Zkušenosti s výrobou lesní energetické štepky a možnosti rozvoje trhu s ní

V srpnu roku 2006 vznikla v rámci sdružení pro biomasu CZ Biom sekce Výrobců dřevní biomasy, která reprezentuje většinu výrobců tzv. zelené štěpky. Hlavní činností členů sekce je produkce dřevní štěpky pro energetické využití. Většina členů získává dřevní odpad od lesních společností, zpracovává ho na drtících a štěpkovacích zařízeních a prodává vzniklý produkt – dřevní štěpku – teplárenským a elektrárenským společnostem v českých regionech i v zahraničí. Dodávají do elektrárenských a teplárenských zařízení v ČR, Polsku, Rakousku, Německu a Slovensku. Ročně připraví a vyrobí okolo 300.000 tun štěpky.

Jako hlavní program své činnosti si členové sekce vytyčili tyto základní cíle:

• podíl na přípravě novely vyhlášky č. 232/2005 Sb.
• vyjednávání s ERÚ o výkupních cenách a jednání se SEI o kontrolách dodržování pravidel při spoluspalování
• příprava Akčního plánu pro biomasu
• jednání s MZe, Lesy ČR a soukromými vlastníky lesů o Akčním plánu obecně, tak o konkrétních podmínkách
• předávání zkušeností spolupráce při realizaci kontraktů a zakázek
• zapojení se do diskuse o normě na biopaliva

Přehled technologií

Obecně se dá říct, že hodnota těžebních zbytků může být nižší než náklady na sběr, dopravu a zpracování. Nicméně díky pokročilým technologiím mohou být lesní zbytky (těžební, malé stromy, pařezy, kořeny) novým zdrojem pro pevná biopaliva – dle příkladu Finska a Švédka jsou nejvíce efektivní ve formě dřevní štěpky. Tyto nové zdroje by mohly přispět k cílům Akčního plánu pro biomasu. Správná technologie je klíčovým faktorem, jinak se na sběr lesních zbytků vynaloží více financí a energie než se získá. Důležitý je také vliv na životní prostředí. Lesní zbytky mohou být shromažďovány z mladých porostu, probírek, z plantáží s krátkou dobou obmýtí a z mýtní těžby – těžební zbytky obsahující pařezy a kořeny.

Technologie zpracování lesních zbytků z mýtní těžby

Těžební zbytky či tzv. lesní klest jsou zbytky ponechané na zemi po těžbě či z nadbytku produkce, která se nevyužije. Ve většině zemí, kromě Finska, Švédka, Rakouska, Německa a několika málo dalších, nejsou využívány. Klest a odpad po těžbě je tvořen zejména větvemi, asimilačními orgány, špičkami stromů a odřezky. Klest a odpad po těžbě jsou hlavním zdrojem lesní energetické štěpky.

Klasická metoda

Tato technologie je využívána nejčastěji, většina členů sekce při zpracování dřeva postupuje tímto způsobem.

Použitá těžební technologie by měla respektovat „požadavky“ následného zpracování klestu a odpadu po těžbě na lesní energetickou štěpku. Klest je operátorem harvestoru narovnán do vzdušných a soudržných hromad. Harvestor ani vyvážečka nesmí po klestu určenému k výrobě paliva jezdit.

Pokud by způsob těžby nebyl přizpůsoben následnému zpracování na palivo, jeho kvalita by byla velmi nízká a náklady vysoké. Běžný těžební odpad nemůže ve stejné míře vyschnout, a jelikož přes něj přejíždějí lesní těžební stroje, je v něm velké množství zeminy a kamenů. Hlína a kameny poškozují štěpkovací nože ve štěpkovači, snižují výhřevnost paliva a zvyšují procento popela.

Po těžbě se klest vyváží na odvozní místo, kde je skladován v 3 – 4 m vysokých a širokých hromadách. Vhodné je přikrýt je lepenkou.

Nahromaděný klest se následně štěpkuje nebo drtí přímo do kamionu či kontejneru. V případě skladování štěpky na zemi je třeba opět dbát zvýšené opatrnosti při nakládce. Ideální tvar hromady štěpky lze přirovnat k obrácenému kornoutku na zmrzlinu. Déšť, sníh, apod. pak stéká po stranách. Čím víc je hromada nerovná a čím víc je v ní „kapes“, tím víc vlhkosti se do ní dostane. Z lesa se štěpka vyváží na mezisklad nákladními automobily s velkou průchodností terénem.

Štěpka se přepravuje ve speciálních velkoobjemových kamionech typu walkingfloor. Průměrná dopravní vzdálenost je cca 100 km jedním směrem. Průměrně se přepravuje 80 prms, 22 – 23 tun.

