10a-toplinska energija iz drvne mase

Međunarodno savjetovanje i radionica Međunarodno savjetovanje i radionica IZAZOVI STRATEGIJE ZAŠTITE OKOLIŠA IZAZOVI STRATEGIJE ZAŠTITE OKOLIŠA

I ODRŽIVOG RAZVOJA I ODRŽIVOG RAZVOJA

Proizvodnja toplinske Proizvodnja toplinske energije iz drvne biomaseenergije iz drvne biomase

Prof.Prof.drdr..scsc. Srećko . Srećko ŠvaićŠvaić dipldipl.ing..ing.Fakultet strojarstva i brodogradnje ZagrebFakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb

Zagreb, rujan 2005.Zagreb, rujan 2005.

Proizvodnja toplinske energije iz Proizvodnja toplinske energije iz drvne biomasedrvne biomase

UVODPosljednjih godina sve više sazrijeva spoznaja, kako na lokalnomtako i na globalnom planu, o dobrobiti pridobivanja toplinske energije iz biomase. Između različitih vrsta biomase drvna ima najširu primjenu.Dobro osmišljeni šumski kompleksi predstavljajuodrživi izvor energije, mogu se obnavljati, CO2 su neutralnii dobra su zamjena za postojeća fosilna goriva.Danas praktički nema tehničkih prepreka koje bi sputavale rastuporabe drveta, posebice kad se znaju prednosti koje ona nosi.Stvaranje pozitivnog okruženja za uporabu drvne biomase nosi sa sobom održivo rješenje za buduće energetske potrebe.


Na slici je prikazan put ugljika Na slici je prikazan put ugljika akumuliranog u drvnoj masi akumuliranog u drvnoj masi korištenoj kao gorivo u procesu u procesu proizvodnje energije. Uzmemo li proizvodnje energije. Uzmemo li ga kao zatvoren ciklus nema viška ga kao zatvoren ciklus nema viška CO2 , koji bi se gomilao u atmosferi kao posljedica izgaranja drveta, ukoliko su sjeća i prirast drvne mase u održivom odnosu.


Drvo za ogrjev

Briket

Trupci

Peleti


Drvna masa predstavlja samo jedan dio tvari biološkog Drvna masa predstavlja samo jedan dio tvari biološkog porijekla koje nazivamo zajedničkim imenom biomasa i porijekla koje nazivamo zajedničkim imenom biomasa i potencijalni su obnovljivi izvori energije.potencijalni su obnovljivi izvori energije.Razlikujemo drvnu masu namijenjenu isključivo za loženje i Razlikujemo drvnu masu namijenjenu isključivo za loženje i drvnu masu koja predstavlja tehnološki otpad, a može se drvnu masu koja predstavlja tehnološki otpad, a može se koristiti kao gorivo (koristiti kao gorivo (okorciokorci, otpadci, piljevina, blanjevina i , otpadci, piljevina, blanjevina i slsl.)..).Indikativan je podatak da 35 do 40% drvne mase stabla Indikativan je podatak da 35 do 40% drvne mase stabla namijenjenog za daljnju preradu ostaje kao otpad. Za neke namijenjenog za daljnju preradu ostaje kao otpad. Za neke specifične proizvode (parketi) ta se količina penje do 65%.specifične proizvode (parketi) ta se količina penje do 65%.Sav taj otpadni materijal veliki je energetski potencijal.Sav taj otpadni materijal veliki je energetski potencijal.


