n ý ústav zvolen ii - nlcsk.org · národné lesnícke centrum – lesnícky výskumný ústav...

Národné lesnícke centrum – Lesnícky výskumný ústav Zvolen

II

Výskum efektívneho využívania environmentálneho,ekonomického a sociálneho potenciálu lesov na Slovensku

Postupy intenzifikácie produkcie drevnej biomasy na energetické využitie

Milan Oravec • Martin Bartko • Marián Slamka

NÁRODNÉ LESNÍCKE CENTRUM

Lesnícky výskumný ústav Zvolen

Ing. Milan Oravec, CSc. Ing. Martin Bartko, PhD. Ing. Marián Slamka, PhD.

Postupy intenzifikácie produkcie drevnej biomasy na energetické využitie

Zvolen, október 2012

3

Obsah 1. BIOMASA – ZÁKLADNÁ CHARAKTERISTIKA 5

1.1 Terminológia 6 1.2 Členenie a formy biomasy na energetické využitie 8 1.3 STN a normy zaoberajúce sa biomasou ako surovinou na energetické

využitie

12 1.3.1 Vlhkosť a výhrevnosť energetických štiepok 14 1.3.2 Podiel kôry 14 1.3.3 Podiel minerálnych nečistôt a iných prímesí 14 1.3.4 Dodávanie a preberanie 15 1.3.5 Skúšanie kvality 15 1.3.6 Skladovanie 17

2. VYUŽÍVANIE OBNOVITEĽNÝCH ZDROJOV ENERGIE 18 2.1 Súčasný stav a perspektívny využívania biomasy 18 2.2 Zámery a koncepcie energetickej politiky SR a EU 19 2.3 Vybrané medzinárodné dohody o obmedzovaní produkcie CO2 21 2.4 Zákon o lesoch 23

2.4.1 Zákon č. 326/2005 Z.z. o lesoch 23 3. VYUŽITEĽNÝ POTENCIÁL BIOMASY 25

3.1 Lesná biomasa a odpadová biomasa z drevospracujúceho priemyslu, zásoby drevnej suroviny, ťažbový potenciál a využiteľný potenciál palivovej dendromasy

25 3.1.1 Celkový ročný využiteľný potenciál a spotreba palivovej drevnej biomasy

v SR

29 3.1.2 Energia z biomasy – výhrevnosť palív na báze biomasy 30

4. PLANTÁŽE RÝCHLORASTÚCICH DREVÍN A ENERGETICKÉ PORASTY 31 4.1 Charakteristika plantáží RRD a dôvody ich zakladania 32 4.2 Sortiment drevín pre plantáže v SR 33 4.3 Zakladanie, pestovanie a ochrana porastov RRD 34

4.3.1 Výber lokality 34 4.3.2 Príprava terénu a odstránenie pôvodnej vegetácie 34 4.3.3 Aplikácia herbicídov 34 4.3.4 Príprava pôdy 35 4.3.5 Zakladanie porastov RRD 35 4.3.6 Výsadbový materiál 36 4.3.7 Hnojenie 36 4.3.8 Zdravotný stav a biotický škodcovia porastov rýchlorastúcich drevín 37 4.3.9 Zberová technika 37

4.4 Potenciál biomasy z plantáží RRD 38 5. TECHNIKA A TECHNOLÓGIA PRE MECHANICKÚ ÚPRAVU, TRANSPORT A SPAĽOVANIE

DENDROMASY

39 5.1 Štiepkovanie 40 5.2 Doprava suroviny 42 5.3 Skladovanie suroviny 43 5.4 Sušenie suroviny 44 5.5 Výroba ušľachtilých palív z biomasy 46

4

5.5.1 Brikety 45 5.5.2 Pelety 46 5.5.3 Výroba drevného uhlia 47

5.6 Technológie na spaľovanie biomasy 48 5.7 Spaľovanie biomasy, fosílnych palív a ich vplyv na životné prostredie 52

6. NÁKLADY, EKONOMICKÁ EFEKTÍVNOSŤ A PROJEKTY VYUŽÍVANIA BIOMASY NA ENERGETICKÉ ÚČELY

55

6.1 Zhodnotenie ekonomickej efektívnosti energetickej plantáže 55 6.1.1 Nákladové položky 55 6.1.2 Výnosové položky 56

6.2 Ekonomické zhodnotenie technológii pre dezintegráciu, skladovanie a transport biomasy

59

6.2.1 Štiepkovanie biomasy 59 6.2.2 Skladovanie biomasy 61 6.2.3 Transport biomasy 61

6.3 Výnosy objektov na výrobu tepla a kalkulácia ceny tepla 62 6.3.1 Porovnanie nákladov paliva na vykurovanie rodinného domu 63

5

1. BIOMASA – základná charakteristika

Všeobecná definícia biomasy Biomasa je celková hmota organizmov jednotlivých druhov, alebo celého spoločenstva.

V zmysle všeobecnej definície rozlišujeme dva základné druhy biomasy:

biomasa rastlín,

biomasa živočíchov. Tento text je zameraný na energetické využitie biomasy a to biomasy drevín (drevná biomasa, dendromasa).

Definícia dendromasy podľa STN 480001 Terminológia v lesnom hospodárstve: Dendromasa je nadzemná a podzemná masa stromov alebo porastu vyjadrená

v hmotnostných alebo objemových jednotkách. Všeobecná definícia dendromasy ako paliva: Dendromasa je produkt, pozostávajúci zo zdrevnatenej rastlinnej hmoty alebo časti

zdrevnatenej rastlinnej hmoty pochádzajúcej z pôdohospodárstva drevospracujúceho priemyslu alebo z iných zdrojov, napr. komunálna sféra, ktorú možno využiť na výrobu energie.

Okrem dendromasy sa na energetické účely využívajú tieto druhy biomasy:

nedrevná biomasa produkovaná v poľnohospodárstve (obilie, slama, kukurica, olejni-ny, ostatné energetické plodiny) a odpady pri výrobe potravín rastlinného pôvodu,

biomasa živočíšneho pôvodu vo forme exkrementov hospodárskych zvierat a orga-nických kalov v čističkách odpadových vôd.

Palivová dendromasa sa posudzuje ako ostatné základné druhy palív podľa týchto krité-rií:

obsah vody v palive – vlhkosť,

chemické zloženie paliva,

obsah popola,

obsah prchavej horľaviny,

výhrevnosť paliva. Biomasa obsahuje horľavinu vo forme uhlíka, vodíka a ich zlúčenín s kyslíkom. V porov-naní s fosílnymi palivami (uhlie, ropa, zemný plyn) ktoré vznikli anaeróbnou transformá-ciou (sfosílnením biomasy) sa biomasa odlišuje vyšším obsahom vody a nižšou energe-tickou hustotou (obsah energie vztiahnutý na jednotku hmotnosti). V porovnaní s tuhý-mi fosílnymi palivami má biomasa nižšiu mernú hmotnosť a podiel nespaliteľných príme-sí.

Chemické zloženie jednotlivých druhov dendromasy je podobné, preto aj výhrevnosť pri rovnakej vlhkosti sa pri jednotlivých druhov drevín odlišuje len veľmi málo. Veľkou výhodou dendromasy je zanedbateľný obsah síry. Obsah nespaliteľných prímesí je v kôre vyšší ako v dreve. Kôra zachytáva mechanické nečistoty z ovzdušia a znečisťuje sa pri približovaní dreva. Pri spaľovaní sa produkuje zanedbateľné množstvo emisií SO2.

Chemické zloženie dendromasy a hnedého uhlia je uvedené v tabuľke 1.

6

Tabuľka 1 Chemické zloženie dendromasy a hnedého uhlia

Zložka %

Dendromasa Hnedé uhlie

ihličnaté drevo listnaté drevo kôra priemer

C 51,0 50,0 51,4 50,7 69,5

H2 5,2 6,1 6,1 6,1 5,5

O2 42,2 43,3 42,2 42,6 23,0

S – – – – 1,0

N2 0,6 0,6 0,3 0,5 1,0

AS 1,0 1,0 2,3 1,3 25,0

Poznámka: As – obsah nespaliteľných zložiek (popolovín).

Vlhkosť dreva sa pohybuje vo veľkom rozpätí 8 až 60 %. Obsah vody závisí od druhu dreviny, obdobie ťažby, dĺžky a spôsobu skladovania a stupňa technologického spraco-vania.

Vlhkosť dendromasy ovplyvňuje jej mernú hmotnosť. Zväčšovanie objemu s rastúcim obsahom vody zapríčiňuje nelineárnosť závislosti medzi mernou hmotnosťou a vlhkos-ťou dendromasy znázornenej na obrázku 1.

Vlhkosť dendromasy v čerstvom stave je 35 až 60 % a bežné druhy hnedého uhlia 20 až 25 %.

Ďalšou dôležitou hodnotou z hľadiska energetického zhodnotenia dendromasy je ob-sah a priebeh uvoľňovania prchavej horľaviny z drevnej hmoty. V tabuľke 2 je uvedený obsah prchavej horľaviny v drevnej hmote, kôre a pre možnosť porovnania ja hnedého uhlia. Dendromasa má vyšší obsah prachavej horľaviny ako hnedé uhlie približne o 27 %. Toto porovnanie potvrdzuje známu zásadu, že čím je palivo chemicky mladšie, tým má vyšší obsah prchavej horľaviny. Všeobecne platí, že čím je palivo chemicky staršie, tým je teplota počiatočného uvoľňovania prchavej horľaviny vyššia. Táto teplota je pre pevné palivá nasledujúca:

rašelina 105 °C hnedé uhlie 170 °C drevo 160 °C čierne uhlie 260 °C kôra 160 °C antracit 400 °C

Pri tuhých palivách, ktorým základným komponentom je prchavá zložka, majú odlišný priebeh procesu spaľovania v porovnaní s palivami obsahujúcimi malý podiel prchavej horľaviny. Hlavný rozdiel je v tom, že prchavá horľavina značne ovplyvňuje rýchlosť ho-renia častice paliva. Tabuľka 2 Obsah prchavej horľaviny dendromasy a hnedého uhlia

Zložka Dendromasa Hnedé

uhlie ihličnaté drevo listnaté drevo kôra priemer

Obsah prchavej horľaviny (%) 74 76 75 75 48

1.1 Terminológia

Uvádzajú sa termíny charakterizujúce dendormasu vhodnú na výrobu energie a základné pojmy používané pri výrobe energie.

Palivové drevo je surové drevo, ktorého kvalita neumožňuje priemyslové spracova-nie, ale je využiteľné ako zdroj energie (tepelnej, elektrickej, biopalív. Vzniká pri výrobe a manipulácii dreva ako odpad a vyrába sa ako rovnané drevo v kôre.

Palivové drevo sa v STN480055 kvalitatívne triedenie ihličnatej guľatiny a STN480056 kvalitatívne triedenie listnatej guľatiny označuje ako výrezy kvalitatívnej triedy VI.

Kvalitatívne znaky palivového dreva podľa uvedených STN sú uvedené v tabuľkách 3 a 4.

7

Tabuľka 3 Klasifikácia ihličnatého surového dreva a jeho zatrieďovanie do kvalitatívnej triedy VI.

Znaky

Účel použitia

energerický zdroj

drevina

všetky ihličnaté

kvalitatívna trieda

VI.

Hrče dovoľujú sa

Trhliny dovoľujú sa

Znaky rastu dovoľujú sa

Znaky spôsobené hubami dovoľujú sa s výnimkou hniloby takého rozsahu,

keď sa drevo pri bežnej manipulácii rozpadá

Poškodenie hmyzom dovoľuje sa

Ostatné neuvedené znaky dovoľuje sa

Rozmery výrezu

minimálny čap bez kôry 3 cm

maximálna hrúbka dolného čela bez kôry

30 cm; hrubšie musia byť rozštiepené

minimálna dĺžka 15 cm

Prepočtové koeficienty prm =>m3 Hmotnosť (kg)

neodkôrnené drevo 0,64 1 prm 365

odkôrnené drevo 0,38 1 m3 570

Tabuľka 4 Klasifikácia listnatého surového dreva a jeho zatrieďovanie do kvalitatívnej triedy VI.

Znaky

Účel použitia

energetický zdroj

drevina

všetky ihličnaté

kvalitatívna trieda

VI.

Hrče dovoľujú sa

Trhliny dovoľujú sa

Znaky rastu dovoľujú sa

Znaky spôsobené hubami dovoľujú sa s výnimkou hniloby takého rozsahu,

keď sa drevo pri bežnej manipulácii rozpadá

Poškodenie hmyzom dovoľuje sa

Ostatné neuvedené znaky dovoľujú sa bez obmedzenia

Rozmery výrezu minimálny čap bez kôry 3 cm

maximálna hrúbka dolného čela bez kôry

bez obmedzenia

minimálna dĺžka 15 cm

Prepočtové koeficienty prm =>m3 Hmotnosť (kg)

Objemová jednotka Listnaté tvrdé Listnaté mäkké

neodkôrnené drevo 0,54 1 prm 465 340

odkôrnené do hneda 0,60 1m3 861 630

Palivové štiepky sú produkt sekania, drvenia alebo frézovania dreva približne rovna-

kej veľkosti s podielom, alebo bez podielu kôry a prímesí, rozmermi a kvalitou vhodný na energetické využitie.

Kvalitatívne znaky palivových štiepok sú podrobnejšie uvedené v kapitole 1.3. Piliny sú triesky menších rozmerov vznikajúce pri hobľovaní dreva hobľovacími ná-

strojmi. Tenčina je drevo s kôrou z korunových častí alebo kmeňov ťažených stromov s hrúb-

kou do 7 cm. Priemyselne nespracovateľná hrubina je drevo z korunových častí stromov hrubšie

8

ako 7 cm, ktoré sa po oddelení kmeňa stromu použije na výrobu štiepok. Kusový drevný odpad sú kusy dreva s kôrou alebo bez kôry vznikajúce pri poreze gu-

ľatiny a následnou mechanickom opracovaní dreva. Čierne lúhy sú zahustený kvapalný odpad vznikajúci pri výrobe papiera a celulózy. Pelety sú palivo v tvare tabliet do priemeru 20 mm vyrobené lisovaním z vysušených

pilín. Vlhkosť paliva je hmotnostný podiel vody obsiahnutý v palive.

Absolútna vlhkosť paliva sa vypočíta podľa vzťahu: mw – mo

Wa = ————— . 100 (%) mo kde: mw – hmotnosť vlhkého paliva mo – hmotnosť sušiny paliva Relatívna vlhkosť paliva sa vypočíta podľa vzťahu:

mw – mo

Wr = ————— . 100 (%) mo

Poznámka: Absolútna vlhkosť sa používa v drevospracujúcom priemysle. Ralatívna vlhkosť sa používa v energetike.

Využiteľný potenciál palivovej dendromasy je množstvo priemyselne nevyužiteľného alebo obtiažne využiteľného dreva s kôrou vznikajúceho pri ťažbe a odpadov po spraco-vaní dreva na území štátu, ktoré možno použiť na výrobu energie po zohľadnení ekolo-gických a technologických obmedzení.

Výhrevnosť (Energetická hodnota) paliva je množstvo tepla ktoré sa uvoľní pri doko-nalom spálení paliva a uvádza sa v kJ.kg-1.

Energetická účinnosť výroby energie sa vypočíta podľa vzťahu:

Qv

r = ————— . 100 (%) Qp

kde: Qv – množstvo vyrobenej energie na výstupe z energetického zariadenia Qp – množstvo energie obsiahnuté v palive privedené do energetického zariadenia

Energetické zariadenie je technológia určená na výrobu energie (teplo, elektrina).

1.2 Členenie a formy biomasy na energetické využitie Biomasa vhodná na energetické využitie sa produkuje vo viacerých odvetviach hos-

podárstva. Energeticky možno využiť priemyselne ďalej nevyužiteľnú, alebo obtiažne využiteľnú biomasu v rôznych fázach jej spracovania a následného využitia.

Základné členenie biomasy podľa fázy jej spracovania: Ťažba (zber)

menejhodnotná dendromasa vznikajúca pri ťažbe a manipulácii dreva ne lesných a nelesných pôdach,

rastlinné zvyšky po zbere poľnohospodárskych plodín (napr. slama),

9

cielene pestované energetické rastliny (napr. biomasa rýchlorastúcich drevín, ne-drevnaté rastliny (napr. Slonia stáva),

exkrementy hospodárskych zvierat.

Spracovanie

tuhé a kvapalné odpady po mechanickom a chemickom spracovaní dreva,

tuhé a kvapalné odpady vznikajúce pri spracovaní poľnohospodárskych produktov v potravinárstve, krmovinárstve a výrobe biopalív.

Likvidácia použitých produktov

komunálny a priemyselný drevný odpad,

organické kaly z čistiarní odpadových vôd. Z praktického hľadiska je významnejšie členenie palivovej biomasy podľa pôvodu

vzniku. Základné členenie palivovej dendromasy podľa pôvodu vzniku:

Lesné hospodárstvo Využívajú sa tieto zložky stromovej dendromasy:

palivové drevo,

tenčina a nezužitkovaná hrubina korún stromov,

manipulačné odpady,

stromy z prerezávok,

pne a korene,

odpady po mechanickom opracovaní dreva v organizáciách lesného hospodárstva vo forme kusových odpadov a pilín.

Drevospracujúci priemysel Využíva sa táto dendromasa:

kusové odpady po poreze a následnom mechanickom opracovaní dreva,

jemnozrnné odpady (piliny, prach, stružliny) po poreze a následnom mechanickom opracovaní dreva,

kôra po odkôrňovaní dreva,

kvapalný odpad v celulózo – papierenskom priemysle.

Poľnohospodárstvo Využívajúce tieto zdroje dendromasy:

zdrevnatená biomasa z orezu viníc,

dendromasa z orezu ovocných sadov,

dendromasa celých stromov z energetických porastov,

dendromasa ťažená v rámci rekultivácii trvalých trávnych porastov (pasienkov),

menejhodnotná dendromasa z výrubu stromov z líniových výsadieb na poľnohospo-dárskej pôde.

Ostatné zdroje palivovej dendromasy

komunálny a priemyselný drevný odpad (nábytok, palety, stavebný drevný odpad a pod.),

menejhodnotná dendromasa z výrubu stromov brehových porastov, líniových výsa-dieb pozdĺž komunikácii a mestskej zelene.

10

Poznámka: Menejhodnotná dendromasa a energetické využitie v poľnohospodárstve a pri ostatných zdrojoch zahrňuje tie zložky stromovej dendromasy ako sú uvedené v prípade lesného hospodárstva.

Dendromasa sa na energetické využitie používa ako rozmerov o upravená alebo ne-

upravená. Rozmerová úprava sa vykonáva formou štiepkovania, drvenia a lisovania.

Rozmerovo neupravená dendromasa:

palivové drevo,

manipulačné odpady,

kusový odpad po mechanickom spracovaní dreva. Používa sa na výrobu tepla na vykurovanie a prípravu teplej úžitkovej vody v menších

objektoch (rodinné domy, malé administratívne budovy). Dávkovanie paliva do kotlov sa vykonáva manuálne.

Rozmerovo neupravené palivo sa ďalej využíva na výrobu drevného uhlia.

Rozmerovo upravená dendromasa:

štiepky z tenčiny a nezužitkovanej hrubiny stromov,

štiepky z celých stromov z prerezávok a energetických porastov,

štiepky z pňov a koreňov,

podrvená kôra,

štiepky z odpadovej dendromasy viníc a ovocných sadov,

podrvený komunálny a priemyselný drevný odpad,

jemnozrnný odpad z drevospracujúceho priemyslu (nie je potrebné rozmerovo upra-vovať),

kvapalný odpad v celulózo – papierenskom priemysle,

pelety a brikety vyrobené z vysušeného jemnozrnného odpadu. Používa sa na výrobu tepla, elektrickej energie a kvapalných palív. Dávkovanie do kotlov, splynovačov a ostatných technologických zariadení sa vykoná-

va automatizovane mechanicky, pneumaticky alebo hydraulicky. Pri výrobe energie spaľovaním sa rozmerovo upravená dendromasa spravidla v kot-

loch s výkonom väčším ako 50 kW. Výhodou je lepšia možnosť regulácie dávkovania paliva do kotlov, ktorá je podmienku dosiahnutia vyššej účinnosti výroby energie.

Poznámka: V prípade potreby možno rozmerovo upravovať štiepkovaním, alebo drvením aj palivové drevo, manipulačný odpad a kusový odpad po mechanickom opracovaní dre-va.

Ďalšie členenie dendromasy z hľadiska ďalších rozhodujúcich kvalitatívnych vlastnos-

tí, vlhkosti a podielu prímesí je viazané na použité technológie výroby energie. Na výrobu tepla, alebo kombinovanú elektriny a tepla spaľovaním sú na trhu dostup-

né kotly schopné efektívne zužitkovať rozmerovo upravenú dendromasu v celom rozsa-hu vlhkosti a bežne sa vyskytujúcim podielom prímesí. Ide o zariadenie s inštalovaným výkonom až 50 MW.

Pri kotloch menšieho výkonu a nižšej technickej úrovne (nižšia cena) je nutné použitie

11

čiastočne, alebo úplne preschnutého paliva s výrazne limitovaným podielom prímesí. Pyrolytické kotly na spaľovanie palivového dreva vyžadujú použitie paliva s vlhkosťou

do 20 % absolútnej vlhkosti. Pelety a brikety sa vyrábajú z pilín s absolútnou vlhkosťou do 10 % bez podielu mine-

rálnych prímesí. Splynovacie zariadenia malých a stredných výkonov sú určené na použitie dendroma-

sy s maximálnou absolútnou vlhkosťou do 20 %. Kvapalné palivá možno vyrábať z dendromasy ľubovoľnej vlhkosti bez podielu mine-

rálnych prímesí. Pre úplnosť sa uvádza členenie nedrevnej biomasy z hľadiska energetického využitia:

biomasa vhodná na výrobu energie spaľovaním

zvyšková fytomasa nedrevných rastlín na výrobu potravín a krmovín (slama, kukurica, repka),

cielene pestované energetické rastliny (ozdobnica čínska, cirok štiav, konope).

biomasa vhodná na výrobu biopalív vo forme metylesterov rastlinných olejov ako zložka motorovej nafty

semená repky a obilnín.

biomasa vhodná na výrobu biopalív vo forme alkoholu ako prímes do benzínov

plody kukurice, obilnín, cukrovej repy a zemiakov.

čisté rastlinné oleje ako palivo vznetových motorov

vyššie uvedené plodiny.

biomasa vhodná na výrobu bioplynu s následnou kombinovanou výrobou tepla a elek-trickej energie

exkrementy hospodárskych zvierat,

siláž, zelené nedrevné rastliny. Základné rozdiely medzi palivovou dendromasou a nedrevnou rastlinnou biomasou

(fytomasou):

dendromasa má pri rovnakej vlhkosti väčšiu mernú hmotnosť,

dendromasa má pri rovnakej vlhkosti väčšiu výhrevnosť,

dendromasa má v prirodzenom stave menej nespaliteľných zložiek,

fytomasa má pri ťažbe (zbere) menšiu vlhkosť.

Porovnanie uvedených priemerných hodnôt parametrov obilnej slamy a palivových štie-pok: slama štiepky merná hmotnosť pri absolútnej vlhkosti 15 % kg.m-3 90 250 výhrevnosť pri absolútnej vlhkosti 15 % KJ.kg-1 14286 16623 podiel nespaliteľných zložiek v sušine, % 7 2 absolútna vlhkosť pri ťažbe (zbere), % 20 75

Uvedené rozdiely v energetických vlastnostiach dendromasy a fytomasy majú výz-

namný vplyv na efektívnosť ich energetického využitia. Dendromasa je vhodná najmä na výrobu tepla a kombinovanú výrobu elektriny

a tepla. Výroba kvapalných palív (biopalív) je efektívna len pri koncentrovanej výrobe.

12

Doporučená dopravná vzdialenosť je do 50 km. Fytomasa je vhodná na výrobu tepla v zariadeniach čo najmenej vzdialených od mies-

ta zberu. Doporučená vzdialenosť je do 15 km. Plody a semená fytomasy sú vhodné na výrobu biopalív aj v stredne veľkej koncen-

trácii.

1.3 STN a normy zaoberajúce sa biomasou ako surovinou na energetické využitie

Kvalitatívne parametre palivových štiepok a pilín sú definované v STN 48 0057 Ihličnaté štiepky a piliny a STN 48 0058 Listnaté štiepky a piliny.

Uvedené normy boli vytvorené na základe domácich a zahraničných poznatkov pri vý-robe a nasledovnom spracovaní štiepok.

Na Slovensku a v zahraničí sú kvalitatívne parametre palivových štiepok vecou doho-dy medzi výrobcom štiepok a ich odberateľom.

Odberateľ štiepok môže mať konkrétne požiadavky na tieto parametre:

vlhkosť paliva,

veľkosť (zrnitosť)paliva,

podiel prímesí resp. nežiadúcich látok. Vlhkosť paliva a jeho zrnitosť sú determinované konštrukciou technológie na výrobu energie. Vlastníci kotlov ktorých konštrukcia neumožňuje efektívne spálenie paliva s vysokou vlhkosťou (malý spaľovací priestor, nedostatočná tepelná kapacita stien spa-ľovacej komory, obmedzený rozsah regulácie prívodu spaľovacieho vzduchu) môžu po-žadovať dodávku paliva s nižšou vlhkosťou, alebo si palivo vo vlastných priestoroch do-sušiť čo je priestorovo náročné.

Konštrukcia dávkovačov paliva do kotlov, najmä menších výkonov niekedy neumož-ňuje použitie paliva s podielom väčších častíc. Odberateľ môže požadovať palivo s limi-tovaným rozsahom veľkosti častíc, alebo si palivo rozmerovo upraví vlastným zariade-ním, žo je efektívne len vo veľkých energetických zdrojoch.

Odberateľ môže ďalej zmluvne požadovať limitované podiely prímesí, ktoré negatív-ne ovplyvňujú energetickú účinnosť energie, produkciu emisii a technický stav zariade-nia. Ide o nadmerné podiely minerálnych prímesí, kovov a iných cudzorodých látok a tiež asimilačných orgánov drevín. Nadmerný podiel lístia a ihličia v štiepkach zvyšuje produk-ciu emisii.

Na druhej strane výrobca štiepok je z hľadiska kvality produkcie limitovaný konštruk-ciou štiepkovača resp. drviča (počet nožov a protinožov, otáčky činnej časti zariadenia, systém triedenia a separácie štiepok) a tiež kvalitou spracovávanej suroviny.

Riešením je voľba vhodného zariadenia na výrobu štiepok podľa požiadaviek na zrni-tosť štiepok rozhodujúcich odberateľov. Menšiu vlhkosť a prijateľný podiel prímesí v štiepkach možno dosiahnuť:

vykonaním ťažby dendromasy v dostatočnom predstihu pred štiepkovaním (3 – 6 mesiacov) čo je problematické pri likvidácii hmyzových kalamít,

prírodným sušením štiepok v krytých skladoch,

použitím vhodných technológii sústreďovania dreva napr. použitím vývozných súprav, lanoviek a pod.,

vhodným načasovaním ťažby a sústreďovania suroviny z hľadiska klimatických pod-mienok,

úpravou povrchu skladov suroviny a vhodnou voľbou miesta štiepkovania.

13

Kľúčovou otázkou vo vzťahu výrobcu štiepok a odberateľa je meranie množstva do-

daných štiepok a ich energetická hodnota. Vo všeobecnosti sa používajú tieto postupy zisťovania množstva štiepok a ich kombinácie:

meranie hmotnosti dodaných štiepok odvážením dopravného prostriedku pred a po jeho vyprázdnení a zistením vlhkosti štiepok z odobratých vzoriek, prípadne meraním ich výhrevnosti,

merania objemu dodaných štiepok na základe rozmerov prepravného priestoru do-pravného prostriedku so zisťovaním vlhkosti, prípadne výhrevnosti,

na základe evidencie vyrobenej energie u odberateľa. Minimalizácia obsahu vody v palive je dôležitá pre dodávateľa z hľadiska zníženia do-pravných nákladov a pre odberateľa z hľadiska zvýšenia efektívnosti výroby energie.

Obe normy určujú technické požiadavky na drevo vo forme štiepok a pilín, ktoré sa používa na výrobu energie, na priemyselné mechanické a chemické spracovanie a na záhradkárske účely.

Surovinou na výrobu štiepok určených na chemické a mechanické spracovanie sú najmä sortimenty dreva kvalitatívnej triedy C 3 definované v STN 48 0055 a STN 48 0056.

Surovinou na výrobu energetických štiepok sú sortimenty dreva kvalitatívnej triedy D definované v STN 48 0055 a STN 48 0056, ďalej tenké drevo z prerezávok, ťažbové a manipulačné zvyšky.

Z drevospracujúcich prevádzok sa na výrobu štiepok používajú krajnice, odrezky a ostatný kusový odpad, ktorý vzniká pri poreze guľatiny.

Hlavným zdrojom pilín sú drevospracujúce prevádzky. Štiepky a piliny nesmú obsahovať prímesi, ktoré sú v platných právnych predpisoch

definované ako škodlivé. Zrnitosť energetických štiepok závisí od technických parametrov používaného spaľo-

vacieho zariadenia. Energetické štiepky sa dodávajú v dvoch triedach zrnitosti uvedených podľa drevín

v tabuľkách 5 – 8. Tabuľka 5 Jemnozrnné energetické listnaté štiepky

Parameter

Veľkostná frakcia mm

Maximálna veľkosť štiepok

do 5 od 5 do 35 nad 35 mm

Hmotnostný podiel, % 20 od 75 do 100 5 50

Tabuľka 6 Hrubozrnné energetické listnaté štiepky

Parameter





Tabuľka 7 Jemnozrnné energetické ihličnaté štiepky

Parameter Veľkostná frakcia

mm Maximálna veľkosť

štiepok



Tabuľka 8 Hrubozrnné energetické ihličnaté štiepky

Parameter





14

V osobitých prípadoch sa zmluvne dohodnú iné ako štandardné požiadavky na roz-mery štiepok uvedené v týchto STN.

Štiepky a piliny sa v závislosti od vlhkosti delia do piatich kategórií uvedených v tabuľ-ke 9.

Tabuľka 9 Kategórie štiepok podľa vlhkosti

Kategória Relatívna vlhkosť, % Špecifikácia

V 1 do 20 vzduchosuché

V 2 od 21 do 35 preschnuté – stabilné pri skladovaní v krytom sklade

V 3 od 36 do 45

mierne preschnuté – nevhodné na dlhodobé skladovanie bez pravi-

delného mechanického prehadzovania skládok

V 4 nad 45

čerstvé – vyrobené z čerstvého dreva, nevhodné na dlhodobé skla-

dovanie v krytých skladoch

1.3.1 Vlhkosť a výhrevnosť energetických štiepok

Pri energetických štiepkach alebo pilinách sa špecifikácia kvality podľa vlhkosti a vý-hrevnosti zmluvne dohodne medzi dodávateľom a odberateľom.

V tabuľke 10 sa uvádza výhrevnosť 1 tony ihličnatého a listnatého dreva v závislosti od vlhkosti, platná pre surovinu skladovanú kratšie ako 30 dní a umelo sušenú surovinu.

Tabuľka 10 Závislosť výhrevnosti dreva od vlhkosti

Dreviny

Relatívna vlhkosť, %

15 20 25 30 35 40 45 50 55

Výhrevnosť, GJ.t–1

Ihličnaté 15,5 14,4 13,4 12,3 11,3 10,2 9,1 8,0 7,0

Listnaté 15,5 14,1 12,9 11,7 10,5 9,4 8,3 7,2 6,2

Pri dlhšom skladovaní postupne dochádza k aeróbnemu rozkladu dreva, v dôsledku čoho klesá jeho výhrevnosť.

Ak je súčasťou zmluvy medzi dodávateľom a odberateľom štiepok alebo pilín špecifi-kácia ich výhrevnosti, táto sa stanoví podľa STN ISO 1928.

1.3.2 Podiel kôry

V tabuľke 11 sa uvádza dovolený podiel kôry pre jednotlivé druhy štiepok.

Tabuľka 11 Dovolený podiel kôry

Druh štiepok Podiel kôry,%

na chemické spracovanie do 1

na mechanické spracovanie do 3

energetické štiepky do 30

na záhradkárske účely neobmedzený

1.3.3 Podiel minerálnych nečistôt a iných prímesí

Štiepky určené na mechanické alebo chemické spracovanie nesmú obsahovať žiadne minerálne nečistoty ani iné prímesi.

V energetických štiepkach môže byť podiel drobných minerálnych nečistôt (piesok, hlina a podobne) maximálne 0,3 %. Znečistenie inými prímesami sa nedovoľuje.

15

V štiepkach na záhradkárske účely nie je podiel drobných minerálnych nečistôt limi-tovaný.

1.3.4 Dodávanie a preberanie Pri dodávaní a preberaní štiepok sa uprednostňuje meranie hmotnosti pred meraním

objemu pre väčšiu presnosť. Pri preberaní na hmotnosť je mernou jednotkou tona (t). Hmotnosť sa zistí z rozdielu

hmotnosti plného a prázdneho dopravného prostriedku. Objem listnatých štiepok a pilín závisí od druhu dreviny, vlhkosti a zrnitosti suroviny.

Tieto faktory sa najmä pri dlhodobých dodávkach štiepok a pilín výrazne menia. Pri preberaní štiepok na objem je mernou jednotkou kubický meter (m3). Pri určovaní

objemu dodávky sa odporúča nasledujúci postup: 1. objem dreva pred štiepkovaním sa stanoví podľa STN 48 0007 alebo STN 48 0009; na

zabezpečenie dostatočnej presnosti sa odporúča zoštiepkovať aspoň 5 m3 dreva; 2. po štiepkovaní sa zmeria priestor zaplnený štiepkami na ložnej ploche odvozného

prostriedku s presnosťou na 1 cm a vypočíta sa objem; 3. vypočíta sa prepočítavací koeficient objemu dreva pred štiepkovaním a po štiepkova-

ní podľa vzorca: V1

Kv = –––– , V2 Kde V1 je objem dreva pred štiepkovaním v m3; V2 objem dreva po štiepkovaní v m3.

Koeficient sa použije na stanovenie objemu dodávaného dreva, ak sa objem meria len pred štiepkovaním alebo len po štiepkovaní.

Pri preberaní pilín, kusového odpadu (odrezkov) a hoblín na objem sa zmeria priestor zaplnený nákladom na ložnej ploche odvozného prostriedku s presnosťou na 1 cm a vypočíta sa objem v m3.

Merná hmotnosť nákladu známeho objemu sa zistí z rozdielu hmotnosti plného a prázdneho odvozného prostriedku.

Počet meraní na stanovenie prepočítavacieho koeficientu, objemu a mernej hmot-nosti suroviny závisí od variability jej kvalitatívnych vlastností a zmluvne sa dohodne

medzi dodávateľom a odberateľom.

1.3.5 Skúšanie kvality

Odber vzoriek Po vyložení nákladu sa za prítomnosti zástupcov odberateľa a dodávateľa odoberú

z troch miest vzorky štiepok alebo pilín s celkovou hmotnosťou 500 gramov na stanove-nie každého z kvalitatívnych parametrov suroviny.

Vlhkosť a výhrevnosť – vzorka má byť zabalená tak, aby nedošlo k zmene vlhkosti

a skladovaná pri teplote do 5 C. Vzorku je potrebné spracovať do 3 h. Zrnitosť a podiel kôry – bez špeciálnych požiadaviek.

Rozsah a počet zisťovaní kvalitatívnych parametrov štiepok a pilín sa dohodne zmluvne medzi dodávateľom a odberateľom.

16

Príprava skúšobnej vzorky Skúšobná vzorka sa pripraví zmiešaním odobratých vzoriek rozdelených kvartáciou

podľa STN 01 5111.

Stanovenie vlhkosti Prístroje a pomôcky

Na stanovenie vlhkosti sa používa bežné laboratórne zariadenie a:

Váhy, ktoré umožňujú vážiť hmotnosť skúšobnej vzorky s presnosťou na 0,01 g.

Sušiareň, ktorá umožňuje vysúšať skúšobné vzorky pri teplote 103 °C ± 2 °C.

Elektromagnetické vlhkomery s kontaktnými sondami.

Postup skúšky Skúšobná vzorka sa odváži s presnosťou na 0,01 g a vysuší sa pri teplote 103 °C ± 2 °C do konštantnej hmotnosti. Skúšobná vzorka dosiahne konštantnú hmotnosť vtedy, keď zmena hmotnosti medzi dvoma váženiami, vykonanými v intervale 2 h, neprekročí 0,01 g.

Absolútna vlhkosť skúšobnej vzorky Wa sa vypočíta podľa vzorca:

m1 – m2

Wa = ––––––––– 100 , m2 kde Wa je absolútna vlhkosť vzorky v percentách; m1 hmotnosť vzorky pred vysušením v gramoch; m2 hmotnosť vzorky po vysušení v gramoch. Relatívna vlhkosť skúšobnej vzorky Wr sa vypočíta podľa vzorca:

m1 – m2

Wr = ––––––––– 100 , m1 kde Wr je relatívna vlhkosť vzorky v percentách; m1 hmotnosť vzorky pred vysušením v gramoch; m2 hmotnosť vzorky po vysušením v gramoch.

Z určených hodnôt vlhkosti skúšobných vzoriek sa vypočíta priemerná hodnota vlh-kosti s presnosťou na 0,1 %.

V prípade určovania vlhkosti elektromagnetickým vlhkomerom sa vzorky neodobera-jú.

Zástupca odberateľa a dodávateľa minimálne na troch miestach skládky privezeného materiálu spoločne odmerajú hodnoty vlhkosti kontaktným elektromagnetickým vlhko-merom a vypočítajú priemernú vlhkosť s presnosťou na 0,1 %.

Analýzy rozmerov štiepok

Rozmery štiepok sa zistia pomocou laboratórnej preosievačky preosievaním skúšob-nej vzorky počas 5 min.

Pri analýzach štiepok na mechanické a chemické spracovanie alebo na záhradkárske účely sa na preosievačke použijú sitá s veľkosťou ôk 5 mm, 35 mm a 45 mm, pri jemno-zrnných energetických štiepkach sitá s veľkosťou ôk 5 mm a 35 mm a pri hrubozrnných energetických štiepkach sitá s veľkosťou ôk 5 mm a 50 mm.

17

Stanovenie podielu kôry a nečistôt Podiel kôry a nečistôt sa stanoví zo vzorky štiepok s hmotnosťou 200 g. Kôra a nečis-

toty sa od dreva mechanicky oddelia. Drevo, kôra a nečistoty sa osobitne odvážia na laboratórnej váhe s presnosťou na 0,01 g a vypočíta sa ich podiel vo vzorke. Podiel kôry a nečistôt sa vyjadrí v percentách z hmotnosti vzorky.

1.3.6 Skladovanie

Štiepky a piliny sa skladujú na voľných alebo krytých skládkach (prístrešky, uzavreté sklady). K uzavretým skladom drevného paliva patria skladovacie haly, zásobníky s me-chanizovaným vyhrnovaním paliva a silá s gravitačným alebo mechanizovaným vyprázd-ňovaním.

Na zamedzenie možnosti primiešania nežiadúcich prímesí sa odporúča štiepky a pili-ny na mechanické alebo chemické spracovanie a energetické štiepky skladovať najmä na pevných plochách s betónovým alebo asfaltovým povrchom

Bezpečnosť skladovania sypkých drevných palív musí byť v súlade s platnými práv-nymi predpismi.

V novonasypanej hromade štiepok alebo pilín sa musí kontrolovať teplota. Meria sa teplomerom v hĺbke 1,5 m a vo vzdialenosti najviac 10 m od seba najmenej raz za deň. Ak teplota štiepok alebo pilín v priebehu prvého týždňa po ich uskladnení nepresiahne 35 °C, možno lehotu na meranie teploty predĺžiť na raz za tri dni. Po uplynutí troch týž-dňov od uskladnenia možno interval merania predĺžiť na raz za týždeň. Ak dosiahne tep-lota v hromade 50 °C, je potrebné štiepky alebo piliny prehádzať alebo rozhrnúť. Rovna-ko sa postupuje, ak sa teplota v hromade štiepok alebo pilín zvyšuje o viac ako 3 °C za 24 h.

18

2. Využívanie obnoviteľných zdrojov energie

2.1 Súčasný stav a perspektívy využívania biomasy Ciele v energetickom využívaní OZE

EU Dosiahnuť podiel elektriny, vyrobenej z obnoviteľných energetických zdrojov, na celko-vej spotrebe elektriny na úrovni 21 % a podiel energie vyrobenej z obnoviteľných zdrojov na jej celkovej spotrebe na úrovni 12 %

SR Počas predvstupových rokovaní do EU SR prijala záväzok zvýšiť podiel výroby z OZE do roku 2010 na 19 % a podiel OZE na celkovej spotrebe PEZ na 10 %.

Doteraz nebol na Slovensku vytvorený ucelený legislatívny a koncepčný rámec sys-

tematicky podporujúci produkciu palivovej drevnej biomasy na lesných a nelesných pô-dach a jej energetické využívanie. Rovnako nebol vytvorený resp. efektívne realizovaný systém finančnej podpory pre producentov palivovej drevnej biomasy, jej spotrebiteľov, výrobcov technológií, vedy a výskumu v tejto oblasti. Tieto skutočnosti majú veľký podiel na zaostávaní Slovenska vo využívaní OZE.

Hlavné príčiny zaostávania Slovenska v oblasti energetického využívania OZE

Nezáujem štátu o využívanie obnoviteľných energetických zdrojov, okrem vodnej energie od roku 1990

Veľmi pomalé prijímanie legislatívnych opatrení podporujúcich využívanie OZE

Absencia alebo nepoužívanie priamych a nepriamych finančných mechanizmov pod-porujúcich využívanie OZE

Pomalá liberalizácia cien základných palív a energie

Ignorovanie OZE (okrem vodnej energie) v doterajších štátnych a regionálnych ener-getických koncepciách

Závislosť na dovozoch technológií a cenový diferenciál medzi domácimi a zahranič-nými cenami palív a energie

Nedostatok vlastných finančných zdrojov u potenciálnych užívateľov, resp. nevýhod-nosť bankových úverov

Hlavné faktory ovplyvňujúce doterajší vývoj energetického využitia drevnej biomasy a ostatných OZE na Slovensku a v zahraničí :

množstvo vlastných zásob fosílnych palív,

domáci využiteľný potenciál drevnej biomasy vhodnej pre energetické využitie,

štátna energetická politika a jej vzťah k využívaniu OZE,

miera rozvoja výrobných technológií potrebných na produkciu, spracovanie a energe-tické využitie drevnej biomasy.

19

Hlavné faktory ovplyvňujúce budúci vývoj produkcie a využívanie palivovej drevnej biomasy z lesnej a nelesnej pôdy v podmienkach SR:

lesnatosť územia, zásoby dreva a sortimentová štruktúra ťaženého dreva,

vývoj domácich drevospracovateľských kapacít a cien jednotlivých sortimentov dreva,

vývoj spotreby a cien palív a energie,

energetická politika SR, najmä v oblasti využívania OZE a vývoj na zahraničných tr-hoch.

Pre zvýšenie energetického využívania drevnej biomasy do roku 2013 na úroveň súčas-ného využiteľného potenciálu, ktorý pokryje 5 až 6 % domácej spotreby prvotných ener-getických zdrojov je potrebné realizovať tieto opatrenia:

Podporovať producentov palivovej drevnej biomasy za účelom zvýšenia udržateľnej produkcie, tvorby a stabilizácie trhu s týmto palivom realizáciou priamych a nepria-mych finančných opatrení.

Zlepšovať možnosti alternatívneho využitia nelesných pôd na produkciu palivovej a priemyselne využiteľnej biomasy formou legislatívnych a finančných podporných opatrení.

Zlepšovať podmienky pre kombinovanú výrobu elektrickej energie a tepla z drevnej biomasy v jestvujúcich a perspektívnych energetických zariadeniach najmä formou zvýšenia výkupných cien elektriny do verejnej siete a vytvorenie stabilného prostre-dia.

Podporovať projekty výstavby tepelných zdrojov na báze drevnej biomasy formou finančného príspevku na krytie nákladov na prípravu a realizáciu projektov s cieľom vytvorenia siete spotrebiteľov schopných efektívne využívať zdroje drevnej biomasy.

Podporovať výskumné a vývojové aktivity súvisiace s produkciou a energetickým vyu-žívaním drevnej biomasy a tiež ekonomickými a ekologickými dôsledkami jej využíva-nia.

2.2 Zámery a koncepcie energetickej politiky SR a EU

Energia je kľúčom v podpore Európy pri dosahovaní cieľov zameraných na rast, pracovné miesta a trvalo udržateľný rozvoj. Vysoké ceny ropy koncentrujú pozornosť členských

štátov na zvyšujúcu sa závislosť Európy na dovoze energie. Bolo potrebné aby únia na túto výzvu výrazne reagovala. Hlavní predstavitelia člen-

ských štátov únie v októbri 2005 na neformálnom samite v Hampton Court potvrdili dô-ležitosť energetickej politiky v reagovaní na výzvy globalizácie. Zohľadňujúc túto skutoč-nosť komisia uskutočňuje dôkladné prehodnotenie svojej energetickej politiky s troma hlavnými cieľmi:

konkurenciaschopnosť,

trvalo udržateľný rozvoj,

bezpečnosť dodávok. V rámci kontextu silnejšieho hospodárskeho rastu medzi základné prvky tejto politiky patrí silnejší hospodársky rast, potreba znížiť energetický dopyt; zvýšenie dôvery v obno-viteľné energetické zdroje, vzhľadom na potenciál spojený s domácou výrobou týchto zdrojov a s ich trvalo udržateľným rozvojom; diverzifikácia energetických zdrojov a zvý-šenie medzinárodnej spolupráce. Tieto prvky môžu Európu podporiť pri znižovaní závis-losti na dovoze energie, zvýšení udržateľného rozvoja a stimulovaní rastu a pracovných miest.

Akčný plán rozvoja biomasy EÚ je materiál, ktorý má k týmto cieľom napomôcť. Je to

20

oznámenie komisie zo 7. decembra 2005 a má slúžiť ako návod na vypracovanie národ-ných akčných plánov.

Komisia predkladá svoj akčný plán v tomto širšom kontexte integrovanej a súvislej energetickej politiky a najmä podpory obnoviteľných energetických zdrojov. Využitie biomasy ak jeden komponent opatrení využívania OZE, je potrebný na dosiahnutie uve-dených cieľov, pretože biomasa v súčasnosti predstavuje asi polovicu obnoviteľnej ener-gie, ktorá sa využíva v EÚ.

Tento akčný plán EÚ predstavuje koordináciu postupných krokov energetického vyu-žitia biomasy. Prvý koordinovaný krok stanovuje opatrenia na podporu využívania bio-masy pri vykurovaní, pri výrobe elektrickej energie a v doprave, po ktorých nasledujú prierezové opatrenia týkajúce sa zásobovania biomasou, financovania a výskumu. Dopĺ-ňa ho všeobecné hodnotenie vplyvu na životné prostredie a ekonomiku. Druhý krok predstavuje predloženie individuálnych opatrení členských krajín, ktoré podliehajú oso-bitnému hodnoteniu vplyvu, v súlade s pravidlami komisie.

EÚ v súčasnosti pokrýva biomasou 4 % svojich energetických potrieb. Ak by naplno využila jej potenciál, do roku 2010 by viac než zdvojnásobila využívanie biomasy, v súla-de s osvedčenou poľnohospodárskou praxou, pri zabezpečovaní trvalo udržateľnej výro-by bez významného ovplyvnenia domácej výroby potravín. Akčný plán pre biomasu EÚ, predložený v decembri 2005, predpokladá zdvojnásobenie využívania biomasy do roku 2010.

Výhody zdvojnásobenia využívania biomasy:

podiel fosílnych palív na energetickom mixe EÚ poklesne z 80 % na 75 %, čo znamená 8 % pokles dovozu nespracovanej ropy. To môže celkovo pozitívne ovplyvniť ceny ro-py a pohonných hmôt,

emisie skleníkových plynov poklesnú o 209 miliónov ton, vyjadrených ekvivalentom CO2 ročne, čo pomôže únii splniť záväzky Kjótskeho protokolu,

v sektore poľnohospodárstva a lesníctva členských štátov EÚ sa vytvorí 250 – 300 tis. dodatočných pracovných miest.

Vstupom Bulharska a Rumunska do EÚ sa zlepší dostupnosť biomasy a ďalšie mož-nosti poskytuje aj dovoz z nečlenských krajín.

V posudku komisie by opatrenia v tomto akčnom pláne mohli viesť k zvýšeniu využita biomasy na približne 150 ton v roku 2010. Predstavuje to menej než je úplný potenciál; čo je v súlade s indikatívnymi cieľmi týkajúcimi sa obnoviteľných energetických zdrojov.

Jedným zo základných opatrení na konkretizáciu a plnenie Akčného plánu rozvoja biomasy EÚ je rozpracovanie národných akčných plánov členských krajín.

Dôrazom na vypracovanie akčných plánov položilo aj jarné zasadnutie Európskej ra-dy. Predsedovia vlád a hlavy štátov dosiahli v oblasti energetiky a klímy politickú dohodu predovšetkým v stanovení záväzných strednodobých cieľov v oblasti redukcie skleníko-vých plynov (20 % do roku 2020 v porovnaní s rokom 1990), úspor energie (20 % z plá-novanej spotreby na rok 2020), zvyšovania podielu obnoviteľných zdrojov energie na celkovej spotrebe energie (20 % do roku 2020) a podielu biopalív na celkovej spotrebe benzínu a nafty v doprave (minimálne 10 % do roku 2020).

Politicky necitlivejšou oblasťou jarného samitu bola časť venovaná energetickej efek-tívnosti a obnoviteľným zdrojom energie, najmä otázka záväznosti cieľového podielu 20 % obnoviteľným zdrojo energie na celkovej spotrebe energie EÚ do roku 2020. Otáz-ka , či stanoviť cieľ pre podiel OZE do roku 2020 na úrovni 20 % konečnej spotreby ako indikatívny alebo záväzný dominovala rokovania od úrovne pracovných skupín Rady Európskej únie. Vytvorili sa dve skupiny členských krajín. Zatiaľ čo zástupcovia záväzného cieľa argumentovali najmä potrebou vyslať jasný signál priemyslu a vytvoriť stabilné

21

prostredie pre potrebný výskum a vývoj, skupina oponentov argumentovala privysokými nákladmi a nereálnosťou cieľa. Na Rade ministrov EÚ pre energetiku sa dosiahol kom-promis, keď závery hovoria o cieli 20 % bez určenia jeho povahy.

Závery Európskej rady v tejto citlivej otázke boli upresnené tak, že záväzný ukazovateľ 20 % podielu energie z obnoviteľných zdrojov je záväzným cieľom pre EÚ ako celok a pri rozdeľovaní záťaže medzi jednotlivými krajinami sa budú zohľadňovať národné špecifiká, východiskové pozície jednotlivých členských štátov, súčasná úroveň podielu obnoviteľ-ných zdrojov energií na domácom trhu a v podstatnej miere existujúca štruktúra výroby energie v krajine, tzv. energetický mix. Cieľ dosiahnuť 10 % podiel biopalív na celkovej spotrebe benzínu a nafty v doprave v EÚ do roku 2020 bol stanovený ako záväzný.

Dohodnuté ciele vo využívaní OZE považujeme za globálne ciele krajín EÚ. Vláda SR dňa 18. apríla 2007 schválila Správu o priebehu a výsledkoch rokovania Eu-

rópskej rady v Bruseli 8. – 9. marca 2007. Vláda v tejto súvislosti uložila ministrovi hos-podárstva, ministrovi životného prostredia a ministrovi dopravy, pôšt a telekomunikácií analyzovať závery zasadnutia Európskej rady v Bruseli 8. – 9. marca 2007, v časti integro-vaná politika v oblasti klímy a energetiky a rozpracovať ich do konkrétnych opatrení a predložiť na rokovanie vlády SR v termíne do 30. 9. 2007.

2.3 Vybrané medzinárodné dohody o obmedzovaní produkcie CO2

Spomedzi základných dokumentov – medzinárodných dohovorov a zmlúv sú to najmä: Kyoto protocol; Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer; Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer; Protocol on strategic environ-mental assesment to the convention on environmental impact assesment in a transbo-undary context; Carthagena protocol on biosafety to the convention on biological diver-sity; United Nations Millennium Declaration; United Nations Convention on Combat Desertification; Convention on Biological Diversity; Antarctic Threaty; Communication on EU policies and measures to reduce greenhouse gas emissions: Towards a European Climate Change Programme (ECCP); Kiev Protocol on Strategic Environmental Asses-sment; Espoo Convention on Environmental Impact Assessment in a Transboundary Context.

Až do roku 1979, keď sa v Ženeve konala Prvá svetová klimatická konferencia boli otázky vplyvu skleníkových plynov na klímu Zeme výlučne oblasťou záujmu vedcov. Dve po nej nasledujúce konferencie vo Willach (1985) a v Belliago (1987) vypracovali spoloč-né stanovisko krajín v súvislosti s možným globálnym oteplením a zadali politikom úlohu zaoberať sa týmto problémom. Od tejto doby sa problém dovtedy vedecký premenil na problém politický.

V roku 1988 Svetová meteorologická organizácia a Organizácia spojených národov (OSN) založili IPCC (Medzivládny panel o zmene klímy). Jeho úlohu bolo pripraviť pre valné zhromaždenie OSN správu o probléme zmeny klímy, jej vplyvu na životné prostre-die a existenciu človeka spolu s návrhom stratégií a reakcií na tieto zmeny. Správa bola prednesená na 45 stretnutí valného zhromaždenia OSN v roku 1990 a začali sa prípravy na vypracovanie Dohovoru o zmene klímy. V roku 1992 na summite v Rio de Janeiro sa podpísal Rámový dohovor o zmene klímy (Convention on Climate Change). Odvtedy sa začala história dokumentov zmierňujúcich dopady zmeny klímy pomocou politických nástrojov.

Rámcový dohovor obsahuje princípy a rámce medzinárodnej spolupráce v oblasti mi-

22

tigačných opatrení, nestanovuje však Zmluvným stranám žiadne konkrétne ciele, tie mali byť dojednané na nasledujúcich pravidelných Konferenciách zmluvných strán (COP). Čoskoro sa ukázalo, že je potrebný účinnejší nástroj na zaistenie cieľa znížiť v jednotli-vých krajinách emisie skleníkových plynov. Preto krajiny, ktoré ratifikovali Rámcový do-hovor, prijali v roku 1997 Kjótsky protokol. Príručka ako sa má Kjótsky protokol imple-mentovať – Marrakechsky akord bol dohodnutý v 2001.

Rámcový dohovor OSN o zmene klímy

Vstúpil do platnosti 21. 3. 1994. Jeho cieľom bolo vytvoriť predpoklady na urýchlenú stabilizáciu koncentrácií skleníkových plynov v atmosfére na takej úrovni, ktorá by za-bránila nebezpečnej interferencii antropogénnych vplyvov s klimatickým systémom. Je založený na 5 hlavných princípoch:

Princíp medzigeneračnej spravodlivosti a diferencovanej zodpovednosti, ktorého podstatou je snaha chrániť klimatický systém Zeme v prospech nielen súčasnej, ale i budúcich generácií.

Princíp zvláštnej potreby rozvojových štátov.

Princíp predbežnej opatrnosti. Je potrebné, aby boli vhodné opatrenia prijaté s dos-tatočným predstihom,

Princíp práva všetkých zemí na podporu a hájenie záujmov udržateľného rozvoja spo-ločnosti.

Nutnosť štátov dohovoru vzájomne spolupracovať a zaisťovať také vzťahy, ktoré by nebránili naplňovaniu Dohovoru a v jeho duchu podporovali ďalší rozvoj štátov tre-tieho sveta.

Kjótsky protokol Kjótsky protokol stanovuje pre ekonomicky vyspelé štáty záväzné redukčné ciele

s tým, že podrobnosti ich naplňovania budú doriešené dodatočne. Protokol mal pod-mienku vstupu do platnosti v Článku 25. Priemyselné krajiny zaviazali znížiť emisie 6 hlavných skleníkových plynov v období 2008-2012, pod hladinu roku 1990. EÚ na prí-klad o 8 %, Japonsko o 6 %. Mnoho krajín si stanovilo ciele k zníženiu emisií a prijalo novú politiku na zmiernenie klimatickej zmeny.

Ruská Federácia ratifikovala Kjótsky protokol 16. novembra 2004, čím sa naplnili obi-dve podmienky pre vstup Protokolu do platnosti (k 1. 12. 2004 ratifikovalo, prijalo, schválilo alebo sprístupnilo Protokol 129 krajín (z toho 34 s celkovým podielom 61,6 % emisií), a ten sa stane právne záväzným od 16. februára 2005. Toto bude znamenať, že

priemyselné krajiny sveta budú právoplatne viazané k naplneniu kvantitatívnych cie-ľov redukcie alebo obmedzenia emisií skleníkových plynov,

medzinárodný obchod s uhlíkom sa stane právnou a praktickou skutočnosťou,

mechanizmy čistého rozvoja sa posunú z prvotnej fázy do plnej implementácie, adaptačný fond založený v roku 2001 začne prípravnú fázu pomoci rozvíjajúcim sa

krajinám v boji s negatívnymi dopadmi klimatickej zmeny. Pri znižovaní emisií skleníkových plynov majú dôležitú úlohu lesy tým, že môžu pomôcť pri odstraňovaní CO2 z atmosféry. Podľa Článku 3.3 sa budú overovať zmeny v uskladňo-vaní uhlíka prostredníctvom zalesňovania, znovuzalesňovania a odlesňovania od roku 1990. Tieto zmeny môžu byť hodnotené ako plusy aj mínusy ak sú priamo spôsobe-né ľudskou činnosťou. V prvom období záväzkov debety vznikajúce z ťažby dreva v porastoch po roku 1990, nemôžu byť väčšie ako kredity získané v dôsledku zalesnenia a znovuzalesňovania za územné jednotky. Každá krajina z Prílohy I musí podať správu akým spôsobom sa ťažba (predpísaná aj kalamitná) a následná obnova odráža do zales-

23

nenia. Toto bude predmetom kontroly v čase predkladania správ v zmysle Článku 8. Článok 3.4 dáva možnosť krajinám navrhnúť ďalšie lesnícke aktivity majúce vzťah ku

zmenám emisií skleníkových plynov mimo zalesňovania, znovuzalesňovania a odlesňo-vania, a to napríklad: ozeleňovanie, hospodársku úpravu lesa, rastlinnú výrobu, pastvu. O vybraných spôsoboch musí krajina informovať v Národnej správe COP. Musí sa tu de-klarovať, že tieto zmeny sú od roku 1990 a sú dôsledkom ľudských aktivít.

Články 17 Obchod s emisiami a 12 Mechanizmus čistého rozvoje (CDM) majú minima-lizovať náklady na znižovanie emisií skleníkových plynov. Pretože náklady na znižovanie emisií v jednotlivých krajinách sa značne líšia, je logická snaha, aby redukčné opatrenia boli realizované tam, kde sú jednotkové náklady najnižšie. Protokol tieto mechanizmy iba popisuje ale nedefinuje pravidlá na ich praktickú implementáciu a reálne využitie.

Výsledný návrh pre realizáciu JI a CDM mechanizmov (schválený v roku 2001 v Mar-rakeši) je pripravený na schválenie na prvú konferenciu COP/MOP-1 (MOP – Meeting of the Parties), ktorá sa bude konať ihneď po vstúpení Protokolu do platnosti.

Predposledná, deviata COP v Miláne, 2003 prijala celkom 22 uznesení, avšak závery konferencie neboli jednoznačné. Významný pokrok bol dosiahnutý v odborných témach, napr. v rámci prác na zásadách dobrej praxe v sektore lesného hospodárstva a zmien vo využívaní krajiny (LULUCF), ako aj v definíciách pri zahrnutí zalesňovania a znovuzalesňo-vania v mechanizme čistého rozvoja (CDM). Tiež v oblasti podpory vedy a výskumu a metodík na inventarizáciu emisií skleníkových plynov boli pripravené aktualizované dokumenty na schválenie na prvej konferencii po vstupe Protokolu do platnosti. Konsen-zus naopak nebol dosiahnutý v oblasti týkajúcej sa rozvojových krajín, ktoré požadujú zintenzívnenie transferu technológií a finančnej podpory zo strany rozvinutých krajín (Special Climate Change Fund). Počas desiatej COP konanej 6. – 17. decembra 2004 v Buenos Aires sa prerokovali materiály potrebné od nadobudnutia účinnosti Protokolu a pripomenulo sa desiate výročie od vstupu Rámcového dohovoru do platnosti.

2.4 Zákon o lesoch

Lesy sú na Slovenku v súčasnosti najväčším producentom palivovej biomasy vo forme palivového dreva a palivových štiepok. Zákon o lesoch sa o produkcii palivovej dendro-masy priamo zmieňuje len v časti týkajúcej sa energetických porastov a obnove lesa v energetických porastoch. Dôležitou skutočnosťou je, že okrem likvidácie kalamít sa horlorubný spôsob ťažby môže uplatniť aj v porastoch určených na intenzívnu produkciu dendromasy.

Ťažba dreva vrátane ťažby dendromasy na energetické využitie (koruny stromov pne a korene) nesmie byť v rozpore s ustanoveniami zákona o lese.

Uvádzajú sa časti zákona priamo súvisiace s obhospodarovaním energetických poras-tov sú uvedené v nasledujúcej kapitole.

2.4.1 Zákon č. 326/2005 Z.z. z 23. júna 2005 o lesoch

Zmena: 275/2007 Z.z. Zmena: 359/2007 Z.z. Zmena: 360/2007 Z.z.

24

§ 2 Vymedzenie základných pojmov

s) energetickým porastom lesný porast s maximálnou produkčnou funkciou spravidla v priebehu prvých 15 rokov, z ktorej úžitky sa využívajú najmä na výrobu energie, t) lesnou plantážou lesný porast tvorený jedným druhom alebo dvomi druhmi drevín s pravidelným rozostupom a rovnakým vekom, s maximálnou produkčnou funkciou, z ktorej úžitky sa využívajú na priemyselné použitie; nachádzajú sa spravidla na stanoviš-tiach s vysokým produkčným potenciálom, § 18 Hospodársky spôsob

(2) Holorubný hospodársky spôsob možno uplatniť len na základe lesného hospodárske-ho plánu, ak obnovu lesa nie je možné dosiahnuť inými hospodárskymi spôsobmi a) v borovicových lesných porastoch, b) v topoľových, vŕbových a agátových lesných porastoch, c) v energetických porastoch a na lesných plantážach, d) pri rekonštrukcii lesa (§ 19 ods. 3).

§ 20 Obnova lesa

(5) Ak zanikli podmienky na prirodzenú obnovu pri uplatňovaní hospodárskych spôsobov

podľa § 18 ods. 1 písm. a) až c), je obhospodarovateľ lesa povinný vykonať umelú ob-novu na základe úpravy lesného hospodárskeho plánu vykonanej odborným lesným hospodárom. (6) Lesný porast vzniknutý po obnove lesa podľa odseku 1 je obhospodarovateľ lesa po-vinný zabezpečiť do dvoch až desiatich rokov od uplynutia lehoty určenej v odseku 4, diferencovane podľa lesného hospodárskeho plánu. Ak lesný porast nebol zabezpečený napriek tomu, že obhospodarovateľ lesa vykonal primerané opatrenia na jeho zabezpe-čenie, orgán štátnej správy lesného hospodárstva môže túto lehotu predĺžiť o ďalšie dva roky. (7) Za zabezpečený podľa odseku 6 sa považuje lesný porast, ak ho tvoria stanovištne vhodné lesné dreviny, bez výrazného poškodenia, ktorý sa dostatočne prispôsobil pod-mienkam stanovišťa, má znateľný výškový prírastok a nevyžaduje doplňovanie. (8) Ustanovenia odsekov 5 až 7 sa nevzťahujú na energetické porasty a lesné plantáže

25

3. Využiteľný potenciál biomasy

3.1 Lesná biomasa a odpadová biomasa z drevospracujúceho priemyslu, zásoby drevnej suroviny, ťažbový potenciál a využiteľný potenciál palivovej dendromasy

Výmera lesnej pôdy vzrastie zo súčasných 2,006 mil. ha na 2,045 mil. ha v roku 2025 a 2,091 ha v roku 2050. Výmera porastovej pôdy vzrastie zo súčasných 1,932 mil. ha na 1,939 mil. ha v roku 2025 a 1,951 mil. ha v roku 2050.

Celková zásoba dreva vzrastie zo súčasných 439 mil. m3 na 446 mil. m3 v roku 2025. V roku 2050 však poklesne na 418 mil.ha3. Zásoba dreva na 1 ha vzrastie zo súčasných 227 m3 na 230 m3 v roku 2025. V roku 2050 však bude len 214 m3.ha-1.

Ročná ťažba dreva h. b. k. sa v prognózovanom období rokov 2010 – 2025 bude zvy-šovať z 8,262 mil. m3 na 9,042 mil. m3 a v roku 2050 dosiahne 9,885 mil. m3.

Ročná ťažba dreva ihličnanov v období 2010 – 2025 sa bude pohybovať v rozpätí 4,692 až 4,950 mil. m3 a ťažba dreva listnáčov v rozpätí 3,569 až 4,269 mil. m3 s tenden-ciou výrazného rastu. V roku 2050 sa predpokladá ročná ťažba ihličnanov 4,950 mil. m3 a listnáčov 4,935 mil. m3.

Ročné množstvo výchovnej ťažby sa v období 2010 až 2025 zníži z 1,973 mil. m3 na 1,742 mil. m3 a v roku 2050 dosiahne 1,671 mil. m3.

V prognózovanom období sa predpokladá postupné zosúladenie veľkosti a štruktúry kapacít drevospracujúceho priemyslu so sortimentovou štruktúrou dreva ťaženého v SR. Uvažuje sa s postupnou elimináciou exportu dreva. Postupným vyrovnaním domácich a zahraničných cien jednotlivých sortimentov sa predpokladá výrazné zníženie podielu zameniteľných sortimentov (guľatina, vláknina, palivové drevo).

Ročné dodávky guľatiny v prognózovanom období rokov 2010 – 2025 sa budú pohy-bovať v rozmedzí 4,387 až 4,745 mil. m3 s tendenciou rastu. V roku 2050 sa predpokladá dodávka 5,272 mil. m3 guľatiny.

Ročné dodávky vlákniny v období rokov 2010 – 2025 sa budú pohybovať v rozmedzí 2,904 až 3,244 mil. m3 s tendenciou rastu. V roku 2050 sa predpokladá dodávka 3,599 mil. m3 vlákniny.

Využiteľný potenciál lesnej palivovej drevnej biomasy pozostáva zo suroviny, ktorá svojimi parametrami nevyhovuje kvalitatívnym kritériám pre priemyselné spracovanie (rozmery, tvar, poškodenie).

Vývoj využiteľného potenciálu lesnej palivovej drevnej biomasy v prognózovanom období pri uvedenom množstve a sortimentovej štruktúre dodávok dreva bude ovplyv-ňovaný najmä zmenou drevinového zloženia porastov a spôsobom ich obhospodarova-nia (zakladanie porastov, výchovné zásoby, ťažbové technológie). Rast využiteľného po-tenciálu je dôsledkom rastu ťažieb listnáčov a uplatňovaním technológii umožňujúcich komplexné využitie dreva z dôvodu zlepšenia ich ekonomickej efektívnosti pri zachovaní ekologických obmedzení vo využívaní lesnej biomasy.

Vývoj ročného využiteľného potenciálu palivovej drevnej biomasy na lesnej pôde po roku, v prognózovanom období 2010 – 2025 a vízia v roku 2050 sú uvedené v tabuľke 12.

26

Tabuľka 12 Využiteľný potenciál palivovej drevnej biomasy na lesnej pôde

Rok doterajší vývoj prognóza vízia

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2050

Ukazovateľ (tis. ton)

Palivové drevo z evidovanej ťažby

348 381 407 480 337 380 396 370 286

Manipulačné odpady z evidovanej ťažby

312 338 365 430 463 445 443 406 346

Odpady po mechanickom opracovaní dreva v LH

140 130 110 130 140 160 180 200 240

Pne a korene 35 35 40 40 40 40 40 40 40

Prerezávky 25 26 28 30 50 60 70 80 110

Tenčina a nezužitkovaná hrubina na ťažbovej ploche

842 913 985 1 160 1 402 1 587 1 684 1 715 2 083

Lesná palivová biomasa spolu 1 702 1 823 1 935 2 270 2 432 2 672 2 813 2 851 3 105

Mieru využitia potenciálu palivovej drevnej biomasy okrem výšky a sortimentovej štruktúry dreva ovplyvňuje vývoj cien palív a energie vo väzbe na ceny dreva a štátna politika v týchto oblastiach. Pri doterajšom vývoji sa prejavil najmä rast cien palív a energie od roku 2002.

Prognózovaný vývoj využitia palivovej drevnej biomasy predpokladá okrem rastu dis-ponibilných zdrojov, uplatňovanie podporných opatrení pre producentov biomasy a ostatných OZE a spotrebiteľov v súlade so stratégiou EU a záväzkami členských štátov do roku 2013 a v ďalšom období, s cieľom dosiahnutia podielu OZE na celkovej spotrebe prvotných energetických zdrojov v roku 2025 až 25 %.

Lesná palivová drevná biomasa sa aj v budúcnosti bude na trhu realizovať vo forme palivového dreva a palivových štiepok. Vzhľadom na vývoj technológii energetického využitia drevnej biomasy sa predpokladá stagnácia spotreby palivového dreva a rast produkcie štiepok. Vývoj ročnej spotreby palivovej drevnej biomasy produkovanej na lesnej pôde po roku 1990, v prognózovanom období 2010 – 2025 a vízia v roku 2050 sú uvedené v tabuľke 13.

Tabuľka 13 Ročné množstvá využívanej palivovej drevnej biomasy z lesnej pôdy

Rok doterajší vývoj prognóza vízia

1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2050


Palivové drevo 368 417 471 640 720 735 742 750 700

Palivové štiepky 2 3 5 120 450 903 1 551 2 002 2 250

Spolu 370 420 476 622 1 170 1 638 2 293 2 752 2 950

Zdrojmi palivovej drevnej biomasy na nelesnej pôde v rámci rezortu pôdohospodár-stva sú tzv. biele plochy a líniové výsadby. Perspektívnym zdrojom sú intenzívne porasty rýchlorastúcich drevín na poľnohospodárskej pôde.

Porasty na bielych plochách vytvorené najmä sukcesiou drevín sa v súčasnosti nachá-dzajú na ploche cca 275 000 ha s celkovou zásobou dreva 36,6 mil. m3 h. b. k. Súčasná zásoba dreva ihličnanov je 12,7 mil. m3, tvrdých listnáčov 9,1 mil. m3 a mäkkých listnáčov 14,8 mil. m3. Zásoba dreva v porastoch vo veku do 40 rokov je 15,1 mil. m3, vo veku 41 až 80 rokov 17,4 mil. m3 a 4,1 mil. m3 je zásoba starších porastov.

Sortimentová štruktúra porastov na bielych plochách v porovnaní s porastmi na les-nej pôde vyšším podielom vlákniny a dreva na energetické využitie, najmä z korunových častí stromov.

Porasty na bielych plochách sú vzhľadom na ich lokalizáciu dobre prístupné a terénne pomery umožňujú využitie efektívnych technológii.

27

Vývoj využiteľného potenciálu palivovej drevnej biomasy v prognózovanom období sa stanovil na základe zachovania súčasného právneho stavu pri rubnej dobe ihličnanov 80 rokov, tvrdých listnáčov 100 rokov a mäkkých listnáčov 25 rokov.

Predpokladá sa zvýšenie výmery bielych plôch rovnakou intenzitou ako výmera lesnej pôdy. Vývoj ročného využiteľného potenciálu palivovej drevnej biomasy na bielych plo-chách v roku 2007, prognózovanom období 2010 – 2050 a vízia v roku 2050 sú uvedené v tabuľke 14.

Tabuľka 14 Využiteľný potenciál palivovej drevnej biomasy na bielych plochách

Rok súčasný stav prognóza vízia

2007 2010 2015 2020 2025 2050


Palivové drevo z evidovanej ťažby 84 86 88 90 93 103

Manipulačné odpady z evidovanej ťažby 36 37 38 39 40 44

Tenčina a nezužitkovaná hrubina na ťažbovej ploche

218 224 230 237 245 272

Palivová biomasa bielych plôch spolu 338 347 356 366 378 419

Poznámka: údaje do roku 2007 nie sú k dispozícii.

Miera využitia potenciálu palivovej biomasy v prognózovanom období bola stanovená za rovnakých predpokladov ako pri porastoch na lesnej pôdy, pričom sa uvažuje so štiepko-vaním korún stromov a výrobe palivového dreva z nekvalitných častí kmeňov.

Vývoj ročnej spotreby palivovej drevnej biomasy z bielych plôch v prognózovanom období 2010 – 2025 a vízia v roku 2050 sú uvedené v tabuľke 15.

Tabuľka 15 Ročné množstvá využívanej palivovej drevnej biomasy z bielych plôch

Rok prognóza vízia

2010 2015 2020 2025 2050


Palivové drevo 18 59 87 118 125

Palivové štiepky 32 106 191 228 249

Spolu 50 165 278 346 374

Poznámka: Údaje o ťažbe nie sú k dispozícii.

Zdrojom palivovej drevnej biomasy na nelesnej pôde sú líniové výsadby a to brehové porasty, výsadby pozdĺž komunikácii a vetrolamy. Výrazné zastúpenie majú rýchlorastú-ce dreviny. Podiel palivovej drevnej biomasy z celkovej súčasnej zásoby cca 800 000 m3 sa odhaduje na 23 %.

V prípade rekonštrukcie a vhodného obhospodarovania líniových výsadieb s dôrazom na plnenie ich hlavnej funkcie možno zvýšiť ich produkčný potenciál. V roku 2025 sa predpokladá riadne obhospodarovanie 3 800 km líniových výsadieb s celkovou zásobou stromovej biomasy 912 000 m3 a v roku 2050 4 500 km s celkovou zásobou 1,1 mil. m3.

Vývoj produkcie a spotreby palivovej drevnej biomasy z líniových výsadieb v prognó-zovanom období 2010 – 2025 a vízia v roku 2050 sú uvedené v tabuľke 16.

Tabuľka 16 Produkcia a spotreba palivovej drevnej biomasy v líniových výsadbách


2010 2015 2020 2025 2050


Palivové drevo 2 2 2 3 3


Spolu 5 8 9 11 13

28

Perspektívnym zdrojom palivovej drevnej biomasy sú intenzívne porasty rýchlorastúcich drevín zakladané na poľnohospodárskej pôde. Ide o dreviny topoľ, osika, vŕba a čiastoč-ne agát. Uvažuje sa s rubnou dobou 5 až 20 rokov a ročnou produkciou dreva 8 až 15 t.ha-1, priemerne 10 t.ha-1.

V SR v súčasnosti nie je vytvorený systém evidencie energetických porastov tak ako je to napr. v susednom Rakúsku. Preto nie je možné presne určiť, na akej výmere sa nachá-dzajú plantáže na produkciu energetickej štiepky. Nie sú ani stanovené legislatívne a podporné mechanizmy pre obhospodarovanie týchto porastov. V prípade vytvorenia potrebných podmienok do roku 2010 sa predpokladá do 2025 produkcia drevnej bioma-sy na 100 000 ha a v roku 2050 na 130 000 ha poľnohospodárskej pôdy. Prognóza vy-chádza z predpokladu, že celá produkcia drevnej biomasy sa využije na energetické úče-ly. Vyrábať sa budú palivové štiepky.

Vývoj ročnej produkcie a spotreby palivovej drevnej biomasy v intenzívnych poras-toch rýchlorastúcich drevín na poľnohospodárskej pôde v prognózovanom období 2010 – 2025 a vízia v roku 2050 sú uvedené v tabuľke 17.

Tabuľka 17 Produkcia a spotreba palivovej drevnej biomasy v intenzívnych porastoch rýchlorastúcich drevín na poľnohospodárskej pôde


2010 2015 2020 2025 2050



Palivová drevná biomasa produkovaná v rezorte pôdohospodárstva na lesnej a nelesnej pôde sa bude využívať najmä na výrobu tepla a elektrickej energie. V prognózovanom období sa predpokladá výrazný rast podielu drevnej biomasy využívanej na kombinova-nú výrobu tepla a elektrickej energie. Výroba kvapalných palív v prípade ekonomickej výhodnosti je reálna v rámci chemického spracovania dreva v celulózo-papierenskom priemysle.

Nepredpokladá sa výrazný rast spotreby palivovej drevnej biomasy v lesnom hospo-dárstve.

Energetická hodnota ročnej spotreby drevnej biomasy produkovanej na lesnej a nelesnej pôde v prognózovanom období 2010 – 2025 a vízia do roku 2050 sú uvedené v tabuľke 18.

Tabuľka 18 Energetická hodnota ročnej spotreby palivovej drevnej biomasy produkovanej na lesnej a nelesnej pôde

Ukazovateľ súčasný stav prognóza vízia

2015 2020 2025 2050

Lesná pôda – palivové drevo 6,8 7,0 7,0 7,1

Lesná pôda – palivové štiepky 4,3 7,6 14,7 19,1 21,4

Lesná pôda – spolu 11,1 14,6 21,7 26,2 28,1

Nelesná pôda - biele plochy a líniové výsadby palivové drevo

0,2 0,6 0,8 1,2 1,2

Nelesná pôda – biele plochy a líniové výsadby palivové štiepky

0,3 1,2 1,9 2,3 2,5

Nelesná pôda – biele plochy a líniové výsadby spolu

0,5 1,8 2,7 3,5 3,7

Intenzívne porasty na poľnohospodárskej pôde – palivové štiepky

0 0,2 1,4 4,3 12,4

Celkom palivové drevo 7,0 7,6 7,8 8,3 7,9

Celkom palivové štiepky 4,6 9,0 18,0 25,7 36,3

Celkom 11,6 16,6 25,8 34,0 44,2

29

Podiel palivovej drevnej biomasy produkovanej na lesnej a nelesnej pôde v súčasnosti je cca 1 % na celkovej spotrebe prvotných energetických zdrojov v (PEZ) SR. Pri prognózo-vanom raste spotreby dosiahne tento podiel v roku 2015 hodnotu 2,3 %, v roku 2025 4,7 % a v roku 2050 vzrastie na 6,1 %.

V drevospracujúcom priemysle sa predpokladá nárast domácich spracovateľských kapacít a finalizácie výroby pri znižovaní exportu surového dreva.

Vývoj ročnej produkcie drevnej biomasy v drevospracujúcom priemysle v prognózo-vom období 2010 – 2025 a vízia do roku 2050 sú uvedené v tabuľke 19.

Tabuľka 19 Produkcia palivovej drevnej biomasy v drevospracujúcom priemysle

Ukazovateľ

Súčasnosť Prognóza Vízia

2006 2010 2015 2020 2025 2050

PJ

Odpady po mechanickom spracovaní

1 300 1 365 1 415 1 490 1 540 1 740

Kvapalné odpady 450 470 485 505 520 560

Spolu 1 750 1 835 1 900 1 995 2 060 2 260

Celá produkcia kvapalných odpadov sa použije pre vlastnú energetickú spotrebu celuló-zo-papierenských podnikov.

Vlastná spotreba tuhých drevných odpadov sa v rokoch 2008 – 2013 bude pohybovať v rozpätí 35 – 52 %. Zvyšok sa využije na energetické účely v iných odvetviach. Predpo-kladá sa znižovanie exportu drevných odpadov a ich spotreba na energetické účely v SR.

Ďalším producentom drevnej suroviny vhodnej pre energetické využitie je komunálna sféra.

3.1.1 Celkový ročný využiteľný potenciál a spotreba palivovej drevnej biomasy v SR

Za predpokladu realizácie účinných podporných opatrení možno výrazne zvýšiť využiteľ-ný potenciál a tuzemskú spotrebu palivovej drevnej biomasy na Slovensku.

Vývoj ročného využiteľného potenciálu a domácej spotreby palivovej drevnej bioma-sy v budúcom období je uvedený v tabuľke 20.

Ročný využiteľný potenciál a spotreba palivovej drevnej biomasy v SR a ich energetická hodnota Tabuľka 20

Rok 2010 2015 202 2025

Parameter tis. t PJ tis. t PJ tis. t PJ tis. t PJ

Pôdohospodárstvo Potenciál

287 26,4 351 29 338 31,7 390 35,1

Spotreba 1 221 11,6 1 747 16,6 2 716 25,8 379 34,0

Ostatní Potenciál

1 835 22,0 1 900 22,8 1 195 23,9 2 060 24,7

Spotreba 1 290 15,5 1 580 19,0 1 840 22,1 2 020 24,2

Celkom Potenciál

4 622 48,4 4 951 51,8 5 333 55,6 5 750 59,8

Spotreba 2 511 27,1 3 327 35,6 4 556 47,9 5 599 58,2

Predpokladá sa rast ročného využiteľného potenciálu palivovej drevnej biomasy v rezor-te pôdohospodárstva z 2,61 mil. t (24,8 PJ) na 3,69 mil. t (35,1 PJ) v roku 2025. Ročnú spotrebu možno zvýšiť zo súčasných 0,8 mil. t (7,3 PJ) na 3,58 mil. t (34,0 PJ) v roku 2025, čo tvorí 4,3 % súčasnej spotreby PEZ v SR.

30

Celkový ročný využiteľný potenciál palivovej drevnej biomasy v SR sa zvýši z 4,36 mil. t (45,8 PJ) na 5,75 mil. t (59,8 PJ) v roku 2025. Celkovú ročnú spotrebu možno zvýšiť z 1,95 mil. t (21,1 PJ) na 5,6 mil. t (58,2 PJ) čo tvorí 7,5 % súčasnej spotreby PEZ v SR.

3.1.2 Energia z biomasy – výhrevnosť palív na báze biomasy

Energetickú hodnotu palivovej dendromasy ovplyvňujú obsah vody (vlhkosť), miera napadnutia hnilobou a plesňou a čiastočne aj druh dreviny. Spracovávať sa bude surovi-na z tvrdých listnáčov a ihličnanov vo veľmi malej miere aj surovina z mäkkých listnáčov. Absolútna vlhkosť dendromasy stromov krátko po ťažbe (do 30 dní) sa pohybuje v závis-losti od druhu dreviny, ročného obdobia a lokality v rozmedzí 70 až 88 % čo zodpovedá 41 až 47 % relatívnej vlhkosti (absolútna vlhkosť sa používa v drevospracovateľskom odvetví a relatívna vlhkosť v energetike). Priemerná hodnota mernej hmotnosti čerstvej dendromasy ihličnanov je 830 kg.m-3 a tvrdých listnáčov 1020 kg.m-3. Merná hmotnosť sušiny dendromasy ihličnanov je 440 kg.m-3 a tvrdých listnáčov 670 kg.m-3 (plnometre rastlého dreva).

Absolútna vlhkosť tzv. odpadovej dendromasy z drevospracujúcich prevádzok zá-visí najmä od dĺžky a spôsobu jej skladovania a pohybuje sa spravidla v rozmedzí 45 až 67 % čo zodpovedá relatívnej vlhkosti 31 až 39 %. Extrémne veľký obsah vody môžu mať voľne skladované piliny (dlhotrvajúce dažde, sneh) kde absolútna vlhkosť môže presiah-nuť hodnotu 100 % (50 % relatívnej vlhkosti). Naopak odpady z umelo sušenej suroviny (napr. umelo sušené prírezy a pod.) dosahujú vlhkosť 12 resp. 11 %. Merná hmotnosť suroviny z drevospracujúcich prevádzok výrazne závisí od jej vlhkosti a tiež zrnitosti. Tento parameter sa udáva v prepočte buď na 1 m3 (plnometer), alebo častejšie na prm3 (priestorový meter). Merná hmotnosť mierne preschnutých kusových odpadov sa pohy-buje v rozmedzí 390 až 470 kg.prm-3 (ihličnany) a 480 až 580 kg.prm-3 tvrdé listnáče. Merná hmotnosť mierne preschnutých pilín z ihličnanov je 226 kg.prm-3 a z tvrdých list-náčov 278 kg.prm-3.

Ďalším významným faktorom ovplyvňujúcim energetickú hodnotu dendromasy je miera napadnutia resp. stupeň biologického rozkladu hubami a plesňou, ktorý vzniká počas skladovania suroviny a tiež spracovaním už nahnitej dendromasy. Biologickú a tým aj energetickú degradáciu suroviny ovplyvňuje nevhodné skladovanie na nekrytej sklád-ke s podmáčaným povrchom. Znehodnocovanie jednozrnnej dendromasy (piliny) a v menšej miere štiepok je oveľa intenzívnejšie ako dendromasy vo forme polien, výre-zov resp. kusových odpadov aj za rovnakých podmienok skladovania. K významnému poklesu výhrevnosti o 10 až 30 % dochádza pri nepriaznivých podmienkach už po 60 dňoch (piliny), 90 dňoch (štiepky) a 180 dňoch (polená, kusové odpady).

Druh dreviny významne ovplyvňuje jeho energetickú hodnotu maximálne v rozsahu 5 %.

Výhrevnosť sušiny dreva resp. kôry sa pohybuje od 19,6 do 20,5 MJ.kg. Z energetic-kého hľadiska je významnejší podiel anorganických látok resp. minerálnych prímesí ob-siahnutých v kôre stromov. Podiel týchto látok v čistom dreve je cca 0,5 % t.j. na 1 kg dokonale spáleného dreva pripadá 50 g nespáliteľnej hmoty (popol, tuhé znečisťujúce látky). Veľký podiel znečistenej kôry (po približovaní stromov, kmeňov, korunových častí) môže tento podiel zvýšiť až na 7 % navyše v kôre sa usadzujú tuhé zložky emisií (napr. zlúčeniny síry). V priemere drevná biomasa obsahuje 2 až 3 % nespáliteľných látok. Asi-milačné orgány nie sú vhodným palivom (chemické zloženie emisie, výhrevnosť) preto je potrebné ich prítomnosť v rámci možnosti minimalizovať.

31

Z hľadiska praktickej realizácie možno rozlišovať tieto skupiny palivovej dendromasy s výhrevnosťou:

čerstvo vyťažená lesná dendromasa rozmerovo neupravené (stromy, korunové časti, palivové drevo, manipulačné odpady, iné sortimenty) s dobou skladovania do 15 dní: 8,8 GJ.t-1

vyťažená lesná dendromasa rozmerovo neupravená s dobou skladovania 30 až 40 dní: 9,5 GJ.t-1

lesná dendromasa vo forme palivového dreva, výrezov, polien vhodne skladované po dobu 60 až 90 dní: 10,8 GJ.t-1

kusové odpady rozmerovo neupravené čerstvé: 9,5 GJ.t-1

kusové odpady rozmerovo neupravené mierne preschnuté: 11,2 GJ.t-1

piliny pri výrobe reziva, priemer: 9,5 GJ.t-1

umelo vysušené drevné odpady: 16,7 GJ.t-1

palivové štiepky z čerstvo vyťaženej lesnej dendromasy skladované do 15 dní: 9,0 GJ.t-1

palivové štiepky z vyťaženej lesnej dendromasy skladovanej 30 až 40 dní a čerstvých kusových dopadov: 9,6 GJ.t-1

palivové štiepky z mierne preschnutých odpadov: 11,2 GJ.t-1

pelety a brikety: 17,5 GJ.t-1 Vo všeobecnosti je potrebné uvažovať v ďalších technicko-ekonomických analýzach s priemernou výhrevnosťou štiepok z lesnej dendromasy a pilín s priemernou výhrevnos-ťou 9,5 GJ.t-1 a štiepok z vhodne skladovanej dendromasy po dobu 60 až 90 dní (palivové drevo, výrezy, kusové odpady) 11,0 GJ.t-1.

V prípade, že odberateľ bude požadovať pravidelnú kontrolu vlhkosti a výhrevnosti dodávanej palivovej dendromasy, doporučuje sa postupovať STN 48 0057 a 48 0058 (ihličnaté a listnaté štiepky).

Poznámka: Uvedené hodnoty platia pri dodržaní vyššie uvedených podmienok.

4. Plantáže rýchlorastúcich drevín a energetické porasty

Po ropnej kríze v roku 1971, ale najmä v posledných desaťročiach sa v západnej Európe ako aj v niektorých oblastiach Severnej Ameriky začína na čoraz väčšej rozlohe poľno-hospodárskej pôdy využívať nový systém hospodárenia ktorého výsledným produktom je produkcia rastlinnej hmoty – biomasy. Porasty drevín, ktoré sa takýmto spôsobom využívajú označujeme ako výmladkové plantáže rýchlorastúcich drevín (RRD), prípadne ako energetické plantáže, alebo ako energetický les. Súčasťou produkčného systému sú aj reprodukčné porasty určené k produkcii sadbového materiálu označované ako mateč-nice. Produktom plantáží rýchlorastúcich drevín je dendromasa, najčastejšie upravená vo forme energetických štiepok využiteľná ako palivo na vykurovanie, prípadne na kom-binovanú výrobu tepla a elektrickej energie.

Záujemcovia o zakladanie plantáží rýchlorastúcich drevín sa stretávajú s viac me-nej podobnými problémami. V súčasnosti majú možnosť obrátiť sa na inštitúcie a výskumné ústavy, ktoré sa touto problematikou zaoberajú už niekoľko rokov. V pod-

32

mienkach Slovenska má dlhoročné skúsenosti so šľachtením a selekciou domácich a cudzokrajných klonov topoľov a vŕb Národné lesnícke centrum.

4.1 Charakteristika plantáží RRD a dôvody ich zakladania

Medzi rýchlorastúce dreviny v stredoeurópskych podmienkach zaraďujeme tie, ktorých ročná objemová produkcia presahuje 10 m3.ha-1. Najväčšiu výmeru z týchto drevín na Slovensku zaberá agát biely (33 tisíc ha), potom nasledujú topole (21 tisíc ha) a nakoniec vŕby (3,5 tisíc ha) (Zelená správa 2011). Vŕby produkujú v priemere o 20 % viac dendro-masy ako topole. Hlavnými atribútmi pre pestovanie drevín s krátkou (11 – 15 rokov) a veľmi krátkou rubnou dobou (3 – 10 rokov) je maximálna produkcia dendromasy (nad-zemná časť bez asimilačných orgánov) a odolnosť voči chorobám a škodcom a dobrá schopnosť vytvárať výmladky z koreňov a pňov.

Pestovanie rýchlorastúcich drevín na lesnej a nelesnej pôde je založené na princípoch uplatnenia poznatkov zo šľachtenia a progresívnych pestovných technológií. Za predpo-kladu, že sa pred a po výsadbe vykonáva pravidelné mechanické prepracovanie pôdy ide o intenzívny spôsob pestovania, ktorého triedenie udáva tabuľka 21. Tabuľka 21 Základná charakteristika intenzívnych spôsobov pestovania topoľov v prírodných podmienkach Slovenska

Spôsob pestovania

Spon (m)

Rubná doba (roky)

Hospodársky cieľ (zastúpe-nie sortimentov v %)

Celková objemová pro-dukcia (m3/ha)

Lignikultúry

5 × 5

15 – 25

I., II.tr. 20

300 – 450 6 × 6 III. tr. 55

V. tr. 25

Intenzívne kultúry

3 × 3 18 – 25

I., II. tr. 10 300 – 500

4 × 4 III. tr. 30

Kultúry na produk-ciu vlákniny

3 × 3 12 – 15 III. tr. 15

180 – 220 V. tr. 85

Energetické porasty

1,0 × 0,8 1,0 × 0,7 1,0 × 0,7

4 Energetická štiepka 10 –13 tatro/ha/rok

Poznamenávame, že uvedené spôsoby pestovania platia aj pre vŕby s výnimkou lignikul-túr. V dôsledku pretrvávajúcich globálnych klimatických zmien bude mať agát biely stále väčší význam v nížinných a pahorkatinných oblastiach. V súčasnosti na pestovanie sú k dispozícii vyselektované klony ako aj overené potomstvá z uznaných porastov. Pravi-delným mechanickým prepracovaním pôdy a uplatnením poznatkov zo šľachtenia sa zvyšuje produkcia drevnej hmoty o 30 (50) % z jednotky plochy. Základné údaje o inten-zívnych spôsoboch pestovania agáta bieleho udáva tabuľka 22. Tabuľka 22 Základná charakteristika intenzívnych spôsobov pestovania agáta bieleho v prírodných podmien-kach Slovenska

Spôsob pestovania

Spon (m)

Rubná doba (roky)

Hospodársky cieľ (zastúpe-nie sortimentov v %)

Celková objemová produkcia (m3/ha)

Intenzívne kultúry

3 × 3

25 (35)

III. tr. V. tr.

Štiepka

35 40 25

220 (300)

Kultúry na produk-ciu vlákniny

2 × 1 20 (25) V. tr.

Štiepka 60 40

120 (180)

Energetické porasty

1,5 × 1 Výmladnosť

8 (12) Štiepka 100 6 (10) tatro/ha/rok

33

Na rozdiel od topoľových lignikultúr, ktoré sú zakladané na lesnom pôdnom fonde a ich rubná doba sa pohybuje od 15 do 30 rokov, výmladkové plantáže sa zakladajú pre-važne na málo úrodných poľnohospodárskych pôdach s rubnou dobou 3 – 7 rokov, ktorú je možné opakovať niekoľko krát po sebe bez nutnosti novej výsadby. Pri pestovaní rých-lorastúcich drevín rozlišujú tri formy rotácie: 1. Mini rotácia Pri mini rotácii sa realizuje zber dendromasy po dvoj až trojročnom raste. Pri takejto krátkej dobe vývoja sa prírastky pohybujú okolo 10t sušiny.ha-1. Dosiahnuť takýto príras-tok sušiny je možné len pri veľmi hustom zápoji 16 000 – 20 000 jedincov na hektár. Ta-kéto intenzívne pestovanie prináša vysokú hektárovú produkciu vo forme veľmi tenkého dreva. Priemer kmeňov v prsnej výške pri ťažbe je 3 – 4 centimetre. Využitie takéhoto materiálu je možné výhradne pre vykurovacie účely. Väčšinou sa mini rotácia využíva u vŕby. 2. Midi rotácia Zber dendromasy pri midi rotácii sa realizuje každých 4 – 6 rokov. Za tento čas dosiahnu stromy v prsnej výške priemer kmeňa 6 – 8 cm a vyššiu hmotnosť ako pri dvoj až trojroč-nom cykle. Pri midi rotácii je preto možné počítať s menšou hustotou porastu pre zabez-pečenie rovnakého výnosu. Optimálna hustota je od 8 000 – 12 000 kusov na hektár. 3. Maxi rotácia Predpokladá zakladanie takých porastov, pri ktorých je plánovaný cyklus ťažby najskôr po 8 – 10 rokoch. Produkcia bude zabezpečená vďaka väčším rozmerom už pri počte 1 500 – 3 000 stromov na hektár. Priemer kmeňov v čase ťažby bude okolo 10 – 12 cen-timetrov.

Hlavnými dôvodmi pre zakladanie plantáží RRD sú:

využitie pôdy na nepotravinársku produkciu (využitie málo produktívnych poľnohos-podárskych pôd, využitie degradovaných pôd a pôd v imisných oblastiach),

rozvoj vidieckych oblastí a vytváranie nových pracovných príležitostí,

posilnenie postavenia poľnohospodárstva a lesného hospodárstva v rámci regionálnej ekonomiky,

znižovanie závislosti od dovážaných fosílnych palív,

podpora trvalo udržateľného rozvoja a zvyšovanie kvality životného prostredia .

4.2 Sortiment drevín pre plantáže v SR

U nás ako aj v zahraničí prebieha výskum v šľachtení a selekcii drevín s cieľom rozšíriť sortiment drevín tak, aby umožnil zakladanie produkčných plantáží na čo najširšom spektre stanovíšť.

V podmienkach SR majú najväčší praktický význam nasledovné druhy hospodárskych drevín:

Topole – zastúpené skupinami Aigeros, Tacamahaca a Leuce,

Vŕby – zastúpené stromovými a krovitými formami ,

Agát biely – vyselektované klony. Šľachtené klony topoľov a vŕb sú vhodnými drevinami v južných oblastiach Slovenska práve pre svoj rýchly rast a produkciu dendromasy. Produkcia je podmienená pestova-ním na pôdach bohatých na živiny a vodu. Na Slovensku sa najviac osvedčili nasledujúce druhy topoľov a vŕb:

34

Topole: I – 214, Gigant, AF 2, AF 8, Monviso Vŕby: Salix alba TH, Salix alba 107/65/7, tzv. švédske klony Sven, Olof…)

Z tvrdých listnáčov najširšie uplatnenie nachádza agát biely. Okrem intenzívneho rastu sa vyznačuje vysokou odolnosťou voči škodlivým biotickým činiteľom. Vhodný je na pesto-vanie na marginálnych lesných a nelesných pôdach v nížinných a pahorkatinných oblas-tiach. Okrem toho je schopný viazať vzdušný dusík.

4.3 Zakladanie, pestovanie a ochrana porastov RRD

Predpokladom zvládnutia produkcie biomasy z plantáží rýchlorastúcich drevín sú roz-hodnutia, ktoré je možné rozdeliť do troch okruhov. Je to v prvom rade výber a príprava vhodnej lokality, správne určenie dreviny a voľba odrody. Následne je potrebné venovať pozornosť ochrane drevín pred burinou a ostatnými biotickými škodcami. Poslednú fázu tvorí zber materiálu a jeho finálna úprava pre energetické využitie. Zvládnutie týchto krokov dáva predpoklad, že výsledná ekonomická bilancia bude priaznivá.

4.3.1 Výber lokality

Zakladaniu energetických porastov predchádza výber lokality. Na lesnej pôde sa opiera-me o údaje z Programu starostlivosti o les, ktoré v prípade potreby sa doplnia o rozbory týkajúce sa vlastností pôdy.

Na poľnohospodárskej pôde sa musí do zóny budúceho vývoja koreňového systému vykonať rozbor mechanických a chemických vlastností pôdy. Bez znalostí pôdnych po-merov nie je možné zakladať energetické porasty.

Ďalším faktorom pri posudzovaní vhodnosti či nevhodnosti danej lokality na pestova-nie energetických porastov sú aj mikroklimatické podmienky a to najmä priemerná roč-ná teplota, ročný úhrn zrážok.

4.3.2 Príprava terénu a odstránenie pôvodnej vegetácie

Plantáže drevín na energetické účely sú v rezorte lesného hospodárstva zväčša zaklada-né na stanovištiach pôvodne obsadzovaných najmä krovinatými porastmi, ktorých od-stránenie bez potrebnej mechanizácie by bolo príliš prácne. Vzhľadom na túto skutoč-nosť bolo vyvinutých niekoľko druhov mechanizmov, ktoré je možno použiť aj na tento účel. Príkladom sú stroje určené na odstraňovanie krovinatých porastov, povrchové ni-čenie koreňov a haluziny. Montujú sa spravidla na trojbodový záves.

4.3.3 Aplikácia herbicídov

Použitie herbicídnych prípravkov je jednou z možností racionalizácie boja s nežiaducou vegetáciou. Účinok ošetrenia spravidla pretrvá minimálne dve vegetačné obdobia. Pro-duktivita práce je v porovnaní s vyžínaním niekoľkonásobne vyššia.

Predpokladom úspešného a bezpečného použitia je dokonalé poznanie vlastností a ich mechanizmu účinku, dodržanie technológie ich použitia a zásad bezpečnosti práce. Pri neodbornom a nezodpovednom použití môžu spôsobiť nemalé finančné straty, do-

35

konca ohroziť prírodné prostredie a zdravie ľudí. Zvlášť pri zakladaní a pestovaní inten-zívnych porastov, považujeme ich využitie za veľmi efektívne.

4.3.4 Príprava pôdy

S prípravou pôdy je vhodné začať rok pred výsadbou. Pri ťažkých pôdach sa odporúča hlboká orba na jeseň pred výsadbou. Pri ľahkých piesčitých pôdach je možné orbu vyko-nať na jar. Preoranie a skyprenie pôdy umožňuje ľahší rast koreňov. Pôda sa pripravuje ako pre obilniny, ale kultivuje sa do väčšej hĺbky. Zvyčajne je to jesenná hlboká orba, na ťažkých ílovitých pôdach sa odporúča hĺbka 30 - 50 cm, aby sa zlepšilo prevzdušnenie pôdy na viac rokov. Následnú úpravu pôdy sa vykonáva kultivátorom.

Použitie chemických prostriedkov pre veľkoplošné odburinenie sa z dôvodu ochrany prírody a tvorby rezíduí v pôde, ktoré môžu obmedziť rast RRD aj na niekoľko rokov po aplikácii nedoporučuje. V odôvodnených prípadoch (veľmi silné zaburinenie, bez mož-nosti mechanického odburinenia) je možné použiť overené biodegradujúce preparáty napr. Roundup. Pri aplikácii presne podľa doporučených postupov je možné znížiť účinnú koncentráciu na minimum.

4.3.5 Zakladanie porastov RRD

Zdroje reprodukčného materiálu Základným reprodukčným materiálom na zakladanie energetických porastov sú zim-

né osové odrezky, ktoré sa bežne získajú z:

Matečníc V stredoeurópskych podmienkach sa za základný zdroj reprodukčného materiálu (oso-vých odrezkov) považujú matečnice. Matečnice sa zakladajú na sviežich, na živiny boha-tých pôdach kvalitnými jednoročnými sadenicami. Výsadba sa realizuje skoro na jar v spone 1,5 × 1,0, alebo 2,0 × 1,0 m. Sadenice sa po výsadbe zrežú vo výške 80 cm a pes-tujú sa ako tzv. vysoké, resp. zrežú v 10 cm a ďalej sa pestujú ako nízke hlavy. Z jednej matečnice sa medzi 3 až 15 rokom získava každoročne 10 až 15 kusov kvalitných prútov.

Z jedného prúta je možné vyrobiť 6 – 10 kusov odrezkov. Prúty sa do času výroby od-rezkov uskladňujú v snehových jamách alebo v dobre vetraných pivniciach pri teplote 2 až 4 C°.

Jednoročných sadeníc Jednoročné sadenice sa zrezávajú v predjarnom období vo výške 3 – 5 cm nad zemou. Na výrobu odrezkov je možné použiť len zdravé, zdrevnatené prúty.

Schéma plantáže

Šírka radov musí byť prispôsobená ťažbovej metóde. Tzv. švédsky dvojriadkový spon počíta s odstupom 0,75 m medzi radmi a 1,5 m medzi pármi radov. Tento spon sa najviac hodí pre väčšinu v súčasnosti používaných strojov. S touto schémou pri rozstupe medzi odrezkami 0,6 m dosiahneme hustotu 15 000 kusov na hektár. Nedávne výskumy ukazu-jú na možnosť využívania väčšej vysadzovacej hustoty.

Dĺžka a šírka bloku sa prispôsobuje prevádzke ťažby. Zvyčajne sa ponechávajú medze-ry na ploche slúžiace pre príjazdy dopravných prostriedkov. Z dvoch dvojradov naplní žací stroj zásobník s kapacitou 15 m3 približne na dĺžke 300 m. Ak je materiál ukladaný priamo v zásobníku kombajnu, zatiaľ čo odvozná súprava čaká na okraji poľa, dĺžka plan-táže by mala zodpovedať kapacite zásobníka kombajnu. Šírka priestoru na záhlaví poľa

36

musí postačovať na otočenie kombajnu a dopravných prostriedkov (zvyčajne najmenej 6 m). Záhlavie poľa s holou pôdou sa môže stať nepriechodným počas zimného zberu úrody. Tento problém sa môže redukovať zatrávnením. Výbežok s ponechanou koreňo-vou sústavou môže vytvoriť koberec, poskytujúci dostatočnú oporu mechanizmom aj v zimnom období.

Schémy výsadby výmladkových plantáží:

do jedného radu v sponoch (0,3 – 0,5 m) × (1,5 – 2,5 m),

do dvojriadkov v sponoch (0,5 – 0,7 m) × (0,5 – 0,7 m) (medzi dvojriadkami 1,5 m).

Obr. 1: Schéma jednoriadkovej (vľavo) a dvojriadkovej výsadby (vpravo)

4.3.6 Výsadbový materiál

RRD sa pestujú z odrezkov, ktoré sa získavajú z jednoročných odrezkov. Pre zakladanie energetických plantáží sa sadia odrezky dlhé 180 mm až 200 mm s priemerom najmenej 8 mm. Odrezky sú sadené kolmo do zeme, do hĺbky 90 % svojej dĺžky, čo zabezpečuje dostatočný prístup vlhkosti. Kratšie odrezky sa môžu použiť počas vlhších rokov. V čase sucha sa ich použitie neodporúča, pretože rýchlo vysychajú.

Rozlišujeme dva typy výsadby: ručná, ktorá je vhodná na výsadbu plantáží s menšou výmerou. Jeden robotník doká-

že za 1 hodinu vysadiť cca 350 – 500 ks odrezkov. mechanizovaná, pri ktorej sa využívajú sadzacie stroje. Existujú dva typy strojov. Prvý

typ sadí do pôdy už pripravené odrezky. Odrezky dlhé 20 cm obsluha vkladá do podáva-cích diskov a následne sú uložené do brázdy, ktorú prítlačný valec zahŕňa zeminou a stláča. Pri druhom type sa do zásobníka vkladajú celé prúty a stroj si z nich na mieste vyrába odrezky a tie sadí priamo do pôdy.

Najvhodnejším časom na výsadbu odrezkov je skorá jar, najneskôr do 15. apríla v závislosti však od teplotných pomerov danej lokality. V najteplejších oblastiach po tom-to termíne klesá ujatosť v dôsledku sucha, ale sú menšie problémy s burinou. Pred vý-sadbou je vhodné odrezky dezinfikovať fungicídmi so širokou spektrálnou činnosťou.

4.3.7 Hnojenie

Hnojenie priemyselnými hnojivami sa odporúča na chudobných stanovištiach. Preukáza-teľne vyššie prírastky a produkcia boli zaznamenané u topoľov po aplikácii hnojenia du-síkom. Na živinami dobre zásobených lokalitách má hnojenie obvykle vplyv pri rýchlej-

37

šom nástupe maximálnej produkcie, ale celkový výnos za celé obdobie plantáže výz-namne neovplyvní. Pri aplikácii hnojiva na nivných lokalitách a prameništiach je nutné dbať na presné dávkovanie, aby hnojivá neboli splavené a nespôsobili znečistenie zdro-jov vody.

4.3.8 Zdravotný stav a biotickí škodcovia porastov rýchlorastúcich drevín

Tak ako každá monokultúra aj plantáže RRD sú potenciálne viac ohrozené škodcami a chorobami ako prírodný les. V tejto súvislosti je možné predchádzať napadnutiu vytvá-raním mozaikovitej štruktúry a kombináciou drevín. To je však vzhľadom na potrebu zachovania vysokej produkcie nie vždy možné. Výhodou mozaikovitej štruktúry zaklada-nia porastov RRD je aj zapadnutie takýchto porastov do štruktúry krajiny. Tu sa vytvára predpoklad vzniku polyfunkčného systému, ktorého význam je zameraný okrem produk-cie dendromasy aj na plnenie potrieb ochrany a tvorby krajiny.

Dotichíza topoľová spôsobuje totálne odumieranie kôry, ktoré sa prejavuje postup-nou nekrotizáciou. Prejavy ochorenia sú rozdielne a závisia od obdobia vzniku nákazy, veku a miesta vzniku nákazy. Vo všeobecnosti sa ochorenie prejavuje ako vodnaté stmavnutie kôry, pri ktorom dochádza k postupnému zhnednutiu až zčerneniu kôry v oblasti miesta infekcie (LEONTOVYČ, 2008).

Dominantné postavenie topoľov a vŕb v južných oblastiach Slovenska prináša so se-bou špecifické problémy v oblasti hmyzích škodcov. Zástupcovia skupiny drevokazných druhov môžu vo vhodnom prostredí spôsobiť úhyn kultúr. Jedným z najosvedčenejších spôsobov je pravidelná zámena klonov, dodržanie technologickej disciplíny a na ucele-ných plochách s výmerou nad 10 ha aplikácia mozaikovej výsadby.

Z ostatných biotických činiteľov prichádza do úvahy poškodzovanie produkčných plôch ohryzom a vytĺkaním lesnou zverou. Pri malých plochách do 1 ha sa porasty RRD môžu stať veľmi atraktívne pre raticovú zver, hlavne v prípade, ak už pred vysadením porastu sa na týchto lokalitách zver zdržovala. Najviac škody napácha zver v prvých me-siacoch, kedy sú ohryzom atakované terminálne pupene drevín.

Agát biely môžeme zaradiť medzi naše najodolnejšie listnaté dreviny, ktorý s výnim-kou extrémne suchých stanovíšť odoláva pôsobeniu hubových patogénov a škodcom asimilačných orgánov. V ojedinelých prípadoch sa vyskytuje vírusové ochorenie, ktoré v korunovej časti spôsobuje tzv. metlovitosť

Energetické porasty agáta bieleho obnovované z pňových a koreňových výmladkov vyžadujú pravidelnú kontrolu zdravotného stavu, s dôrazom na hubové choroby na pnia-koch eliminujúce počet výhonov.

4.3.9 Zberová technika

Mechanizácia zberu má rozhodujúci význam pre úspešné zvládnutie prác na plantážach RRD. Náklady na zber musia byť porovnateľné s nákladmi pri zbere podobných poľno-hospodárskych plodín. Pestovanie plantáží energetických drevín sa dá prirovnať viac k bežnému lesníctvu ako k poľnohospodárstvu.

V zásade existujú tri technológie zberu dendromasy z výmladkových plantáží:

Zrezanie a zviazanie. Môže byť urobené manuálne alebo mechanizovane. V prvom prípade sa robí ručné rezanie stromov krovinorezom a manuálny presun na okraj plantáže. Tento postup je vhodný iba pre rozlohou malé plantáže, výskumné

38

a testovacie plochy do rozlohy 2 – 3 ha. Pri väčších plochách je pre praktickú realizo-vateľnosť ťažby nutné používať prídavné zariadenia za traktor (napr. upravenú trakto-rovú pílu pre podrezávanie stromov), alebo špeciálne stroje, ktoré podrezávajú v danej výške kmene a viažu ich do viazaníc. Biomasa sa ponecháva buď na okraji plantáže, alebo sa hneď odváža na miesto konečného spracovania. Po vyschnutí na vzduchu (1 – 3 mesiace) sa biomasa štiepkuje. Takto pripravené štiepky sú dostatoč-ne suché (20 – 30 %), aby mohli byť vhodné pre spaľovanie v zariadeniach s nižším a stredným výkonom. Tento spôsob je náročný ma manipuláciu, ale stroje sú jedno-duchšie (univerzálne) a ťažby malých plôch je možné zabezpečiť aj bez mechanizácie.

Zrezanie a štiepkovanie. Tento spôsob využíva väčšinou samopojazdné, ale aj ťahané stroje schopné okamžitej výroby štiepok na poli. Takto vyrobené štiepky majú vyššiu vlhkosť, ale manipulácia s nimi a doprava je jednoduchšia. Pre spaľovanie týchto štie-pok sú vhodné kotle s výkonom väčším ako 1 MW.

Zrezanie, štiepkovanie a peletovanie. Tento spôsob využíva veľmi ťažké stroje BIO-TRUCK schopné okamžitej výroby peliet. Manipulácia a doprava peliet je jednoduchá a takto vyrobené pelety sú vhodné pre spaľovanie v spaľovacích zariadeniach všet-kých výkonových tried.

Väčšina strojov používa pre rez kotúčovú pílu. Unášacie zariadenie píly často spôsobuje poškodenie hláv RRD a spôsobuje trhliny pod úrovňou rezu – rozštiepenie, čo môže mať za následok vznik chorôb. Neúmerná výška rezu môže spôsobiť rozstrapatenie hlavy pri jej napružení. Kotúčová píla môže vnášať do stroja sneh, následkom čoho sa zvyšuje vlhkosť suroviny. Pôvod týchto strojov je v upravených poľnohospodárskych kombajnoch prevažne určených pre zber cukrovej trstiny. Harvestery používajúce reťazové píly tieto problémy minimalizujú.

4.4 Potenciál biomasy z plantáží RRD

V rokoch 2000 – 2001 bola na Slovensku vykonaná rajonizácia území vhodných pre pes-tovanie energetických lesov. V rámci lesného pôdneho fondu ide o výmeru 8 400 ha a 37 000 ha predstavujú poľnohospodárske pôdy, kde je predpoklad pri veľmi krátkej dobe obratu 3 – 5 rokov dosahovať priemerný prírastok viac ako 10 t.ha-1 sušiny ročne. Pre overovanie možností produkcie sú založené pokusné porasty šľachtených topoľov, vŕb a agáta, ktoré potvrdzujú reálne možnosti využívania takto zakladaných energetic-kých porastov. Tabuľka 23 Výmera pôdy vhodnej pre pestovanie energetických plodín na Slovensku

Druh dreviny Lesný pôdny fond

(ha) Poľnohospodársky pôdny fond

(ha)

Topoľ 100 10 000

Vrba 300 5 000

Agát 8 000 10 000

Osika – 12 000

Celkovo 8 400 37 000

39

5. Technika a technológia pre mechanickú úpravu, transport a spaľovanie dendromasy

Pre potrebu energetického využívania odpadovej dendromasy, resp. dendromasy rýchlo-rastúcich drevín je nutná ich úprava. Spôsobov na úpravu dendromasy je v závislosti od použitých energetických systémov niekoľko.

Vstupný materiál pre energetické využitie je natoľko tvarovo a objemovo rôznorodý, že je potrebné ho pred samotným energetickým využitím homogenizovať dezintegrá-ciou, prípadne aj triedením. Vzhľadom k jeho rozdielnemu charakteru nie je možné pou-žiť jedinú, univerzálnu dezintegračnú technológiu. Z hľadiska možností spracovania sa rozdeľujú materiály do nasledovných skupín: 1. Úžitkové a palivové drevo, manipulačné odrezky, kusový odpad z drevospracujúceho

priemyslu. Pre dezintegráciu na štiepky najviac vyhovujú diskové sekačky, ale bez väčších tech-nických problémov je možné použiť aj sekačky bubnové. Vzhľadom k tomu, že pri štiepkovaní krátkych kusov predovšetkým manipulačných odrezkov vznikajú aj roz-merné frakcie, je nutné v prípade nasledujúcej dopravy štiepok závitnicovými do-pravníkmi ich vylúčiť vytriedením.

2. Konáre, korene, odpady dýh Materiál v tejto skupine nie je možné dezintegrovať obvyklými typmi sekačiek, ale ich rozmerová úprava je možná drtičmi a rozvláčňovačmi.

3. Štiepky a piliny Jedná sa o materiál, ktorý obvykle nepotrebuje ďalšiu dezintegráciu. V prípade kom-binovania energetického využitia s technologickým je nutné ich triedenie.

4. Stromy z prerezávok a prvých prebierok, prípadne celé stromy. Pre dezintegráciu tejto skupiny materiálov sú najvhodnejšie bubnové sekačky, ale s určitými technickými problémami je možné použiť aj sekačky diskové a s pripuste-ním zníženej kvality výstupného polotovaru aj drtiče a rozvláčňovače.

Pozdĺžne a priečne delenie kusového dreva

Pre výrobu kusového palivového dreva existuje veľká škála strojov a zariadení určených na priečne a pozdĺžne delenie dreva, ktoré znižujú prácnosť prípravných prác pred sa-motným pálením. Členenie strojov a zariadení do skupín:

jednomužné motorové píly,

kotúčové píly,

šrubovacie štiepacie adaptéry na kotúčovú pílu,

hydraulické štiepačky,

viacoperačné stroje.

40

5.1 Štiepkovanie

Sekačky sú zariadenia na beztrieskové delenie dreva rezným účinkom sekacích nožov naprieč vlákien a zároveň delením na potrebnú hrúbku pozdĺž vlákien v dôsledku klino-vého tvaru noža. Sekačky môžeme deliť podľa viacerých kritérií. Členenie sekačiek podľa účelu použitia, celkového technického riešenia a začlenenia do sústavy strojov na:

Stacionárne sekačky – sekací agregát pozostáva zo statora a rotora a je trvale zabu-dovaný do technologickej linky na pevných základoch. Pred sekacím agregátom je v linke prísunové a podávacie zariadenie. Za sekacím agregátom je zariadenie na odsun štiepok (potrubie alebo dopravník). Na pohon sekačky slúži elektromotor. Upravený sekací agre-gát stacionárnych sekačiek sa obyčajne používa aj do mobilných sekačiek.

Prevozné sekačky – sekací agregát nie je trvale zabudovaný na pevných základoch a nie je namontovaný na podvozkoch. Na pracovisko sa preváža iným prostriedkom.

Pojazdné sekačky – sekací agregát je namontovaný na podvozku, ktorý slúži na pre-sun sekačky.

Podľa typu sekacieho orgánu sa členia sekačky na: a) Diskové sekačky – sú najrozšírenejším a najvýkonnejším zariadením na výrobu

štiepok. Pôvodne boli riešené len ako stacionárne s priemerom disku od 1 000 – 2 000 mm, s počtom nožov od 2 – 16 a s potrebným inštalovaným výkonom až 500 kW. Sekač-ky boli riešené tak, že drevo šikmo skĺzalo po žľabe ku rotoru sekačky. Výkonnosť seka-čiek je veľmi vysoká 250 – 300 m3/h, pri sekaní rovnaného dreva alebo krátených výre-zov dĺžky 2 – 4 m.

6

3

45

1 2

7

Obrázok 1 Schéma diskovej sekačky

Výhody diskových sekačiek

pojazdné diskové sekačky sa vyznačujú veľkou kvalitou štiepok a prakticky sú rovno-cenné so stacionárnymi sekačkami,

umožňujú sekať drevo veľkých priemerov až do priemeru 500 mm pri prijateľnom hmotovom a pevnostnom dimenzovaní,

veľký zotrvačný moment umožňuje zabudovať spaľovací motor menšieho výkonu s tým, že sekanie sa robí prerušovaním podávania dovtedy, pokiaľ výkon motora nie je dostačujúci pre sekanie vzhľadom na hrúbku dreva,

diskové sekačky nevyžadujú zvláštny ventilátor, nakoľko samotný disk vybavený lo-patkami má veľký vrhací a ventilačný účinok, ktorí zabezpečí dopravu štiepok do áut, prípadne pristavených kontajnerov.

1. vyhadzovač štiepok 2. nôž 3. vstup biomasy 4. podávací valec 5. protiostrie 6. priepust 7. diskové koleso

41

Nevýhody diskových sekačiek

veľkosť vstupného otvoru je obmedzená polomerom sekacieho disku,

nevhodnosť použitia pre sekanie chaotického materiálu vzhľadom na obmedzenú veľkosť vstupného otvoru.

b) Bubnové sekačky na rozdiel od diskových majú sekacie nože uložené na obvode rotu-júceho valca. Sú konštruované pre menšie výkony a surovinu menších rozmerov. Použí-vajú sa na spracovanie rôzneho odpadu – v lesníctve na sekanie chaotického materiálu. Výhody bubnových sekačiek

Celé sekacie zariadenie má menšie rozmery a je možné konštrukčne lepšie riešiť celé rozloženie agregátov na podvozku. Horizontálne uloženie bubna umožňuje výhodnej-šie riešiť celkový pohon, nie sú nároky na použitie kužeľovej prevodovky pre vyrovna-nie uhlov sekacieho zariadenia a spaľovacieho motora,

Vzhľadom na sekanie pod osou sekacieho bubna a s prihliadnutím na polomer bubna je možné riešiť vstupný dopravník nižšie ako u diskových sekačiek,

Bubnové sekačky sú zvlášť vhodné na sekanie chaotického materiálu (vetvy po proce-soroch) pre možnosti vytvorenia veľkého vstupného otvoru pri optimálnom polomere bubna a jeho dĺžky.

1

2

3

45

6

7

Obrázok 2 Schéma bubnovej sekačky

Nevýhody bubnových sekačiek Vzhľadom na celkové konštrukčno-pevnostné riešenie sekacieho agregátu a jeho

malý zotrvačný moment nie sú vhodné na sekanie väčších hrúbok dreva,

Uhol rezu sa počas seku mení od max po min, čo má veľký vplyv na kvalitu štiepok, ich hrúbka veľmi kolíše. Z toho dôvodu je ich použitie ako technických štiepok ne-vhodné,

Sekací bubon má veľmi malý ventilačný účinok a vrhací prakticky nulový, preto je potrebné montovať ventilátor pre dopravu štiepok z bubna do zásobníka alebo kon-tajnera.

c) Závitovkové sekačky sú jednoúčelové malé sekačky na sekanie tenkých stromov a kmienkov na palivové štiepky veľké asi 10 × 10 cm s hrúbkou okolo 1 cm. Sekací orgán je v tvare skrutkovnice so stúpajúcim priemerom. Skrutkovnica sa pri otáčaní postupne zarezáva do dreva a zároveň vťahuje drevo k väčšiemu priemeru.

1. vyhadzovač štiepok 2. kryt sekačky 3. vstup biomasy 4. podávací valec 5. protiostrie 6. bubon 7. nôž

42

2

1

3

4

Obrázok 3 Schéma závitovkovej sekačky

5.2 Doprava suroviny

Nadstavby na dopravu štiepok, resp. neposekanej dendromasy je potrebné navrhovať podľa technologického postupu, ktorý bol zvolený. Pri používaní malých pojazdných se-kačiek namontovaných na trojbodový záves UKT, alebo ako jednonápravové prívesy za UKT, sa dosahuje malá hodinová výkonnosť. Vhodným riešením dopravy štiepok na menšie vzdialenosti je jednoduchá sieťová nadstavba na prívese za UKT. Pri doprave na väčšie vzdialenosti je výhodnejšie používať kontajnerové nadstavby na nákladný auto-mobil.

Vzhľadom k strhávaniu vrchných vrstiev nákladu štiepok a pilín prúdom vzduchu pri preprave vyššími rýchlosťami po komunikáciách, je ich cestná preprava vhodná len v uzavretých priestoroch, alebo je nutné zabezpečiť surovinu zakrytím plachtou, aby sa zabránilo stratám počas prepravy. Pri transporte štiepok na dlhšiu vzdialenosť dochádza k ich utraseniu o 1,8 až 5,6 % priestorového objemu. Pre utrasené štiepky nie je možné preto používať tie isté prevodové koeficienty, ako pre štiepky voľne sypané (pre voľne sypané štiepky je obvykle prevodový koeficient 0,38 až 0,40).

Kontajnerový prepravný systém umožňuje najľahšie organizačne i technicky vyriešiť problém dopravy štiepok k ďalšiemu spracovaniu. Pristavením dostatočného množstva kontajnerov je možné už na mieste vzniku triediť štiepky. Súčasne sa zvýši využitie vozid-la pre efektívny prepravný výkon, pretože nie je nutné blokovať odvozný prostriedok po dobu potrebnú k naplneniu ložného priestoru štiepkami. Nezanedbateľným prínosom je aj udržanie čistoty materiálu, pretože odpadá nutnosť sypania štiepok na zem a tým sa znižuje nebezpečenstvo naloženia nečistôt pri nasledujúcom nakladaní.

1. vstup biomasy 2. štiepkovač 3. výstup štiepok 4. výstupné lopatky

43

5.3 Skladovanie suroviny

Dendromasu na energiu musíme obyčajne skladovať ako:

bežnú zásobu paliva na určité obdobie,

väčšie zásoby z dôvodu znižovanie vlhkosti. Kusové drevo na energetické využitie sa obyčajne skladuje na voľnej ploche bez, alebo pod prístreškami, alebo v rôznych typoch kôlní.

Pri skladovaní vznikajú veľké rozdiely v priebehu zmien vlhkosti medzi skladovanými pilinami, štiepkami a kusovým drevom.

Piliny – pri nich boli zaznamenané najmenšie zmeny vlhkosti. Hodnoty vlhkosti na konci pokusov sa pohybovali na úrovni 73,38 % (tvrdé listnaté piliny na krytej skládke) až 108,38 % (ihličnaté piliny na nekrytej skládke) z pôvodnej vlhkosti. V nekrytých skládkach po počiatočnom poklese, pričom minimálne hodnoty boli v letných mesiacoch, sa vlh-kosť vplyvom zrážok zvyšovala a tak bola na konci pokusu v niektorých prípadoch dokon-ca vyššia ako pôvodná.

Štiepky – najväčší pokles vlhkosti bol v krytých skládkach, pri mäkkých listnatých kles-la na 33,32 % z pôvodnej. Podobne ako pri pilinách aj pri štiepkach sa prejavil nerovno-merný priebeh zmien vlhkosti v nekrytých skládkach. Po poklese v jarných a letných me-siacoch vlhkosť neskôr stúpala.

Rovnané kusové drevo – pri skladovaní rovnaného dreva boli zistené najväčšie pokle-sy vlhkosti. Konečná vlhkosť na jednotlivých skládkach bola na úrovni 33,78 (krytá sklád-ka listnatej tenčiny) až 94,94 % (nekrytá skládka ihličnaté). Aj pri rovnanom dreve bol priebeh nerovnomerný. Najnižšie hodnoty boli zaznamenané v letných mesiacoch – od 27,09 do 66,94 % pôvodného stavu, potom vlhkosť stúpala.

Z uvedených výsledkov vyplýva, že vhodný spôsob skladovania dreva určeného na energetické zužitkovanie významne zníži jeho vlhkosť. Všeobecne možno konštatovať, že pred štiepkovaním je drevo potrebné niekoľko mesiacov nechať preschnúť (v jarnom a letnom období) a vyrobené štiepky potom až do zužitkovania skladovať na krytých skládkach.

Z popisovaných zdrojov dreva pre energetické využitie existujú problémy so sklado-vaním štiepok. Činnosťou živých parenchymatických buniek, chemickým okysličovaním, hydrolýzou celulózových komponentov v kyslom prostredí a biologickou aktivitou bakté-rií a húb sa štiepky pomerne rýchlo rozkladajú, čím dochádza k strate objemu a zvyšova-niu vlhkosti materiálu (až na 230 % absolútnej vlhkosti). Súčasne vzrastá vnútorná teplo-ta skladovaných štiepok na 50 – 70 °C, a za určitých okolností môže dôjsť k samovzniete-niu (pri prekročení teploty cca 100 °C).

Počas skladovania dendromasy pre energetické využitie dochádza k odbúraniu suši-ny. Pritom dochádza k zohrievaniu uskladňovanej biomasy. Látková výmena odbúrava žijúce drevné bunky pri teplotách od 26 °C do 42 °C a pri teplote 60 °C dochádza k úplnému podľahnutiu. Ako spodnú hranicu pre biologickú aktivitu húb a baktérií mô-žeme stanoviť hodnotu vlhkosti palivovej dendromasy 20 % a teplotu vzduchu okolo 3 °C. Vyššia teplota a vlhkosť podporujú postup degradácie, pričom huby môžu prežiť teploty aj 60 °C a termofilné baktérie aj 80 °C. Úbytok sušiny predstavuje pri vlhkosti paliva do 30 % cca. 0,5 – 1 % a pri vlhkosti do 50 % 1 – 2 % objemu mesačne. Pri sklado-vaní od 3 do 6 mesiacov môže tvorba hubových spór viesť k hygienickým problémom, k ochoreniam dýchacích ciest a alergickým reakciám.

44

Nábeh rozkladných procesov je z počiatku pozvoľnejší, a straty na objeme predstavujú za prvý mesiac skladovania 0,6 – 3 %. V ďalších mesiacoch sa stupňuje činnosť mikroorga-nizmov a húb. Preto sa straty zvyšujú na 5,5 % mesačne za 2 až 5 mesiacov skladovania. V nasledujúcich mesiacoch (6 – 8) sa straty stabilizujú v rozpätí 2,5 – 3,3 % mesačne. Pri dĺžke skladovania 7 – 8 mesiacov môže teda dôjsť k úbytku objemu o cca. 20 %. Preto je doporučovaná lehota spotreby štiepok 15 dňová od ich výroby a za najdlhšiu dobu spra-covania sa považujú 3 mesiace. Pokiaľ je pre prevádzku spracovateľských kapacít nutné väčšie predzásobenie, vytvárajú sa zásoby zásadne materiálom určeným na štiepkova-nie, nie samotnými štiepkami. Rozkladné procesy v hromadách tenkých stromov resp. v ťažbovom odpade sú podstatne pomalšie ako v hromadách štiepok.

O technických a požiarno-bezpečnostných podmienkach skladovania tuhých palív, pojednáva vyhláška Ministerstva vnútra č. 258/2007 o požiadavkách na protipožiarnu bezpečnosť pri skladovaní, ukladaní a pri manipulácii s tuhými horľavými látkami. Prob-lematiku skladov dreva riešia § 19 – 21.

Štiepky a piliny sa musia uskladňovať na voľnej hromade bez preskladnenia najviac 60 dní. Voľne sypané pelety v uzavretom sklade, alebo v krytom sklade sa uskladňujú bez časového obmedzenia za podmienky pravidelného celoplošného vyčistenia skladu v in-tervale raz za rok. Pelety a biomasové brikety balené v obaloch z plastov možno usklad-ňovať aj na voľnom priestranstve. Podmienky skladovania peliet a celulózových brikiet určuje výrobca.

5.4 Sušenie suroviny

Vlhkosť paliva je jedným z hlavných faktorov, ktoré rozhodujú o výhrevnosti. So stúpajú-cou vlhkosťou klesá výhrevnosť, to znamená zvýšenú spotrebu paliva k výrobe rovnaké-ho množstva tepla. Ďalšou nevýhodou vysokej vlhkosti paliva je to, že kvôli stúpajúcej vlhkosti rastie aj objem spalín a klesá adiabatická vnútorná teplota ohňa, s čím súvisí aj potreba plánovania väčšieho ohniska pre správne spálenie biomasy.

Preto, aby sme mohli efektívne využiť biomasu je potrebná znalosť základných me-chanizmov uložení vody v dreve. Tri mechanizmy rozhodujú o viazanosti vody v štruktúre dreva. 1. Voda viazaná chemickými väzbami v molekulárnej štruktúre dreva – kryštalická voda 2. Fyzikálna absorpcia viaže vodu na vnútornom povrchu dreva 3. Voľná voda je uložená v kapilárach dreva Pri sušení odchádza voda vo forme pary. Pre proces sušenia je rozhodujúci východiskový stav sušiaceho média – vzduchu (teplota a vlhkosť) a potenciál absorbcie vody. Sila via-žúca vodu v bunkových štruktúrach je rozhodujúca pre stanovenie nákladov na sušenie. Principiálne môžeme sušenie rozdeliť do troch úsekov:

pokiaľ voľná voda prejde cez transportné prechody v kapilárach k povrchu a tam sa vyparí sušenie je rovnomerné. Počas tejto fázy majú teplota a vlhkosť vstupujúceho vzduchu rozhodujúci význam pre rýchlosť sušenia,

po dosiahnutí bodu nasýtenia vlákien sa zníži rýchlosť sušenia, pretože sa zníži hladi-na vody vo vnútri kapilár,

v tretej fáze je rýchlosť sušenia rovná 0, pretože sa dosiahne rovnovážna vlhkosť.

Spôsoby sušenia

Z možných a realizovateľných spôsobov sušenia sú najdôležitejšie:

45

Prirodzené sušenie paliva Skladovanie vo veľkých hromadách. Cez už spomenuté biologické aktivity dochádza k zohrievaniu uskladnenej biomasy a v dôsledku prúdenia okolitého vzduchu aj k úbytku vody. Pri nasypaní paliva do tenkej vrstvy cca 5 cm na veľkej ploche je možné docieliť využitím slnečného žiarenia a intenzívnym prúdením vzduchu v priaznivom prípade vy-sušenie štiepok na vlhkosť približne 20 % v priebehu jedného dňa.

Sušenie pomocou núteného prúdenia vzduchu Spôsoby s núteným vetraním pracujú v porovnaní s popísanými prírodnými metódami účinnejšie a nie sú závislé na výkyvoch počasia. Prirodzene pri týchto spôsoboch rastú prevádzkové náklady na použitie ventilátorov.

Sušenie pomocou núteného vetrania predhrievaným vzduchom Pre využívanie tohto spôsobu sušenia je potrebné navrhnúť také metódy sušenia, ktoré sú hospodárne a efektívne. Aby boli tieto podmienky naplnené musí systém spĺňať na-sledovné kritériá:

rýchly priebeh sušenia,

nízka spotreba dodatočnej energie,

nízka spotreba energie na manipuláciu s palivom,

nízke investičné náklady. Pre sušenie s predhrievaným vzduchom je možné využiť ako zdroj tepla spalinové plyny vznikajúce pri samotnom spaľovaní biomasy určenej k energetickým účelom.

5.5 Výroba ušľachtilých palív z biomasy

Hlavným dôvodom výroby ušľachtilých palív je potreba úpravy materiálu – biomasy na vhodnejšiu formu lepšie vyhovujúcu technológiám spaľovania. Výroba týchto palív súvisí s možnosťou lepšieho zabezpečenia dopravy a skladovania. Pri palivách ako sú drevné pelety, brikety či drevné uhlie sa technologicky upravujú vlastnosti vstupného materiálu tak, aby bol využitý v čo najväčšej miere energetický potenciál dendromasy. Úpravami získame hlavne zníženie vlhkosti vstupnej suroviny, čo sa prejaví na vyššej výhrevnosti paliva a na jednoduchšej manipulácii a skladovateľnosti.

5.5.1 Brikety

Brikety sú druhom ekologického paliva, vyrábaného z biomasy, najčastejšie z kvalitných čistých drevených pilín, hoblín, alebo z kôry. Vznikajú ako vedľajší produkt drevospracu-júceho priemyslu. Drevný odpad sa najprv drtí na jemné frakcie, následne sa vysuší na minimálnu vlhkosť a nakoniec sa bez akéhokoľvek pojiva lisuje pri vysokom tlaku a vyso-kej teplote do valcových, alebo hranatých výliskov s vysokou hustotou. Brikety valcového tvaru môžu byť pripravované s dierou uprostred. Výnimočne sa lisujú brikety špeciálnych tvarov.

K základným charakteristikám patria výhrevnosť, ktorá ma byť podľa rakúskej Ö-NORM 7135 väčšia ako 18 MJ.kg-1, pričom obsah vody nesmie prekročiť 10 % a obsah popola nesmie byť väčší ako 0,5 %. Norma tiež stanovuje maximálne hodnoty obsahu vybraných prvkov, ktoré môžu negatívne vplývať na životné prostredie.

46

Briketami je možné kúriť vo všetkých typoch krbov, kozubov a kotlov na tuhé paliva. Vysokú energetickú hodnotu paliva je možné najlepšie využiť v kotloch na drevoplyn, pri ktorých sa palivo najskôr splyňuje a až potom sa plyn spaľuje pri účinnosti až 90 %. Me-dzi výhody brikiet patrí okrem iného aj veľmi nízky obsah popola. Na rozdiel od peliet nie je možné zabezpečiť vykurovanie briketami plne automaticky.

5.5.2 Pelety

Pelety patria medzi ušľachtilé palivá vyrábané z drevných štiepok a pilín spravidla bez pridávanie iných pojív. Komprimáciou dreva sa dosahuje vysoká hustota zhruba okolo 1,4 t.m-3 a s tým súvisiaca aj vysoká výhrevnosť od 17 do 21 MJ.kg-1. Vlhkosť obsiahnutá v peletách pritom znižuje hodnotu výhrevnosti. Jedná sa o palivo, ktoré spĺňa najvyššie požiadavky na komfort obsluhy a možnosť automatizácie celého procesu vykurovanie. Vzhľadom na tieto vlastnosti je vykurovanie peletami porovnateľné s vykurovaním fosíl-nymi palivami, pričom výsledný vplyv na životné prostredie je priaznivejší.

V rámci EÚ nie sú doposiaľ vytvorené jednotné normy pre výrobu a využívanie peliet. V obchodnom styku sa najčastejšie aj v podmienkach Slovenska používajú nemecké normy DIN 51731 a rakúska Ö-NORM M 7135. Nemecká norma DIN bola čiastočne pre-pracovaná a niektoré charakteristiky peliet ako paliva boli upravené. Nová norma má označenie DINplus. Požiadavky na kvalitu peliet určených pre energetické účely popisuje tabuľka 24. Tabuľka 24 Požiadavky na kvalitu drevených peliet

jednotka DIN 51731 Ö-NORM M 7135 DIN 51731

Priemer (d) mm 4 až 10 4 až 10 –

Dĺžka mm < 50 < 5 × d < 5 × d

Objemová hmotnosť kg.dm-3 > 1,0 > 1,2 > 1,2

Výhrevnosť MJ.kg-1 17,5 – 19,5 > 18 > 18

Obsah vody % < 12 < 10 < 10

Obsah popola % < 1,5 < 0,5 < 0,5

Oder % – < 2,3 < 2,3

Pojivo % – < 2 < 2

Obsah síry % < 0,08 < 0,04 < 0,04

Obsah dusíka % < 0,3 < 0,3 < 0,3

Obsah chlóru % < 0,03 < 0,02 < 0,02

Technologický proces výroby peliet:

Sušenie Prebieha v technologickej sušičke pri znížení relatívnej vlhkosti o 70 %, s priemernou vstupnou relatívnou vlhkosťou pilín 80 % a výstupnou relatívnou vlhkosťou 10 %. Táto časť technologického spracovania je pomerne energeticky náročná a preto bude maxi-málna snaha využiť na sušenie teplo z vlastnej kotolne na spaľovanie triedených odpa-dových kusov dreva, drevnej kôry a odrezkov z píl s vyššou vlhkosťou. V sušičke sa spolu s pilinami vysušia i štiepky z drtiča.

Jemné triedenie pilín Triedenie prebieha na triedičke so sitami, ktoré oddelia od seba vysušené štiepky z drvi-ča a piliny určené k peletovaniu. Z triedičky budú štiepky dopravené dopravníkom do skladu štiepok vedľa kotolne.

47

Homogenizácia pilín, filtrácia prachu Zo sušičky budú piliny dopravníkový systémom dopravené do homogenizačného zaria-denia – vyklepávača, kde sa otáčajúcimi lopatkami zhomogenizuje ich štruktúra, t.j. roz-bijú sa prípadné hrudky pilín vytvorené pri sušení a pod. Z tohto zariadenia sa dopravia do cyklónového usadzovača, v ktorom dôjde k odlúčeniu pilín a prachu. Prach bude od-sávaný elektrickým odsávačom do filtra odprašovača, piliny budú vypúšťané do zásobní-ka peletizérov pod cyklónovým usadzovačom. Peletovanie pilín Peletovanie sa uskutočňuje v peletizéri, kde pri zvýšenej teplote a zvýšenom tlaku, pri-daním nasýtenej vodnej pary, dochádza k fyzikálnym a chemickým zmenám jednotlivých zložiek dreva. Chladenie Pelety na výstupe z peletizéra majú teplotu asi 90 °C, preto je ich potrebné následne chladiť. Chladenie bude prebiehať v protiprúdnom chladiči, kde sa zníži teplota peliet na 30 – 35 °C.

Triedenie peliet na triedičke, odprašovanie Po vychladení sa pelety pretriedia na triedičke. Tu sa oddelia kvalitné pelety od prípad-ných nepodarkov alebo poškodených kusov a najmä od prachových podielov.

5.5.3 Výroba drevného uhlia

Výroba drevného uhlia je založená na princípe suchej destilácie (zuhoľňovania), čiže te-pelného rozkladu dreva. Podstatou tepelného rozkladu je zahrievanie dreva bez prístupu vzduchu na teplotu asi 400 oC. Pri rozklade vznikajú – okrem pevného zvyšku, drevného uhlia – mnohé vedľajšie produkty, ktoré sa delia na základe špecifických vlastností jed-notlivých zložiek na tri frakcie: vodnú, dechtovú a plynnú.

Vodná frakcia, nazývaná tiež surový drevný ocot, sa pri priemyselnej suchej destilácii zachytáva a spracuje. Získavajú sa z nej rozličné druhy kyselín (octová, mravčia, propio-nová, maslová) alkoholy, estery a iné produkty. Dechtová frakcia obsahuje dechtový olej a smolu, fenoly, uhľovodíky a iné zlúčeniny. Tretia plynná frakcia obsahuje veľké množ-stvo kysličníka uhličitého, kysličníka uhoľnatého, niečo metánu a ďalšie plynné zložky. Pre vysoký obsah uhlíka sa plynná frakcia využíva na výrobu generátorového plynu.

Drevné uhlie sa využíva v metalurgickom priemysle na obohacovanie zliatin o uhlík, v ťažkej organickej chémii pri výrobe sírouhlíka, ako filtračná hmota (známa náplň filtrov k plynovým maskám), v domácnostiach ako aromatické palivo na prípravu jedál, po akti-vácii v potravinárskom priemysle a inde.

Pri továrenskej suchej destilácii sa z jedného plnometra bukového dreva vyrobí asi 200 kg drevného uhlia, asi 400 kg tekutých splodín a asi 200 kg drevného uhlia, asi 400 kg tekutých splodín a asi 100 m3 nevyzrážateľných plynov. Pri výrobe drevného uhlia mimo továrenských zariadení sa spravidla získava len drevné uhlie, pretože splodiny unikajú v podobe pár a plynov do povetria. Výťažok drevného uhlia z ihličnatého dreva je 37 až 38 %, z listnatých drevín je o niečo nižší, asi 31-35%. Ihličnany produkujú viac dech-tu, z listnáčov najmä buk poskytuje až dvakrát toľko kyseliny octovej a metylalkoholu ako ihličnaté drevo. Z ekonomických dôvodov sa dnes drevné uhlie vyrába len z listnatých drevín.

48

Základnou zložkou drevného uhlia je uhlík. Množstvo uhlíka v drevnom uhlí nie je stále a závisí najmä od zuhoľňovacej teploty. Pri obvyklej zuhoľňovacej teplote 400 až 500 oC získa sa drevné uhlie s obsahom asi 80 % uhlíka, pri teplote zvýšenej na 600 oC sa obsah uhlíka zvýši na 92 % a pri 1 000 oC na 97 %. So zvyšujúcou sa teplotou obsah uhlíka v drevnom uhlí stúpa, zvyšuje sa i množstvo tekutých a plynných látok, kým množstvo drevného uhlia klesá. Zaujímavosťou je, že uhlie si zachováva štrukturálnu stavbu pô-vodného dreva, a preto podľa štruktúry možno určiť drevinu z ktorej bolo vyrobené.

Tepelný rozklad dreva patrí k najstarším a z chemického hľadiska k najzložitejším spô-sobom chemického spracovania dreva.

Pálenie dreva na uhlie v milieroch Pri pálení drevného uhlia v milieroch sa získava len drevné uhlie, pričom teplo potrebné na rozklad sa získava z dreva, ktoré sa zuhoľňuje. Princíp pálenia uhlia v milieroch nepos-kytuje možnosť zachytávať a využívať vedľajšie produkty. Zuhoľňovanie dreva v retortných peciach. „Retortné pece“ (železné pece) majú spoločný charakteristický znak v tom, že všetky sú prenosné a teplo potrebné na chemický pochod zuhoľnenia vyžaruje zuhoľňované drevo podobne ako v milieroch. Výsledok tepelného rozkladu dreva je drevné uhlie. V niekto-rých dokonalejších typoch pecí sa získavajú okrem drevného uhlia aj tekuté deriváty.

Zuhoľňovanie dreva v rezortných peciach sa pokladá za prechodné štádium medzi mi-lierením a továrenskou suchou destiláciou.

Rôzne dreviny majú odlišnú hustotu a rozdielny podiel dreviny, a preto sa spaľujú aj za rozdielny čas. Do jednej náplne treba dávať len jednu drevinu a polená približne rov-nako hrubé, bez väčších hrúbkových rozdielov. Pri optimálnych podmienkach zuhoľňo-vania by sa malo v prenosných retortných peciach získať okolo 100 kg drevného uhlia z 1 prm dreva. Na výrobu kvalitného drevného uhlia je najlepšou drevinou hrab a buk.

Vyrábať drevné uhlie z mokrého dreva je nehospodárne. Na rovnaké množstvo drev-ného uhlia sa spotrebuje 1,5 až dvakrát toľko mokrého dreva ako suchého. Na výrobu drevného uhlia v prenosných retortných peciach sa najlepšie hodí tenké drevo o hrúbke asi od 3 – 12 cm.

5.6 Technológie na spaľovanie biomasy

Intenzívny rozvoj v oblasti kotlov na spaľovanie biomasy nastal začiatkom sedemdesia-tich rokov v súvislosti so zvyšovaním cien klasických palív a snahou o využitie alternatív-nych zdrojov energie. Od pôvodných malých úprav uhoľných kotlov sa dospelo za nie-koľko rokov ku systémom, ktoré sa najmä v oblasti malých výkonov od uhľových kotlov dosť líšia. V uplynulých rokoch prebehla unifikácia systémov najmä na spaľovanie drev-ného odpadu. Do značnej miery k tomu prispela silnejúca legislatíva v oblasti ochrany životného prostredia, ktorá výrobcov núti dodržiavať odskúšané postupy a systémy spa-ľovania zaručujúce splnenie stále sa sprísňujúcich limitov na emisie produktov spaľova-nia. Technológie na spaľovanie dendromasy sa rozdeľujú nasledovne:

podľa druhu paliva na kotle na spaľovanie:

dreva

kôry

49

podľa veľkosti častíc paliva na kotle na spaľovanie:

jemnej frakcie piliny štiepky hobliny

hrubé frakcie brikety kusové drevo

podľa tepelného výkonu na kotle:

malé do 0,2 MW na vykurovanie domov, chát, bytoviek (15 – 40 kW) na vykurovanie malých prevádzok (40 – 200 kW)

stredné (0,2 – 10MW)

veľké (nad 10 MW)

podľa typu spaľovacej komory na:

kotle s pravouhlou spaľovacou komorou

kotle s valcovou spaľovacou komorou

podľa typu teplovýmenných plôch na:

kotle žiarotrubé

kotle rúrkové

podľa teplonosného média na kotle:

teplovodné (teplota vody do 110 ºC)

horúcovodné (teplota vody nad 110 ºC)

nízkotlaké parné (tlak pary do 0,05 MPa)

vysokotlaké parné (tlak pary nad 0,05 MPa)

Z výsledkov výskumu spaľovania biomasy uskutočneného Národným lesníckym centrom tieto základné poznatky:

Veľkosť a tvar spaľovacej komory musí zabezpečiť dokonalé vyhorenie plynnej a pev-nej horľavej zložky paliva tak, aby nedochádzalo k tepelným stratám v dôsledku dohorie-vania paliva v priestore výmenníku, spalinovodov, prípadne k úniku do ovzdušia.

Každé palivo po vstupe do spaľovacej komory obsahuje určité množstvo vody. Pred začiatkom horenia sa voda vyparuje a v spalinách odchádza do ovzdušia. Pre rýchle od-parenie vody je spaľovacia komora vybavená keramickou výmurovkou, ktorá absorbuje časť vyprodukovaného tepla, zabezpečuje teplotnú stabilitu priestoru horenia a napo-máha rýchlemu odparu vody. Platí, že čím je väčšia vlhkosť paliva, tým masívnejšia musí byť výmurovka spaľovacej komory.

Dosiahnutie vysokej energetickej účinnosti spaľovania je podmienené dostatočným premiešaním spaľovacieho vzduchu s horľavinou obsiahnutou v palive. Túto skutočnosť ovplyvňuje konštrukcia spaľovacieho roštu a spôsob prívodu spaľovacieho vzduchu. Čím dokáže rošt lepšie rozprestrieť palivo po celej ploche spaľovacieho priestoru, tým je lepší prístup spaľovacieho vzduchu k palivu a rovnomernejší proces horenia.

Výhodou šikmého roštu oproti vodorovnému je zosúvanie paliva vlastnou tiažou po rošte. K dokonalejšiemu rozhrnutiu paliva dôjde použitím šikmého pohyblivého roštu, kde roštnice vratným posuvom rozhrňujú palivo po celej ploche. Na šikmých roštoch je

50

možné spaľovať palivo s absolútnou vlhkosťou 70 % a viac. Alternatívou pevného šikmého roštu je podsuvný rošt, kde sa palivo vytláča do spaľo-

vacieho priestoru cez dno spaľovacej komory. Hornou hranicou absolútnej vlhkosti pali-va je hodnota 60 %.

Dokonalé premiešanie vzduchu s horľavinou zaručuje fluidné spaľovanie. To sa použí-va len v kotloch veľkých výkonov.

Obrázok 4 Rôzne spôsoby konštrukcie spaľovacieho roštu

Podmienkou optimálneho spaľovania je rovnomerný prísun vzduchu do celého priestoru spaľovacej komory. Moderné konštrukcie kotlov majú inštalovaný prívod vzduchu na minimálne troch miestach spaľovacieho priestoru (primárny, sekundárny a terciálny vzduch). Primárny vzduch sa vháňa pod rošt a podporuje horenie pevnej horľavej zložky paliva. Sekundárny a terciálny vzduch zabezpečuje vyhorenie prchavej zložky. Výhodou je použitie predhriateho vzduchu, čím sa zmenšujú energetické straty v spaľovacej ko-more. Pre zamedzenie tepelných strát sálaním tepla cez plášť kotla je výhodné chladenie stien spaľovacej komory a roštu. Ďalším účinkom chladenia je stabilizácia teploty spaľo-vacieho priestoru.

Značnou prevádzkovou nevýhodou spaľovania biomasy v porovnaní napr. so zemným plynom je neschopnosť udržania vyhovujúcich parametrov spaľovania pri výkonovom zaťažení kotla pod hodnotou 30 resp. 50 % menovitého výkonu. Príčinou je pokles teplo-ty v spaľovacom priestore a ochladzovanie výmurovky. Proces spaľovania prechádza do procesu pyrolýzy s tvorbou vedľajších chemických produktov. Dochádza ku kondenzácii pár a zvýšenému úniku nespálenej prchavej horľaviny do ovzdušia a nedokonalému vy-horeniu pevnej horľaviny (viac popola). Priamym dôsledkom je zanášanie výmenníkov kotlov a rýchlejšia korózia kovových častí. Problém sa vyskytuje najmä pri použití vlhké-

Pridávanie materiálu

Mechanizmus

pre odstránenie

popolaPrimárny

vzduch

Primárny

vzduch


Výsyp

popola

Výsyp

popola



Výsyp

popola

Primárny

vzduch

Primárny

vzduch

51

ho paliva. Tento nedostatok možno pri väčších kotloch kompenzovať prídavnými horák-mi na zemný plyn (stabilizačné palivo), alebo inštalovaním tzv. vnútorných kotlových okruhov, čo je menej efektívne riešenie.

Obrázok 5 Privádzanie vzduchu do kotla

Najlepším riešením tohto problému je použitie takej výkonovej konfigurácie kotlov, aby každý mohol pracovať v priaznivom výkonovom režime. Na kvalitu spaľovania priaznivo vplýva aj rozmerová a vlhkostná rovnorodosť použitého paliva. Prísun spaľovacieho vzduchu sa spravidla počas skúšobnej prevádzky nastaví tak, aby vyhovoval palivu v urči-tom rozmedzí vlhkosti a zrnitosti. Po prudkej zmene týchto vlastností vznikajú problémy s účinnosťou spaľovania (prebytok, nedostatok vzduchu) a tiež napr. k vynášaniu paliva zo spaľovacej komory.

Problém možno riešiť plynulou reguláciou prísunu spaľovacieho vzduchu v spätnej väzbe na kyslíkovú sondu na výstupe spalín z kotla. Lacnejším riešením, ak je to možné, je miešanie paliva.

Nezanedbateľným faktom je spôsob dávkovania paliva do spaľovacej komory. Čím je dávkovanie rovnomernejšie, tým menej sa ochladzuje spaľovacia komora a eliminuje sa lokálny nedostatok spaľovacieho vzduchu. Tomuto kritériu viac vyhovujú závitovkové podávače ako piestové.

Na kvalitu spaľovacieho procesu a životnosť technológie má negatívny vplyv zvýšený podiel anorganických prímesí v palive (zem, skaly, kovy). Pri spaľovaní paliva z tvrdých listnáčov, najmä duba je vhodné použiť pri výrobe spaľovacej komory materiály so zvý-šenou odolnosťou voči korózii. Aj keď to súčasná legislatíva neprikazuje, doporučuje sa použitie odlučovačov pri kotloch už od výkonu 100 kW.

Palivový zásobník kotolne a dopravné trasy paliva musia zodpovedať zrnitosti použi-tého paliva, aby sa predchádzalo častým poruchám. Pri kotolniach od výkonu 500 kW a viac sa doporučujú kryté zásobníky s vyhrňovacími tyčami, ktoré sú vhodné pre piliny, hobliny, štiepky a drvinu do zrnitosti 150 mm. Pri palive o zrnitosti do 35 mm možno použiť bežné okrytované závitovkové dopravníky. Pri zrnitosti 35 – 150 mm sú vhodné pásové dopravníky alebo masívne závitovkové dopravníky.

Palivo

Podavač

Terciálny vzduch

Sekundárny

vzduch

Dohorievanie

Splyňovanie

a horenie

Sušenie

Primárny

vzduch je všade

pod roštom

Spalovanie

52

5.7 Spaľovanie biomasy, fosílnych palív a ich vplyv na životné prostredie

Zabezpečenie energetických potrieb ľudstva a ekologické problémy patria medzi základ-né problémy ľudstva, ktoré majú globálny charakter. Pri produkcii energie z primárnych zdrojov vznikajú látky, ktoré v najväčšej miere znečisťujú životné prostredie. V súčasnosti už nie je prípustné pri riešení energetického problému opomenúť environmentálne hľa-diská. Energetika ako odvetvie národného hospodárstva má závažné environmentálne účinky, ktoré sa prejavujú najmä v blízkosti zdrojov a ovplyvňujú tak priľahlé ekosysté-my, ale často prerastajú až do regionálnych, prípadne globálnych dôsledkov. Ovplyvňuje biosféru najmä zvyšovaním obsahu oxidu uhličitého, siričitého a oxidov dusíka v atmo-sfére, mechanickým a chemickým znečistením atmosféry tuhými časticami, chemikália-mi, ako i produkciou odpadového tepla do biosféry a znečisťovaním biosféry rádioaktív-nymi látkami. Prakticky nie je možné, aby v dôsledku energetického využívania prírody neprebiehali aj následné zmeny v kvalite životného prostredia. Je však nevyhnutné dô-sledne kontrolovať, aktívne riadiť a predvídať vývoj energetiky tak, aby neboli narušené samoregulačné mechanizmy biosféry, aby sa predišlo vzniku a rozvoju nevratných zmien v ekosystémoch. Potrebné je taktiež eliminovať vratné zmeny, ak nastanú a obmedziť ich rozsah a intenzitu na minimum.

Klasické fosílne palivá (uhlie, ropa, zemný plyn) predstavujú v súčasnej dobe viac ako 3/4 celkovej svetovej spotreby energie, keď sa na štruktúre spotreby primárnych zdrojov vo svete podieľajú viac ako 77 %-ami. Z hľadiska miery zastúpenia nasledujú tradičné obnoviteľné zdroje – 11 %, vodné elektrárne – 6 %, jadrové elektrárne – 5 % a nové ob-noviteľné zdroje – 2 %.

Základným rozdielom pri spaľovaní biomasy v porovnaní s fosílnymi palivami sú emi-sie oxidu uhličitého (CO2). Pri spaľovaní fosílnych palív dochádza k produkcii CO2 a ná-sledne k zvyšovaniu koncentrácie tohto plynu v zemskej atmosfére. Tento jav výz-namnou mierou prispieva k súčasným globálnym zmenám klímy, čo má za následok ná-rast teplôt za posledné desaťročia, prípadne vytváranie tropických hurikánov a cyklónov. Spaľovaním fosílnych palív sa uvoľňujú do ovzdušia látky, ktoré boli milióny rokov ulože-né v zemských hlbinách. Nastáva tak nerovnováha pri emitovaní dodatočného množstva CO2 do atmosféry a následne vzniká takzvaný „skleníkový efekt“. Pri spaľovaní zemného plynu dochádza taktiež ku produkcii týchto emisií, hlavne skleníkového plynu CO2, avšak asi o 40 % v menšom množstve ako pri spaľovaní fosílnych palív, napr. uhlia. Je potrebné spomenúť, že aj pri spaľovaní biomasy sa produkuje CO2 je to však oxid uhličitý, ktoré na seba naviazali rastliny vo forme chemických väzieb v priebehu svojho života. Pokiaľ teda hovoríme o CO2 z drevnej biomasy tak je to za obdobie niekoľkých desaťročí, maximálne storočí. Preto tento proces považujeme za CO2 neutrálny. Napríklad JONAS, HANEDER (2001) uvádzajú, že smrek s drevnou hmotou 1 m3 v priebehu svojho života uložil najme-nej 200 kg uhlíka (C), resp. odobral z atmosféry okolo 750 kg CO2.

Ani spaľovanie dendromasy nezostáva úplne bez vplyvu na životné prostredie. Pri spaľovaní dendromasy, okrem hlavných produktov horenia paliva oxidu uhličitého CO2 a vodnej pary H2O spaliny obsahujú i vedľajšie produkty, akými sú: oxid uhoľnatý CO ako výsledok nedokonalej oxidácie uhlíka obsiahnutého v horľavine paliva, oxidy dusíka NOX vytvorené oxidáciu palivového dusíka, nezoxidované (nespálené) produkty termického rozkladu označované ako organický uhlík ∑C a produkty sprievodných chemických reakcii prebiehajúcich v kúrenisku tepelného zariadenia akým je napríklad tvorba oxidov dusíka NOX vznikajúcich cestou vysokoteplotnej oxidácie vzdušného dusíka s kyslíkom. Uvedené vedľajšie produkty horenia paliva nachádzajúce sa v spalinách sú podľa súčasnej legisla-

53

tívy o ochrane ovzdušia zaradené do skupiny základných znečisťujúcich látok.

Obrázok 6 Kolobeh uhlíka (zdroj internet)

V zmysle Prílohy 6.1, Vyhlášky MŽP SR č. 706/2002 Z. z. do skupiny základných znečisťu-júcich látok z procesu spaľovania palív patria nasledovné znečisťujúce látky:

tuhé znečisťujúce látky TZL,

oxid uhoľnatý CO,

oxidy dusíka NOX (suma NO + NO2, vyjadrené formou NO2),

organické látky (∑C), označované aj ako celkový organický uhlík (TOC). Spaľovanie dreva a inej hmoty rastlinného pôvodu je na rozdiel od iných pevných fosíl-nych palív špecifické tým, že v procese spaľovania sa uvoľňuje podstatne vyšší podiel prchavej horľaviny, ktorej úplná oxidácia si vyžaduje vytvorenie v spaľovacom priestore kúreniska špecifické podmienky. Súčasný stav techniky pre spaľovanie dendromasy ne-zabezpečuje pre všetky prevádzkové stavy procesu spaľovania úplnú oxidáciu horľaviny paliva. Emisno-technologickými meraniami a analýzami spalín zo spaľovania dreva boli v spalinách identifikované chemické zlúčeniny obsahujúce organický uhlík: formaldehyd, fenol, naftalín. Ich koncentrácie v rozsahu 5 – 660 mg.mn

3 v spalinách, nie sú mimoriadne vysoké, obsahujú však aldehydy, ktoré v atmosfére rýchlo podliehajú fotodisociácií a stávajú zdrojom voľných radikálov v ovzduší. Uvedená skutočnosť je premietnutá v environmentálnej legislatíve tým, že pre spaľovacie zariadenia spaľujúce palivo – dre-vo, drevný odpad a iná hmota rastlinného pôvodu, je stanovený aj emisný limit: organic-ké látky, označovaný aj ako celkový organický uhlík ∑C.

Tabuľka 25 Vzájomné porovnanie energetických vlastností dendromasy a fosílnych palív

Parameter Jednotka

Palivo

Fosílne palivá Dendromasa

Č. uhlie H. uhlie Rašelina Drevo Kôra

Obsah C [%] 73 – 84 65 – 75 50 – 60 48 – 50 46 – 48

H [%] 3,5 – 5,0 4,5 – 5,5 5,0 – 6,5 6,0 – 6,5 5,5 – 6,0

0 [%] 2,8 – 11,3 20 – 30 25 – 35 38 – 42 36 – 40

S [%] 1 – 3 0,1 – 0,3

N [%] 1 – 2 1,0 – 2,5 0,01 – 0,2 0,3 – 1,2

Obsah popolovín [%] 6 – 15 6 – 12 2 – 10 0,4 – 0,7 3 – 6

Bod tavenia popola [°C] 1 100 – 1 300 1 100 – 1 300 1 100 – 1 200 1 200 – 1 400 1 100 – 1 200

54

Parameter Jednotka

Palivo

Fosílne palivá Dendromasa

Č. uhlie H. uhlie Rašelina Drevo Kôra

Prchavé horľaviny [%] 10 – 50 50 – 60 60 – 70 75 – 85 70 – 80

Priestorová hmotnosť

[kg.m-3] 770 – 880 650 – 780 270 – 400 320 – 420 300 – 350

Rozsah vlhkosti [%] 6 – 12 40 – 60 40 – 55 30 – 55 40 – 65

Priemerná vlhkosť [%] 9 50 47,5 40 50

Výhrevnosť sušiny [MJ.kg-1] 27 – 31 21 – 23 20 – 23,5 17,5 – 19 18 – 19

Efektívna výhrevnosť

[MJ.kg-1] 25,2 12,3 10 10,2 8,2

Tabuľka 26 Objemová hmotnosť a výhrevnosť vzduchosuchého dreva

Druh paliva

Objemová hmotnosť

sušiny

Objemová hmotnosť pri vlhkosti w = 25%

Výhrevnosť pri vlhkosti w = 25%

Množstvo paliva [kg]

[kg.m-3] [kg.plm-1] [kg.prm-1] [MJ.kg-1] [MJ.plm-1] [MJ.prm-1]

Smrek 430 575 415 13,1 7 350 5 440 1

Jedľa 430 575 415 14,0 8 040 5 800 0,94

Borovica 510 680 495 13,6 9 250 6 730 0,96

Smrekovec 545 725 525 13,4 9 720 7 040 0,98

Topoľ 400 530 360 12,3 6 540 4 440 1,07

Jelša 480 640 430 12,9 8 260 5 550 1,02

Vŕba 500 665 450 12,8 8 490 5 740 1,02

Breza 585 780 525 13,5 10 550 7 100 0,97

Jaseň 650 865 858 12,7 11 010 7 450 1,03

Buk 650 865 585 12,5 10 830 7 320 1,05

Dub 630 840 565 13,2 11 050 7 430 0,99

Hrab 680 905 610 12,1 10 970 7 400 1,08

Agát 700 930 630 12,7 11 850 8 030 1,03

Zdroj: Ing. Ján Novák, http://enerqie.tzb-info.cz/ Tabuľka 27 Jednotky pre objemy dreva a ich prepočty

Drevo

plnometer [plm] Uložené drevo

priestorový – rovnaný meter [prm] Štiepka

priestorový – voľne sypaný meter [prms]

[plm] 1.0 1,43 2,43

[prm] 0,7 1,0 1.7

[prms] 0,41 0,59 1,0

[plm] = 1 m3 drevnej hmoty (plnometer) [prm] = 1 m3 rovnaných polien, obsahuje 60 – 75 % dreva (priestorový meter) [prms] = 1 m3 voľne uloženej nezhutnenej štiepky (priestorový meter)

Tabuľka 28 Energetické jednotky a ich prepočet

J kJ kWh

1 J = 1 0,001 2,78 × 107

1 kJ = 1 000 1 2,78 × 10"4

1 kWh = 3,6 × 106 3 600 1

1 kcal = 4 190 4,19 0,00116

Prepočet energetických jednotiek: Energie je schopnosť vykonať prácu, tzn. pohyb so zaťažením. Fyzikálna jednotka práce zodpovedá súčinu (sily × dráha), tj. Newtonmetrov [Nm] alebo Joulou [J]. Výkon zname-ná prácu za jednotku času, preto 1 J/s = 1 W (Watt).

55

Tabuľka 29 Výkonové jednotky a ich prepočet

W kW kcal h

1 W 1 0,001 0,860

1 kW 1 000 1 860

1 kcal/s 4 190 4,19 3 600

1 kcal/h 1,16 1,16 × 10'4 1

6. Náklady, ekonomická efektívnosť a projekty využívania biomasy na energetické účely

K zisteniu ekonomickej efektívnosti a rentability produkcie tepla z biomasy je potrebné analyzovať nákladové položky a výnosy a porovnať ich s potenciálnymi alternatívami. Do tohto komplexného procesu vstupuje množstvo externých faktorov akými sú napr. vývoj, súčasná situácia a trendy na trhoch fosílnych palív a alternatívnych energetických nosi-čov, ich dostupnosť, ceny, vplyv na životné prostredie, vývoj technológií spracovania a spaľovania biomasy, energetická politika a podpora obnoviteľných foriem energie zo strany štátu, zvýšenie energetickej nezávislosti krajiny a pod.

6.1 Zhodnotenie ekonomickej efektívnosti energetickej plantáže

Pri výpočte ekonomickej efektívnosti energetickej plantáže sa počíta s 3-ročným obnov-ným cyklom a celkovou 24-ročnou životnosťou tohto porastu. Výmera porastu je presne 1,0 ha.

6.1.1 Náklady

Charakter nákladov je iný ako u iných typov lesných porastov. Ide tu o najintenzívnejší spôsob pestovania rýchlorastúcich drevín. Z tabuľky 30 je zrejmé, že náklady sú podobné nákladom pri pestovaní poľnohospodárskych plodín. Plochu je potrebné na jeseň pred výsadbou zorať. V jarnom období zosmykovať a prihnojiť umelým hnojivom. Výsadba sa vykonáva zimnými osovými odrezkami. Potreba sadeníc je 10000 ks. ha-1. Do 1 týždňa po výsadbe sa plocha chemicky ošetrí herbicídom. Účinky herbicídu trvajú cca 6 týždňov. Po tomto období sa pristupuje ku kypreniu pôdy medzi radmi. V jesennom období, kedy porast ohrozuje najmä raticová zver, sa plocha chemicky ošetrí proti zveri. V ďalšom roku sa pôda medzi radmi 2 x skultivuje. V ďalších rokoch to už nie je potrebné, nakoľko porast je natoľko zapojený, že nedovolujel rásť burinám.

56

Tabuľka 30 Hektárové náklady na založenie a následnú starostlivosť o energetický porast

Nákladová položka MJ Počet MJ

Náklady (€)

jednotkové celkové

Nák

lad

y n

a za

lože

nie

a s

taro

stliv

osť

1. rok

Orba ha 1 120,00 120,00

Príprava plochy ha 1 160,00 160,00

Hnojenie ha 1 110,00 110,00

Sadbový materiál ks 10 000 0,07 700,00

Výsadba ha 1 215,00 215,00

Chemické ošetrenie proti burine ha 1 115,00 115,00

Kyprenie medzi radmi (2×) ha 2 70,00 140,00

Ochrana proti ohryzu ha 1 95,00 95,00

Náklady v prvom roku 1 655,00

2. rok Kyprenie medzi radmi (2×) ha 2 70,00 140,00

Náklady v druhom roku 70,00 140,00

Celkové pestovné náklady 1 795,00

Ako už bolo spomenuté, obnovná doba energetickej plantáže pri mini rotácii je 3 roky. Celková životnosť plantáže je 24 rokov. To znamená, že celkovo sa porast vyťaží 8-krát. Ťažba energetického porastu sa vykonáva kombajnom so špeciálnym nástavcom. Nie je potrebné, aby obhospodarovateľ vlastnil takýto stroj, ale ťažba kombajnom sa dá objed-nať ako služba u niektorých firiem. K ťažbovým nákladom sa pripočítavajú aj náklady na manipuláciu a odvoz štiepky. Tie v roku 2011 boli na úrovni 10 €.t-1.

Tabuľka 31 Hektárové ťažbové náklady energetického porastu

Nákladová položka MJ Počet MJ

Náklady (€)

jednotkové celkové

Nák

lad

y n

a ťa

žbo

vú č

inn

osť

3. r

ok Ťažba kombajnom ha 1 550,00 550,00

Ťažbové náklady v 3. roku

550,00

6. r



550,00

9. r



550,00

12

.

rok Ťažba kombajnom ha 1 550,00 550,00


550,00

15

.



550,00

18

.



550,00

21

.



550,00

24

.



550,00

Náklady na manipuláciu a odvoz štiepky t 420 10,00 4 200,00

Celkové ťažbové náklady

8 600,00

6.1.2 Výnosy Jediným sortimentom, ktorý je možno vyrobiť pri energetickom poraste s veľmi krátkou rubnou dobou (3 – 5 rokov) je štiepka. Výnosy pri energetickom poraste predstavujú teda výnosy z predaja štiepky (tabuľka 32). V roku 2011 bola priemerná výkupná cena štiepky na úrovni 46,70 €.t-1. Pre výpočet ceny v ďalších rokoch sa použila 1%-ná ročná diskontná sadzba. Táto cena predstavuje výkupnú cenu štiepky o vlhkosti 25 – 35 %. Vlhkosť štiepky po vyťažení je v závislosti od klonu 48 – 53 %. Preto sa niekoľko týždňov

57

necháva na medziskladoch, kým nepreschne na danú vlhkosť. V zahraničí sa štiepka pri-krýva špeciálnou textíliou (TenCate Toptex), ktorá urýchľuje vysušovanie štiepky.

Produkcia dendromasy energetickej plantáže nie je počas celej jej životnosti rovnaká. V prvých troch rokoch je najnižšia. Od tohto obdobia má produkcia stúpajúcu tendenciu. Až do približne 10. roku. Po tomto období sa znižuje pňová výmladnosť týchto drevín. Klesá počet výhonov na jeden kmeň a tým aj produkcia dendromasy. Treba poznamenať, že životnosť energetického porastu s veľmi krátkou rubnou dobou sa pohybuje okolo 25 rokov. Aj z grafu (obrázok 2) je zrejmé, že v posledných troch rokoch je produkcia veľmi nízka.

Obrázok 2 Grafické znázornenie vývoja produkcie dendromasy v energetickom poraste

Tabuľka 32 Výnosy z energetickej plantáže

Sortiment Objem Výnos za 1m3 Celkový výnos

štiepka 42 46,70 1 961,40

Spolu (1 – 3) 1 961,40

Štiepka 51 48,10 2 453,10

Spolu (3 – 6) 2 453,10

Štiepka 57 49,50 2 821,50

Spolu (6 – 9) 2 821,50

Štiepka 66 51,00 3 366,00

Spolu (9 – 12) 3 366,00

štiepka 63 52,50 3 307,50

Spolu (12-15) 3 307,50

štiepka 57 54,10 3 083,70

Spolu (15-18) 3 083,70

štiepka 48 55,70 2 673,60

Spolu (18-21) 2 673,60

štiepka 36 57,40 2 066,40

spolu (21-24) 2 066,40

Celkové tržby 21 733,20

Sumárny prehľad o nákladoch a výnosoch ako aj o ekonomickej efektívnosti dáva nasle-dujúca tabuľka.

Tabuľka 33 Výpočet ekonomickej efektívnosti energetickej plantáže s mini rotáciou

P.č.

Položka Rok

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1.

Založenie porastu a následná starostlivosť

1 655 140

2. + Výnosy z predaja 0 0 1 961 0 0 2 453 0 0 2 821 0 0 3 366 0 0 3 307 0 0 3 083 0 0 2 674 0 0 2 066

3. + Dotácia 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4. - Náklady na ťažbu 0 0 550 0

550 0 0 550 0 0 550 0 0 550 0 0 550 0 0 550 0 0 550

5. - Náklady na odvoz a manipuláciu

0 0 420 0 0 510 0 0 570 0 0 660 0 0 630 0 0 570 0 0 480 0 0 360

6. = Zisk pred zdanením 0 0 991 0 0 1 393 0 0 1 701 0 0 2 156 0 0 2 127 0 0 1 963 0 0 1 644 0 0 1 156

7. - Daň 19% 0 0 188 0 0 265 0 0 323 0 0 410 0 0 404 0 0 373 0 0 312 0 0 219,64

8. = Čistý zisk 0 0 803 0 0 1128 0 0 1378 0 0 1746 0 0 1723 0 0 1590 0 0 1332 0 0 936,36

9.

kumulovaný CF 0 0 803 803 803 1 931 1 874 1 874 3 309 3 123 3 123 5 056 4 639 4 639 6 778 6 066 6 066 8 368 7 315 7 315 9 700 8 297 8 297 10 636

Čistý zisk 8 841

6.2 Ekonomické zhodnotenie technológii pre dezintegráciu, skladovanie a transport biomasy

6.2.1 Štiepkovanie biomasy

Energetickú štiepku získavame dezintegráciou biomasy pomocou štiepkovačov, pričom táto biomasa môže pochádza z nasledovných zdrojov:

biomasa z energetických plantáží,

biomasa nehrúbia zo zvyškov po úmyselnej ťažbe,

biomasa z nehrúbia z porastov postihnutými kalamitami,

biomasa z prečistiek a prerezávok z mladých porastov,

biomasa z energetických porastov. Dôležitým faktorom ekonomickej efektívnosti produkcie štiepky je koncentrácia objemu biomasy na určitej ploche. Z týchto dôvodov je napr. štiepkovanie nehrúbia v rozptýlenej ťažbe ekonomicky neefektívna. Najvyššia koncentrácia objemu je pri energetických plan-tážach, porastoch a pri výskyte koncentrovaných náhodných ťažieb. Z hľadiska ekono-mickej efektívnosti je dôležité aby presuny štiepkovača boli čo najmenšie a aby bol vyu-žívaný vo viacsmennej prevádzke. Efektivitu je možné zvýšiť tiež napr. zásobovaním štiepkovača pohonnými hmotami a pod. Ďalší predpoklad efektívnej produkcie štiepky je jej dostupnosť a zabezpečenie odberu zo strany odberateľov.

Z hľadiska procesov produkcia biomasy zahŕňa ťažbu stromu, manipuláciu (odvetve-nie, krátenie), priblíženie a štiepkovanie. Pri ekonomickom zhodnotení rozdeľujeme technológie štiepkovania podľa stupňa mechanizácie do troch základných častí: nízky, čiastočný a úplný stupeň mechanizácie. Stručný popis vybraných jednotlivých technolo-gických postupov je nasledovný: 1. ťažba – JMP, ručné vyťahovanie na linku, štiepkovanie so štiepkovačom na ručné

prikladanie, transport štiepky traktorom s prívesom 2. ťažba – JMP, vyťahovanie – kôň, približovanie traktor so zverným oplenom štiepko-

vanie časovo oddelené štiepkovačom s hydraulickou rukou pri lesnej cene, resp. na OM

3. ťažba – JMP, vyťahovanie, približovanie – traktor, časovo oddelené štiepkovanie na lesnej ceste, resp. OM

4. ťažba – JMP, vyťahovanie - traktor, približovanie traktor so zverným oplenom na sklad, štiepkovanie na sklade

5. ťažba – harvestor, vyvážanie – Forwarder, štiepkovanie na OM, príp. lesnej ceste 6. ťažba, štiepkovanie – plne mechanizovaná – štiepkovací harvestor s kontajnerom,

výmena kontajnera – na odvozný mechanizmus – OM, lesná cesta Nákladovosť uvedených technologických postupov (€/t, čerstvej štiepky) na lokalite odvozné miesto, resp. lesná cesta podľa dimenzie stromov meraných priemerom v d1,3 je uvedená v tabuľke 34. Nákladovosť je prepočítaná v €/t resp. čerstvej štiepky smreka pri relatívnej vlhkosti dreva 35 %.

60

Tabuľka 34 Nákladovosť technologických postupov výroby lesnej štiepky

Technologický postup Náklady

d1,3 = 10 cm Náklady

d1,3 = 15 cm Náklady

d1,3 = 20 cm

€/t €/t €/t

1. 56 50 –

2. 78 52 –

3. 65 49 41

4. 80 47 35

5. 162 66 49

6. 105 56 44

Pri výpočte nákladovosti sa uvažovalo s realizáciou dodávateľského spôsobu s kalkulá-ciou mzdových nákladov 25 €/h. V nákladovosti je zahrnutá hodnota energetického smrekového dreva. Na základe analýzy technologických procesov môžeme vyvodiť záver že pri dimenzii stromov do 10 – 15 cm v d1,3 sú ekonomicky najefektívnejšie technológie s nízkym stupňom mechanizácie. S rastúcim priemerom sa ekonomická efektívnosť pre-súva k technológiám s čiastočnou resp. úplnou mechanizáciou. Často krát pri produkcii štiepky nie je možné využiť najefektívnejšiu technológiu. Nízko mechanizované postupy sú napr. vhodné pre vlastníkov lesov s malou výmerou, pri výrobe štiepky z prečistiek a prerezávok. V prípade produkcie štiepky pre veľké teplárne, alebo produkcii štiepky z energetických plantáží a energetických porastov je nutné produkovať štiepky vo veľ-kých objemoch. V tabuľke je uvedená hodinová produkcia čerstvej štiepky (t/h) analyzo-vaných technologických postupov pri odvoznej vzdialenosti 5 km. (Leitfaden Bioenergie).

Tabuľka 35 Výkon technológií štiepkovania (t/h čerstvej štiepky)

Technologický postup Výkon d1,3 = 10 cm (t/h) Výkon d1,3 = 15 cm (t/h) Výkon d1,3 = 20 cm (t/h)

1. 0,32 0,37 –

2. 0,39 0,63 –

3. 0,46 0,65 0,81

4. 0,84 1,25 1,51

5. 0,77 1,60 2,04

6. 1,23 1,97 2,30

Pri produkcii štiepky z tvrdých listnatých drevín následkom vyššej sypnej hmotnosti sú náklady na produkcii štiepky o cca. 30 % lacnejšie.

Lesy SR z technologického hľadiska využívajú pri produkcii štiepky stromovú metódu. Najvhodnejšia časť stromu na štiepkovanie je vrcholcová časť, prípadne celé stromy z prebierok a prečistiek. Maximálny priemer kmeňov je 25 – 30 cm. Vrcholce stromov, resp. celé stromy z mladších porastov sú približované vývoznou súpravou na OM alebo okraj lesnej cesty s následným štiepkovaním mobilným štiepkovačom. Štiepkovanie je výhodné od približovania časovo oddeliť. V časovom odstupe môžeme koncentrovať viac drevnej hmoty a zároveň čerstvé drevo môže pred štiepkovaním preschnúť, najmä ak realizujeme ťažbu v letných mesiacoch. Ročný výkon štiepkovača využívaného Lesmi SR v 6 dňovej týždennej prevádzky (12 hodín denne) je 18 tis. ton štiepky.

V SR je nákladovosť výroby štiepky v porovnaní s Nemeckom a Rakúskom vzhľadom na nižšie náklady práce a hodnotu energetického dreva nižšia. Nákladová cena štiepky produkovaná Centrom Biomasy Lesy SR, š. p., je v súčasnosti na úrovni 1 350 Sk/t. V nákladovej cene je zahrnuté:

štiepkovanie vrátane pomocných prevádzok 25 %,

doprava 20 – 25 %,

režijné náklady 10 %,

hodnota energetického dreva 35 – 45 %.

61

Náklady na štiepkovanie zahŕňajú náklady na odpisy (odpisy štiepkovača, strojov), po-honné hmoty, mzdy a opravu a údržby. V prepočte na jednu tonu produkovanej štiepky relatívny podiel nákladov štiepkovania je nasledovný (Lesy SR):

Odpisy - 24 % PHM - 20 % Opravy, údržba - 28 % Mzdy - 28 %

Najvyšší podiel predstavujú náklady na mzdy a opravy a údržbu. Výška odpisov je pod-mienená výškou investície, dobou odpisovania a výkonom štiepkovača. K nákladom štiepkovania musíme tiež zahrnúť náklady pomocných prevádzok (napr. náklady na zá-sobovanie štiepkovača PHM).

6.2.2 Skladovanie biomasy

Skladovanie energetickej štiepky znamená dodatočné náklady na výstavbu a prevádzku skladu, transport a nakladanie štiepky. Z ekonomického hľadiska najefektívnejší spôsob je priamy odvoz štiepky k odberateľovi bez jej skladovania. Pri dlhodobejšom skladovaní štiepky dochádza často krát k stratám na hmote, ktorú spôsobujú baktérie a huby. Na strane druhej skladovaním čerstvá štiepka v závislosti od vonkajších podmienok a dĺžke skladovania schne. Z tohto dôvodu sú energetické straty nižšie ako straty na objeme.

Najefektívnejšou formou skladovania je skladovanie neštiepkovaného energetického dreva v poraste, odvoznom mieste, okraji lesnej cesty alebo na sklade. Neštiepkované drevo schne rýchlejšie, pričom v dreve sa tvorí podstatne menej spór húb a nedochádza k stratám na hmote. Napriek neefektívnosti skladovania dochádza k situáciám, kedy je skladovanie štiepky nutné, napr. pri vytváraní rezervných zásob štiepky, alebo kôrovco-vej kalamite, kedy je urýchlené spracovanie a štiepkovanie nevyhnuté a zhodou okolnos-tí priamy transport do teplární nie je možný. Štiepku môžeme skladovať voľne, pod prístreškom, prípadne v hale na nespevnenej ploche, alebo spevnenej základovej platni. Nákladovosť skladovania závisí najmä od spôsobu uskladnenia štiepky.

Najnižšie náklady na skladovanie sú vtedy, ak je k dispozícii skladovací krytý priestor. Medzi najlacnejšie varianty patrí voľné skladovanie bez podlahy. Pri tomto skladovaní dochádza na druhej strane k najväčším stratám na sušine a k energetickým stratám, čo vedie k hodnotovo najvyšším stratám na skladovanie. Najvyššie náklady na skladovanie sú v novovybudovaných skladovacích priestoroch. K najvyšším energetickým stratám dochádza pri nekrytom skladovaní a pri skladovaní bez podlahy na voľnej zemi.

6.2.3 Transport biomasy

Výšku nákladov spojených s prepravou biomasy ovplyvňuje predovšetkým miesto pre-daja dreva. Prepravné náklady sú limitujúcou nákladovou položkou, ktorá rozhoduje o maximálnej prepravnej vzdialenosti, na ktorú je efektívne biomasu prepravovať. Rov-nako je potrebné eliminovať cykly nakladania a vykladania, ako i v maximálnej miere vylúčiť protismernú prepravu biomasy.

V podmienkach SR sa biomasa prepravuje prevažne cestnou dopravou. Alternatívou je železničná doprava. V prípade použitia železničnej dopravy sa najčastejšie používajú podvozkové vysokostenné vagóny. Cena prepravného je kalkulovaná podľa taríf pre pre-pravu vozňových zásielok na základe hmotnosti zásielky a prepravovanej vzdialenosti.

62

K tarife sú pripočítané doplňujúce a ostatné poplatky. Cestná doprava vďaka svojej rýchlosti, mobilite, dostupnosti a cene výrazne prevyšu-

je železničnú dopravu. Jej hlavnými nevýhodami sú: vyššie poškodzovanie životného prostredia a nehodovosť. Cena prepravného sa stanovuje individuálne na základe doho-dy medzi prepravcom a dopravcom najčastejšie ako cena za prepravený kilometer, resp. cena za prepravenú tonu štiepky.

Štiepka sa prepravuje voľne v ložnej ploche nadstavby dopravného prostriedku alebo v kontajneroch. V prípade prepravy inej formy dendromasy napr. palivového dreva sa preprava realizuje vo forme rovnaného guľatého alebo štiepaného dreva obyčajne v dĺžkach 1 m, alebo ako krátené štiepané drevo pripravené priamo na spaľovanie. Rov-nané palivové drevo sa prepravuje na ložnej ploche dopravného prostriedku, krátené štiepané drevo sa najčastejšie prepravuje ložené na europaletách. Pelety sa prepravujú balené vo vakoch, vreciach, voľne ložené v cisterne alebo kontajneroch.

Kalkulácia dopravných nákladov vychádza z predpokladu, že štiepka a palivové drevo sa nenachádzajú u konečného odberateľa a že je potrebné prepraviť ich z miesta ich výroby, resp. skladu. Jednotkové dopravné náklady (Sk/t/km) závisia od druhu doprav-ného prostriedku, jeho nosnosti, sadzby prepravného na 1 km a dodatočných nákladov súvisiacich s naložením a vyložením nákladu. Dopravné náklady na jednotku narastajú s dopravnou vzdialenosťou a znižujú sa s narastajúcou nosnosťou automobilov.

Výsledné priemerné prepravné náklady na t štiepky podľa prepravnej vzdialenosti a druhu prostriedku sú uvedené v tabuľke 36.

Tabuľka 36 Priemerné náklady prepravy štiepky

Odvozná vzdialenosť

(km)

Priemerné prepravné náklady štiepky €/t-1

Nákladný automobil sólo (40 m3)

Nákladný automobil náves (90 m3)

5 3,3 2,8

10 4,5 3,7

20 7,1 5,3

30 9,6 7,0

50 14,7 10,3

70 19,8 13,7

100 27,4 18,7

6.3 Výnosy objektov na výrobu tepla a kalkulácia ceny tepla

Výnosy teplárne pozostávajú z predaja produkovaného tepla a z výnosov vo forme dotá-cií, príspevkov z fondov EÚ a pod.

Výnosy z predaja tepla sú ovplyvnené cenou a množstvom predaného tepla. Cenu tepla reguluje rozhodnutím Úrad pre reguláciu sieťových odvetví (ÚRSO). Predajná cena každého objektu produkujúceho tepla podlieha každoročne schvaľovaniu a regulácii ÚRSO. ÚRSO reguluje cenu výroby, distribúcie a dodávky tepla podľa spôsobov ich vyko-nania, rozsahu a štruktúry oprávnených nákladov, stanovuje výšku primeraného zisku a podklady na návrh ceny.

ÚRSO stanovuje podľa nákladových položiek oprávnené a neoprávnených náklady vynaložené na produkciu tepla. Medzi oprávnené náklady patrí napr. nákup paliva, tech-nologické hmoty, nájom, odpisy, cestovné, úrok a pod. Medzi neoprávnené náklady pat-ria napr. pokuty, manká a škody, odmeny členov štatutárnych orgánov, odmeny a dary,

63

náklady na palivo súvisiace s nehospodárnou výrobou, odpisy majetku zaobstaraného z nenávratného príspevku (fondy EÚ) a pod.

Cena tepla je dvojzložková a je stanovená ako priemerná cena za 1 GJ. Tvorí ju varia-bilná zložka – náklady, ktoré sú úplne alebo čiastočne ovplyvnené objemom výroby tepla a fixná zložka – náklady, ktoré nie sú ovplyvnené objemom výroby tepla.

Vo variabilnej zložke je zahrnutý nákup paliva, elektrickej energie, technologických hmôt, vody a náklady na dopravu paliva.

Fixná zložka je rozdelená podľa regulácie do dvoch častí: 1. Regulovaná zložka fixných nákladov: zahŕňa osobné náklady, vrátane odvodov do

poistných fondov, okrem osobných nákladov zamestnancov vykonávajúcich opravu a údržbu, spotreba materiálu a energie, cestovné, stravné a ostatné služby, náklady na dane a poplatky, prevádzkové náklady, odpisy hmotného majetku a nehmotného majetku, ktoré nepriamo súvisia s výrobou a rozvodom tepla a finančné náklady

2. Neregulovaná zložka fixných nákladov: zahŕňa fixné náklady na nákup tepla, poistenie majetku, dane, nájomné, revízie a zákonné prehliadky, poplatky za znečistenie, ná-klady na audit účtov, odpisy hmotného majetku a nehmotného majetku priamo súvi-siaceho s výrobou a rozvodom tepla, náklady na údržbu a opravy, úroky z investičné-ho úveru, odpisy a opravy spoločných zariadení súvisiacich s výrobou a rozvodom tepla.

Maximálna výška variabilnej a fixnej neregulovanej zložky tepla za určí na základe roč-ných výdavkov teplárne, normatívov a overovania hospodárnosti sústav tepelných zaria-dení a cien paliva. Maximálna výška fixnej regulovanej zložky tepla sa určí podľa skutoč-ne dodaného množstva tepla. V závislosti od kategórií podľa objemu vyrábaného tepla ju určuje podrobne výnos ÚRSO. ÚRSO reguluje okrem nákladov výšku zisku. V súčasnos-ti je maximálna výška primeraného zisku stanovená na 1 € za každý objednaný GJ množ-stva tepla.

6.3.1 Porovnanie nákladov paliva na vykurovanie rodinného domu

Ekonomickú efektívnosť energetických nosičov zhodnotíme tiež na základe porovnania nákladov paliva na výrobu tepla pre rodinný dom so spotrebou 100 GJ/rok.

Tabuľka 37 Porovnanie nákladov paliva na výrobu tepla z energetických nosičov v rodinnom dome pri spot-rebe 100 GJ/rok (2007)

Energetický nosič tepla Cena/m.j. m.j. Náklady na palivo rod. dom 100 GJ/rok

Zemný plyn 0,46 €/m3 1 506

Elektrická energia 0,83 €/kWh 2 489

Hnedé uhlie 105 €/t 1 064

Koks 206 €/t 1 240

Ihl. paliv. drevo 34 €/m3 550

List. paliv. drevo 45 €/m3 527

Štiepka 48 €/t 660

Drevené brikety 175 €/t 1 208

Drevené pelety 187 €/t 1 290

Tabuľka potvrdzuje tvrdenie, že najlacnejšou variantov paliva je biomasa zastúpená pali-vovým drevom a štiepkou. Pri porovnaní nákladov na palivo pri rodinnom dome naj-drahším variantom je vykurovanie elektrickou energiou a zemným plynom. Náklady pali-

64

va na vykurovanie koksom, drevenými briketami a peletami je približne na jednej úrovni. Náklady paliva na vykurovanie hnedým uhlím sú uprostred rebríčka nákladov na palivo. Najnižšie náklady paliva pri vykurovaní sú pri palivovom dreve a štiepke.

Pri prechode z fosílnych palív na biomasu je potrebné zohľadniť vyššiu prácnosť vyku-rovania a vyššie investičné náklady, ako aj vyššie náklady spojené s transportom a skla-dovaním biomasy a ostatné prevádzkové náklady. Z dôvodu vysokých dopravných nákla-dov bude prechod z fosílnych palív na biomasu uskutočniteľný v blízkosti vhodného dl-hodobého potenciálneho zdroja dendromasy. Prechod z fosílnych palív na biomasu je podmienený zabezpečením dlhodobých dodávok tohto energetického nosiča. V súvislos-ti so stúpajúcimi cenami fosílnych palív a nárastom spracovateľských kapacít celulózovo-papierenského priemyslu rástli v poslednom období ceny palivového dreva, vlákniny a energetickej štiepky. Nakoľko dopyt po energetickej štiepke a palivovom dreve stúpa a vlákninové drevo je konkurenčným sortimentom energetickej biomasy môžeme pred-pokladať, že rastúci trend cien týchto komodít bude naďalej pokračovať.

Zoznam literatúry

BARTKO, M.: Aká je ekonomika energetických porastov? In: Lesnická práce, 2011, august

2011, ročník 90, s. 27 – 30. BARTKO, M.: Analýza biologických, produkčných a ekonomických aspektov pestovania

rýchlorastúcich drevín na Slovensku. NLC Zvolen: Národné lesnícke centrum, 2011, 199 s.

TRENČIANSKY, M., LIESKOVSKÝ, M., ORAVEC, M.: Energetické zhodnotenie biomasy, Učebnica.

Národné lesnícke centrum, 2007,147 s.

n ý ústav zvolen ii - nlcsk.org · národné lesnícke centrum – lesnícky výskumný ústav...

Documents