Celý proces vyvážení, naštěpkování a odvezení může trvat až jeden rok v závislosti na povětrnostních podmínkách, sjízdnosti dopravních cest, a dále pak na plánovaných rutinních trasách štěpkovačů a vyvážecích souprav. Za běžných okolností se těžební odpad navrství na pasekách během jara, léta a případně podzimu. Hromady těžebního odpadu se naštěpkují a rozváží zákazníkům na podzim a v zimě, kdy je potřeba paliva největší.

Zkušenosti s touto metodou

Výrobci lesní biomasy se potýkají s několika problémy. Mezi ty hlavní patří skutečnost, že lesníci nechtějí stroje do určených míst vpustit. Situaci komplikuje obecně panující přesvědčení, že klest musí v lese zůstat, shnít a vstřebat se kvůli životnímu prostředí. Nebo lesníci naopak požadují místo vyčistit od klestu úplně „dočista“, což není reálné. V praxi je běžné, že na místě zůstane 30 % klestu, jednak z důvodu efektivity, jednak z ohledu na životní prostředí.

Další starostí je znečištění klestu – pokud dlouho leží, jezdí přes něj harvestory, traktory nebo vyvážečky. Výsledný znečištěný produkt je znehodnocený a nepoužitelný pro energetické využití.

Nehroubí, vyvezené na menší hromady, je vhodné nechat 2 – 4 týdny proschnout. Pak se sveze na velkou hromadu a leží tak delší dobu. Lesníci obvykle žádají, aby bylo dřevo zlikvidováno okamžitě, případně protestují proti tomuto způsobu skladování, argumentujíc, že hrozí riziko požáru či rozšíření kůrovce. Máme ověřeno, že větší hromady na odvozních místech nejsou nebezpečnější pro kůrovcovou kalamitu, neboť se dokázalo, že množení kůrovce probíhá jen na povrchu hromady. Z této logiky vyplývá, že nejnebezpečnější jsou malé kupky klestu přímo na pasekách. Jedna velká hromada klestu má menší povrch než několik menších hromádek. Tato skutečnost v kombinaci s postřikem je jediné správné řešení.

Jinému problému, a to je tlení biomasy, se lze efektivně bránit přikrytím hromad speciální lepenkou.

Metoda svazkování těžebních zbytků

Při této metodě jsou lesní zbytky či klestí sesbírány a vloženy do balíkovacího stroje, který je dále zpracuje do balíku. Délka pořezaných kmenů je přibližně 3 metry, průměr 60 – 70 cm a váha činí cca 300 – 500 kg. Balíky jsou pevně svázány provazem. Každý balík představuje asi 1 MWh energie v závislosti na druhu a vlhkosti. Stroje dopravují špičky stromů a větve a umisťují je na dopravník. Jeden hektar těžební plochy poskytuje zhruba 100 – 150 balíků, ve Finsku a Švédku jsou schopni vyrobit 20 – 30 balíků za hodinu. Délka balíků je optimalizována, nákladová kapacita je tedy plně využita.

Po svazkování jsou balíky odvezeny standardním vyvážecím strojem na okraj cesty, kde mohou být přechodně skladovány či odkud mohou být přímo odvezeny do teplárny. Balíky jsou obvykle rozdrceny v teplárně či ve finálním skladišti. Při srovnání, zda je ekonomičtější převážet klestí nasvazkované či na volno, se jako výhodnější možnost ukazuje právě svazkování, ovšem pouze v případě delšího převozu.

Zkušenosti s touto metodou

Tato technologie nenašla velké uplatnění z následujících důvodů:

• vyvážečka s balíkovacím strojem je velmi nákladná a nelze dosáhnout efektivity jako ve Švédsku či Finsku
• provozní náklady jsou vysoké i z důvodu, že vyvážečka zůstává nevyužita, když balíkovací stroj svazkuje. Možným řešením by bylo umístit balíkovací stroj na jiný „podvozek“ a tím vyvážečku uvolnit.
• při malém objemu mýtní těžby v jednotlivých porostech vznikají vysoké náklady na převoz techniky.
• v republice se momentálně nacházejí 2 stroje tohoto typu. Každý z nich má druhého či třetího majitele – předchozí vlastníci zkrachovali či tento druh podnikání vzdali, což rovně svědčí o tom, že tato technologie není příliš perspektivní.
• balíky se díky provázkům špatně štěpkují, lze je drtit pouze na vybraných drtičích, což je velmi omezující

Výhoda této metody spočívá ve skutečnosti, že klest sbalený do balíku, se dá, na rozdíl od štěpky či klestu volně loženého, poměrně dlouho skladovat.

