PODRĘCZNIK PALIW POCHODZENIA DRZEWNEGO

KŁODY DREWNA ORAZ ZRĘBKI PRODUKCJA, WYMAGANIA JAKOŚCIOWE, HANDEL

SPIS TREŚCI 1. JEDNOSTKI MIARY PALIW DRZEWNYCH

1.1 Objętość 1.2 Waga 1.3 Stosunek objętości do masy 1.4 Nazwy odnoszące się do objętości 1.5 Gęstość masy głównych gatunków drzew leśnych

1.6 Gęstość nasypowa głównych bio-paliw stałych 1.7 Przeliczniki: drewno w pniach/balach/zrębkach

2. ZAWARTOŚĆ ENERGETYCZNA

2.1 Jednostki miar energii termicznej 2.2 Energia i moc

2.3 Zawartość wody w drewnie 2.4 Kurczenie i pęcznienie objętościowe 2.5 Zawartość wilgoci 2.6 Skład chemiczny biomasy 2.7 Wartość kaloryczna 2.8 Analityczna kalkulacja wartości kalorycznej 2.9 Gęstość energii 2.10 Ekwiwalencja energetyczna wobec paliw kopalnych

3. PRODUKCJA KŁÓD I ZRĘBKÓW DREWNA

3.1 Fazy produkcji i systemy pracy 3.2 Sprzęt i maszyny

3.3 Łańcuch dostaw drewna energetycznego i jego koszty 4. WYMAGANIA JAKOŚCIOWE I STANDARDY ODNIESIEŃ

4.1 Techniczna Specyfikacja kłód i zrębek drewna 4.2 Instrumenty do szybkiego pomiaru wilgotności 4.3 Instrumenty pomiarowe służące określeniu wymiarów zrębek drewna 4.4 Charakterystyka jakościowa wymagana przez kotłownie 4.5 Procesy sezonowania drewna 4.6 Sezonowanie kłód drewna 4.7 Sezonowanie zrębek drewna 4.8 Centra Logistyczne i Handlowe Biomasy 4.9 Systemy suszenia drewna

5. ENERGY COSTS, TRENDS AND COMPARISONS 5.1 Finalne koszty energii 5.2 Sprzedaż kłód i zrębek drewna

5.3 Zużycie energii i emisje CO2

ANEKSY A1. Wzór kontraktu na sprzedaż zrębek drewna wraz z ich zawartością energetyczną A2. Przykład deklaracji jakości paliwa dla zrębek drzewnych A3. Graniczne wartości koncentracji metali ciężkich w popiołach pochodzących z biomasy używanych na ziemiach rolniczych w Austrii A4. Przykład cennika w komercyjnym obrocie kłodami drewna A5. Skróty i symbole A6. Międzynarodowy system jednostek BIBLIOGRAFIA

Główni autorzy

Valter Francescato oraz Eliseo Antonini – AIEL Italian Agriforestry Energy Association www.aiel.cia.it

Luca Zuccoli Bergomi – TESAF, University of Padua www.tesaf.unipd.it

Współautorzy

Christian Metschina - Lk-Stmk, Styrian Chamber of Agriculture and Forestry www.lk-stmk.at

Christian Schnedl - WVB-Stmk GmbH, Styrian Forest Owners Association www.waldverband-stmk.at

Nike Krajnc – SFI, Slovenian Forestry Institute www.gozdis.si

Piotr Gradziuk, Kajetan Koscik – POLBIOM, Polish Biomass Association www.polbiom.pl

Gianfranco Nocentini – ARSIA, Tuscany Agriculture and Forestry www.arsia.toscana.it

Stefano Stranieri – GAL GAS, Local Action Group of Garfagnana-Lucca www.galgarfagnana.com

WWW.BIOMASSTRADECENTRES.EU

Przy wsparciu EIE/07/054/2007

Odpowiedzialność za treści niniejszej publikacji leży wyłącznie u jej autorów. Publikacja ta nie koniecznie może odzwierciedlać opinie Wspólnoty Europejskiej. Komisja Europejska nie jest odpowiedzialna za jakiekolwiek sposoby użycia informacji zawartych w tej publikacji i ich następstwa. Copyright © 2008 by Authors Żadna część tej publikacji nie może być rozpowszechniana metodami druku, fotokopiowania, lub innymi bez pisemnej zgody autorów.

WSTĘP Niniejszy podręcznik jest jednym z efektów projektu BIOMASSTRADECENTRES, finansowanego przez Europejska Agencję Innowacji i Konkurencyjności [European Agency for Innovation nad Competitiveness] (EACI), w ramach projektu INTELLIGENT ENERGY EUROPE (Inteligentna Energia Europy). Publikacja ta ma na celu poprawę efektywności działań w łańcuchu dostaw kłód i zrębek drewna na skalę regionalną, wspierając w ten sposób wdrożenie na rynek Europejskiej Specyfikacji Technicznej (CEN/TS 14961), oraz umożliwienie zrównoważenia popytu oraz podaży. Producenci są zachęcani do dostarczania paliw pochodzenia drzewnego spełniających wymagania specyfikacji jakościowej dla paliw stałych, które są w ten sposób odpowiednie do stosowania w urządzeniach grzewczych. Oferta dostaw kłód i zrębek drewna musi sprostać oczekiwaniom ilościowym klientów i inwestorów co do lokalnej dostępności paliw drzewnych właściwej jakości, tak aby zachęcić ich do instalacji nowoczesnych systemów grzewczych opalanych drewnem. Producenci systemów grzewczych opalanych drewnem, szczególnie ci produkujący urządzenia średniej i małej wielkości, muszą być pewni, że paliwa drzewne dostępne na rynku spełniają wymagania jakościowe, według których ich urządzenia grzewcze zostały sprawdzone i certyfikowane (co do czynników sprawności grzewczej i emisji spalin). Niektóre doświadczenie zwieńczone sukcesem wyraźnie pokazały na gruncie europejskim, że stworzenie Centrów Logistycznych i Handlowych Biomasy (Biomass Logistic & Trade Centres – BL&TC) pozwala na uruchomienie profesjonalnych giełd handlu paliwami drzewnymi, dostarczając w ten sposób usługi przyjazne dla klientów oraz zapewniając dostawę oraz standardy jakościowe takich paliw. Rynek z przejrzystymi cenami i warunkami sprzedaży umożliwia stały wzrost sektora biomasy. Valter Francescato oraz Eliseo Antonini – koordynatorzy projektu

Legnaro (PD), Grudzień 2008

1. JEDNOSTKI MIARY PALIW DRZEWNYCH 1.1 Objętość Jednostka metra sześciennego (kubicznego) jest używana w odniesieniu do objętości, która jest całkowicie wypełniona drewnem. Jednostka ta jest powszechnie używana do pomiaru drewna użytkowego (budowlanego). Jednostka metra przestrzennego odnosi się do objętości zajmowanej przez drewno jak również powietrze wypełniające przestrzeń pomiędzy jego partiami, i jest ona powszechnie używana w odniesieniu do paliw drzewnych. Jednostka metra sześciennego złożonego drewna używana do mierzenia objętości kloców i bali drewna dokładnie złożonego w stosie. Jednostka metra sześciennego nasypowego (luzem) jest jednostką objętości używaną do pomiaru objętości kloców i bali drewna, oraz najczęściej, zrębków drewna. Objętość paliw drzewnych, niezależnie czy są one ubite czy nie, różni się w zależności od kształtu, wielkości i ułożenia poszczególnych fragmentów drewna. Objętość metra przestrzennego, tj. stosunek pomiędzy objętością wypełnioną a pustą przestrzenią, zależy od tych czynników. 1.2 Masa Jednostkami masy używanymi w relacji do paliw drzewnych są kilogram i tona metryczna. Poniżej znajduje się lista jednostek miary objętości i masy, które są powszechnie używane w handlu paliwami drzewnymi.

Jednostka miary

Tona Kilogram Metr sześcienny drewna złożonego

Metr sześcienny drewna luzem

t kg m3drewno złożone m3 luzem

kłody drewna zrębki

pelety and brykiety

kłody drewna kłody drewna i

zrębki

1.3 Stosunek objętości do masy Trzy różne jednostki miary są używane do wyrażenia stosunku objętości do masy paliw drzewnych: Gęstość względna: jest to wartość niewymiarowa pochodząca ze stosunku pomiędzy wagą i objętością wody (przy temperaturze 4 °C) a substancji drzewnej. Odnosi się ona do wagi substancji drzewnej w stanie suchym (z suszarni piecowej) – głównie celulozy, hemicelulozy oraz lignin – które stanową budulec ścianek włókien drewna. Gęstość

względna takiej substancji wynosi 1,5 i ta sama wartość ma zastosowanie do różnych gatunków drewna. Gęstość masy: odnosi się do stosunku pomiędzy wagą a objętością masy drzewnej (masy porowatej) składającej się z różnych substancji oraz wypełniającej jej próżni (naczyń włosowatych) wypełnionych powietrzem i/lub wodą. Miara ta wyrażana jest w jednostkach g/cm3 lub kg/m3. Gęstość masy jest często utożsamiana z pozorną gęstością względną, lub też błędnie podawana jako gęstość względna. W odniesieniu do peletów drzewnych, gęstość masy oznacza wagę jednego fragmentu drewna, która musi przekraczać 1,15 g/cm3; w takim przypadku, kiedy wrzuci się takie pelety do zbiornika z wodą, szybko one topią się w wodzie. Gęstość nasypowa: używa się tej miary w odniesieniu do pryzm paliw drzewnych (kłód, kloców, oraz zrębek), które tworzą próżnie pomiędzy fragmentami drewna, których to wielkość zależy od kształtu i wielkości tych fragmentów. 1.4 Nazwy odnoszące się do objętości W celu ujednolicenia i zapewnienia porównywalności jednostek miar używanych w dziedzinie energii otrzymywanej z drewna, podajemy następujące definicje skrótów i miar, które są powszechnie używane w większości krajów europejskich (Tabela 1.4). Tabela 1.4 – Nazwy odnoszące się do objętości w 6 językach

ANGIELSKI Symbol NIEMIECKI Symbol FRANCUSKI Symbol

Solid cubic meter

Solid m3 Festmeter Fm Mètre cube de bois plein

m3

Bulk cubic meter Bulk m3 Schüttraummeter Srm

Mètre cube apparent plaquette

MAP

Stacked cubic meter

Stacked m3 Schichtraummeter rm Stère stère

WŁOSKI Symbol SŁOWEŃSKI Symbol POLSKI Symbol

Metro cubo m3 Kubični meter m3 Metr

sześcienny m3

Metro stero riversato msr

Prostrni meter prm Metr nasypowy mn

Metro stero accatastato msa

Nasut kubični meter

Nm3 Metr przestrzenny

mp

1.5 Gęstość masy głównych gatunków drzew leśnych

Tabela 1.5.1 – DRZEWA IGLASTE – średnia wartość zawartości wilgoci (M) 13% [1].

GATUNEK

kg/m3

świerk norweski 450 jodła srebrna 470 sosna limba 500 jedlica 510 sosna zwyczajna 550 sosna czarna 560 cyprysowate 600 sosna pinia 620 modrzew 660 sosna nadmorska 680 cis 700 sosna alepska 810

Tabela 1.5.2 – DRZEWA LIŚCIASTE – średnia wartość zawartości wilgoci (M) 13% [1].

GATUNEK

kg/m3 GATUNEK

kg/m3

wierzba 450 Hackberry –Celtis 720 topola biała 480 jesion 720 topola czarna 500 jesion mannowy 720 olsza szara 520 złotokap 730 olsza włoska 550 klon polny 740 olsza czarna 560 buk 750 kasztan 580 dąb bezszypułkowy 760 wiśnia 600 robinia akacjowa 760 wiąz 620 dąb szypułkowy 770 bez 620 jarząb 770 brzoza 650 grab pospolity 800 lipa 650 chmielograb 820 orzech laskowy 670 dąb turecki 900 klon jaworowy 670 drzewo oliwne 920 klon 670 dąb ostrolistny 940 orzech włoski 700 dereń 980

Tabela 1.5.3 – Średnia gęstość masy drewna suszonego piecowo (ÖNORM1 B 3012).

Species (dry-wood, M=0)

Kg/m3

sosna czarna 560 modrzew 550 sosna zwyczajna 510 jedlica 470 świerk norweski 430

jodła srebrna 410

IGLASTE

sosna limba 400 grab pospolity 750 dąb turecki 740 robinia akacjowa 730 buk 680 dąb 670 jesion 670 wiąz 640 brzoza 640 klon 590 orzech laskowy 560 lipa 520 brzoza 520 olcha 490 topola osika 450

LIŚCIASTE

topola 410

1 ÖNORM: Austriacki Instytut Norm - Österreichisches Normungsinstitut.

1.6 Gęstość nasypowa głównych bio-paliw stałych [2] Tabela 1.6 – Gęstość różnych rodzajów biomasy – ułożonej i luzem.

* kg/ m3 przestrzenny 1.7 Przeliczniki: drewno w pniach/balach/zrębkach Tabela 1.7.1 przedstawia wartości przeliczników dla najpopularniejszych asortymentów drzewnych materiałów energetycznych wymienionych w załączniku do austriackich norm ÖNORM M7132 oraz M7133 [3]. Tabela 1.7.1 – Przeliczniki dla pni/bali/zrębek.

Asortyment Bale Kłody długości 1 metra

Kłody drewna porąbane Zrębki

ułożone luzem drobne (G30)

średnie (G50)

m3 przestrz. m3 przestrz. m3 nasypowy m3

nasypowy m3

1 m3 bali 1 1,4 1,2 2,0 2,5 3,0 1 przestrz. m3 kłody dł. 1 m 0,7 1 0,8 1,4 (1,75) (2,1) 1 przestrz. m3 kłody porąbanych 0,85 1,2 1 1,7 1 nasyp. m3 kłody porąbanych 0,5 0,7 0,6 1 1 nasyp. m3 drobnych zrębek leśnych (G30)

0,4 (0,55) 1 1,2

1 nasyp. m3 średnich zrębek leśnych (G50)

0,33 (0,5) 0,8 1

Uwaga: 1 tona zrębek G30 o wilgotności M 35% odpowiada ok. 4 nasyp. m3 zrębkom świerka oraz 3 nasyp. m3 zrębkom buku.

Paliwa drzewne M % Gatunek Gęstość nasypowa (kg/nasypowy m3)

buk 445* Kłody drewna (33 cm w stosie)

15 świerk i jodła 304*

buk 328 zrębki drewna 30

świerk i jodła 223 Kora drzew iglastych 180 Trociny 160 Wióry

15 90

Pelety 8 620-650 Biomasa rolnicza Bele słomy miskant 140 Biomasa obornika miskant 110 Ziarno

15 pszenżyto 750

1 m3 bali 1.4 przestrz. m3 odcinków (kłód) 1 metrowych

drewna

2 nasyp. m3 porąbanego drewna

opałowego

3 nasyp. m3 średnich zrębek leśnych (G50)

Wartości przeliczników dla głównych odpadów poprodukcyjnych tartaków [3].

1 przestrz. wiązki kloców = 0.65 m3 1 nasyp. m3 zrębek G50 = 0.33 m3 1 nasyp. m3 drobnych trocin (≤5mm) = 0.33 m3 1 nasyp. m3 wiórów = 0.20 m3 1 nasyp. m3 kory = 0.30 m3

Tabela 1.7.2 – Wartości przeliczników dla drewna (z korą) [2].

Gatunek

Drewno okrągłe (m3)

Ogrągłe dłużyce

(przestrz. m3)

Kłody dl. 1m (przestrz. m3)

Porąbane kłody 33 cm

(przestrz. m3)

Porąbane kłody 33 cm

(nasyp. m3) W odniesieniu do 1 m3 drewna okrągłego z korą Buk 1.00 1.70 1.98 1.61 2.38 Świerk 1.00 1.55 1.80 1.55 2.52 W odniesieniu do 1 m3 drewna okrągłego Buk 0.59 1.00 1.17 0.95 1.40 Świerk 0.65 1.00 1.16 1.00 1.63 W odniesieniu do 1 przestrz. m3 ułożonych kłód Buk 0.50 0.86 1.00 0.81 1.20 Świerk 0.56 0.86 1.00 0.86 1.40 W odniesieniu do 1 przestrz. m3 porąbanych kłód 33 cm, ułożone Buk 0.62 1.05 1.23 1.00 1.48 Świerk 0.64 1.00 1.16 1.00 1.62 W odniesieniu do 1 m3 nasypowego porąbanych kłód 33 cm, luzem Buk 0.42 0.71 0.83 0.68 1.00 Świerk 0.40 0.62 0.72 0.62 1.00

bali drewna

Tabela 1.7.3 – Gęstość masowa i nasypowa głównych gatunków drzew [2].

Buk Dąb Świerk Sosna Wilgotność

M % m3

Fw przestrz.

m3

Cw nasyp. m3

m3

Fw przestrz.

m3

Cw nasyp. m3

m3

Fw przestrz.

m3

Cw nasyp. m3

m3

Fw przestrz.

m3

Cw nasyp. m3

Gęstość masy i nasypowa w kg(1)

0 680 422 280 660 410 272 430 277 177 490 316 202 10 704 437 290 687 427 283 457 295 188 514 332 212 15 716 445 295 702 436 289 472 304 194 527 340 217 20 730 453 300 724 450 298 488 315 201 541 349 223 30 798 495 328 828 514 341 541 349 223 615 397 253 40 930 578 383 966 600 397 631 407 260 718 463 295 50 1117 694 454 1159 720 477 758 489 312 861 556 354 Zastosowano odpowiednik 1m3 bali drewna = 2,43 nasyp.m3 zrębek (indeks wolumetryczny=0,41 m3/ nasyp. m3) Skróty: Fw= porąbane kłody, (33 cm, ułożone), Cw= zrębki drewna.

(1) W zakresie wilgotności (M) 0-23%, wartości zostały obliczone w oparciu o suchą masę drzewną przedstawiona w tabeli 1.5.3. Obliczone gęstości masy i nasypowe (wraz z wodą) zostały skorygowane z użyciem następujących czynników pęcznienia: buk 21.8%, dąb 13.9%, świerk 13.5%, sosna, 13.8%, zakładając liniową zmianę objętości w ramach założonego zakresu wilgotności.

Przykład 1.7.1 – Kalkulacja analityczna gęstości nasypowej w zakresie wilgotności M 0-23% Odnośnie uwagi (1) przy tabeli 1.7.3, dla lepszego zrozumienia kalkulacji gęstości masowej i nasypowej w zakresie wilgotności M 0-23%, poniżej przedstawiony jest przykład obliczeń co do gęstości nasypowej zrębek świerka o wilgotności M 15%. Parametry wyjściowe Gęstość suchej masy (tabela 1.5.3) = 430 kg/m3 Czynnik pęcznienia = 13.5% (punkt 2.4) Indeks wolumetryczny = 0.41 m3/nasyp. m3 Wilgotność (M) 15% � wilgotność db. (u) = 17.65% (punkt 2.5) Kalkulacja gęstości masy przy M 15% Mv15 = 430 kg/m

3 x [1+(17.65:100)] = 430 x 1.1765 = 506 kg/ m3 kalkulacja czynnika korekcji wolumetrycznej (pęcznienie) Fcv = 1+ [(13.5:100):30] x 17.65 = 1.07 Kalkulacja skorygowanej gęstości masy (wraz z wodą) Mv15 corr = Mv15 : Fv = 506 : 1.07 = 472 kg/ m

3 Kalkulacja gęstości nasypowej zrębek świerku przy M 15% Gęstość nasypowa świerka = 472 kg/m3/2.43 = 194 kg/nasyp. m3

Przykład 1.7.2 – Pomiar gęstości nasypowej zrębek przy pomocy próbkowania a) Należy użyć wiadra o znanej pojemności (tj. 13 l) oraz wagi. b) Należy pobrać reprezentatywną próbkę z naczepy ciężarówki - tj. 3 wiadra z 40 m3 naczepy (wg. CEN/TS 14778-1) należy napełnić wiadro bez ubijania zrębek c) należy zważyć próbki i podzielić ich średnią wartość (kg) przez znaną objętość (l) - tj. (3.25 kg x1 000 l) : 13 l = 250 kg/nasyp. m3 2. ZAWARTOŚĆ ENERGETYCZNA

2.1 Jednostki miar energii termicznej Paliwo posiada pewne ilości energii zwanej energią początkową, która jest zamieniana w procesie spalania na energię końcową, przeznaczoną do użycia w zakładanych celach (np. ogrzewanie, produkcja ciepłej wody użytkowej, ciepła przemysłowego). Jednostki miar SI (International System of Units – Międzynarodowy System Miar), które są w użyciu to: dżul (Joule - J), wato-godzina (Wh) oraz ich wielokrotności. Jednostki miar które są w powszechnym użyciu to:

MJ/kg MJ/ms kWh/kg kWh/ms MWh/t

Tabela 2.1.1 – Przeliczniki jednostek miar energii termicznej

kJ Kcal(*) kWh tep

1 kJ 1 0,239 0,278x10-3 23,88x10-9

1 kcal(*) 4,1868 1 1,163x10-3 0,1x10-6

1 kWh 3.600 860 1 86x10-6

1 tep 41,87x106 10x106 11,63x103 1 (*)Kaloria jest jednostką miary energii wprowadzoną przed obowiązywaniem systemu SI.

Najpowszechniejsze przeliczniki: Tona ekwiwalentu ropy naftowej (ton of oil equivalent - toe) jest przyjętą jednostką miar używana do celów statystycznych i porównawczych. Odpowiada ona ilości energii otrzymywanej ze spalenia 1 tony nierafinowanej ropy naftowej.

1 kWh = 860 kcal = 3.600 kJ (3,6 MJ) 1 MJ = 239 kcal = 0,278 kWh 1 kcal = 4,19 kJ = 0,00116 kWh 1 toe = 41,87 GJ = 11,63 MWh

2.2 Energia i moc Energia cieplna jest formą energii związaną z pobudzaniem cząsteczek. Można ją rozumieć jako sumę całkowitej energii kinetycznej w posiadaniu każdej cząsteczki. Energia cieplna nie jest tożsama z ciepłem, które jest rozumiane jako ilość energii cieplnej przeniesionej/wymienionej z jednego systemu do drugiego. Jednostki energii 1 dżul = 1 Newton x 1 metr = 1 Wat x sekunda (Ws)

Tabela 2.2.1 – Równowartości najczęściej używanych jednostek energii cieplnej

kWh MWh GWh TWh TJ PJ tep

1 kWh 1 1x10-3 1x10-6 1x10-9 3,6x10-6 3,6x10-9 86x10-6

1 MWh 1x103 1 1x10-3 1x10-6 3,6x10-3 3,6x10-6 86x10-3

1 GWh 1x106 1x103 1 1x10-3 3,6 3,6x10-3 86

1 TWh 1x109 1x106 1x103 1 3,6x103 3,6 86x103

1 TJ 278x103 278 278x10-3 278x10-6 1 1x10-3 23,9

1 PJ 278x106 278x103 278 278x10-3 1x103 1 23,9x103

1 tep 11,6x103 11,6 11,6x10-3 11,6x10-6 41,87x10-3 41,87x10-6 1

Moc cieplna (Q) jest stosunkiem pomiędzy energią cieplną która jest wytwarzana a czasem potrzebnym do jej wytworzenia. Termin ten wyraża ilość końcowego ciepła przekazywanego na wektor ciepła.

Jednostka mocy sekunda

dzulWat =

Całkowita wydajność kotła (QB) wyraża moc uwalnianą przez paliwo w komorze spalania. Nominalna moc cieplna (QN) wyraża maksymalną ilość energii cieplnej na jednostkę czasu, która jest w sposób ciągły wytwarzane przez kocioł w procesie spalania. Sprawność kotła (bojlera) (ŋk) wyraża stosunek pomiędzy użyteczną energią cieplną (Q) a wydajnością w komorze spalania (QB).

Wydajność kotła jest zwykle podawana w kW, mimo że jednostka kilokalorii jest ciągle, co prawda niewłaściwie, używana jako jego miara. W celu przeliczenia kilokalorii na waty, jednostkę energii w systemie SI, używa się następującego równania:

Kocioł o mocy 100.000 kcal ma więc odpowiednio moc 116.280 W [= 116 kW(h)] Przykład – Kalkulacja dostawy ciepła przez kocioł Kocioł o wydajności 100 kW działający przy pełnej mocy przez 1000 godzin produkuje ilość ciepła 100 kW x 1000 h = 100000 kWh = 100 MWh

2.3 Zawartość wody w drewnie Drewno nie jest zwykle dostępne w stanie suchym (tak jak z suszarni), ale charakteryzuje się wilgotnością, która może się wahać od 60 do 15%, w zależności od czasu jego sezonowania na otwartym powietrzu. Drewno jest materiałem porowatym i higroskopijnym, i z powodu swojej struktury chemicznej oraz budowy, charakteryzuje się dwoma różnymi typami porowatości: � makroporowatowość tworzona przez kanały naczyń przewodzących oraz komórki

miękiszu zawierającą wolną wodę (lub wynikająca z wchłaniania tych tkanek); � mikroporowatość samej substancji drzewnej (głównie celulozy, hemicelulozy

oraz lignin), które zawsze zawierają pewna ilość związanej (nasyconej) wody.

1 kcal = 1,163 W 1 kW = 860 kcal

Rysunek 2.3.1 - trój-wymiarowa struktura drewna iglastego [1]

Drewno zaczyna tracić wodę od momentu ścięcia drzewa. Początkowo woda, znajdująca się z w nim w wyniku wchłaniania, wyparowuje z części zewnętrznych (bieli), a następnie wewnętrznych (twardzieli) pnia. W pewnym momencie, cała wolna woda w drewnie sezonowanym wyparowuje, podczas gdy woda związana z tkankami drewna osiąga dynamiczna równowagę z wilgotnością zewnętrzną, osiągając wartość poniżej 20%. Tak jak jest to przedstawione na ilustracji, utrata wody przez drewno nie jest równomierna. 2.4 Kurczenie i pęcznienie objętościowe W czasie sezonowania kłód i zrębek drewna, oraz do poziomu zawartości wilgoci (M) 23% (u <30%, punkt nasycenia włókien) nie występuje zjawisku kurczenia się objętości poszczególnych fragmentów drewna, jak i też ich objętości składowania. Do tego punktu, drewno traci tylko swoją wolną wodę (z procesu wchłaniania). Następnie, kiedy drewno traci także swoją wodę związaną (nasyconą) następuje proces kurczenia (βv) objętości, który, mimo że może się różnić w zależności od gatunku drewna, wynosi zwykle 13% (Rysunek 2.4.1). W przeciwnym przypadku, jeśli poziom wody nasyconej wzrasta, drewno zacznie pęcznieć (αv

2). Kurczenie się pojedynczych fragmentów drewna złożonego w pryzmy czy sterty pociąga za sobą zmniejszenie się objętości składowania, która prawie zawsze jest niższa niż pojedynczych fragmentów drewna [5]. Z praktycznego punktu widzenia, jakiekolwiek zmiany w objętości (kurczenie się i pęcznienie) rejestrowane w zakresie wartości 0 do 23% (na polu higroskopijności) należy wziąć pod uwagę przy właściwej kalkulacji objętości masy, zarówno przy metrach przestrzennych (z wodą) lub nie, oraz przy obliczeniach wydajności energetycznej paliw (Tabele 1.7.3 i 2.8.1, przykład 1.7.1).

2 Kurczenie się i pęcznienie jest powiązane następującymi formułami: βv = (100xαv):(100+αv); αv = (100xβv):(100-βv)

Rysunek 2.3.2 – Wykres utraty wilgotności d.b. (u%) we fragmencie 5 cm deski bukowej. Legenda: 1. po 6 tygodniach; 2. po 6 miesiącach; 3. okres posredni 2-4; 4. po 1 roku; 5. po 1,5 roku [4].

Rysunek 2.4.1 – Wolumetryczne kurczenie się głównych gatunków drewna [3].

2.5 Zawartość wilgoci

Wilgotność drewna jest wyrażana jako wartość procentowa i jest obliczana przy użyciu następujących formuł:

Wilgotność w relacji do materiału suchego ���� u (%)

Wyraża ona ilość wody obecnej w relacji do masy drewna suszonego w suszarni.

1000

xWw

WWwu

−=

Wilgotność w relacji do materiału mokrego ���� M (%) Wyraża ona ilość wody obecnej w relacji do masy drewna świeżego. Miara ta jest używana w handlu paliwami pochodzenia drzewnego.

1000

0x

W

PWwM

−=

Gdzie: Ww = waga drewna mokrego W0 = waga drewna suszonego Formuły przeliczników Poniższe formuły używane są do przeliczania u na M i odwrotnie.

M

xMu

−=

100

100

u

xuM

+=

100

100

11.4 11.5 11.5 11.5 11.8 12.5 13.2 13.4 13.4 13.5 13.7 13.9 13.9 14.2

17.3 18.8

0

5

10

15

20

Modrzew

Jodła

Wierzba

Klon

Świerk

Sosna zwykł.

Jesion

Topola

Orzech las

Robinia akacj.

Brzoza

Dąb

Dąb turecki

Olcha

Buk

Grab

pospolity

Kurczenie sięwolumetryczne[%]

M % 15 20 25 30 35 40 45 50 60 u % 18 25 33 43 54 67 82 100 150

u % 15 20 30 40 50 65 80 100 150 M % 13.0 16.7 23.1 28.6 33.3 39.4 44.4 50.0 60.0

Zakładając, że masa świeżo porąbanego drewna składa się w połowie z wody i w połowie z substancji drzewnej, drewno posiada wilgotność m.m. (M) 50%, a wilgotność s.m. (u) 100%. 2.6 Skład chemiczny biomasy Biomasa pochodzenia roślinnego składa się głównie z węgla (C), tlenu (O) oraz wodoru (H). Węgiel jest substancją o stanie stałym, której energia jest uwalniana w procesie utleniania. Oprócz tego, dodatkowa energia jest dostarczana przez wodór do procesu utleniania, co razem stanowi wartość kaloryczną netto paliwa. W przeciwieństwie, tlen jest jedyną substancja, która podtrzymuje postęp procesu utleniania. (Tabela 2.6.1). Tabela 2.6.1 – Chemiczny skład biomasy stanu stałego [2].

C H O N K S Cl wt% (d.b.)

Świerk (z korą)

49.8

6.3

43.2

0.13

0.13

0.015

0.005

Buk (z korą) 47.9 6.2 43.3 0.22 0.22 0.015 0.006

Topola SRC 47.5 6.2 44.1 0.42 0.35 0.031 0.004

Werzba SRC 47.1 6.1 44.2 0.54 0.26 0.045 0.004

Kora (drzewa iglaste) 51.4 5.7 38.7 0.48 0.24 0.085 0.019

Miskant 47.5 6.2 41.7 0.73 0.7 0.150 0.220

Słoma pszenicy 45.6 5.8 42.4 0.48 1.0 0.082 0.190

Pszenżyto (ziarno) 43.5 6.4 46.4 1.68 0.6 0.11 0.07

Wytłoczyny rzepaku 51.5 7.38 30.1 4.97 1.60 0.55 0.019

Dla porównania, paliwa kopalne

Węgiel kamienny 72.5 5.6 11.0 1.30 - 0.940 < 0.1

Wegiel brunatny (Lignit) 65.9 4.6 23.0 0.70 - 0.390 < 0.1

Olej opałowy 85-86 11-13 1-4 - - - -

Gaz ziemny 75 25 - - - - -

Wpływ składu chemicznego stałych bio-paliw na ich spalanie i poziom emisji Pierwiastki chemiczne, które mają bezpośredni wpływ na poziom szkodliwych emisji produkowanych w procesie spalania to: siarka (S), azot (N), chlor (Cl), oraz zwartość

popiołów. Następująca reguła ma ogólne zastosowanie do powyżej wymienionych pierwiastków: im wyższa ich zawartość w paliwie, tym większa ich obecność w emisji substancji szkodliwych do atmosfery. Zawartość azotu w bio-paliwach drzewnych jest stosunkowo niska, natomiast jest znacznie wyższa w zbożach – szczególnie w częściach reproduktywnych (ziarnach) – i przede wszystkim w rzepaku (wytłoczynach rzepakowych); ma to bezpośredni wpływ na tworzenie się tlenków azotu (NOx), które w czasie spalania, uwalniają się jako gazy i nie są związane w pozostałości popiołu. Potas (K), który znajduje się głownie w bio-paliwach pochodzenia rolniczego, obniża temperaturę topnienia popiołów, co prowadzi do tworzenia się żużlów w palenisku, które z kolei sprawiają znaczne problemy w procesie spalania. Co więcej, potas, który powstaje w konsekwencji spalania, jest uwalniany w postaci drobnych cząsteczek, przez co jest obecny w dużych ilościach w cząstkach stałych spalin. Zawartość siarki (S) w stałych bio-paliwach jest znacznie niższa w porównaniu do węglowodorowych paliw kopalnych; siarka generalnie pozostaje w większości w popiołach (40 to 90%), podczas gdy lotny SO2 jest uwalniany z pozostałej zawartości siarki. W odróżnieniu od słomy pochodzącej ze zbóż, która ma znacznie wyższą zawartość chloru (Cl), paliwa drzewne charakteryzują się raczej niską zawartością tego pierwiastka. Cl ma udział w tworzeniu związków takich jak HCl oraz dioksyn /furanów. pomimo tego, że większa część Cl jest w związkach obecnych w popiołach lotnych (40-95%), pozostała część tego pierwiastka tworzy HCl, co jest ułatwiane przez procesy kondensacji, który to związek, wraz innymi, powoduje korozje wewnętrznych metalowych części kotłów. 2.7 Wartość kaloryczna Wartość kaloryczna paliwa wyraża ilość energii uwalnianej w całkowitym spaleniu jednostki masy danego paliwa. Zawartość wilgoci w drewnie zmienia wartość kaloryczną poprzez jej obniżenie. W rzeczywistości, część energii uwalnianej w procesie spalania jest wykorzystywana na wyparowywanie wody, i przez to, nie jest ona dostępna do założonego celu cieplnego. Wyparowywanie wody wymaga "zużycia" 2.44 MJ na każdy kilogram wody. Możemy więc rozróżnić następujące wartości: Wartość kaloryczna netto (Net calorific value - NCV): Woda jest traktowana jako para, tzn. energia ciepła potrzebnego do zamienienia wody w parę wodną (ciepło utajone parowania wody przy 25°C) została odjęta od wartości. Wartość kaloryczna brutto (Gross calorific value - GCV): Woda w procesie spalania traktowana jest jako płyn. Jeśli nie jest to określone, wartość kaloryczną należy traktować jako wartość kaloryczną netto.

Wartość kaloryczna drewna suszonego w suszarniach (oven-dry calorific value -NCV0) różnych gatunków różni się w wąskim zakresie wartości, od 18,5 do 19 MJ/Kg. W drewnie iglastym jest ona 2% wyższa niż w drewnie liściastym. Różnica ta wynika szczególnie z wyższej zawartości lignin – a także częściowo z powodu wyższej zawartości żywic, wosku, i olejków obecnych w drzewach iglastych. W porównaniu do celulozy (17.2-17.5 MJ/kg) i hemicelulozy (16 MJ/kg), lignina ma wyższą zawartość energii (26-27 MJ/kg ncv). Pewne różnice w bezwodnych wartościach kalorycznych są powodowane niewielkimi różnicami zawartości wodoru (H) oraz stosunkowo większą różnorodnością w składzie popiołów. Jednakże, biorąc pod uwagę także biopaliwa pochodzenia rolniczego, bezwodna wartość kaloryczna waha się w przedziale 16,5 do 19 MJ/Kg. Bezwodna wartość kaloryczna paliw drzewnych jest średnio 9% wyższa od paliw pochodzenia roślinnego. Tabela 2.7.1- Wartość kaloryczna, zawartość popiołu, temperatura topnienia

popiołów różnych bio-paliw [2, 6, 7].

Zawartość popiołów i temperatura topnienia Wśród stałych bio-paliw, drewno bez kory jest paliwem z najmniejszą zawartością popiołów, podczas gdy bio-paliwa pochodzenia rolniczego mają zwykle wysoką zawartość popiołów. Podczas spalania, na powierzchni żarzącego się paliwa, występują pewne modyfikacje fizyczne popiołu; wraz ze wzrostem temperatury, popioły ulegają zmiękczeniu aż do osiągnięcia pełnej jednorodności jego cząstek. Korzystanie z paliw o niskiej temperaturze tworzenia się popiołów zwiększa ryzyko tworzenia się żużlu popiołowego na palenisku. Żużel taki przeszkadza w procesie spalania poprzez zmianę pierwotnych przepływów powietrza, doprowadzenie do przegrzewania się paleniska, jak również prowadzi do zjawiska korozji. Jednakże możliwe jest rozwiązanie problemów związanych z tworzeniem się żużli przez stosowanie chłodzenia paleniska oraz recyrkulacji gazów spalinowych, oraz przez zamontowanie systemów mechanicznych automatycznego czyszczenia (samoczyszczące

NCV0 Popiół

(wt% d.b.)

Temperatura topienia

popiołu (°C)

Świerk (z korą) 18.8 0.6 1426

Buk (z korą) 18.4 0.5 1340

Topola (SRC) 18.5 1.8 1335

Wierzba (SRC) 18.4 2.0 1283

Kora (drzewa iglaste) 19.2 3.8 1440

Drewno winorośli (zrębki) 19.8 3.4 1450

Miskant 17.6 3.9 973

Słoma pszenna 17.2 5.7 998

Pszenżyto (ziarno) 16.9 2.1 730

Wytłoczyny rzepaku 21.2 6.2 -

się paleniska), lub w przypadku spalania roślin zbożowych, dodawanie środków wapniowych.3 Drewno oraz kora mają stosunkowo wysoką temperaturę topnienia (1.300-1.400°C), tak więc nie powoduje to sytuacji krytycznych. W przeciwieństwie do wyżej wspomnianego paliwa, temperatura topnienia paliw pochodzenia roślinnego wynosi poniżej 1.000°C i w konsekwencji, żużle są łatwo odkładane w procesie spalania. W przypadku zbóż i ich ziaren, temperatura topnienia jest niższa niż 750°C i fakt ten prowadzi do problemów (tabela 2.7.1). W związku z wyżej wspomnianymi powodami, bio-paliwa pochodzenia rolniczego stwarzają większe problemy w spalaniu w porównaniu ze spalaniem drewna, i należy ich używać tylko w piecach specjalnie to tego przeznaczonych.

Charakterystyka popiołów oraz ich wykorzystanie Popioły można podzielić na dwie kategorie: Popiół dolny Stanowi on znaczącą część popiołu, który się gromadzi pod paleniskiem pieca, i jest on kierowany do zbiornika popiołu. Gęstość jego masy wynosi 1.3 t/m3. Popiół lotny Jest to popiół, który pochodzi z oczyszczania gazów spalinowych, i może być on podzielony na:

- lekki popiół z filtrów cyklonowych; - drobne cząsteczki z filtrów elektrostatycznych i workowych.

Charakteryzują się one gęstością masy 0.8-0.9 t/m3.

Skład chemiczny popiołów Pierwiastki, które mają największy wpływ na środowisko naturalne (ołów, kadm i cynk) są pierwiastkami najbardziej lotnymi, i głównie występują w drobnym pyle popiołu (tabela 2.7.2). Tabela 2.7.2 – Skład chemiczny popiołów pochodzących z różnych rodzajów bio-masy [6, 9, 10]

Zwiazek chemiczny

m.u. Kora Zrębki drewna

Trociny Słoma

pH w CaCl2 12.7 12.8 12.5 11.2 Corg 0.8 1.3 5.9 5.2 CO2 4 7.2 12.5 1 P2O5 1.7 3.6 2.5 2.7 K2O 5.1 6.7 7.1 11.5 CaO 42.2 44.7 35.5 7.4 MgO 6.5 4.8 5.7 3.8 Na2O 0.8 0.6 0.5 0.3 Al2O3 7.1 4.6 2.3 1.2 SiO2 26.0 25.0 25.0 54.0 SO3

wt% d.b.

0.6 1.9 2.4 1.2

3 Ca oraz Mg zwykle zwiększają temperaturę topnienia się popiołu.

Fe2O3 3.5 2.3 3.7 1 MnO 1.5 1.7 2.6 0.1 Cu 87.8 126.8 177.8 23.2 Zn 618.6 375.7 1429.8 234.6 Co 23.9 15.3 16.7 1.5 Mo 4.8 1.7 3.4 7.1 As 11.4 8.2 7.8 5.4 Ni 94.1 61.5 71.9 3.9 Cr 132.6 54.1 137.2 12.3 Pb 25.3 25.4 35.6 7.7 Cd 3.9 4.8 16.8 0.7 V

mg/kgd.b.

58.4 42.0 26.7 5.5 2.8 Analityczna kalkulacja wartości kalorycznej

W celu obliczenia wartości kalorycznej netto (MJ/kg) drewna przy założonej zawartości wilgotności (M), używa się poniższej formuły [2]:

100

44,2)100(0 xMMxNCVNCVM

−−=

Rysunek 2.8.1 – Wartość kaloryczna netto (NCV0=19 MJ/kg) jako funkcja wilgotności w relacji do podstawy suchej i mokrej (M oraz u) [5].

Wilgotność w rel. suchej d.b. (u%)

Wilgotność w rel. mokrej (M%)

wart

ość

kalo

ryczn

a

(MJ/k

g)

Rysunek 2.8.2 – Wartość kaloryczna netto (NCV0 = 5.14 kWh/kg) jako funkcja wilgotności (M).

W czasie sezonowania, 10% redukcja wilgotności pociąga za sobą około 0,6 kWh/kg (2,16 MJ/kg) wzrost w wydajności energetycznej. Tabela 2.8.1 – Wartość kaloryczna netto (NCV0 = 18.5 MJ/kg) jako funkcja wilgotności (M).

M (%) MWh/t GJ/t M (%) MWh/t GJ/t

15 4.27 15.36 38 2.93 10.54 16 4.21 15.15 39 2.87 10.33 17 4.15 14.94 40 2.81 10.12 18 4.10 14.73 41 2.76 9.91 19 4.04 14.52 42 2.70 9.71 20 3.98 14.31 43 2.64 9.50 21 3.92 14.10 44 2.58 9.29 22 3.86 13.89 45 2.52 9.08 23 3.80 13.68 46 2.47 8.87 24 3.75 13.47 47 2.41 8.66 25 3.69 13.27 48 2.35 8.45 26 3.63 13.06 49 2.29 8.24 27 3.57 12.85 50 2.23 8.03 28 3.51 12.64 51 2.17 7.82 29 3.45 12.43 52 2.12 7.61 30 3.40 12.22 53 2.06 7.40 31 3.34 12.01 54 2.00 7.19 32 3.28 11.80 55 1.94 6.98 33 3.22 11.59 56 1.88 6.77 34 3.16 11.38 57 1.82 6.56 35 3.11 11.17 58 1.77 6.35 36 3.05 10.96 59 1.71 6.15 37 2.99 10.75 60 1.65 5.94

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0 10 20 30 40 50 60Contenuto

idrico [M%]

pc [kWh/kg]

pellets

4,7

legna

da ardere

3,4

cippato

Wilgotność (M%)

Drewno opałowe

Zrębki drewna

NCV (kWh/kg)

Dla celów praktycznych, następujące wartości średnie przyjmuje się dla paliw pochodzenia drzewnego:

W celu przeliczenia MJ na kWh i odwrotnie, należy użyć przelicznika 3,6.

2.9 Gęstość energii Miara ta wyraża współczynnik pomiędzy zawartością energii a objętością zajmowaną przez dane paliwo.

Tabela 2.9.1 – Gęstość energii przy różnych poziomach wilgotności dla różnych rodzajów paliwa drzewnego [2].

Paliwa drzewne Ilość

Wilgotno

śc

Masa

NCV

Gęstość energii(*)

M% kg MJ/kg w MJ w kWh w litrach ekw. oleju

Ułożone kłody Buk 33 cm 1 przestrz. m3

15 445 15.3 6797 1888 189 Buk 33 cm 1 przestrz. m3

30 495 12.1 6018 1672 167 Świerk 33 cm 1 przestrz. m3

15 304 15.6 4753 1320 132 Świerk 33 cm 1 przestrz. m3

30 349 12.4 4339 1205 121 Zrębki drewna

Buk 1 nasyp. m3 15 295 15.3 4505 1251 125

Buk 1 nasyp. m3 30 328 12.1 3987 1107 111

Świerk 1 nasyp. m3 15 194 15.6 3032 842 84

Świerk 1 nasyp. m3 30 223 12.4 2768 769 77

Pelety drewna

1 nasyp. m3

8

650

17.1

11115

3088

309

(*) W zakresie M 0-23% , zastosowano względne współczynniki korekcji.

Przykład – przeliczenie MJ-kWh 18,5 MJ:3,6 = 5,14 kWh

4 kWh x 3,6 = 14,4 MJ

1 kWh/kg = 1 MWh/t

NCV0 = 18.5 MJ/kg = 5.14 kWh/kg DREWNO SUSZONE (M 0%)

NCV10 = 17.0 MJ/kg = 4.7 kWh/kg PELETY (M 10%)

NCV20 = 14.4 MJ/kg = 4.0 kWh/kg DREWNO OPAŁOWE (M 20%)

NCV30 = 12.2 MJ/kg = 3.4 kWh/kg ZRĘBKI DREWNA (M 30%)

2.10 Ekwiwalencja energetyczna wobec paliw kopalnych [3]

Wartość kaloryczna netto (wartości średnie) Paliwa

w MJ w kWh

Olej opałowy bardzo lekki 36.17 MJ/l (42,5 MJ/kg) 10 kWh/l (11.80 kWh/kg) Olej opałowy lekki 38.60 MJ/l (41,5 MJ/kg) 10.70 kWh/l (11.50 kWh/kg) Gaz ziemny4 36.00 MJ/m3 10,00 kWh/m3 LPG5 24.55 MJ/l (46,30 MJ/kg) 6.82 kWh/l (12.87 kWh/kg) Wegiel 27.60 MJ/kg 7.67 kWh/kg Koks 40/60 29.50 MJ/kg 8.20 kWh/kg Lignit (brykiety) 20.20 MJ/kg 5.60 kWh/kg 1 kWh energia elektr. 3.60 MJ 1 kWh 1 kg drewna (M = 20%) 14.40 MJ/kg 4.00 kWh/kg

W celu przybliżonej kalkulacji, przyjęto poniższe odpowiedniki, nie biorąc pod uwagę sprawności kotła.

5-6 nasyp. m3 kłód drewna liściastego 7-8 nasyp. m3 kłód drewna iglastego 10-15 nasyp. m3 zrębek drewna

1000 litrów oleju opałowego ≈

2.1 t peletów Przykład 2.10.1 – Kalkulacja zapotrzebowania na zrębki dla kotłowni

Zapotrzebowanie na zrębki dla kotła może zostać obliczone w oparciu na wcześniejszym zużyciu przez tą instalacje paliw kopalnych. a) Kalkulacja wydolności cieplnej w oparciu o zapotrzebowanie na olej opałowy (średnia z trzech ostatnich lat) - zużycie oleju opałowego: 23530 l/rok - NCV oleju: 10 kWh/l - sprawność instalacji ŋk): 85% dostarczona moc kWh: (23530 x 10) x 0.85 = 200000 kWh/rok b) Kalkulacja zużycia zrębek drewna - ciepło, które ma być dostarczone: 200000 kWh/rok - NCV zrębek (M 30%): 3.4 kWh/kg - sprawność instalacji ŋk): 80%

4 1 kg = 5.8 l (20 °C, 216 bar) 5 1m3 LPG = 4 l = 2 kg

1 kg oleju ≈ 3 kg drewna 1 l oleju ≈ 2.5 kg drewna

Zapotrzebowanie na zrębki: 200.000/3,4/0,80 = 73530 kg (≈ 75 t) c) Przybliżona kalkulacja mocy kotła (1500 godzin pracy) Q (kW) = 200000 kWh/1500 h/0.80 ≈ 160 kW

W celu kalkulacji zapotrzebowania na zrębki drewna w kotłowniach małej i średniej mocy, następujące formuły empiryczne mogą zostać użyte:

Moc boilera w kW x 2.5 = zapotrzebowanie na zrębki w nasyp. m3/rok (drewno miękkie P45, M30)

Moc boilera w kW x 2.0 = zapotrzebowanie na zrębki w nasyp. m3/rok (drewno twarde P45, M30)

3. PRODUKCJA KŁÓD I ZRĘBKÓW DREWNA 3.1 Fazy produkcji i systemy pracy W odniesieniu do działań mających na celu pozyskiwanie drzewa, można rozróżnić następujące fazy produkcji: • obalanie: ścinanie drzew przy podstawie korzenia, tak aby upadło ono na podłoże; • obróbka: usuwanie gałęzi i części szczytowej od pnia głównego, oraz cięcie pnia na

określone odcinki długości; • zrywka drewna: transport drewna z miejsca pozyskania do miejsc zbiorczych; • odstawa: transport drewna wzdłuż miejsc zbiorczych do miejsca składowania; • odkorowanie: częściowe lub całkowite usunięcie kory z pnia drzewa; • transport: przewożenie drewna przy użyciu dróg leśnych oraz dróg publicznych • transformacja drewna: obróbka drewna na cele paliwowe (cięcie, rozłupanie.

zrębkowanie). Rola produkcji zrębek znacznie zwiększyła swoją wagę w os ostatnich latach. Jest to spowodowane tym, że zrębkowanie umożliwia wykorzystywanie zasobów biomasy drzewnej, która pozostawała do tej pory niezagospodarowana. Istnieją dwa główne systemy pracy w działaniach pozyskiwania drewna: • System Drewna Krótkiego (Short Wood System – SWS): obróbka dokonywana jest w

miejscu wycinki (obalania) drzew w lesie i pnie drzew wartości handlowej są transportowane;

• System Drzew Całych (Full Tree System – FTS): po ścięciu całe drzewo jest transportowane, a obróbka jest dokonywana albo na drodze leśnej lub na składowisku.

Mimo że we Włoszech system SWS jest najczęściej wykorzystywanym systemem, system FTS staje się coraz bardziej popularny, szczególnie w obszarze Alpejskim, zwłaszcza przy użyciu placowych żurawi linowych: przy użyciu tej metody, pozostałości leśne (gałęzie i szczyty) są zbierana na poboczu dróg lub składowisk, i mogą one zostać natępnie przetworzone na zrębki. 3.2 Sprzęt i maszyny W tabeli 3.2.1 poniżej znajduje się przegląd najważniejszych maszyn i sprzętu używanego w drzewnej produkcji leśnej, w realiach włoskich. Dla każdej wartości, wskazano ich najczęstszy zakres, pomijając wartości skrajne. Koszt godzinowy, tam gdzie jest podany, zawiera wynagrodzenie pracownika. Wszystkie ceny nie zawierają podatku VAT. Tabela 3.2.1

Piła łańcuchowa

koszt zakupu: 500 – 900 € wydajność w lesie gospodarczym: 1 – 1.2 m3/h (trzebież) 2 – 2.5 m3/h (główne obalanie) wydajność w lesie odrostowym: 0.4 – 0.7 przestrz. m3/h (warunki średn.) 0.8 – 1.8 przestrz. m3/h (warunki dobre) zużycie paliwa na godz.: 0.6 - 1 l (mieszanka benzyny i oleju silnikowego) koszt godziny pracy ≅≅≅≅ 18 – 20 €

Traktor wraz z ładowarką

koszt zakupu traktora: 45,000 – 60,000 € koszt zakupu ładowarki: 3000 - 4200 € wydajność w lesie gospodarczym: 2.5 – 6 m3/h wydajność w lesie odrostowym: 3 – 7 przestrz. m3/h zużycie paliwa na godz.: 4 - 9 l koszt godziny pracy ≅≅≅≅ 45 – 50 € (2 pracowników)

Traktor wraz z przyczepą

koszt zakupu traktora: 45,000 – 60,000 € koszt zakupu przyczepy: 8,000 – 25,000 € pojemność ładunkowa: 5 – 15 t wydajność: 5 - 12 m3/h

(w zależności od odległości transportu) zużycie paliwa na godz.: 5 - 10 l koszt godziny pracy ≅≅≅≅ 40 – 50 €

Harwester

koszt zakupu: 300,000 – 370,000 € max średnica cięcia: 65 - 70 cm max średnica usuwania gałęzi: 45 - 60 cm max nachylenie pokonywanych wzniesień: 35% (na kołach) 60% (gąsienice) (przy optymalnych warunkach podłoża) wydajność w lesie gospodarczym: 8 - 20 m3/h zużycie paliwa na godz.: 11 - 16 l koszt godziny pracy ≅ 90 - 120 €

Forwarder

koszt zakupu: 180,000 – 270,000 € pojemność ładunkowa: 10 - 14 t max nachylenie pokonywanych wzniesień: 30 - 35% długość pni: do 6 m wydajność: 12-20 m3/h (w zależności od odległości transportu) zużycie paliwa na godz.: 7 - 11 l koszt godziny pracy ≅ 65 - 80 €

Harwester hybrydowy

koszt zakupu: 240,000 € max średnica cięcia: 55 cm max średnica usuwania gałęzi: 50 cm max nachylenie pokonywanych wzniesień: 45-50% wydajność: 10-15 m3/h zużycie paliwa na godz.: 10 - 12 l koszt godziny pracy ≅ 80 €

Skidder (ciagnik zrywkowy)

koszt zakupu: 120,000 – 150,000 € wydajność transportu: do 3 t max nachylenie pokonywanych wzniesień: 20% wydajność: 8 - 12 m3/h

( w zależności od odległości transportu) zużycie paliwa na godz.: 6 - 10 l koszt godziny pracy ≅ 55 - 65 €

Obrabiarka montowana na traktorze

koszt zakupu traktora: 30,000 € koszt zakupu obrabiarki: 45,000 € max średnica cięcia: 48 cm max średnica usuwania gałęzi: 40 cm wydajność: 10-15 m3/h zużycie paliwa na godz.: 4 - 5 l koszt godziny pracy ≅ 35 €

Obrabiarka w oparciu o koparkę

koszt zakupu koparki: 170,000 € koszt zakupu obrabiarki: 60,000 € max średnica cięcia: 65 cm max średnica usuwania gałęzi: 60 cm wydajność: 15-40 m3/h zużycie paliwa na godz.: 15 - 17 l koszt godziny pracy ≅ 85 €

Żuraw linowy z przewoźnym dźwigiem placowym lekki: koszt zakupu: 40000 – 120,000 € max moc pociągowa: 2,000 daN wydajność: 3 – 6 m3/h zużycie paliwa na godz.: 5 - 6 l koszt godziny pracy ≅ 25 – 40 € średni: koszt zakupu: 100,000 – 220,000 € max moc pociągowa: 5000 daN wydajność: 3 – 12 m3/h zużycie paliwa na godz.: 6 - 10 l koszt godziny pracy ≅ 40 – 80 €

Zrębkownica małej mocy koszt zakupu: 3,500 – 35,000 € średnica robocza: max 20 cm wydajność: 2 – 3 t/h zużycie paliwa na godz.: 5 - 8 l średniej mocy koszt zakupu: 15,000 – 75,000 € średnica robocza: max 30 cm wydajność: 4 – 7 t/h zużycie paliwa na godz.: 10 - 14 l wysokiej mocy koszt zakupu: 31,000 – 250,000 € średnica robocza: > 30 cm wydajność: 13 – 20 t/h zużycie paliwa na godz.: 34 - 38 l koszt godziny pracy ≅ 150 - 190 €

Piła do drzewa koszt zakupu: 600 – 2,000 € średnica robocza: 14 – 25 cm Rozłupiarka do drzewa koszt zakupu: 1,500 – 14,000 € robocza długość bali: 0.3 – 4 m Kombajn (piło-rozłupiarka) koszt zakupu: 7,000 – 70,000 € średnica robocza: 25 – 60 cm robocza długość bali: 2 – 6 m koszt godziny pracy ≅ 70 – 150 €

Ciągnik siodłowy z przyczepą (transport bali i kłód)

koszt zakupu ciągnika: 110,000 – 150,000 € koszt zakupu przyczepy: 20,000 – 30,000 € pojemność ładunkowa: 18 – 20 t zużycie paliwa: 2.5 – 3.5 km/l koszt godziny pracy ≅ 60 – 75 €

Ciągnik siodłowy z przyczepą (transport zrębek)

koszt zakupu ciągnika: 100,000 – 115,000 € koszt zakupu przyczepy: 45,000 € pojemność ładunkowa: 20 – 22 t (85 – 90 bulk m3) zużycie paliwa: 2.5 – 3.5 km/l koszt godziny pracy ≅ 65 – 70 € z ładowarką dwuszczękową koszt zakupu: 205,000 € pojemność ładunkowa: 81 nasyp. m3 koszt godziny pracy ≅ 70 – 75 €

Maszyny, które mają najbardziej typowe zastosowanie w procesie dostaw paliw pochodzenia drzewnego są stosowane w pozyskiwaniu kłód drewna i produkcji zrębek. Maszyny do pozyskiwania kłód drewna Po wstępnej obróbce przy pomocy pił łańcuchowych, drewno jest transportowane do miejsca obróbki, gdzie jest ono obrabiane do postaci odpowiedniej jako paliwo. Materiał nieobrobiony przechodzi przez trzy różne fazy: • selekcja: materiał jest dzielony na sortymenty w zależności od jego przeznaczenia

(do pieca lub suszarni). Podział ten zwykle wykonywany jest ręcznie; • cięcie: skracanie drewna na odcinki od 25 do 100 cm, przez przecinanie

fragmentów drewna prostopadle do jego włókien; • rozłupywanie: zmniejszanie średnicy fragmentów drewna poprzez stosowanie sił

mechanicznych wzdłużnie do przebiegu włókien drewna. W zależności od zastosowanych czynności, maszyny używane do produkcji kłód drewna dzieli się na: • piły: jeśli oparte są one na pilarkach taśmowych, mogą one obrabiać średnice

większe niż 40 cm i charakteryzują się niskimi stratami przy cięciu; jeśli są to piły tarczowe, mogą one obrabiać tylko mniejsze średnice, oraz mają większe straty wynikające z cięcia;

• rozłupiarki: wyposażone są one w urządzenie rozłupiające drewno na zasadzie klina lub śruby. Urządzenia klinowe do użytku domowego mają zazwyczaj 2 lub 4 krawędzie rozłupiające, odcinki drewna są zwykle umieszczane w pozycji pionowej, a urządzenia te używają on siły rozłupiającej do 15 t, podczas gdy w urządzeniach typu przemysłowego, odcinki drewna są umieszczane poziomo wobec

klinów lub krat, mają one do 16 krawędzi ruzłupiających i nacisk do 40 - 60 ton. Urządzenia działające na zasadzie śruby mają gwintowany stożek, który wkręca się w drewno, tak aby go rozłupać; są one szybsze niż urządzenia pierwszego typu, ale mnie precyzyjne; dla celów bezpieczeństwa, najlepszym rozwiązaniem jest zainstalowanie takiego urządzenia na wysięgniku (np. traktora);

• kombajny (piło-rozłupiarki): istnieją modele przewoźne, ale większość takich urządzeń to urządzenia stacjonarne, które łączą w sobie te dwa procesy, pozwalając na podwyższenie automatyzacji procesu produkcyjnego i jego wyższą wydajność, oraz obróbkę zarówno kłód jak i większych gałęzi. Wyposażone są w silnik elektryczny lub spalinowy o zapłonie iskrowym, (do 55 kW), mogą obrabiać pnie i kłody do długości 6 m i średnicy 60 cm, oraz mogą wytwarzać więcej niż 12 ton materiału na godzinę.

Obróbka twardych gatunków drewna wymaga większych mocy niż obróbka drewna miękkiego, a wszystkie typy drewna poddają się rozłupaniu lepiej, kiedy jest ono świeżo ścięte, raczej niż po okresie sezonowania. Zrębkownice Zrębkownica jest maszyną, która jest specjalnie przystosowana do rozdrabniania drewna na zrębki, i może one być maszyną stacjonarną, lub też montowaną na naczepie, ciężarówce, lub tylnym zaczepie traktora. Może ona być wyposażona we własny silnik, lub napędzana przez wał napędowy traktora. W zależności od zespołu produkującego zrębki, możemy wyróżnić następujące typy zrębkownic: • zrębkownice talerzowe: zespół zrębkujacy składa się z ciężkiego koła

zamachowego na którym zamontowane są promieniście od dwóch do czterech noży tnących. Materiał wchodzi w kontakt z talerzem przy kącie 30 do 40 stopni w stosunku do jego płaszczyzny oraz obracających się noży tnących, opiera się o kowadło na końcu podajnika, stopniowo wycinane są płaty drewna, które następnie rozdrabniane są na zrębki w procesie cięcia. Wielkość zrębków wynosi zwykle 0,3 – 4,5 cm i może być modyfikowana poprzez ustawienie łoża noży tnących;

• zrębkownice bębnowe: większe i charakteryzujące się większą mocą niż zrębkownice talerzowe, urządzenia te mogą z łatwością obrabiać zarówno kłody jak i pozostałości z pozyskiwania drewna. Zespół zrębkujacy składa się ze stalowego cylindra z zamontowanymi poprzecznie nożami (do 12 sztuk); wielkość zrębek jest bardziej niejednorodna, z długościami dochodzącymi do 6,5 cm. Noże tnące musza być wymieniane po obróbce każdych 50-100 t (obróbka drewna twardego lub 200–300 t drewno miękkie);

• zrębkownice ślimakowe: zrębkowanie jest dokonywane przez dużą śrubę ślimakową z ostrymi krawędziami, która obraca się na poziomej osi. Maszyny te nie są w powszechnym użyciu, ale mogą obrabiać pełne drzewa lub bale, i produkują zrębki większej wielkości (do 8 cm) w porównaniu do zrębkownic talerzowych i bębnowych.

Według wymaganej mocy, można rozróżnić trzy kategorie urządzeń: • małej mocy: zwykle instalowane na tylnym trzypunktowym zaczepie traktora lub

na naczepie, zrębkownice te są napędzane przez wał napędowy traktora lub niezależny silnik (~50 kW). mogą one tylko obrabiać małe średnice (20 cm max) i produkować nie więcej niż 20 ton na dzień;

• średniej mocy: montowane na naczepie, zwykle z niezależnym silnikiem (50-110 kW), mogą one produkować zrębki do średnicy 30 cm i wytworzyć do 50 ton na dzień;

• wysokiej mocy: instalowane na naczepach lub ciężarówkach, zrębkownice te są czasami napędzane przez silnik ciężarówki, ale zwykle posiadają swój niezależny silnik (>130 kW); mogą one produkować zrębki dużej średnicy (>30 cm) i z łatwością wytwarzają więcej niż 60 ton na dzień.

Sito jest ważnym narzędziem, które umożliwia selekcję zrębek w fazie usuwania zanieczyszczeń, przez co jakość materiału jest polepszana, ale co w tym samym czasie obniża wydajność. Kiedy zrębkowanie jest przeprowadzane w miejscu innym niż końcowe miejsce przeznaczenia paliw (kotłownia), zrębki są transportowane przy pomocy ciężarówki lub ciągnika siodłowego z naczepa, rzadko przez pojazd przegubowy, umieszczone w dużych kontenerach ze stopów lekkich; ładowarka dwuszczękowa może zostać zamontowana na ciężarówce celem łatwiejszego i niezależnego rozładowywania ładunku zrębek. Badania austriackie pokazują, że wydajność (w nasypowych m3) zrębkownicy wysokiej mocy różni się w zależności od rodzaju materiału, który podlega zrębkowaniu [19]; średnie wartości wydajności (Wykres 3.2.1) obejmują czasy przestojów dla ciężarówki i naczepy wymagane do rozładowania zrębek. Czas ten został oszacowany jako 20% całkowitego czasu potrzebnego na transport. Wykres 3.2.1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Drzewa małej średnicy Drewno okragłe

Pozostałości po pozyskaniu

Wydajność (nasyp. m

3

/h)

3.3 Łańcuch dostaw drewna energetycznego i jego koszty Jako przykład, podano trzy tabele możliwych łańcuchów dostaw zrębek drewna dla kotłowni opalanych drewnem (z rusztami stałymi lub ruchomymi), zlokalizowanymi o obszarach górskich. Kalkulacja została dokonana z punktu widzenia przedsiębiorstwa leśnego, które zarządza łańcuchem dostaw.6

6 Następujące ekwiwalenty zastosowano: 1 (pełnego) m3=2.43 nasyp. m3 zrębek (współczynnik pojemności=0.41 pełnego m3/nasyp. m3); 1 nasyp. m3=223 kg (M 30%); 1 nasyp. m3=347 kg (M 55%).

1. Trzebież w stanowisku drzew iglastych z zastosowaniem systemu pracy FTS. Przeznaczenie zrębek: kocioł opalany zrębkami ze stałym rusztem (M 30%, P45; patrz tabela 4.4.1). Cena loco ciepłownia 18-20 €/nasyp. m3 (= 80-90 €/t)

Faza produkcji Sprzęt Wydajność (nasyp. m3/h)

Koszt (€/nasyp. m3)

Obalanie 2 piły łańcuchowe 35 0.5 Zrywka pełnych drzew 2 traktory i ładowarki 17 5.9 Zmechanizowana obróbka na miejscu składowania

obrabiarka na traktorze 24.3 1.4

Ładowanie pni na ciężarówkę i naczepę ciężarówka i naczepa 121.5 0.6 Transport kłód do centrum handlu biomasy (w obie strony 90 km)

ciężarówka i naczepa 36.5 2

Rozładowywanie kłód z ciężarówki i naczepy

ciężarówka i naczepa 145.8 0.5

Sezonowanie w sposób naturalny — — 0.3 Zrębkowanie kłód zrębkownica duzej

mocy 100 1.4

Dostawa zrębek (w obie strony 90 km) ciężarówka i naczepa 26.4 * 2 RAZEM 14.6 Należy dodać wartość drzew w stanie stojącym do sumy kosztów (od 0 do 5 €/nasyp. m3 za trzebież) *sezonowane zrębki (M 30%)

2. Główne obalanie na stanowisku drzew iglastych z zastosowaniem systemu pracy FTS. Przeznaczenie zrębek: kocioł opalany zrębkami z ruchomym rusztem (M 55%, P63; patrz. tabela 4.4.1). Cena loco ciepłownia 10-13 €/nasyp. m3 (= 29-38 €/t). Pozostałości z pozyskiwania materiału drzewnego pozostawione na obrzeżu dróg dostępne bez dodatkowych kosztów, jako że wszystkie koszty są ujęte w cenie drewna użytkowego (budowlanego).

Faza produkcji Sprzęt Wydajność

(nasyp. m3/h) Koszt

(€/nasyp. m3) Zrębkowanie pozostałości po pozyskaniu drewna

zrębkownica dużej mocy

55 2.6

Dostawa zrębek (w obie strony 90 km) ciężarówka i naczepa 22.1 * 2.4 RAZEM 5 * świeże zrębki (M 55%)

3. Trzebież w stanowisku drzew iglastych z zastosowaniem systemu pracy FTS. Przeznaczenie zrębek: kocioł opalany zrębkami z ruchomym rusztem (M 55%, P63). Cena loco ciepłownia 10-13 €/nasyp. m3 (= 29-38 €/t). Rezultaty są zgodne ze wskaźnikami przedstawianymi w literaturze przedmiotu, według których wykorzystanie produkcji świeżych zrębek (drewna twardego lub miękkiego) jako jedynego produktu, do zastosowania w opalaniu kotłowni z ruchomym rusztem, są prawie nie do usprawiedliwienia z punktu widzenia ekonomiki. Produkcja takiego rodzaju zrębek musi być typu integracyjnego, a nie wyłącznego, tak aby była ona opłacalna.

Faza produkcji Sprzęt Wydajność (nasyp. m3/h)

Koszt (€/nasyp. m3)

Obalanie 2 piły łańcuchowe 35 0.5 Zrywka pełnych drzew 2 traktory i ładowarki 17 5.9 Zrębkowanie pełnych drzew zrębkownica dużej

mocy 60 2.4

Dostawa zrębek (w obie strony 90 km)

ciężarówka i naczepa 22.1 * 2.4

TOTAL 11.2 Należy dodać wartość drzew w stanie stojącym do sumy kosztów (od 0 do 5 €/nasyp. m3 za trzebież) *fresh chips (M 55%)

4. WYMAGANIA JAKOŚCIOWE I STANDARDY ODNIESIEŃ Klasyfikacja jakościowa stałych bio-paliw jest zdefiniowana na poziomie europejskim przez Specyfikację Techniczną (Technical Specification CEN/TS 14961 (Solid biofuels, fuel specification and classes, 2005). 4.1 Techniczna Specyfikacja kłód i zrębek drewna Europejska Specyfikacja CEN/TS 14961:2005 dostarcza informacji regulacyjnych, które należy brać pod uwagę przy przygotowywaniu kontraktów na dostawę takich paliw oraz względnych deklaracji jakościowych dostarczanych bio-paliw (Aneksy A1 oraz A2). Poniżej przedstawiony jest wykaz normatywny tych specyfikacji dla kłód i zrębek drewna. Tabela 4.1.1 Źródło:

Według tabeli 1 Specyfikacji Technicznych (TS). Biomasa drzewna (1.1)

Forma handlowa

KŁODY DREWNA

Wymiary Długość (L) Grubość (D) (maksymalna średnica pojedynczego fragmentu)

P200- L ≤ 200 e D <20 (drewno rozpałkowe) P200 L ≤ 200 ± 20 e 40 ≤ D ≤ 110 mm P250 L ≤ 250 ± 20 e 40 ≤ D ≤ 110 mm P330 L ≤ 330 ± 20 e 40 ≤ D ≤ 110 mm P500 L ≤ 500 ± 40 e 60 ≤ D ≤ 200 mm P1000 L ≤ 1000 ± 50 e 60 ≤ D ≤ 200 mm P1000 + > 1000 (rzeczywista wartość musi być przedstawiona, oraz należy określić wartość D)

Wilgotność (M) M20 ≤ 20% M30 ≤ 30% M40 ≤ 40% M65 ≤ 65%

Oven-ready log Seasoned in the storage Seasoned in the forest Fresh, after cut in the forest

NORMATYW

Drewno Należy podać czy jest to gatunek drewna szpilkowego czy liściastego, lub ich mieszanka.

Tabela 4.1.2 Źródło:

Według tabeli 1 Specyfikacji Technicznych (TS). Biomasa drzewna (1.1)

Forma Handlowa

ZRĘBKI DREWNA

Wymiary Główna frakcja > 80% wagi Frakcja drobna <5% Frakcja gruboziarnista <1%

P 16 P 45 P 63 P 100

3,15 mm ≤ P ≤ 16 mm 3,15 mm ≤ P ≤ 45 mm 3,15 mm ≤ P ≤ 63 mm 3,15 mm ≤ P ≤ 100 mm

< 1 mm < 1 mm < 1 mm

> 45 mm > 63 mm > 100 mm > 200 mm

Wilgotność (M) M20 ≤ 20% M30 ≤ 30% M40 ≤ 40% M55 ≤ 55% M65 ≤ 65%

Suszone Odpowiednie do przechowywania Do ograniczonego przechowywania

Zawartość popiołów (% d.b.)

NORMATYW

A0.7 ≤ 0,7% A1.5 ≤ 1,5% A3.0 ≤ 3,0% A6.0 ≤ 6,0% A10 ≤ 10,0%

4.2 Instrumenty do szybkiego pomiaru wilgotności Mimo że metoda grawimetryczna jest (patrz CEN/TS 14774-1) jedyną uznawaną metodą referencyjną służącą do dokładnego określenia wilgotności drewna7, dzisiejsza technika oferuje pewną liczbę przenośnych i praktycznych narzędzi służących do tego celu. Narzędzia takie okazują się szczególnie użyteczne przy zawieraniu kontraktów, biorąc pod uwagę wagę dostarczanego materiału (patrz rozdział 5.5). Dokładność rezultatów pomiaru oczywiście zależy od zarówno reprezentatywności próbki jak i też dokładności wykonywania samego pomiaru. Szczególna uwagę należy poświecić wstępnym nastawom urządzeń oraz czynnikom korekcyjnym. Urządzenia pomiarowe dostępne na rynku można podzielić na typy kontaktowe oraz igłowe.

7 Metoda grawimetryczna jest stosowana w arunkach laboratoryjnych i polega na ważeniu próbki przed i po pełnym jej wysuszeniu w suszarni przy temp. 103 °C. Proces ten zajmuje 24 godziny.

Kłody drewna i dłużyzna Dla kłód drewna i dłużyzny małej średnicy można użyć urządzeń pomiarowych typu szpilkowego, które mierzą opór elektryczny (przewodność) pomiędzy dwoma elektrodami (szpilkami). Istnieje korelacja pomiędzy oporem elektrycznym a zawartością wilgotności w drewnie, która osiąga swoje maksima w polu higroskopijnym (M 0-23%). Pomiaru dokonuje się wyłącznie w obrębie odstępu między elektrodami i ich głębokości wnikania w strukturę drewna (do ok. 5 cm). Najnowsze modele mogą określić wilgotność próbki w zakresie wilgotności M 10-60% (u 11-150%) w odstępach 0,1% (www.humimeter.com). Zrębki drewna Instrumenty pomiarowe używane do pomiaru wilgotności zrębek są urządzeniami typu kontaktowego, i mierzą stałą dielektryczną (ładunek elektrostatyczny). Czym wyższa zawartość wilgoci, tym wyższe wartości stałej dielektrycznej. W ostatnich latach zbudowano higrometry dielektryczne specjalnie zaprojektowane do pomiaru wilgotności zrębek drewna, trocin, wiórów, kory drzew i peletów, które spełniają wymagania Specyfikacji CEN/TS 14961 (www.schaller-gmbh.at). Instrumenty takie mogą mierzyć wilgotność zrębek klasy P16 oraz P45, z maksymalna zawartością wilgoci 60%. W pierwszym etapie pomiaru materiał jest warzony, tak aby określić właściwa krzywą kalibracji urządzenia. Po wykonaniu tej czynności, zrębki wsypywane są do pojemnika, w którym przechodzą przez słabe pole elektromagnetyczne, które jest modulowane przez wilgotność drewna. W przeciągu kilku sekund możliwy jest odczyt pomiaru wilgotności próbki na wyświetlaczu urządzenia.

4.3 Instrumenty pomiarowe służące określeniu wymiarów zrębek drewna Klasa wielkości określana jest w laboratorium przy użyciu specjalnych sit wibracyjnych, ułożonych w serii, które spełniają wymagania Standardu CEN/TS 14961. Rysunek 4.3.1 – Urządzenie do określania wymiaru zrębek drewna (AIEL, 2006). Rysunek 4.3.2 – przykład klasyfikacji wymiarowej w próbkach zrębek drewna P45 (lewy) oraz P16 (prawy).

0

20

40

60

80

100

< 3.15 3.15-8 8-16 16-45 45-63 63-100 >100

0

20

40

60

80

100

< 3.15 3.15-8 8-16 16-45 45-63 63-100 >100

4.4 Charakterystyka jakościowa wymagana przez kotłownie Główną charakterystyką paliw drzewnych wymaganą przez kotłownie to: wymiary, wilgotność, oraz zawartość popiołu. Tabela 4.4.1 podaje zbiorczy pogląd co do wymagań paliwowych kotłowni opalanych kłodami i zrębkami drewna.

Table 4.4.1

Typ kotłowni Moc kWt

Ruszt System

dostawy paliwa Wymiary

(P) Wilgotność

(M) Popiół (A)

Kotłownia opalana kłodami

< 100 Stały ręczny P330-1000 M20 -

< 150 Stały ślimak P16-45 M20-M30

A1.5

(30)150 -1000 Stały/częściowo

ruchomy ślimak P16-45 M20-M40

A1.5-3.0

Kotłownia opalana zrębkami

>1000 Ruchomy tłok

hydrauliczny P16-100 M30-M55

A3.0-10.0

Rozmiary wymagane przez kotłownie opalane kłodami drewna z ręcznym ładunkiem paliwa zależą od wielkości otworu załadowczego; niektóre modele o mocy 100 kW i większym otworem załadowczym mogą być opalane kawałkami drewna długości 1 m. Kotłownie opalane drewnem wymagają użycia drewna klasy M20, w przeciwnym wypadku spalanie nie odbywa się w pełni, tak więc energia potrzebna do wyparowania wody powoduje zmniejszanie się temperatury w komorze spalania poniżej wymaganego minimum potrzebnego do potrzymania procesu spalania. Używanie kłód drewna z zwartością wilgoci powyżej M20 powoduje także znaczny wzrost czynnika emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Kotłownie ze stałym rusztem wymagają bardzo jednorodnego materiału (P16 oraz P45) ze względu na mały ruszt oraz ze względu na fakt, że zbyt duże fragmenty drewna mogły by blokować podajnik ślimakowy. W innym wypadku, piece o wyższej mocy i w których możliwe jest zainstalowanie hydraulicznych podajników tłokowych, są bardziej elastyczne co do rodzajów wielkości paliwa. Wilgotność zrębek drewna w kotłowniach ze stałym rusztem nie może przekraczać 30% (M30); w rzeczywistości charakteryzują się one niską inercją termiczną jeśli chodzi o pojemność komory spalania, a także wody w wymienniku ciepła. Tak więc wprowadzenie wysoce wilgotnego materiału zmniejszyłoby znacznie temperaturę spalania. Co więcej, zbyt wysoka wilgotność uniemożliwiłaby fazę rozpalania takich pieców, ponieważ są one wyposażone w automatyczne (elektryczne) urządzenia rozruchowe (rozpalające). Wilgotność zrębek drewna powinna być jak najbardziej jednorodna, im bardziej jest ona niejednorodna, tym wyższe są wydatki kapitałowe na techniczne dostosowanie urządzeń grzewczych do skomplikowanych procesów spalania, które wynikają z używania takiego paliwa. Kotły z ruchomymi rusztami mogą spalać świeże zrębki; jednakże im wyższa zwartość wilgoci w paliwie, tym bardziej stratny jest proces konwersji energetycznej. W rzeczywistości, część energii musi być zużyta na odparowanie wody z drewna. Co więcej, używanie

zrębek niskiej jakości (np. pochodzących wyłącznie z odpadów pozyskiwania drewna iglastego, i składające się głównie z igieł) zwiększa koszty utrzymania (usuwanie żużli, czyszczenie wymiennika) oraz powoduje znaczny spadek mocy generatora, a w konsekwencji wzrost w finalnych kosztach energii [14]. 4.5 Procesy sezonowania drewna

Samo-ogrzewanie W czasie przechowywania, świeża biomasa ligno-celulozowa ogrzewa się z powodu procesów respiracyjnych ciągle żyjących komórek parenchymatycznych. Procesy te zatrzymują się po osiągnięciu temperatury 40°C. Dalszy wzrost temperatury masy drzewnej może być przypisany metabolizmowi grzybów i bakterii. Podczas gdy grzyby mogą przeżyć temperatury dochodzące do około 60°C, działalność bakterii termofilnych zaczyna się przy temperaturze 75 do 80°C. W szczególnych okolicznościach ogrzanie się masy drzewnej może sięgać około 100°C; powody tego dalszego wzrostu nie zostały jednak do tej pory wyjaśnione. Powyżej temperatury 100°C zaczynają się pewne procesy przemian termo-chemicznych, które mogą prowadzić do spontanicznego samozapalenia się drewna, mimo ze jest to zjawisko bardzo rzadkie. Zjawiska te generalnie występują częściej w materiałach drzewnych bardzo rozdrobnionych (drobne trociny) oraz korze. W warunkach optymalnych dla rozwoju bakterii i grzybów (np. M 40%), drewno rozpoczyna się ogrzewać po upływie zaledwie kilku sekund. Natomiast mikroorganizmy nie są aktywowane w warunkach stałych niskich temperatur (warunki zimowe), chyba że zostały one aktywowane wcześniej (Rysunki 4.5.1 oraz 4.5.2).

Rysunek 4.5.1 – Trendy temperatur wewnątrz pryzmy zrębek drewna przy różnych zawartościach wilgotności. Czym wyższy poziom wilgotności, tym szybciej ogrzewa się pryzma [2].

Rysunek 4.5.2 – Rozwój temperatury (od kwietnia do listopada) w dwóch pryzmach zrębek, nakrytej oraz nie nakrytej tkaniną przepuszczającą wilgoć (TOPTEX) [12].

Utrata substancji drzewnej Z powodu intensyfikacji metabolicznej aktywności grzybów i bakterii, następuje dekompozycja substancji drzewnej, a w konsekwencji, utrata organicznej masy paliwa. W celu zminimalizowania takich strat, wszelkie zmiany biologiczne należy utrzymywać pod kontrolą, tak jak tylko jest to możliwe. Poniżej podano listę działań, które mogą zostać podjęte, w szczególności wobec zrębek i kory, które to, wśród innych paliw, są szczególnie podatne na takie problemy.

� Przechowywać materiał z jak najmniejsza wilgotnością i chronić go przed deszczem;

� Wybierać wentylację naturalną: przyspiesza ona utratę ciepła i wody; � Pamiętać o tym że stały i regularny rozmiar materiału ułatwia wewnętrzną

wentylację; � Używać odpowiednio ostrego narzędzia tnącego (w celu uzyskania

regularnego rozmiaru); � Ograniczać do minimum obecność igieł i liści, które są łatwą pożywką dla

mikroorganizmów; � Minimalizować okres przechowywania; � Wybierać odpowiednią wysokość pryzmy.

Nie zawsze jest jednak możliwe stosowanie wyżej wspomnianej taktyki; tak więc pewna utrata masy drzewnej musi być brana pod uwagę. Tabela 4.5.1 podaje niektóre wartości poglądowe [2]. Tabela 4.5.1

Materiał/Typ składowania Strata roczna (wag.% d.b.)

Leśne zrębki drzewne, świeże, nie przykryte

20 do >35

Leśne zrębki drzewne, drobne, przykryte 2-4

Leśne zrębki drzewne, gruboziarniste (7-15 cm), świeże,

przykryte 4

Kora, świeża, nie przykryta 15-22

Kłody drewna (buk, świerk) po 2 latach, przykryte 2,5

Kłody drewna (buk, świerk) po 2 latach, nie przykryte 5-6

Kłody (świerk, jodła) świeże, przykryte 1-3

Młode całe drzewa (topola, wierzba), świeże, nie

przykryte 6-15

Utrata substancji suchej może, częściowo przynajmniej, być kompensowana poprzez zmniejszenie zawartości wilgotności w materiale na miejscu jego składowania; co z kolei prowadzi do wzrostu w wartości kalorycznej netto (w odniesieniu do masy 1 kg włącznie z wodą). Nawet w przypadku konieczności suszenia (ciepłym powietrzem), należy brać pod uwagę szacunkową 4% stratę. W

przypadku konieczności, nawet przez pewien czas, wymuszonej wentylacji (zimnym powietrzem), co może także powodować samo-ogrzewanie się masy drzewnej, starty podwajają się do wartości 7-8% [2]. 4.6 Sezonowanie kłód drewna Kłody drewna zaczynają tracić swoją wodę w zimie, ale miesiąc marzec jest czasem, kiedy następuje najwyższa utrata wody (około 10%). W szczególnie ciepłych latach (np. latem 2003, Rysunek 4.6.1) świeże drewno porąbane w grudniu i przechowywane pod przykryciem może osiągnąć poziom wilgotności 20% (M20), już w miesiącu czerwcu, poziom, który pozwala aby sprzedawać takie drewno jako "gotowe do pieca". W przypadku wilgotnych pór letnich (np. lato 2004, Rysunek 3.6.1), jednakże, widoczne różnice są minimalne i wartość M 20% jest osiągana tylko o jeden miesiąc dłużej. Począwszy od maja, drewno jodłowe suszy się szybciej niż drewno bukowe, mimo że to drugie na początku wydaje się suchsze niż jodłowe, ze względu na jego niższą wilgotność początkową i szybszą utratę wody. W rzeczywistości, obu gatunkom drewna zabiera mniej więcej tyle samo czasu osiągniecie poziomu wilgotności M20. W kwietniu ilość wody odparowanej z drewna jest maksymalna, z ilościami szczytowymi około 90 l/ms/miesiąc. Począwszy od września, drewna zaczyna odzyskiwać wilgoć z powietrza i opadów deszczu; szacuje się, że od października do grudnia drewna odzyskuje 5 l/ms/miesiąc (Rysunek 4.6.2).

Rysunek 4.6.1 – Proces suszenia łupanych i ułożonych kłód drewna, sezonowanych na wolnym powietrzu pod przykryciem [4].

Kłody drewna przechowywane pod przykryciem suszą się nieco szybciej w czasie wczesnych miesięcy zimowych; zaleta przechowywania drewna pod przykryciem jest rekompensowana w przypadku nie przykrytego drewna w miesiącach letnich. Obecność zadaszonego magazynu na drewno, szczególnie w bardzo deszczowych miejscach, jest zalecana, jako że umożliwia ona ograniczenie ponownego nabierania wilgoci w następującym okresie jesienno-zimowym. Przechowywanie pod przykryciem jest najbardziej polecane, pod warunkiem jednak, że budowla ta jest odpowiednio wentylowana (posiada szczeliny w ścianach). W porównaniu do kłód drewna łupanych, nie łupane drewno osiąga wilgotność M20 dwa miesiące później. Tak więc, aby osiągnąć M20 z większa dozą pewności, i aby

Rysunek 4.6.2 – Miesięczny stopień suchości drewna opałowego, odcinki 1 m, świeżo łupane i ułożone, sezonowane na wolnym powietrzu pod przykryciem [4].

zachować taką wilgotność do jesieni, zaleca się rąbanie niskiej jakości drewna okrągłego średnic szerszych niż 10 cm przed jego sezonowaniem. Zalecenia co do przechowywania kłód drewna W czasie obróbki drewna i przygotowania stosów kłód drewna, ważne jest unikanie, tak jak to tylko możliwe, zanieczyszczania odcinków drewna. Przestrzeń gdzie dokonywana jest obróbka powinna posiadać utwardzone i stabilne podłoże (cementowe lub asfaltowe). Kłody drewna mogą być sezonowane na placach otwartych lub pod wentylowanym przykryciem, ale w każdym przypadku muszą one być chronione od wilgoci pochodzącej z gleby i opadów deszczu. Główne zalecenia co do składowania kłód drewna:

� Podłoże musi być utrzymywane w stanie suchym; jeśli to możliwe, przepływ powietrza musi być umożliwiony poprzez podniesienie stosu od podłoża za pomocą podpór drzewnych (belek, pni)

� Preferowane jest przechowywanie drewna w miejscach z wolnym dostępem do powietrza i słońca (np. na skraju lasu, na placu)

� Musi istnieć co najmniej 10 cm odległość pomiędzy poszczególnymi stosami oraz miedzy stosami a ścianami budynku przechowalni (Rysunek 4.6.3)

� Zewnętrzne ściany budynku musza pozostawać otwarte (ze szczelinami wentylacyjnymi)

� Kiedykolwiek to możliwe, zaleca się przechowywanie kłód drewna dla użytku dziennego w kotłowni, tak aby drewno to zostało wstępnie ogrzane.

Rysunek 4.6.3 – Przykład organizacji i rozmieszczenia stosów kłód drewna przechowywanych pod przykryciem [2].

Kontenery do przechowywania, sezonowania i transportu kłód drewna Różne typy kontenerów do przechowywania, sezonowania, i transportu łupanych kłód drewna są dostępne na rynku. Wśród tych najbardziej interesujących, także z punktu widzenia ekonomii, są kontenery wykonane na podstawie palety drewnianej, do której przymocowana jest klatka wykonana z siatki metalowej jako ściany tego pojemnika; górna cześć jest przykryta przez drugą paletę, która z kolei jest zaizolowana od wewnątrz folią nylonową. Kontener ten ma wysokość 2m, i może pomieścić 2 nasypowe m3 łupanych kłód drewna, które są w nim umieszczane bezpośrednio z pasa transmisyjnego obrabiarki drewna (Rysunek 4.6.1).

Rysunek 4.6.1

Innym funkcjonalnym i tanim rozwiązaniem jest ponowne użycie metalowych struktur montowanych na palecie drewnianej, które oryginalnie przeznaczane są jako wzmocnienia plastikowych beczek na płyny o pojemności 1 m3 (Rysunek 4.6.2).

Rysunek 4.6.2

4.7 Sezonowanie zrębek drewna W celu wyprodukowania zrębek drewna odpowiedniej jakości, takich które mogą być stosowane w piecach niskiej i średniej mocy (ze stałymi rusztami), należy korzystać z następujących materiałów drzewnych: pnie drzew iglastych bez gałęzi, drobnica zrębowa i deski drzew liściastych i iglastych, pnie drzew liściastych (z lub bez gałęzi), oraz pozostałości pozyskiwania drewna z drzew liściastych, możliwie o najmniejszej średnicy 5 cm, tak aby ograniczyć zawartość popiołu, który głównie pochodzi z procesu spalania liści i kory, raczej niż samego drewna. Materiał taki musi przejść przez fazę sezonowania, wraz z pośrednim etapem przechowywania w miejscu zbiorczym poza lasem, zanim zostanie on zrębkowany późnym latem/jesienią (Rysunek 4.7.1). Sezonowanie musi odbyć się w czasie lata, kiedy swobodny dostęp energii ze słońca i wiatru, której poziomy, korzystne dla naturalnego procesu suszenia drewna, są maksymalne. Utrata wilgotności w drewnie liściastym w czasie sezonowania waha się w granicach 40 do 50%. Jeśli są one ścięte w maju, i pozostawione ciągle z liśćmi, drzewa te przyśpieszają naturalny proces suszenia swojego drewna. Ten sam proces ma zastosowanie wobec drzew iglastych (świerk i jodła), które są ścinane w okresie począwszy od późnej jesieni do grudnia, i które są następnie składane w miejscach zbiorczych. Pozostawianie porąbanych kłód w otoczeniu zacienionym wewnątrz lasu nie prowadzi do znaczącej utraty wilgotności w drewnie. W konsekwencji do tego, materiał drzewny powinien zawsze być sezonowany w odpowiednio nasłonecznionym, i możliwie dobrze wentylowanym miejscu [3]. Rysunek 4.7.1 – Logistyka, ramy czasowe i przeznaczenie zrębek pochodzenia leśnego [2]

Kiedy drewno zostaje przewiezione do nasłonecznionego miejsca składowania poza lasem, drewno jako takie (Rysunek 4.7.2), począwszy od momentu kiedy zostanie ono ścięte, osiąga późnym latem wilgotność poniżej 30% i jest przez to gotowe do procesu zrębkowania [3]. Wartość wilgotności M 30% definiowana jest jako limit przechowawylności; poniżej tego limitu zrębki klasyfikowane są jako nadające się do przechowywania bez problemów wynikających ze stabilności biologicznej (ÖNORM M 7133).

Rysunek 4.7.2 – Proces suszenia różnych gatunków drewna [3].

Sezonowanie materiału drzewnego może być dokonywane na skraju dróg, pod warunkiem że miejsca takiego składowania są wystawione na działanie promieni słonecznych i charakteryzują się one odpowiednią wielkością; w przeciwnym wypadku, materiał drzewny należy transportować do obszaru logistyki, gdzie zostanie on zrębkowany i przechowywany pod nakryciem (Rysunek 4.7.3). Rysunek 4.7.3 – Produkcja zrębek pochodzenia leśnego po sezonowaniu materiału drzewnego w miejscu składowania lub centrum logistyki i handlu biomasą [13]

Kiedy sezonowanie jest dokonywane w centrum handlu i logistyki, dobrą praktyką jest rozłupywanie największych fragmentów drewna (Ø>35-40 cm) przy użyciu specjalnych szczypiec rozłupujących drewno (Rysunek 4.7.4), tak aby przyspieszyć proces utraty wody w większych fragmentach drewna.

Rysunek 4.7.4

4.8 Centra Logistyczne i Handlowe Biomasy –CL&HB (Biomass Logistic & Trade Centres – BL&TC) CL&HB jest fizycznym miejscem, które jest wybrane ze względu na charakterystykę gospodarki leśnej i produkcji drzewnej (strona podaży), a także ze względu na lokalizację i typ klientów (strona popytu). Miejsce to jest wyposażone, po pierwsze, w obszary służące sezonowaniu i przechowywaniu drewna jako takiego pod przykryciem, jak również jego form w postaci zrębek i kłód. (Rysunek 4.8.1). CL&HB jest zapleczem infrastruktury, która jest niezbędna dla produkcji i profesjonalnego marketingu paliw pochodzenia drzewnego, i która umożliwia dostępność rynkową paliw, które spełniają wymagania specyfikacji technicznych..

Rysunek 4.8.1 – BL&TC Pölstal (Styria-Austria)

Obszar sezonowania dłużycy małej średnicy

Obszar do zrębkowania i rąbania drewna

Zadaszony obszar wentylowany do suszenia kłód I zrębek

Zadaszenia służące do przechowywania i sezonowania zrębek drewna Najlepszym sposobem przechowywania i sezonowania zrębek drewna jest umieszczanie ich na wodoodpornej powierzchni (cementowej i/lub asfaltowej chronionej dodatkowo poprzez zadaszenie w miejscu nasłonecznionym i dobrze wentylowanym. Struktura architektoniczna zadaszenia (Rysunek 4.8.2) powinna umożliwiać maksymalną wentylację przechowywanego materiału oraz sprawiać aby operacje załadowczo-wyładowcze były w miarę łatwe. Rysunek 4.8.2 – Przykład zadaszonego budynku magazynowego w dwóch CL&HB, w Austrii (Pölstal, Styria) oraz we Włoszech (Deutschnofen, Bozen). Nakrycia z tkanin ochronnych przeznaczone do zrębek drewna Tkaniny ochronne odpowiednie dla zrębek drewna są dostępne na rynku (www.tencate.com); są one przydatne zarówno w procesie sezonowania świeżych zrębek jak i przechowywania zrębek o wilgotności M<30 (Rysunek 4.8.3.). Rysunek 4.8.3 – Drewno klonowe ścięte w grudniu i świeżo zrębkowane osiąga M30 po 9 miesiącach [15].

28 jun. 05

17 ago. 05

6 may. 05

1 apr. 05

2 dec. 04

y = -0,0781x + 51,7

R2 = 0,5347

P<0,001

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400Days

M%

12 oct. 05

Tkanina jest przewiewna i nie dopuszcza powietrza nasyconego wilgocią w czasie fazy samo-ogrzewania się masy drzewnej. Zrębki drewna musza być ułożone na wodoodpornej powierzchni, a ich pryzma musi mięć kształt stożkowaty, tak aby umożliwiać spływanie wody deszczowej po powierzchni materiału (Rysunek 4.8.4). Rysunek 4.8.4 – Zrębki drewna nakryte materiałem.

4.9 Systemy suszenia drewna

Suszenie przyspieszone przez ciepło z procesu fermentacji Ciepło, które pochodzi z procesu rozkładu substancji drzewnej obecnej w pryzmach zrębek powoduje ruch konwekcyjny; w jego konsekwencji, zimne powietrze jest zasysane ze spodu i boków pryzmy. Tak więc, podłoże wentylowane sprawdza się szczególnie dobrze w zadaszonych magazynach takich materiałów paliwowych. Jeśli chodzi o zrębki wielkości średniej i małej, samo-ogrzewanie ma znaczny wpływ na ich proces suszenia, jeśli jest on połączony z systemami wentylacji wymuszonej. Powietrze nasycone wilgocią, które pochodzi z samo-ogrzewania się masy drewna jest w ten sposób usuwane, a w rezultacie masa drzewna ochładza się. W magazynach gdzie stosuje się systemy wentylacji wymuszonej, cykle wentylacji regulowane są poprzez różnice w temperaturze. Róznica temperatur ∆T 5 do 10°C wewnątrz-zewnątrz wystarcza do stworzenia dobrych warunków dla naturalnej cyrkulacji powietrza, a w konsekwencji, zredukowania ilości energii potrzebnej do wymuszenia takiej cyrkulacji powietrza.

Wymuszona wentylacja przy użyciu powietrza wstępnie ogrzanego energią słoneczną Bez względu na to jakie działanie techniczne (zewnętrzne) zostanie podjęte, nawet w najmniejszym stopniu, aby zwiększyć temperaturę wewnątrz masy zrębek drewna, wytworzy się cyrkulację powietrza, a w konsekwencji ułatwi się proces suszenia drewna. Jeśli zadaszenia są używane głównie w celu sezonowania zrębek, ich konstrukcja może być zaplanowana w taki sposób, aby przewidzieć systemy wymuszonej wentylacji powietrzem wstępnie ogrzewanym w przestrzeniach pod samym dachem. Powietrze, które jest wstępne ogrzane przez słońce, jest następnie kierowane do przewodów wentylacyjnych i przesyłane do dolnej części pryzmy zrębek poprzez wentylator (Rysunki 4.9.1 oraz 4.9.2). Dzięki takim systemom. możliwe jest zredukowanie zawartości wilgotności 150 nasyp. m3 zrębek średnio z

wartości M 50% do wartości M 30% w przeciągu jednego tygodnia (w okresie wiosennym/letnim). Rysunek 4.9.1 – Schemat działania procesu suszenia pulsacyjnego biomasy energią słoneczną [6].

[KROK 1 - ogrzanie zewnętrznego powietrza poprzez panele słoneczne - samo-ogrzewanie się biomasy KROK 2 - wstępnie ogrzane powietrze wprowadzane jest do pryzmy biomasy - wilgoć z biomasy jest przenoszona przez powietrze Rysunek 4.9.2 – System wymuszonej wentylacji wstępnie ogrzanym powietrzem używany w CL&HB Pölstal, Styria – Austria.

Wstępnie ogrzane powietrze trze

Wentylator

W czasie nocy, kiedy względna wilgotność powietrza jest wyższa, zaleca się zaniechanie wymuszonej wentylacji, tak aby zrębki nie absorbowały z powrotem wilgoci. Dla potrzeb zaplanowania potrzebnych ilości powietrza, można odnieść się do powierzchni zajmowanej przez pryzmę zrębek. Ilość ta wyraża się także w relacji do prędkości przepływu powietrza, która dla zrębek drewna waha się w zakresie 180 do 540 m3/h (=0,05 do 0,15 m/s) na m2 powierzchni zajmowanej przez pryzmę zrębek. Ilości te mogą być także wyrażone miarą wolumetryczną (współczynnikiem wentylacji). Szacuje się, że około 40 m3/h powietrza na m3 (kubiczny) drewna jest potrzebne do wysuszenia zrębek. W celu przyspieszenia procesu suszenia, standardową praktyką jest zwiększenie współczynnika wentylacji do 150 m3/(h m3) [2]. Systemy wymuszonej wentylacji kłód drewna Kłody drewna są suszone w szklarniach wyposażonych w systemy wentylacji wymuszonej, które znacznie zmniejszają okres sezonowania. W czasie 15 dni możliwe jest wysuszenie 200 metrów przestrzennych świeżych kłód drewna do poziomu wilgotności M20. Wentylator zużywa średnio 1 kWe i ułatwia cyrkulacje powietrza, które jest głównie ogrzewane przez słońce, mimo że w okresie zimowym, można korzystać z ciepła wytwarzanego przez kocioł opalany zrębkami lub peletami w celu wspomożenia działania słońca. Automatyczna wymiana wewnętrznego powietrza nasyconego wilgocią jest możliwa poprzez zadziałanie uchylnych okien w dachu szklarni. Budynek taki (Rysunek 4.9.3) kosztuje ok. € 150.000, co w rezultacie podnosi koszty produkcji kłód drewna o 15 €/metr przestrzenny. Wydatek ten jest jednak kompensowany poprzez mniejszą ilość powierzchni potrzebnej do przechowywania/sezonowania drewna, oraz możliwość sprzedaży kłód drewna o wilgotności M20 osiem miesięcy wcześniej niż wynika to z metod tradycyjnych.

Rysunek 4.9.3 – Szklarnie do suszenia kłód drewna w Biomassehof Allgäu (Bawaria - DE).

Suszenie gorącym powietrzem Efekt suszenia jest znacznie usprawniony przez użycie podgrzanego powietrza przez generator. Temperatura pracy może wahać się od 20 to 100°C. Tak jak poprzednio, powietrze wprowadzane jest do masy kłód drewna poprzez wentylator. Całkowita ilość ciepła potrzebnego do suszenia wynosi około 3 do 4 MJ na kg wody, z czego 2,5 MJ/kg potrzeba do wstępnego ogrzania i wyparowania wody. Oprócz dedykowanych systemów do wytwarzania ciepła, warto skorzystać z taniego, lub darmowego ciepła, które jest produktem ubocznym, lub jest odzyskiwane z zakładów produkcyjnych (zakładów produkcji biogazu lub zrębek); ta energia cieplna, która zwykle jest zupełnie niewykorzystywana w lecie, może służyć do suszenia zrębek lub kłód drewna. Proste urządzenia suszące Sugerowane budowle służące do suszenia zrębek lub kłód drewna, to proste budowle (stacjonarne lub przenośne) z podwójna podłogą, przez otwory której wprowadza się gorące powietrze. System rozprowadzania powietrza składa się z serii sztywnych rur, które łatwo dają się połączyć z suszarnią, która może być umieszczona na przyczepie, lub na ciągniku rolniczym (Rysunki 4.9.4 oraz 4.9.5). Obecnie oprócz uproszczonych suszarni, bardziej zaawansowane urządzania są dostępne na rynku i mogą one wykorzystywać zbędne ciepło pochodzące z bio-gazowni (Rysunek 4.9.6).

Rysunek 4.9.4 – Kontener-suszarnia: koszt ok. 50.000 €; może on pomieścić 22 nasyp. m3; pozostała przestrzeń zajmowana jest przez system wentylatorów i panel sterujący. Czas potrzebny na wysuszenie do poziomu M20: ok. 5 dni [16]. Rysunek 4.9.5 – Przyczepa rolnicza: koszt ok. 1.500 – 2.000 €. Gorące powietrze pochodzi z bio-gazowni poprzez wymiennik ciepła: dwie elastyczne rury doprowadzają gorące powietrze (80°C) do podwójnej podłogi przyczepy (10 cm grubości), która jest wypełniona zrębkami. W czasie procesu suszenia, zrębki nie musza być przewracane, i po 2-3 dniach mogą być gotowe do dostawy (M30) [17].

Foto: Energie Pflanzen 6/2006

Rysunek 4.9.6 – Poziome suszarnie bębnowe odpowiednie dla suszenia zarówno kłód drewna jak i zrębek (www.s-und-ue.de) [18].

Foto: Energie Planzen 6/2007

5. KOSZTY ENERGII. TRENDY I PORÓWNANIA Rynkowe ceny paliw, bez względu czy paliw drzewnych czy też paliw kopalnych, wyrażane są w różnych jednostkach miary (wagowych i wolumetrycznych), i charakteryzują się znacznie różniącymi się od siebie wartościami kaloryczności. Wszystko to sprawia, że trudno dokonać natychmiastowych porównań tych paliw. Parametrem, który umożliwia porównanie cen paliw jest koszt energii pierwotnej (€/MWh), tzn. koszt energii zawartej w paliwach zanim zamienione zostaną one na energię użyteczną. Tabela 5.1.1 pokazuje porównanie pomiędzy kosztami energii dla różnych paliw (Czerwiec 2008). Ich relacja do zrębek drewna jest skalkulowana na podstawie trzech różnych kosztów energii pierwotnej: 20, 25 oraz 30 €/MWh. Ceny odnoszą się do rynku włoskiego. Tabela 5.1.1 – Koszty energii pierwotnej w odniesieniu do kosztów zrębek. (Bez podatku VAT).

Cena Cena energii Współczynnik

MWh € €/MWh 1 t zrębek (M30, P45) 3.40 68 20.00 1.00 1 t zrębek (M40, P45) 2.81 56 20.00 1.00 1 t kłód (M20, P330) 3.98 130 32.66 1.63 1 t peletów (M10) luzem 4.70 150 31.91 1.60 1 t peletów (M10) worek 15 kg 4.70 180 38.30 1.91 100 mc gazu ziemnego z dostawą 1.00 70 70.00 3.50 1 t olej opałowy (ogrodnictwo) 11.7 808 69.25 3.46 1 t olej opałowy (użytek domowy) 11.7 1220 104.54 5.23 1000 l LPG (własny zbiornik) 6.82 1116 163.64 8.18

Cena Cena energii Współczynnik

MWh € €/MWh 1 t zrębek (M30, P45) 3.40 85 25.00 1.00 1 t zrębek (M40, P45) 2.81 70 25.00 1.00 1 t kłód (M20, P330) 3.98 130 32.66 1.31 1 t peletów (M10) luzem 4.70 150 31.91 1.28 1 t peletów (M10) worek 15 kg 4.70 180 38.30 1.53 100 mc gazu ziemnego z dostawą 1.00 70 70.00 2.80 1 t olej opałowy (ogrodnictwo) 11.7 808 69.25 2.77 1 t olej opałowy (użytek domowy) 11.7 1220 104.54 4.18 1000 l LPG (własny zbiornik) 6.82 1116 163.64 6.55

Cena Cena energii Współczynnik

MWh € €/MWh 1 t zrębek (M30, P45) 3.40 102 30.00 1.00 1 t zrębek (M40, P45) 2.81 84 30.00 1.00 1 t kłód (M20, P330) 3.98 130 32.66 1.09

1 t peletów (M10) luzem 4.70 150 31.91 1.06 1 t peletów (M10) worek 15 kg 4.70 180 38.30 1.28 100 mc gazu ziemnego z dostawą 1.00 70 70.00 2.33 1 t olej opałowy (ogrodnictwo) 11.7 808 69.25 2.31 1 t olej opałowy (użytek domowy) 11.7 1220 104.54 3.48 1000 l LPG (własny zbiornik) 6.82 1116 163.64 5.45

5.1 Finalne koszty energii Ważnym aspektem jakiejkolwiek oceny ekonomicznej jest kalkulacja finalnych kosztów energii, w której zawarte są koszty inwestycyjne i inne koszty związane z obsługą kotłowni. Koszty produkcyjne sześciu różnych systemów generowania energii cieplnej z kotłami 100 kW i tym samym rocznym okresie użytkowania (1300 godzin) zostały skalkulowane w celach poglądowych. Przy pobieżnym szacunku, (Północne Włochy) budynek powierzchni 100 m2 zamieszkały przez trzy osoby zużywa rocznie około 10-15 MWh. Taka ilość ciepła może także służyć budynkowi składającemu się z sześciu mieszkań (tabela oraz wykres 5.1.1). Przyjęte założenia (tzn. założone oprocentowanie kredytu, okres inwestycji, średnia roczna produkcja generatora itp.) oraz wartości użyte odnoszą się do warunków uśrednionych. Tabela 5.1.1 – Kategorie kosztów i ich wartości (wrzesień 2008, Włochy).

1 Użyte wartości kaloryczne: kłody drewna M20, 3.98 MWh/t, zrębki M30, 3.4 MWh/t, pelety M10 4.7 MWh/t, gaz ziemny, 9.6 kWh/m3, olej opałowy 10 kWh/l, LPG, 6.82 kWh/l 2 Ceny (z VAT-em; dla paliw drzewnych VAT wynosi 10%, za wyjątkiem peletów - 20%)

Kategorie kosztów Jednostka Kłody drewna [a]

Kłody drewna [b]

Zrębki drewna

Pelety Gaz

ziemny Olej

opałowy LPG

Oprocentowanie kredytu % 5 5 5 5 5 5 5 Czas trwania inwestycji y 20 20 20 20 20 20 20 Moc kotła kW 100 100 100 100 100 100 100 Roczny czas użytkowania h 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300 Produkcja energii pierwotnej MWh/y 130 130 130 130 130 130 130 Sezonowa wydajność globalna % 75% 75% 79.0% 84% 90% 85% 90% Końcowa produkcja energii1 MWh/y 97.50 97.50 102.70 109.20 117.00 110.50 117.00 Koszty inwestycji (z VAT-em) € 45000 45000 65000 40000 13000 18000 13000 Amortyzacja €/y 1361 1361 1966 1210 393 544 393 Roczne zapotrzebowanie na paliwo u.m.1 32.7 32.7 38.2 27.7 13542 13000 19062 Koszt/cena paliw2 €/u.m. 77 130 88 216 0.72 1.464 1.2792 Koszt rocznego zużycia paliwa(a) €/y 2944 4971 3365 6240 9750 19032 25984 Koszt energii elektrycznej (b) €/y 50 50 200 100 30 30 30

Koszt operacyjny (O=a+b) €/y 2994 5021 3565 6340 9780 19062 26014 Koszt czyszczenia (c) €/y 130 130 130 130 60 60 60 Opłaty za utrzymanie (d) €/y 300 300 400 200 95 95 95

Koszt eksploatacji (E=c+d) €/y 430 430 530 330 155 155 155 KOSZTY roczne (R+O+E) €/y 4785 6812 6060 7880 10328 19761 26562 FINALNE KOSZTY ENERGII €/MWh 49.08 69.87 59.01 72.16 88.27 178.84 227.02

Wykres 5.1.1: Systemy energetyczne i związane z nimi koszty energii (Wrzesień 2008, Włochy).

Uwaga – kłody drewna [a]: z własnej produkcji, pożądane długości; kłody drewna [b]: zakupione na rynku lokalnym (P500); Zrębki drewna: M30 P45.

5.2 Sprzedaż kłód i zrębek drewna

Kłody i zrębki drewna są sprzedawana według wagi (€/t), lub objętości przestrzennej/nasypowej (€/ułożone m3 lub €/nasyp. m3); w konsekwencji, producenci komercyjni zobowiązani są do przedstawienia kupującemu odpowiednich informacji co do charakterystyki fizyko-energetycznej tego paliwa, tak ci drudzy mogli dokonać obiektywnej oceny ekonomicznej zaproponowanej ceny wagowej lub objętościowej. Dlatego też bardzo ważne jest zastosowanie Europejskich Specyfikacji Technicznych w handlu paliwami drzewnymi. Obecność profesjonalnych producentów na rynku umożliwia rozwinięcie praktycznego i przejrzystego systemu zakupu i sprzedaży, który nie tylko ma na celu zyskanie zaufania konsumentów, ale także ma wspierać rozwój całego rynku. Kłody drewna Informacje regulacyjne, które należy przedstawiać przy sprzedaży kłód drewna są przedstawione w tabeli 4.1.1. W najbardziej rozwiniętych centrach logistyki i handlu (np. www.holzbrennstoffe.de, www.ofen-holz.at) suszone kłody drewna nadające się do kotła (M20) sprzedawane są według miary metra przestrzennego; oprócz ich klasy wilgotności, ich skład oraz rozmiar jest określony i podawany. Przykład jak przygotować cennik jest zamieszczony w załączniki A4. W sytuacji kiedy podawany jest ciągle tylko skład (pochodzenie) kłód drewna, a nie ich wilgotność, zawsze preferowany jest zakup w relacji do objętości raczej niż wagi; spowodowane jest to większym stopniem niepewności co do możliwości

72

179

227

88

70

49

59

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

Firewood [a] Firewood [b] Woodchips Pellet Natural gas Heating Oil LPG

€/MWh

określenia kosztów energii, szczególnie w przypadku zakupu drewna nie sezowanego [5]. Obecnie, co raz częściej drewno ułożone jest sprzedawane na paletach 1x1x1,8 m, wraz ze wskazaniem składu jakościowego materiału. Okazjonalnie, porąbane kłody są dostępne jako gotowe do spalania (M20) konfekcjonowane w pudełkach lub workach siatkowych, i są one sprzedawane na wagę (6-17 kg), wraz ze wskazaniem gatunku drewna.

Przykład 5.2.1 – Kalkulacja ceny energii pochodzącej z kłód drewna Mając potrzebę zakupienia pewnej ilości kłód drewna przeznaczonych do opalania nowoczesnej kotłowni przez cały sezon, chcielibyśmy poznać ceny energii, tak aby porównać różne oferty cenowe. Producent paliwa drzewnego oferuje następujące ceny za kłody dł. 1m (P1000) dwóch różnych gatunków drewna:

- Buk 62 €/przetrz. m3 - Świerk 46 €/przestrz. m3

1) aby obliczyć wagę kłód drewna (M20, P1000) dla tych dwóch gatunków drewna, używamy danych z tabeli 1.7.2 oraz 1.7.3 Buk � 453 x 0.81 = 367 kg/ przestrz. m3

Świerk � 315 x 0.86 = 271 kg/ przestrz. m3

2) koszt energii (M20) przy NCV20 = 4 MWh/t Buk � 62:(367x4) x 1000 = 42.2 €/MWh (11.7 €/GJ) Świerk � 46:(271x4) x 1000 = 42.4 €/MWh (11.8 €/GJ) Przy zaproponowanych cenach, użycie kłód drewna w nowoczesnej kotłowni, oba typy paliwa są energetycznie ekwiwalentne.

Zrębki drewna W środkowo-północnej Europie, i w przypadku zrębek drewna bezpośrednio kupowanych z tartaków, ich skład surowcowy jest generalnie znany; tak więc sprzedaż objętościowa, nawet przy nieoznaczonej wilgotności, umożliwia określenie kosztów energii z wystarczającą dokładnością. Przeciwieństwem jest środkowo-południowa Europa, gdzie producenci korzystają ze stanowisk lasów mieszanych, i gdzie skład surowcowy zrębek jest praktycznie niemożliwy do ustalenia; w takim przypadku wydaje się korzystniejszy zakup i sprzedaż zrębek drewna na wagę, wraz z pomiarem ich wilgotności. Faktycznie, wystarczy znać ich wagę i wilgotność; mimo że mogą istnieć duże różnice w ich składzie surowcowym, różnice w zawartości energetycznej są bardzo małe, ponieważ, tak jak zostało to już wcześniej wskazane, NCV0 drewna jest prawie takie samo dla różnych jego gatunków [14]. Generalnie biorąc, targowanie się co do ceny ostatecznej jest normalną praktyką przy sprzedaży zrębek z minimalną zawartością wilgoci, na której to podstawie oblicza się cenę energii pierwotnej. W miejscu tym przedstawiamy tabelę, w której ceny zrębek drewna są wycenione na podstawie ich klasy wilgotności, podczas gdy cena energii pozostaje niezmienna. (Tabela 5.2.1). Tabela 5.2.1 – Cena zrębek drewna w relacji do ich klasy wilgotności przy cenie energii 25 €/MWh.

€/t Zawartość wilgotności (Klasy)

M (%) bez VAT z VAT

M 20 ≤ 20

103

114

M 25 ≤ 25 95 105 M 30 ≤ 30 88 97 M 35 ≤ 35 81 89 M 40 ≤ 40 73 81 M 50 ≤ 50 62 69 M 60 ≤ 60 48 53

Wykres 5.2.1 – Różnice w cenie zrębek drewna według trzech różnych cen energii.

Przykład kontraktu na sprzedaż zrębek drewna wraz z ich zawartością energetyczną dostarczony jest w aneksie A1.

57

48

38

124

114

105

97

88

75

88

95

103

62

73

81

50

59

82

7670

64

0

20

40

60

80

100

120

140

15-20 % 21- 25% 26-30% 31-35% 36-40% 41-50% 51-60%

30 €/MWh 25 €/MWh 20 €/MWh

Classi di contenuto idrico

€/t

Klasy zawartości wilgotności

5.3 Zużycie energii i emisje CO2

W celu przyjęcia systemów energii odnawialnej, jest zarówno użyteczne jak i właściwe posiadać oceny porównawcze wobec zużycia energii z nieodnawialnych źródeł, która jest potrzebna do napędzania energią oraz surowcami całego procesu produkcji energii finalnej (łańcucha produkcji). Analiza energetyczna8 obejmuje całą energię ze źródeł nieodnawialnych, która jest zużywana w tym łańcuchu: ekstrakcję, obróbkę, przechowywanie, konwersję energetyczną paliw, włączając w to koszty energii maszyn i narzędzi używanych w poszczególnych fazach. Tabela 5.3.1 pokazuje zużycie energii wyrażone jako procent zużytej energii nieodnawialnej celem wyprodukowania użytkowej energii cieplnej (CER9). Zużycie energii dla produkcji i finalnego użytkowania paliw pociąga za sobą emisje pewnej ilości dwutlenku węgla (CO2) oraz innych typów gazów cieplarnianych do atmosfery, których emisja jest wyrażona w formie zsumowanej jako ekwiwalent parametru CO2. Wartości podane w tabeli 5.3.1 umożliwiają wyliczenie redukcji emisji CO2, których można dokonać poprzez użycie paliw pochodzenia drzewnego w miejsce paliw kopalnych.. Tabela 5.3.1 – Zużycie energii i emisje CO2

System grzewczy CER CO2 CO2 ekw.

% kg/MWh kg/MWh

Kłody drewna (10 kW) 3.69 9.76 19.27

Leśne zrębki drewna (50 kW) 7.81 21.12 26.04

Leśne zrębki drewna (1 MW) 8.61 21.13 23.95

Zrębki topoli SRC (50 kW) 10.44 27.39 40.16

Pelety (10 kW) 10.20 26.70 29.38

Pelety (50 kW) 11.08 28.95 31.91

Olej opałowy (10 kW) 17.33 315.82 318.91

Olej opałowy (1 MW) 19.04 321.88 325.43

LPG (10 kW) 15.03 272.51 276.49

Gaz ziemny (10 kW) 14.63 226.81 251.15

Gaz ziemny (1 MW) 17.72 233.96 257.72

8 Analiza ta została przeprowadzona prz użyciu bazy danych GEMIS (Global Emission Model for Integrated Systems wersja 4.42, Öko-Institut e.V. Darmstadt (Germany) www.oeko.de). 9 CER (Cumulated Energy Requirement) mierzy całkowita ilość (pierowtnych) zasobów energii, która jest potrzebna do wytworzenia jednostki energii finalnej.

Przykład 5.3.1 – Szacunkowa ocena oszczędności emisji CO2 oraz ekwiwalentu CO2 Na przykładzie ciepłowni rejonowej opalanej zrębkami 500 kWth, przedstawiona jest poniżej procedura oszacowania oszczędności emisji CO2 przy zamianie kotłał opalanego gazem ziemnym na kocioł opalany zrębkami. 1) kalkulacja ilości energii finalnej jako roczna wydajność ciepłowni: 2-letnie rejestrowana wydajność ciepłowni wynosiła: (556+603)/2 = 580 MWh/rok (średnio) 2) kalkulacja rocznych emisji CO2 oraz ekwiwalentu CO2 w przypadku opalania gazem ziemnym: (tabela 5.6.1) Gaz ziemny: (580 x 233.96): 1000 = 135.7 t CO2 Gaz ziemny: (580 x 257.72): 1000 = 149.5 t CO2 ekw. 3) kalkulacja rocznych emisji CO2 oraz ekwiwalentu CO2 w przypadku opalania zrębkami drewna: (tabela 5.6.1) Leśne zrębki drewna: (580 x 21.13): 1000 = 12.3 t CO2 Leśne zrębki drewna: (580 x 23.95): 1000 = 13.9 t CO2 ekw. 4) kalkulacja redukcji emisji CO2 oraz ekwiwalentu CO2 w wypadku użycia zrębek w miejsce gazu ziemnego przy produkcji ciepła. 135.7 – 12.3 = 123.4 t CO2/rok 149.5 – 13.9 = 135.6 t CO2 ekw./rok szacując czas pracy ciepłowni na 20 lat, wartość redukcji emisji gazów cieplarnianych może być obliczona jako 2468 t CO2. Kierowca, który przejeżdża rocznie średnio 25000 km emituje ok. 3.5-4 t CO2; w tym przypadku, redukcje będą odpowiadać około 30 samochodom, które łącznie przejadą 830000 km/rok. 5) kalkulacja wartości pieniężnej redukcji emisji dwutlenku węgla: Obecnie, na rynku międzynarodowym, jedna tona CO2 wyceniana jest na około 24.7 € (ICE, wrzesień 2008) 123.4 x 24.72 = 3050 €/rok

ANEKSY

A1. WZÓR KONTRAKTU NA SPRZEDAŻ ZRĘBEK DREWNA WRAZ Z ICH ZAWARTOŚCIĄ ENERGETYCZNĄ (patrz CEN/TS 14961:2005) Strony kontraktu Niniejszy kontrakt zawarty jest pomiędzy następującymi stronami: Dostawca: Cooperativa AGROFORESTALE Viale Università 14 32021 – Agordo (BL) Numer rejestracji VAT R.e.BL01237780265, zwany dalej jako FO oraz Kupujący: Teleriscaldamento EnergiaLegno Spa, zwany dalej jako TE Art 1. Przedmiot kontraktu Przedmiotem niniejszego kontraktu jest dostawa dla TE przez FO zrębek pochodzących ze świeżego drewna. Zrębki te mają służyć jako paliwo do opalania miejscowej kotłowni, która jest własnością TE. Art 2. Czas dostawy FO zobowiązuje się dostarczyć każdą partię paliwa w przeciągu 6 dni roboczych po otrzymaniu pisemnej prośby przesłanej przez TE faksem lub pocztą elektroniczną. TE powiadomi także FO o wielkości dostawy wyrażonej w tonach. Art 3. Zapotrzebowanie roczne Ilość zrębek drewna, które mają być dostarczone w okresie ważności tego kontraktu równa się ilości zrębek, które zostanie rzeczywiście zużyta przez zakład ciepłowniczy w czasie sezonu grzewczego. Na podstawie kalkulacji zapotrzebowania w energię, szacuje się, że ilość ta wyniesie 500 ton (przy wilgotności referencyjnej (M) 30%). Art 4. Pochodzenie biomasy paliwa Dostarczone zrębki będą produktem mechanicznej obróbki świeżego drewna, tak jak jest to określone w specyfikacji technicznej CEN/TS 14961. Zrębki zostaną pozyskane ze zrębkowania: pni bez gałęzi drzew iglastych i liściastych, pni i gałęzi bez liści drzew liściastych, pozostałości po pozyskiwaniu drewna z drzew liściastych (bez liści lub z suchymi liśćmi), drobnicy zrębowej i kłód, oraz innych pierwotnych produktów odpadowych, z których można otrzymać wysokiej jakości zrębki drewna. Art 5. Wymiary Jeśli chodzi o wymiary zrębek drewna, wartości te odpowiadają specyfikacjom technicznym CEN/TS 14961. Dostarczane zrębki maja odpowiadać klasie P45. Klasy wymiarowe zrębek odpowiadające specyfikacjom technicznym CEN/TS 14961. Klasy wymiarowes (mm) Skład wielkościowy cząstek [%] Ilość główna

>80% of wt. Cząstki drobne < 5%

Cząstki grube < 1%

P16 3,15 < P < 16 < 1 > 45 P45 3,15 < P < 45 < 1 > 63 P63 3,15 < P < 63 < 1 >100 P100 3,15 < P < 100 >200

Art 6. Czystość Dostarczane zrębki nie będą zawierały obcych materiałów, takich jak gwoździe, fragmenty drutów, śruby, i inne przedmiotów metalowych. Art 7. Wilgotność i waga załadunkowa Wilgotność (M) oraz waga załadunkowa zostaną określone przez FO. Art 8. Warunki wystawienia faktur Fakturowanie płatności za dostarczone zrębki będzie oparte na ich zawartości energetycznej, tj. ich NCVM wyrażone w MWh/t, obliczone na podstawie wagi (t) oraz wilgotności (M) ładunku, według następującego wzoru:

278,0100

44,2)100(0x

xMMxNCVNCVM

−−=

Dla każdej dostawy, FO wyda TE deklaracje jakościową zrębek (patrz A2). Art 9. Cena dostawy loco ciepłownia TE zapłaci FO cenę końcową za zrębki równą 85.00 Euro/t (+10% VAT) przy wartości M30, loco ciepłownia (24,15 €/MWh). Cena będzie się różnić w zależności od wilgotności dostarczanych zrębek. Wilgotność dostarczanych zrębek nigdy nie przekroczy 35%. Poniższa tabela pokazuje różnice w cenie w zależności od 4 klas wilgotności.

Cena energii €/MWh 24,15

€/t

Klasy zaw. wilgoci bez VAT z VAT M 20 15-20 % € 95 € 104,5 M 25 21- 25% € 90 € 99,0 M 30 26-30% € 85 € 93,5 M 35 31-35% € 75 € 82,5

Art 11. Płatność PE dokona płatności w przeciągu 30 dni od wystawienia faktury. W przypadku nie zapłacenia faktury w tym terminie, FO zastrzega sobie prawo zawieszenia dostaw paliwa oraz żądania uiszczenia odsetek za płatności opóźnione, według obowiązujących stawek. Art 12. Dostawy nie spełniające norm Jakiekolwiek dostawy nie spełniające norm nie podlegają płatnościom ze strony TE. Art 13. Ważność umowy Ważność tej umowy zacznie się od dnia jej podpisania przez obie strony, i będzie trwała w pełnym jej obowiązywaniu przez trzy lata. W wypadku zaprzestania możliwości działania ciepłowni, lub pogorszenia jej działania w konsekwencji odwołania koniecznych licencji lub decyzji wydawanych przez władze, lub w wyniku jakichkolwiek powodów poza kontrolą stron, TE ma prawo na stale zakończyć niniejszy kontrakt w przeciągu 6 miesięcy. Art 14. Zapisy dodatkowe 1. W przypadku sporu lub żądań wynikających, lub w powiązaniu z niniejszym kontraktem,

włączając, ale nie ograniczając do jakichkolwiek kwestii dotyczących jego ważności, interpretacji, właściwego wykonania, strony zgadzają się że spory takie lub żądania będą rozstrzygane przez sąd właściwy dla miejscowości Belluno.

2. Niniejszy kontrakt wejdzie w życie od podpisania go przez obie strony. 3. Niniejszy kontrakt sporządzony został w dwóch egzemplarzach, po jednym dla każdej

ze stron. 4. Jakiekolwiek zmiany w zapisanych i warunkach tego kontraktu wymagają formy

pisemnej. 5. Jakiejkolwiek stronie trzeciej przejmującej obowiązki jednej ze stron przypisze się

wszystkie prawa i obowiązki wynikające z tego kontraktu. 6. Strony zgadzają się na poniesienie po równo kosztów przygotowania tego kontraktu, i

każda ze stron zapłaci 50% kosztów całkowitych. Miejscowość, data pieczęć i podpis prawnego reprezentanta FO

Miejscowość, data pieczęć i podpis prawnego reprezentanta TE

A2. PRZYKŁAD DEKLARACJI JAKOŚCI PALIWA DLA ZRĘBEK DRZEWNYCH (see CEN/TS 15234:2006)

Ubiegający się: Cheap-Wood Chips District heating Ltd.

DEKLARACJA JAKOŚCI PALIWA DLA ZRĘBEK DRZEWNYCH

W OPARCIU O CEN/TS14961

Dostawca Cooperative SOLID WOOD-FUELS P.O. Box 110 CB 10 1HL – SAFFRON WALDEN Essex (UK) Tel +44.01799 5165689 Fax +44.01799 5165690 Osoba do kontaktu: Mr. Peter Wood E_mail: Delivering@solid.wood-fuels.co.uk Numer kontraktu: N. 0015/a

Materiał surowca

Kłody, deski i odpadki drzew iglastych (1.1.2.2; 1.2.1.2)

Pochodzenie

Uttlesford, District of Essex

Ilość dostawy

10 t (patrz dokument wagowy)

Właściwości

Wielkość cząstek (mm) P45 Wilgotność (M) M30 Zawartość popiołu (wt% d.b.) A3.0 Gęstość nasyp. (kg/nasyp. m3) 230 Wartość kaloryczna (MJ/kg) 12,2 Gęstość energetyczna

(MJ/nasyp. m3) 2806

Podpis osoby upoważnionej ______________________

Miejsce i data ______________________

A3. Graniczne wartości koncentracji metali ciężkich w popiołach pochodzących z biomasy używanych na ziemiach rolniczych w Austrii [9, 10].

Ilość wysiewna g/ha/rok

Metale Wartość graniczna mg/kg d.b. Ziemie orne Łąki i

pastwiska Cynk (Zn) 1 500 1 500 1 125 Miedź (Cu) 250 250 190 Chrom (Cr) 250 250 190 Ołów (Pb) 100 100 75 Wanad (V) 100 100 75 Kobalt (Co) 100 100 75 Nikiel (Ni) 100 100 75 Molibden (Mo) 20 20 15 Arszenik (As) 20 20 15 Kadm (Cd) 8 8 6 PCDD/F (dioksyna) 100 ng TE/kg d.b. 100 µg/ha 75 µg/ha

PCDD/F – polichlorodibenzodioksyny /furan TE: Ekwiwalent toksyczności

A4. Przykład cennika w komercyjnym obrocie kłodami drewna. Podane ceny są tylko wartością przykładową

CENNIK 2008/07

Ważny do 31 lipca 2008

loco magazyn, ceny z podatkiem VAT.

KŁODY DREWNA ŚWIERKOWEGO oraz BUKOWEGO – SUSZONE (M20)

� Ceny dla m3przestrz, i nasyp. 1 przestrz. m3 ~ 1.4 nasyp. m3

� NCV20 = 4 kWh/kg

� ~ 450 kg Buk ~ 300 kg Świerk M20 = 1 przestrz. m3 = 1 przestrz. m3 P1000

Długość (L) Do 7

nasyp. m3 Do 5

przestrz. m3

Więcej niż 5 przestrz. m3 zniżka 5%

100 cm (P1000) - 79.00 € 75.05 € 50 cm (P500) - 84.00 € 79.80 € 33 cm (P330) 59.70 € 84.00 € 79.80 €

Buk (z domieszką innego drewna twardego)

1 przestrz. m3 = 450 kg 1 nasyp. m3 = 320 kg

25 cm (P250) 63.30 € 89.00 € 84.55 €

100 cm (P1000) - 69.00 € 65.55 € 50 cm (P500) - 74.00 € 70.30 € 33 cm (P330) 53.00 € 74.00 € 70.30 €

Świerk (z domieszką innego drewna twardego)

1 przestrz. m3 = 300 kg 1 nasyp. m3 = 215 kg

25 cm (P250) 56.60 € 79.00 € 75.05 €

A5. SKRÓTY I SYMBOLE m3: (kubiczny) metr sześcienny

przestrz. m3: przestrzenny (ułożony) metr sześcienny

nasyp. m3: nasypowy metr sześcienny

u: wilgotność na podstawie suchej [%]

M: wilgotność na podstawie mokrej [%]

Mv: gęstość masy, [masa objętościowa] [kg/m3]

Ms: gęstość przestrzenna i gęstość nasypowa [kg/msa, kg/msr]

Ww: waga mokra [kg, t]

W0: waga sucha [kg, t]

d.b.: w relacji do materiału suchego [kg, t]

wt: w relacji do materiału mokrego [kg, t]

GCV: wartość kaloryczna brutto [MJ/kg, kWh/kg]

NCVM: wartość kaloryczna netto [MJ/kg, kWh/kg]

toe: tona ekwiwalentu ropy naftowej

Q: moc kotła cieplnego [kW]

QB: moc kotła cieplnego brutto [kW]

QN: nominalna moc cieplna [kW]

ŋk: sprawność [%]

βv: kurczenie objętościowe [%]

αv: pęcznienie objętościowe [%]

SRC: (Short Rotation Coppices) las odrostowy szybkiej rotacji

A6. MIĘDZYNARODOWY SYSTEM JEDNOSTEK

10n Prefiks Symbol Słowami Dziesiętnie

1015 peta- P Biliard 1 000 000 000 000 000

1012 tera- T Bilion 1 000 000 000 000

109 giga- G Miliard 1 000 000 000

106 mega- M Milion 1 000 000

103 kilo- k Tysiąc 1 000

102 hecto- h Sto 100

10 deca- da Dziesieć 10

10−1 deci- d Dziesiętna 0.1

10−2 centi- c Setna 0.01

10−3 milli- m Tysięczna 0.001

10−6 micro- µ Milionowa 0.000 001

BIBLIOGRAFIA

1 GIORDANO G., 1988 - Tecnologia del legno. UTET, Milano.

2

HARTMANN, H. (Hrsg.): Handbuch Bioenergie-Kleinanlagen 2007 (2nd edition). Sonderpublikation des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft (BMVEL) und der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Gülzow (DE) 224 S., ISBN 3-00-011041-0, Mai 2007.

3 JONAS A., HANEDER H., FURTNER K. 2005. Energie aus Holz. Landwirtschaftskammer Niederösterreich St. Pölten (AT).

4

HÖLDRICH A., HARTMANN H., DECKER T., REISINGER K., SOMMER W., SCHARDT M., WITTKOPFT S., OHRNER G. 2006 – Rationelle Scheitholzbereitstellungsverfahren. Technologie- und Förderzentrum (TFZ) Straubing (DE).

5 HELLRIGL B. 2006 – Elementi di xiloenergetica. Definizioni, formule e tabelle. Ed. AIEL, Legnaro (PD).

6 LOO VAN S., KOPPEJAN J. 2003 - Handbook of Biomass Combustion and Co-Firing. Ed. Twente University Press (NL).

7 FRANCESCATO V., ANTONINI E., PANIZ A., GRIGOLATO S. 2007 – Vitis Energetica, valorizzazione energetica dei sarmenti di vite in provincia di Gorizia. Informatore Agrario n° 10.

8 OBERNBERGER I., 1995 - Logistik der Aschenaufbereitung und Aschenverwertung. Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten, Bonn (DE)

9 BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND- UND FORSTWIRTSCHAFT 1997 - Der sachgerechte Einsatz von Pflanzenaschen im Wald. – Wien (AT)

10 BUNDESMINISTERIUM FÜR LAND- UND FORSTWIRTSCHAFT 1998 - Der sachgerechte Einsatz von Pflanzenaschen im Acker- und Grünland. Wien (AT)

11 AA.VV. Progetto BIOCEN. 2004 - Gestione e valorizzazione delle ceneri di combustione nella filiera legno-energia. Regione Lombardia

12 BURGER F. 2005 - Wood Chip Drying Pilot Study “Wadlhausen”. Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft, Freising (DE).

13 ITEBE 2004 - Produire de la plaquette forestière pour l’énergie. Bonne pratique n°1 du bois déchiqueté. Lons Le Saunier (FR).

14 FRANCESCATO V., ANTONINI E., MEZZALIRA G. 2004 – L’energia del legno. Nozioni, concetti e numeri di base. Regione Piemonte.

15 FRANCESCATO V., PANIZ A., ANTONINI E., CORREALE S.F., AGOSTINETTO L. 2007. Rivista Tecnica AGRIFORENERGY n° 2. Ed. AIEL, Legnaro (PD).

16 FLORIAN G. 2006 – Nicht länger das Aschenputtel der Holzbranche. Energie Pflanzen n°6. Das Fachmazin für nachwachsende Rohstoffe und erneuerbare Energien. Scheeßel-Hetzwege (DE).

17 DANY C. 2007 – Allgäuer Hackschnitzel. Energie Pflanzen n°6. Das Fachmazin für nachwachsende Rohstoffe und erneuerbare Energien. Scheeßel-Hetzwege (DE).

18 BIERNATH D. 2006 – Brennholztrocknung mit der Biogasanlage. Energie Pflanzen n°2. Das Fachmazin für nachwachsende Rohstoffe und erneuerbare

Energien. Scheeßel-Hetzwege (DE).

19 Stampfer K., Kanzian C., 2006. Current state and development possibilities of wood chip supply chains in Austria. Croatian Journal of Forest Engineering 27 (2): pp 135 – 144.