zbytniny, okres Prachatice,

Výroba kotlù a kamen na spalování biopeletek ATMOS CANKAØ a syn, Bìlá pod Bezdìzem BECHYNÌ, s.r.o., Lány, okr. Rakovník BENEKOVterm, s.r.o. Horní Benešov BERAN. s.r.o., Švihov BIOPAL, s.r.o., Frýdek – Místek ÈERNÝ Tomáš, Pozlovice u Luhaè. HAMONT, s.r.o., Frýdek Místek PRAGON, s.r.o., Praha PONAST, s.r.o., Valašské Meziøíèí STS J. Hradec,s.r.o., Jindøichùv Hradec VERNER, a.s., Èervený Kostelec

Výrobci a dodavatelé zaøízení pro výrobu biopeletek

BIOMAC – TRADE, s.r.o. 783 91 Unièov, Tel.: 603 503 279 BRIKLIS, s.r.o., 391 76 Slapy u Tábora, Tel.: 361 318 050 HLAVÁÈEK, s.r.o, Holice

50

VIADRUS, a.s., Bohumín

Malé lokální spotøebièe na døevo

Pro vytápìní malých prostor v oblastech, kde je dostatek palivového døeva se vždy døevo používalo jako tradièní palivo. Bylo obvykle spalováno v obyèejných uhelných, násypných kamnech, nebo kuchyòských sporácích, takže velká èást horkých spalin unikala bez užitku do komína, protože se nedala lépe využít. Tato situace se v poslední dobì mìní k lepšímu, protože na trhu se objevují kamna, konstruovaná na spalování kusového døeva s výraznì lepší úèinností. Jedná se o kamna do obytných místností, kde kamna plní též estetickou úlohu pøi bydlení. Tomuto úèelu vyhovují tzv. krbová kamna, která mohou být dle svého provedení ocelová nebo kachlová. Tato kamna jsou øešena pøevážnì jako teplovzdušná, nebo ohøívají okolní vzduch nasáváním do otvorù mezi vnitøním a vnìjším pláštìm topidla. Ohøátý vzduch vystupuje otvory v horní èásti kamen do místnosti. Podíl sálavé složky tepla od kamen èiní cca 25 – 30 % a projevuje se hlavnì pøi chladnutí, nebo ukonèení vytápìní. Haas + Rukov, spol.s.r.o., ulice SNP 13, 408 18 Rumburk,tel.: 412332351 e-mail [email protected], www.haas-rukov.com Kachlové krby, Lubomír Hrdina, Švihovská 19, 301 48 Plzeò, tel.: 377248258 Kovodružstvo v.d., Rokycanská 58, 312 60 Plzeò, tel.: 377261981, e-mail [email protected] , www.kovoplzen.cz Kovotherm, spol.s.r.o., Kodicillova 3, 264 01 Sedlèany, tel.: 318822242 Romotop, 742 01 Suchdol nad Odrou, Tel.: 556 770999, E-mail: [email protected], www.romotop.cz Servis Rynholec, spol.s.r.o., Rynholec 213, 271 01 N. Strašecí, tel.: 603201968 Verner, a.s., Sokolská 321, 549 01 Èervený Kostelec, tel.: 491631745

Základní technické údaje kotlù na døevo

V souèasné dobì se v Èeské republice zabývají výrobou malých teplovodních kotlù pro spalování døeva následující výrobci: AGROMECHANIKA, v.o.s., Netolická ul., 384 02 Lhenice, Tel.: 388 321 280, E-mail: [email protected] , www.agromechanika.cz

ATMOS, Jaroslav CANKAØ a syn, Velenského 487, 294 21 Bìlá pod Bezdìzem, Tel.: 326 701 404, E-mail: [email protected], www.atmos.cz BENEKOVterm s.r.o., Masarykova 42, 793 12 Horní Benešov, Tel.: 554 748 008, E-mail: [email protected], www.benekov.cz DAKON .s.r.o., Ve Vrbinì 588/3,794 01 Krnov, Tel.: 554 694 111, E-mail: [email protected], www.dakon.cz Dáša Køenovská – ACEJKO,(EKEN) Nezvalova 2, 792 01 Bruntál, Tel.: 554 712 407 FIEDLER – Zdenìk Fiedler, Nerudova 472, 384 22 Vlachovo Bøezí, Tel.: 388 320 006, E-mail: [email protected], www.kotle-fiedler.cz Ekoefekt s.r.o., areál Hlubina èp. 4, 436 01 Litvínov, Tel.: 476 732 214, 476 209 129, E-mail: [email protected], www.kotle.cz STS Jindøichùv Hradec, Jarošovská 58, 377 82 Jindøichùv Hradec, Tel.: 384 321 273, Jan ŠAMATA, 384 27 Vitìjovice èp. 87, okr. Prachatice, TEL.: 388 328 710, VERNER, a.s., Sokolská 321, 549 01 Èervený Kostelec, Tel.: 491465024, 491462135, E-mail: [email protected], www.verner.cz VOP 025 Nový Jièín sp., Dukelská 102, 742 42 Šenov, Tel.: 556 783 123, E-mail: [email protected], www.vop025.cz ŽDB a.s., závod topenáøské techniky VIADRUS, Bezruèova 300, 735 93 Bohumín, Tel.: 800 133 133, 596 083 050, E-mail: [email protected], WWW.VIADRUS.CZ Kromì uvedených výrobcù kotlù, kteøí vyrábí malé kotle vlastní konstrukce jsou v Èeské republice také výrobci vìtších kotlù (nad 100 kW), kteøí vyrábí kotle zahranièní konstrukce, nebo je zde kompletují a také renomovaní výrobci spalovacích zaøízení. Uvádíme nìkteré z nich: AGRAMETAL, spol.s.r.o., Jenišov u Karlových Varù, tel.: 017/43017 BIOPAL Technologie spol. s r.o., Zátiší 3249 738 01 Frýdek-Místek, Tel.: 558 646 331, E-mail: [email protected], www.biopal.cz ELBH, spol.s.r.o., Havlíèkova 35, 375 01 Týn nad Vltavou, tel.: 385721245,e-mail: [email protected] , www.elbh.cz TRACTANT FABRI, Královská cesta 292, 280 00 Kolín 4, tel.: 321720538, e-mail: [email protected], www.kolin.cz/tractant VYNCKE Praha, spol.s.r.o., Pod Krocinkou 7, 190 00 Praha 9, tel.: 697 85 38

Tab.19: Výrobce Agromechanika, Lhenice údaje výrobce

jednotka

DC-18

DC-23

DC-29

tepelný výkon obsah násypky hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

kW dm3 kg mm mm mm tis. Kè

18 100 250 520 980 1210 22,2

23 125 290 520 980 1230 25

29 140 320 590 980 1230 27

51

AM18E / AE 23E 18 / 23 110 400 590 990 1090 28,7 / 29

AM29E

AM 43E

29 130 420 590 990 1180 32

43 160 520 680 990 1270 37

Tab.20 : Výrobce BENEKOVterm, Horní Benešov údaje výrobce tepelný výkon obsah zásobníku max. délka døeva spotøeba paliva pøíkon kotle max. úèinnost hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

jednotka kW dm3 cm kg/h W % kg mm mm mm Kè

Ling-25 10-24 280 1-6,2 230 83 340 1410 834 1418 46000

Ling50 10-42 280

PyroLing 25D 10-25 100 38

2-8,4 260 84 450 1575 834 1565 57700

47 82 240 685 745 1092 25000

Tab.21: Výrobce ATMOS, Jaroslav CANKAØ a syn, Bìlá p. Bezdìzem údaje výrobce tepelný výkon obsah násypky max. délka paliva pøíkon kotle max. úèinnost hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

jednotka kW dm3 cm W % kg mm mm mm tis. Kè

DC-18 18 66 38 21 89 200 590 625 1060 19

DC-22 22 100 58 21 89 275 590 825 1060 22,5

DC-25 25 100 58 21 89 275 590 825 1060 24,5

DC-32 32 140 58 40 89 305 670 825 1120 29

DC-50 50 180 78 40 89 375 670 1025 1120 40,5

DC-80 80 180 78 65 89 450 670 1060 1240 57

Tab. 22: Výrobce ATMOS, Jaroslav CANKAØ a syn, Bìlá p. Bezdìzem údaje výrobce tepelný výkon obsah násypky max. délka døeva pøíkon kotle max. úèinnost hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

Jednotka kW dm3 cm W % kg mm mm mm tis. Kè

DC-25G 25 100 58 21 80-89 309 670 825 1120 33,5

DC-32G 32 140 58 21 80-89 315 670 825 1120 36,8

DC-40G 40 182 58 40 80-89 370 670 825 1270 40,9

C-20 12-24 100 33 21 81-84 292 590 625 1300 24,5

C-30 15-30 125 33 21 81-83 298 590 725 1300 28,9

C-40 20-40 150 53 40 86-87 370 590 825 1300 36,3

Tab.23: Výrobce DAKON údaje výrobce tepelný výkon obsah násypky max. délka døeva spotøeba døeva pøíkon kotle max. úèinnost hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

jednotka kW dm3 cm kg/h W % kg mm mm mm Kè

GASOGE N 24 13-24 95 50 7 50 86 350 560 1175 1200 27050

KP 18 PYRO 7,5-21 66 43 5,7 55 85 310 625 995 1185 25 000

52

KP 24 PYRO 8,5-25 86 54 7 55 85 315 626 1035 1185 26 200

KP 32 PYRO 11,5-30 114 480 8,5 55 85 340 686 985 1250 28 800

KP 38 PYRO 15,4-36 138 580 10 55 85 410 686 1085 1250 30 500

Tab.24: Výrobce STS Jindøichùv Hradec údaje výrobce tepelný výkon obsah násypky max. délka paliva pøíkon kotle max. úèinnost hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle prov. norm. cena kotle prov.,,E“

jednotka kW dm3 cm W % kg mm mm mm Kè Kè

P-20 8-20 85 35 21 72 240 600 820 1080 21350 25990

P-28 11-28 120 50 30 78 260 600 970 1080 23990 28990

P-40 16-40 170 50 41 80 380 760 1050 1350 31100 36500

P-55 22-55 200 50 41 84 420 760 1160 1460 34300 39700

Tab.25: Výrobce Verner, a.s.. Èervený Kostelec údaje výrobce tepelný výkon obsah násypky max. délka døeva pøíkon kotle max. úèinnost hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

jednotka kW dm3 cm W % kg mm mm mm Kè

V-25C 25 130 50 50 82 400 650 1035 1175 35900

V-45 45 183 50 70 85 630 690 1020 1600 55000

P-45 45 183 50 70 82 520 580 915 1475 45000

G-75 75 300 55 90 82 840 1170 1030 1640 89200

Tab.26: Výrobce Verner, spol. s r.o., Èervený Kostelec údaje výrobce tepelný výkon max. vel. štì pky spotø. paliva (30 %) vl. max. úèinnost hmotnost výmì níku šíøka výmì níku hloubka výmì níku výška výmì níku cena kompl. zaøízení

jednotka kW cm hod % kg mm mm mm tis. Kè

G-90 90 3x3x8 23 80-85 1,45 1000 1775 1430 400

G-225 225 3x3x8 56 80-85 3,2 1380 2250 1870 550

GV-350 350 3x3x8 88 80-85 3,2 1336 2260 1352 1200

GV-600 600 3x3x8 150 80-85 4,1 1420 2500 1445 1400

GV-900 900 3x3x8 230 80-85 6,85 1700 3000 1770 1730

GV-1800 1800 3x3x8 450 80-85 11,3 2025 3600 2100 2600

SZDO-400

SZDO500 500 2x2x2 175 5,7 85 7500 3100 3300 3000

Tab.27 : Výrobce Fiedler, Prachatice údaje výrobce tepelný výkon max. vel. štì pky spotø. paliva (30 %) vl. pøíkon kotle max. úèinnost hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle Cena kotle

jednotka

SZDO-50

kW cm kg/h kW % kg mm mm mm tis Kè

50 2x2x2 18 0,9 85 1100 2500 1400 1580 110

SZDO100 100 2x2x2 35 0,9 85 2400 2900 1800 2990

53

SZDO200 200 2x2x2 70 1,9 85 4500 2900 3000 2650

SZDO300 300 2x2x2 105 1,9 85 5500 2900 3100 2700

400 2x2x2 140 4 85 6500 3000 3100 2900

Tab.28: Výrobce Jan Šamata, Vitìjovice okr. Prachatice údaje výrobce tepelný výkon obsah zásobníku max. vel. štì pky pøíkon kotle max. úèinnost šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

jednotka kW m3 cm W % mm mm mm Kè

G-50 50 5 250 86 1650 2160 1810 77000

G-130 G-190 130 190 dle potøeby 5 5 350 600 86 86 2900 3060 2730 3150 2300 2350 285000 345000

G-300 300 5 600 86 3060 3100 2600 410000

Tab. 29: Výrobce ELBH, spol. s r.o., Týn n. Vltavou údaje výrobce tepelný výkon max. délka døeva max. úèinnost výhøevná plocha hmotnost kotle šíøka kotle hloubka kotle výška kotle cena kotle

jednotka kW cm % m2 t mm mm mm tis. Kè

TSP- 7 85 2,5 x 2,5 85 – 88 10 3,6 1000 1500 1000 540

TSP-15 175 2,5 x 2,5 85 – 88 20 5 1200 2180 1200

TSP-30 300 2,5 x 2,5 85 – 88 31 7,1 1200 3020 1200

TSP-50 550 2,5 x 2,5 85 – 88 49 9,8 1300 3600 1300

TSP-70 814 2,5 x 2,5 85 – 88 65 12,2 1500 3580 1500

TSP–100 1163 2,5 x 2,5 85 – 88 99 16,3 1800 3580 1800 1300

Zaøízení na spalování slámy Výrobci spalovacích zaøízení na slámu v Èeské republice V souèasné dobì se v Èeské republice zabývají výrobou kotlù pro spalování slámy následující výrobci: TRACTANT FABRI, Královská cesta 292, 280 00 Kolín 4, tel.: 0321/20538 VERNER, a.s. Sokolská 321, 549 01 Èervený Kostelec, tel.: 0441/631745

-

PASSAT ENERGI A/S. ORUM SDRL. 8830 TJELJE – DÁNSKO. - VOLUND ENERGY SYSTEMS A/S Falkvej 2, 6705 Esbjerg O-DÁNSKO. - CLAUHAN 16, VIBEHOLMSVEJ DK – 2600 - GLOSTRUP, DÁNSKO. Dánsko je zemí, kde se nejvíce využívá sláma pro výrobu tepla (co do objemu vypìstované slámy v zemi). Tomu odpovídá i velmi dobrá úroveò firem, které se výrobou tìchto zaøízení zabývají. Jednou z nich je výše uvedená firma Passat, která vyrábí zejména kotle menších topných výkonù v oblasti kolem 400 kW (vyrábí však i kotle vìtší, do výkonu 3 MW). V následující tabulce uvádíme parametry kotle na pevná paliva PASSAT.

Zahranièní výrobci zaøízení na spalování slámy

Nejznámìjší výrobci kotlù a pøíslušenství pro spalování slámy, které jsou nejvíce používány v Evropì pochází z Dánska. V Èeské republice jsou nejèastìji v provozu kotle následujících výrobcù:

Tab.30: Parametry kotle PASSAT Typ Tepelný výkon (kW) Velikost spalovací komory (dm3) Výhøevná plocha (m2) Objem vody (m3) Hmotnost (kg)

HO-180 200 850 18 1,02 1 480

54

HO-250 290 850 25 1,10 1 750

HO-300 350 850 30 1,10 1 800

PØÍLOHA II. DOTACE PRO PÌSTOVÁNÍ ENERGETICKÝCH ROSTLIN A JEJICH ENERGETICKÉHO VYUŽITÍ 1.Podpora podle Naøízení vlády è. 8b z 31. ledna 2001, kterým se stanoví podmínky pro poskytování podpory za uvádìní pùdy do klidu ministerstvem zemìdìlství: Finanèní podpora se poskytne žadateli, který uvádí do klidu a z výroby potravin a krmiv po dobu hospodáøského roku nejménì 5% a nejvýše 10% z celkové plochy jím obhospodaøované pùdy za podmínky, že na této pùdì pìstuje schválené energetické byliny. Finanèní podpora se poskytne ve výši 5500 Kè/ha každým rokem. Pro zajištìní co nejvìtšího efektu této státní podpory, je nutné koordinovat pìstování energetických bylin a døevin v rámci tohoto dílèího programu s programy pro podporu jejich reálného využití a to zejména v rámci dalších dílèích programù SFŽP, SAPARD, PHARE atd.,

2. Podpora v zemìdìlství

mimoprodukèních

funkcí

Podpora mimoprodukèních funkcí v zemìdìlství posky-

tované podle § 2 zákona. è. 25/1997 Sb. a z navazujícího naøízení vlády, kterým se pro daný rok stanoví podpùrné programy k podpoøe mimoprodukèních funkcí zemìdìlství, podílejících se na udržení krajiny a programy pomoci k podpoøe ménì pøíznivých oblastí a oblastí s ekologickým omezením. Od roku 2000 je zde novelou zakotven dílèí program na zmìnu struktury zemìdìlské výroby založením porostù rychle rostoucích døevin na zemìdìlských pozemcích vèetnì údržby takto vzniklých porostù. Základní popis podmínek pro udìlení dotace obsahuje pøíloha uvedeného naøízení vlády. Z této pøílohy vyplývá, že žadatel o dotaci musí vypracovat projekt na založení plantáží a mateènic rychle rostoucích døevin u organizace s oprávnìním prací pro územní systémy ekologické stability. K výsadbì je možno použít pouze MŽP povolené klony topolù a vrb pro pìstování ve velmi krátkém obmýtí. V CHKO a v ochranných pásmech národních parkù je možno pìstovat jen domácí druhy (klony), napøíklad topol èerný, vrbu bílou nebo košíkáøskou. Soubìžnì s touto podporou je možno žádat též o finanèní podporu podle døíve uvedeného vládního naøízení 86/2001 Sb. za uvádìní zemìdìlské pùdy do klidu.

Tabulka 31: Pøehled podpor pro založení plantáže rychlerostoucích døevin Pøedmì t podpory Sadební materiál: - topoly a vrby pro produkci paliva - topoly a vrby pro mateènici - jiné døeviny - topoly a vrby (doplòující výsadba plantáže) - jiné døeviny (doplòující výsadba plantáže) Oplocení Ochrana proti zaplevelení Ochrana produkèních porostù

Jednotka 1 ks øízku 1 ks øízku 1 ks sazenice 1 ks øízku 1 ks sazenice 1m 1 ha 1 ha

Kè/ks 5,3,5,1,2,50 60,4000,5000,-

Upozornìní: V dalších letech mùže dojít k dalšímu upøesnìní podmínek a sazeb podpory. Poèet øízkù: produkèní plantហtopolù 8 až 10 000 kusù/ha, produkèní plantហvrb a mateènice 10 až 12 000 kusù/ha.

3. Podpora úspor energie a využití obnovitelných zdrojù energie ze Státního fondu životního prostøedí ÈR Energetického využití biomasy se mohou týkat následující opatøení, které budou podporována: Program 1 A a: Investièní podpora environmentálnì šetrných zpùsobù vytápìní a ohøevu TUV pro byty, rodinné domky, obytné budovy vèetnì objektù obèanské vybavenosti, sociální péèe i zaøízení poskytující ubytovací služby.

Program 1 A b: Investièní podpora environmentálnì šetrných zpùsobù vytápìní a ohøevu TUV pro byty a rodinné domy pro fyzické osoby. V obou programech mùže jíž o novou realizaci nebo náhradu stávajícího zdroje otopného systému využívajícího fosilní paliva nebo elektøinu. Jde výhradnì o lokální systémy. Podpora pøedpokládá splnìní platných standardù pro zateplení budov. Program 2 A: Investièní program environmentálnì šetrných zpùsobù vytápìní a ohøevu TUV v komunální sféøe centrálními systé-

55

my zásobování teplem a TUV. V tomto programu jde pøedevším o centrální systémy využívající biomasu (rekonstrukce souèasného systému využívajících fosilní paliva i nová výstavby a vztahuje se pøedevším na obce.) Podpora se vztahuje i na rozvody tepla.

kogeneraèních jednotek, kde je palivem biomasa. Program podporuje kogeneraèní využití bioplynu, skládkového plynu, kalového plynu, termické zplyòování døeva, parní kotle na biomasu s turbínou, parním motorem apod. Program 8a: Investièní podpora environmentálnì šetrných zpùsobù vytápìní a ohøevu TUV v úèelových zaøízeních. V úvahu pøicházejí zaøízení na energetické využití biomasy ve veøejných bazénech, sportovištích nebo v sušièkách. V níže uvedené tabulce je pro jednotlivé programy uvedena maximální hranice celkové podpory v % a maximální hranice dotace v % podle následujících typù žadatelù o podporu.

Program 3 A: Investièní program environmentálnì šetrných zpùsobù vytápìní a ohøevu TUV ve školství, zdravotnictví, objektech rozpoètové sféry a v úèelových zaøízeních neziskového sektoru vèetnì objektù sociální péèe. Program 7 A: Investièní podpora výstavby zaøízení pro spoleènou výrobu elektrické energie a tepla z biomasy. Zde jde o výstavbu

Tabulka 32: Pøehled podpùrných programù k energetickému využívání biopaliv a OZE SFŽP Èíslo programu 1A

2A 3A

7A 8A

Název programu Investièní podpora environmentálnì šetrných zpùsobù vytápì ní a ohøevu teplé užitkové vody pro byty, rodinné domy, obytné budovy, objekty obèanské vybavenosti a sociální péèe, zaøízení poskytující ubytovací služby Investièní podpora environmentálnì šetrných zpùsobù vytápì ní a ohøevu TUV v komunální sféøe centrálními systémy zásobování teplem a TUV. Investièní program environmentálnì šetrných zpùsobù vytápì ní a ohøevu TUV ve školství, zdravotnictví, objektech rozpoètové sféry a v úèelových zaøízeních neziskového sektoru vèetnì objektù sociální péèe. Investièní podpora výstavby zaøízení pro spoleènou výrobu elektrické energie a tepla z biomasy Investièní podpora environmentálnì šetrných zpùsobù vytápì ní a ohøevu TUV v úèelových zaøízeních

Typ žadatele A P E

max. limit % podpory/dotace 80/50 70/0 50/50

A P

80/40 70/0

A P

90/70 90/0

A P E A P

80/40 80/0 70/30 80/40 70/0

Typ žadatele: A - obecnì prospìšné organizace (zákon 248/1996 Sbo obecnì prospìšných spoleèenstvech), - nadace a nadaèní fondy (zákon 227/1997 Sb. o nadacích a nadaèních fondech), - rozpoètové organizace a pøíspìvkové organizace, - obce a sdružení obcí, - obèanská sdružení a církve, - organizace, které budou postaveny na stejnou úroveò obecnì závazným pøedpisem, (neziskové organizace) - právnické osoby založené nebo øízené obcí, P - podnikatelské subjekty, bytová družstva, E - fyzické osoby,

4. Podpora z programu ministerstva prùmyslu a obchodu - ÈEA (Státní program na podporu úspor energií a využití obnovitelných a druhotných zdrojù energie)

nì 1,5 mil. Kè. Program II 3. Vyšší využití obnovitelných a druhotných zdrojù energie jako jediného zdroje tepelné a elektrické energie potøebné ke krytí energetické spotøeby obce nebo obytného celku. Pøedpokladem dotace je, že doba návratnosti investice je do poloviny životnosti zaøízení. Dotace mùže èinit až 15% investièních nákladù, maximálnì 2 mil. Kè na jednu akci.

Program II 2.1 Kombinovaná výroba tepla a elektøiny v zaøízení na využití biomasy. Dotace mùže èinit až 15% investièních nákladù, maximál-

56

5. SAPARD, ISPA

Ve výètu možností podpor pøi energetickém využití biomasy nelze zapomenout na možnost kofinancování projektù pøedstrukturálními fondy ISPA a SAPARD a fondem GEF Svìtové banky. Vede Agentura SAPARD pod ministerstvem zemìdìlství a ministerstvem místního rozvoje Program: 2. Priorita. Trvale udržitelný rozvoj venkovských oblastí. Opatøení 2.1 Obnova a rozvoj vesnic a venkovské infrastruktury, èást 2.1.b) Rozvoj venkovské infrastruktury, odst. II. Výstavba nebo obnova zaøízení k využití obnovitelných zdrojù energie- kotelen na biomasu, strojního vybavení, vìtrných elektráren, sluneèních kolektorù, tøídìní odpadù a zaøízení na výrobu a využívání bioplynu. Vše musí mít pøíznivý vliv na životní prostøedí, zvýšení zamìstnanosti v mikroregionu s dvìma až 10 obcemi a s poètem obyvatel až do 50 tisíc. Z Opatøení 2.2 je to zalesòování, zpracování biopaliv, snížení škodlivých emisí, zlepšení pøíjmù a rozšíøení pracovních pøíležitostí, rozvoj malých a støedních podnikù.

6. Podpora projektù Joint Implementation

Jde o projekty vedoucí k významnému snížení emisí skleníkových plynù v ÈR realizované domácím partnerem ve spolupráci se zahranièním investorem. Podíl zahranièního partnera na investièních nákladech projektu musí být stejný jako jeho podíl na celkových nákladech projektu a vý-

nosech úspor emisí. Metodický pokyn MŽP pro podávání a schvalování projektù Joint Implementation je v souladu s Kjótským protokolem a je uveden na internetu (www.env.cz). Projekty jsou posuzovány podle roèního a celkového snížení emisí skleníkových plynù, ceny za jednotku snížení emisí a podle požadovaného množství emisních kreditù, které získá zahranièní investor. Zahranièní subjekt musí mít své sídlo v jednom ze státù uvedeném v Dodatku I. Kjótského protokolu „Úmluvy“ a souhlas jeho státu na úèasti v projektu je nezbytný. K tìmto typùm projektù na energetické využití biomasy je tøeba dodat ještì toto vysvìtlení: Vìtšinì státù EU se nedaøí provádìt úèinnou redukci skleníkových plynù podle mezinárodních dohod. V Èeské republice je tato redukce již zøetelnì prokazatelná, i když je to v dùsledku snížení výroby v prùmyslu. Ovzduší nezná hranice, z globálního hlediska není proto rozhodující, zda se sníží skleníkové plyny v Èeské republice nebo v jiném státu. Proto vznikla myšlenka prodeje emisních kreditù ze státù, které omezení skleníkových plynù již splnily do státù, kterým se zatím nedaøí skleníkové plyny snižovat. Cílem je dosáhnout stanovených hodnot snížení emisí dioxidu uhlíkù z fosilních paliv v celé Evropì a na celém svìtì. Projekty Joint Implementation jsou praktickou realizací této myšlenky. CZ BIOM organizuje tzv. Byznys tripy, na které zve domácí a zahranièní firmy a investory s cílem vzniku spoleèných projektù Joint Implementation. Závažnou skuteèností však je, že finanèní prostøedky jsou uvolòovány až po splnìní požadovaných kriterií a realizaci projektù.

57

58

59

60

61

62

63

64