Lesní zbytky z pařezů a kořenů

Pařezy a kořeny jsou hlavním nevyužitým zdrojem ze zbytků lesní těžby. Tvoří více jak 20 % suché biomasy stromu. Při těžbě bude plný výtěžek z pařezového dříví stejně velký jako z nadzemních zbytků. Technologie těžby a zpracování je v současné době konkurenceschopná a kvalita štěpky vyhovující. Lesní práce spojené s odstraňováním pařezů jsou postupem času jednodušší a cenově efektivnější než v minulosti.

Technologie zpracování pařezů a kořenů

Pařezy se vyzvedávají pomocí bagru se štípacími kleštěmi, které pařez vytrhnou, rozštípnou, a tím očistí od hlíny a kamení. Po uschnutí jsou pařezy vyvezeny na odvozní místo vyvážečkou.

Déšť a další sušení zlepší kvalitu pařezového dříví, které je dále skladované nejméně rok. Pařezové dříví dobré kvality je v zimním období nejlepším lesním palivem pro teplárny.

Vytrhávání pařezů se stává nejvíce využívanou metodou získávání lesních biopaliv ve Finsku, v ostatních zemích EU není pařezové dříví využíváno, a to zejména kvůli bahnu a kamenům, které se objevují jako problematické při jejich těžbě.

Zkušenosti s touto metodou

Největším problémem jsou nečistoty – kameny, písek a hlína. Když se pařezy dostatečně neočistí, produkt se znehodnotí. Pro zpracování je lepší mít pomaloběžný a rychloběžný drtič, což je nákladné a málo dostupné. Pařezů není tolik a není o ně ani takový zájem, aby se speciální bagr uživil. Více se vyplatí lesní štěpka. Zkušenosti s touto metodou máme, ale omezené.

Lesní zbytky z probírek

V příliš hustých mladých lesních porostech se provádí probírka, která zajišťuje kvalitnější a cennější dřevo ponechaných stromů. Může se provádět ručně nebo automaticky pomocí strojů. Biomasa z probírek obsahuje nehroubí (kmeny o malém průměru), větve a jehličí a je významným zdrojem lesní energetické štěpky.

a) technologie probírky – štípací hlavice

Pro rannou probírku je možné využít harvestoru nebo vyvážečky s akumulativní štípací hlavicí, která je přizpůsobena ke kácení mladých stromků. Tato technologie umožňuje naráz vytěžit a svázat hned několik stromů naráz. Celá operace probíhá ve stoje, stromy nepadnou na zem. Současně muže být nahromaděno až deset stromů (v závislosti na druhu). V případě harvestoru jsou stromy položeny na hromadu, v případě použití vyvážečky jsou stromy uloženy přímo do vyvážecí klece. Tento postup je vysoce efektivní.

Zkušenosti s touto metodou

Využívá se zejména ve Švédsku a Finsku. U nás tuto technologii zatím nikdo neovládá, domníváme se, že je tu velký potenciál.

b) metoda za použití tzv. vyklizovacích linek

Porost se rozčlení vyklizovacími linkami cca 2,5 m širokými po 50 m. Následuje směrové kácení vyznačených stromů, svazkování a vyklízení koněm na vyvážecí místo. Vyváží se malou vyvážecí soupravou (5 t) na odvozní místo. Intenzitu probírky stanovuje a kontroluje zadavatel. Štepkování či drcení se provádí na odvozním místě.

Zkušenosti s touto metodou

Situace před naším zásahem: soukromý majitel lesa dostává dotaci 3 – 4 tis. Kč/ha. Z jednoho hektaru vytěžil a přiblížil na odvozní místo 4 – 10 m³ hroubí – v sortimentu tyče nebo slabé surové kmeny, kdy realizační cena je mnohdy nižší než výrobní náklady a nehroubí ponechané v porostu je nutné rozřezat na cca 1,5 m kusy.

U tohoto soukromého majitele lesa jsme pokusně výše popsanou metodou zpracovali 12 hektarů porostu, ze kterých jsme vytěžili 600 m³, které jsme seštěpkovali a prodali do elektrárny. Firmě to jednak pokrylo náklady spojené s prací, navíc jsme generovali přiměřený zisk. Vlastníkovi lesa zůstaly dotace.

Výhodou této metody je zpřístupnění porostu. Nehroubí a zbytky větví a vrchů jsou vyklizeny, kmeny jsou vyklízeny v celých délkách, neodvětvují se, nedochází tak k poškození ostatních. Přeřezávají se na odvozní délky (6 m) až na lince.

