Porovnání produkce a výhřevnosti u réví z vinic

Úvod

Vinice jsou v podmínkách ČR pěstovány na ploše přibližně 19 000 ha. Při zimním řezu vinic vzniká každoročně značné množství odpadního réví, které představuje odpadní dřevní hmotu využitelnou pro energetické účely. Opodstatněnost tohoto využití je posílena vysokou koncentrovaností pěstitelských ploch vinic především v jihomoravském regionu. Opomíjet nelze ani menší emisní zátěž životního prostředí při řízeném spalování dřevní hmoty (ZEMÁNEK, BURG; 2008). Produkce réví je závislá na pěstitelském sytému (určující je výška vedení, počet keřů, tažňů příp. čípků), dále na stáří vinice, konkrétní odrůdě a podnoži (bujnost růstu). Spon výsadeb se pohybuje nejčastěji v rozpětí 2,3 (3,0)–0,9 (1,2) m. Z 1 ha vinice tak lze v průměru získat 1,4–1,8 t réví o tloušťce 10–20 mm a vlhkosti v rozmezí 30–45 %. Množstvím réví vznikajícího při řezu jednoho hektaru vinic se zabýval HERZÁN (1993). Celkové množství réví pak pro střední typy vedení, uvádí hodnotami 1,7–3,0 t.ha^-1 a pro vysoké typy vedení (záclona) 2,0–4,0 t.ha^-1. Obdobně také ŽUFÁNEK (1998) uvádí hodnoty průměrného hektarového výnosu réví hodnotami 1,8–2,8 t.ha^-1.

V posledních letech se sledováním množství réví u jednotlivých odrůd zabývala FOJTÍKOVÁ (2005). Produkci réví na jeden keř u sledovaných odrůd uvádí na úrovni 0,39–0,70 kg. Podle ČERVINKY a ŠVECE (2008) připadá z celkové plochy vinic cca 13 600 ha (74 %) na pěstitele s rozlohou v kategoriích 1–5 ha a nad 5 ha, u kterých je reálný předpoklad pro uplatnění technologií energetického využití réví. Celková roční bilance v produkci réví v ČR pak činí 24 000–38 000 t odpadního réví v čerstvém stavu. Existují předpoklady, že réví podrcené v meziřadí vinic a zapravené do půdy může znamenat zvýšené riziko výskytu chorob a škůdců (BADALÍKOVÁ, ČERVINKA; 2008). Charakter réví jako dřevní hmoty je z hlediska energetického využití poměrně výhodný. Dá se relativně snadno štěpkovat, případně lisovat do balíků stejných rozměrů. Z hlediska manipulace, dopravy a skladování je to pozitivní skutečnost. Výhřevnost tohoto materiálu významně závisí na odrůdě révy vinné a na vlhkosti spalované hmoty. Při jarním řezu obsahuje réví značný podíl vlhkosti, což při jeho energetickém využití znamená nutnost dosoušení (ZEMÁNEK, 2008). Pro bilancování využitelného energetického potenciálu réví je nutné znát hodnoty výhřevnosti. Výhřevností různých druhů odpadní dřevní hmoty se v minulosti zabývalo několik autorů, např. HERZÁN (1993), SEDLO (1994). Jejich práce potvrzují značný rozptyl výhřevnosti. Cílem práce bylo stanovení produkce odpadního réví u jednotlivých odrůd révy vinné společně s určením jeho vlhkosti, spalného tepla a výhřevnosti kalorimetrickou metodou.

Materiál a metody

Stanovení produkce réví

Pokusná měření byla prováděna v letech 2008 až 2010 ve vinicích v k.ú. Rakvice. Hodnocena byla produkce réví odrůd Müller Thurgau (MT), Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moravský (MOPR), Svatovavřinecké (SV), Frankovka (FR) a Modrý Portugal (MP). U každé z odrůd byl proveden řez 30 keřů, réví bylo odděleně váženo. Získané údaje byly využity pro stanovení průměrné produkce réví připadající na jeden keř. Jednotlivé odrůdy se vzájemně odlišují habitem keře a odlišnou produkcí odpadního réví. Prýty hodnocených odrůd se při odběru lišily vlhkostí a tvrdostí dřeva. Pro potřeby následných analýz (stanovení vlhkosti, kalorimetrická zkouška) bylo réví jednotlivých odrůd dopraveno a štěpkováno v experimentální laboratoři VÚZT Praha Ruzyně. Stanovení vlhkosti Stanovení vlhkosti a sušiny ve zkoumaných vzorcích bylo realizováno agrolaboratoří VÚZT, v.v.i. standardním laboratorním postupem podle ČSN ISO 1928:1999 a podle ČSN 44 1377:1978. Pro stanovení obsahu sušiny byla použita laboratorní sušárna MEMMERT a váhy KERN 572. Měřicí aparatura pro stanovení spalného tepla Spalné teplo vyjadřuje množství tepelné energie, které se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva (nejčastěji 1 kg) při ochlazení vzniklých spalin na původní teplotu 20 °C. Jednotkou spalného tepla je jeden joule (J) vztažený na jeden gram nebo kilogram paliva. Výhřevností je naopak označena veličina, která vyjadřuje množství tepelné energie, které se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva, přičemž voda obsažená ve spalinách zůstane ve formě vodní páry. Vzhledem k tomu, že spaliny obsahují vždy určité množství vody, kterou původně obsahovalo palivo a vody vzniklé spálením vodíku, je spalné teplo určitého paliva vždy větší než jeho výhřevnost. Pro stanovení spalného tepla byl použit kalorimetr HAAKE fisons HC 10 a analytické váhy Mettler AE 160.

Stanovení výhřevnosti

Hodnoty spalného tepla získané při měření byly využity pro výpočet výhřevnosti. Výhřevnost (Qr_i) štěpky z réví byla stanovena výpočtem podle ČSN 44 1352 dle vztahu:

K vyhodnocení průkaznosti rozdílů mezi hodnocenými variantami pokusu byla použita analýza variance (hladina významnosti á = 0,05). Uvedené metody statistického vyhodnocení byly aplikovány pomocí počítačového softwaru Unistat 4.53 pro Excel a MS Excel. Odrůda a podnož působí společně s dalšími faktory (např. podmínky stanoviště, výživa, zdravotní stav porostu atd.) na růstový potenciál keře a ovlivňují celkovou produkci dřevní hmoty za sezónu. Výsledné hodnoty průměrného výnosu réví na jeden keř a vypočítané výsledné hektarové produkce u sledovaných odrůd uvádí Tab. 1.

K vyhodnocení průkaznosti rozdílů mezi hodnocenými odrůdami a pokusnými roky byla použita analýza variance (hladina významnosti á = 0,05). Jako metoda následného testování byl použit Tukeyův test (HSD) na hladině významnosti á = 0,05. Uvedené metody statistického vyhodnocení byly aplikovány pomocí počítačového softwaru Unistat 4.53 pro Excel a MS Excel a jsou uvedeny v Tab.2 a Tab.3.

Z výsledků statistické analýzy vyplývá, že v produkci réví existuje mezi hodnocenými odrůdami statisticky průkazný rozdíl. Příčinou těchto rozdílů mohou být v odlišnosti v zatížení keřů úrodou (hrozny), ale také způsob provedení zelených prací u jednotlivých odrůd jako je např. podlom (odstranění neplodných nebo zahušťujících letorostů) nebo vylamování zálistků.

Výsledky Tukeyova testu vypovídají o výrazně nižší produkci réví u odrůdy Ryzlink vlašský (RV) v porovnání s ostatními odrůdami. Odrůda Ryzlink vlašský je charakteristická střední intenzitou růstu a produkcí tenkých vzpřímených prýtů. Na lehčích půdách s horším vodním režimem vyžaduje pečlivou regulaci zatížení keřů. V opačném případě keře velmi rychle ztrácejí růstovou vitalitu, stárnou. Tento stav se odráží také ve snížené produkci dřevní hmoty – réví. Ze statistického hlediska je produkce prýtů u ostatních hodnocených odrůd bez průkazných rozdílů. HERZÁN (1993) zjišťoval průměrnou produkci réví u odrůd Müller Thurgau, Tramín červený Svatovavřinecké a uvádí ji hodnotami 0,45–0,70 kg na jeden keř. ŽUFÁNEK (1998) uvádí hodnoty produkce réví po řezu vinic u středních typů vedení hodnotami 0,4–0,7 kg a u vysokých typů hodnotami 0,7–1,2 kg na jeden keř. Výsledky následného testování (Tukeyův test) neprokázaly statisticky průkazné rozdíly v množství vyprodukovaného réví v jednotlivých ročnících (2008, 2009 a 2010). Při kalorimetrických zkouškách, provedených pro každou z hodnocených odrůd ve dvou opakováních, byly nejprve stanoveny hodnoty spalného tepla.

Z těchto hodnot byla následně výpočtem podle ČSN 44 1352 stanovena výhřevnost réví u jednotlivých hodnocených odrůd. Výsledný přehled průměrných naměřených hodnot spalného tepla a průměrných vypočítaných hodnot výhřevnosti uvádí Tab. 4. Z hodnot uvedených v Tab. 4 vyplývá, že se výhřevnost zkoumaných vzorků pohybuje v rozmezí 15,93–16,66 MJ.kg^-1. Ke zjištění statistické průkaznosti rozdílů výhřevnosti mezi hodnocenými odrůdami byla použita analýza variance. Z výsledků uvedených v Tab. 5 vyplývá, že mezi hodnotami výhřevnosti réví získaného z různých odrůd révy vinné nejsou statisticky průkazné rozdíly. Nejvyšší hodnoty výhřevnosti byly stanoveny u odrůdy Frankovka (16,66 MJ.kg^-1), Modrý portugal (16,64 MJ.kg^-1) a Muškát moravský (16,39 MJ.kg^-1). U vzorků réví získaných z těchto odrůd byly současně stanoveny nejnižší hodnoty obsahu veškeré vody (13,50 %, 12,71 % a 4,59 %). Naopak nejnižší hodnoty výhřevnosti byly zjištěny u réví odrůd Svatovavřinecké (15,93 MJ.kg^-1) a Ryzlink vlašský (16,10 MJ.kg^-1) s obsahem veškeré vody 49,09 % a 41,97 %. HERZÁN (1993) uvádí výhřevnost réví s 20% vlhkostí hodnotou 13,65 MJ.kg^-1. V zahraničí se výhřevností réví zabýval např. WALG (2007), který uvádí výhřevnost réví při 20% vlhkosti hodnotou 12,6 MJ.kg^-1. Výsledky získané měřením potvrzují rovněž údaje Pastorka, Káry a Jeviče (2004). Podle těchto autorů se hodnota spalného tepla sušiny rostlinných lignocelulozových surovin liší velmi málo a pohybuje se na úrovni 17,5 až 19,0 MJ.kg^-1. Hodnotu spalného tepla rostlinných surovin může zvýšit zvýšený obsah energeticky hodnotnějších složek, jako například pryskyřice nebo oleje. Ke snížení spalného tepla naopak dojde při zvýšené přítomnosti anorganických nečistot nebo při napadení hmoty houbami, plísněmi či jinými biodegradabilními procesy. Ze získaných výsledků hodnocení výhřevnosti réví vyplývá, že jedním z hlavních faktorů ovlivňujících jeho hodnoty je jeho vlhkost. Ta by se u réví s ohledem na dosažení maximální výhřevnosti měla pohybovat kolem 10–15 %. Také SLADKÝ (2002) uvádí, že nárůst vlhkosti u réví nad hodnotu 20 % vyvolává vyšší spotřebu paliva k dosažení stejného topného výkonu a to až o 30–50 %. Práce se zabývala stanovením produkce réví u osmi různých odrůd révy vinné. Výsledky dokazují že se hodnoty produkce liší u jednotlivých odrůd. Nejvyšší hodnoty byly naměřeny u odrůdy Svatovavřinecké (0,67 kg.keř^-1), Muškát moravský a Sauvignon (0,63 kg.keř^-1), naopak nejnižší u odrůdy Ryzlink vlašský (0,35 kg.keř^-1). Výsledky statistického vyhodnocení neprokázaly vliv jednotlivých ročníků na produkci réví. Při hodnocení získaných výsledků výhřevnosti u štěpky z réví kalorimetrickou metodou vyplývá, že byly nejvyšší hodnoty výhřevnosti stanoveny u dřevní štěpky z odrůdy Frankovka (16,66 MJ.kg^-1), Modrý portugal (16,64 MJ.kg^-1) a Muškát moravský (16,39 MJ.kg^-1). Štěpka těchto odrůd současně vykazovala nejnižší hodnoty vlhkosti 13,50 %, 12,71 % a 4,59 %. Naopak nejnižší hodnoty výhřevnosti byly zjištěny u réví odrůd Svatovavřinecké (15,93 MJ.kg^-1) a Ryzlink vlašský (16,10 MJ.kg^-1) s vlhkostí 49,09 % a 41,97 %. Získané hodnoty výhřevnosti dokazují celkovou energetickou hodnotu štěpky z réví, která je srovnatelná s výhřevností dřevní štěpky listnatých dřevin. Výsledky rovněž dokazují že jedním z hlavních faktorů ovlivňujících hodnoty výhřevnosti je vlhkost, která se u réví v čerstvém stavu může pohybovat až na úrovni kolem 40–50 %. S rostoucím obsahem vody výhřevnost štěpky z réví klesá. Naproti tomu hodnota spalného tepla má s rostoucí vlhkostí mírně vzestupný průběh. To může být způsobeno dlouhodobým vysýcháním při venkovním skladování za působení povětrnostních a biodegradabilních vlivů, čímž může dojít k degradaci některých energeticky vydatnějších složek. Z hlediska energetického využití jsou však tyto rozdíly zanedbatelné. Pro dosažení maximální výhřevnosti by vlhkost štěpky u réví měla pohybovat kolem 10–15 %.

Poznámka

Příspěvek vychází z řešení výzkumného projektu NAZV č. QH 82242 "Technické prostředky pro sklizeň a zpracování odpadního dřeva z vinic" a výzkumného záměru MZE 0002703102.

Literatura

• BADALÍKOVÁ, B., ČERVINKA, J., 2008: Vývoj půdní struktury po zapravení štěpky vinné révy. Sborník příspěvků z konference 12. Pedologické dny, Antropogenní zatížení půd, ČZU v Praze, 175 s. ISBN 978-80213-1879-3
• ČSN 44 1352 Tuhá paliva – stanovení spalného tepla a výpočet výhřevnosti
• ČSN 44 1377 Tuhá paliva – stanovení obsahu vody
• ČSN ISO 1928:1999 Tuhá paliva – stanovení spalného tepla kalorimetrickou metodou v tlakové nádobě a výpočet výhřevnosti
• ČERVINKA, J., ŠVEC, M., 2008: Odpadní dřevo z révy vinné jako fytopalivo. Sborník referátů z mezinárodní vědecké konference „Využití zemědělské techniky pro trvale udržitelný rozvoj”: ZF MZLU, 22.–23. 5. 2008. 266 s. ISBN 978-80-7375-177-7
• FOJTÍKOVÁ, I., 2005: Návrh na využití BDO z vinic ve Velkopavlovické vinařské oblasti. Diplomová práce. VŠB: Ostrava, 49 s
• HERZÁN, Z., 1993: Využití dřevního odpadu v zahradnické výrobě pro energetické účely. Diplomová práce, Brno: VŠZ v Brně. 47 s. Pastorek, Z., Kára, J., Jevič, P., 2004: Biomasa obnovitelný zdroj energie. Praha: FCC PUBLIC, 284 s. ISBN 80-86534- 06-5
• SEDLO, J., 1994: Ekologické vinohradnictví. 1. vyd. Praha: Ministerstvo zemědělství v Agrospoji Praha, 1994. 185 s. ISBN 80-7084-117-6
• SLADKÝ, V. et al., 2002: Obnovitelné zdroje energie– fytopaliva. Praha: VÚZT. 62 s. ISBN 80-238-9952-X WALG, O., 2007: Taschenbuch der Weinbautechnik. 2. vyd. Kaiserslautern: Rohr–Druck. 620 s. ISBN 978-3-921156- 78-0
• ZEMÁNEK, P., 2008: Možnosti využití réví z vinic pro energetické účely. Vinařský obzor č. 10, ročník 101. s. 457– 459. ISSN 1212-7884
• ZEMÁNEK, P., BURG, P., 2008: Možnosti využití réví z vinic pro energetické účely. Vinařský obzor č. 10, ročník 101. s. 457–459. ISSN 1212-7884
• ŽUFÁNEK, J., 1998: Bilance zdrojů biologických odpadů ve vinohradnictví a ovocnictví. Sborník z mezinárodní konference „Ekologické aspekty výzkumu, vývoje a provozu zahradnické techniky“, konané u příležitosti setkání kateder a ústavů VŠ a výzkumných pracovišť v Lednici 23.– 24. 4. 1998, s. 203–208

Tento článek byl převzat v rámci spolupráce s magazínem Agritech Science.

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost