Parametry odpadního dřeva révy vinné

Úvod

Využití zbytkových surovin ze zemědělské prvovýroby je postup, pomocí kterého lze zabránit vzniku odpadu, rozmnožování škůdců a vylepšit celkovou bilanci živin a energie v zemědělství. Typickým příkladem zbytkové suroviny ze zemědělství je výřez z porostů vinné révy (dále označováno jako réví).

Tato surovina je zdrojem nezanedbatelného množství materiálu využitelného při výrobě bioenergetických produktů. Podle provedených měření (SOUČEK, 2007) je průměrný výnos hmoty při údržbě porostu cca 2 t.ha^-1. Při současném počtu 19 000 ha vinic v ČR je to 38 tisíc tun ročně. V porovnání se zbytkovou biomasou vznikající při údržbě ovocných nebo okrasných dřevin vykazuje réví vyšší množství sušiny než ovocná výsadba. Pohybuje se v rozmezí 51 až 75 %. Výhřevnost vzorků réví odebraných během měření v létech 2006 až 2008 byla 16,9 až 17,5 MJ.kg^-1. Z hlediska možnosti využití při výrobě bioenergetických produktů je výhodou, že se údržba vinohradů periodicky každoročně opakuje. Réví je možné stříhat v období prosinec – březen, tedy v období topné sezóny. Dostupnost suroviny může být v případě špatného počasí obtížnější, ale k naprosté většině pozemků vede komunikace sjízdná pro nákladní automobil do 7 t nebo alespoň traktorovou soupravu i v případě nepříznivých podmínek, takže dostupnost suroviny lze obecně označit jako dobrou. ZEMÁNEK (2001) popisuje využití štěpkovaného réví v kompostovacím procesu, nevylučuje však jeho spalování po předchozí úpravě. WALG (2007) uvádí, že odpadní réví z vinic lze pro energetické účely využívat ve formě kulatých nebo hranatých slisovaných balíků nebo po naštěpkování ve formě briket, případně volně ložené štěpky. V oblasti technologií využívajících štěpkovaného réví jsou využívány štěpkovače produkující štěpku různé velikosti. Nejjednodušší variantu představuje řešení, kdy je réví na okraji vinice štěpkováno na štěpku o střední velikosti částic 50–100 mm (energetická štěpka), které jsou po vysušení využívány jako palivo v kotlích na dřevní štěpku, doplněných standardními podavači (MUŽÍK, 2007). Cílem práce bylo stanovit a vyhodnotit vliv odrůdy na parametry štěpkování réví.

Materiál a metody

Pokusná měření byla prováděna ve druhé polovině března 2007 na stanovištích Rakvice, Velké Bílovice a Karlštejn. Pro štěpkování bylo využito odpadní réví odrůd Modrý Portugal (MP), Svatovavřinecké (SV), Müller Thurgau (MT), Veltlínské zelené (VZ), Ryzlink vlašský (RV) a Sauvignon (SG). Jednotlivé odrůdy se liší habitem keře a vzniká u nich odlišné množství odpadního réví. Navíc se liší charakterem, hlavně rozměry prýtů a tvrdostí dřeva. Sledovány byly exploatační parametry mobilního štěpkovače PEZZOLATO 110 Mb poháněného čtyřtaktním zážehovým motorem HONDA GX 120 o výkonu 9 kW. Stroj je vybaven diskovým dvounožovým štěpkovacím ústrojím, systémem non–stress pro zajištění rovnoměrného přísunu materiálu a zabránění poklesu otáček štěpkovacího ústrojí. Rozměry vkládacího hrdla jsou 110 x 115 mm, příčný průměr zpracovávaného dřeva uváděný výrobcem je 5–100 mm. Průměr zpracovaného réví se pohyboval od 10 do 20 mm. Pro zvýšení objektivity naměřených údajů byl při štěpkování kladen důraz na ostrost nožů, protiostří a nastavení otáček pracovního ústrojí. Stroj je vybaven digitálním otáčkoměrem a ovládání stroje umožňuje otáčky přesně nastavit. Přehled měřených veličin uvádí Tabulka 1.

Z hodnot sledovaných parametrů byla dále vypočítána výkonnost štěpkovače, měrná spotřeba paliva a sypná hmotnost získané štěpky:

• Výkonnost stroje (Qm), jako hmotnost získané štěpky za časový úsek (viz vzorec 1)
 

Vzorec 1: Výkonnost stroje (Qm)
 
• Měrná spotřeba paliva (Vsp) (viz vzorec 2)
 

Vzorec 2: Měrná spotřeba paliva (Vsp)
 
• Sypná hmotnost štěpkovaného materiálu (s) je definována jako střední hustota v prostoru nespojitě rozložené, volně sypané látky. Jedná se tedy o sypnou hmotnost nesetřeseného materiálu (viz vzorec 3)
 

Vzorec 3: Sypná hmotnost štěpkovaného materiálu (ρs)
 

K vyhodnocení průkaznosti rozdílů mezi hodnocenými variantami pokusu byla použita analýza variance (hladina významnosti á = 0,05). Jako metoda následného testování byl použit Tukeyův – HSD test na hladině významnosti . = 0,05 a . = 0,01. Uvedené metody statistického vyhodnocení byly aplikovány pomocí počítačového softwaru Unistat 4.53 pro Excel a MS Excel.

Výsledky a diskuse

Při štěpkování bylo réví do vstupního hrdla štěpkovače vkládáno ručně. Pro lepší přísun materiálu k pracovnímu ústrojí je štěpkovač vybaven dvojicí podávacích válců s hydraulickým pohonem.

Stanovení parametrů probíhalo u odrůd Müller Thurgau, Modrý Portugal, Svatovavřinecké cca tři týdny po řezu a réví odrůd Veltlínské zelené, Ryzlink vlašský a Sauvignon ihned po řezu. S ohledem na zjištěný obsah vody byla tato prodleva nevýznamná, vlhkost štěpkovaných materiálů byla srovnatelná.

Výsledné hodnoty sledovaných parametrů uvádí Tabulka 2. Podle Simanova (Simanov, 1993) je z hlediska kvality a kvantity štěpek nejvhodnější dřevo čerstvé, mokré a široké. Z hlediska anatomické stavby měkké, rovné, bez suků, které pochází z větví nebo kmene stromu. Těchto předpokladů je však u odpadního réví po řezu vinic obtížné dosáhnout, protože svým charakterem představuje nesourodý materiál (ZEMÁNEK, 2000).

Z hodnot uvedených v Tabulce 2 vyplývá, že se výkonnost štěpkovače při štěpkování réví o průměrném obsahu veškeré vody 40,70 % pohybovala v intervalu 230–470 kg.h^-1 (0,52 až 0,99 m³.h^-1). Z výsledků statistického vyhodnocení (Tabulka 3 a Tabulka 4) vyplývá, statistická průkaznost vlivu réví na výkonnost štěpkovače podle jednotlivých odrůd. Nejvyšší výkonnost byla dosažena u štěpkování odrůd Svatovavřinecké a Sauvignon, které vytvářejí dostatečně dlouhé, silné přímé prýty. To umožňuje plynulé štěpkování při dobrém zaplnění vkládacího hrdla stroje.

Skutečností je také, že se tyto dvě odrůdy vyznačují výrazně tvrdším dřevem, jak ostatně napovídá objemová hmotnost (660 kg.m^-3, 472 kg.m^-3). O tvrdosti dřeva těchto dvou odrůd svědčí i zkušenosti pracovníků provádějících ruční řez vinic, kteří potvrzují sníženou výkonnost a vyšší námahu ruky právě při řezu těchto dvou odrůd. Z výsledků lze usoudit, že tvrdší réví je pro štěpkování vhodnější než houževnaté réví ostatních odrůd. Tím lze také do jisté míry vysvětlit nižší výkonnost štěpkovače u ostatních odrůd. Nejvyšší výkonnost byla dosažena u štěpkování odrůd Svatovavřinecké a Sauvignon, které vytvářejí dostatečně dlouhé, silné přímé prýty. To umožňuje plynulé štěpkování při dobrém zaplnění vkládacího hrdla stroje. Skutečností je také, že se tyto dvě odrůdy vyznačují výrazně tvrdším dřevem, jak ostatně napovídá objemová hmotnost (660 kg.m^-3, 472 kg.m^-3). O tvrdosti dřeva těchto dvou odrůd svědčí i zkušenosti pracovníků provádějících ruční řez vinic, kteří potvrzují sníženou výkonnost a vyšší námahu ruky právě při řezu těchto dvou odrůd. Z výsledků lze usoudit, že tvrdší réví je pro štěpkování vhodnější než houževnaté réví ostatních odrůd. Tím lze také do jisté míry vysvětlit nižší výkonnost štěpkovače u ostatních odrůd.

Přestože charakter réví není ovlivněn pouze odrůdovými vlastnostmi, ale také pěstitelským systémem a souborem agrotechnických opatření, jako je např. typ vedení, způsob řezu a provedení zelených prací nebo hnojení, je vliv odrůdy, která reprezentuje různé vlastnosti vstupního materiálu na výkonnost nejvýraznější.

