Co je to vlastne „Biomasa“?
Encyklopedie nám dá obecnou odpověď, že se jedná o souhrn všech látek tvořících těla všech organismů. Bez ohledu na to zda se jedná o bakterie, houby, rostliny či živočichy. Pro naše potřeby si z tohoto balíčku vybereme pro nás zajímavou „Energetickou biomasu“, respektive jednodušeji řečeno „Biopaliva“ jako součást OZE (obnovitelné zdroje energie), které můžeme využít jako zdroj energie.
PRODUKTY ETA
Biopaliva dále dělíme podle různých kritérií na pevné, kapalné a plynné.
Pro nás je zajímavé pevné biopalivo, které se dělí podle původu na odpadnou biomasu (odpad z dřevozpracujícího průmyslu, zemědělské prvovýroby, údržby krajiny, lesnictví či komunálního bioodpadu) a na cíleně pěstovanou biomasu v podobě rychle rostoucích dřevin a energetických bylin.
Pro naše potřeby můžeme rozdělit energetickou biomasu do následujících kategorií podle použitelnosti v našich kotlích.
Kusové dřevo
Dřevo je nejstarší člověkem používaný materiál, který doprovází jeho kroky tisíce let. Ať už to bylo na výrobu nástrojů, dopravních prostředků, stavbu obydlí, nebo jako zdroj tepla. A i když to může znít jako levná fráze, do dnešního dne jsme nenašli lepší alternativu a v nedávné době jsme svědky návratu k využívání dřeva i tam, kde jsme dávno přestali.
Specifický a pro nás zajímavý druh dřeva je „palivové dřevo“. Můžeme tak nazvat veškerou dřevní biomasu sloužící jako zdroj energie. Základní dělení palivového dříví je na „tvrdé“ listnaté a „měkké“ jehličnaté dřevo.
KOTLE NA DŘEVO
A proč ho vlastně dělíme, když i tak shoří?
Každý kotel je většinou konstrukčně zhotoven tak, že dokáže spálit všechny druhy dřeva, tak odpověď musíme hledat jinde. Druh dřeva použitého na topení závisí především od lokality, kde se na topení používá a pokud má zůstat topení dřevem i ekonomické a ekologické, je dobré, pokud pochází z regionu ve kterém bylo vytížené.
Hlavní důvod je, že jehličnaté dřevo hoří rychleji a rychleji odevzdá teplo, zatímco tvrdé dřevo hoří pomaleji a prodlužuje interval přikládání. Na dobu hoření má nezanedbatelný vliv velikost polen, kde menší a tenčí hoří rychleji.
Důležitější pro použití dřeva na topení je údaj o jeho vlhkosti, respektive obsahu vody. Čerstvé dřevo obsahuje cca 50% vody a minimální doba sušení dřeva je jeden rok, kdy obsah vody klesne pod 30%. Doporučuje se však sušit dřevo alespoň dva až tři roky, když obsah vody klesne pod přijatelných 20%. Při spalování surového dříví se nemalá část energie získané ze dřeva spotřebuje na odpaření vody a hoření je poznamenáno negativními průvodními jevy jako je dehtování, kouření a pokles výkonu kotle.
Spalování surového dřeva je zcela zvrácené a nemá žádné opodstatnění.
Není kubík jako kubík
Určitě jste se již setkali při koupi dřeva s různými objemovými jednotkami, jen jste se nedozvěděli údaj, kolik vlastně platíte třeba za kWh či GJ. Tento údaj je zajímavý pokud chceme například vyčíslit úsporu ve srovnání s jiným druhem paliva.
Jeden kilogram suchého dřeva v sobě skrývá asi 4,5 kWh energie a je na nás a našem kotle, kolik z toho dokážeme udržet doma. Je podstatný rozdíl ve spotřebě paliva, pokud moderní kotel dokáže atakovat 90% účinnost ve srovnání s klasickým kotlem který pracuje s účinností kolem 50-60%. Ale pojďme k metrem a kilogramům.
Topení dřevem a ekologie
Při hoření dřeva se uvolní jen tolik uhlíku, kolik se ho v něm akumulovalo během jeho růstu. Jednoduše řečeno, topení dřevem nemá negativní vliv na zvyšování obsahu uhlíku ve vzduchu. Dřevo používané na topení je většinou dřevní hmota nevhodná na jiné využití.
Toto dělení řídí neviditelná ruka trhu, která určuje cenu palivového dříví. Palivové dřevo je násobně levnější než dřevo určené na další zhodnocení. V neposlední řadě lze vyzdvihnout vlastnosti dřevěného popela, který lze bez omezení použít jako kvalitní hnojivo do zahrady, které dokáže zlepšit strukturu půdy a dodat výživné látky rozpustné ve vodě.
Proč kotel ETA na topení dřevem?
Kotle ETA určené na topení kusovým dřevem využívají technologii zplyňování dřeva. Naše kotle jsou vybaveny pokročilou technologií regulace přívodu primárního a sekundárního vzduchu a samozřejmost je vybavení kotle lambdasondou, která permanentně analyzuje spaliny a zajišťuje přísun vzduchu dle aktuální potřeby.
Není to jen minimalizace zplodin ale zejména vysoká účinnost kotle bez zásahu obsluhy. Naše kotle svým provedením a technickými parametry splňují přísná kritéria naší filozofie, kde „Dokonalost je naše vášeň“.
Dřevěné pelety
I když je proces peletování sypkých materiálů znám již od konce 19. století, většinou se využíval na výrobu krmiva v živočíšní výrobě. Peletovat dřevní hmotu začaly v 70. letech v USA. Ze Severní Ameriky se v 80. letech technologie zpracování dřevní hmoty na pelety dostala do Evropy. Průkopníkem ve využívání pelet bylo Švédsko. S nárůstem cen fosilních paliv a závazků na snižování emisí se rozšířila tato technologie do dalších států EU.
Lze zmínit Rakousko, Německo či Itálie jako lídry ve spotřebě této komodity. Velkou oblibu si pelety získali pro relativně ustálenou cenu a dynamický vývoj a výrobu zařízení na spalování pelet. V současné době si peleta nachází své místo i v zemích střední Evropy. Pozitivem je, že mnoho zákazníků si topení peletami zvolilo pro jejich postoj k životnímu prostředí. Výroba a prodej pelet vhodných na topení se řídí určitými pravidly, konkrétně normou DIN 51731.
Výroba pelet
Pelety se pro použití na topení vyrábějí v průměru 6 nebo 8 milimetrů a pro své vlastnosti je můžeme nazvat „tekuté dřevo“. Dřevěné pelety se vyrábějí z čistých pilin a hoblin bez přidávání chemických látek. Jako pojivo je použit lignin obsažený v surovině. Nejkvalitnější jsou bílé pelety. Méně kvalitní pelety jsou s příměsí kůry. Výhřevnost je obdobná ale méně kvalitní pelety mají více popela a podle použitého materiálu mohou způsobovat komplikace při automatickém režimu topení. Pelety vznikají technologickým procesem, který má několik kroků.
Začíná tříděním materiálu, přes vlhčení případně sušení, následuje lisování materiálu při vysokém tlaku a teplotě tzv. peletizační, až po chlazení a balení. Kromě dřevní biomasy se může na výrobu pelet použít i jiný materiál. Tyto pelety nazýváme podle jejich původu agropelety nebo alternativní pelety.
Takové pelety obecně nelze doporučit k použití v malých kotlích. Při spalování agropelet dochází k nežádoucím jevům. Nízká teplota tání popela způsobuje jeho spékání na hořáku a také vznikají nežádoucí oxidy dusíku a síry.
Ekonomika topení peletami
Distribuce pelet ke konečnému zákazníkovi je možná ve více variantách. Balení v 15 kg pytlích, velkoobjemových vacích nebo v cisterně, kde jsou pelety nafoukané do připraveného zásobníku a cena za pelety je úměrná náročnosti jejího balení. Nejekonomičtější je použití sezónního zásobníku a ve spojení s kotlem vybaveném distribucí peletek. Z takového zásobníku se stává topení peletami skutečně automatické a lze ho přirovnat ke topení plynem.
Peletky mají výhřevnost kolem 17,5 MJ / kg a průměrný obsah vody do 10%. Cena se zpravidla udává za tunu. Zjednodušeně lze použít pro výpočet spotřeby paliva vzorec, kde ekvivalent 1m3 zemního plynu jsou 2 kg peletek. Na 1 GJ tepla potřebujeme cca 60kg pelet. Nejvýhodnější je předzásobení peletami v letním období, kdy je jejich cena na trhu nejnižší. Jelikož se na výrobu používá odpad z dřevařské prvovýroby je vysoký předpoklad, že na cenu pelet bude mít zásadní vliv pouze cena energie potřebné na její výrobu. Ceny drží na přijatelné úrovni i dovoz pelet z Ukrajiny.
Není peleta jako peleta a možnost „ušetřit“ se nám může vrátit v podobě nekvalitního paliva a sníženým výkonem kotle.
Účinnost moderních kotlů na pelety převyšuje 90% a při spotřebě paliva cca 5ton/rok je šetření použitím nevhodného paliva zbytečný hazard. Slaměné pelety se skutečně hodí jako palivo do velkých tepláren spalujících biomasu na jiném principu než malý kotel.
Topení peletami a ekologie
Topit odpadem při vysokém komfortu obsluhy a dopravy paliva při neutrální produkci uhlíku zní jako utopie ale je to skutečnost. Při spalování pelet unikne do ovzduší jen tolik uhlíku, kolik ho během svého růstu strom uložil do dřeva. Použitím tohoto typu vytápění můžeme snižovat množství použitých fosilních paliv a při použití paliva vyrobeného v regionu použití přispíváme k jeho prosperitě.
Kotel se dokáže sám automaticky zapálit a regulovat svůj výkon, což má zásadní vliv na spotřebu paliva. V neposlední řadě lze vyzdvihnout vlastnosti dřevěného popela, který lze bez omezení použít jako kvalitní hnojivo do zahrady, které dokáže zlepšit strukturu půdy a dodat výživné látky rozpustné ve vodě.
Všechny pozitiva a vývoj v oblasti výroby kotlů na pelety dělá z tohoto topení samostatnou kapitolu vytápěcí techniky, která už není jen alternativou ale v průběhu pár let se stane lídrem využívání biomasy na výrobu tepla v domácnostech, komunální sféře či provozních objektech.
Dřevní
štěpka
Dřevní štěpka je jednou z forem pevné biomasy, která je využitelná zejména pro energetické účely. Toto ekologické palivo je ve srovnání s fosilními palivy (uhlí, ropa, zemní plyn) z pohledu emisí CO2 neutrální, jelikož se při jeho spalování uvolní pouze tolik CO2, kolik rostlina během svého růstu přijala. To znamená, že využívání biomasy pro energetické účely nemá vliv na tvorbu skleníkového efektu.
KOTLE NA DŘEVNÍ ŠTÍPKU
Dřevo jako palivo bylo využíváno už od pradávna. S nástupem moderních technologií se zvýšila efektivita jeho využití. Jedním ze způsobů je zpracování dřeva na biopalivo ve formě dřevní štěpky. Tato technologie využívá dřevo a dřevní odpady při jeho zpracovávání do nejmenšího kusu.
Tak se využije každá část stromu, které by jinak byly bezcenné. Tím se zvyšuje hospodárnost a snižují náklady na těžbu, skladování a přepravu dřeva ke spotřebiteli. To má příznivý vliv na životní prostředí. Snižuje se těžba a do popředí se dostává využití odpadu jako jsou větve, napadené stromy a jiné což přispívá k čistotě našich lesů.
Dřevní štěpka je moderní ekologické palivo budoucnosti.
Na přípravu štěpky pro spalování se může využít jakákoliv dřevní hmota speciálně pěstovaná jako energetická rostlina nebo dřevní odpad.
Typy dřevní štěpky a ostatní sortimenty
- štěpka z biomasy – haluze, větve, odřezky, těžební odpad
- technologická štěpka – kmeny stromů
Energetické plodiny
Miscanthus je vysoká vytrvalá tráva, jejíž domovem je Afrika a jižní Asie. Přes svůj původ je tato plodina schopna růst i v chladnějších státech Evropy. Miscanthus je kromě kukuřice jediná plodina typu C4, která je schopna přežít v chladnějším podnebí. Rostliny s cyklem C4 jsou charakteristické tím, že dokáží optimálně využívat vodu, živiny a světlo na asimilaci. Miscanthus je možné pěstovat na méně kvalitních půdách. Jako vytrvalá rostlina by měla na jednom stanovišti setrvat 10 – 15 let.
Sběr Miscanthus pro energetické účely se provádí před začátkem jara, nejlépe v období únor – březen. Tyto měsíce jsou vhodné proto, že v této době není třeba sklizenou rostlinu dosušit.
Kromě energetických účelů, možná miscanthus díky vysokému obsahu celulózy používat i při výrobě buničiny nebo na stavební materiál (dřevovláknité desky, rohože) a snadno likvidovatelné obaly.
Výhřevnost Miscanthusu je vysoká
Stonek miscanthusu po třech letech života dorůstá asi do výšky tří až čtyř metrů. Právě v této době se vyplatí rostlinu sklízet. Miscanthus se nejčastěji zpracovává do pelet, briket nebo slisovaných balíků.
Výhřevnost biomasy je ovlivňována obsahem vody. Při 5% podílu vlhkosti má miscanthus výhřevnost asi 17 MJ na kilogram. Na slovenský polích je však možné dříve vidět žlutou záplavu řepky olejné. Sláma řepky olejné má při stejné vlhkosti výhřevnost 15 MJ/kg a konopí seté společně s obilnou slámou 15,5 MJ/kg.
Z miscanthusu lze získat vysoký podíl energie
Při pěstování biomasy pro energetické účely je důležité srovnání vstupních energetických nákladů a získané energie. Podle některých odborníků je miscanthus nejekonomičtější plodinou v poměru vložené a získané energie, kterou je možné pěstovat ve střední Evropě.
V českých podmínkách si jeden hektar, na kterém miscanthus pěstujeme, vyžádá 9,2 MJ vstupní energie. Po dvou až třech letech je z tohoto hektaru možné sklidit zhruba 18 tun miscanthusu a získat tak 306 000 MJ energie.
Rostoucí ceny fosilních paliv a celosvětový tlak na snižování jejich spotřeby urychlil vývoj technologií na využití biomasy jako moderního a komfortního paliva.
A že cena je až na prvním místě? Ano, energetické biomasa ve spojení s kotlem s vysokou účinností je zdroj levného ale zejména ekologického získávání energie, v našem případě tepla. Využíváním domácích zdrojů biopaliv snižujeme naši energetickou závislost na dovozu zemního plynu a fosilních paliv.
Topení biomasou je ve srovnání s plynem náročnější na prostor a vstupní investici ale na rozdíl od faktury za plyn, kde v podstatě platba za plyn odchází do zahraničí, platba za biomasu zůstává v domácí ekonomice a při topení dřevěnou štěpkou dokonce v regionu.