Ciklus modernog uzgoja drvne mase namijenjene za gorivo Ciklus modernog uzgoja drvne mase namijenjene za gorivo je od 3 do 15 godina ovisno o vrsti drveta koje se uzgaja.je od 3 do 15 godina ovisno o vrsti drveta koje se uzgaja.Prinos takvog uzgoja kreće se od 10 do 15 t/ha/god što Prinos takvog uzgoja kreće se od 10 do 15 t/ha/god što omogućava da se sa 11.250 ha može dobiti drvne mase za omogućava da se sa 11.250 ha može dobiti drvne mase za pogon 30 MW elektrane koja je dostatna za opskrbu pogon 30 MW elektrane koja je dostatna za opskrbu električnom energijom naselja od električnom energijom naselja od ccacca 30.000 kuća. 30.000 kuća. Klasičan uzgoj drvne mase ima ciklus od 30 do 80 godina Klasičan uzgoj drvne mase ima ciklus od 30 do 80 godina i i kod njega ogrjevno drvo predstavlja dodatni proizvod. kod njega ogrjevno drvo predstavlja dodatni proizvod.


1. ODRŽVI RAZVOJ I KORIŠTENJE DRVNE MASE1. ODRŽVI RAZVOJ I KORIŠTENJE DRVNE MASEUsklađivanje potrebnih aktivnosti osnovni je preduvjet zaUsklađivanje potrebnih aktivnosti osnovni je preduvjet zadugoročnu, kvalitetnu i za okoliš prihvatljivu proizvodnju dugoročnu, kvalitetnu i za okoliš prihvatljivu proizvodnju energije.energije.Održivost podrazumijeva realizaciju više elemenata koji Održivost podrazumijeva realizaciju više elemenata koji zajedno omogućuju postizanje željenog cilja.zajedno omogućuju postizanje željenog cilja.

* Ekonomska održivost * Ekonomska održivost Podrazumijeva stvaranje tržišta koje će uzeti u obzir poPodrazumijeva stvaranje tržišta koje će uzeti u obzir politiku litiku korištenja obnovljivih izvora energije i zaštite okoliša.korištenja obnovljivih izvora energije i zaštite okoliša.

* Održivost proizvodnje i okoliša* Održivost proizvodnje i okolišaPodrazumijeva očuvanje kvalitete tla, biološke raznovrsnPodrazumijeva očuvanje kvalitete tla, biološke raznovrsnosti osti i bilanciranje emisije stakleničkih plinova. i bilanciranje emisije stakleničkih plinova.


* Održivost proizvodnje i društveni doprinos (socijalni aspekt)* Održivost proizvodnje i društveni doprinos (socijalni aspekt)Bit održivosti u smislu društvene stabilnosti je osigurati nBit održivosti u smislu društvene stabilnosti je osigurati nova ova radna mjesta i neovisnost o uvozu energije. Tu imaju prednost radna mjesta i neovisnost o uvozu energije. Tu imaju prednost kad je u pitanju biomasa ruralne sredine, no primjeri gradova kad je u pitanju biomasa ruralne sredine, no primjeri gradova poput Helsinkija, poput Helsinkija, StockholmaStockholma i drugih pokazuju da se biomasa i drugih pokazuju da se biomasa može kvalitetno koristiti i u gradskom okružju ukoliko se može kvalitetno koristiti i u gradskom okružju ukoliko se društveno prihvati ideja o uporabi obnovljivih izvora i društveno prihvati ideja o uporabi obnovljivih izvora i smanjenju emisije stakleničkih plinova. Sve više svijest o smanjenju emisije stakleničkih plinova. Sve više svijest o potrebi zamjene fosilnih goriva i očuvanju okoliša doprinosi potrebi zamjene fosilnih goriva i očuvanju okoliša doprinosi održivosti a time i stvaranju pozitivne društvene klime prema održivosti a time i stvaranju pozitivne društvene klime prema obnovljivim izvorima.obnovljivim izvorima.


Neovisnost o uvozu energije bitan je faktor stabilnosti i održivosti


Kretanje cijena naftnih derivata 2002Kretanje cijena naftnih derivata 2002--20042004

1 1- Diesel USD/1000 lit.

2- Benzin USD/1000 lit.

3- Sirova nafta USD/barel4- EL ulje USD/1000 lit.

Sirova nafta, danas 65USD/ barel

Ostaliderivati

5-mazut USD/t

Sirova nafta


2. KARAKTERISTIKE DRVNE 2. KARAKTERISTIKE DRVNE MASE KAO GORIVAMASE KAO GORIVA

Činjenice:Činjenice:* 2,5 kg drvene mase (* 2,5 kg drvene mase (ccacca 20% 20%

vlage) = 1 lit. EL loživog uljavlage) = 1 lit. EL loživog ulja* 1 ha šume apsorbira količinu CO* 1 ha šume apsorbira količinu CO2 2

kojakoja nastaje izgaranjem nastaje izgaranjem 88.000 lit. EL loživog ulja ili 88.000 lit. EL loživog ulja ili

135.000 Nm3 prirodnog plina.135.000 Nm3 prirodnog plina.SlSl. 1 Udio biomase u ukupnoj. 1 Udio biomase u ukupnoj

svjetskoj potrošnji energije svjetskoj potrošnji energije SlSl. 2 Zemlje u razvoju . 2 Zemlje u razvoju

Sl. 1 Sl. 2

Udio pojedinih obnovljivih izvora


Ogrjevna vrijednost i vlažnost (drvo za ogrjev)Ogrjevna vrijednost i vlažnost (drvo za ogrjev)

1 rm sirovog drveta 1 rm na zraku su1 rm sirovog drveta 1 rm na zraku sušenog šenog drveta (w=15%) drveta (w=15%)

1.500 kWh 1.500 kWh 2.100 kWh2.100 kWh

ccacca 800 kg 800 kg ccacca 500 kg500 kg1,9 kWh/kg 1,9 kWh/kg 4,2 kWh/kg 4,2 kWh/kg

1 kg drvne mase prosječne vlažnosti 20% ima donju ogrjevnu 1 kg drvne mase prosječne vlažnosti 20% ima donju ogrjevnu vrijednost od 14.500 kJvrijednost od 14.500 kJ


Utjecaj vlažnosti na ogrjevnu vrijednost drvne mase


Cijene različitih vrsta ogrjevnog drveta (2004. god.) i sadržaj topline

90,0090,00100%100%110,090,091 kWh1 kWhElEl energijaenergija

44,4044,4095%95%10100,400,401m1m33Zemni plinZemni plin

66,6066,6095%95%10100,600,601lit.1lit.EL loživo EL loživo uljeulje

43,5043,5090%90%5105102020100 kg100 kgPrešano Prešano drvodrvo

28,3028,3085%85%90090017171 rm1 rmSjeckano Sjeckano drvodrvo

23,8023,8080%80%1570157030301 rm1 rmCrnogoricaCrnogorica

24,0024,0080%80%2070207040401 rm1 rmBjelogorcaBjelogorca

EUR/EUR/MWhMWhη kotlaη kotlaHdHd kWhkWhEUREURkoličinakoličina


Kao što vidimo drvo je prije svega jeftino i za okoliš Kao što vidimo drvo je prije svega jeftino i za okoliš prihvatljivo gorivo. Onaj tko je spreman uložiti određeno prihvatljivo gorivo. Onaj tko je spreman uložiti određeno vrijeme i trud za njegovo iskorištavanje može računati da savrijeme i trud za njegovo iskorištavanje može računati da sa1 rm drvne mase zamjenjuje 180 lit. EL loživog ulja.1 rm drvne mase zamjenjuje 180 lit. EL loživog ulja.Pogledajmo to na jednom primjeru:Pogledajmo to na jednom primjeru:Domaćinstvo A Domaćinstvo BDomaćinstvo A Domaćinstvo Bgod. potrošnja 4.000 lit. EL 23 rm drvagod. potrošnja 4.000 lit. EL 23 rm drvacijena 0,6 EUR/lit. 35 EUR/rmcijena 0,6 EUR/lit. 35 EUR/rmostali troškovi ostali troškovi -- 15 EUR/rm, piljenje15 EUR/rm, piljenje

UKUPNO 2340 EUR 1150 EURUKUPNO 2340 EUR 1150 EUR


3. DOBIVANJE TOPLINSKE ENERGIJE IZ DRVETA 3. DOBIVANJE TOPLINSKE ENERGIJE IZ DRVETA Najstariji način korištenja drveta je izgaranje na otvorenomNajstariji način korištenja drveta je izgaranje na otvorenom..Danas postoji niz uređaja i nekoliko načina pretvorbe energiDanas postoji niz uređaja i nekoliko načina pretvorbe energije je sadržane u drvnoj masi u toplinsku energiju.sadržane u drvnoj masi u toplinsku energiju.

* Izgaranje u pećima i kaminima* Izgaranje u pećima i kaminima* Izgaranje u kotlovima* Izgaranje u kotlovima* Rasplinjavanje i izgaranje* Rasplinjavanje i izgaranje* Dobivanje tekućeg goriva, plina i topline * Dobivanje tekućeg goriva, plina i topline pirolizompirolizom


Peći, kamini i štednjaciPeći, kamini i štednjaci


Peć na piljevinuToplinski učin 25 do 40 kW, punjenje 2x55kg55kg piljevine = 30m3 zemnog plina


Klasični Klasični toplovodnitoplovodni kotlovikotlovi


PirolitičkiPirolitički toplovodnitoplovodni kotlovi (rasplinjavanje)kotlovi (rasplinjavanje)


Veliki Veliki toplovodnitoplovodni kotlovikotlovi


Cijene pojedinih uređaja za proizvodnju toplinske energijeCijene pojedinih uređaja za proizvodnju toplinske energijeVrsta cijena po kW toplinskog Vrsta cijena po kW toplinskog učinaučinaKaljeva peć 100 Kaljeva peć 100 –– 150 EUR/kW 150 EUR/kW Kotao (Kotao (toplovodnitoplovodni) 50 ) 50 –– 200 EUR/kW200 EUR/kWAkumulacijski spremnik 1 EUR/lit. Akumulacijski spremnik 1 EUR/lit. Plamenik za Plamenik za peletepelete 30 30 ––100 EUR/kW100 EUR/kWAutomatsko Automatsko odpepeljavanjeodpepeljavanje 30 30 ––100 EUR/kW100 EUR/kWAutomatsko loženje 250 Automatsko loženje 250 –– 800 EUR/kW800 EUR/kWVelika postrojenja 350 Velika postrojenja 350 –– 500 EUR/kW500 EUR/kWEnergane 1.000 Energane 1.000 –– 2.500 EUR/kW 2.500 EUR/kW

(izvor, (izvor, HeizenHeizen mit mit HolzHolz .., 2001).., 2001)


Moguće primjeneMoguće primjene* * ToplovodniToplovodni kotao na drvnu masu u kotao na drvnu masu u

sklopu solarnog sustavasklopu solarnog sustava


* * Zagrijavanje objekataZagrijavanje objekata


* Korištenje generatorskog plina i princip dobivanja * Korištenje generatorskog plina i princip dobivanja


* Zagrijavanje staklenika* Zagrijavanje staklenika


* Daljinsko grijanje manjih mjesta * Daljinsko grijanje manjih mjesta (Postrojenje loženo drvom)(Postrojenje loženo drvom)


* Energana na drvnu masu * Energana na drvnu masu ((AlhomensAlhomens KraftKraft, Finska), Finska)


Proizvodni potencijali i njihov Proizvodni potencijali i njihov mogući razvojrazvojObzirom na tradiciju proizvodnje opreme za procesnu Obzirom na tradiciju proizvodnje opreme za procesnu industriju i industriju i termotehnikutermotehniku u hrvatskoj postoje realne u hrvatskoj postoje realne mogućnosti za proizvodnju opreme neophodne u mogućnosti za proizvodnju opreme neophodne u procesu eksploatacije i korištenja drvne mase. procesu eksploatacije i korištenja drvne mase. Sustavno uvođenje njezine uporabe za dobivanje Sustavno uvođenje njezine uporabe za dobivanje toplinske energije može uz dobro osmišljenu politiku toplinske energije može uz dobro osmišljenu politiku potaknuti proizvodnju uređaja za pripremu drvne potaknuti proizvodnju uređaja za pripremu drvne mase, sustava transporta i skladištenja, kotlova i mase, sustava transporta i skladištenja, kotlova i pripadajućih uređaja ovisno o mjestu i načinu pripadajućih uređaja ovisno o mjestu i načinu primjene toplinske energije (zagrijavanje objekata i primjene toplinske energije (zagrijavanje objekata i proizvodnih prostora, uzgoj poljoprivrednih kultura, proizvodnih prostora, uzgoj poljoprivrednih kultura, proizvodnja plina i njegovo korištenje proizvodnja plina i njegovo korištenje itditd.)..).


Cijene opreme u hrvatskoj (HRK) danas;Cijene opreme u hrvatskoj (HRK) danas;

Mali kotloviMali kotlovi

9.3509.3506.5506.5505.8005.800UKUPNOUKUPNO

5.5005.5002.7002.700Cijena Cijena plamenikaplamenika

100100100100600600Cijena priboraCijena pribora

3.7503.7503.7503.7505.2005.200Cijena kotlaCijena kotla

PlinPlinEL loživo uljeEL loživo uljeKruto gorivoKruto gorivoUčinUčin kotlakotla25 kW25 kW


Cijene opreme u hrvatskoj (HRK) danas;Cijene opreme u hrvatskoj (HRK) danas;Srednji kotloviSrednji kotlovi

13.40013.4008.6008.6009.7009.700UKUPNOUKUPNO


100100100100700700Cijena priboraCijena pribora




Cijene opreme u hrvatskoj (HRK) danas;Cijene opreme u hrvatskoj (HRK) danas;Veliki kotloviVeliki kotlovi

37.60037.60027.80027.80038.50038.500UKUPNOUKUPNO


80080080080010.70010.700Cijena priboraCijena pribora




4. ZAKLJUČAK4. ZAKLJUČAKIz prikazanih podataka može se zaključiti da korištenje drvnIz prikazanih podataka može se zaključiti da korištenje drvne e mase kao sirovine za dobivanje toplinske energije ima sigurnu mase kao sirovine za dobivanje toplinske energije ima sigurnu budućnost jer;budućnost jer;

* Pridonosi održivom razvoju* Pridonosi održivom razvoju* Pridonosi smanjenju emisije stakleničkih plinova* Pridonosi smanjenju emisije stakleničkih plinova* Pridonosi otvaranju novih radnih mjesta* Pridonosi otvaranju novih radnih mjesta* Smanjuje stopu migracije stanovništva iz ruralnih sredina* Smanjuje stopu migracije stanovništva iz ruralnih sredina* Podiže opću svijest o potrebi očuvanja okoliša* Podiže opću svijest o potrebi očuvanja okoliša* Predstavlja važan faktor stabilnosti zajednice povećanjem * Predstavlja važan faktor stabilnosti zajednice povećanjem

neovisnosti o uvozu energenataneovisnosti o uvozu energenata* Brzo se otplaćuje kroz razliku u cijeni goriva* Brzo se otplaćuje kroz razliku u cijeni goriva


Na dijagramu je prikazan scenarijNa dijagramu je prikazan scenarijdoprinosa korištenja biomase udoprinosa korištenja biomase uhrvatskoj na otvaranje novih radnihhrvatskoj na otvaranje novih radnihmjesta u pojedinim privrednimmjesta u pojedinim privrednimgranama i granama i pratečimpratečim aktivnostima aktivnostima

(izvor IEA (izvor IEA BioenergyBioenergy).).

11-- ukupnoukupno22-- proizvodnja biomaseproizvodnja biomase33-- korištenje biomasekorištenje biomase44-- proizvodnja opremeproizvodnja opreme55--prateće aktivnostiprateće aktivnosti

1

1-

ukupno2

1

2

3

45


Hvala na pažnjiHvala na pažnji

10a-toplinska energija iz drvne mase

Documents