Energetická náročnost štěpkování vyjádřená hodnotou měrné spotřeby paliva také závisí na vlastnostech réví. Z výsledných hodnot uvedených v Tabulce 2 vyplývá, že se měrná spotřeba benzinu Natural 95 pohybovala v rozmezí 4,52–8,12 l.t^-1. Nejnižší hodnoty byly naměřeny při štěpkování réví z odrůdy Svatovavřinecké a Modrý Portugal, nejvyšší z réví odrůd Ryzlink vlašský a Veltlínské zelené. SOUČEK (2007) uvádí, že energie spotřebovaná při štěpkování závisí výrazně na stupni dezintegrace, fyzikálních vlastnostech štěpkovaného materiálu (hustota) a typu pracovního ústrojí. Dalšími faktory ovlivňujícími kvalitu práce a výkonnost štěpkovačů jsou vlastnosti štěpkovaného dřeva jako např. vlhkost, pružnost, pevnost, tvrdost. Tuto skutečnost dokládají výsledky statistického hodnocení spotřeby pohonných hmot provedeného pomocí analýzy variance a metod následného testování (Tabulka 5 a Tabulka 6).

Závěr

Cílem práce bylo posoudit vliv odpadního réví získaného při zimním řezu vinic z různých odrůd na výkonnost štěpkovače a kvalitu štěpky. Výsledky potvrzují vliv odrůdových vlastností na výkonnost použitého štěpkovače při štěpkování réví. Nejvyšší výkonnost štěpkovače byla dosažena při štěpkování réví odrůd Svatovavřinecké a Sauvignon, kdy proces byl plynulý při dobrém zaplnění vkládacího hrdla stroje. Obě tyto odrůdy zároveň vykazují nejvyšší objemovou hmotnost (660 kg.m^-3, 470 kg.m^-3). Významným ukazatelem energetické náročnosti při výrobě štěpky je měrná spotřeba pohonných hmot. Nejnižší hodnoty měrné spotřeby byly naměřeny při štěpkování réví z odrůdy Svatovavřinecké (4,52 l.t^-1) a Modrý Portugal (5,33 l.t^-1), nejvyšší z réví odrůd Ryzlink vlašský (7,71 l.t^-1) a Veltlínské zelené (8,12 l.t^-1). Při granulometrickém rozboru vykazovalo houževnaté dřevo odrůd Müller Thurgau, Modrý Portugal, Ryzlink vlašský, střední délku částic 8,58–9,24 mm, zatímco štěpka z réví u odrůd s tvrdým dřevem (Svatovavřinecké a Sauvignon) měla střední délku částic 4,32–4,40 mm.

Poznámka

Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu NAZV č. QG 60083, Konkurenceschopnost bioenergetických produktů.

Literatura

1. ABRHAM, Z.: Technologické systémy a ekonomika integrované produkce zeleniny a révy vinné. Podklad k periodické zprávě za projekt. Praha: VÚZT Praha a MZLU v Brně, 2006. 52 s.
2. MUŽÍK, O., SOUČEK, J., ABRHAM, Z.: Utilization of waste wood after vineyard pruning via production of solid bio-fuels. In Advances in labour and machinery manage ment for a profitable agriculture and forestry : XXXII CIOSTA- CIGR Section V, conference 17-19.9.2007, Slovak University of Agriculture, Nitra. Nitra : Slovenská poľnohospodárska univerzita, 2007, s. 519-525. ISBN 978-80-8069- 924-6
3. SIMANOV, V.: Dříví jako energetická surovina. Praha: Agrospoj, MZe ČR, 1993. 113 s.
4. SLADKÝ, V. at al.: Obnovitelné zdroje energie–fytopaliva. Praha: VÚZT, 2002. 62 s. ISBN 80-238-9952-X
5. SOUČEK, J., BURG, P., KROULÍK, M.: Dřevo z ovocných výsadeb jako potenciální zdroj energie. [Wood from fruit woods as potentional resource of energy.]. In Sborník z Mezinárodní konference Strom a květina – součást života. Průhonice 4.-5. 9. 2007 s. 181 – 183. ZEMÁNEK, P.: Speciální mechanizace–mechanizační prostředky pro kompostování. Brno: ZF MZLU v Brně, 2001. 105 s. ISBN 80- 7157-561-5
6. WALG, O.: Taschenbuch der Weinbautechnik. 2. Auflage. Kaiserslautern: Rohr–Druck, 2007. 620 s. ISBN 978-3- 921156-78-0

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

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