EnglishRSSkontaktyčlenstvísitemapinzerce a reklama
Biom.cz
biomasa, biopaliva, bioplyn, pelety, kompostování a jejich využití

ODBORNÉ ČLÁNKY

Logistika při energetickém využití rostlinné biomasy

S nárůstem toku zboží v celosvětovém měřítku je pro zvýšení konkurenční výhody nutností minimalizovat náklady vynakládané na dopravu, skladování, manipulaci, evidenci a organizaci všech souvisejících operací. Nástrojem pro realizaci minimalizace nákladů při dodržení potřebného zákaznického servisu je logistické řízení.

Obr. 1: Balík slámy určený ke spálení před vstupem do rozdružovacího zařízení. Na podávací stůl s řetězovým dopravníkem lze vyrovnat zásobu balíků na několik hodin provozu

Energetické využívání rostlinné biomasy je souhrnný systém technických, ekonomických a ekologických aspektů. Logistika je reálnou součástí těchto provozů a přispívá významným podílem k jeho funkčnosti a efektivitě. Z hlediska logistiky je ale tato oblast poměrně specifická.

Specifická problematika

Z hlediska logistického řízení je problematika využívání biologických surovin oblastí specifickou, kde některé zásady aplikovatelné v oblasti průmyslových výrobků nebo nebiologických surovin nelze uplatnit. Hlavním důvodem je dlouhá doba výrobního cyklu, který má sezónní charakter, schopnost rychlé degradace surovin při nevhodném způsobu nakládání s nimi a v neposlední řadě široká škála surovin, jejichž vlastnosti se vzájemně značně liší a mění v závislosti na okolních vlivech.

Těmto faktům musí odpovídat vlastnosti použitých technologií pro produkci a spotřebu a v potaz musí být brány i při logistickém řešení. To musí být bezpodmínečně podepřeno jednoznačně vyjasněnými vztahy mezi odběrateli a dodavateli, dostatečnou akumulační kapacitou, která vyrovná nerovnoměrnosti získávání vstupní suroviny v průběhu roku a musí být schopno reagovat na možné změny.

Zohlednit místní poměry

Dále je pro návrh logistického řetězce důležité charakterizovat oblast, kde budou suroviny získávány. Z těchto vlastností je nejdůležitější znát:

  • podíl zemědělské půdy [4]
  • případně podíl lesních pozemků nebo jiných důležitých zdrojů
  • kapacitu surovin z jiných zdrojů (odpady, zbytkové suroviny atd.)
  • množství nepoužitelné produkce (spotřeba surovin zemědělskou výrobou, spotřeba v jiných provozech, nerentabilní produkce, ztráty)

Další vlastnosti lze ze zadaných parametrů stanovit výpočtem:

  • potřebu paliva
  • velikost nasávací oblasti
  • velikost svozové oblasti
  • střední dopravní vzdálenost
  • minimální skladovací kapacita

Spotřeba rostlinných surovin

Pro funkční systém energetického využití rostlinných surovin musí být zajištěn bezproblémový přísun vstupních surovin v potřebném režimu (bez ohledu na to, jestli se jedná o kotelnu, bioplynovou stanici nebo jiný typ provozu) a zároveň musí být zajištěno systematické nakládání se zbytkovými surovinami (popel, digestát) za dodržení podmínek kladených platnou legislativou a zásad ochrany životního prostředí.

Obr. 2: Šnekový dopravník pro přísun paliva do kotle s ochranou proti zpětnému prohoření: způsob vkládání paliva do kotle musí být přizpůsobený používaným surovinám.

Termín a místo, kde je možné většinu vstupních surovin získat, se zpravidla neshoduje s termínem a místem spotřeby [3]. Získávání většiny rostlinných surovin je sezónní záležitost, termínově umístěná v teplejší části roku, zatímco jejich využívání v lepším případě v průběhu roku mírně kolísá v závislosti na nejrůznějších faktorech, většinou však má rovněž sezónní charakter. Vyšší spotřeba ovšem termínově pokrývá studenější část roku.

Z hodnot průměrné spotřeby paliva a venkovní teploty v průběhu měření za deset let (graf 1) je patrné, že v daném případě je spotřeba rostlinné biomasy jako paliva sezónní záležitostí. Konkrétní zdroj tepla o instalovaném výkonu 1 MW slouží k vytápění a produkci teplé vody pro zástavbu rodinných domků, několika bytových jednotek a školy. V letních měsících je tedy jeho činnost minimální, z pohledu využívání rostlinných surovin jako paliva téměř nulová.

Je-li zařízení vedle dodávky tepla pro občanskou zástavbu určeno pro dodávky tepla do podniků s celoroční spotřebou a s výrobou elektřiny, je průběh stejných hodnot z hlediska využití zařízení příznivější, ale sezónní charakter se nevytrácí. Při přepočtu celkového množství spotřebované energie (v zařízení je spalováno více druhů rostlinné biomasy) na dřevo o výhřevnosti 14,3 MJ/kg byly získány hodnoty spotřeby paliva (graf 2). Celkový instalovaný výkon zdroje tepla je 16 MW.

Z rozdílného termínu získávání a spotřeby paliva vyplývá pro tyto různé typy provozoven i potřeba skladování a vše se promítá i do ekonomiky provozu.

Parametry a charakteristiky

Při návrhu logistického řetězce pro konkrétní projekt využití rostlinné biomasy k energetickým účelům je nutné vycházet z parametrů provozovny, která bude tuto biomasu využívat, z vlastností potenciálních zdrojů a charakteristiky oblasti, kde bude projekt realizován. Přehled o základních parametrech je nutné mít již ve fázi plánování projektu. Nejdůležitější vlastnosti z hlediska spotřeby (např. spalovací zařízení) jsou:

  • typ provozu (stručná charakteristika provozu, využití a typ hlavního zařízení, např. kotle)
  • instalovaný výkon zařízení
  • účinnost transformace
  • roční provozní doba

Dále je nutné znát stručnou charakteristiku používaných surovin. Minimálně je nutné znát tyto vlastnosti:

  • typ surovin (stébelniny, dřeviny, odpady, kombinace)
  • formy používaných surovin (balíky válcové nebo hranolové, štěpka, brikety, pelety, atd.).
  • maximální přípustný obsah veškeré vody
  • sypnou hmotnost, případně další dopravně-manipulační vlastnosti
  • výnos (v závislosti na půdně klimatických podmínkách, charakteru udržovaných porostů, případně jiných místních vlivech)
  • energetické vlastnosti

Pro vybrané dostupné suroviny potenciálně využitelné pro energetické zpracování bylo, jako jedna z důležitých energetických vlastností, v agrolaboratoři VÚZT, v.v.i., stanoveno spalné teplo podle ČSN ISO 1928:1999 [1] a ze získaných hodnot byla vypočtena výhřevnost (tab. 1).

Tab. 1 – Obsah veškeré vody, spalné teplo a výhřevnost [2]

Materiál Obsah vody (% hm) Spalné teplo (MJ/kg) Výhřevnost (MJ/kg)
Triticale - sláma 6,47 16,53 15,38
Žito - sláma 10,55 15,75 14,45
Vojtěška 6,47 16,6 15,38
Saflor 7,15 16,54 16,15
Len - sláma 7,97 17,56 15,84
Triticale - zrno 6,94 17,48 16,17
Křídlatka reynoutria 7,75 16,66 15,44
Oves - zrno 8,06 17,06 15,58
Žito - zrno 6,94 17,55 16,17
Šťovík uteuša 12,48 16,07 14,68
Chrastice 15,71 15,14 13,78
Seno - luční 15,42 14,67 13,35
Štěpka suchá - topoly 8,86 18,9 17,48
Štěpka čerstvá - topoly 42,73 11,18 9,58
Topolová kůra 40,17 12,85 11,33
Piliny smrkové - suché 14 21,16 19,78
Štěpka smrková - syrová 53,57 8,67 6,99

Spalné teplo a výhřevnost jsou důležitými, ne však jedinými parametry z hlediska energetického využití. Vedle obsahu prvků důležitých z hlediska spalovacího procesu je velmi důležitý obsah popele, prchavé hořlaviny a neprchavého zbytku (tab. 2).

 
Graf 1: Spotřeba paliva během roku a průběh venkovní teploty v zařízení využívaném pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody pro rodinné domky
Graf 2: Spotřeba paliva během roku a průběh venkovní teploty v zařízení využívaném pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody pro rodinné domky, průmyslový areál a výrobu elektřiny
 

Z hodnot je patrný vyšší obsah popelovin u materiálů na bázi stébelnaté biomasy (v maximálních hodnotách 17,5 %) a v kůře dřevin (průměrně 7,4 %). Standardně se však obsah popele pohybuje u stébelnin v hodnotách okolo 4 % a u dřevin do 3 %.

Tab. 2 – Obsah veškeré vody, prchavá hořlavina, neprchavý zbytek a popel vybraných stébelnin [2]

Materiál Obsah veškeré vody Wtr (%) Prchavá hořlavina Vr (%) Neprchavý zbytek (NV)r (%) Popel Ar (%)
Chrastice 12,4 55,5 23,8 8,3
Šťovík 10,2 62,8 23,5 3,5
Topinambur 35,3 49,9 12,6 2,3
Tráva 73,6 19,2 2,7 4,5
Seno sklad. pět let 10,2 65,9 15,8 8,1
Sláma ječná 12,4 66,1 16,8 4,6
Sláma pšeničná 8,6 71,3 15,6 4,5
Sláma řepková 9,37 69,1 16,55 4,98
Žito celé 57,9 32,5 7,8 1,9
Pšenice celá 47,0 40,7 9,8 2,6
Lebeda celá 74,9 17,8 3,1 4,2
Křídlatka 19,8 62,3 14,5 3,4
Saflor 27,8 40,5 14,2 17,5
Ječmen zrno 7,2 75,1 13,7 4,0
Oves zrno 9,4 72,3 15,6 2,7
Pšenice zrno 9,0 74,4 14,2 2,4
Modřín 11,7 71,8 15,5 1,0
Topol 17,6 61,7 19,8 0,9
Bez černý 56,1 33,4 9,1 1,4
Vrba 22,2 59,1 16,1 2,6
Smrk - kůra 13,2 63,6 15,6 7,6
Smrk - dřevo 10,8 75,1 13,5 0,6
Jabloň 43,1 44,5 10,1 2,3
Obr. 3: Teplovodní kotel pro spalování biopaliv na bázi rostlinných surovin s instalovaným výkonem 1 MW (Tractant Fabri)

Závěr

Návrh logistických řetězců vychází ze znalosti mnoha parametrů rostlinných surovin, které jsou často odlišné od stabilních vlastností průmyslově využívaných materiálů. Z hlediska logistiky je to zejména dlouhá doba výrobního cyklu, který má sezónní charakter, schopnost rychlé degradace surovin při nevhodném způsobu nakládání s nimi a v neposlední řadě široká škála surovin, jejichž vlastnosti se vzájemně značně liší a mění v závislosti na okolních vlivech. V článku je poukázáno na tato specifika, je zde prezentována spotřeba paliva v průběhu roku a jsou naznačeny východiska nutná pro začátek řešení návrhu.

Příspěvek vznikl v rámci řešení výzkumného záměru VZ MZE0002703101 Výzkum nových poznatků vědního oboru zemědělské technologie a technika s aplikace inovací oboru do zemědělství České republiky. V další části se čísle se autor bude věnovat vlastnostem energetické biomasy důležitým pro dopravu a skladování, včetně ukázkových návrhů řešení logistických řetězců pro nejčastěji realizovaný způsob využití v praxi – přímé spalování.

Literatura:

  • 1. ČSN ISO 1928:1999 Tuhá paliva - stanovení spalného tepla kalorimetrickou metodou v tlakové nádobě a výpočet výhřevnosti
  • 2. JEVIČ, P., LUŇÁČEK, M., SLADKÝ, V., SOUČEK, J., ŠEDIVÁ Z.: Energetické a průmyslové využití plodin z arginálních oblastí, výroční zpráva projektu EP 0960006514 programu 08 Mze ČR – NAZV, VÚZT, Praha, 1999
  • 3. SOUČEK, J.: Bioenergetické suroviny – logistika a výrobní technologie, In: Sborník referátů z odborné konference, Zemědělská technika a biomasa 2004, VÚZT, Praha, 2004, str. 86 – 89, ISBN 80-86884-00-7
  • 4. VEGER, J. HAVLÍČKOVÁ, K., A KOL: Metodika analýzy potenciálu biomasy jako obnovitelného zdroje energie, Acta Průhoniciana, 83, Praha, 2006

Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem

Související články:

Aditivace pro efektivnější spalování slámy
Topinambur lze využít k mnoha účelům
Nedoceněný zdroj energie: balíkovaná sláma
Sláma jako palivo - technické předpoklady a ekonomika
Výroba pelet z biomasy - technické a ekonomické aspekty
Automatické kotelny na balíkovou slámu

Předchozí / následující díl(y):

Logistika při energetickém využití rostlinné biomasy - 2

Zobrazit ostatní články v kategorii Obnovitelné zdroje energie, Spalování biomasy

Datum uveřejnění: 18.5.2011
Poslední změna: 30.4.2011
Počet shlédnutí: 2964

Citace tohoto článku:
SOUČEK, Jiří: Logistika při energetickém využití rostlinné biomasy. Biom.cz [online]. 2011-05-18 [cit. 2017-02-22]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/cz/odborne-clanky/logistika-pri-energetickem-vyuziti-rostlinne-biomasy>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
18 May 2011 08:36 Caha Oldřich
- Miscanthus
23 May 2011 15:04 Jiří Souček
- Miscanthus
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto


 
© 2001-2009, CZ Biom  -  České sdružení pro biomasu,  Opletalova 7/918, 111 44 Praha 1,   Tel.: 604 856 036,   E-mail: sekretariat@biom.cz
Webhosting/ webdesign / publikační systém TOOLKIT - Econnect
Treti ruka energieplus Česká peleta Ekologie, pasivní domy, solární energie, alternativní zdroje, zelené bydlení EnviWeb - portál pro ochranu a tvorbu životního prostředí Lesnicko-dřevařský www server Internetové energetické konzultační a poradenské středisko Portál Energetika Ekolist po drátě