Kvalita paliva

U lesního paliva je nutná odpovídající kvalita, proto je důležité:

• uplatňovat těžbu přizpůsobenou požadavkům na palivo
• používat modifikovanou vyvážečku
• vyvážet klest v době, kdy je nejsušší
• udržovat v celém sortimentu klestu co nejnižší vlhkost
• drtit klest těsně před dodávkou
• přizpůsobit palivo požadavkům uživatele
• udržovat klest a štěpku bez nečistot, tedy kamenů, hlíny a rašeliny
• informovat všechny zainteresované osoby o tom, jaký význam má správné zacházení pro kvalitu

Na závěr, jako shrnutí, uvádíme otázky, se kterými se velmi často setkáváme. Odpověď na radu z nich je možné nalézt v uvedeném textu.

Otázky a odpovědi

1. Jak dlouho trvá, než budou hromady těžebního odpadu u cest a na pasekách naštěpkovány a odvezeny? Celý proces vyvážení, naštěpkování a odvezení může trvat až jeden rok v závislosti na povětrnostních podmínkách, sjízdnosti dopravních cest, a dále pak na plánovaných rutinních trasách štěpkovačů a vyvážecích souprav. Za běžných okolností se těžební odpad navrství na pasekách během jara, léta a případně podzimu. Hromady těžebního odpadu se naštěpkují a rozváží zákazníkům na podzim a v zimě, kdy je potřeba paliva největší.
2. Proč je nutné těžbu dřeva přizpůsobit tak, aby těžební odpad mohl být použit na výrobu paliva? Pokud by způsob těžby nebyl přizpůsoben následnému zpracování na palivo, jeho kvalita by byla velmi nízká a náklady vysoké. Běžný těžební odpad nemůže ve stejné míře vyschnout, a jelikož pres něj přejíždějí lesní těžební stroje, je v něm velké množství zeminy a kamenů. Hlína a kameny poškozují štěpkovací nože ve štěpkovači, snižují výhřevnost paliva a zvyšuje se procento popela.
3. O jaké množství lesní palivové štěpky se jedná? Při běžném finálním zpracování převážně smrkového dřeva lze počítat s tím, že objem lesní štěpky bude 40 až 60 % objemu vytěženého dřeva v plnometrech. Např. 200 m³ (plm) poskytne 80 – 120 prms lesní štěpky. Objem štěpky však muže být vyšší i nižší než uvedené hodnoty v závislosti především na míře vyklizení klestu z pasek.
4. Jaké množství energie poskytne běžný kubický metr lesní štěpky? Energetický obsah se obvykle pohybuje v intervalu 0,7 až 0,95 MWh za prms lesní palivové štěpky v závislosti na druhu dřeviny a na tom, do jaké míry je těžební odpad vyschlý.
5. Bude z pasek odvezen veškerý těžební odpad? Asi 30 % těžebního odpadu se ponechává na místě s ohledem na životní prostředí a stejným způsobem se postupuje i při přesunu těžebního odpadu k dopravním cestám. Zákon na ochranu lesních porostů platný ve dřevozpracujícím průmyslu se kvůli zachování biodiverzity samozřejmě týká i odběru těžebního odpadu po těžbě dřeva.
6. V jakých případech není odběr těžebního odpadu při těžbě dřeva vhodný? Z praktických důvodů není odběr těžebního odpadu vhodný na půdách s nízkou nosností nebo v oblastech s nezpevněnými dopravními cestami. Daná oblast musí poskytnout minimálně 100 prms palivové štěpky, což znamená, že celkem musí být vytěženo 200 až 300 m³ dřeva, jinak by cena výrobních nákladů převýšila cenu štěpky. Těžby s velkými vzdálenostmi (více než 500 metrů) jsou kvůli dlouhým trasám posunu z ekonomického hlediska nevýhodné. S ohledem na životní prostředí nejsou pro odběr těžebního odpadu vhodné suché borové lesy s hrubšími půdami a slabou vrstvou humusu a rašeliniště. Běžný těžební odpad pochází z těžby převážně smrkového dřeva.

CZ Biom je nevládní nezisková a profesní organizace, která byla založena v roce 1994 s cílem podporovat rozvoj využívání biomasy jako obnovitelné suroviny, rozvoj fytoenergetiky, kompostárenství a využití bioplynu a ostatních biopaliv v České republice. Činnost asociace probíhá v 5 odborných sekcích, které detailně rozpracovávají jednotlivá témata. Jedná se o sekce Fytoenergetika, Bioplyn, Kapalná biopaliva, Výrobci dřevní biomasy a Kompostárenství.

CZ Biom sdružuje významnou část odborníků, podnikatelů a dalších subjektu činných v oblasti využívání biomasy. CZ Biom svou činností navazuje na evropskou asociaci pro biomasu AEBIOM a současně je členem Evropské kompostárenské sítě ECN, která sdružuje odborníky nakládající s biologicky rozložitelnými odpady v celé Evropě a Německé bioplynové asociace Fachverband Biogas e.V.

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky