Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji · Raziskali smo mikro-kogeneracijski sistem električne nazivne moči 28 kW, izračunali višino investicije in višino

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA KMETIJSTVO IN BIOSISTEMSKE VEDE

Jernej BOBANEC

UPORABA KOGENERACIJSKEGA SISTEMA NA

LESNI PLIN NA KMETIJI

DIPLOMSKO DELO

Maribor, 2014

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA KMETIJSTVO IN BIOSISTEMSKE VEDE

KMETIJSKA TEHNIKA

Jernej BOBANEC

UPORABA KOGENERACIJSKEGA SISTEMA NA

LESNI PLIN NA KMETIJI

DIPLOMSKO DELO

Maribor, 2014

POPRAVKI:

Bobanec J. Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji III

Dipl. delo. Maribor, Univerza v Mariboru, Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede, 2014

Komisija za zagovor in oceno diplomskega dela:

Predsednik: izr. prof. dr. Miran Lakota

Mentor: izr. prof. dr. Denis Stajnko

Član: doc. dr. Peter Vindiš

Lektor: Anica Bratuša, prof. slovenščine

Diplomsko delo je rezultat lastnega raziskovalnega dela.

Datum zagovora:

Bobanec J. Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji IV


Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji

UDK: 620.91 : 631(043.2) = 163.6

Uporaba biomase za proizvodnjo lesnega plina, ki sluţi kot gorivo, je star način izrabe energije, ki so ga

uporabljali med drugo svetovno vojno, predvsem za potrebe mobilnosti. Sistemi so v tem času zelo

napredovali tako v velikosti kot stabilnosti in prilagodljivosti. V diplomski nalogi smo se osredotočili na

sisteme za pridobivanje lesnega plina iz lesnih sekancev in njegovo uporabo v sistemih za soproizvodnjo

toplote in električne energije (SPTE). Raziskali smo mikro-kogeneracijski sistem električne nazivne moči 28

kW, izračunali višino investicije in višino subvencij za 3500 in 5500 obratovalnih ur ter ga poskušali umestiti

na povprečno veliko kmetijo. Iz podatkov, dobljenih za referenčno kmetijo, je razvidno, da kmetija za

ogrevanje potrebuje le 600 ur na leto oziroma 21.000 kWh. Odvzem oziroma potreba po toploti je premajhna,

da bi se integracija naprave SPTE v tej obliki za kmetijo splačala. Ugotovljeno je bilo tudi, da bi investicijski

stroški morali biti za 50 % niţji, da bi sploh lahko prejemali drţavno podporo, kajti zgornja meja referenčnih

stroškov za vključitev v subvencionirano mreţo je 385 EUR/MWh.

Ključne besede: kogeneracijski sistem, SPTE, lesna biomasa, uplinjanje, subvencije

OP: VII, 43 s., 7 pregl., 8 slik, 18 ref.

Use of cogeneration system on wood gas on a farm

The use of biomass for the production of wood gas that serves as a fuel is an old manner of energy

consumption which was used during the Second World War for the mobility needs. Since then the systems

have progressed as much as in stability as in adaptability. In this thesis we are focusing on the systems for

obtaining wood gas from wood chips and its further application in the systems for co-production of the heat

and power (CHP). We researched micro-cogeneration system with the nominal electrical power of 28kW,

calculated the amount of investment and the quantity of subvention for 3500 and 5500 working hours and

tried to hypothetically install it on an average-sized Slovenian farm. According to the data, an average farm

requires approximately only 600 hours per year (or 21.000 kWh) for heating. Therefore, the necessity of heat

on that farm is too low for the installation of the CHP system to be worth for the investments. Moreover, it

was discovered that the expenses of investment should be about 50% lower so that the system could even

receive a state support as the reference expenses should not be more than 385EUR/MWh.

Key words: cogeneration systems, CHP, wood biomass, gasification, subvention

NO: VII, 43 P., 7 Tab., 8 Pic., 18 Ref.

Bobanec J. Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji V


Kazalo vsebine

1 UVOD ............................................................................................................................ 1

1.1 Cilji .............................................................................................................................. 1

2 PREGLED LITERATURE ......................................................................................... 2

2.1 Biomasa ....................................................................................................................... 2

2.1.1 Pridobivanje lesne biomase ................................................................................... 2

2.1.2 Tehnologija priprave lesne biomase ...................................................................... 3

2.1.3 Kakovost lesne biomase ........................................................................................ 4

2.1.4 Skladiščenje ........................................................................................................... 5

2.2 Kogeneracijski sistem ................................................................................................ 6

2.2.1 Pregled kogeneracijskih sistemov ......................................................................... 6

2.2.2 Uplinjanje .............................................................................................................. 8

2.2.3 Uplinjevalec .......................................................................................................... 9

2.2.4 Čistilni sistem plina ............................................................................................. 11

2.2.4.1 Ciklon .......................................................................................................... 12

2.2.4.2 Vrečasti filter ............................................................................................... 13

2.2.4.3 Varnostni filter ............................................................................................. 13

2.2.4.4 Elektrostatični filter ..................................................................................... 13

2.2.4.5 Mokri pralniki .............................................................................................. 14

2.2.5 Hlajenje plina ...................................................................................................... 14

2.2.6 Odstranjevanje ujetih nečistoč ............................................................................ 15

2.2.6.1 Pepel ............................................................................................................ 16

2.2.6.2 Katran .......................................................................................................... 16

2.2.6.3 Kondenzati ................................................................................................... 16

2.3 Uredba o podporah električni energiji ................................................................... 17

3 MATERIAL IN METODE DELA ........................................................................... 19

3.1 Opis obstoječega stanja ........................................................................................... 19

Bobanec J. Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji VI


3.2 Kogeneracijski sistem Volter 30 ............................................................................. 19

3.3 Dimenzije in tehnični parametri sistema Volter 30 .............................................. 25

3.4 Upoštevana višina podpor ....................................................................................... 26

3.5 Metodologija določanja referenčnih stroškov soproizvodnje z visokim

izkoristkom ..................................................................................................................... 28

3.5.1 Referenčni stroški ................................................................................................ 28

3.5.2 Investicijski stroški .............................................................................................. 29

3.5.3 Stroški vzdrţevanja in obratovanja ..................................................................... 30

3.5.4 Stroški goriva ...................................................................................................... 31

3.5.5 Vrednost toplote iz soproizvodnje ...................................................................... 31

3.6 Določitev višine podpor za SPTE ........................................................................... 32

3.6.1 Zagotovljen odkup (ZO)...................................................................................... 32

3.6.2 Obratovalne podpore (OP) .................................................................................. 32

3.7 Stroški obratovanja ................................................................................................. 34

3.7.1 Poraba lesne biomase na leto .............................................................................. 34

3.7.2 Letni strošek lesne biomase................................................................................. 34

3.7.3 Letni prihodek od električne energije.................................................................. 34

4 REZULTATI Z RAZPRAVO ................................................................................... 35

4.1 Izračun višine podpor .............................................................................................. 35

4.2 Izračun obratovanja ................................................................................................ 35

4.2.1 Izračun obratovanja s 3500 urami na leto ........................................................... 36

4.2.2 Izračun obratovanja s 5500 urami na leto ........................................................... 37

4.3 Uredba o spremembah in dopolnitvah Uredbe o podporah električni energiji . 38

5 SKLEP ......................................................................................................................... 40

6 VIRI ............................................................................................................................. 42

Bobanec J. Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji VII


Kazalo preglednic

Preglednica 1: Dimenzije in tehnični parametri sistema (Artim 2014) ............................... 25

Preglednica 2: Višina podpor za SPTE na lesno biomaso do 4000 obratovalnih ur ........... 27

Preglednica 3: Višina podpor za SPTE na lesno biomaso nad 4000 obratovalnih ur ......... 27

Preglednica 4: Vrednost investicije kogeneracijskega sistema na lesni plin ....................... 29

Preglednica 5: Izračun višine podpor za napravo Volter 30 ................................................ 35

Preglednica 6: Prihodki in odhodki SPTE enote pri 3500 obratovalnih urah ..................... 37

Preglednica 7: Prihodki in odhodki SPTE enote pri 5500 obratovalnih urah ..................... 38

Kazalo slik

Slika 1: Kogeneracijski sistem pred vgradnjo ..................................................................... 20

Slika 2: Transport biomase .................................................................................................. 20

Slika 3: Uplinjevalec Volter ................................................................................................ 21

Slika 4: Hlajenje in čiščenje plina ....................................................................................... 22

Slika 5: Motor Sisu AGD in generator ................................................................................ 23

Slika 6: Zaslon na dotik ....................................................................................................... 24

Slika 7: Zaslon na računalniku v kontrolnem centru ........................................................... 24

Slika 8: Tloris postrojenja SPTE enote z zalogovnikom ..................................................... 26

Bobanec J. Uporaba kogeneracijskega sistema na lesni plin na kmetiji 1


1 UVOD

Danes se veliko govori o iskanju novih načinov pridobivanja energije, predvsem tako

imenovane zelene energije oziroma energije iz obnovljivih virov. Toliko bolj se

posvečamo temu ne samo zaradi onesnaţenosti okolja, temveč tudi zaradi nenehnega

naraščanja cen fosilnih goriv.

Gozdovi, po statističnih podatkih Zavoda za gozdove Slovenije, pokrivajo kar 58,4 %

Slovenije. Po gozdnatosti smo na tretjem mestu v Evropski uniji, za Švedsko in Finsko.

Preteţni del slovenskih gozdov je v območju bukovih, jelovo-bukovih in bukovo-hrastovih

gozdov (70 %), ki imajo razmeroma veliko proizvodno sposobnost. Ta prednost dobrega

lesa je vsaj v smislu naprednih energetskih naprav v Sloveniji premalo izkoriščena.

V diplomski nalogi smo se osredotočili na sisteme za pridobivanje lesnega plina in njegovo

uporabo v sistemih za soproizvodnjo toplote in električne energije (SPTE). Uporaba

biomase za proizvodnjo lesnega plina, ki sluţi kot gorivo, je sicer star način izrabe

energije, ki so ga uporabljali med drugo svetovno vojno predvsem za potrebe mobilnosti.

Sistemi so v tem času zelo napredovali, tako v velikosti kot stabilnosti in prilagodljivosti.

1.1 Cilji

Cilj diplomskega dela je pregledati obstoječe kogeneracijske sisteme, ki so primerni za

uporabo na kmetijah, ter raziskati, ali je smiselno in rentabilno investirati v tak sistem za

potrebe ogrevanja in oskrbe z električno energijo na povprečno veliki kmetiji.



2 PREGLED LITERATURE

2.1 Biomasa

Biomasa označuje vse bioenergijske vire, tudi iz tehnološko-pretvorbenih procesov in

končnih produktov. Med biomaso uvrščamo predvsem bio odpadke, med katere sodijo

kmetijski in gozdni odpadki (trdni in tekoči) ter energetske rastline, ki jih pridelujemo tako

v energetske namene kot tudi v komunalne.

Izraz biomasa se po mednarodni terminologiji (v kontekstu goriv) uporablja za biogoriva

(biofuels), trdna goriva ter za plinasta in tekoča goriva, ki jih pridobimo iz biomase. Etanol

je med tekočimi gorivi najpomembnejši, poleg njega pa v velikih količinah proizvajajo tudi

biodiesel, gorivo iz rastlinskih olj, in metanol. Plinasta biogoriva nastajajo pri anaerobnem

vrenju in pirolizi. Najbolj znana med njimi sta sintezni plin in bioplin.

Med goriva na osnovi lesne biomase uvrščamo regenerirane ostanke lesa po kemični

obdelavi (ostanki proizvodnje tanina ...), lesno biomaso, ki še ni bila kemično obdelana in

reciklirane produkte, ki nastajajo iz lesne biomase (papir ...) (Butala in Turk 1998).

2.1.1 Pridobivanje lesne biomase

Lesna biomasa obsega predvsem naravni manj kvaliteten les iz gozdov ter razne ostanke

sečnje.

K lesni biomasi uvrščamo:

- gozdne ostanke: vejevje, krošnje, debla majhnih premerov ter manj kakovosten les,

ki ni primeren za nadaljnjo industrijsko predelavo,

- ostanke pri industrijski predelavi lesa: pri industrijski rabi lesa nastajajo ostanki

primarne in sekundarne predelave (ţaganje, krajniki, lubje, prah …),

- kemično neobdelan les: produkti kmetijske dejavnosti v sadovnjakih in vinogradih

ter ţe uporabljen les in njegove izdelke, kot so gajbice, palete …



Les z raznimi dodatki, kot so na primer zaščitna sredstva, barvila in lepila, ni primeren za

pridobivanje energije (APE 2014).

Rezultati analiz kaţejo, da je letno na hektarju gozda kar 0,6 do 1,4 m3 nekakovostnega

lesa ter ostankov. V povprečju torej lahko na hektar gozdne površine upoštevamo 1 m3

lesne biomase. Kadar povpraševanje po lesu niha, sta namenska pridelava lesne biomase in

njena uporaba v energetske namene lahko vprašljivi v primerjavi z lesom iz gozda. V

Evropi prevladujejo za namensko uporabo gojene hitrorastoče vrste vrb in topolov.

Ustrezne vrste topolov imajo visok letni hektarski prirastek, medtem ko so vrbe manj

uporabne zaradi zahtev glede hranilnih snovi in temperaturne občutljivosti. Časovni ciklus

pridelave za plantaţe z energetskim lesom znaša od 1 do 5 let. Prav tako predstavlja

določen potencial tudi les iz livad, parkov in drevoredov. Uporaba tega potenciala je

večinoma lokalnega značaja (Butala in Turk 1998).

2.1.2 Tehnologija priprave lesne biomase

Tehnološki proces priprave lesnega kuriva lahko razdelimo na del, ki poteka v gozdu

(sečnja, spravilo, razţagovanje, cepljenje, sušenje) ter na del, ki poteka izven gozda

(prevoz, razţagovanje, cepljenje, sušenje). Tehnologije pridobivanja lesnega kuriva ločimo

na tehnologijo priprave klasičnih polen (dolţine od 25 do 30 cm) in tehnologijo priprave

lesnih sekancev (Krajnc in Krajnc 2003).

Običajne so naslednje oblike lesne biomase:

- sekanci,

- polena - 30-50 cm dolţine,

- polena (»klaftre«) - 100 cm dolţine,

- ţagovina,

- stiskanci iz ţagovine in prahu (briketi in peleti).

Sekanci so strojno drobljen (mlet, nasekan) les, ki ga v lesno-predelovalni industriji

proizvajajo ţe več kot desetletje. Za njihovo izdelavo je primeren odsluţen les, manjvreden



les (npr. les pospravnih in sanitarnih sečenj, grmičevje, les sadnih dreves) in les, ki ga

dobimo pri redčenju gozdov. Bistvena prednost sekancev pri avtomatskem doziranju

goriva v zalogovnik oziroma kuriščni prostor je ta, da je zanje značilna enakost dimenzij.

Za avtomatsko kurjenje pridejo v poštev le manjši (do 3 cm) in srednje veliki sekanci (do 5

cm) (Butala in Turk 1998).

Le zračno suhe lesne sekance lahko uvrščamo med končno obliko kuriva. Kurjenje sveţih

sekancev je sicer mogoče, a je zaradi znatno slabših izkoristkov ter tudi nekaterih drugih

negativnih stranskih učinkov (več saj in katrana, okvare kotlov, večje emisije)

nepriporočljivo (Krajnc in Krajnc 2003).

2.1.3 Kakovost lesne biomase

Na kakovost lesnih goriv lahko vpliva ustrezna tehnologija pridobivanja, predelave in

skladiščenja. Kakovost sekancev določajo predvsem drevesna vrsta, vsebnost vode,

kakovost lesa, porazdelitev in velikost delcev, morebitno trohnenje ter deleţ različnih

primesi oziroma nečistoč; vsi ti dejavniki vplivajo ne samo na kurilno vrednost, temveč

tudi na gostoto nasutja in deleţ pepela. Kakovostni razredi sekancev so določeni z

evropskim standardom: SIST EN 14961- 4:2011 Trdna biogoriva – Specifikacije goriv in

razredi – 4. del: Lesni sekanci za neindustrijsko uporabo (Čebul in Krajnc 2011).

Ena od osnovnih karakteristik, ki vplivajo na kurilnost, je vrsta lesa, ki ne vpliva le na

količino akumulirane energije, ampak tudi na dolţino in način sproščanja le-te v procesu

gorenja. Ko govorimo o kurilni vrednosti, je pomembno, da ločujemo kurilno vrednost

glede na prostornino in kurilno vrednost glede na maso. Glede na prostornino imajo

največjo kurilno vrednost listavci, vendar so razlike zanemarljive, glede na maso pa

iglavci. V praksi to pomeni, da les iglavcev izgoreva hitreje in intenzivneje in je torej bolj

primeren za kuhanje ali peko, medtem ko les trdih listavcev izgoreva počasneje in je

posledično primernejši za ogrevanje.

Kurilna vrednost je odvisna tudi od kemične sestave lesa. Les iglavcev v povprečju vsebuje

več lignina, zato ima večjo kurilno vrednost glede na maso. Ena izmed zelo pomembnih



lastnosti kuriva je tudi vsebnost vode lesa. Obstaja več stopenj vsebnosti vode. Vsebnost

vode v kurivu je močno variabilna lastnost, na katero lahko vplivamo s pravilnim načinom

sušenja in skladiščenja. Gre za dejavnik, ki v veliki meri vpliva na kurilnost. Velika

vsebnost vode v lesu negativno vpliva na celoten proces gorenja ter na kurilno napravo,

dimnik, zato mora biti les pred uporabo vsaj zračno suh. Pravilno skladiščenje pripomore

tudi k mnogo boljši ohranjenosti kuriv (strohljiv les, napad škodljivcev) (Dolenšek in sod.

1999).

2.1.4 Skladiščenje

Lesne sekance skladiščimo v različnih skladiščih. Celoletno zalogo je potrebno skladiščiti

v večjih zračnih prostorih, ki se zaradi nevarnosti vţiga praviloma ne smejo nahajati v

bliţini kurilnice. Tedensko oziroma mesečno zalogo sekancev hranimo v zalogovnikih v

neposredni bliţini kotla. Prenosni polţasti sistem samodejno transportira lesne sekance iz

zalogovnika do kotla. Zalogovnik za lesne sekance je lahko le s predelno steno ločen del

kurilnice ali ima posebno izdelan kovinski zabojnik, v katerem hranimo manjšo količino

lesnih sekancev. Praviloma naj bi se zalogovnik nahajal ob zunanji steni in imel

pravokotno obliko. Prav tako morajo biti stene in nosilni deli vključeni v okoliško zidovje

in prenesti veliko statično obremenitev. Skladiščenje sekancev je ključnega pomena za

ohranjanje njihove kakovosti. Zalogovnik mora biti zračen in suh. Vedeti je potrebno, da se

v skladišču sekanci ne sušijo. Če ţelimo suhe sekance, moramo sesekati zračno suh les. Pri

sekancih iz sveţega lesa nevarnosti za samovţig načeloma ni, se pa hitreje prične proces

kompostiranja (Pogačnik in Krajnc 2000).



2.2 Kogeneracijski sistem

2.2.1 Pregled kogeneracijskih sistemov

Kogeneracijske sisteme (imenovani tudi SPTE – soproizvodnja toplote in elektrike) v

splošnem razvrščamo po tipu stroja, ki poganja električni generator.

Po tej razvrstitvi poznamo naslednje vrste kogeneracijskih sistemov:

- kogeneracijski sistemi s plinsko turbino,

- kogeneracijski sistemi s parno turbino,

- kogeneracijski sistemi s kombiniranim plinsko-parnim ciklom,

- kogeneracijski sistemi z batnim motorjem,

- mikro-kogeneracija,

- trigeneracija.

Pri sistemih s plinsko turbino gorivo izgoreva v zgorevalni komori. Tako nastali plini nato

vstopijo v plinsko turbino, ki njihovo energijo pretvori v mehansko. Iz turbine izhajajočo

preostalo energijo, ki jo nosi tok vročih izpušnih plinov (temperature okoli 500 °C), se

lahko v celoti ali deloma uporabi za kritje večine toplotnih potreb procesov. Mehansko

energijo iz plinske turbine lahko uporabimo za pretvorbo v električno energijo v

generatorju ali za pogon kompresorjev, črpalk in puhal. Izpušne pline lahko uporabimo

neposredno v nizkotemperaturnih termičnih procesih, kot so sušenje in ţganje ter za

pridobivanje nizkotlačne pare v parnem kotlu na izpušne pline. Entalpijo izpušnih plinov

lahko povečamo pri obeh načinih izrabe izpušnih plinov in jih tako prilagodimo toplotnim

potrebam proizvodnega procesa. Ob zemeljskem plinu lahko plinske turbine za gorivo

uporabljamo tudi tekoča goriva laţjih frakcij naftnih derivatov.

Z ekspanzijo visokotlačne pare iz konvencionalnega parnega kotla pridobiva parna turbina

mehansko energijo. Takšno postrojenje dobi manj električne (ali mehanske) energije na

enoto goriva kot postrojenje s plinsko turbino, ima pa večinoma večji celotni izkoristek, ki

pa lahko doseţe tudi 85 – 90 %. Prednost parnih turbin je, da dimni plini ne tečejo



naravnost skozi turbino, torej je mogoče v kotlu uporabljati raznovrstna goriva, kot so

premog, kurilno olje, plin, odpadke ali mazut. Podobno kot pri kogeneracijskem

postrojenju s plinsko turbino tudi pri postrojenju s parno turbino pridobivamo nizkotlačno

paro, ki jo je mogoče uporabiti v proizvodnih procesih. Področje uporabe parnih turbin so

tudi proizvodni obrati, kjer iz proizvodnih procesov izhajajo velike količine odpadne

toplote (steklarne, metalurške peči itd.). To toploto lahko izrabimo za pridobivanje pare, ki

lahko nato poganja kondenzacijsko parno turbino in tako preko nje generator ali mehanske

pogone.

V sistemu s kombiniranim plinsko - parnim ciklom pridobivata električno energijo parna in

plinska turbina. Izpušne pline plinske turbine uporabimo za pridobivanje visokotlačne pare.

Ta para poganja parno turbino, iz turbine prihajajočo nizkotlačno paro pa se uporabi v

proizvodnih procesih. Prednost takega sistema je relativno visok električni izkoristek v

primerjavi s sistemom na parno ali plinsko turbino. Takšna postrojenja se postavljajo pri

potrebi električne moči nad 3,5 MW.

Pri kogeneracijskih sistemih z batnimi motorji uporabljamo ali Dieslove ali Ottove

motorje. Praviloma se takšen sistem skorajda ne razlikuje od sistema s plinsko turbino,

vendar je med njima nekaj pomembnih razlik. Sistemi z batnimi motorji imajo višji

električni izkoristek, teţje pa je izrabiti njihovo proizvedeno toploto, saj ima niţjo

temperaturo, razen tega pa je porazdeljena med medije hladilnih sistemov motorja in

izpušne pline. Ena izmed prednosti takšnih sistemov je obratovalna proţnost, saj se lahko

skorajda brez kakršnihkoli zakasnitev odzovejo na nihanja porabe električne energije, ne

da bi se pri tem bistveno povečala specifična poraba goriva. To pomeni, da lahko delujejo

neprekinjeno, in sicer ločeno od zunanjega električnega omreţja v primeru spremenljive

porabe električne energije oziroma vzporedno z zunanjim omreţjem, pri čemer je njihovo

moč mogoče krmiliti tako, da elektrike nikoli ne oddajajo v zunanje omreţje. Batne

motorje lahko poganjajo tako plinska goriva (zemeljski plin, utekočinjen naftni plin itd.)

kot tudi tekoča goriva (plinsko olje, lahko ali teţko kurilno olje itd.) (IJS 1998).



Mikro-kogeneracije so enote, ki so primerne za instalacijo v stanovanjih in lahko

nadomestijo klasične plinske kotle za centralno kurjavo. Enote za mikro-kogeneracijo v

glavnem temeljijo na Stirlingovih motorjih ali motorjih z notranjim izgorevanjem.

Trigeneracija je sestavljena iz kakršnegakoli sistema za soproizvodnjo, pri čemer toploto iz

le-te porabimo za proizvodnjo hladu v absorpcijskih toplotnih strojih. Tako proizveden

hlad se lahko nato porabi za klimatizacijo ali hlajenje v industrijskih procesih (Šolinc in

Staničić 2002).

2.2.2 Uplinjanje

Uplinjanje je termo - kemični proces razgradnje bioloških snovi pri visokih temperaturah.

Proces uplinjanja vključuje štiri termične procese:

- sušenje,

- piroliza,

- oksidacija,

- redukcija.

Sušenje je proces izločanja vode iz biomase s pomočjo toplote, pridobljene pri zgorevanju.

Temperatura zraka za sušenje znaša pribliţno 150°C. Bolj kot je les suh in drobnejši, krajša

je ta faza in posledično je tudi poraba energije za segrevanje manjša. Če je vlage v dimnih

plinih preveč, postane dim gost, teţak in ga vleče proti tlom.

Piroliza je endotermični proces razkroja snovi pri visoki temperaturi (od 200 do 600 °C)

brez prisotnosti kisika. V lesu je med 70 in 80 % plinastih sestavin. S povišanjem

temperature se izločijo najprej plini (kisik, vodik), katerih vnetišče je pri 240 do 250 °C. V

nadaljevanju procesa gorenja sledi razpad trdnih elementov (celuloza, lignin itd.) v

plinasto stanje. Piroliza je endotermični proces, ki energijo porablja, medtem ko je

zgorevanje eksotermični proces, ki energijo sprošča. V tej fazi potekata oba procesa

vzporedno. Pri termičnem razpadanju se sprostijo tudi nekatere agresivne snovi (ocetna,

mravljična kislina itd.), ki se - posebno v začetni fazi gorenja in v primeru dušenega



procesa (zmanjšana toplotna moč kotla) - odlagajo na stene dimnika ali kotla v obliki saj.

Razpad lesa imenujemo primarno zgorevanje. V fazi sekundarnega zgorevanja je v

področje dogorevanja potrebno dovajati dodaten zrak. S tem doseţemo ob primerno

visokih temperaturah popolno zgorevanje, ki pa sprošča največjo količino toplote. Produkti

pirolize biomase so sintezni plini in oglje (GIS 2004).

Zgorevanje je proces popolne oksidacije goriva. V fazi zgorevanja se oksidira del

produktov iz pirolize. Oksidacijska medija sta lahko zrak in para ali pa zmes obeh. Proces

je močno eksotermen.

V fazo redukcije vstopa lesno oglje, ki je nastalo s pirolizo in se ni vnelo. Procesi potekajo

brez prisotnosti kisika pri temperaturah nad 900 °C (Vindišar 2008).

2.2.3 Uplinjevalec

Uplinjevalce razvrščamo glede na gibanje lesne biomase v reaktorju v dve glavni

kategoriji:

- uplinjevalec s stabilno oziroma premikajočo plastjo,

- uplinjevalec z lebdečo plastjo.

Glede na gibanje lesnega plina v reaktorju delimo uplinjevalce s stabilno plastjo na:

- protitočni uplinjevalec,

- sotočni uplinjevalec,

- uplinjevalec s prečnim tokom.

Protitočni uplinjevalec – updraft gasifier

Oksidant se v reaktor dovaja na spodnjem delu, gorivo pa z vrha. Sintetični plin zapusti

reaktor na vrhu. Rešetka, ki podpira gorivo, se nahaja na dnu reaktorja in tako zagotavlja

mirujočo reakcijsko cono. Pod rešetko je odlagalna cona na pepel, od koder se ga tudi

odstranjuje. Glavna pomanjkljivost te tehnologije je velika produkcija katrana ter



občutljivost na vlago v gorivu. Prednost je njegova preprosta zgradba in relativno nizke

temperature izhodnega plina ter dobra toplotna učinkovitost.

Sotočni uplinjevalec – downdraft gasifier

Pri tem uplinjevalcu se gorivo dodaja z vrha, oksidant pa v oksidacijsko cono, medtem ko

proizveden plin zapušča reaktor na dnu. Zaradi paralelnega gibanja goriva in sintetičnega

plina imenujemo ta uplinjevalec sotočni. Velike količine katranov, ki nastanejo v fazi

pirolize ob prehodu skozi vročo oksidacijsko cono, razpadejo v stabilne pline vodika,

ogljikovega dioksida, ogljikovega monoksida in metana. V odvisnosti od temperature in

časa zadrţevanja hlapov katrana v oksidacijski coni se večina katranov razgradi in s tem

dobimo razmeroma čist plin, zato je ta uplinjevalec primeren za uporabo v sistemih z

motorjem z notranjim izgorevanjem.

Uplinjevalec s prečnim tokom – crossdraft gasifier

Sintetični plin zapušča reaktor na sredini reaktorja, na nasprotni strani dovoda oksidanta, ki

se vpihuje skozi enojno šobo z veliko hitrostjo. Gorivo se tako kot pri protitočnem in

sotočnem uplinjevalcu dodaja z vrha. Prednosti tega uplinjevalca so majhna in enostavna

zgradba, zelo kratek odzivni čas za dovod goriva in glede na potrebe prilagodljiva

proizvodnja plina. Slabost takšnega sistema je visok padec tlaka in velika produkcija

ţlindre (Garcia in sod. 2009).

Pri uplinjevalcih z lebdečo plastjo, kjer je gorivo fluidizirano, se kot oksidant lahko

uporablja zrak, kisik ali para, procesi uplinjanja pa potekajo po celotni prostornini reaktorja

z mešano reakcijsko cono. Oksidant se dovaja na spodnjem delu reaktorja pod nadtlakom.

Večji prenos toplote in hitrejše reakcije se doseţejo v primeru čim manjših delcev goriva,

saj je tako oksidantu izpostavljena čim večja površina delcev. V spodnjem delu reaktorja se

tako ustvari lebdeča plast, zaradi katere dobi gorivo lastnost vrele tekočine in s tem se

pospeši proces uplinjanja. Pri takšnih uplinjevalcih gorivo hitro pirolizira, pri čemer

nastane mešanica z visokim deleţem plinov (Knoef 2005).



2.2.4 Čistilni sistem plina

Proizveden plin iz uplinjevalca je po navadi vroč in vsebuje veliko umazanije, kot so prah,

katrani in trdi delci. Za nadaljnjo uporabo plina v sistemih z motorjem na notranje

izgorevanje ga je potrebno najprej očistiti in ohladiti. Največ umazanije plin vsebuje ob

zagonu sistema, zato je priporočljivo, da najprej izgoreva v samem uplinjevalcu in šele

nato se ga spusti skozi čistilni sistem za nadaljnjo obdelavo.

Za postavitev učinkovitega čistilnega sistema je potrebno določiti obseg, velikost in vrsto

onesnaţenosti plina ter potrebe sistema po čistosti plina, vrstnem redu odstranjevanja

nečistoč in temperaturi plina. Prvi korak je izbira primernega uplinjevalca, ki bo

zagotavljal minimalno proizvodnjo katranov in trdih delcev, ki jih je potrebno odstraniti,

na primer sotočni uplinjevalec. Naslednji korak, ki močno poenostavlja celoten postopek

čiščenja plina, je odstranjevanje katrana, trdih delcev in vlage v pravilnem vrstnem redu pri

pravilni temperaturi. V primeru, da je plin ob izhodu iz uplinjevalca preveč ohlajen, tvorijo

prašni delci, katrani in vlaga lepljivo zmes, ki se lepi na površine čistilnega sistema. Zaradi

tega je priporočljivo izvajati postopek čiščenja plina v posameznih fazah, in sicer najprej

odstranimo trde prašne delce pri temperaturah nad rosiščem katranov (300 °C), nato

katrane pri vmesnih temperaturah (nad 100 °C) in na koncu še vodo pri temperaturah med

30 °C in 60 °C. Poslednji korak učinkovitega čiščenja plina je izbira odlagališča za zbrane

odpadne snovi. Naprave lahko delimo na »in-line« in »off-line« naprave. V in-line

napravah, kot so keramični in vrečasti filtri, plin potuje skozi plast tkanine, na katero se

ujamejo trdi delci in nekaj katranov. Z vse večjo akumulacijo zajetih nečistoč padec tlaka

v sistemu postopoma narašča in v končni fazi lahko zajete nečistoče povzročijo celo

popolno prekinitev pretoka plina. Zaradi tega je potrebno redno ali avtomatsko čiščenje

oziroma zamenjava takšnih filtrov. Učinkovitost takšnih filtrov se veča z večjim padcem

tlaka, ki nastane pri zbiranju nečistoč. Pri off-line napravah, kot so cikloni, mokri pralniki

in elektrostatični filtri, se zbrane nečistoče odlagajo izven plinske proge. Padci tlaka in

učinkovitosti teh naprav so zato bolj predvidljivi in neodvisni od količine zajetih nečistoč.



Cilji čistosti plina bazirajo glede na stopnjo onesnaţenosti, velikost, razporeditev in

lastnosti posameznih elementov kot tudi stopnjo čistosti, ki ga zahteva celoten sistem.

Proizveden sintetični plin vsebuje tako trde kot tudi tekoče nečistoče. Med trde uvrščamo

prašne delce, pepel in saje, ki pokrivajo velik spekter velikosti. Trde delce s premerom

večjim od 1µm imenujemo prah, tiste s premerom pod 1 µm pa imenujemo dim. Med

tekoče spadajo fine drobne kapljice velikosti manjših od 1 µm. Tiste s premerom nad 10

µm se imenujejo pršec in tiste pod 10 µm meglica. Z ohlajanjem plina in posledično

kondenzacijo se večajo.

Trdi delci v povezavi z meglicami katrana tvorijo lepljivo snov, ki lahko povzroči, da se

gibajoči deli, kot so vhodni ventili, obroči, lopute in drugi zlepijo. Zaradi tega je potrebno

skrbno odstraniti vse nečistoče, ki lahko povzročijo izpad sistema. Pod določenimi pogoji

lahko nekateri uplinjevalci proizvedejo zelo čist sintetični plin z nizko vsebnostjo katrana,

vendar je kljub temu priporočljivo načrtovati dober čistilni sistem, ki je sposoben očistiti

tudi zelo umazan plin, ki ga občasno proizvaja vsak uplinjevalec, predvsem ob zagonu, v

prostem teku in ko se uporablja prevlaţno gorivo.

Načini odstranjevanja nečistoč iz plina so po navadi odvisni od mase delcev.

Najenostavnejši način omogoča, da se delci odstranijo pod vplivom gravitacije, medtem ko

plin potuje vertikalno navzgor ali horizontalno. Drug način ločevanja trdih delcev od plina

je na podlagi njihove mase z uporabo centripetalne sile, ki jo ustvarja ciklon.

2.2.4.1 Ciklon

Ciklon je preprost in cenovno ugoden ločevalnik trdih delcev prahu v plinu. Cikloni vročih

plinov dobro odstranjujejo delce, večje od 10 µm in sluţijo kot predfilter hladilnikom plina

ter filtrom za fino odstranjevanje nečistoč. Kroţno gibanje plina pospešuje odvajanje trdih

delcev kot posledico gravitacijske sile. Cikloni so v bistvu gravitacijski seperatorji, v

katerih komponenta centrifugalne sile dodatno pospešuje izločanje trdih delcev.

Centrifugalna sila pritiska delce ob steno ciklona, ki drsijo v zbiralno posodo, pritrjeno na

dnu ciklona, medtem ko se plin izloča navzgor skozi cilindrično cev.



2.2.4.2 Vrečasti filter

Vrečasti filtri se uporabljajo za zajetje finih delcev prahu in za ločevanje manjših delov

pepela, ki se niso izločili v ciklonu. Sestavljen je iz enega ali več vlaknenih filtrov,

vstavljenih v kovinsko ohišje, ki so pritrjeni v zaprto komoro, skozi katero potuje plin.

Zajete nečistoče se počasi nabirajo na filtrih in ustvarijo plast, skozi katero dodatni delci ne

morejo. Debelejša kot je nabrana plast, večji je padec tlaka v filtru. Ko plast trdih delcev

doseţe določeno gostoto, jo je treba odstraniti. To se lahko izvaja na dva načina, in sicer

avtomatsko s povratnim impulzom stisnjenega plina ali zraka, ki povzroči, da se nabrana

plast sesede in odstrani iz filtra, ali pa ročno s stresanjem filtra. Vrečasti filtri so primerni

le za odstranjevanje trdih delcev; lepljiv material se ne more odstraniti iz filtra, zato je

potrebno vzdrţevati temperaturo, da preprečimo kondenziranje vodne pare in katrana na

vrečah filtra. Materiali, ki se uporabljajo za vrečaste filtre, so organska ali sintetična

vlakna, steklena vlakna, keramična vlakna in nerjaveče jeklo. Filtri z organskimi vlakni so

omejeni na uporabo v delovnem območju z nizkimi temperaturami, zato je potrebno

natančno nadzirati temperaturo plina. Poliestrski filtri so zasnovani za temperature okrog

135 °C. Filtri iz nerjavečega jekla, steklenih vlaken in keramičnih vlaken so zasnovani za

visoke temperature, tudi do 900 °C (Reed in Das 1988).

2.2.4.3 Varnostni filter

V primeru okvare vrečastega filtra bi lahko nečistoče, ki jih vsebuje plin, prišle v sistem in

ga poškodovale. V ta namen uporabljamo varnostni filter, ki je povezan z vrečastim

filtrom, ki v primeru okvare ustavijo delovanje sistema in tako preprečijo poškodbe na

motorju.

2.2.4.4 Elektrostatični filter

Elektrostatični filtri imajo v industriji dolgo zgodovino in so znani, da iz njih dobimo

izjemno čist plin. Med delovanjem sistema plin prehaja skozi komoro, v kateri je centralna

negativna elektroda z napetostjo 1030 kV. Zaradi tega se delci naelektrijo z negativnim



nabojem in potujejo do pozitivne elektrode, na katero se primejo. Odstranijo se lahko z

neprekinjenim curkom vode ali ročno. Elektrostatični filtri so primerni za večino velikosti

delcev (Reed in Das 1988).

2.2.4.5 Mokri pralniki

Gibanje delcev, manjših od 0,1 µm, je pogojeno s trki molekul. Molekule se vedejo bolj

kot plin in sledijo tako imenovanemu Brownovemu gibanju. Zbiramo jih lahko s pomočjo

pojava difuzije na površini tekočin. Delci s premerom med 0,1 in 1 µm spadajo v tako

imenovano odprto območje, kar pomeni, da jih je najteţje zajeti tako z difuzijo kot tudi z

inercijo. So preveliki za difuzijo in hkrati premajhni, da bi se usedli. Sčasoma se ti delci

lahko povečajo, saj trkajo eden ob drugega in se tako kopičijo v večje delce, katere je laţje

zajeti. Ena izmed metod učinkovitega zajemanja nečistoč je, da se najprej zajamejo večji

delci z inercijo in difuzijo, čemur sledi kopičenje finih delcev in končno zbiranje zbranih

delcev. Stopnja kopičenja delcev v večje je proporcionalna skupnemu številu vseh

prisotnih delcev. Delci teţijo h gibanju proti površinam, na katerih poteka kondenzacija ter

od vročih površin proti hladnim. Temu pojavu pravimo termodifuzija. Vlaţni delci se s

trkom laţje zlepijo kot suhi, zato se kopičenje stopnjuje. Mokri pralniki se pogosto

uporabljajo, predvsem v stacionarnih sistemih za čiščenje in hlajenje plina. Funkcija

pralnika je ustvariti idealne pogoje za maksimalen stik med plinom in tekočim čistilnim

medijem (Reed in Das 1988).

2.2.5 Hlajenje plina

Vodna para deluje kot inertno razredčilo proizvedenega plina; sprva zniţa kurilno vrednost

plina, nato pa še moč motorja. Večino te vodne pare se lahko odstrani z ohlajevanjem plina

in naknadno kondenzacijo vodnih hlapov.

Količina vodne pare, ki ostane po korakih ohlajevanja in kondenzacije, se lahko zlahka

določi s pomočjo najniţje temperature, do katere smo plin ohladili. V primeru

kondenzacije je najniţja temperatura seveda rosišče plinske mešanice. Ohlajevanje plina



do 40 °C zmanjša vsebnost vode do manj kot 8 %, kar se kaţe v znatnem izboljšanju

njegove kakovosti. Z uporabo čim bolj suhih goriv zmanjšamo redčenje vodne pare in jo

nato s kondenzacijo odstranimo iz plina.

Ko plin zapusti uplinjevalno cono pri pribliţno 800 °C, predstavlja senzibilna toplota plina

pribliţno 15 % začetne energije lesa. Senzibilna toplota se lahko koristno uporabi, če plin

seţgemo, medtem ko je še vroč. Kadar plin uporabljamo v sistemu z motorjem na notranje

izgorevanje, ga moramo obvezno ohladiti ter tako preprečimo prezgoden vţig goriva,

hkrati pa izboljšamo prostorninski izkoristek in olajšamo čiščenje plina. Ohlajevalniki

plina izmenjajo toploto; ali med plinom in okoliškim zrakom ali med plinom ter tekočino.

V stacionarni uporabi je za prenos zraka skozi ohlajevalnik plina potrebna prisilna

ventilacija, saj so ti veliko manjši.

Z ohlajanjem plina se katrani začnejo kondenzirati pri temperaturi pod 350 °C. S tem ko

temperatura pade pod rosišče plina (praviloma 40 °C – 50 °C), se bo kondenzirala tudi

voda. Kondenzacija vode pomaga odstraniti delce katrana, vendar hkrati v procesu prinaša

onesnaţen vodni kondenzat. Če so katran in njegovi delci odstranjeni iz plina, preden ta

vstopi v plinski ohlajevalnik, bo slednji zmoţen med čiščenji delovati dlje (Reed in Das

1988).

2.2.6 Odstranjevanje ujetih nečistoč

Običajen problem s sicer primernimi čistilnimi sistemi plina je neprimerno odstranjevanje

odvedenih tekočin, ki se naberejo ob čiščenju plina. Plin, ki prihaja iz ohlajevalnika plina

in iz mokrih pralnikov, vsebuje kapljice onesnaţene vode, odvedene v toku plina. Do

večine teţav z motorjem pride ravno zaradi oblog, ki jih na njem tvorijo nosilci odvedenih

onesnaţevalcev. Ti morajo biti odstranjeni, da se lahko plini dokončno očistijo. Med drugo

svetovno vojno je bil običajen postopek, da so plin spustili skozi lesne sekance, pluto ali

druge vlaknate materiale z namenom, da bi odstranili katran.



Očiščen plin ima lahko zelo visoko vlaţnost (od 80 % in vse do nasičenosti). Nadaljnja

kondenzacija je za pričakovati bodisi pri padcu tlaka, ali ko se plin zmeša z zgorevalnim

zrakom. Neţeleno kondenzacijo preprečimo z ogrevanjem plina na primer z izpušnimi

plini (Reed in Das 1988).

2.2.6.1 Pepel

Zoglenel pepel, odstranjen iz plina, ne vsebuje nevarnih materialov in ga lahko seţgemo

oziroma varno odstranimo na odlagališču. Kadar zgori do belega pepela, vsebuje koristne

minerale, ki se lahko vrnejo v tla. Oglje je dragoceno, zelo čisto gorivo, ki pri svojem

izgorevanju minimalno onesnaţuje okolje. Večje zoglenele delce je mogoče uporabiti za

nadaljnjo izgorevanje ali briketiranje.

2.2.6.2 Katran

Uplinjevalca, ki proizvede več kot 0,5 g/Nm³ katrana, ne moremo primerno očistiti za

uporabo v sistemih z motorjem zaradi prevelike količine katrana. Na sobni temperaturi je

katran gosta, počasi se premikajoča tekočina, ki vsebuje škodljive snovi. Vse zajete

katrane, ki jih ne moremo reciklirati ali seţgati, moramo pravilno odstraniti, kar pomeni,

da ne smejo priti v stik z zemljo ali podtalnico.

2.2.6.3 Kondenzati

Tekoči kondenzati iz plina lahko vsebujejo znatne količine katranov in fenolov. Fenoli so

znani kot razkuţevalci, kar bi pomenilo, da bi ob stiku s tlemi ali podtalnico uničili

bakterije, ki ţivijo v njih. Različne metode zmanjšanja kondenziranih tvorb moramo

pretehtati pred načrtovanjem in izbiro sistema. Vsebnost vlage v plinu lahko zmanjšamo z

uporabo suhih goriv in z recikliranjem toplote nazaj v uplinjevalec skozi predgrelec.

Kondenzacijo plina lahko zmanjšamo z omejitvijo količine ohlajenega plina, tako da

uporabimo plin s temperaturo nad njegovim rosiščem (40 °C – 60 °C) (Reed in Das 1988).



2.3 Uredba o podporah električni energiji

Uredba o podporah električni energiji, proizvedeni v soproizvodnji toplote in električne

energije z visokim izkoristkom (Uradni list RS št. 37/2009) je bila sprejeta po noveli

Energetskega zakona (Uradni list RS št. 27/07).

Iz uredbe smo povzeli nekaj bistvenih določil:

a) Velikostni razredi proizvodnih naprav SPTE

Glede na nazivno električno moč proizvodne naprave SPTE se proizvodne naprave delijo

na velikostne razrede:

1. mikro: nazivne električne moči manjše od 50 kW,

2. male: nazivne električne moči manjše od 1 MW,

3. srednje – niţje: nazivne električne moči od 1 MW do vključno 5 MW,

4. srednje – višje: nazivne električne moči nad 5 MW do vključno 25 MW,

5. velike – niţje: nazivne električne moči nad 25 MW do vključno 50 MW,

6. velike – višje: nazivne električne nad 50 MW do 200 MW,

7. proizvodne naprave nazivne električne moči 200 MW in več.

b) Razvrstitev v skupine glede na število obratovalnih ur

Za določanje podpor se proizvodne naprave SPTE glede na število obratovalnih ur v

obdobju poročanja oziroma v koledarskem letu delijo v dve skupini:

- proizvodne naprave, ki v soproizvodnji toplote in električne energije z visokim

izkoristkom obratujejo do 4000 ur; sem se uvrščajo proizvodne naprave SPTE, pri

katerih je obratovanje sezonsko (kurilna sezona),



- proizvodne naprave, ki v soproizvodnji toplote in električne energije z visokim

izkoristkom obratujejo več kot 4000 ur; sem se uvrščajo proizvodne naprave SPTE,

pri katerih obratovanje ni povezano s kurilno sezono.

c) Višina podpor

Višina obratovalne podpore oziroma zagotovljenega odkupa se določi na podlagi

referenčnih stroškov (preglednica 2 in 3). Sestavljeni so iz spremenljivih in

nespremenljivih referenčnih stroškov.

Referenčni stroški = nespremenljivi referenčni stroški + spremenljivi referenčni stroški

Nespremenljivi del referenčnih stroškov se metodološko določa vsakih 5 let oziroma prej,

če se bistveno spremenijo investicijski stroški ter drugi parametri investiranja. Določeni so

na podlagi stroškov investicije in obratovalnih stroškov.

Spremenljivi referenčni stroški so določeni le pri tistih proizvodnih napravah OVE, kjer

vhodni energent predstavlja finančni strošek. Spremenljivi referenčni stroški se

spreminjajo letno na podlagi spremembe referenčne trţne cene električne energije in

vhodnih energentov – določa jih Javna agencija RS za energijo.



3 MATERIAL IN METODE DELA

3.1 Opis obstoječega stanja

V diplomski nalogi smo raziskovali moţnost integracije kogeneracijskega sistema za

povprečno kmetijo. Kmetija leţi v pomurski regiji in ima registrirano osnovno kmetijsko in

gozdarsko dejavnost. Ukvarja se z vzrejo goveda. Za pridobitev osnovnih podatkov o

obstoječem stanju smo na kmetijo poslali vprašalnik. Izvedeli smo, da se ţe ogreva z lesno

biomaso in sicer za 400 m2 ogrevalnih površin pokurijo 18 m

3 suhih mešanih drv, dolţine

45–55 cm, kar znese okoli 600 obratovalnih ur. Kmetija ima v lasti gozd, iz katerega

pridobivajo drva za kurjavo. Za ogrevanje sanitarne vode uporabljajo sončne kolektorje.

Celotna vprašanja so podana v prilogi 1.

3.2 Kogeneracijski sistem Volter 30

V nadaljevanju je opisan kogeneracijski sistem, ki je osnova za preračunavanje ekonomske

upravičenosti sistema na kmetiji, podjetja Volter iz Finske, ki ga pri nas zastopa podjetje

Artim d.o.o.. Sistem Volter 30 (slika 1) je eden izmed najmanjših komercialno dostopnih

SPTE enot na lesno biomaso v Sloveniji.



Slika 1: Kogeneracijski sistem pred vgradnjo.

Zalogovnik biomase ima odvzem goriva na dnu zalogovnika, od koder sekanci preko

veriţnega in polţnega transporterja, ki ga poganja 1 kW motor, potujejo do celične zapore

(slika 2). Celična zapora preprečuje vstop zraka v sistem ter ga ščiti pred povratnim

ognjem v zalogovnik. Lesni sekanci se nato po polţu povzpnejo na vrh uplinjevalca, kjer

se dozirajo v reaktor. Za meritve nivoja goriva se uporabljajo mikrovalovni detektorji

nivoja.

Slika 2: Transport biomase.

1. Zalogovnik biomase, 2. Dozirni polţ, 3. Celična zapora, 4. Uplinjevalec.



V napravi Volter 30 se uporablja sotočni (downdraft) uplinjevalec z dvojnim ovojem (slika

3). Gorivo se dovaja na vrhu in se počasi pomika proti dnu uplinjevalca. Na svoji poti se

gorivo v komori za gorivo najprej segreje in s tem zagotavlja boljše zgorevanje. Oksidant

(zrak) se v uplinjevalec dovaja na dvanajstih točkah skozi šobe, kar omogoča zelo visoke

temperature (več kot 1100 °C) v reaktorju in s tem razpad katranov. Rezultat je zelo čist

plin skoraj brez katranov. Zato je potrebna suha biomasa z 12–15 % vsebnosti vode. Plin

zapušča uplinjevalec na vrhu. Pepel se odstranjuje mehansko na 5–7 dni na dnu

uplinjevalca ali avtomatsko s polţem v večjo zunanjo posodo.

Slika 3: Uplinjevalec Volter.

1. Dovod zraka, 2. Polnjenje biomase, 3. Predgretje goriva, 4. Cona pirolize, 5. Izhod plina,

6. Odstranjevanje pepela.



Lesni plin, ki nastane v uplinjevalcu, vsebuje 20 % ogljikovega monoksida (CO), 15 %

vodika (H2) in 2 % metana (CH4) in ima ob izhodu iz uplinjevalca temperaturo med 500 in

600 °C. Plin je iz uplinjevalca najprej speljan v primarni toplotni izmenjevalec, ki ga

ohladi na 200 °C, kar je primerna temperatura za filtriranje. Sledi suho čiščenje plina na

prašne delce s filtrom iz tkanine. Iz prašnega filtra je plin speljan naprej do mokrega

pralnika (wet scrubber), kjer se odstranijo še najmanjše nečistoče. Sekundarni toplotni

izmenjevalec nato ohladi lesni plin na temperaturo okolice, kar je pogoj za nadaljnjo

uporabo v motorju (slika 4).

Slika 4: Hlajenje in čiščenje plina.

1. Primarni toplotni izmenjevalec, 2. Tkaninast prašni filter, 3. Mokri pralnik,

4. Sekundarni toplotni izmenjevalec, 5. SPTE enota.

Ohlajen in čist lesni plin je pogonski plin za Sisu AGO Diesel motor, ki je popolnoma

prilagojen za lesni plin. Motor je hlajen preko toplotnega izmenjevalca (temperatura pri

1500 min-1

znaša pribliţno 70–80 °C). Motor ima katalizator in toplotni izmenjevalec za

dimne pline (slika 5). Toplota SPTE enote prihaja iz štirih odvzemnih točk



(izmenjevalcev), in sicer hladilne tekočine motorja, iz izpušnih plinov motorja in dveh

mest ohlajanja plina.

Slika 5: Motor Sisu AGD in generator.

1. Vstop plina v motor, 2. Toplotni izmenjevalec, 3. Izpušni plini, 4. Elektrika iz

generatorja.

Visoka stopnja avtomatizacije omogoča avtonomno delovanje SPTE enote brez prisotnosti

človeka z daljinskim nadzorom vseh funkcij. Delovanje enote se lahko uravnava

neposredno preko zaslona na dotik (slika 6), ki se nahaja v sami kogeneracijski enoti, ali

preko internetne povezave na osebnem računalniku (slika 7). Za obveščanje o napakah

med obratovanjem pa skrbi GSM povezava, ki pošlje kratko sporočilo upravljavcu enote.



Slika 6: Zaslon na dotik.

Slika 7: Zaslon na računalniku v kontrolnem centru.



3.3 Dimenzije in tehnični parametri sistema Volter 30

V preglednici 1 so podane osnovne dimenzije in tehnični parametri sistema Volter 30. Bolj

natančni parametri so dodani v prilogi 2.

Preglednica 1: Dimenzije in tehnični parametri sistema (Artim 2014).

Splošno

Gorivo lesni sekanci

Nazivna električna moč 28 kWe

Nazivna toplotna moč 70 kWth

Izkoristek električni 23 %

Izkoristek toplotni 57 %

Izkoristek skupni 80 %

Temperatura toplotnega kroga 60 – 80 °C

Generator asinhronski

Redni servis 7.500 ur

Interval vzdrţevanja na 7 dni pri polnem delovanju

Ţivljenjska doba sistema 15 let

Slika 8 prikazuje tloris kogeneracijskega postrojenja z njegovimi elementi in zalogovnik

lesne biomase.



Slika 8: Tloris postrojenja SPTE enote z zalogovnikom.

1. Zalogovnik biomase, 2. Transporterji biomase, 3. Uplinjevalec, 4. Zbiralnik pepela,

5. Primarno hlajenje plina, 6. Filter prašnih delcev, 7. Sekundarno hlajenje plina,

8. SPTE enota, 9. Kontrolna omara, 10. Elektro omara.

3.4 Upoštevana višina podpor

Pri oceni rentabilnosti SPTE sistema smo upoštevali uredbo o podporah električni energiji,

opisano v poglavju 2.3.

Naprava Volter 30 sodi glede na nazivno električno moč v mikro velikostni razred, saj je

nazivna električna moč manjša od 50 kW.



Glede na število obratovalnih ur, sodi naša naprava v prvo skupino proizvodnih naprav, saj

letno obratuje do 4000 ur.

Glede na podporo električni energiji iz proizvodnih naprav s SPTE, ki omogoča

zagotovljeni odkup električne energije (ZO) in obratovalno podporo (OP), ki se dodeli neto

proizvedeni električni energiji, smo povzeli obe podpori.

Višina podpor za naš primer je prikazana v prilogi 3.

Preglednica 2: Višina podpor za SPTE na lesno biomaso do 4000 obratovalnih ur

(Borzen 2014a).

SPTE lesna biomasa do

4000 OU

Spremenljivi

stroški 2009

– SDRS* (0)

Faktor B Referenčni

stroški

2014

Cena ZO

(EUR/MWh)

Višina OP

(EUR/MWh)

mikro - manjše od 50kW (individualna

obravnava)

0,85 (individualna

obravnava)

(individualna

obravnava)

(individualna

obravnava)

* spremenljivi del referenčnih stroškov

Preglednica 3: Višina podpor za SPTE na lesno biomaso nad 4000 obratovalnih ur

(Borzen 2014a).

SPTE lesna biomasa nad

4000 OU

Spremenljivi

stroški 2009

– SDRS* (0)

Faktor B Referenčni

stroški

2014

Cena ZO

(EUR/MWh)

Višina OP

(EUR/MWh)

mikro - manjše od 50kW (individualna

obravnava)

0,90 (individualna

obravnava)

(individualna

obravnava)

(individualna

obravnava)

* spremenljivi del referenčnih stroškov



3.5 Metodologija določanja referenčnih stroškov soproizvodnje z visokim izkoristkom

Višina podpor za mikro kogeneracijske sisteme se obravnava individualno (preglednica 2

in 3). Za izračun višine podpor je potrebno določiti referenčne stroške na podlagi

metodologije za določanje referenčnih stroškov soproizvodnje z visokim izkoristkom (št.

360-82/2009), ki jo je za Ministrstvo za gospodarstvo pripravil Institut Josef Stefan (MG

2009).

3.5.1 Referenčni stroški

Referenčni stroški električne energije (RSEE) predstavljajo celotne letne stroške delovanja

posameznih tipičnih proizvodnih naprav SPTE, zmanjšane za vse prihodke in koristi

delovanja (prodaja toplote idr.) in so izraţeni v €/MWhel, po naslednji enačbi:

( )

€/MWhel 1

kjer so:

STROŠKI = letni investicijski (anuiteta) + obratovalni stroški (€) + stroški goriva (€)

PRIHODKI = prodaja toplote (€) + druge koristi (€)

ELEKTRIČNA EN. = letna proizvedena električna energija (MWh)

= instalirana moč (MWel) letne obratovalne ure (h) 2

RSEE so razdeljeni v dva dela:

RSEE = NDRS + SDRS

1. NDRS – nespremenljivi del RSEE (€/MWhel):

- investicijski stroški (anuiteta)

- obratovalni stroški (brez stroškov goriva)



( )

€/MWhel 3

2. SDRS – spremenljivi del RSEE (€/MWhel):

- stroški goriva – prihodki (toplota in druge koristi)

( )

€/MWhel 4

3.5.2 Investicijski stroški

Investicijski stroški vključujejo celotne investicijske stroške za izvedbo projekta

soproizvodnje in vključujejo (preglednica 4):

- nakup ali najem zemljišča,

- nakup strojne in elektro opreme,

- izvedba potrebnih gradbenih del,

- stroške vgradnje, zagona in preizkusov,

- stroške priklopa na omreţja,

- stroške projektiranja in pridobivanja dovoljenj.

Preglednica 4: Vrednost investicije kogeneracijskega sistema na lesni plin.

INVESTICIJA EUR

SPTE enota Volter 30 200.000

Postavitev, zagon in transport 5.000

Gradbeni stroški – plošča, zalogovnik 20.000

Instalacije, el. priključki,… 10.000

El. priklop na omreţje 5.000

Projektna dokumentacija 10.000

Nepredvideni stroški 1.000

Skupaj 251.000



Pri določanju RSEE se upoštevajo letni stroški investicije (An), ki se določajo z anuitetno

metodo po naslednji enačbi:

An = I0 ar,n 5

kjer je:

An letni investicijski strošek (€)

I0 celotni investicijski strošek (€)

ar,n anuitetni faktor:

(

(

))

6

kjer je:

r …diskontna stopnja

n …ekonomska doba projekta (leta)

3.5.3 Stroški vzdrţevanja in obratovanja

Stroški vzdrţevanja in obratovanja (V&O) vključujejo vse vzdrţevalne in obratovalne

stroške proizvodnih naprav SPTE, razen stroškov goriva. Med stroške vzdrţevanja opreme

smo šteli redno in investicijsko vzdrţevanje (€/Mwhel ali % investicije). Med stroške dela

smo šteli število zaposlenih, potrebnih za delovanje naprave SPTE in letni strošek

zaposlitve. Poleg tega smo upoštevali še stroške zavarovanja, zakupov, upravljanja (%

investicije) in druge obratovalne stroške: material in storitve (% investicije).

Iz priloge 3 je razvidno, da znašajo stroški vzdrţevanja 8.000 € na leto.



3.5.4 Stroški goriva

Pri stroških goriva za proizvodne naprave SPTE smo upoštevali podlage napovedi

referenčnih trţnih cen energije, ki jo pripravlja Agencija za energijo in so izdelane na

modelih metodologije določanja RSEE.

Letni strošek goriva se izračuna po naslednji enačbi:

Letni strošek goriva (€) = poraba goriva (MWh) cena goriva (€/MWh) 7

kjer je poraba goriva:

8

Cena goriva oziroma v našem primeru osnovna cena lesne biomase CLB (zeleni sekanci) je

enaka za vse velikostne razrede in je sestavljena iz dveh delov:

1. referenčna izhodiščna trţna cena (€/kg),

2. dodatni stroški manipulacije, skladiščenja ter transporta.

Na podlagi ocene stanja trga z lesno biomaso v Sloveniji smo upoštevali končno osnovno

ceno lesne biomase CLB za leto 2014 33,23 €/MWh (AGEN 2014).

3.5.5 Vrednost toplote iz soproizvodnje

(

) 9

Koristna izraba toplote je glavna prednost soproizvodnje in predstavlja prihodek iz

obratovanja, zato ga je potrebno vključiti v izračun.

Za proizvodne naprave SPTE na lesno biomaso smo uporabili naslednjo enačbo:

10



kjer je:

VT(i) vrednost toplote za leto i

CLB(i) cena lesne biomase za leto i

0,86 izkoristek ločene proizvodnje toplote

Letni prihodek zaradi koristne proizvedene toplote smo izračunali po naslednji enačbi:

Prihodek toplota (€) = koristna toplota (MWh) vrednost toplote (€/MWh) 11

3.6 Določitev višine podpor za SPTE

3.6.1 Zagotovljen odkup (ZO)

Cena za zagotovljen odkup (CZO) proizvodne naprave SPTE z močjo manjšo od 1 MWel

je sestavljena iz nespremenljivega dela CZO, ki je enak nespremenljivemu delu RSEE in

spremenljivega dela CZO, ki je enak spremenljivemu delu RSEE, določenemu za tekoče

leto.

Višino ZO smo izračunali po enačbi:

Višina zagotovljenega odkupa (€) = NDRS (€) + SDRS (€) 12

3.6.2 Obratovalne podpore (OP)

Obratovalne podpore lahko pokrivajo le razliko med RSEE proizvodne naprave SPTE ter

trţno ceno električne energije, ki jo lahko proizvodna naprava SPTE doseţe na trgu z

električno energijo.

Referenčno trţno ceno električne energije določa Agencija za energijo v svojem poročilu o

referenčnih cenah energije. Dejanska trţna cena pa je odvisna še od:

- časovnega obsega in načina obratovanja naprave,



- stalnosti proizvodnje,

- stroškov odstopanj in voznih redov,

- velikosti naprave in njene trţno moči.

Dejavnike za posamezne velikostne razrede in obseg obratovalnih ur odraţa faktor B, zato

dejansko trţno ceno, ki jo lahko proizvodna naprava SPTE doseţe na trgu z električno

energijo, določimo z enačbo:

CElSPTE = CElRef B 13

kjer je:

CElSPTE trţna cena, ki jo naprava SPTE lahko doseţe na trgu

CElRef referenčna trţna cena električne ener. iz poročila Agencije za

energijo

B faktor B korekcije trţne cene električne energije

Letno določanje OP, glede na določene RSEE ter glede na napoved referenčne trţne cene

električne energije, opisuje naslednja enačba:

OPj(i) = RSEEj(i) – CElRef(i) Bj 14

kjer je:

OPj(i) obratovalna podpora za tekoče leto i (€/Mwh)

RSEEj(i) določeni RSEE za tekoče leto i (€/Mwh)

CElRef(i) napoved referenčne trţne cene električne energije iz poročila

Agencije

Bj faktor B korekcijske trţne cene električne energije



3.7 Stroški obratovanja

3.7.1 Poraba lesne biomase na leto

Količina porabljene biomase v enem letu se izračuna s pomočjo enačbe 15.

[ ] [ ] [ ]

15

kjer je:

LBleto količina lesne biomase na leto

LB poraba lesne biomase na uro

ur obratovalne ure

Izk izkoristek SPTE naprave

3.7.2 Letni strošek lesne biomase

Letni strošek lesne biomase smo izračunali s pomočjo enačbe 16.

16

kjer je:

LBleto količina lesne biomase na leto

Mnm masa nasutega kubičnega metra

CLB cena lesne biomase

3.7.3 Letni prihodek od električne energije

Letni prihodek od električne energije smo izračunali s pomočjo enačbe 17.

El. energija (€) = letno proizvedena el. energija (MWh) cena odkupa (€/MWh) 17



4 REZULTATI Z RAZPRAVO

4.1 Izračun višine podpor

V preglednici 5 so prikazani zneski zagotovljenega odkupa in obratovalne podpore,

potrebni za nadaljnje izračune obratovanja. Vsi podrobni rezultati izračuna SPTE naprave

za vzorčno kmetijo, dobljeni iz metodologije določanja referenčnih stroškov, so prikazani

v prilogi 3.

Preglednica 5: Izračun višine podpor za napravo Volter 30.

IZRAČUN VIŠINE PODPOR 2014 OBRATOVALNE URE

DO 4000

OBRATOVALNE URE

NAD 4000

Referenčni stroški električne energije

Fiksni del €/MWhel 586,19 373,03

Spremenljivi del €/MWhel 48,72 48,72

Skupaj €/MWhel 634,91 421,75

Cene za zagotovljeni odkup električne energije

Zagotovljeni odkup €/MWhel 634,91 421,75

Trţna cena €/MWhel 36,81 38,98

Podpora

Obratovalna podpora €/MWhel 598,10 382,77

4.2 Izračun obratovanja

Izračun obratovanja je narejen za obratovanje s 3500 in 5500 ur letno. Izračune

obratovanja smo naredili brez stroškov kredita, pri prodajni ceni lesnih sekancev 18 €/nm3

in porabi goriva 30 kg/h.



4.2.1 Izračun obratovanja s 3500 urami na leto

Ta izračun temelji na predpostavki, da znaša povprečna kurilna sezona 3500 ur na leto.

Tako po enačbi 15 količina lesne biomase na leto znaša 131.250 kg.

Ob upoštevanju prodajne cene lesne biomase 18 €/nm3in mase 1 nm

3 250 kg, lahko s

pomočjo enačbe 16 izračunamo letni strošek lesne biomase, ki znaša 9.450 €.

Stroški rednega vzdrţevanja zanašajo po ocenah proizvajalca 8.000 € oziroma 4 %

investicije.

Pri nazivni električni moči naprave 28 kW in pri 3500 obratovalnih urah, znaša po enačbi 2

letna proizvedena električna energija 98.000 kWhel. Izračunana cena zagotovljenega

odkupa električne energije za to napravo znaša 634,91 €/MWh, torej znaša letni prihodek

od prodane energije po enačbi 17, 62.221,18 €.

Letno proizvedena toplota pri 3500 obratovalnih urah po enačbi 9 znaša 242,87 MWh, kar

pri vrednosti toplote 38,64 €/MWh (enačba 10), proizvedene iz OVE, znaša 9.384 €

(enačba 11).

V preglednici 6 je prikazana razlika med prihodki in odhodki pri 3500 urah obratovanja, iz

katerih se vidi, da je dobiček 54.151,26 €.



Preglednica 6: Prihodki in odhodki SPTE enote pri 3500 obratovalnih urah.

Prihodki

Letni prihodek električne energije 62.221,18 €

Letni prihodek toplote 9.384 €

Skupaj 71.605,18 €

Odhodki

Letni strošek lesne biomase 9.450 €

Letni strošek servisa 8.000 €

Skupaj 17.450 €

Razlika med prihodki in odhodki 54.155,18 €

Ker znaša letna povrnitev investicijskih stroškov (ROI) 21,57 % bi za celotno povrnitev

investicijskih stroškov potrebovali 4,63 let.

4.2.2 Izračun obratovanja s 5500 urami na leto

Ta izračun temelji na povprečnih obratovalnih urah industrijskih naprav.

Za 5500 ur obratovanja potrebujemo 206.250 kg sekancev (enačba 15).

Ob upoštevanju prodajne cene lesne biomase 18 €/nm3in mase 1 nm

3 250 kg lahko po

enačbi 16 izračunamo letni strošek lesne biomase, ki znaša 14.850 €.

Letno proizvedena električna energija, izračunana po enačbi 2, znaša 154.000 kWhel.

Izračunana cena zagotovljenega odkupa električne energije pri 5500 obratovalnih urah je

manjša in znaša 421,75 €/MWh, torej znaša letni prihodek od prodane energije po enačbi

17, 64.949,5 €.



Letno proizvedena toplota pri 5500 obratovalnih urah po enačbi 9 znaša 381,65 MWh, kar

pri vrednosti toplote 38,64 €/MWh (enačba 10), proizvedene iz OVE, pomeni 14.746 €

(enačba 11).

Preglednica 7: Prihodki in odhodki SPTE enote pri 5500 obratovalnih urah.

Prihodki

Letni prihodek električne energije 64.949,5 €

Letni prihodek toplote 14.746 €

Skupaj 79.695,5 €

Odhodki

Letni strošek lesne biomase 14.850 €

Letni strošek servisa 8.000 €

Skupaj 22.850 €

Razlika med prihodki in odhodki 56.845,5 €

Dobiček pri 5500 obratovalnih urah (preglednica 7) znaša 56.845,5 €, kar pomeni pri letni

povrnitvi investicijskih stroškov (ROI) 22,64 % povrnitev investicijskih stroškov v 4,41

letih in je za 0,22 let manj kot pri 3500 urah obratovanja.

4.3 Uredba o spremembah in dopolnitvah Uredbe o podporah električni energiji

Dne 30. septembra 2009 je bila sprejeta Uredba o spremembah in dopolnitvah

Uredbe o podporah električni energiji, proizvedeni v soproizvodnji toplote in električne

energije z visokim izkoristkom (Uradni list RS, št. 76/2009 ), ki v členu 3.a med drugim

navaja, da proizvodne naprave SPTE niso upravičene do podpor, če referenčni stroški

proizvodnje električne energije v proizvodni napravi presegajo:

a) za proizvodno napravo SPTE, ki obratuje do 4.000 ur:

- z nazivno električno močjo, manjšo od 1 MW: 385 EUR /MWh

http://www.uradni-list.si/1/index?edition=200976#!/Uradni-list-RS-st-76-2009-z-dne-30-9-2009



b) za proizvodno napravo SPTE, ki obratuje več kot 4.000 ur:

- z nazivno električno močjo, manjšo od 1 MW: 260 EUR /MWh

To pomeni, da proučevana investicija v napravo SPTE (Volter 30) ni upravičena do

podpor, saj referenčni stroški proizvodnje električne energije v proizvodni napravi

presegajo 385 EUR/MWh za proizvodno napravo SPTE, ki obratuje do 4.000 ur. Prav tako

stroški investicije presegajo 260 EUR/MWh v primeru, ko naprava obratuje več kot 4.000

ur. Investitor bi bil upravičen do drţavne podpore šele pri 50 % niţjih stroških investicije.



5 SKLEP

Soproizvodnja je energetsko najbolj učinkovit način izrabe fosilnih goriv in spada med

tako imenovane obnovljive vire energije prav zaradi uporabe proizvedene toplote. Ključ

donosnosti kogeneracije je v prodaji oziroma porabi toplote, ki se sprosti pri pretvorbi

energije goriva v mehansko delo.

Iz podatkov, dobljenih za referenčno kmetijo (priloga 1), je razvidno, da kmetija za

ogrevanje sanitarne vode uporablja sončne kolektorje in za ogrevanje 400 m2 bivalnih

površin potrebuje le 600 obratovalnih ur na leto oziroma 21.000 kWh. Potreba po toploti je

tako dosti niţja od povprečnih 3500 letnih ur na kurilno sezono in s tem dosti niţja, da bi

se integracija naprave SPTE v proučevani obliki na kmetijo splačala. Ker uredba

o spremembah in dopolnitvah Uredbe o podporah električni energiji (Uradni list RS št.

76/2009) pravi, da proizvodne naprave SPTE niso upravičene do podpor, če referenčni

stroški proizvodnje električne energije v proizvodni napravi presegajo 385 EUR/MWh za

proizvodno napravo SPTE, ki obratuje do 4.000 ur in 260 EUR/MWh za proizvodno

napravo SPTE, ki obratuje več kot 4.000 ur, so investicijski stroški previsoki. Morali bi biti

za 50 % niţji, da bi investitor sploh lahko prejemal drţavno podporo.

Po podatkih Borzena (Borzen 2014b) je v Sloveniji deleţ kogeneracij na zemeljski plin

veliko večji kot deleţ za kogeneracije na lesno biomaso, zaradi ugodnejše investicije in

prostora, ki ga potrebuje za vse njene komponente. Kogeneracije na lesno biomaso so se še

nekaj let nazaj uporabljale le pri večjih porabnikih toplote v industriji ali toplarnah.

Danes so ţe dostopnejše pri srednje velikih in tudi manjših porabnikih, za ogrevanje

stanovanjskih hiš, vendar so za uporabo z lesnimi sekanci tehnologije še vedno predrage.

Tako se splača investirati v kogeneracije na lesno biomaso le za srednje velike porabnike,

kot so hoteli, lesno-predelovalne industrije, bolnišnice oziroma tam, kjer imamo potrebo po

večjih količinah toplote in s konstantnim odvzemom. Tako se investicija povrne v dokaj

kratkem času.



Za kmetijska okolja bi bila bolj ustrezna moţnost povezovanja več gospodinjstev (kmetij)

v eno skupno napravo, ki se na primer uporablja v lesno-pridelovalnem obratu. Obrat

potrebuje toploto za sušenje lesa čez vse leto, gospodinjstva pa bi odvzemala toploto po

potrebi, torej predvsem v kurilni sezoni.



6 VIRI

1. AGEN, Agencija za energijo. 2014. ustni vir.

2. APE, Agencija za prestrukturiranje energetike. Biomasa (elektronski vir)

http://www.ape.si/

(15. maj 2014).

3. ARTIM 2014. Tehnična dokumentacija sistema Volter 30 (elektronski vir)

http://www.volter.si/

(15. maj 2014).

4. Borzen. 2014a. Določanje višine podpor električni energiji proizvedeni iz OVE in

SPTE in višine podpor v letu 2014 (elektronski vir).

http://www.borzen.si/si/cp/Shared%20Documents/Podpore_slo.pdf

(15. maj 2014).

5. Borzen. 2014b, Izvajanje podporne sheme za električno energijo proizvedeno iz

OVE ali v visoko učinkoviti SPTE – obdobno poročilo (elektronski vir).

http://www.borzen.si/si/cp/Shared%20Documents/2014-3M-CP-

objava.pdf?Mobile=1&Source=%2Fsi%2Fcp%2F_layouts%2Fmobile%2Fview.asp

x%3FList%3De58fb67b-a53c-460b-94e1-333f58d51c1c%26View%3Dcfe349bd-

2335-45b9-8955-553cb80f2873%26CurrentPage%3D1

(15. maj 2014).

6. Butala V, Turk J. 1998. Lesna biomasa – neizkoriščeni domači vir energije.

Ljubljana,FEMOPET Slovenija: 1,7.

7. Čebul T, Krajnc N. 2011. Proizvodnja lesnih sekancev v Sloveniji.EGES. 2011,5:

64-66.

8. Dolenšek M, Golob A, Medved M, Pogačnik N, Šumenjak M. 1999. Energija iz

lesne biomase. Slovenj Gradec,Kmetijska zaloţba: 9-10.

9. Garcia C.C, Tzimas E, Peteves S. D. 2009. Technologies for Coal based Hydrogen

and Electricity Co-production Power Plants with CO2 Capture. JRC: 25-26

(elektronski vir)

http://www.energy.eu/publications/a05.pdf

http://www.ape.si/

http://www.volter.si/

http://www.borzen.si/si/cp/Shared%20Documents/Podpore_slo.pdf

http://www.borzen.si/si/cp/Shared%20Documents/2014-3M-CP-objava.pdf?Mobile=1&Source=%2Fsi%2Fcp%2F_layouts%2Fmobile%2Fview.aspx%3FList%3De58fb67b-a53c-460b-94e1-333f58d51c1c%26View%3Dcfe349bd-2335-45b9-8955-553cb80f2873%26CurrentPage%3D1




http://www.energy.eu/publications/a05.pdf



(15. maj 2014).

10. GIS, Gozdarski inštitut Slovenije. 2004. Pridobivanja, predelave in rabe lesne

biomase pri individualnih uporabnikih: 31 (elektronski vir)

http://www.aure.gov.si/eknjiznica/prirocnik_izob_svet_LB.pdf

(15. maj 2014).

11. IJS, Institut Joţef Stefan. 1998. Pregled sistemov soproizvodnje toplote in

električne energije z izbranimi primeri iz Evrope. Ljubljana, Konzorcij FEMOPET

Slovenija: 2-4 (elektronski vir)

http://www.aure.gov.si/eknjiznica/V7-SPTEpregl.pdf

(15. maj 2014).

12. Knoef H.A.M. 2005.Handbook Biomass Gasification. The Netherlands, BTG

Biomass technology group BV: 31.

13. Krajnc N, Krajnc R. 2003. Tehnologije pridobivanja lesnega kuriva. GIS

(elektronski vir)

http://www.biomasa.zgs.gov.si/files/Literatura/tehnologije%20pridobivanja%20LB

.pdf

(15. maj 2014).

14. MG, Ministrstvo za gospodarstvo. 2009. Metodologija določanja referenčnih

stroškov soproizvodnje z visokim izkoristkom (elektronski vir)

http://www.mg.gov.si/fileadmin/mg.gov.si/pageuploads/Energetika/Sprejeti_predpi

si/Met_RS_SPTE_2009.pdf

(15. maj 2014).

15. Pogačnik N, Krajnc R. 2000. Samodejno kurjenje z lesnimi sekanci in peleti.

Gozdarski vestnik. 58, 4: 207-209.

16. Reed T.B, Das A. 1988.Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems.

Colorado, Solar Energy Research Institute: 71-92.

17. Šolinc H, Staničić D. 2002. Soproizvodnja toplote in električne energije – od ideje

do izvedbe. Ljubljana, Konzorcij OPET Slovenija: 4.

18. Vindišar J. 2008. Uplinjanje lesne biomase. INEA d.o.o. (elektronski vir)

http://beta2.finance.si//files/2008-04-21/6_2_Vindisar.pdf

(15. maj 2014).

http://www.aure.gov.si/eknjiznica/prirocnik_izob_svet_LB.pdf

http://www.aure.gov.si/eknjiznica/V7-SPTEpregl.pdf

http://www.biomasa.zgs.gov.si/files/Literatura/tehnologije%20pridobivanja%20LB.pdf

http://www.biomasa.zgs.gov.si/files/Literatura/tehnologije%20pridobivanja%20LB.pdf

http://www.mg.gov.si/fileadmin/mg.gov.si/pageuploads/Energetika/Sprejeti_predpisi/Met_RS_SPTE_2009.pdf

http://www.mg.gov.si/fileadmin/mg.gov.si/pageuploads/Energetika/Sprejeti_predpisi/Met_RS_SPTE_2009.pdf

http://beta2.finance.si/files/2008-04-21/6_2_Vindisar.pdf

7 ZAHVALA

Dokončan študij je gotovo ena izmed večjih prelomnic v ţivljenju. Samodisciplina,

delavnost in hitrost, ţal, niso vrline vsakogar. Svojim staršem se iskreno zahvaljujem za

vso spodbudo, finančno podporo, predvsem pa njuno neumorno potrpeţljivost. Hvaleţen

sem vama, da sta mi omogočila to pot.

Prav tako bi se zahvalil svojemu mentorju izr. prof. dr. Denis Stajnku za pomoč, ideje in

koristne nasvete.

Ţivljenje pa bi seveda bilo precej samotno brez prijateljev, ki ti stojijo ob strani v vseh

trenutkih in odločitvah. Iskrena hvala!

8 PRILOGE

Priloga 1: Vprašalnik za vzorčno kmetijo.

1. Ţe imate ogrevanje na lesno biomaso?

Da, kurimo polena 45-55 cm. Skurimo cca. 18 m3 suhih mešanih drv.

2. Koliko časa ogrevate na leto?

Cca 600 ur na leto.

3. Moč obstoječih kotlov?

35 kW.

4. Ogrevate samo stanovanjsko hišo ali tudi hlev?

Samo hišo.

5. Površina ogrevanih prostorov?

400 m2.

6. Število glav ţivine?

50 kom.

7. Imate gozd iz katerega bi pridobivali lesno biomaso?

Lasten gozd za kurjavo.

8. Je v vaši okolici kdo, ki prodaja lesne sekance? Če ja, kakšna je cena?

Da. 15 – 18 €/nm3.

9. Je v vaši okolici še kakšna kmetija primerljivo velika?

Da, kar nekaj v vasi ter tudi v okolici.

10. Potrebujete toploto še za kaj drugega kot za ogrevanje in sanitarno vodo?

Ne, za sanitarno vodo imamo sončne kolektorje.

11. Imate moţnost priklopa na zemeljski plin?

Ne.

12. Imate sončno elektrarno?

Ne.

13. Poraba elektrike na leto?

3400 kWh višje tarife

3440 kWh niţje tarife

Priloga 2: Tehnične karakteristike sistema Volter 30.

Splošno

Gorivo lesni sekanci

Nazivna električna moč 28 kWe

Nazivna toplotna moč 70 kWth

Izkoristek električni 23 %

Izkoristek toplotni 57 %

Izkoristek skupni 80 %

Temperatura toplotnega kroga 60 – 80 °C

Generator asinhronski

Redni servis 7500 ur

Interval vzdrţevanja na 7 dni pri polnem delovanju

Ţivljenjska doba sistema 15 let

Motor

Model Agco Sisu Power 4,9 l

Tip notranje izgorevanje

Hitrost 1500 onm

Cilindri 4

Aspiracija naravna

Hlajenje voda

Gorivo

Vlaga 12 – 15 %, max 18 %

Velikost 8 mm - 50 mm

Poraba sekancev pri nazivni moči 30 kg/h

Proizvodnja pepela 0,5 kg/h

Dimenzije enote (brez zalogovnika)

Višina (brez izpušnih cevi) 3,6 m

Dolţina 6 m

Širina 2,5 m

Teţa 10 t

Emisije

Hrup 70 dB

NOx 500 mg/Nm3

se nadaljuje

Trdi delci PM10 15 mg/Nm3

Ţveplo 50 mg/Nm3

Alternator

Model ATB

Napetost 400/690 V

Frekvenca 50 Hz

Hlajenje zrak

IP klasa 55

Potrebni priključki

toplotna napeljava električna napeljava

internet (daljinsko vodenje) GSM kartica (alarm)

Priloga 3: Izračun višine podpor za mikro SPTE sistem.

IZRAČUN VIŠINE PODPOR 2014 OBRATOVALNE URE

DO 4000

OBRATOVALNE URE

NAD 4000

Tehnični parametri naloţbe

Pel MWe 0,028 0,028

Izkel % 23% 23%

Izkt % 57% 57%

Izksum % 80% 80%

Obratovalne ure h/leto 3.500 5.500

Faktor izrabe koristne toplote % 100% 100%

Osebje število 0 0

Ekonomski parametri naloţbe

Cena lesne biomase €/MWh 33,23 33,23

Cena toplote €/MWht 38,64 38,64

Investicija mio € 0,251 0,251

Specifična investicija €/kWel 8.964 8.964

Diskontna stopnja % 12% 12%

Amortizacijska doba let 10 10

Vzdrţevanje % inv. 3,2% 3,2%

Strošek dela €/os/leto 0 0

Stroški zavarovanja, upravljanja % inv. 1,2% 1,2%

Obratovalni stroški % inv. 0,8% 0,8%

Obratovanje

Poraba goriva MWh/leto 426,09 669,57

Električna energija MWh/leto 98 154

Koristna toplota MWh/leto 242,87 381,65

Stroški

Skupaj obratovalni stroški €/leto 27.179 35.270

Stroški lesne biomase €/leto 14.159 22.250

Stroški delovanja €/leto 13.020 13.020

Vzdrţevanje €/leto 8.000 8.000

Stroški dela €/leto 0 0

Stroški zavarovanja, upravljanja €/leto 3.012 3.012

se nadaljuje

Obratovalni stroški €/leto 2.008 2.008

Amortizacija in stroški kapitala €/leto 44.427 44.427

Skupni letni stroški €/leto 71.606 79.697

Prihodki

Prihodki skupaj €/leto 71.606 79.697

Prihodki električna energija €/leto 62.221 64.950

Trţna cena €/leto 3.608 6.003

Podpora €/leto 58.614 58,947

Prihodki toplota €/leto 9.384 14.747

Prihodki drugi €/leto 0 0

Referenčni stroški električne energije

Fiksni del €/MWhel 586,19 373,03

Spremenljivi del €/MWhel 48,72 48,72

Skupaj €/MWhel 634,91 421,75

Cene za zagotovljeni odkup električne energije

Zagotovljeni odkup €/MWhel 634,91 421,75

Trţna cena €/MWhel 36,81 38,98

Podpora

Obratovalna podpora €/MWhel 598,10 382,77

Priloga 4: Izračun RSEE za 3500 obratovalnih ur.

( )

€/MWhel 1

Električna energija = instalirana moč (MWel) letne obratovalne ure (h) = 2

= 0,028 3500 = 98 MWh

RSEE = NDRS + SDRS = 586,19 + 48,72 = 634,91 €/MWh

( )

€/MWhel 3

( )

€/MWhel 4

An = I0 ar,n = 251.000 0,177 = 44.427 € 5

(

(

))

(

(

))

6


= 426,09 MWh 33,23 €/MWh = 14.159 €

8

(

) 9

(

)

10


= 242,87 38,64 = 9.384 €

Višina ZO (€) = NDRS + SDRS = 586,15 + 48,72 = 634,91 €/MWhel 12

CElSPTE = CElRef B = 43,31 €/MWh 0,85 = 36,81 €/MWhel 13

OPj(i) = RSEEj(i) – CElRef(i) Bj = 634,87 – 43,31 0,85 = 598,10 €/MWhel 14

[ ] [ ] [ ]

15

16

Letni prihodek od el. energije (€) = letno proizvedena el. energija (MWh) cena odkupa

(€/MWh) = 98 634,91 = 62.221,18 € 17

Priloga 5: Izračun RSEE za 5500 obratovalnih ur.

( )

€/MWhel 1

Električna energija = instalirana moč (MWel) letne obratovalne ure (h) = 2

= 0,028 5500 = 154 MWh

RSEE = NDRS + SDRS = 373,03 + 48,72 = 421,75 €/MWh

( )

€/MWhel 3

( )

€/MWhel 4

An = I0 ar,n= 251.000 0,177 = 44.427 € 5

(

(

))

(

(

))

6


= 669,57 MWh 33,23 €/MWh = 22.250 €

8

(

) 9

(

)

10


= 381,65 38,64 = 14.747 €

Višina ZO (€) = NDRS + SDRS = 373,03 + 48,72 = 421,75 €/MWhel 12

CElSPTE = CElRef B = 43,31 €/MWh 0,9 = 38,98 €/MWhel 13

OPj(i) = RSEEj(i) – CElRef(i) Bj= 421,72 – 43,31 0,9 = 382,77 €/MWhel 14

[ ] [ ] [ ]

15

16

Letni prihodek od el. energije (€) = letno proizvedena el. energija (MWh) cena odkupa

(€/MWh) = 154 421,75 = 64.949,5 € 17