Provozní náklady u technologií energetického využití réví z vinic

Úvod

V zemích s rozvinutým vinohradnictvím je technologiím pro využití odpadního dřeva z vinic k energetickým účelům věnována značná pozornost. Pracovní operace zajišťované pomocí moderních mechanizačních prostředků výrazně snižují pracnosti při získávání štěpky nebo balíků, a přispívají tak k vyšší konkurenceschopnosti těchto energetických produktů. (WALG, 2007). V evropských zemích se při neustálém rostoucím zájmu o využití odpadního dřeva jako alternativního energetického zdroje začíná projevovat nedostatek dřevní štěpky z tradičních zdrojů, zejména z lesní těžby.

Podobná situace nastává i v podmínkách ČR. SINGER (2010) uvádí, že v polovině roku 2009 bylo v ČR spalováno zhruba 850 tisíc tun dřevní štěpky ročně a do provozu jsou postupně uváděna další dokončovaná zařízení pro její spalování. Je proto zřejmé, že pozornost investorů i producentů dřevních odpadů se stále více zaměřuje na další zdroje, které nacházejí i v trvalých zahradnických porostech, kde vinice a sady jsou poměrně stabilním zdrojem odpadního dřeva po řezu. Tyto dřevní odpady jsou k dispozici na daném stanovišti po několik desetiletí ve vyrovnaném množství, které se po řezu vinic pohybuje v rozmezí 1,8–2,8 t.ha^-1.

HERZÁN (1993), ŽUFÁNEK et al. (1998), FOJTÍKOVÁ (2006) uvádějí 2,5 t.ha^-1 jako prakticky dosahovaný průměr v nevysušeném stavu. V ČR je téměř 18 000 ha vinic, z tohoto množství připadá cca 13 600 ha (75 %) na pěstitele s rozlohou v kategoriích 1–5 ha a nad 5 ha, u kterých je reálný předpoklad pro energetické využití réví v celkovém množství 34 000 tun. Odpadní dřevo vznikající na 22 000 ha ovocných výsadeb při pravidelném řezu ovocných výsadeb v množství 1,2–3,0 t.ha^-1 (ŽUFÁNEK 1998, BURG, 2007) znamená 46 000 tun paliva ve formě dřevní štěpky. Výhřevnost dřevní štěpky z těchto zdrojů se příliš neliší od výhřevnosti ostatních dřevních odpadů a dosahuje 13-14 MJ.kg^-1.

HERZÁN (1993) uvádí hodnoty výhřevnosti při 20 % vlhkosti u dřeva z jabloní 13,6 MJ.kg^-1, pro dřevo z meruněk 13,92 MJ.kg^-1 a u réví 13,65 MJ.kg^-1. SOUČEK, BURG (2010) uvádějí u réví různých odrůd výhřevnost kolem 16,0 MJ.kg^-1. Využití tohoto energetického potenciálu závisí především na dostupnosti a efektivitě používaných technologií. Dosavadní pokusy o energetické využití těchto surovin narážely na vysokou pracnost při manipulaci a skladování. V posledních několika letech však vývoj moderní techniky, zejména drtičů vybavených zásobníkem a lisů na válcové balíky, vyvolává stále větší zájem o zavádění těchto technologií i v moravských vinohradnických regionech. Plocha 6 ha vinic může pokrývat celoroční energetické nároky objektu srovnatelného se standardním rodinným domkem (ZEMÁNEK, BURG, 2010). Na základě provozních sledování, která byla prováděna v letech 2009 a 2010 u pěti provozovatelů, byly získány exploatační údaje strojů v technologických linkách zpracovávajících réví na energetickou štěpku. Cílem práce bylo stanovení celkových nákladů na získávání štěpky nebo balíků z réví u netradičních technologických postupů a porovnání jejich nákladovosti s tradiční dosud nejčastěji využívanou technologií vyhrnování réví a jeho štěpkování.

Materiál a metody

Hodnocené technologické postupy

Pro srovnávací hodnocení byly použity tyto postupy:

1. Technologický postup s vyhrnováním a štěpkováním réví (Var.A) – tato varianta technologického postupu navazuje na standardní technologii, jejíž podstata spočívá ve vyhrnování réví z meziřadí vinice pomocí traktoru s vyhrnovacími vidlemi a následném spálení. Hodnocená varianta využívá mobilního štěpkovače, kterým je na okraji vinice réví štěpkováno na energetickou štěpku.
2. Technologický postup drcení do zásobníku s odvozem (Var.B) – tato varianta vychází z možnosti využití drtičů mulčovačů doplněných o zásobník s objemem 1,2–2,0 m³, do kterého je ukládána vznikající dřevní štěpka. Po naplnění zásobníku dochází k jeho vyprázdnění do traktorového přívěsu s klecovou nástavbou, která štěpku odváží.
3. Technologický postup se sběrem a lisováním réví do balíků (Var.C) – vychází z možností využití moderních mechanizačních prostředků tzv. lisů pro sběr a svinování réví do válcových balíků. Ty jsou následně odváženy pomocí soupravy tvořené traktorem a přívěsem s klecovou nástavbou.

Výběr mechanizačních prostředků pro zajištění pracovních operací

Základem pro výběr byl vinohradnický traktor NEW HOLLAND TN 55V. Ostatní stroje (vyhrnovací vidle, lis na réví a traktorové přívěsy) byly k tomuto traktoru agregovány. Pro štěpkování byl využit převozný štěpkovač PEZZOLATO S7000G vybavený podávacím zásobníkem, pro drcení drtič se sběrným košem PERUZZO – COBRA 1200, objem koše 1,2 m³, lisování réví bylo sledováno při použití svinovacího lisu CAEB MP 400/S–1230. Doprava byla u všech variant realizována traktorovým přívěsem o nosnosti 5 t s klecovou nástavbou o objemu 20 m³.

Stanovení technicko-ekonomických parametrů strojů

Pro sledované soupravy byly zjišťovány pořizovací ceny, potřebná agregace a rozměry z firemních materiálů a z údajů prodejců. Hodnoty výkonností a spotřeby pohonných hmot byly zjišťovány při provozním sledování prováděných ÚZT ZF Lednice ve vinohradnických lokalitách (Velké Bílovice, Dolní Věstonice – 2009; Moravský Žižkov; Dubňany; Čejkovice – 2010). Výkonnost byla zjišťována metodou časových snímků (ČSN 470120), z naměřených údajů byly stanoveny průměrné hodnoty. Spotřeba pohonných hmot byla stanovena doléváním do nádrže.

Výpočet nákladů na provoz strojních souprav

Pro modelování nákladů bylo využito programu AGROTEKIS. Výsledkem výpočtů jsou hodnoty provozních nákladů sledovaných strojních souprav vyjádřené v Kč na 1 hodinu nasazení a v Kč.ha^-1. Nejdůležitějšími vstupními údaji pro výpočty byly pořizovací ceny traktoru, lisu, drtiče s košem, štěpkovače a rozsah jejich ročního nasazení. V modelových výpočtech bylo uvažováno s rozsahem nasazení traktoru 1000–1200 h.rok^-1 a přípojných strojů 50– 150 h.rok^-1.

Pozn.: Výkonnost dopravní soupravy je stanovena z doby jednoho cyklu: plnění přívěsu štěpkovačem 150 minut, přeprava na průměrnou dopravní vzdálenost 5-12 minut, vyprazdňování přívěsu 6 minut, zpětná jízda – 12 minut, potřeba času celkem 180 minut, při nosnosti přívěsu 5 t je výkonnost 1,7 t.h^-1t.j. 0,70 ha.h^-1

Pozn.: Výkonnost dopravní soupravy je stanovena z doby dvou cyklů: dovoz prázdného přívěsu a jízda zpět, odvoz plného přívěsu. Potřeba času celkem 60 minut. Výkonnost dopravní soupravy je zde tedy 5 t.h^-1. Dovoz přívěsu tam i zpět na 5 km 24 minut, přeprava na průměrnou dopravní vzdálenost 5 km – 12 minut, odpojení a zapojení přívěsu celkem 6 minut, vyprazdňování přívěsu 6 minut, zpětná jízda – 12 minut. Není zde logicky započítána doba plnění přívěsu (traktor je využit jinde). Ta se stanoví z výkonnosti drtiče 0,8 ha.h^-1tj. cca 2,0 t.h^-1při které se koš o objemu 1,2 m³ (objemová hmotnost ń = 460 kg.m^-3) naplní za 0,55 h, přívěs o nosnosti 5 t je naplněn z 9 košů za 5 hodin.

Pozn.: Náklady na dopravu jsou vyčísleny podle výnosu réví z 1 ha, pro 2,5 t.ha^-1 a hmotnosti balíku 30 kg je to cca 80 ks.ha^-1 , přívěs o nosnosti 5 t pojme 160 kusů balíků. Nakládání traktorového přívěsu dvěma pracovníky – 60 minut, přeprava na průměrnou dopravní vzdálenost 5 km – 12 minut, vyprazdňování přívěsu 8 minut, zpětná jízda – 12 minut, potřeba času celkem 92 minut, při nosnosti přívěsu 5 t je výkonnost 3,3 t.h^-1

Výsledky a diskuze

Při štěpkování réví pomocí štěpkovače PEZZOLATO S7000G byla dosahovaná průměrná výkonnost 8,1 m³.h-1, což při objemové hmotnosti 0,250 t.m^-3 je 1,75–2,0 t.h^-1. Při nasazení drtiče se sběrným košem PERUZZO – COBRA 1200 s objemem koše 1,2 m³ byla při zahrnutí vedlejších časů na vyprazdňování průměrná dosahovaná výkonnost 0,82 ha.h^-1, při výnosu 2,5 t.ha^-1 to představuje 2,05 t.h^-1. Při lisování válcových balíků pomocí lisu CAEB MP 400/ S – 1230 byl sledován počet balíků réví svinutých za hodinu. Při výnosu réví 2,5 t.ha^-1 a hmotnosti balíku 30 kg, vznikne na ploše 1 ha vinice asi 80 ks balíků. Dosahovaná průměrná výkonnost byla 51 ks.hod^-1, to odpovídá plošná výkonnosti 0,6 ha.h^-1.

Výkonnost dopravní soupravy je stanovena z doby jednoho přepravního cyklu u každé varianty a je uvedena v poznámkách u tabulek.

Výsledné stanovení celkových nákladů je zpracováno v Tab.1–Tab.3. Výsledné hodnoty nákladů pro hodnocené varianty jsou znázorněny v Grafu 1 a Grafu 2. Z porovnání celkové výše a struktury nákladů u hodnocených variant je zřejmé, že ekonomicky nejlépe hodnocená varianta B má nejmenší osobní náklady obsluhy. Úroveň nákladů na drcení se sběrem je typem drtiče (resp. objemem jeho koše) ovlivněna jen málo. Modely s větším objemem koše (2,0–4,0 m³) vyžadují agregaci s traktory vyšších výkonových tříd, obtížné otáčení a najíždění do meziřadí snižuje výhodu úspory pracovního času při vyprazdňování koše. Nejhůře hodnocenou variantou je varianta A s vyhrnováním réví z meziřadí vinice a jeho následným štěpkováním pomocí mobilního drtiče. Jeho přejížděním a opakovaným ustavováním do pracovního postavení vznikají velké časové ztráty a dochází k poklesu výkonnosti (SOUČEK, 2005). Náklady zvyšuje i vysoký podíl ruční práce, srovnatelná spotřeba energie na štěpkování a vyšší spotřeba času na dopravu. Dopravní souprava musí při plnění štěpkou přejíždět k jednotlivým štěpkovaným hromadám réví (ZACHARDA et al., 2009). U varianty B souprava po naplnění zásobního koše přejíždí k přistavenému přívěsu, který je až následně odvezen. Poměrně vysoké náklady u varianty C lze vysvětlit relativně nízkou efektivitou provozu lisu (předpoklad ročního nasazení ve výpočtu byl 50–100 h.r^-1). Ten by, při výkonnosti 0,6 ha.h^-1 pro dosažení ročního nasazení alespoň 200 hodin, vyžadoval pěstitelskou plochu kolem 120 ha vinic. Dosažení vyšší výkonnosti svinovacího lisu je poměrně problematické s ohledem na charakter operace (BURG, 2007). Zvýšení ročního nasazení nad 200 h.rok^-1 by vyžadovalo provozovat lis i v zimních měsících. Efektivnější provoz lisu může zajistit jeho využití při lisování jiných materiálů na „energetické balíky“ v průběhu celého roku. Vypovídajícím výsledkem jsou také náklady vztažené na 1 tunu produktu. U varianty A činí 1469 Kč a u varianty B 780 Kč. Náklady na 1 tunu balíků dosahují 1220 Kč. Zatím co TRNOBRANSKÝ (2003) kalkuluje ještě s cenou štěpky v rozmezí 400 - 600 Kč.t^-1, současná cenová nabídka štěpky se pohybuje v hodnotách 980 – 1900 Kč.t^-1 (SOUČEK,2010). MAGA et al. (2007) uvádí cenu štěpky 1150–1500 Kč.t^-1. Pro balíky energetických plodin stanovil GONDA (2010) náklady v rozmezí 1559–2205 Kč.t^-1.

Ověřované technologie tedy poskytují zcela konkurenceschopné produkty. Při hodnocení technologií byly vyčísleny také dopravní náklady, které jsou ovlivněny dopravní vzdáleností. V práci byly dopravní náklady stanoveny pro vzdálenost 5 km, která velmi dobře odpovídá reálným podmínkám vinohradnických subjektů (BURG et al., 2006). Pro srovnání jsou uvedeny i náklady při dopravě na vzdálenost 10 km. Podíl nákladů na dopravu k celkovým nákladům činí u sledovaných technologií 15–25 %. SOUČEK (2010) považuje za přiměřenou hodnotu 10–30 % celkových nákladů na produkci štěpky v závislosti na dopravní vzdálenosti a volbě dopravních prostředků. TRNOBRANSKÝ (2003) stanovil pro štěpku s cenou 600 Kč.t^-1 ekonomicky zdůvodněnou limitní vzdálenost 14,5 km. Reálné svozové vzdálenosti v podmínkách svozu štěpky u vinohradnických subjektů nebudou tuto vzdálenost zpravidla překračovat.

Závěr

Hodnocené technologické postupy naznačují zesilování trendů pro využití odpadního dřeva k energetickým účelům a jejich společným znakem je minimalizace dalších pracovních operací potřebných k získání energetických produktů z réví spojená se snižováním nákladů na lidskou práci. Práce je zaměřena na srovnání nákladů u tří technologií pro získávání energetické štěpky z réví vinic. Hodnocení nákladovosti vychází z prakticky ověřených údajů použitých technických prostředků a jeho součástí je i posouzení nákladů na dopravu. U jednotlivých variant byly stanoveny náklady v hodnotách 780 a 1469 Kč na tunu energetické štěpky a 1220 Kč na tunu réví slisovaného do balíků. Výsledky potvrzují, že ověřované technologie poskytují konkurenceschopné bioenergetické produkty. Souhrn Práce je zaměřena na srovnání nákladů u tří technologií pro získávání energetických produktů z réví vinic. Cílem práce bylo stanovení celkových nákladů na získávání štěpky nebo balíků z réví a porovnání jejich nákladovosti. Hodnocení nákladovosti vychází z prakticky ověřených údajů použitých technických prostředků a jeho součástí je i posouzení nákladů na dopravu. Výsledky potvrzují, že sledované technologie mohou nacházet efektivní uplatnění v podmínkách vinohradnických subjektů.

Příspěvek vychází z řešení projektu QH 82242 „Technické prostředky pro sklizeň a zpracování odpadního dřeva z vinic“

Literatura

• BURG, P., 2007: Perspektivní mechanizační prostředky ve vinohradnictví jejich vliv na ekonomiku a kvalitu produkce. Habilitační práce. Lednice: ZF MZLU v Brně, 213 s.
• BURG, P., ABRHAM, Z., ZEMÁNEK, P., KOVÁŘOVÁ, M. 2006: Vliv velikosti a struktury vinohradnického podniku na využití strojů. Sborník příspěvků z mezinárodní konference Aktuální problémy využívání zemědělské techniky. JČÚ: České Budějovice, Zemědělská fakulta. 1. vydání, s 347–351. ISBN 80-7040-861-8
• ČSN 470120 Struktura času nasazení mechanizačního prostředku
• FOJTÍKOVÁ, I., 2005: Návrh na využití BDO z vinic ve Velkopavlovické vinařské oblasti. Diplomová práce. VŠB: Ostrava, 49 stran
• GONDA, L. a kol., 2010: Poĺnohospodárska biomasa-obnovitelný prírodný zdroj Monografie, Centrum výzkumu rastlinnej výroby, Piešťany 2010, 126 s. ISBN 978-80-89417- 21-6
• HERZÁN, Z., 1993: Využití dřevního odpadu v zahradnické výrobě pro energetické účely. Diplomová práce. Lednice: ZF - VŠZ Brno, 45 s.
• MAGA, J. a kol.: Komplexný model využitia biomasy na energetické účely. Nitra: SPÚ v Nitře, 2008. 1. vydání. 183 s. ISBN 978-80-552-0029-3
• SINGER, M., 2010 : Biomasy je nedostatek Konference Bioenergie, BID Services 2010 dostupné na www. ekolist.cz
• SOUČEK, J., 2005: Zhodnocení a optimalizace postupů sklizně produktů pro energetické využití. Disertační práce, ČZU Praha, 248 s.
• SOUČEK, J., BURG, P., 2010: Stanovení výhřevnosti u štěpky réví z vinic. Acta universitatis Mendelianae Brunensis, Roč. LVIII, číslo 1, 2010, s. 185–190. ISSN 1211-5816
• SOUČEK, J., 2010: Doprava jako součást logistiky energetických surovin v zemědělství. Biom.cz [online]. 2010-01- 13 [cit. 2011-02-03]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz/ odborne-clanky/doprava-jako-soucast-logistiky-energetickych- surovin-v-zemedelstvi>. ISSN: 1801-2655
• TRNOBRANSKÝ, K.: 2003 Ekonomie dopravy dřevní štěpky, VVI (Věda, výzkum, inovace) 1/2003
• WALG, O., 2007: Taschenbuch der Weinbautechnik. 2. Auflage. Kaiserslautern: Rohr-Druck, 619 s. ISBN 978-3- 921156-78-0
• ZACHARDA, F. a kol. 2009 : Poĺnohospodárska biomasa- technologické linky na jej energetické využitie. Rovinka: Technický a zkúšobný ústav, SKTC-106, 2009. 147 s. ISBN 978-80-968507-6-1.
• ZEMÁNEK, P., BURG, P., 2010: Vinohradnická mechanizace. 1.vyd. Olomouc, 220 s. ISBN 978-80-87091-14-2
• ŽUFÁNEK, J, ZEMÁNEK, P., 1998: Bilance biologických odpadů z vinohradnictví. Ekologické aspekty výzkumu, vývoje a provozu zahradnické techniky. Sborník z mezinárodní konference. Lednice

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

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