e a j riv rgovan o t g in a osti n les k · Gozdarski inštitut Slovenije, Založba ... Preglednica 30 Cena lesnih sekancev glede na razrede vlažnosti ..... 63 Preglednica 31 Energetska

a je

oriva

trgovanj

na go

vosti in t

lesn

je kakov

k za

otavljanj

očni

nja, zago

Priro

roizvodn

PPr

PRIROČNIK ZA LESNO GORIVO

POLENA IN LESNI SEKANCI PROIZVODNJA, ZAHTEVE GLEDE KAKOVOSTI IZDELKOV IN TRGOVANJE

PREDGOVOR

2

Izdaja / Issued by Gozdarski inštitut Slovenije, Založba Silva Slovenica SI – 1000 Ljubljana, Večna pot 2, Slovenija Tehnični urednik / Technical editor Nike Krajnc Fotografije / Photos Arhiv AIEL, Lk‐Stmk, Nike Krajnc, Jaka Klun Lektura: Henrik Ciglič Glavni avtorji slovenske izdaje: Nike KRAJNC, Mitja PIŠKUR, Jaka KLUN, Tine PREMRL, Soavtorji: Valter Francescato in Eliseo Antonini – AIEL Italijansko združenje za agrigozdarsko energijo www.aiel.cia.it Luca Zuccoli Bergomi – TESAF, Univerza v Padovi www.tesaf.unipd.it Christian Metschina ‐ Lk‐Stmk, Štajerska kmetijska in gozdarska zbornica www.lk‐stmk.at Christian Schnedl ‐ WVB‐Stmk GmbH, Štajersko združenje lastnikov gozdov www.waldverband‐stmk.at Kajetan Koscik – POLBIOM, Poljsko združenje za biomaso www.polbiom.pl Gianfranco Nocentini – ARSIA, Toskansko kmetijstvo in gozdarstvo www.arsia.toscana.it Stefano Stranieri – GAL GAS, Lokalna akcijska skupina Garfagnana‐Lucca www.galgarfagnana.com

WWW.BIOMASSTRADECENTRES.EU

S podporo

EIE/07/054/2007

Za vsebino te publikacije, za katero ni nujno, da odseva mnenje članic Evropske skupnosti, so v celoti odgovorni njeni avtorji. Evropska komisija ni odgovorna za nobeno morebitno uporabo informacij, objavljenih v tej publikaciji. Copyright © 2008 by Authors Brez pisnega dovoljenja avtorjev ni dovoljeno tiskati, kopirati ali kako drugače reproducirati katerega koli dela te publikacije.

PREDGOVOR

3

KAZALO PREDGOVOR ..................................................................................................................................................................... 6 1 MERSKE ENOTE..................................................................................................................................................... 8 1.1 Prostornina ...................................................................................................................................................... 8 1.2 Teža .......................................................................................................................................................................... 8 1.3 Razmerja med težo in prostornino ............................................................................................................. 9 1.4 Terminologija na področju merskih enot ............................................................................................. 11 1.7 PretvorbeNI FAKTORJI za okrogli les cepanice in lesne sekance ............................................... 11

2 VSEBNOST ENERGIJE ....................................................................................................................................... 16 2.1 Merske enote za toplotno energijo ..................................................................................................... 16 2.2 Energija in moč ........................................................................................................................................... 16 2.3 Voda in les ..................................................................................................................................................... 18 2.4 Krčenje in nabrekanje prostornine .................................................................................................... 18 2.5 Vsebnost vode in vlažnost ...................................................................................................................... 19 2.6 Kemijska sestava biomase ..................................................................................................................... 20 2.7 Vplivi kemijske sestave trdnih biogoriv na izgorevanje in emisije ...................................... 21 2.8 Energijska vrednost ................................................................................................................................. 22 2.9 Vsebnost pepela in TALJIVOST PEPELA .......................................................................................... 23 2.10 Glavne značilnosti pepela in njegova uporaba ......................................................................... 23 2.11 Analitični izračun KURILNOSTI ..................................................................................................... 24 2.12 Gostota energije ............................................................................................................................................ 27 2.10 Energijski ekvivalenti s fosilnimi gorivi [3] ...................................................................................... 27

3. PROIZVODNJA POLEN IN LESNIH SEKANCEV ........................................................................................... 30 3.1 Delovne faze in delovni sistemi ........................................................................................................... 30 3.2 Stroji in oprema .......................................................................................................................................... 30 Stroji za proizvodnjo cepanic in polen ..................................................................................................... 34 Sekalniki ................................................................................................................................................................. 35 Proizvodnja sekancev v Sloveniji (stanje l. 2008) ............................................................................... 36

3.3 Oskrbovalna veriga za lesno biomaso in njeni stroški .................................................................... 39 4 ZAHTEVE GLEDE KAKOVOSTI IZDELKOV IN STANDARDI ............................................................. 42 4.1 Tehnična specifikacija za polena in lesne sekance ........................................................................... 42 4.2 Instrumenti za hitro ugotavljanje vlažnosti ali vsebnosti vode v lesnem gorivu ................ 43 Cepanice in dolgi les ......................................................................................................................................... 44 Lesni sekanci ........................................................................................................................................................ 44

4.3 Instrumenti za ugotavljanje porazdelitve velikost lesnih sekancev ......................................... 45 4.4 Kakovostne zahteve različnih kotlov ...................................................................................................... 46 4.5 Proces sušenja lesa ......................................................................................................................................... 47 Samodejno segrevanje sekancev ................................................................................................................. 47 Izguba lesne substance .................................................................................................................................... 48

4.6 Sušenje polen .................................................................................................................................................... 49 Napotki za skladiščenje cepanic .................................................................................................................. 50 Kontejnerji za skladiščenje, sušenje in prevoz cepanic ..................................................................... 50

4.7 Sušenje lesnih sekancev ............................................................................................................................... 51 4.8 Biomasni logistični in trgovski center (BLTC) .................................................................................... 52 Pokriti prostori za skladiščenje in sušenje sekancev ......................................................................... 53 Zaščitna ponjava za lesne sekance ............................................................................................................. 53

4.9 Sistemi sušenja ................................................................................................................................................. 54 Sušenje spodbuja toplota fermentacijskega procesa ......................................................................... 54 Prisilna ventilacija z uporabo zraka, predhodno segretega s sončno energijo ....................... 54

PREDGOVOR

4

Sistemi prisiljene ventilacije za cepanice ................................................................................................ 56 Sušenje s toplim zrakom ................................................................................................................................. 56 Poenostavljene sušilne naprave .................................................................................................................. 56

5. STROŠKI ENERGIJE, TRENDI IN PRIMERJAVE ........................................................................................... 59 5.1 Končni stroški energije ................................................................................................................................. 60 5.2 Prodaja cepanic in lesnih sekancev ........................................................................................................ 61 Cepanice ................................................................................................................................................................. 61 Lesni sekanci ........................................................................................................................................................ 62

5.3 Poraba energije in izpusti CO2 ................................................................................................................... 64 DODATKI ......................................................................................................................................................................... 67 A1. OSNUTEK POGODBE ZA PRODAJO LESNIH SEKANCEV Z VSEBNOSTJO ENERGIJE (glej CEN/TS 14961:2005) ........................................................................................................................................... 68 A2. PRIMER DEKLARACIJE O KAVOVOSTI LESNIH SEKANCEV ......................................................... 71 A3. Mejne vrednosti za koncentracijo težkih kovin v pepelu biomase, ki se uporablja na kmetijski površinah v Avstriji [9. 10]. ........................................................................................................... 72 A4. Primer cenika za profesionalno trgovanje s cepanicami .............................................................. 73 A5. OKRAJŠAVE IN SIMBOLI ............................................................................................................................. 74 A6. MEDNARODNI SISTEM MERSKIH ENOT .............................................................................................. 75 VIRI ............................................................................................................................................................................... 76

PREDGOVOR

5

KAZALO PREGLEDNIC Preglednica 1 Prikaz merskih enot za prostornino in težo, ki se na splošno uporabljajo pri trženju lesnega goriva. ................................................................................................................................................. 8 Preglednica 2 Gostote lesa iglavcev – srednje vrednosti z vsebnostjo vode (W) 13 % [1]. ..... 9 Preglednica 3 Gostote lesa listavcev – srednje vrednosti z vsebnostjo vode (W) 13 % [1]. ... 9 Preglednica 4 Povprečna gostota sušilnično suhega lesa (ÖNORM B 3012). ............................. 10 Preglednica 5 Gostota nasutja in prostorninska gostota različnih oblik lesnih goriv ............. 10 Preglednica 6 Terminologija v šestih jezikih. ........................................................................................... 11 Preglednica 7 Pretvorbeni faktorji za okrogli les/cepanice/sekance. ........................................... 12 Preglednica 8 Pretvorbeni faktorji za polena (z lubjem) [2]. ............................................................. 13 Preglednica 9 Gostota mase in nasutja glavnih drevesnih vrst [2]. ................................................. 13 Preglednica 10 Analitični izračun gostote nasutja v območju vlažnosti W 0 ‐ 23 % .................. 14 Preglednica 11 Primer izračuna gostote nasutja sekancev z vzorčenjem ....................................... 14 Preglednica 12 Pretvorbeni faktorji pri toplotni energiji ...................................................................... 16 Preglednica 13 Najpogostejše pretvorbe....................................................................................................... 16 Preglednica 14 Ekvivalenti med najpogosteje uporabljanimi enotami toplotne energije ....... 17 Preglednica 15 Pretvorba vlažnosti in vsebnosti vode ........................................................................... 20 Preglednica 16 Kemijska sestava trdne biomase [2]. ............................................................................... 21 Preglednica 17 Kurilnost, vsebnost pepela in tališče pepela različnih biomasnih goriv. ......... 23 Preglednica 18 Kemijska sestava različnih pepelov biogoriv [6, 9, 10] ........................................... 24 Preglednica 19 Kurilnost (Hi = 18,5 MJ/kg) kot funkcija vsebnosti vode (W) .............................. 26 Preglednica 20 Gostota energije in vsebnost vode pri različnih tipih lesnega goriva ............... 27 Preglednica 21 Primerjava lesnih goriv z nekaterimi fosilnimi gorivi ............................................. 27 Preglednica 22 Primer izračuna potrebnih količine lesnih sekancev za izbran kotel ............... 28 Preglednica 23 Stroški nekatere opreme in strojev za pripravo lesnega goriva.......................... 30 Preglednica 24 Tehnična specifikacija za polena ....................................................................................... 42 Preglednica 25 Tehnična specifikacija za sekance .................................................................................... 43 Preglednica 26 Kakovostne zahteve za lesna goriva pri različnih kotlih ........................................ 46 Preglednica 27 Ocena letne izgube suhe snovi za nekatere tipe lesnega goriva .......................... 48 Preglednica 28 Stroški primarne energije različnih energentov, razmerje cen lesnih sekancev in ostalih energentov ter prikaz vpliva zviševanja cen sekancev na cenovna razmerja. ........................................................................................................................................................ 59 Preglednica 29 Kategorije stroškov in njihove vrednosti (februar 2009). ..................................... 60 Preglednica 30 Cena lesnih sekancev glede na razrede vlažnosti ..................................................... 63 Preglednica 31 Energetska poraba in izpusti CO2 ..................................................................................... 65

PREDGOVOR

6

PREDGOVOR Pričujoča publikacija je eden izmed rezultatov projekta BIOMASSTRADECENTRES, ki ga je v okviru programa, Intelligent Energy Europe, podprla Evropska agencija za inovacije in konkurenčnost (EACI). S priročnikom želimo izboljšati učinkovitost preskrbovalnih verige s poleni in lesnimi sekanci na regionalni ravni. Z zelo specifičnimi in tehničnimi informacijami kot so Evropske tehnične specifikacije (kot na primer CEN/TS 14961) želimo na trgu spodbuditi preglednejše in pravičnejše trgovanje ter tako približati ponudbo povpraševanju po lesnem gorivu ustrezne kakovosti. Proizvajalci naj bi dobavljali lesno gorivo v skladu s klasifikacijo kakovosti trdnih biogoriv, torej tistih, ki so primerna za potrebe ogrevalnih naprav. Ponudba polen in sekancev mora naleteti na zaupanje strank in investitorjev s čimer želimo spodbuditi postavitev novih sodobnih sistemov za ogrevanje na les. Proizvajalci sistemov za ogrevanje z lesom, še posebno tisti, ki izdelujejo majhne do srednje velike naprave (do 500 kWh), se morajo prepričati, da lesno gorivo, ki je na voljo na tržišču, ustreza kakovostnim standardom, v skladu s katerimi so bile testirane in s spričevali potrjene (učinkovitost in emisije) njihove ogrevalne naprave. V želji po zanesljivosti dobave lesenih goriv želene kakovosti so v Avstriji in Nemčiji začeli investirati v tako imenovane Biomase logistične in trgovske centre. Namen takih centrov je odkup lesnega goriva neposredno od proizvajalcev ter zagotavljanje zanesljive dobave lesnega goriva želene kakovosti končnim uporabnikom. Nekaj pozitivnih izkušenj je že jasno pokazalo, da ustanovitev logističnih in trgovskih centrov omogoča učinkovitejšo in preglednejšo organizacijo tržišča za lesna goriva. Tržišče, ki je transparentno, kar zadeva cene, pogoje trgovanja in zagotavlja kakovostno lesno gorivo, bo zagotovo pospešilo rabo lesne biomase tudi v Sloveniji. Nike Krajnc Ljubljana, December 2008

PREDGOVOR

7

1. MERSKE ENOTE

MERSKE ENOTE

8

1 MERSKE ENOTE

1.1 PROSTORNINA Po definiciji iz tehnične specifikacije () pod pojmom prostornina razumemo prostornino zloženega lesa, vključno s prazninami med kosi lesa. Pri lesnih gorivih so pomembne naslednje merske enote: Kubični (ali volumni) meter (m3) se uporablja kot merska enota za prostornino, ki je v celoti napolnjena z lesom (brez vmesnih praznih prostorov). Ta merska enota se navadno uporablja za okrogli les. Prostorninski meter (prostorninski m3) je merska enota, ki se uporablja za zložene cepanice in polena. V literaturi je večinoma označen kot prm. Nasuti meter (nasuti m3) je merska enota, ki se uporablja za nasutje lesnih sekancev, lahko pa tudi za nasutje polen ali cepanic. Prostornina lesnega goriva, se razlikuje glede na obliko, velikost, homogenost in razporeditev posameznih kosov lesa. Prav od teh dejavnikov je

1.2 TEŽA Utežni meri, ki se uporabljata za lesno gorivo, sta kilogram in tona. Preglednica 1 Prikaz merskih enot za prostornino in težo, ki se na splošno uporabljajo

pri trženju lesnega goriva.

Merske enote

Tona Kilogram prostorninski meter Nasuti meter

t kg prm nm3

polena sekanci

peleti in briketi

Polena, cepanice polena sekanci

MERSKE ENOTE

9

1.3 RAZMERJA MED TEŽO IN PROSTORNINO Za izražanje razmerja med težo in prostornino lesnega goriva lahko uporabljamo tri različne merske enote: Specifična teža: je vrednost, ki izhaja iz razmerja med težo in prostornino vode (pri 4 °C) in lesa. Nanaša se na težo lesa, ki je v sušilnično suhem stanju – predvsem na celulozo, hemicelulozo in lignin, ki tvorijo celične stene. Specifična teža takšne snovi je 1.5, ta ista vrednost pa velja za vse različne vrste lesa. Gostota: je razmerje med maso in prostornino lesa (poroznega telesa), sestavljenega iz različnih snovi in praznin (vaskularnih lukenj), različno zapolnjenih z zrakom in/ali vodo. Izražena je z mersko enoto g/cm3 ali kg/m3. Osnovna gostota: razmerje med maso pri suhi osnovi in telesnino pri sveži osnovi. Lahko je tudi razmerje med maso sušilnično suhega lesa in maksimalnim volumnom lesa. Kar zadeva lesne pelete, se gostota mase nanaša na težo enega samega kosa pelet, ki mora biti večji kot 1,15 g/cm3. Preglednica 2 Gostote lesa iglavcev – srednje vrednosti z vsebnostjo vode (W) 13 % [1].

VRSTA kg/m3 Smreka 450 Jelka 470 Duglazija 510 Rdeči bor 550 Črni bor 560 Pinija 620 Macesen 660 Tisa 700 Alepski bor 810 Preglednica 3 Gostote lesa listavcev – srednje vrednosti z vsebnostjo vode (W) 13 % [1].

VRSTA kg/m3 VRSTA kg/m3 Vrbe 450 Koprivec 720 Beli topol 480 Veliki Jesen 720 Črni topol 500 Mali jesen 720 Črna jelša 560 Bukev 750 Kostanj 580 Graden 760 Češnja 600 Robinija 760 Brest 620 Dob 770 Bezeg 620 Jerebika 770 Breza 650 Gaber 800 Lipa 650 Črni gaber 820 Leska 670 Cer 900 Oreh 700 Dren 980

MERSKE ENOTE

10

Preglednica 4 Povprečna gostota sušilnično suhega lesa (ÖNORM1 B 3012). Vrsta (W=0) Kg/m3

IGLAVCI Črni bor 560 Macesen 550 Rdeči bor 510 Duglazija 470 Navadna smreka 430 Jelka 410

LISTAVCI Gaber 750 Robinija 730 Bukev 680 Hrast 670 Jesen 670 Brest 640 Breza 640 Javor 590 Leska 560 Lipa 520 Vrba 520 Jelša 490 Trepetlika 450 Topol 410

Gostota nasutja: je masa trdnega goriva deljena s prostornino zabojnika, ki ga ta napolni pri določenih pogojih. Gostota nasutja se izraža bodisi kot kg/prm ali kg/nm3, odvisno od tega, ali je kup zložen (polena) ali nasut (polena ali sekanci). Preglednica 5 Gostota nasutja in prostorninska gostota različnih oblik lesnih goriv

Lesno gorivo W (%) Vrsta Gostota nasutja (kg/nasuti m3)

Cepanice (33 cm zložene)

15 Bukev 445* Smreka in jelka 304*2

Lesni sekanci 30 Bukev 328 Smreka in jelka 223

Lubje iglavcev 15 180 Žagovina 160 Oblanci 90 Peleti 8 620‐650 Kmetijska biomasa Bale 15 Miskant 140 Biomasa grobega lesnega drobirja

Miskant 110

Žito Tritikala 750

1 ÖNORM: Avstrijski inštitut za standarde - Österreichisches Normungsinstitut. 2 * kg/prostorninski m3

MERSKE ENOTE

11

Gostota nasutja je odvisna od velikosti ter homogenosti posameznih delcev, ki tvorijo praznine med kosi, ki so lahko večji ali manjši, odvisno od velikosti in oblike lesnih delcev (sekanci, polena).

1.4 TERMINOLOGIJA NA PODROČJU MERSKIH ENOT Z namenom, da bi bila uporaba merskih enot, na področju lesne biomase, enotna in primerljiva, navajamo tu merske enote v različnih jezikih, ki so v rabi v nekaterih evropskih državah (Preglednica 6). Preglednica 6 Terminologija v šestih jezikih. ANGLEŠKO Simbol NEMŠKO Simbol FRANCOSKO Simbol

Solid cubic meter

Solid m3 Festmeter Fm Mètre cube de bois plein

m3

Bulk cubic meter

Bulk m3 Schüttraummeter Srm Mètre cube apparent plaquette

MAP

Stacked cubic meter

Stacked m3 Schichtraummeter

rm Stère stère

ITALIJANSKO

Simbol SLOVENSKO Simbol POLJSKO Simbol

Metro cubo m3 Kubični meter m3 Metr sześcienny

m3

Metro stero riversato

msr Prostorninski meter

prm Metr nasypowy

mn

Metro stero accatastato

msa Nasuti kubični meter

Nm3 Metr przestrzenny

mp

1.7 PRETVORBENI FAKTORJI ZA OKROGLI LES CEPANICE IN LESNE SEKANCE Preglednica 7 prikazuje pretvorbene faktorje za večino najpogostejših oblik lesnega goriva (ÖNORM M7132 in M7133 [3]).

MERSKE ENOTE

12

Preglednica 7 Pretvorbeni faktorji za okrogli les/cepanice/sekance.

Asortimenti Okrogli les

Metrske cepanice

Sesekane cepanice Lesni sekanci

zložene nasute drobni(G30)

srednji(G50)

m3 prostorninski m3

prostorninski m3

nasuti m3 nasuti m3

1 m3 okroglega lesa 1 1,4 1,2 2,0 2,5 3,01 prostorninski m3 metrskih cepanic

0,7 1 0,8 1,4 (1,75) (2,1)

1 prostorninski m3 sesekanih cepanic

0,85 1,2 1 1,7

1 nasuti m3 sesekanih cepanic 0,5 0,7 0,6 1 1 nasuti m3 drobnih gozdnih sekancev (G30)

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

1 nasuti m3 srednjih gozdnih sekancev (G50)

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

Opomba: 1 tona lesnih sekancev G30 z W 35 % je enak približno 4 nasutim m3 sekancev iz smrekovega lesa in 3 nasutim m3 sekancev iz bukovega lesa. Praktični primer uporabe pretvorbenih faktorjev:

1 m3 okroglega lesa

1,4 prm metrskih cepanic

2 nasuta m3 nasekanih polen

3 nasuti m3 sekancev (G50)

MERSKE ENOTE

13

Pretvorbeni faktorji za nekatere oblike lesnih ostankov [3].

1 prostorninski m3 krajnikov v svežnjih = 0,65 m3 okroglega lesa 1 nasuti m3 lesnih sekancev G50 = 0,33 m3 okroglega lesa 1 nasuti m3 drobne žagovine (≤5mm) = 0,33 m3 okroglega lesa 1 nasuti m3 oblancev = 0,20 m3 okroglega lesa 1 nasuti m3 lubja = 0,30 m3 okroglega lesa

Preglednica 8 Pretvorbeni faktorji za polena (z lubjem) [2].

Vrsta

Okrogli les (m3)

Metrske okroglice (prostorninski m3)

Metrske cepanice (prostorninski m3)

Polena – zložena 33 cm (prostorninski m3)

Polena ‐ nasuta 33 cm (nasuti m3)

Ref. na 1 m3 okroglega lesa z lubjem Bukev 1,00 1,70 1,98 1,61 2,38 Smreka 1,00 1,55 1,80 1,55 2,52 Ref. na 1 prostorninski m okroglega lesa Bukev 0,59 1,00 1,17 0,95 1,40 Smreka 0,65 1,00 1,16 1,00 1,63 Ref. na 1 prostorninski m zloženih metrskih cepanicBukev 0,50 0,86 1,00 0,81 1,20 Smreka 0,56 0,86 1,00 0,86 1,40 Ref. na 1 prostorninski m sesekanih in zloženih polen (dolžine cca 33 cm)Bukev 0,62 1,05 1,23 1,00 1,48 Smreka 0,64 1,00 1,16 1,00 1,62 Ref. na 1 nasuti m sesekanih in nasutih polen (dolžine cca 33 cm)Bukev 0,42 0,71 0,83 0,68 1,00 Smreka 0,40 0,62 0,72 0,62 1,00

Preglednica 9 Gostota mase in nasutja glavnih drevesnih vrst [2]. Vsebnost Vode (W %)

Bukev Hrast Smreka

m3 Polena prm

Sekanci nm3 m3 Polena

prm Sekancinm3 m3 Polena

prm Sekancinm3

Gostota mase in nasutja v kg(1) 0 680 422 280 660 410 272 430 277 17710 704 437 290 687 427 283 457 295 18815 716 445 295 702 436 289 472 304 194 20 730 453 300 724 450 298 488 315 20130 798 495 328 828 514 341 541 349 22340 930 578 383 966 600 397 631 407 26050 1117 694 454 1159 720 477 758 489 312

Uporabljen je bila ekvivalent 1m3 okroglega lesa = 2,43 nasutih m3 (volumetrični indeks=0,41 m3/nasuti m3) lesnih sekancev.

(1) Znotraj območja vlažnosti (W) 0 – 23 % so bile vrednosti izračunane na osnovi suhe lesne mase, tako kot prikazano v Preglednici 4.. Izračunane gostote mase in nasutja (z vodo) so bile popravljene z uporabo naslednjih faktorjev nabrekanja: bukev 21,8 %, hrast 13,9 %, smreka 13,5 %, bor 13,8 %, pri čemer je bila upoštevana linearna variacija prostornine znotraj območja vlažnosti.

MERSKE ENOTE

14

Preglednica 10 Analitični izračun gostote nasutja v območju vlažnosti W 0 ‐ 23 % Oziraje se na opombo(1) v preglednici 9 navajamo tu, za boljše razumevanje izračuna gostote mase in nasutja v območju vsebnosti vode W 0 – 23 %, primer izračuna gostote nasutja smrekovih sekancev z W 15 % Začetni parametri Gostota suhe mase (Preglednica 4) = 430 kg/m3 Faktor nabrekanja = 13,5 % (poglavje 2.4) Volumetrični indeks = 0,41 m3/nasuti m3 Vsebnost vode (W) 15 % vlažnost d.b. (u) = 17,65 % (poglavje 2.5) Izračun gostote mase pri W 15 % Mv15 = 430 kg/m3 * [1+(17,65/100)] = 430 * 1,1765 = 506 kg/ m3 Izračun faktorja volumetrične korekcije (nabrekanja) Fcv = 1 + [(13,5/100)/30] * 17,65 = 1,07 Izračun popravljene gostote mase (z vodo) Mv15 corr = Mv15 / Fv = 506 / 1,07 = 472 kg/ m3 Izračun gostote nasutja smrekovih sekancev pri W 15 % Gostota nasutja smreke = 472 kg/m3 / 2,43 = 194 kg/nm3 Preglednica 11 Primer izračuna gostote nasutja sekancev z vzorčenjem Izračun gostote nasutja sekancev z vzorčenjem a) Potrebujete vedro določene prostornine (13 l) in tehtnico b) Vzemite reprezentativen vzorec s kamiona ali vagona (število vzorcev in način vzorčenja je določeno v SIST‐TS CEN/TS 14778‐1:2006 Trda biogoriva – vzorčenje 1. Del: Metode vzorčenja)) Na primer: 3 vedra s 40 m3 tovornjaka Vedra napolnite tako, da ne tlačite sekancev v njih temveč sekance le natresete v posodo znanega volumna. c) Stehtajte vzorce in delite njihovo povprečno težo (kg) s prostornino posode (l) ‐ t.j. (3,25 kg *1 000 l) / 13 l = 250 kg/nm3 Metode za določevanje prostorninske mase so opredeljene v tehnični specifikaciji SIST‐TS CEN/TS 15103:2005. V tej tehnični specifikaciji so določene tudi dimenzije merilnih posod.

MERSKE ENOTE

15

2. VSEBNOST ENERGIJE

VSEBNOST ENERGIJE

16

2 VSEBNOST ENERGIJE

2.1 MERSKE ENOTE ZA TOPLOTNO ENERGIJO Gorivo ima določeno energijo, ki ji pravimo primarna energija. Sekundarna energija je energija, ki smo jo dobili s pretvorbo iz primarne (n.pr. električna iz premoga v termoelektrarni). Upoštevane so izgube pri pretvorbi. Končna energija je energija, ki jo dobi uporabnik pri tem so upoštevane izgube pri prenosu. Koristna energija je energija za zadovoljevanje potreb uporabnika, n.pr. toplota na električni kuhalni plošči. Upoštevane so izgube pri pretvorbi električne energije v toplotno. Pri tem uporabljamo naslednje merske enote SI (mednarodnega sistema enot): joule (J), watt‐ura (Wh) in mnogokratnike teh enot. Enote, ki jih uporabljamo najpogosteje, so: MJ/kg MJ/ms kWh/kg kWh/ms MWh/t

Preglednica 12 Pretvorbeni faktorji pri toplotni energiji kJ Kcal(*) kWh tep 1 kJ 1 0,239 0,278x10‐3 23,88x10‐9 1 kcal(*) 4,1868 1 1,163x10‐3 0,1x10‐6 1 kWh 3.600 860 1 86x10‐6 1 tep 41,87x106 10x106 11,63x103 1

(*)Kalorija je merska enota za energijo, ki je bila v rabi pred uveljavitvijo mednarodnega sistema enot (SI).

Preglednica 13 Najpogostejše pretvorbe

Tona naftnega ekvivalenta (toe) je konvencionalna merska enota, ki se uporablja v statistično‐primerjalne namene. Enaka je količini energije, ki se sprosti z zgoretjem ene tone kurilnega olja.

2.2 ENERGIJA IN MOČ Toplotna energija je tista oblika energije, ki je povezana z molekularnim mešanjem. Označimo jo lahko kot vsoto vse kinetične energije, ki jo vsebujejo posamezne molekule. Toplotna energija ni soznačna s toploto, saj slednja ponazarja količino energije, ki se prenaša/izmenjuje z enega sistema na drugega.

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

VSEBNOST ENERGIJE

17

Enote energije 1 joule = 1 newton x 1 meter = 1 watt x sekunda (Ws)

Preglednica 14 Ekvivalenti med najpogosteje uporabljanimi enotami toplotne energije

kWh MWh GWh TWh TJ PJ tep

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

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

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

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

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

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

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

41,87x10‐6 1

Toplotna moč (Q) je razmerje med proizvedeno toplotno energijo in časom, porabljenim za njeno proizvodnjo. Izraža količino končne toplote, ki se prenese v termalni vektor.

Enota moči sekunda

joulewatt = Bruto kapaciteta kotla (QB) ponazarja moč, ki se sprosti z izgorevanjem goriva v gorilniku. Nominalna toplotna kapaciteta (QN) ponazarja maksimalno količino toplotne energije na časovno enoto, ki se z izgorevanjem nenehno ustvarja v kotlu. Izkoristek kotla (ŋk) je razmerje med uporabno toplotno močjo (Q) in kapaciteto gorilnika (QB). Izkoristek naprave nam pove kolikšen delež vložene primarne energije v obliki goriva se spremeni v končno energijo pod s standardom določenimi pogoji preizkušanja. Vrednosti so manjše od 100%. Razlog leži v tem, da goriva ne moremo popolnoma izkoristiti, saj se del energije izgubi z dimnimi plini in vlago v njih, del s sevanjem površine kotla v okolico, del pa jo ostane v nepopolno izgorelih ostankih. Izkoristek ogrevalnega sistema: dobimo tako, da upoštevamo poleg izkoristka kotla tudi izkoristek cevnega omrežja in stopnjo izkoristka regulacijskega sistema. Kapaciteta kotla se navadno izraža v kW, čeprav je še vedno v rabi enota kcal kot merska enota, a nepravilno. Če želimo pretvoriti kcal v vate, enoto za energijo SI, uporabimo naslednjo enačbo:

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

VSEBNOST ENERGIJE

18

Kapaciteta kotla s 100.000 kcal je 116.280 W [= 116 kW(h)] Primer – Izračun toplote, proizvedene v kotlu Kotel, ki ima kapaciteto 100 kW in deluje pod polno obremenitvijo tisoč ur, proizvede količino toplote, ki je enaka 100 kW * 1000 h = 100000 kWh = 100 MWh

2.3 VODA IN LES Za les ni značilno, da ga najdemo v sušilnično suhem stanju, saj vsebuje vodo, ki se lahko giblje med 60 in 15 %, odvisno od časa in načina sušenja. Les je porozen in higroskopičen material, ki ima zaradi svoje kemijsko‐histološke strukture dva tipa poroznosti:

makroporoznost, ki jo ustvarjajo luknjice prevodnih žil in celice organskega tkiva, ki vsebujejo prosto vodo;

mikroporoznost dejanske lesne substance (predvsem celuloze, hemiceluloze in

lignina), ki vedno vsebuje določeno količino vezane (ali nasičene) vode.

Slika 2.3.1 – Tridimenzionalna struktura lesa iglavca [1] Les začne izgubljati vodo takoj po poseku. Najprej izhlapi prosta voda iz zunanjih (beljava) plasti in pozneje iz notranjih (jedrovina) delov debla. V določenem trenutku vsa prosta voda v sušenem lesu izhlapi, medtem ko vezana voda doseže dinamično ravnotežje z zunanjo vlago, in sicer vrednost pod 20 %. Kot prikazuje slika spodaj, izguba vode znotraj lesa ni enotna.

2.4 KRČENJE IN NABREKANJE PROSTORNINE Med sušenjem polen in lesnih sekancev – in vse do takrat, ko je vsebnost vode (W) 23 % (u <30%, točka nasičenosti vlaken) – ne bomo zasledili krčenja prostornine posameznih kosov in kupov lesa. Do tega trenutka je les izgubil le svojo prosto vodo. Pozneje, ko začne izgubljati tudi svojo vezano (ali nasičeno) vodo, pa se začne krčenje (βv) prostornine, ki je navadno do

VSEBNOST ENERGIJE

19

13 %, čeprav lahko tudi niha glede na vrsto lesa (slika 2.4.1). Po drugi strani pa bo les nabrekel (αv3), če se poveča količina vezane vode. Krčenje posameznih delov v skladovnici cepanic, polen ali kupih lesnih sekancev povzroči vsesplošno zmanjšanje prostornine kupa, ki je skoraj vedno manjša kot prostornina posameznih kosov [5]. S praktičnega stališča je treba upoštevati vse volumenske spremembe (krčenje in nabrekanje) v intervalu od 0 do 23 % (higroskopično polje) zaradi pravilnega izračuna gostote (Preglednica 10). Slika 2.4.1 – Volumetrično krčenje lesa glavnih drevesnih vrst [3].

2.5 VSEBNOST VODE IN VLAŽNOST Voda v lesu je izražena kot odstotek, ki se izračunava z naslednjima dvema formulama: Vlaga na suhi osnovi VLAŽNOST u (%) Izraža maso vode v lesu glede na maso sušilnično suhega lesa.

1000

0 ∗−

=m

mmu w

3 krčenje in nabrekanja sta povezana z naslednjimi formulami: βv = (100xαv):(100+αv); αv = (100xβv):(100-βv)

VSEBNOST ENERGIJE

20

Vlaga na vlažni osnovi VSEBNOST VODE W (%) Izraža maso vode v lesu glede na maso svežega lesa. To mero uporabljamo pri trženju lesnega goriva.

1000 ∗−

=w

w

mmmW

Kjer je: mw = masa svežega lesa (kot dobljeno) m0 = masa sušilnično suhega lesa Pretvorbene formule Za izračun u iz W, in obratno, uporabljamo naslednji dve formuli:

WWu

−=

100*100

uuW

+=

100*100

Preglednica 15 Pretvorba vlažnosti in vsebnosti vode W % 15 20 25 30 35 40 45 50 60 u % 18 25 33 43 54 67 82 100 150 u % 15 20 30 40 50 65 80 100 150 W % 13,0 16,7 23,1 28,6 33,3 39,4 44,4 50,0 60,0 Ob podmeni, da polovico mase ravno posekanega svežega lesa sestavlja voda, polovico pa lesna substanca, ima tak les vsebnost vode na w. b. (W) 50 % in vlago na d. b. (u) 100%.

2.6 KEMIJSKA SESTAVA BIOMASE Rastlinska biomasa v glavnem sestoji iz ogljika (C), kisika (O) in vodika (H). Ogljik je komponenta trdnih biogoriv, skozi njeno oksidacijo pa se sprošča energije goriva. Poleg tega vodik dobavlja oksidacijskemu procesu dodatno energijo. Po drugi strani pa kisik zgolj omogoča napredovanje oksidacijskega procesa (Preglednica 16).

VSEBNOST ENERGIJE

21

Preglednica 16 Kemijska sestava trdne biomase [2]. C H O N K S Cl wt % (d.b.) Smreka (z lubjem)

49,8 6,3 43,2 0,13 0,13 0,015 0,005

Bukev (z lubjem) 47,9 6,2 43,3 0,22 0,22 0,015 0,006 Topol SRC 47,5 6,2 44,1 0,42 0,35 0,031 0,004 Vrba SRC 47,1 6,1 44,2 0,54 0,26 0,045 0,004 Lubje (iglavci) 51,4 5,7 38,7 0,48 0,24 0,085 0,019 Miskantus 47,5 6,2 41,7 0,73 0,7 0,150 0,220 Pšenična slama 45,6 5,8 42,4 0,48 1,0 0,082 0,190 Tritikal (zrna) 43,5 6,4 46,4 1,68 0,6 0,11 0,07 Oljna pogača 51,5 7,38 30,1 4,97 1,60 0,55 0,019 Premog 72,5 5,6 11,0 1,30 ‐ 0,940 < 0,1 Lignit 65,9 4,6 23,0 0,70 ‐ 0,390 < 0,1 Kurilno olje 85‐86 11‐13 1‐4 ‐ ‐ ‐ ‐ Naravni plin 75 25 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

2.7 VPLIVI KEMIJSKE SESTAVE TRDNIH BIOGORIV NA IZGOREVANJE IN EMISIJE Elementi, ki imajo neposreden vpliv na raven škodljivih emisij, ki nastajajo med izgorevanjem, so naslednji: žveplo (S), dušik (N), klor (Cl). Za te elemente velja na splošno naslednje pravilo: večja je njihova vsebnost v gorivu, večji je njihov delež v emisijah, ki se sproščajo v ozračje. Vsebnost dušika (N) v lesnih biogorivih je razmeroma nizka, zato pa je toliko večja v žitih – še posebno, če vanje vključimo tudi reproduktivne organe (zrna) – in predvsem v oljnih pogačah; to ima neposreden vpliv na formiranje dušikovih oksidov (NOx), ki med izgorevanjem postanejo plinasti in ne ostanejo v pepelu. Kalij (K), ki ga najdemo predvsem v kmetijskih biogorivih, znižuje tališče pepela. Tako spodbuja nastajanje žlindre na rešetkah. Poleg tega je kalij, ki se kot posledica izgorevanja sprošča v obliki majcenih delcev, eden izmed elementov, ki se v večjem stevilu pojavljajo v suspendiranih snoveh. Vsebnost žvepla (S) v trdnih biogorivih je precej manjša v primerjavi s tisto v karbonatnih fosilnih gorivih; žveplo v glavnem ostane v pepelu (40 do 90 %), medtem ko se iz ostanka oblikuje hlapljivi SO2 . V nasprotju z žitno slamo, na primer, ki ima zagotovo višjo vsebnost klora (Cl), je lesno gorivo značilno po tem, da je vsebnost klora v njem precej nizka. Klor je problematičen ker oblikuje zmesi, kakršne so HCl in dioksini/furani. Kljub temu da večji del Cl ostane v elektrofiltrskem pepelu (40 – 95 %), bo ostanek oblikoval HCl, ki skupaj z drugimi zmesmi povzroča korozijo na notranjih kovinskih delih kotla.

VSEBNOST ENERGIJE

22

2.8 ENERGIJSKA VREDNOST Energijska vrednost goriva izraža količino energije, ki se sprosti med popolnim izgoretjem enote mase goriva. Vsebnost vode v lesu niža energijsko vrednost lesa in sicer zato ker se del energije, ki se sprosti med procesom izgorevanja, porabi za izhlapevanje vode, kar pomeni, da ni na voljo za želeno termalno uporabo. Za izhlapevanje vode se porabi 2,44 MJ energije na kilogram vode. Zatorej ločimo med naslednjim energijskimi vrednostmi: Kurilnost (Hi) (prej spodnja kurilna vrednost ‐ Net caloric value): označuje tisto količino toplote, ki jo dobimo z zgorevanjem goriva, če dimne pline ohlajamo samo do temperature rosišča vodne pare, ki jo vsebujejo dimni plini. Voda, ki se sprošča, se šteje kot para, kar pomeni, da je bila toplotna energija, potrebna, da spremeni vodo v paro (latentna toplota uparjanja vode pri 25°C) odšteta. Zgorevalna toplota Hs: (prej zgornja kurilna vrednost – Gross caloric value), označuje vso toploto, ki se sprosti pri gorenju, vključno s toploto vodne pare v dimnih plinih (latentna toplota). V produktih izgorevanja se voda šteje kot tekočina. Kadar ni posebej opredeljeno, je “energijska vrednost” mišljena kot neto energijska vrednost. Kurilnost (Hi0) enega kg sušilnično suhega lesa različnih drevesnih vrst se razlikuje znotraj zelo ozkega intervala, in sicer od 18,5 do 19 MJ/kg. Pri iglavcih je za 2 % višja kot pri listavcih. Razlog za to tiči predvsem v višji vsebnosti lignina – in delno tudi v višji vsebnosti smole, voska in olja – ki se pojavlja pri iglavcih. V primerjavi s celulozo (17,2‐17,5 MJ/kg) in hemicelulozo (16 MJ/kg) ima lignin višjo vsebnost energije (26‐27 MJ/kg ncv). Nekaj spremenljivosti v brezvodni energijski vrednosti gre tudi na račun manjše variabilnosti v vsebnosti vodika (H) in tudi na račun primerjalno precej širše variabilnosti v vsebnosti pepela. Po podatkih iz tehnični specifikaciji SIST‐TS CEN/TS 14961:2005 je značilna variacija kurilnosti (kurilnost qn,daf ) čistega lesa brez skorje za iglavce med 18,8 do 19,8 MJ/kgdaf pri listavcih pa od 18,5 do 19,2 MJ/kgdaf. Kurilnost skorje se pri iglavcih in listavcih giblje med 19 do 21 MJ/kgdaf. Kurilnost sečnih ostankov je pri iglavcih med 19,5 do 20,0 MJ/kgdaf pri listavcih pa od 18,4 do 19,1 MJ/kgdaf. Kurilnost naravnega lesnega materiala iz nasadov hitro rastočih drevesnih ali grmovnih vrst (nasadi vrb ali topolov) je v povprečju 18,8 MJ/kgdaf. Toda kadar upoštevamo tudi kmetijska biogoriva, se kurilnost sušilnično suhih goriv suče v intervalu med 16,5 do 19 MJ/kg. Energijska vrednost sušilnično suhega lesnega goriva je v povprečju za 9 % višja kot pri zelinju.

VSEBNOST ENERGIJE

23

Preglednica 17 Kurilnost, vsebnost pepela in tališče pepela različnih biomasnih goriv [2,

6, 7]. Kurilnost Pepel

(wt % d.b.) Tališče pepela (°C)

Smreka (z lubjem) 18,8 0,6 1426 Bukev (z lubjem) 18,4 0,5 1340 Topol (SRC*) 18,5 1,8 1335 Vrba (SRC) 18,4 2,0 1283 Lubje (iglavci) 19,2 3,8 1440 Les trte (sekanci) 19,8 3,4 1450 Miskant 17,6 3,9 973 Pšenična slama 17,2 5,7 998 Tritikal (zrna) 16,9 2,1 730 Oljna pogača 21,2 6,2 ‐ *SRC – Plantaže hitro rastočih drevesnih vrst

2.9 VSEBNOST PEPELA IN TALJIVOST PEPELA Med trdnimi biogorivi je les brez lubja tisti z najmanjšo vsebnostjo pepela, medtem ko imajo kmetijska biogoriva prav značilno visoko vsebnost pepela. Med izgorevanjem prihaja na dnu žerjavice do nekaterih sprememb v pepelu; z dviganjem temperature se začne taljenje, dokler niso popolnoma staljeni vsi delci. Če uporabljamo goriva z nizko taljivostjo pepela, se s temperaturo poveča tveganje, da se na rešetki iz pepela oblikuje žlindra, ki s spreminjanjem primarnih zračnih tokov in s hitrejšim pregrevanjem rešetke in korozijo moti proces izgorevanja. Težave, povezane s formiranjem žlindre, je mogoče rešiti z določenimi posegi, na primer z ohlajanjem rešetke in recikliranjem dima, kot tudi z vgradnjo mehanskih sistemov za samodejno čiščenje (samočistilni rastri) ali pa, v primeru žit, z uporabo kalcijevih dodatkov.4 Les in lubje imata razmeroma visoko tališče (1.300‐1.400 °C), zato pri njiju ni nič kritičnega. Po drugi strani pa je tališče zelinja pod 1.000 °C, kar pomeni, da se med izgorevanjem zlahka formira žlindra. Pri žitu (zrnju) je tališče nižje od 750 °C, kar pa je seveda še posebej kritično (Preglednica 17). Iz zgoraj navedenih razlogov imajo kmetijska biogoriva več kritičnih točk v primerjavi z lesom, kar pomeni, da jih lahko uporabljamo le v posebnih izgorevalnih napravah.

2.10 GLAVNE ZNAČILNOSTI PEPELA IN NJEGOVA UPORABA Pepele lahko razdelimo v dve kategoriji: Usedline iz pepela in žlindre

4 Ca in Mg navadno povečata temperaturo taljenje pepela.

VSEBNOST ENERGIJE

24

Te usedline tvorijo precejšen del pepela, ki se nabira pod rešetko kotla in se steka v rezervoar za skladiščenje. Gostota mase teh usedlin je 1,3 t/m3. Leteči pepel To je pepel, ki izhaja iz čiščenja zgorelega plina in ga lahko dodatno razdelimo v: ‐ lahki ciklonski pepel; ‐ majhne delce iz elektrostatičnih in vrečastih filtrov. Gostota mase letečega pepela je 0,8 ‐ 0,9 t/m3. Kemijska sestava pepela Sestavine, ki najbolj vplivajo na okolje (svinec, kadmij in cink), so tiste, ki so najbolj hlapljive in se večinoma nabirajo v drobnem pepelu (Preglednica 18). Preglednica 18 Kemijska sestava različnih pepelov biogoriv [6, 9, 10] Elementi m.u. Lubje Lesni

sekanci Žaganje Slama

pH v CaCl2 12,7 12,8 12,5 11,2 Corg wt % d.b. 0,8 1,3 5,9 5,2 CO2 4 7,2 12,5 1P2O5 1,7 3,6 2,5 2,7 K2O 5,1 6,7 7,1 11,5 CaO 42,2 44,7 35,5 7,4 MgO 6,5 4,8 5,7 3,8 Na2O 0,8 0,6 0,5 0,3 Al2O3 7,1 4,6 2,3 1,2 SiO2 26,0 25,0 25,0 54,0 SO3 0,6 1,9 2,4 1,2 Fe2O3 3,5 2,3 3,7 1MnO 1,5 1,7 2,6 0,1 Cu mg/kgd.b. 87,8 126,8 177,8 23,2 Zn 618,6 375,7 1429,8 234,6 Co 23,9 15,3 16,7 1,5 Mo 4,8 1,7 3,4 7,1 As 11,4 8,2 7,8 5,4 Ni 94,1 61,5 71,9 3,9 Cr 132,6 54,1 137,2 12,3 Pb 25,3 25,4 35,6 7,7 Cd 3,9 4,8 16,8 0,7 V 58,4 42,0 26,7 5,5

2.11 ANALITIČNI IZRAČUN KURILNOSTI Za izračun kurilnosti (MJ/kg) lesa z dano vsebnostjo vlage (w %) uporabimo naslednjo formulo [2]:

100*44,2)100(*0 wwHH i

i−−

=

VSEBNOST ENERGIJE

25

Slika 2.8.1 –Kurinost (H0=19 MJ/kg) kot funkcija vlažnosti suhe in vlažne osnove (w in u) [5].

Slika 2.8.2 – Kurilnost (Hi = 5,14 kWh/kg) kot funkcija vlažnosti (w).

Med sušenjem se zaradi 10‐odstotnega zmanjšanja vsebnosti vode poveča vsebnost energije, in sicer za približno 0,6 kWh/kg (2,16 MJ/kg).

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0 10 20 30 40 50 60Contenuto idrico [M%]

pc [kWh/kg]

pellets

4,7

legna da ardere

3,4

cippato

Vlažnost (W%)

Polena Sekanci

NCV (kWh/kg)

VSEBNOST ENERGIJE

26

Preglednica 19 Kurilnost (Hi = 18,5 MJ/kg) kot funkcija vsebnosti vode (W) W (%)

MWh/t GJ/t W (%)

MWh/t GJ/t

15 4,27 15,36 38 2,93 10,54 16 4,21 15,15 39 2,87 10,33 17 4,15 14,94 40 2,81 10,12 18 4,10 14,73 41 2,76 9,91 19 4,04 14,52 42 2,70 9,71 20 3,98 14,31 43 2,64 9,50 21 3,92 14,10 44 2,58 9,29 22 3,86 13,89 45 2,52 9,08 23 3,80 13,68 46 2,47 8,87 24 3,75 13,47 47 2,41 8,66 25 3,69 13,27 48 2,35 8,45 26 3,63 13,06 49 2,29 8,24 27 3,57 12,85 50 2,23 8,03 28 3,51 12,64 51 2,17 7,82 29 3,45 12,43 52 2,12 7,61 30 3,40 12,22 53 2,06 7,40 31 3,34 12,01 54 2,00 7,19 32 3,28 11,80 55 1,94 6,98 33 3,22 11,59 56 1,88 6,77 34 3,16 11,38 57 1,82 6,56 35 3,11 11,17 58 1,77 6,35 36 3,05 10,96 59 1,71 6,15 37 2,99 10,75 60 1,65 5,94

V praktične namene uporabljamo naslednje povprečne vrednosti za lesno gorivo:

Za pretvorbo MJ v kWh in obratno uporabimo pretvorbni faktor 3,6.

Primer – pretvorba MJ‐kWh 18,5 MJ:3,6 = 5,14 kWh 4 kWh * 3,6 = 14,4 MJ 1 kWh/kg = 1 MWh/t

H0 = 18,5 MJ/kg = 5,14 kWh/kg SUŠILNIČNO SUH LES (w 0 %)

H10 = 17,0 MJ/kg = 4,7 kWh/kg PELETI (w 10 %)

H20 = 14,4 MJ/kg = 4,0 kWh/kg DRVA (w 20 %)

H30 = 12,2 MJ/kg = 3,4 kWh/kg LESNI SEKANCI (w 30 %)

VSEBNOST ENERGIJE

27

2.12 GOSTOTA ENERGIJE Gostota energije izraža razmerje med vsebnostjo energije goriva in prostornino, ki jo zavzame gorivo. Preglednica 20 Gostota energije in različna vsebnost vode pri različnih tipih lesnega

goriva [2]. Lesno gorivo Količina Vlažnost Masa Kurilnost

Hi Gostota energije(*) (energija/prostornino)

W % kg MJ/kg v MJ v kWh v litru nafte eq.

Zložena polena Bukev 33 cm 1 prm 15 445 15,3 6797 1888 189 Bukev 33 cm 1 prm 30 495 12,1 6018 1672 167 Smreka 33 cm 1 prm 15 304 15,6 4753 1320 132 Smreka 33 cm 1 prm 30 349 12,4 4339 1205 121 Lesni sekanci Bukev 1 nm3 15 295 15,3 4505 1251 125 Bukev 1 nm3 30 328 12,1 3987 1107 111 Smreka 1 nm3 15 194 15,6 3032 842 84 Smreka 1 nm3 30 223 12,4 2768 769 77 Peleti 1 nm3 8 650 17,1 11115 3088 309

(*) V razponu w 0 – 23 % so bili uporabljeni relativni korekcijski faktorji.

2.13 ENERGIJSKI EKVIVALENTI S FOSILNIMI GORIVI [3] V praksi velikokrat potrebujemo enostavne primerjave med lesnimi gorivi in fosilnimi gorivi. Te primerjave so najpomembnejše ko se odločamo o spremembi in prehodu na nov energent. Primerjava med lesnimi gorivi in najpogosteje uporabljenimi fosilnimi gorivi je v preglednici 21. Preglednica 21 Primerjava lesnih goriv z nekaterimi fosilnimi gorivi

Goriva Kurilnost (srednje vrednosti) v MJ v kWh

Ekstra lahko kurilno olje 36,17 MJ/l (42,5 MJ/kg) 10 kWh/l (11,80 kWh/kg) Lahko kurilno olje 38,60 MJ/l (41,5 MJ/kg) 10,70 kWh/l (11,50 kWh/kg) Naravni plin5 36,00 MJ/m3 10,00 kWh/m3 LPG6 24,55 MJ/l (46,30 MJ/kg) 6,82 kWh/l (12,87 kWh/kg) Premog 27,60 MJ/kg 7,67 kWh/kg Koks 40/60 29,50 MJ/kg 8,20 kWh/kg Lignit (briketi) 20,20 MJ/kg 5,60 kWh/kg 1 kWh elektrike 3,60 MJ 1 kWh 1 kg lesa (w = 20%) 14,40 MJ/kg 4,00 kWh/kg

5 1 kg = 5,8 l (20 °C, 216 barov) 6 1m3 LPG = 4 l = 2 kg

VSEBNOST ENERGIJE

28

Za približen izračun lahko uporabimo naslednje pretvornike, pri katerih pa ni upoštevan dejanske izkoristek kotla.

1000 litrov kurilnega olja ≈

5‐6 nasutih m3 polen listavcev 7‐8 nasutih m3 polen iglavcev 10‐15 nasutih m3 lesnih sekancev 2,1 t peletov

Preglednica 22 Primer izračuna potrebnih količine lesnih sekancev za izbran kotel Potrebno letno količino lesnih sekancev lahko izračunamo na osnovi podatkov o porabi fosilnega goriva pred menjavo kotla. a) Izračun na osnovi dejanske porabe kurilnega olja (povprečje zadnjih treh let) ‐ poraba kurilnega olja: 23.530 l/leto ‐ Hi kurilnega olja: 10 kWh/l ‐ izkoristek kotla (ŋk): 85 % Letna proizvodnja toplote kWh: (23.530 l* 10 kWh/l) * 0,85 = 200.000 kWh/leto b) Izračun porabe količine lesnih sekancev ‐ toplota, ki jo je treba dobaviti: 200.000 kWh/leto ‐ Hi lesnih sekancev (w 30 %): 3,4 kWh/kg ‐ izkoristek kotla (ŋk): 80 % Predvidena letna količina lesnih sekancev:

)75(530.7380,0*/4,3

/000.200)/(. tkgkgkWh

letokWhletokgsekancevKol ≈==

c) Približen izračun potrebne inštalirane moči kotla (1500 obratovalnih ur) Q (kW) = 200.000 kWh / 1500 h / 0,80 ≈ 160 kW Za izračun količine potrebnih sekancev v majhnem do srednje velikem kotlu lahko uporabimo naslednji empirični formuli:

Les iglavcev in mehkih listavcev P45, w 30: Inšt. moč kotla v kW x 2,5 = količina potrebnih sekancev v nasutem m3/leto Les trdih listavcev P45, w30 Inšt. moč kotla v kW x 2,0 = količina potrebnih sekancev v nasutem m3/leto

1 kg nafte ≈ 3 kg lesa 1 l nafte ≈ 2,5 kg lesa

VSEBNOST ENERGIJE

29

3. PROIZVODNJA

3. PROIZVODNJA POLEN IN LESNIH SEKANCEV

30


3.1 DELOVNE FAZE IN DELOVNI SISTEMI Pri pridobivanju gozdnih lesnih proizvodov lahko razlikujemo med naslednjimi delovnimi fazami:

• podiranje drevja; • Dodelava gozdnih sortimentov: obžagovanje vej in vrha ter krojenje gozdnih lesnih

sortimentov (žaganje debla na vnaprej določene dolžine); • Spravilo lesa do spravilnih poti; • Prevoz lesa po gozdnih vlakah in cestah do vmesnega skladišča; • Prevoz lesa po gozdnih in javnih cestah; • Primarna predelava lesa za potrebe izdelkov, ki se bodo uporabljali kot gorivo

(žaganje, cepljenje, razsekovanje, sekanje, mletje), Pomen krojenja gozdno lesnih sortimentov se je v zadnjih nekaj letih povečal. Krojenje nam namreč omogoča, da v najboljši možni meri izkoristimo okrogli les. Mesto obžagovanja vej pa bistveno vpliva na kasnejšo uporabnost oziroma ekonomičnost izkoriščanja sečnih ostankov (vejevja in vrhač). . Pri postopkih pridobivanja gozdnih proizvodov uporabljamo dva glavna delovna sistema: Sortimentna metoda (SWS ‐ Short Wood System): dodelava gozdnih sortimentov je opravljena na kraju sečnje, čemur sledi spravilo hlodovine do spravilnih poti in do skladišča na gozdni cesti; Drevesna metoda (FTS ‐ Full Tree System): po poseku se celotno drevo spravi do gozdne ceste ali vmesnega skladišča, kjer se opravi dodelava (obžagovanje vej in krojenje); Medtem ko se v Sloveniji uporablja predvsem sistem SWS, pa se drugod vse bolj navdušujejo nad drevesno metodo, predvsem v alpskih območjih, še posebno tam, kjer poteka žičničarsko spravilo lesa. Pri tej metodi se ostanki (veje in vrhovi) zbirajo bodisi ob gozdni cesti ali na odlagališču, kjer so pripravljeni za nadaljnjo predelavo, zato je izkoriščanje sečnih ostankov praviloma bolj ekonomično.

3.2 STROJI IN OPREMA Pregled najpomembnejših strojev in opreme za potrebe pridobivanja gozdnih proizvodov v Sloveniji je prikazan v preglednici 23. Za vsako postavko je naveden razpon najpogostejših vrednosti (brez skrajnih vrednosti). Stroški za opravljeno delovno uro (kadar so navedeni) vključujejo plačo delavca, ki upravlja s strojem ali opremo. Cene ne vključujejo DDV. Preglednica 23 Stroški nekatere opreme in strojev za pripravo lesnega goriva


31

Verižna žaga nakupna cena: 500 – 900 € produktivnost v gozdu: 1 – 1,2 m3/h (redčenje) 2 – 2,5 m3/h (glavno podiranje drevja) produktivnost v panjevcu: 0,4 – 0,7 prostorninskega m3/h (povprečne razmere) 0,8 – 1,8 prostorninskega m3/h (dobre razmere) enourna poraba goriva: 0,6 ‐ 1 l (mešanica) enourni stroški ≅ 18 – 20 €

Traktor in vitel nakup. cena traktorja: 45.000 – 60.000 € nakupna cena vitla: 3000 ‐ 4200 € produkt. v visokem gozdu: 2,5 – 6 m3/h produkt. v panjevcu: 3 – 7 prostorninskih m3/h enourna poraba goriva: 4 ‐ 9 l enourni stroški ≅ 45 – 50 € (2 upravljalca) Traktor in prikolica nakup. cena traktorja: 45.000 – 60.000 € nakup. cena prikolice: 8.000 – 25.000 € natovorna zmogljivost: 5 – 15 t produktivnost: 5 ‐ 12 m3/h (odvisno od razdalje vlake) enourna poraba goriva: 5 ‐ 10 l enourni stroški ≅ 40 – 50 € Žetvenik nakupna cena: 300.000 – 370.000 € max. premer rezanja: 65 ‐ 70 cm max. premer kleščenja: 45 ‐ 60 cm max. premagljiva brežina: 35 % (kolesa) 60 % (gosenice) (z optimalno nosilnostjo tal) produk. v visokem gozdu: 8 ‐ 20 m3/h


32

enourna poraba goriva: 11 ‐ 16 l enourni stroški ≅ 90 ‐ 120 € Vozni zgibni traktor (forvarder) nakupna cena: 180.000 – 270.000 € natovorna zmogljivost: 10 ‐ 14 t max. premagljiva brežina: 30 – 35 % dolžina hlodov: do 6 m produktivnost: 12‐20 m3/h (odvisno od razdalje vlake) enourna poraba goriva: 7 ‐ 11 l enourni stroški ≅ 65 ‐ 80 € Hibridni žetvenik nakupna cena: 240.000 € max. premer rezanja: 55 cm max. premer kleščenja: 50 cm max. premagljiva brežina: 45‐50 % produktivnost: 10‐15 m3/h enourna poraba goriva: 10 ‐ 12 l enourni stroški ≅ 80 € Zgibnik nakupna cena: 120.000 – 150.000 € spravilna zmogljivost: do 3 t max. premagljiva brežina: 20 % produktivnost: 8 ‐ 12 m3/(odvisno od razdalje vlake) enourna poraba goriva: 6 ‐ 10 l enourni stroški ≅ 55 ‐ 65 € Traktor‐procesor nakupna cena traktorja: 30.000 € nakupna cena procesorja: 45.000 € max. premer rezanja: 48 cm max. premer kleščenja: 40 cm produktivnost: 10‐15 m3/h enourna poraba goriva: 4 ‐ 5 l enourni stroški ≅ 35 € Bager‐procesor nakupna cena bagra: 170.000 € nakupna cena procesorja: 60.000 € max. premer rezanja: 65 cm max. premer kleščenja: 60 cm produktivnost: 15‐40 m3/h enourna poraba goriva: 15 ‐ 17 l enourni stroški ≅ 85 €


33

Žični žerjav s prekucnim jamborom lahki: nakupna cena: 40.000 – 120.000 € max. vlečna sila: 2000 daN produktivnost: 3 – 6 m3/h enourna poraba goriva: 5 ‐ 6 l enourni stroški ≅ 25 – 40 € srednji: nakupna cena: 100.000 – 220.000 € max. vlečna sila: 5000 daN produktivnost: 3 – 12 m3/h enourna poraba goriva: 6 ‐ 10 l enourni stroški ≅ 40 – 80 € Sekalnik majhne moči nakupna cena: 3.500 – 35.000 € delovni premer: max. 20 cm produktivnost: 2 – 3 t/h enourna poraba goriva: 5 ‐ 8 l srednje moči nakupna cena: 15.000 – 75.000 € delovni premer: max. 30 cm produktivnost: 4 – 7 t/h enourna poraba goriva: 10 ‐ 14 l velike moči nakupna cena: 31.000 – 250.000 € delovni premer: > 30 cm produktivnost: 13 – 20 t/h enourna poraba goriva: 34 ‐ 38 l enourni stroški ≅ 150 ‐ 190 €

Rezalni stroj nakupna cena: 600 – 2.000 € delovni premer: 14 – 25 cm Cepilni stroj nakupna cena: 1.500 – 14.000 € delovna dolžina hlodov: 0,3 – 4 m Kombinirani (rezalno‐cepilni) stroj nakupna cena: 7.000 – 70.000 € delovni premer: 25 – 60 cm delovna dolžina hlodov: 2 – 6 m enourni stroški ≅ 70 – 150 €


34

Tovornjak in prikolica (za prevoz hlodov) nakupna cena tovornjaka: 110.000 – 150.000 € nakup. cena prikolice: 20.000 – 30.000 € natovorna zmogljivost: 18 – 20 t poraba goriva: 2,5 – 3,5 km/l enourni stroški ≅ 60 – 75 € Tovornjak in prikolica (za prevoz lesnih sekancev) nakupna cena tovornjaka: 100.000 – 115.000 € nakupna cena prikolice: 45.000 € natovorna zmogljivost: 20 – 22 t (85 – 90 nasutih m3) poraba goriva: 2,5 – 3,5 km/l enourni stroški ≅ 65 – 70 € z nakladalnim strojem nakupna cena: 205.000 € natovorna zmogljivost: 81 nasutih m3 enourni stroški ≅ 70 – 75 € Stroji, ki so najbolj specifični v verigi pridobivanja, predelave in rabe lesne biomase, so stroji za proizvodnjo končnih oblik lesnih goriv ‐ polen in lesnih sekancev.

STROJI ZA PROIZVODNJO CEPANIC IN POLEN

Potem ko je les po poseku prepeljan na skladišče, je predelan do te mere, da je primeren za nadaljnjo obdelavo kot gorivo. Surovina mora zdaj skozi tri različne faze: • izbor: les se razdeli v sortimente, odvisno od njihove namembnosti. Ločevanje se

navadno opravi ročno; • razžagovanje: okrogli les se razžaga na dolžino od 25 do 100 cm, pri čemer se hlodi

režejo pravokotno na vlakna; • cepljenje: zmanjševanje obsega okroglega lesa z razkosavanjem in sicer cepljenjem

vzporedno na vlakna. Stroje za proizvodnjo cepanic in polen lahko razdelimo na: • rezalne stroje: okrogli les razžagajo. Stroji s tračno žago, lahko predelujejo premere, ki

so večji od 40 cm in imajo nizke izgube; če delujejo s krožno žago, pa lahko predelujejo le manjše premere, izgube pa so večje (več žagovine);

• cepilne stroje: ti so opremljeni bodisi s klinom bodisi z vijakom. Stroji s klinom za domačo uporabo imajo 2 ali 4 strani. Hlod obdelujejo v vertikalnem ali horizontalnem položaju, njihova cepilna moč pa je do 20 t. Stroji s klinom za industrijsko uporabo pa


35

imajo do 16 strani, hlode obdelujejo horizontalno in jih potiskajo proti klinu ali rešetki z močjo od 40 – 60 t. Cepilni stroji z vijakom so opremljeni z navojnim stožcem, ki se zavrti v les in ga razcepi; so hitrejši kot stroji s klinom, a manj natančni; iz varnostnih razlogov je najprimernejše, če napravo namestimo na zgibno ročico (npr. traktorja).

• kombinirane (rezalnocepilne) stroje: stroji so lahko mobilni (traktorski priključek), toda večinoma so to stacionarni stroji s sposobnostjo dveh delovnih operacij. So visoko avtomatizirani in zmogljivi. Opremljeni so z lastnim motorjem z električnim vžigom ali vžigom na svečko (do 55 kW) ali pa jih poganja traktor preko kardanskega zgloba, obdelujejo lahko hlode, dolge do 6 m in s premerom 60 cm, njihova zmogljivost pa je več kot 12 t na uro. Kapacitete strojov zelo varirajo in so odvisne od številnih dejavnikov.

Obdelovanje trdega lesa terja več moči kot obdelovanje mehkega lesa, sicer pa je vse vrste lesa laže cepiti sveže (z večjo vsebnostvo vode) kot suhe (vsebnost vode je pod 20 %).

SEKALNIKI

Sekalnik je stroj, ki je zgrajen tako, da les spremeni v sekance. Je lahko stacionaren ali pa montiran na prikolici, kamionu ali na zadnjem 3‐točkovnem priklopu traktorja. Opremljen je lahko z lastnim motorjem ali pa ga poganja traktor. Glede na sekalno enoto lahko sekalnike razdelimo na: • kolutne sekalnike: sekalna enota sestoji iz težkega vztrajnika, na katerem so radialno

pričvrščeni 2 do 4 noži. Les pride v stik s kolutom pri kotu od 30 do 40 stopinj na ploskev koluta, in vrteči se noži, ki delujejo proti nakovalu, režejo zaporedne kose lesa, ki med rezanjem razpade na sekance. Velikost sekancev je navadno med 0.3 in 4,5 cm, vendar je to dimenzijo mogoče spremeniti z nastavljivim ležiščem noža. Velik problem predstavlja nehomogenost velikosti sekancev.

• bobenske sekalnike: so večji in močnejši kot kolutni in z lahkoto obdelujejo tako hlode kot lesne ostanke. Sekalna enota sestoji iz jeklenega valja z do 12 noži, nameščenimi v tangencionalnem položaju; velikost sekancev je bolj heterogena (vse do 6,5 cm), vendar lahko velikost kontroliramo in natančneje določimo z mrežo določene velikosti, ki prepušča le sekance določene dimenzije. Nože je treba zamenjati na vsakih 50‐100 t (pri delu s trdim lesom) ali na 200‐300 t (pri delu z mehkim lesom).

• vijačne sekalnike: njihovo delovanje omogoča velika, na horizontalni osi vrteča se spirala z ostrimi robovi. Ti stroji, ki sicer niso močno razširjeni, lahko večinoma obdelujejo cela drevesa ali hlode in v primerjavi s kolutnimi in bobenskimi sekalniki proizvajajo večje sekance (dolge do 8 cm).

Glede na moč te stroje lahko delimo v tri kategorije: • sekalniki majhne moči: navadno so montirani na zadnjem 3‐točkovnem priklopu

traktorja ali na prikolici. Poganja jih moč traktorja ali pa lastni motor (~50 kW). Obdelujejo lahko le les z majhnim premerom (max. 20 cm), njihova zmogljivost pa je le 20 t/dan oziroma do 5 nm3 sekancev na uro;


36

• sekalniki srednje moči: montirani so na prikolici, navadno z lastnim motorjem (50‐110 kW). Sekajo lahko les s premerom do 30 cm, njihova zmogljivost pa ne presega 50 t/dan oziroma do 30 nm3 sekancev na uro.

• sekalniki velike moči: montirani so na prikolicah ali tovornjakih; včasih jih poganja motor tovornjaka, največkrat pa so opremljeni z lastnim motorjem (>130 kW); sekajo lahko les z velikim premerom (>30 cm), z zmogljivostjo več kot 60 t/dan oziroma več kot 50 nm3 sekancev na uro.

Sito je pomembno orodje, ki omogoča selekcijo sekancev med fazo proizvodnje, s čimer sicer večjo homogenost materiala, a zmanjšuje produktivnost hkrati. Kadar se sekanje opravlja na kakem drugem mestu kot v zadnjem predelovalnem obratu, se sekanci prevažajo s tovornjakom ali pa s tovornjakom in prikolico, redkeje z vozilom, opremljenim z velikimi zaboji iz lahkih zlitin; za avtonomno natovarjanje sekancev je na tovornjak mogoče montirati nakladalni stroj. Avstrijske študije so pokazale, da se produktivnost (nasuti m3) visoko zmogljivega sekalnika spreminja v skladu z vrsto materiala za sekanje [19]; povprečne vrednosti produktivnosti (graf 3.2.1) vključujejo čas, potreben za razkladanje sekancev s tovornjaka in prikolice. Ti časi so dosegali kakih 20 % skupnega časa. Graf 3.2.1 Produktivnost (nasuti m³/h) za različno vhodno biomaso

PROIZVODNJA SEKANCEV V SLOVENIJI (STANJE L. 2008)

Po podatkih iz opravljenih anketnih vprašalnikov lahko zaključimo, da med sekalniki po številu (slika 2) prevladujejo srednji sekalniki (kapaciteta med 5 in 50 nasutimi m3/uro). Teh je po naših podatkih slabi dve tretjini. Evidentiranih lahkih sekalnikov (kapaciteta do 5 nm3/uro) je 11 odstotkov. Ocenjujemo, da je njihovo dejansko število v Sloveniji večje, vendar


37

je njihova proizvodnja sekancev zanemarljiva, in so večinoma namenjeni pokrivanju lastnih potreb. Med proizvajalci v kategorijah lahkih in srednjih sekalnikov prevladuje domač proizvajalec sekalnikov Bider Bojan s.p. ‐ Kmetijski stroji. Med srednje zmogljivimi sekalniki so z 35 % deležem zastopan sekalniki avstrijskega proizvajaleca Eschelböch.

Slika 3.2.1 Statistične regije in evidentirani sekalniki v Sloveniji Pri analizi trga je pomembna tudi prostorska razporeditev sekalnikov (slika 1), zato smo analizirali število sekalnikov ter njihovo proizvodnjo po posameznih statističnih regijah, teh je v Sloveniji 12. Proizvodnjo posameznega sekalnika smo uvrstili v regijo v kateri ima lastnik stalni naslov. Res je, da so sekalniki večinoma mobilni in da lahko delajo v katerikoli statistični regiji v Sloveniji.

Grafikon 3.2.2 Število sekalnikov po statističnih regijah


38

Po podatkih iz anketnih vprašalnikov je bila dejanska proizvodnja sekancev v letu 2007 pri anketiranih lastnikih sekalnikov dobrih 460.000 nm3. Kljub dejstvu, da številčno prevladujejo srednji sekalniki pa po količini proizvedenih sekancev prevladujejo veliki sekalniki (kapaciteta nad 50 nm3). Po podatkih iz anketnih vprašalnikov je bilo največ sekancev proizvedenih v Jugovzhodni Sloveniji (Slika 3), kjer je večje število velikih sekalnikov. Glede na število sekalnikov in količine proizvedenih sekancev je zanimiva Osrednjeslovenska regija, saj po številu sekalnikov presega vse ostale regije, v primerjavi z Jugovzhodno Slovenijo pa je v njej proizvedena manjša količina sekancev. Eden od razlogov je lahko različna izkoriščenost kapacitet sekalnikov v primerjanih regijah. Analiza je tudi pokazala, da je dejanska proizvodnja malih sekalnikov v Sloveniji zanemarljiva.

Slika 3.2.3 Proizvodnja sekancev po statističnih regijah (l. 2007) Po podatkih o teoretični kapaciteti sekalnikov in ob predpostavki, da naj bi lahki in srednji sekalnik delal vsaj 100 dni letno, veliki sekalniki pa vsaj 150 dni letno, lahko ocenimo, da je skupna letna teoretična kapaciteta analiziranih sekalnikov 1.500.000 nasutih m3 sekancev. Primerjava med skupno kapaciteto evidentiranih sekalnikov in dejansko proizvodnjo le teh kaže na relativno nizko izkoriščenost sekalnikov. Po naših analizah so najslabše izkoriščeni prav srednji sekalniki.


39

3.3 OSKRBOVALNA VERIGA ZA LESNO BIOMASO IN NJENI STROŠKI Kot primer predstavljamo tri različne proizvodne verige za oskrbo z lesno biomaso (s fiksnim ali premičnim sitom) v gorskem območju. Izračuni so bili narejeni za gozdno podjetje, ki upravlja verigo za oskrbo z lesno biomaso.7 1. Redčenje v sestoju iglavcev, kjer je bila uporabljena drevesna metoda. Zahtevana kakovost sekancev: w 30 %, P 45; ref. preglednica 4.4.1). Cena za sekance franko obrat za proizvodnjo toplotne energije je 18‐20 €/nasuti m3 (80‐90 €/t)

Delovna faza Oprema Produktivnost (nasuti m3/h)

Cena (€/nasuti m3)

Podiranje 2 verižni žagi 35 0,5 Spravilo celotnega drevesa 2 traktorja in vitel 17 5,9 Mehanizirana predelava na odlagališču procesor na traktorju 24,3 1,4 Nalaganje hlodov na tovornjak in prikolico

tovornjak in prikolica 121,5 0,6

Prevoz hlodov do logističnrga centra z biomaso (tja in nazaj 90 km)

tovornjak in prikolica 36,5 2

Raztovarjanje hlodov s tovornjaka in prikolice

tovornjak in prikolica 145,8 0,5

Naravno sušenje — — 0,3 Sekanje hlodov sekalnik velike moči 100 1,4 Dostava sekancev (tja in nazaj 90 km) tovornjak in prikolica 26,4 * 2 SKUPAJ 14,6 K skupni ceni je treba dodati vrednost stoječega drevesa (od 0 do 5 €/nasuti m3 za postopek redčenja) *sušeni sekanci (W 30%)

2. Končni posek v sestoju iglavcev, kjer je bila uporabljena drevesna metoda. Zahtevana kakovost sekancev: w 55 %, P63; ref. preglednica 4.4.1). Cena sekancev franko obrat za proizvodnjo toplotne energije je 10‐13 €/nasuti m3 (29‐38 €/t). Ostanki lesa, ki so ostali na gozdni cesti, so na voljo brezplačno, saj so vsi stroški pridobivanja gozdnih proizvodov pripisani okroglemu lesu.



Sekanje ostankov lesa ob kamionski cesti

sekalnik velike moči 55 2,6

Dostava sekancev (tja in nazaj 90 km) tovornjak in prikolica 22,1 * 2,4 TOTAL 5 * sveži sekanci (W 55 %)

3. Redčenje v sestoju iglavcev kjer je bila uporabljena drevesna metoda. Zahtevana kakovost sekancev: W 55 %, P63. Cena sekancev franko obrat za proizvodnjo toplotne energije je 10‐13

7 Uporabljene so bile naslednje ekvivalence: 1 m3=2,43 nasuti m3 sekancev (prostorninski koeficient=0,41 m3/nasuti m3); 1 nasuti m3=223 kg (W 30 %); 1 nasuti m3=347 kg (W 55%).


40

€/nasuti m3 (29‐38 €/t). Rezultati so v skladu z navedbami v pregledani literaturi, po katerih je pridobivanje svežih sekancev (iz mehkega ali trdega lesa) kot edinega proizvoda, ki se uporablja v kotlih s pomičnim sitom, komaj ekonomično. Proizvodnja te vrste sekancev mora biti dopolnilni, ne pa izključni del pridobivanja gozdnih proizvodov.



Podiranje 2 verižni žagi 35 0,5 Spravilo celotnega drevesa 2 traktorja in vitel 17 5,9 Sekanje celotnih dreves ob kamionski cesti

sekalnik velike moči 60 2,4

Dostava sekancev (tja in nazaj 90 km) tovornjak in prikolica 22,1 * 2,4 SKUPAJ 11,2 K skupni ceni je treba dodati vrednost stoječega drevesa (od 0 do 5 €/nasuti m3 za postopek redčenja) *sušeni sekanci (W 55 %)


41

4. ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI

4 ZAHTEVE GLEDE KAKOVOSTI IZDELKOV IN STANDARDI

42

4 ZAHTEVE GLEDE KAKOVOSTI IZDELKOV IN STANDARDI Klasifikacija kakovosti trdnih biogoriv v Evropi je navedena v Tehnični specifikaciji SIST‐TS CEN/TS 14961: 2005 Trdna biogoriva Specifikacije goriv in razredi.

4.1 TEHNIČNA SPECIFIKACIJA ZA POLENA IN LESNE SEKANCE Prej omenjena evropska specifikacija SIST‐TS CEN/TS 14961:2005 daje informacije, ki jih je priporočljivo upoštevati pri sklepanju pogodb za dobavo trdnih biogoriv, in deklaracije o njihovi kakovosti (Dodatka A1 in A2 v tehnični specifikaciji). Spodaj je prikazan normativni del specifikacij za poelna in lesne sekance. Preglednica 24 Tehnična specifikacija za polena Poreklo:

kot je prikazano v tabeli 1 TS Lesna biomasa (1.1)

Izdelek

POLENA

NORMATIVE

Dimenzije Dolžina (L) Debelina (D) (max. premer vsake cepanice)

P200‐ L ≤ 200 e D <20 (les za vžig) P200 L ≤ 200 ± 20 e 40 ≤ D ≤ 110 mm P250 L ≤ 250 ± 20 e 40 ≤ D ≤ 110 mm P330 L ≤ 330 ± 20 e 40 ≤ D ≤ 110 mm P500 L ≤ 500 ± 40 e 60 ≤ D ≤ 200 mm P1000 L ≤ 1000 ± 50 e 60 ≤ D ≤ 200 mm P1000 + > 1000 (treba je navesti dejansko vrednost in D)

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

Sušilnično suh hlod Sušen v skladišču Sušen v gozdu Svež, potem ko je bil posekan v gozdu

Les Nujno je treba navesti, ali se uporablja les iglavcev ali listavcev – ali pa mešanica teh tipov lesa.


43

Preglednica 25 Tehnična specifikacija za sekance Poreklo:

V skladu s tabelo 1 TS, Lesna biomasa (1)

Izdelek

LESNI SEKANCI

NORMATIVE

Dimenzije Glavna frakcija > 80 % teže Fina frakcija <5 % Groba frakcija <1 % P 16 P 45 P 63 P 100

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

< 1 mm < 1 mm < 1 mm

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

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

Sušeni Primerni za skladiščenje Omejeni za skladiščenje

Pepel (% na d.b.) A0,7 ≤ 0,7% A1,5 ≤ 1,5% A3,0 ≤ 3,0% A6,0 ≤ 6,0% A10 ≤ 10,0%

Pri uporabi vrednosti iz tabele se kupec in prodajalec dogovorita za želeno kakovost, ti dogovori praviloma zajemajo predvsem vsebnost vode ter velikost delcev (dimenzije). Ti dva parametra namreč najbolj vplivata na optimalno (vsebnost vode) in nemoteno (homogenost in dimenzija posameznih delcev) delovanje kotla.

4.2 INSTRUMENTI ZA HITRO UGOTAVLJANJE VLAŽNOSTI ALI VSEBNOSTI VODE V LESNEM GORIVU

Čeprav je sušilna metoda (SIST‐TS CEN/TS 14774‐1: 2004 Trdna biogoriva – Metode določanja vlage – Metoda sušenja v peči ‐1. del) edina priznana referenčna metoda za natančno določanje vlažnosti lesa oziroma vsebnosti vode v lesu8, nam tehnologija danes ponuja vrsto prenosnih praktičnih merilnikov za hitro določanje vlažnosti lesa. Takšni merilni instrumenti so praktični pri sklepanju pogodb za dobavo goriva po njihovi teži (glej poglavje 5.5).

8 Sušilna metode se izvaja v laboratoriju in sestoji iz tehtanja vzorca pred in po sušenju vzorca v peči pri 103 °C. Tako sušenje traja 24 ur.


44

Natančnost rezultatov je seveda odvisna tako od reprezentativnosti vzorca kot skrbnosti, s katero je merjenje opravljeno. Posebno pozornost je treba nameniti začetni nastavitvi merilnih instrumentov in korekcijskim faktorjem. Merilne naprave, ki so na voljo na tržišču, lahko razdelimo glede na namembnost v merilne naprave za merjenje vlage v okroglem lesu in v nasutem materialu (predvsem sekanci in peleti) .

CEPANICE IN DOLGI LES

Za cepanice in dolgi les majhnega premera lahko uporabimo merilne naprave z nabijalnimi sondami. Nabijalno sondo zabijemo do 2 cm v les in merimo električni upor (prevodnost) med dvema elektrodama (sondama). Med električnim uporom in vlažnostjo lesa obstaja korelacija, ki je največja v higroskopičnem polju (w 0‐23 %). Meritev se opravi samo v prostoru med dvema elektrodama pri globini njune vstavitve (do približno 5 cm). Z najnovejšimi modeli lahko ugotovimo vlažnost primerka znotraj razpona w 10‐60 % (u 11‐150 %) z merilno natančnostjo do 0,1%.

LESNI SEKANCI

Vsebnost vode v sekancih merimo s kontaktnimi instrumenti, s katerimi ugotavljamo dielektrično konstanto (elektrostatični naboj). Višja je vsebnost naboja, višja je tudi dielektrična konstanta. V zadnjih nekaj letih so strokovnjaki razvili nekaj dielektričnih higrometrov prav za lesne sekance, žagovino, skobljance, lubje in pelete, ki ustrezajo kakovostnim razredom goriv opredeljenih v tehnični specifikaciji SIST‐TS CEN/TS 14961:2005. S takšnimi instrumenti lahko merimo lesne sekance iz velikostnega razreda P16 in P45 z maksimalno vsebnostjo vode (w) 60 %. Pri teh napravah je zelo pomembna kalibracija in pravilni izbor kalibrirne krivulje, ki je v veliki meri odvisna od dimenzije sekancev. Pri meritvi stresemo v merilno posodo točno določeno količino sekancev, v merilni posodi sekanci prečkajo šibko elektromagnetno polje, k se spreminja pod vplivom vlažnosti lesa. Že v nekaj sekundah je mogoče na zaslonu instrumenta odčitati vsebnost vode v vzorcu.


45

4.3 INSTRUMENTI ZA UGOTAVLJANJE PORAZDELITVE VELIKOST LESNIH SEKANCEV Velikostni razred lesnih sekancev se ugotovi v laboratoriju z uporabo posebnih vibracijskih sit, razvrščenih v serijah, ki ustrezajo standardom SIST‐TS CEN/TS 15149‐1:2006 Trdna biogoriva – Metode določanja porazdelitve velikosti delcev – Nihalna zaslonska metoda z uporabo sita z odprtinami 3,15 mm in več in SIST‐TS CEN/TS 15149‐2:2006 Trdna biogoriva – Metode določanja porazdelitve velikosti delcev – Nihalna zaslonska metoda z uporabo sita z odprtinami 3,15 mm in manj. Pri določanju velikosti sekancev je pomembno določiti delež sekancev največjih dimenzij (tistih ki še ustrezajo transportnim trakovom ali polžem) ter delež delcev velikost pod 1 mm (zaradi ogrožanja zdravja zaposlenih, ki se gibljejo v skladiščih in bližini transportnih naprav). Delci velikost pod 1 mm so problematični tudi zardi emisij zračnih delcev v neposredni bližini skladišč (pogoste pritožbe okoliških prebivalcev). Slika 4.3.1 – Naprava za ugotavljanje velikosti lesnih sekancev (GIS, 2009).

Slika 4.3.2 – primer klasifikacije velikosti dveh tipov lesnih sekancev: P45 (levo) in P16 (desno)

0

20

40

60

80

100

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

0

20

40

60

80

100

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


46

4.4 KAKOVOSTNE ZAHTEVE RAZLIČNIH KOTLOV Poglavitne značilnosti biogoriv so: dimenzija, vlažnost in vsebnost pepela. V preglednici 26 so prikazane glavne skupine kotlov ter kakovostne zahteve za polena in lesne sekance. Preglednica 26 Kakovostne zahteve za lesna goriva pri različnih kotlih

Tip kotla Zmogljivost kWh

Rešetka Sistem nalaganja

Dimenzije goriva (P)

Vlažnost (w)

Pepel (A)

Kotel na polena

< 100 Fiksna ročni P330‐1000 w20 ‐

Kotel za lesne sekance

< 150 Fiksna Vijačni polž P16‐45 w20‐30 A1,5

150 ‐1000 Fiksna/delno premična

Vijačni polž P16‐45 w20‐40 A1,5‐3,0

>1000 Premična Hidravlični bati P16‐100 w30‐55 A3,0‐10,0

Velikost lesa za kotle na polena je odvisna od velikosti odprtine za nalaganje ter velikost zalogovnika v kotlu; pri določenih modelih z zmogljivostjo 100 kW in večjo odprtino za nalaganje je mogoče uporabiti do 1 m dolge kose. Kotli za polena zahtevajo nižjo vsebnost vode in sicer do razreda w 20, sicer izgorevanje ni popolno, ker povzroči energija, potrebna za izhlapevanje vode, padec temperature v izgorevalni komori pod minimum, ki je potreben za proces izgorevanja. Posledica uporabe polen z vlažnostjo nad W 20 je precejšnje povečanje emisijskega faktorja. Kotli na sekance s fiksno rešetko zahtevajo zaradi majhne rešetke in nevarnosti blokade vijačnega transporterja zelo homogen material (P16 in P45). Veliko bolj fleksibilni so kotli večje zmogljivosti, kjer se za transport sekancev v izgorevalno komoro uporabljajo hidravlični bati. Vlažnost lesnih sekancev v kotlih s fiksno rešetko ne sme presegati 30 % (w30). Ti kotli imajo malo toplotne inercije, ker je prostornina izgorevalne komore in tudi vode v izmenjevalcu toplote omejena. To pomeni, da bi vnos zelo vlažnega lesa povzročil prevelik padec temperature. Poleg tega lahko previsoka vlažnost onesposobi začetno fazo delovanja teh kotlov, ki so opremljeni s samodejnim (električnim) vžigom. Vlažnost lesnih sekancev bi morala biti kar najbolj homogena, kajti višja kot so nihanja višja bo začetna investicija v tehnologijo, ki je zmožna uravnavati tudi najbolj zapleten proces izgorevanja. V kotlih s pomično rešetko je mogoče uporabljati sveže lesne sekance, toda višja je vlažnost lesnih sekancev, manjša bo učinkovitost procesa energijske pretvorbe. Poleg tega uporaba nizkokakovostnih lesnih sekancev (npr. sekancev, izdelanih zgolj iz ostankov iglavcev) poveča stroške vzdrževanja in zmanjša učinkovitost sistema, s tem pa tudi povečuje končne stroške energije [14].


47

4.5 PROCES SUŠENJA LESA

SAMODEJNO SEGREVANJE SEKANCEV

Med skladiščenjem se sveža lignocelulozna biomasa zaradi dihalnega procesa še vedno živih parenhimalnih celic segreva. Takšni procesi se ustavijo, ko dosežejo 40 °C. Nadaljnje povišanje temperature lesne mase lahko pripišemo metabolizmu gliv in bakterij. Medtem ko glive lahko preživijo tudi pri temperaturi do okrog 60 °C, se aktivnost toploljubnih bakterij začne pri temperaturi med 75 in 80 °C. V posebnih razmerah lahko segrevanje lesne mase doseže celo temperaturo 100 °C; razlogi za to nadaljnje povišanje temperature še vedno niso pojasnjeni. Nad 100 °C se začnejo nekakšni termokemijski procesi preoblikovanja, ki lahko pripeljejo, čeprav zelo poredkoma, do spontanega pojava izgorevanja. Na splošno se to lahko zgodi pri zelo finem lesnem materialu (žagovina in lubje). V optimalnih razmerah za razvoj bakterij in gliv (npr. w 40 %) se les začne segrevati že po nekaj sekundah. Po drugi strani pa se mikroorganizmi ne aktivirajo pri stalno nizkih temperaturah (pozimi), razen če niso bili aktivirani že prej (slike 4.5.1 in 4.5.2). Slika 4.5.1 – Temperaturni trendi znotraj kupa lesnih sekancev z različnimi vsebnostmi vode. Višja je raven vlažnosti, hitreje se bo segrel kup lesnih sekancev [2].

Slika 4.5.2 – Razvoj temperature (od aprila do novembra) v dveh kupih lesnih sekancev, nepokritih in pokritih s ponjavo, ki diha (TOPTEX) [12].,


48

IZGUBA LESNE SUBSTANCE

Zaradi intenzitete metaboličnih dejavnosti gliv in bakterij prihaja do razkroja lesne substance, posledično pa tudi do izgube organske mase goriva. Da bi minimalizirali takšne izgube, moramo kar najbolj nadzorovati biološke aktivnosti v lesu. Spodaj je seznam ukrepov, ki jih je treba sprejeti predvsem kar zadeva lubje in lesne sekance, ki so med različnimi tipi goriva najpogosteje izpostavljeni škodljivim biološkim aktivnostim.

Shranite material s kar najnižjo vsebnostjo vode in ga zaščitite pred dežjem; Prednost dajte naravnemu zračenju, saj pospeši izgubo toplote in vode; Velikost materiala spodbuja notranje zračenje; Uporabljajte ostro orodje za sekanje (predpisane velikosti) ker je tako delež finih delcev (pod 1 mm) manjše; Zagotovite, da bo v materialu kar najmanj listja in iglic, ki jih mikroorganizmi najlaže napadejo;

Skrajšajte čas skladiščenja; Izberite idealno višino kupa skladiščenega materiala.

Ker vsi zgoraj omenjeni ukrepi niso vselej izvedljivi, je treba računati na določeno izgubo lesne substance, tako kot je prikazano za nekatere tipe lesa na tabeli 4.5.1 spodaj [2]. Preglednica 27 Ocena letne izgube suhe snovi za nekatere tipe lesnega goriva

Material/način skladiščenja Letna izguba (wt % d.b.)

Gozdni lesni sekanci, sveži, nepokriti

20 do >35

Fini gozdni lesni sekanci, sušeni, pokriti 2‐4

Grobi gozdni lesni sekanci (715 cm), sveži, pokriti 4

Lubje, sveže, nepokrito 15‐22

Cepanice (bukev, smreka) po 2 letih, pokrite 2,5

Cepanice (bukev, smreka) po 2 letih, nepokrite 5‐6

Hlodi (smreka, jelka) sveži, pokriti 1‐3

Celotna drevesa manjših premerov (topol, vrba) sveža,

nepokrita

6‐15

Izgubo suhe snovi lahko, vsaj delno, omilimo z zmanjšanjem vsebnosti vode v materialu na kraju skladiščenja; tako se poveča neto energijska vrednost (z ozirom na maso 1 kg, vključno z vodo). A tudi če se odločimo za umetno sušenje z umetnim kroženjem zraka, lahko računamo na približno 4‐odstotno izgubo suhe snovi. Kadar se odločimo za prisilno ventilacijo s toplim zrakom, ki omogoča segrevanje mase, pa se izguba približno podvoji (7‐8 %) [2].


49

4.6 SUŠENJE POLEN Polena (metrske cepanice) začnejo izgubljati vodo takoj po poseku in izdelavi (praviloma je to pozimi ali zgodaj pomladi). V zelo vročih poletjih (kakršno je bilo na primer leta 2003, slika 4.6.1) lahko sveži les, nasekan decembra in uskladiščen pod ponjavo, doseže vsebnost vode 20 % (w20) že junija. V primeru vlažnih poletij (kakršno je bilo leta 2004, slika 3.6.1) so razlike minimalne, vrednost w 20 % pa je dosežena šele mesec dni pozneje. Od začetka maja naprej se smrekovina suši hitreje kot bukovina, čeprav se slednja na začetku zdi bolj suha kot smrekovina zaradi njene v začetku nižje vlažnosti in hitrejše izgube vode. Sicer pa obe vrsti lesa potrebujeta bolj ali manj enak čas, da dosežeta w 20. Aprila količina vode, ki izpari iz lesa, doseže maksimum (kakih 90 l/ms/mesec). Septembra pa les spet začne dobivati vlago iz zraka in dežja; ocenjujejo, da od oktobra do decembra pridobi 5 l/ms/mesec.

Slika 4.6.1 – Primerjava sušenja cepljenih in ne cepljeni polen, ki so se sušila na soncu ali v senci in v pokriti ali nepokriti skladovnici

Cepanice, skladiščene pod ponjavo, se hitreje sušijo v prvih zimskih mesecih; ta prednost pokritega lesa se kompenzira z nepokritim lesom v poletnih mesecih. Vendar je drvarnica, še posebno v deževnih krajih, zagotovo priporočljiva, saj prispeva k omejevanju ponovnega pridobivanja vlage v naslednjih jesenskih‐zimskih mescih. Če drvarnica ni ustrezno zračena (stene z režami), je skladiščenje pod ponjavo najbolj priporočljivo. Necepljene cepanice so v primerjavi s cepljenimi dosegle W20 dva meseca pozneje. Da bi dosegli W 20 z višjo stopnjo zanesljivosti, pa tudi z namenom, da se takšna vlažnost zadrži do


50

jeseni, je priporočljivo, da nizkokakovostni okrogli les pred sušenjem razcepimo tako, da je premer manjši od 10 cm.

NAPOTKI ZA SKLADIŠČENJE CEPANIC

Med predelavo lesa in pripravo skladovnic je pomembno, da cepanice kar najmanj “umažemo”. Prostor za predelavo lesa mora utrjen in suh (cementen ali asfalten). Cepanice lahko sušimo bodisi na odprtem ali pa v pokritem, a zračenem prostoru, vsekakor pa tam, kjer bodo dvignjene od tal (vlaga v tleh) in zaščitene pred vremenskimi vplivi (dež, sneg). Glavni napotki za skladiščenje cepanic:

Tla (pod) morajo biti čista; če le mogoče, naj bo skladovnica dvignjena od tal tako, da počiva na tramovih ali hlodih, da se zagotovi ustrezna cirkulacija zraka

Les je priporočljivo skladiščiti na zračnih mestih, ki so izpostavljena soncu (npr. na robu gozda, dvorišču)

Med posameznimi skladovnicami pa tudi med skladovnicami in stenami skladiščnega prostora mora biti najmanj 10‐cm (slika 4.6.3)

Zunanje stene skladiščnega prostora morajo biti odprte (z režami)

Cepanice je priporočljivo skladiščiti za dnevno uporabo v kotlovnici, tako da se vnaprej ogrejejo.

KONTEJNERJI ZA SKLADIŠČENJE, SUŠENJE IN PREVOZ CEPANIC

Na tržišču so danes na voljo različni kontejnerji za skladiščenje, sušenje in transport cepanic. Med najbolj zanimivimi, tudi s stališča ekonomičnosti, so kontejnerji z leseno paleto na dnu in žičnato mrežo, ki predstavlja stene kontejnerja. Zgornji del je pokrit s še eno paleto, ki je izolirana s plastično ponjavo. Takšen kontejner je 2 m visok, vanj pa lahko spravimo 2 nasuta m3 cepanic. Te kontejnerje lahko polnimo neposredno s transportnimi trakovi pri procesorju za pripravo cepanic (slika 4.6.1). Ena izmed funkcionalnih in cenenih možnosti je uporaba odsluženih kovinskih ogrodji na leseni paleti, ki je prvotno služilo kot podporno ogrodje za plastične kontejnerje (s prostornino 1 m3 ) za skladiščenje tekočin


51

4.7 SUŠENJE LESNIH SEKANCEV Za proizvednjo kakovostnih lesnih sekancev uporabe za kotle (s fiksno rešetko) majhne in srednje zmogljivosti, uporabljamo naslednje surovino: okrogli les iglavcev brez vej, sečne ostanke in kosovne ostanke iglavcev in listavcev, okrogli les listavcev (z vejami ali brez njih) ter sečne ostanke, če le mogoče z najmanj 5‐centimetrskim premerom. Veje manjšega premera so nezaželene zaradi relativno visokega deleža lubja. Večji delež lubja pa pomeni večji delež pepela. Pomembno je, da tako surovino predhodno sušimo na vmesnih skladiščih. (slika 4.7.1). Tako skladiščen les se najhitreje suši v poletnih mesecih Izguba vode v lesu listavcev med sušenjem se na splošno suče med 20 in 30 %. Najprimernejša je zimska sečnja ali sečnja zgodaj spomladi. Eako velja za iglavce (smreko in jelko), ki so posekani v obdobju od pozne jeseni do decembra. Če pustimo okrogli les v senčnih predelih v gozdu (ob gozdnih prometnicah), se le ta ne suši in ne izgubi večje količine vlage. To pomeni, da je treba surovino vedno sušiti na dovolj sončnem in, če le mogoče, tudi zračnem prostoru [3]. Slika 4.7.1 – Logistika, časovno usklajevanje in destinacija gozdnih lesnih sekancev [2]


52

Če se les suši na sončni lokaciji zunaj gozda, potem v poletni mesecih zgublja vodo in doseže vlažnost pod 30 %, kar je že primerno za izdelavo sekancev [3]. Vrednost w 30% je opredeljena kot meja uskladiščljivosti; pod to mejo so lesni sekanci klasificirani kot primerni za skladiščenje brez vsakršnih problemov, kar zadeva njihovo biološko stabilnost (ÖNORM M 7133). Sušenje materiala lahko poteka na robu gozdne ceste, vendar pod pogojem, da je skladišče na sončni in zračni lokaciji in da je tudi ustrezne velikosti; drugače je bolj priporočljivo material prepeljati v logistični center, kjer se razseka in pokrito uskladišči. Kadar sušenje poteka v logistično trgovskem centru, je nadvse primerno, če največja debla (Ø>35‐40 cm) “razcepimo” s kleščami za cepljenje lesa, in sicer z namenom, da se pospeši sušenje.

4.8 BIOMASNI LOGISTIČNI IN TRGOVSKI CENTER (BLTC) Biomasni, logistični in trgovski center (v nadaljevanjuBLTC) je lokacija, ki se določi na osnovi gozdarskih in produkcijskih značilnostih območja ponudnikov (ponudbe) ter na osnovi lokalizacije in tipologije kupcev (povpraševanja). Najprej se v njem zagotovi prostor za skladiščenje in sušenje lesa kot takega ter za pokrito skladiščenje in sušenje lesnih sekancev in cepanic (slika 4.8.1). BLTC ima vso infrastrukturo, ki je bistvena za proizvodnjo in profesionalno trženje lesnega goriva kot takega in omogoča, da so na tržišču na voljo proizvodi, ki ustrezajo tehničnim specifikacijam. Najpomembnejša vloga v regiji pa je zagotavljanje varnosti v oskrbi z vsemi oblikami lesnih goriv po zajamčeni kakovosti.


53

Slika 4.8.1 – BLTC v Pölstal (Štajerska‐Avstrija)

POKRITI PROSTORI ZA SKLADIŠČENJE IN SUŠENJE SEKANCEV

Najboljši prostor za skladiščenje in sušenje lesnih sekancev je pokrita utrjena površina (cementna ali asfaltna) na sončni in zračni lokaciji. Arhitekturna struktura strehe (slika 4.8.2) bi morala omogočiti maksimalno ventilacijo uskladiščenega materiala in olajšati rokovanje z lesnimi sekanci (višina prostora in višina nasutja sekancev). Slika 4.8.2 – Primerki arhitekturne strukture v dveh centrih BLTC v Avstriji (Pölstal, Štajerska) in Italiji (Deutschnofen, Bozen).

ZAŠČITNA PONJAVA ZA LESNE SEKANCE

Na tržišču so na voljo tudi zaščitne ponjave za sekance (www.tencate.com), ki so se izkazale kot učinkovite tako za sušenje svežih lesnih sekancev kot skladiščenje lesnih sekancev z vsebnostjo vode pod w<30.

Prostor za sušenje okroglega lesa

Področje za izdelavo polen in sekancev

Pokrito skladišče za prisilno sušenje sekancev


54

Tkanina diha in hkrati preprečuje, da bi skoznjo prodiral z vodo nasičeni zrak v fazi samoogrevanja lesne mase. Lesne sekance je treba nasuti na vodotesno in utrjeno površino, in sicer v stožčasti obliki, da dež hitro odteka s površja tkanine (slika 4.8.4). Slika 4.8.4 – Kup lesnih sekancev, pokrit s ponjavo.

4.9 SISTEMI SUŠENJA

SUŠENJE SPODBUJA TOPLOTA FERMENTACIJSKEGA PROCESA

Toplota, ki izvira iz procesov rušenja lesne substance v kupih lesnih sekancev, ustvarja konvekcijsko gibanje; posledica tega je dviganje zraka od spodaj in s strani. Ventilirani pod zatorej deluje še posebej dobro, če ga uporabljamo pod skladiščnimi ponjavami. Kar zadeva lesne sekance srednje velikosti, ima samoogrevanje precejšen vpliv na sušenje sekancev, če nastopa v kombinaciji s prisilnim ventilacijskim sistemom. Dviga se z vodo nasičeni zrak, ki izvira iz samoogrevalne toplote lesne mas, posledica pa je ohlajanje lesne mase. V strukturah, kjer se uporabljajo prisilni sistemi kroženja zraka, se ventilacijski ciklusi uravnavajo s temperaturnimi razlikami. 5 do 10°C interna‐eksterna razlika v temperaturi je dovolj, da podpira naravno kroženje zraka in posledično zmanjša količino energije, potrebne, da prisili zrak h kroženju.

PRISILNA VENTILACIJA Z UPORABO ZRAKA, PREDHODNO SEGRETEGA S SONČNO ENERGIJO

Naj se odločimo za kateri koli tehnični (eksterni) ukrep, da bi povišali temperaturo znotraj mase lesnih sekancev, izzovemo kroženje zraka, ki posledično omogoča sušenje lesa. Če se odločimo, da bomo sušili lesne sekancee je treba njihovo skladiščenje in sušenje načrtovati tako, da imamo prisilni ventilacijski sistem s prehodno segretim zrakom v posebnem zračnem prostoru pod streho. Cenovno najugodnejši je sistem kjer zrak segrevamo z sončno energijo (uporaba sončnih celic ali še ceneje segrevanje zraka v zaprti podstrehi) Zrak, ki ga predhodno segreje sonce, podpihujemo z ventilatorjem od spodaj v kupe lesnih sekancev (sliki 4.9.1 in 4.9.2). Po zaslugi teh sistemov je mogoče zmanjšati vsebnost vlage v skladovnici s 150 nasutimi m3 lesnih sekancev s približno w 50 % na w 30 % v enem tednu (spomladi/poleti).


55

Slika 4.9.1 – Diagram of the principle of a pulsating solar biomass drying process [6].

Slika 4.9.2 – Predhodno segreti zrak in prisilni ventilacijski sistem, kot je v rabi v BLTC Pölstal, Štajerska, Avstrija

Prek noči, ko je relativna vlažnost zraka višja, je priporočljivo, da je prisilna ventilacija ugasnjena, da lesni sekanci ne bi vsrkali vlage. Za izračun potrebne zračne kapacitete je treba upoštevati površino, ki jo pokriva kup lesnih sekancev. Ta količina se izrazi glede na hitrost zraka, ki se glede na lesne sekance suče v razponu med 180 in 540 m3/h (=0,05 do 0,15 m/s) na m2 površine, ki jo pokriva kup sekancev.

Predhodno segret zrak

Ventilator


56

Te količine lahko izrazimo tudi volumetrično (ventilacijska stopnja). Ocenjuje se, da je za lesne sekance potrebnih približno 40 m3/h zraka na m3 (trdnega) lesa, ki ga je treba posušiti. Da bi pospešili proces sušenja, se v skladu s standardno prakso ventilacijska stopnja poveča do 150 m3/h m3) [2].

SISTEMI PRISILJENE VENTILACIJE ZA CEPANICE

Cepanice se lahko sušijo v zaprtem prostoru, opremljenim s sistemom prisilne ventilacije, ki v veliki meri zmanjšuje čas sušenja. V 15 dneh lahko 200 prm svežih cepanic doseže w20. Za ventilacijo porabimo približno 1 kWe in omogoči kroženje zraka, ki ga primarno segreje sonce. Pozimi lahko za segrevanje zraka uporabljamo tudi kotel na sekance/pelete, ki dopolnjuje delovanje sonca. Samodejna zamenjava notranjega nasičenega zraka se omogoči z aktiviranjem strešnih odprtin. Cena konstrukcije (slika 4.9.3) je kakih 150.000 €, cena proizvodnje cepanic pa se poveča za približno 15 €/prm. Vendar se to breme kompenzira s tem, da tu potrebujemo manj prostora, in z možnostjo, da tržimo cepanice w20 osem mesecev prej kot bi jih v primeru naravnega sušenja. Slika 4.9.3 – Zaprti prostor (podoben rastlinjaku) za sušenje cepanic, Biomassehof Allgäu (Bayern ‐ DE).

SUŠENJE S TOPLIM ZRAKOM

Sušilni učinek se močno izboljša z uporabo zraka, segretega z generatorjem. Delovna temperatura se lahko giblje med 20 in 100 °C. Tudi v tem primeru zrak doteka v skladovnice cepanic/lesnih sekancev s pomočjo ventilatorja. Skupna toplota, potrebna za sušenje, je približno 3 do 4 MJ na kg vode; od tega potrebujemo 2,5 MJ/kg za predhodno segrevanje in izhlapevanje vode. Skupaj z uporabljenimi sistemi za proizvodnjo toplote je vredno izkoristiti nizko cenovno (ali brezplačno) toploto, ki jo kot stranski proizvod proizvajajo obrati za sočasno proizvodnjo elektrike in toplote (na bioplin ali lesne sekancee); to toplotno energijo, ki bolj kot ne ostaja v poletnih mesecih neizkoriščena, je zatorej mogoče izkoristiti za sušenje bodisi lesnih sekancev bodisi cepanic.

POENOSTAVLJENE SUŠILNE NAPRAVE

Predlagane konstrukcije za sušenje lesnih sekancev in cepanic so poenostavljene naprave (bodisi fiksne bodisi premične) z dvojnim dnom in luknjami, skozi katere doteka topel zrak.


57

Sistem za razdeljevanje toplote sestoji iz niza trdih cevi, ki jih lahko dobimo iz mobilnega zabojnika ali kmetijske prikolice in jih zlahka montiramo v sušilnik (sliki 4.9.4 in 4.9.5). Danes so na tržišču poleg poenostavljenih sušilnikov na voljo tudi bolj izpopolnjene naprave za izkoriščanje odpadne toplote obratov za proizvodnjo bioplina (slika 4.9.6). Slika 4.9.4 – Zabojnik: cena je približno 50.000 €, vanj pa je mogoče spraviti 22 nasutih m3; preostali prostor zavzemajo ventilatorski sistemi in krmilna plošča. Čas sušenja: približno 5 dni, da se doseže w20 [16].

Slika 4.9.5 – Kmetijska prikolica: cena se giblje med 1.500 in 2.000 €. Topel zrak se iz obrata za proizvodnjo bioplina dovaja skozi izmenjevalnik toplote: dve fleksibilni cevi dovajata topel zrak (80°C) v 10 cm debelo dno tovornjaka, naloženega z lesnimi sekanci. Med procesom sušenja sekancev ni treba obračati, in po dveh ali treh dneh so nared za dostavo (w30) [17].

Slika 4.9.6 – Horizontalni bobenski sušilniki, primerni za sušenje tako cepanic kot lesnih sekancev (www.s‐und‐ue.de) [18].

Foto: Energie Planzen 6/2007

Foto: Energie Pflanzen 6/2006


58

5. STROŠKI ENERGIJE

5. STROŠKI ENERGIJE, TRENDI IN PRIMERJAVE

59

5. STROŠKI ENERGIJE, TRENDI IN PRIMERJAVE Tržna cena za goriva, bodisi lesna bodisi fosilna, se izraža v različnih merskih enotah (ponderirana in volumetrična), vendar za zelo različne energijske vrednosti. Prav to pa je razlog, da je težko napraviti kake hitre primerjave med njimi. Parameter, ki omogoča primerjavo med cenami goriva, je strošek primarne energije (€/MWh), to je strošek energije v gorivih pred njihovo pretvorbo v koristno energijo. V tabeli 5.1.1 je prikazana primerjava med stroški energije za različna goriva (junij 2008). Njihovo razmerje do lesnih sekancev se izračunava na osnovi treh različnih stroškov primarne energije: 20, 25 in 30 €/MWh. Cene zadevajo italijansko tržišče vendar so v veliki meri primerljive z cenami v Sloveniji. V naslednjih preglednicah so primerjave med stroški primarne energije glede na različne izhodiščne cene tone sekancev. Preglednica 28 Stroški primarne energije različnih energentov, razmerje cen lesnih

sekancev in ostalih energentov ter prikaz vpliva zviševanja cen sekancev na cenovna razmerja.

Energija Cenaenote

Cenaenergije

Razmerje

MWh € €/MWh1 t lesnih sekancev (w30, P45) 3,4 68 20,0 1 1 t lesnih sekancev (w40, P45) 2,81 56 20,0 1 1 t polen (w20, P330) 3,98 114 28,6 1,4 1 t peletov (w10) nasutih 4,7 205 43,6 2,2 1 t peletov (w10) v 15 kg vrečah 4,7 220 46,8 2,3 1000 m3 zemeljskega plina 9,6 659 68,6 3,4 1000 l kurilnega olja (ind. raba) 10 502 50,2 2,5 1000 l kurilnega olja (domača raba) 10 508 50,8 2,5 1000 l Utekočinjen naft. Plin 6,82 645 94,6 4,7 Dvig cene sekancev za 25 % Cena Cena energije Razmerje 1 t lesnih sekancev (w30, P45) 3,4 72 21,2 1 1 t lesnih sekancev (w40, P45) 2,81 59 21,0 1 1 t polen (w20, P330) 3,98 114 28,6 1,3 1 t peletov (w10) nasutih 4,7 205 43,6 2,1 1 t peletov (w10) v 15 kg vrečah 4,7 220 46,8 2,2 1000 m3 zemeljskega plina 0,96 66 68,8 3,2 1000 l kurilnega olja (ind. raba) 11,7 502 42,9 2,0 1000 l kurilnega olja (domača raba) 11,7 508 43,4 2,1 1000 l Utekočinjen naft. Plin 6,82 645 94,6 4,5 Dvig cene sekancev za 50 % Cena Cena energije Razmerje 1 t lesnih sekancev (w30, P45) 3,4 102 30,0 1 1 t lesnih sekancev (w40, P45) 2,81 66 23,5 1 1 t polen (w20, P330) 3,98 114 28,6 1,0 1 t peletov (w10) nasutih 4,7 205 43,6 1,5 1 t peletov (w10) v 15 kg vrečah 4,7 220 46,8 1,6 1000 m3 zemeljskega plina 1 66 66,0 2,2 1000 l kurilnega olja (ind. raba) 11,7 502 42,9 1,4 1000 l kurilnega olja (domača raba) 11,7 508 43,4 1,4 1000 l Utekočinjen naft. Plin 6,82 645 94,6 3,2


60

5.1 KONČNI STROŠKI ENERGIJE Pomemben vidik ekonomskega vrednotenja je izračun končnih stroškov energije, ki vključujejo tudi naložbo in stroške, povezane z delovanjem obrata za proizvodnjo energije. Za ilustracijo so bili izračunani proizvodni stroški šestih različnih sistemov za proizvodnjo energije s 100 kW kotli in stopnja letne produkcijske zmogljivosti. Po grobi oceni ima stavba (v severni Italiji) s površino 100 m2, v kateri bivajo trije ljudje, letno potrošnjo kakih 10‐15 MWh. Takšna toplota bi lahko indikativno preskrbovala stavbo s šestimi stanovanji (tabela in graf 5.1.1). Predpostavke (kot npr. izbira obrestne mere, trajanje naložbe, povprečna letna proizvodnja generatorja itd.) in uporabljene vrednosti se nanašajo na povprečne razmere. Preglednica 29 Kategorije stroškov in njihove vrednosti (februar 2009).

Kategorije stroškov Enota Polena [a]

Polena [b]

Lesni sekanci

Peleti Zemlej. plin

Kurilno olje

Utek. naft. plin

Enote t t t t m3 l lObrestna mera % 5 5 5 5 5 5 5Trajanje naložbe leta 20 20 20 20 20 20 20Zmogljivost kotla kW 100 100 100 100 100 100 100Letne obratovalne ure h 1300 1300 1300 1300 1300 1300 1300Proizvodnja primarne energije

MWh / leto

130 130 130 130 130 130 130

Učinkovitost sistema % 75% 75% 79,0% 84% 90% 85% 90%Končna proizvodnja energije1

MWh/y

97,50 97,50 102,70 109,20 117,00 110,50 117,00

Naložba (vključno z DDV) € 45.000 45.000 65.000 40.000 13.000 18.000 13.000Amortizacija €/leto 1361 1361 1966 1210 393 544 393Letna poraba goriva *1 32,7 32,7 38,2 27,7 13542 13000 19062Cena goriv2 €/eno

to. 68 114 72 205 0,6586

8 0,508 0,64

5 Letni stroški goriva (a) €/leto 2600 4359 2753 5793 8920 6604 1310

2 Stroški elektrike (b) €/leto 50 50 200 100 30 30 30Obratovalni stroški (O=a+b)

€/leto 2650 4409 2953 5893 8950 6634 13132

Stroški čiščenje (c) €/leto 130 130 130 130 60 60 60Stroški vzdrževanja (d) €/leto 300 300 400 200 95 95 95Tekoči stroški (E=c+d) €/leto 430 430 530 330 155 155 155Letni STROŠKI (R+O+E) €/leto 4441 6200 5449 7433 9498 7333 1368

0 KONČNI STROŠKI ENERGIJE

€/MWh

45,55 63,59 53,05 68,07 81,18 66,36 116,92

1 Uporabljena energijska vrednost: polena (w20), 3,98 MWh/t, lesni sekanci (w30), 3,4 MWh/t, peleti (w10) 4,7 MWh/t, zemeljski plin 9,6 kWh/m3, kurilno olje 10 kWh/l, Utekočinjen naftni plin (LPG), 6,82 kWh/l 2 Cene (vključno z DDV)


61

Graf 5.1.1: Primerjava stroškov ogrevanja (februar 2009)

Opomba – Polena [a]: lastna proizvodnja; polena [b]: kupljena in pripeljana uporabniku (P500); lesni sekanci: (w30) P45,

5.2 PRODAJA CEPANIC IN LESNIH SEKANCEV Cepanice in lesni sekanci se prodajajo bodisi po teži (€/t) bodisi po volumnu (€/prostorninski m3 in €/nasuti m3). Da bi kupci lahko ustrezno ekonomsko ovrednotili ponujene cene lesnih goriv potrebujejo dodatne informacije o lastnostih goriva (pomembna je vsebnost vode, drevesne vrste, ….). Pri tem so še posebno pomembne Evropske tehnične specifikacije za trdna biogoriva. Pojavljanje profesionalnih proizvajalcev na tržišču omogoča razvoj praktičnih in transparentnih sistemov za nakup in prodajo lesnih goriv, ki ne le, da zbujajo zaupanje potrošnikov, marveč so tudi v prid razvoju tržišča.

CEPANICE

Informacije glede prodaje cepanic so navedene v tabeli 4.1.1. V najsodobnejših logističnih in trgovskih centrih (npr. www.olzbrennstoffe.de, www.ofen‐holz.at) prodajajo sušilnično suhe cepanice (w20) po prostornini; poleg razreda vlažnosti navajajo dimenzije in drevesne vrste. Primer, kako napraviti cenik za profesionalno prodajo cepanic, je prikazan v prilogi A4. Še vedno je v navadi, da se za cepanice navaja le drevesna vrsta, ne pa tudi vlažnost. Zato je seveda priporočljivo, da jih kupujemo po njihovem volumnu, ne pa teži; razlog za to je višja raven gotovosti, s katero je mogoče določiti strošek energije, še posebno takrat, kadar kupujemo nesušen les [5]. Danes se zložene cepanice pogosto prodajajo v paletah dimenzij 1x1x1,8 m skupaj s specificirano sestavo. Za občasne kupce so sesekane cepanice na voljo kot sušilnično suhe (w20) v škatlah ali mrežastih vrečah in se prodajajo po teži (6‐17 kg) z navedenim tipom lesa.


62

Primer 5.2.1 – Izračun cene cepanic glede na količino energijo Ko moramo kupiti določeno količino cepanic za potrebe sodobnih kotlov za celotno sezono, je priporočljivo, da se seznanimo s ceno energije, le tako lahko naredimo primerjavo med različnimi cenovnimi ponudbami. Proizvajalec lesnega goriva ponuja naslednje cene za metrske cepanice (P1000) dveh različnih drevesnih vrst:

- Bukev 62 €/prostorninski m - Smreka 46 €/prostorninski m

1) za izračun teže cepanic (w20, P1000) omenjenih dveh vrst uporabimo tabeli 1.7.2 in 1.7.3 Bukev 453 x 0,81 = 367 kg/ prm Smreka 315 x 0,86 = 271 kg/ prm 2) stroški energije (w20) z Hi20 = 4 MWh/t Bukev 62:(367x4) x 1000 = 42,2 €/MWh (11,7 €/GJ) Smreka 46:(271x4) x 1000 = 42,4 €/MWh (11,8 €/GJ) Pri predlaganih cenah za cepanice za rabo v sodobnem kotlu sta ta dva proizvoda energetsko enakovredna.

LESNI SEKANCI

V severni in srednji Evropi in v primerih, ko se lesni sekanci prodajajo neposredno z žage, je njihova sestava na splošno znana. Sekance se še vedno najpogosteje prodaja po izmerjenem volumnu – celo takrat, ko njihova vlažnost ni specifično omenjena. Po drugi strani pa je v južni in srednji Evropi in v primerih, ko proizvajalci ponujajo izdelke iz mešanih gozdnih sestojev ali od več različnih primarnih predelovalcev (žag) skupaj, tako rekoč nemogoče izvedeti, kakšna je sestava lesnih sekancev. V tem primeru je bolj priporočljivo lesne sekance prodajati in kupovati po teži. Pravzaprav je dovolj, če poznamo težo in vlažnost, potem je lahko razlika v sestavi še tako velika, vendar je razlika v vsebnosti energije zelo majhna. Vzrok za to se skriva v že prej omenjeni lastnosti, in sicer, da je Hi0 lesa skoraj enaka pri različnih vrstah lesa [14].


63

Sicer pa na splošno velja, da se stranke pogajajo glede ciljne cene za lesne sekance z določeno vsebnostjo vode, na osnovi katere se izračuna cena primarne energije. Spodaj je prikazana tabela, na kateri imajo lesni sekanci ceno, ki temelji na razredu njihove vlažnosti, medtem ko cena energije ostaja konstantna (tabela 5,2,1). Preglednica 30 Cena lesnih sekancev glede na razrede vlažnosti pri ceni energije 25

€/MWh. Vsebnost vlage (Razredi)

W (%)

€/t brez DDV z DDV

W 20

≤ 20 103

114

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


64

Graf 5.2.1 – Spremembe v cenah lesnih sekancev glede na tri različne cene energije.

Osnutek pogodbe o prodaji lesnih sekancev z vsebnostjo energije je prikazan v dodatku A1.

5.3 PORABA ENERGIJE IN IZPUSTI CO2 Če se odločamo za trajnostne energetske sisteme, je primerno in hkrati tudi potrebno primerljivo ovrednotiti porabo energije iz neobnovljivih virov, ki mora napajati, z energijo in surovinami, celotni proces končne proizvodnje energije (produkcijske verige). Analiza energije9 zajema vso neobnovljivo energijo, ki se porabi v tej verigi: spravilo, predelovanje, skladiščenje, energijska pretvorba goriva, vključno s ceno energije strojev in orodja v rabi za posamezne faze. Tabela 5.3.1 prikazuje porabo energije, izražene kot odstotek neobnovljive energije, porabljene za proizvodnjo uporabne toplotne energije CER10). Posledica porabe energije za proizvodnjo in končno rabo goriva je izpust določene količine ogljikovega dioksida (CO2) v ozračje, a tudi drugih tipov toplogrednih plinov, ki se izražajo v agregatni obliki z ekvivalentnim parametrom CO2.

9 Ta analiza ke bila opravljena s podatkovno bazo GEMIS (Global Emission Model for Integrated Systems version 4.42, Öko-Institut e.V. Darmstadt (Germany) www.oeko.de). 10 CER (Cumulated Energy Requirement) meri celotno količino (primarnih) virov energije, ki mora oskrbovati enoto končne toplotne energije.

57

48

38

124

114

105

97

88

75

8895

103

62

73

81

50

59

8276

7064

0

20

40

60

80

100

120

140

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

30 €/MWh 25 €/MWh 20 €/MWh

Classi di contenuto idrico

€/t

Razredi vsebnosti vode


65

Vrednosti, prikazane na tabeli 5.3.1, nam omogočajo, da izračunamo zmanjšanje izpustov CO2, kar lahko dosežemo z uporabo lesnega namesto fosilnega goriva. Preglednica 31 Energetska poraba in izpusti CO2 Ogrevalni sistem CER CO2 CO2 eq,

% kg/MWh kg/MWh

Cepanice (10 kW) 3,69 9,76 19,27

Gozdni lesni sekanci (50 kW) 7,81 21,12 26,04

Gozdni lesni sekanci (1 MW) 8,61 21,13 23,95

Les. sekanci iz topola SRC (50 kW) 10,44 27,39 40,16

Peleti (10 kW) 10,20 26,70 29,38

Peleti (50 kW) 11,08 28,95 31,91

Kurilno olje (10 kW) 17,33 315,82 318,91

Kurilno olje Gasoli (1 MW) 19,04 321,88 325,43

LPG (10 kW) 15,03 272,51 276,49

Naravni plin (10 kW) 14,63 226,81 251,15

Naravni plin (1 MW) 17,72 233,96 257,72

Primer 5.3.1 – Izračun prihranka CO2 in CO2eq. Z ozirom na pokrajinski obrat z močjo 500 kWth za ogrevanje z lesnimi sekanci, tu navajamo postopek, kako oceniti prihranek CO2 ob pretvorbi kotla na naravni plin v kotel na lesne sekance. 1) izračun končne količine energije kot letne proizvodnje obrata: V dveh letih zabeležena proizvodnja toplotne energije je bila: (556+603)/2 = 580 MWh/leto (povprečje) 2) izračun letnega izpusta CO2 in CO2 eq. z naravnim plinom: (tabela 5.6.1) Naravni plin: (580 x 233,96): 1000 = 135,7 t CO2 Naravni plin: (580 x 257,72): 1000 = 149,5 t CO2 eq. 3) izračun letnega izpusta CO2 in CO2 eq. z uporabo lesnih sekancev: (tabela 5.6.1) Gozdni lesni sekanci: (580 x 21,13): 1000 = 12,3 t CO2 Gozdni lesni sekanci: (580 x 23,95): 1000 = 13,9 t CO2 eq. 4) izračun za izognjene izpuste CO2 in CO2 eq. z uporabo lesnih sekancev namesto naravnega plina za proizvodnjo toplote.


66

135,7 – 12,3 = 123,4 t CO2/leto 149,5 – 13,9 = 135,6 t CO2 eq./leto Estimating a plant’s lifetime of 20 years can be calculated an avoided emission of 2468 t CO2. Avtomobil, ki na leto prevozi v povprečju 25.000 km, spusti v ozračje približno 3,5‐4 t CO2; v tem primeru torej lahko ena rastlina nadomesti kakih 30 avtomobilov, ki skupaj prevozijo 830.000 km/leto. 5) izračun vrednosti (v €) prihranjenega ogljikovega dioksida. Na mednarodnem tržišču je tona CO2 danes vredna okoli 24,7 € (ICE, september 2008) 123,4 x 24,72 = 3050 €/year

67

6. DODATKI

DODATKI

68

DODATKI

A1. OSNUTEK POGODBE ZA PRODAJO LESNIH SEKANCEV Z VSEBNOSTJO ENERGIJE (GLEJ CEN/TS 14961:2005)

Stranki Ta pogodba se sklene med naslednjima strankama: Dobavitelj Ime in kontaktni podatki dobavitelja (v nadaljevanju dobavitelj) Kupec Ime in kontaktni podatki kupca (v nadaljevanju kupec) 1. člen: Predmet pogodbe Predmet te pogodbe je dobava lesnih sekancev, pridobljenih iz lesaneposredno iz gozda. Sekance, ki bodo uporabljeni kot gorivo za potrebe ogrevalnega sistema v lasti kupca, bo kupcu dostavil zgoraj navedeni dobavitelj. 2. člen: Čas dobave Dobavitelj se obveže, da bo vsak tovor sekancev dobavil kupcu v roku 6 delovnih dni od prejema pisnega naročila, ki mu ga bo kupec poslal po faksu ali e‐pošti. Dobavitelja bo tudi obvestil o količini zahtevanega tovora, izraženi v tonah. 3. člen: Letne potrebe Količina lesnih sekancev, ki bo dobavljena v obdobju veljavnosti te pogodbe, je enaka količini sekancev, ki jih bo brat dejansko porabil v kurilni sezoni. Na osnovi energijskih izračunov se ocenjuje, da bo ta količina 500 ton (z vlažnostjo do (w) 30 %). 4. člen: Izvor biomasnega goriva Dobavljeni lesni sekanci bodo proizvod mehanske predelave neonesnaženega lesa, skladno s SIST –TS CEN/TS 14961:2005 – (Tabela 1 — Klasifikacja porekla in vira trdnih biogoriv). Lesni sekanci bodo pridobljeni iz debel iglavcev ali listavcev brez vej, debel listavcev z vejami brez listov, ostankov sečnje listavcev (bodisi brez listov bodisi s suhimi listi) in krajnikov ter drugih odpadkov iz primarne predelave lesa, iz katerih je mogoče pridobiti visokokakovostne lesne sekance. 5. člen: Dimenzije Dobavljeni lesni sekanci bodo pripadali velikostnemu razredu P45. Glede specifikacije sekancev razreda P45 glej tehnično specifikacijo CEN/TS 14961 in naslednjo preglednico. Dimenzije lesnih sekancev v skladu s tehnično specifikacijo CEN/TS 14961. Dimenzije razredov (mm) Sestava po velikosti delcev [%] Glavna količina

>80 % wt, Fini delci< 5 %

Grobi delci < 1 %

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

DODATKI

69

6. člen: Primesi sekancem Dobavljeni lesni sekanci ne bodo vsebovali tujkov, kakršni so žeblji, žica in vijaki, ali kakršnih koli drugih kovinskih ali predmetov iz umetnih mas. 7. člen: Vlažnost in teža tovora Vlažnost (w) in težo tovora bo ugotavljal dobavitelj. 8. člen: Pogoji fakturiranja Fakturiranje dobavljenih lesnih sekancev bo opravljeno glede na njihovo vsebnost energije, to je njihove Hw , izražene v MWh/t in izračunane na osnovi teže (t) in vlažnosti (w) tovora v skladu z naslednjo formulo:

278,0*100

*44,2)100(*0 wwHHw−−

=

Za vsako dostavo bo dobavitelj izdal za kupcu deklaracijo o kakovosti lesnih sekancev (glej A2). 9. člen: Cena dobave (franko obrat za proizvodnjo energije) Kupec bo plačal dobavitelju ciljno ceno za lesne sekance v dogovorjeni višini xxx €/t (z DDV) z w30, franko obrat (xxx €/MWh). Cena se spreminja glede na vlažnost dobavljenih lesnih sekancev. Vlažnost (w) dobavljenih lesnih sekancev ne sme presegala 35 %. V tabeli v nadaljevanju so prikazane razlike v ceni glede na 4 razrede vlažnosti.

Cena energije €/MWh 24,15

€/t (primer vpliva na cene)

Razredi vlažnosti brez DDV z DDV w 20 15‐20 % 95 € 104,5 € w 25 21‐25 % 90 € 99,0 € w 30 26‐30 % 85 € 93,5 € w 35 31‐35 % 75 € 82,5 €

10. člen: Plačilo Kupec bo blago plačal v roku tridesetih dni od izdaje fakture. Če se kupec tega roka ne drži, si dobavitelj pridrži pravico, da ustavi dobavo in zahteva zamudne obresti v skladu z obstoječimi predpisi. 11. člen: Dobava neustreznega lesnega goriva Če dobavitelj dostavi kupcu blago, ki ne ustreza specifikaciji ali dogovoru, kupec zanj ne bo plačal. 12. člen: Trajanje veljavnosti pogodbe Pogodba velja tri leta, in sicer od dneva, ko jo podpišeta obe stranki. V primeru, da obrat preneha delovati ali izgubi licenco za delovanje zaradi hudih okvar ali drugih razlogov, ki jih ni mogoče pripisati ne eni ne drugi stranki, ima kupec pravico, da se v roku 6 mesecev odloči za trajno prenehanje te pogodbe. 14. člen: Posebna določila 1. V primeru spora ali zahtevkov, ki izhajajo iz njega, ali v povezavi s to pogodbo, vključno s kakršnim

koli vprašanjem, ki se nanaša, ne pa tudi omejuje, na njeno veljavnost, interpretacijo in pravilno izvedbo, se stranki strinjata, da se bodo takšni spori ali zahtevki reševali na sodišču v ___________.

2. Ta pogodba začne v celoti veljati na dan, ko jo podpišeta obe stranki. 3. Pogodba je izdelana v dveh izvodih, od katerih prejme vsaka pogodbena stranka po en izvod.

DODATKI

70

4. O kakršnih koli spremembah, ki zadevajo kateri koli člen te pogodbe, bo ena ali druga stranka pisno obvestila drugo pogodbeno stranko.

5. Katera koli tretja stranka, ki prevzame eno ali drugo pogodbeno stranko, hkrati prevzame tako pravice kot obveznosti, ki izhajajo iz te pogodbe.

6. Pogodbeni stranki se strinjata, da si bosta delili stroške izdelave te pogodbe, torej da vsaka od njiju plača 50 % skupnih stroškov.

Kraj, datum štampiljka in podpis pravnega zastopnika dobavitelja

Kraj, datumštampiljka in podpis pravnega zastopnika kupca

DODATKI

71

A2. PRIMER DEKLARACIJE O KAVOVOSTI LESNIH SEKANCEV (glej CEN/TS 15234:2006)

Prosilec deklaracije: Ime kupca, kateremu je dostava namenjena

DEKLARACIJA O KAVOVOSTI LESNIH SEKANCEV NA OSNOVI SPECIFIKACIJE SIST –TS CEN/TS 14961:2005

Dobavitelj Ime dobavitelja Naslov dobavitelja, Kontaktni podatki (telefon, odgovorna oseba,…)

Surovine

Klasifikacja porekla in vira trdnih biogoriv (Tabela 1 iz SIST –TS CEN/TS 14961:2005 Npr: Hlodi, krajniki in okleščki iglavcev (1.1.2.2; 1.2.1.2)

Izvor

Kraj nastanka

Količina dobavljenega tovora 10 t (glej priloženo potrdilo o tehtanju)

Lastnosti

Dimenzija delcev (mm) P 16, P45, P63, P100 Vlažnost (w) W20, w30, w40, w55, w65 Vsebnost pepela (wt % d.b.) A0,7, A1,5, A3,0, A6,0, A10,0 Gostota nasutja (kg/nasuti m3) Kot dostavljeno (npr. 230) Energijska vrednost (MJ/kg) Kot dostavljeno (npr. 12,2) Gostota energije (MJ/nasuti m3) Kot dostavljeno (npr. 2806)

Podpis avtorizirane osebe ______________________

Kraj in datum ______________________

DODATKI

72

A3. MEJNE VREDNOSTI ZA KONCENTRACIJO TEŽKIH KOVIN V PEPELU BIOMASE, KI SE UPORABLJA NA KMETIJSKI POVRŠINAH V AVSTRIJI [9. 10].

Kovine Mejna vrednost

mg/kg d.b.

Količina pepela g/ha/leto

Orna zemlja Travnik‐pašnik

Cink (Zn) 1 500 1 500 1 125 Baker (Cu) 250 250 190 Krom (Cr) 250 250 190 Svinec (Pb) 100 100 75 Vanadij (V) 100 100 75 Kobalt (Co) 100 100 75 Nikelj (Ni) 100 100 75 Molibden (Mo) 20 20 15 Arzen (As) 20 20 15 Kadmij Cd) 8 8 6 PCDD/F (dioksin) 100 ng TE/kg d.b. 100 µg/ha 75 µg/ha

PCDD/F – polikloriran dibenzodioksins /furan TE: Ekvivalent toksičnosti

DODATKI

73

A4. PRIMER CENIKA ZA PROFESIONALNO TRGOVANJE S CEPANICAMI Prikazane vrednosti so navedene informativne

CENIK ZA LETO 2008/07

Veljaven do 31. julija 2008

Franko skladišče, vključno z DDV

SMREKOVE IN BUKOVE CEPANICE – SUŠILNIČNO SUHE (w20)

Cene za prostorninske in nasute m3, 1 prm ~ 1,4 nasuti m3

H20 = 4 kWh/kg

~ 450 kg bukve ~ 300 kg smreke w20 = 1 prm = 1 prm P1000

Bukev

1 prost. m3 = 450 kg 1 nasuti m3 = 320 kg

Dolžina (L) Do 7

nasutih m3 Do 5

prostornin. m3

Več kot 5 prostorn. m3 popust 5 %

100 cm (P1000) ‐ 79,00 € 75,05 € 50 cm (P500) ‐ 84,00 € 79,80 € 33 cm (P330) 59,70 € 84,00 € 79,80 € 25 cm (P250) 63,30 € 89,00 € 84,55 €

Smreka

1 prost. m3 = 300 kg 1 nasuti m3 = 215 kg

100 cm (P1000) ‐ 69,00 € 65,55 € 50 cm (P500) ‐ 74,00 € 70,30 € 33 cm (P330) 53,00 € 74,00 € 70,30 € 25 cm (P250) 56,60 € 79,00 € 75,05 €

DODATKI

74

A5. OKRAJŠAVE IN SIMBOLI m3: kubični meter

prm : prostorninski kubični meter

nasuti m3: nasuti kubični meter

u: vlažnost na suhi osnovi [%]

w: vlažnost na vlažni osnovi [%] oziroma vsebnost vode v lesu

Mv: gostota trdnega goriva [volumenska masa] [kg/m3]

Ms: gostota prostorninskega in nasutega goriva [kg/msa, kg/msr]

Ww: mokra teža [kg, t]

W0: suha teža [kg, t]

d.b.: suha osnova [kg, t]

wt: vlažna osnova [kg, t]

GCV: bruto energijska vrednost [MJ/kg, kWh/kg]

NCVM: neto energijska vrednost [MJ/kg, kWh/kg]

toe: tona naftnega ekvivalenta

Q: zmogljivost kotla [kW]

QB: bruto zmogljivost kotla [kW]

QN: nominalna toplotna zmogljivost [kW]

ŋk: učinkovitost [%]

βv: volumensko krčenje [%]

αv: volumensko nabrekanje [%]

SRC: Short Rotation Coppices (hitro rastoči panjevci)

DODATKI

75

A6. MEDNARODNI SISTEM MERSKIH ENOT

10n Predpona Simbol Dolga lestvica

Decimalke

1015 peta‐ P Bilijarda 1 000 000 000 000 000

1012 tera‐ T Bilijon 1 000 000 000 000

109 giga‐ G Milijarda 1 000 000 000

106 mega‐ M Milijon 1 000 000

103 kilo‐ k Tisoč 1 000

102 hecto‐ h Sto 100

10 deca‐ da Deset 10

10−1 deci‐ d Desetina 0,1

10−2 centi‐ c Stotina 0,01

10−3 milli‐ m Tisočina 0,001

10−6 micro‐ µ Milijonina 0,000 001

DODATKI

76

VIRI

1 GIORDANO G,, 1988 ‐ Tecnologia del legno, UTET, Milano,

2

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

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

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

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

6 LOO VAN S,, KOPPEJAN J, 2003 ‐ Handbook of Biomass Combustion and CoFiring, Ed, Twente University Press (NL),

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

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

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

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

11 AA,VV, Progetto BIOCEN, 2004 ‐ Gestione e valorizzazione delle ceneri di combustione nella filiera legnoenergia, Regione Lombardia

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

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

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

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

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

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

18 BIERNATH D, 2006 – Brennholztrocknung mit der Biogasanlage, Energie Pflanzen n°2, Das Fachmazin für nachwachsende Rohstoffe und erneuerbare Energien, Scheeßel‐Hetzwege (DE),

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

Gozdarski inštitut Slovenije

Documents

e a j riv rgovan o t g in a osti n les k · Gozdarski inštitut Slovenije, Založba ... Preglednica 30 Cena lesnih sekancev glede na razrede vlažnosti ..... 63 Preglednica 31 Energetska